大二上答案工程制圖機(jī)械

第7章

常用工程材料性能教材（化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)）：P139-169作業(yè)：7-3，4,5，13郵箱/zcnzhitu123第7章常用工程材料性能目錄目錄7.1概述7.2碳素鋼和鑄鐵7.3鋼的熱處理7.4合金鋼7.5有色金屬剪切合金

7.1過(guò)程設(shè)備用材的基本要求一)力學(xué)性能（機(jī)械性能）1強(qiáng)度：確定許用應(yīng)力的依據(jù)，S，b2塑性：反應(yīng)材料可塑性指標(biāo)，=10~20%3韌性：抵抗缺陷擴(kuò)展能力指標(biāo)，K=40~60J/cm24硬度：抵抗外物侵入的能力HBC-HBR5材料在高溫和低溫下的力學(xué)性能二)耐腐蝕性抵抗腐蝕性介質(zhì)侵蝕的能力。7.1過(guò)程設(shè)備用材的基本要求四）材料的物理性能三)加工工藝性1.可焊性：少的焊接缺陷2可鍛性：不發(fā)生熱脆3可塑性：優(yōu)良的塑性加工性能4機(jī)械加工性能：保證好的切削性導(dǎo)熱系數(shù)：設(shè)備要求傳熱線膨脹系數(shù)：防止熱應(yīng)力密度：決定設(shè)備的重量熔點(diǎn)和導(dǎo)電性：碳鋼和鑄鐵-統(tǒng)稱為鐵碳合金3.優(yōu)良的物理性能和耐腐蝕性2.優(yōu)良的加工工藝性?？珊缚设T可鍛可冷加工鐵碳合金優(yōu)點(diǎn)1.優(yōu)良的力學(xué)性能（機(jī)械性能）有高的強(qiáng)度，塑性和韌性）4.可以熱處理普通碳鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼材料分類合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼特殊鋼（耐熱、耐蝕）灰口鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵銅及銅合金鋁及鋁合金鎳及鎳合金無(wú)機(jī)材料有機(jī)材料一碳鋼三合金鋼二鑄鐵四有色金屬及合金五非金屬材料碳鋼與合金鋼：化學(xué)成分不同碳鋼與鑄鐵含碳量不同碳鋼定義：碳含量在0.02～2％之間的鐵碳合金;強(qiáng)而韌鑄鐵：碳含量大于2％的鐵碳合金，硬而脆。二）碳鋼力學(xué)性能隨溫度的變化一）碳及常存雜質(zhì)對(duì)鋼材性能的影響三）碳鋼分類介紹以下幾個(gè)方面：碳鋼和鑄鐵-主要兩種元素Fec組成統(tǒng)稱為鐵碳合金7.2碳素鋼和鑄鐵一）碳及常存雜質(zhì)對(duì)鋼材性能的影響主要元素：鐵（Fe)，碳（C）有害雜質(zhì)元素：硫(S）磷(P）無(wú)害雜質(zhì)元素：錳(Mn)，硅(Si):1）碳含量對(duì)材料機(jī)械性能影響1隨著含碳量的增加，鋼的強(qiáng)度極限（σb）、硬度(HB)不斷增加。2塑性(δ、ψ)韌性(Ak)不斷下降。3當(dāng)含碳量＞0.9%鋼的強(qiáng)度極限反而下降一）碳及常存雜質(zhì)對(duì)鋼材性能的影響鋼中硫的含量必須嚴(yán)格控制：高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，S<0.02%一0.03%優(yōu)質(zhì)鋼，S<0.03%一0.04%普通鋼，S<0.055%硫是煉鋼時(shí)由礦石與燃料帶到鋼中來(lái)的雜質(zhì)，它是鋼中的一種有害元素。熱脆現(xiàn)象：硫在鋼中鐵化合形成FeS，它的熔點(diǎn)低(985℃)，使鋼材在熱加工時(shí)容易開(kāi)裂，故稱為熱脆。2）硫(S)一）碳及常存雜質(zhì)對(duì)鋼材性能的影響優(yōu)點(diǎn)：磷使鋼的強(qiáng)度、硬度增加，缺點(diǎn)：引起塑性、沖擊韌性顯著降低，特別是在低溫時(shí)使鋼材顯著變脆，這種現(xiàn)象稱為“冷脆”。磷在鋼中也是一種有害元素。3）磷(P)鋼中磷的含量也必須嚴(yán)格控制:高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，P≤0.025%優(yōu)質(zhì)鋼，P≤0.040%普通鋼，P≤0.045%。錳是煉鋼時(shí)作為脫氧劑而加入鋼中的元素。錳可以與硫形成高熔點(diǎn)(1600℃)的MnS，能消除硫的有害作用，并能提高鋼的強(qiáng)度和硬度。4）錳(Mn)錳在鋼中是一種有益的元素碳鋼中含錳量約為0.4%~0.8%。5）硅(Si）硅也是煉鋼時(shí)作為脫氧劑而加入鋼中的元素。能提高鋼的強(qiáng)度和硬度在鋼中是一種有益的元素碳鋼中含錳量為≤0.4%。一）碳及常存雜質(zhì)對(duì)鋼材性能的影響二）碳鋼力學(xué)性能隨溫度的變化2.低碳鋼材料在300℃前有相反現(xiàn)象1.溫度增加塑性指標(biāo)ψ,δ,升高，強(qiáng)度指標(biāo)σ,E下降三）碳鋼分類普通碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼按質(zhì)量等級(jí)（有害雜質(zhì)sp及非金屬雜物的含量）分類普通碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)Q235-A.F-GB700-88Q結(jié)構(gòu)屈服點(diǎn)的“屈”厚度小于16mm時(shí)的最低屈服應(yīng)力值(MPa)質(zhì)量等級(jí)A,B,C,D個(gè)級(jí)別A級(jí)最低冶煉方法普通碳素結(jié)構(gòu)鋼國(guó)標(biāo)號(hào)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：鋼種按屈服強(qiáng)度區(qū)分。

冶煉工藝（脫氧程度）：沸騰鋼（弱氧化劑脫氧）-

F；（Q235A-F）在冶煉末期，僅以弱脫氧劑脫氧，鋼液中有多FeO,在澆注和凝固時(shí)

有以下反應(yīng)FeS+C=Fe+CO↑不斷析出鋼液中CO。成本低，機(jī)械性能較差。鎮(zhèn)定鋼（強(qiáng)氧化劑脫氧-z）(Q235A-TZ)在冶煉末期完全脫氧。機(jī)械性能好。TZ-特別鎮(zhèn)定鋼半沸騰鋼-

b（Q235-A.b-GB700-88）；質(zhì)量等級(jí)A-普通級(jí)，不保證沖擊韌性B,C,D-硫磷含量較低的優(yōu)等級(jí)別。D級(jí)最高1.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235塑性韌性好，熱軋成鋼板、型鋼、鋼管、鋼筋Q235-A工藝學(xué)好，制作螺栓、螺母、支架優(yōu)質(zhì)碳鋼

牌號(hào)兩位=鋼中平均含碳量的萬(wàn)分之。含碳量較高的含錳量加Mn1、優(yōu)質(zhì)低碳鋼含碳量≤0.25%。鋼號(hào)08、10、15、20、25。強(qiáng)度低、塑性好、焊接性能好。沖壓、焊接件。2、優(yōu)質(zhì)中碳鋼含碳量0.30%-0.55%。鋼號(hào)30/35/40/45/50/55。強(qiáng)度、塑性較好、焊接性較差。受力較大零件。45號(hào)作軸。3、優(yōu)質(zhì)高碳鋼含碳量≥0.60%。強(qiáng)度、硬度高、塑性、焊接性差。60、65號(hào)作彈簧70、。80鋼繩優(yōu)質(zhì)碳鋼:1同時(shí)保證鋼材的化學(xué)成分和機(jī)械性能，2同時(shí)有害化學(xué)元素S。P較少。2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼3.其他碳素鋼結(jié)構(gòu)鋼g-鍋爐用鋼20gR-容器用鋼20RZG-鑄造鋼zg200-400（屈服極限+強(qiáng)度極限）鍋爐和壓力容器用鋼有特殊性，在鋼號(hào)后分別冠以“g”“R”定義:含碳>2%的鐵碳合金石墨雖然降低了灰鑄鐵的力學(xué)性能，但卻使灰鑄鐵獲得了許多鋼所不及的優(yōu)良性能：1脆性材料2優(yōu)良的減震性、耐磨、切削加工性、鑄造性、抗壓性能3成本低灰口鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵鑄鐵鑄鐵中石墨的形成過(guò)程稱為鑄鐵的石墨化。（1）灰鑄鐵碳主要以片狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵；（2）可鍛鑄鐵碳主要以團(tuán)絮狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵；（3）球墨鑄鐵碳主要以球狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵；鑄鐵中的碳以片狀石墨形式存在，斷口灰色。性能：抗壓強(qiáng)度大、抗拉強(qiáng)度低。沖擊韌性也低。耐磨。減震用途：支架、箱體類。A灰鑄鐵HTHT200：HT-灰（H）口鑄鐵（T）代號(hào)，200-最小抗拉強(qiáng)度(MPa）碳-片狀石墨鋼基體B可鍛鑄鐵KT鑄鐵中的碳以團(tuán)絮狀存在。并不可鍛！有一定的延展性而以。常稱為“展性鑄鐵”性能：一定強(qiáng)度，較高延展性抗壓、耐磨。?？捎迷诔惺軟_擊和振動(dòng)場(chǎng)合：例如汽車、拖拉機(jī)的后橋外殼、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，低壓閥門(mén)、管道配件、運(yùn)輸機(jī)等。KTB300—06

KT-可鍛鑄鐵代號(hào)；（B-白心H-黑心；Z-珠光體）300-最小抗拉強(qiáng)度(MPa）；06-最低延伸率碳-團(tuán)絮狀石墨C球墨鑄鐵QT往鐵水中加入少量球化劑(如Mg、ca和稀土元素等)和石墨化劑(硅鐵或硅鈣合金)，以促進(jìn)碳以球狀石墨結(jié)晶存在在強(qiáng)度、塑性和韌性方面大大超過(guò)灰鑄鐵，而且仍具有灰鑄單的許多優(yōu)點(diǎn)。鑄造性、耐磨性、切削工藝性好等)，用它來(lái)代替灰鑄鐵，可以減輕機(jī)器的重量。與鍛鋼相比，球墨鑄鐵的耐磨性較好，并可節(jié)約金屬，縮短加工工時(shí)。性能：各項(xiàng)性能均優(yōu)。兼有鑄鐵加鋼的優(yōu)點(diǎn)僅鑄造工藝要求高。缺點(diǎn)：是凝固時(shí)收縮率較大，對(duì)鐵水成分要求較嚴(yán)，因而熔煉工藝與鑄造工藝要求較高，而且消振能力比灰鑄鐵要低牌號(hào)表達(dá)和可鍛鑄鐵一樣QT500－5碳-球石墨一合金結(jié)構(gòu)鋼二合金工具鋼三特殊鋼（高合金，優(yōu)質(zhì)，容器）7.4合金鋼特殊性能鋼具有各種特殊物理化學(xué)性能結(jié)構(gòu)鋼用于制作各類機(jī)械零件，一般是低、中碳鋼。工具鋼用于制作工具，如刀具、量具和模具。一般是高碳鋼壓力容器用低合金鋼：含碳量0.1~0.25%主要牌號(hào)：16MnR,15MnVR,18MnMoNbR數(shù)字元素名稱數(shù)字合金元素含量合金元素符號(hào)平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)7.4合金鋼牌號(hào)一合金結(jié)構(gòu)鋼加入一種或幾種元素:改變鋼的組織和性能——合金元素16MnR16MnR=平均含碳量的c=0.16%,Mn=1%R=容器用鋼如09Mn2V平均含碳量0.09％。2%Mn,少量V數(shù)字元素名稱數(shù)字含量超過(guò)1.5%合金元素含量近似百分比，否就不標(biāo)出合金元素符號(hào)平均含碳量的千分?jǐn)?shù)當(dāng)含碳量大于1％則不表示二合金工具鋼用于制造工具，如切削刀具、量具、冷熱模具。7.4合金鋼牌號(hào)如Cr WMn平均含碳量超過(guò)1％少量Cr.W.Mn,而不表達(dá),09Mn2V三特殊鋼性能高合金鋼7.4合金鋼牌號(hào)殊性能高合金鋼編號(hào)基本與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。并視具體鋼種而變化。如2Cr13表示平均含碳量為0.2%,含鉻量約13%不銹鋼00Cr17Ni14Mo2表示平均含碳量低于0.03%,并含有含鉻量約17%，含鎳量約14%，含鉬量約2%超低碳鉻鎳鎳不銹鋼對(duì)于硫磷含量較低的高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，在鋼號(hào)尾部加A35CrMoA四合金高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼平均含碳量0.35%的優(yōu)質(zhì)鉻鉬合金結(jié)構(gòu)鋼對(duì)于鍋爐容器用鋼，在鋼號(hào)尾部加R和g16MnR五鍋爐容器用鋼平均含碳量萬(wàn)分之16，含錳<1.5%的容器用鋼7.4其他合金鋼牌號(hào)7.4合金結(jié)構(gòu)鋼性能及用途合金結(jié)構(gòu)鋼按用途分為兩大類機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼壓力容器用低合金鋼7.4合金結(jié)構(gòu)鋼性能及用途滲碳鋼含碳量在0.10～0.25之間。屬低碳鋼。通常經(jīng)滲碳、淬火及低溫回火后使用，用于制造表面要求高硬度，耐磨同時(shí)抗沖擊的零件。調(diào)質(zhì)鋼含碳量在0.30～0.5之間。屬中碳鋼。通常經(jīng)調(diào)質(zhì)后使用，材料外硬內(nèi)韌，用于高強(qiáng)度和高韌性相結(jié)合的零件。彈簧鋼

含碳量在0.4～0.7之間。屬中高碳鋼。經(jīng)多次淬火、低溫回火后使用，具有較高彈性，用于制造各種彈簧。滾動(dòng)軸承鋼含碳量在0.95～1.1之間之間經(jīng)淬火、低溫回火用與滾動(dòng)軸承材料。1機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼按含碳量及用途可進(jìn)一步分為以下四種：7.4合金結(jié)構(gòu)鋼性能及用途常用低合金鋼板的化學(xué)成分、機(jī)械性能及使用情況如表所示。2壓力容器用低合金鋼壓力容器用低合金鋼的含碳量在0.10～0.25之間，含有總量少于5%的合金元素。具有很好的塑性和焊接性，適合于設(shè)備的加工制造。16MnR不銹鋼：鋼中合金元素總量超過(guò)2.5%并具有抵抗大氣腐蝕能力的鋼稱為不銹鋼鉻不銹鋼：1Cr13；鉻鎳不銹鋼(18-8)：1Cr18Ni9、0Cr18Ni9、00Cr18Ni9；7.4

.5不銹鋼1.按化學(xué)成分分類2.按化學(xué)成分分類有馬氏體、鐵素體、奧氏體和奧氏體-鐵素體四大類耐熱鋼：工作時(shí)要求能承受650～800℃左右的高溫。在這樣高的溫度下，良好的化學(xué)穩(wěn)定性與熱強(qiáng)性。7.4

.6高溫用鋼可分為：抗氧化鋼和熱強(qiáng)鋼抗氧化鋼:抗氧化鋼主要能抗高溫氧化，但強(qiáng)度并不好。常用作直接著火，但受力不大的零、部件，如爐管托架等。1Cr13Si3，1Cr23Ni13熱強(qiáng)鋼:熱強(qiáng)鋼主要能抗蠕變，但也有一定的抗氧化的能力。常用作高溫下受力的零、部件，如爐管、反應(yīng)器等15CrMo,12Cr2Mo1,1Cr5Mo,高溫用鋼的牌號(hào)表示方法與不銹鋼相同低溫用鋼：低溫用鋼的基本要求是具有良好的韌性（包括低溫韌性），良好的加工工藝性和可焊性7.4

.7低溫用鋼低溫用鋼的含碳量應(yīng)盡可能降低，其平均含碳量為0.08～0.18%,以形成單相鐵素體組織，再加入適量的Mn、Al、Ti、Nb、Cu、V、N等元素，以改善鋼的綜合機(jī)械性能紫銅：T1，T2，T3黃銅：H80，H68，H62純鋁：1×××鑄鋁：ZL1××，ZL2××，ZL3××變形鋁：1×××，2×××……作耐磨件：蒙乃爾合金作腐蝕件：Inconel合金和海氏合金銅及銅合金鋁及鋁合金鎳及鎳合金鈦及鈦合金：TA0,TA1,TA2,TA37.4其它過(guò)程設(shè)備常用材料之四—有色金屬及合金化工陶瓷：化學(xué)穩(wěn)定性好玻璃：表面光潔、耐腐蝕（搪玻璃設(shè)備〕水泥：價(jià)廉天然耐酸材料：化鋼石、石墨、石棉等耐酸酚醛塑料聚氯乙烯塑料聚乙烯聚四氟乙烯玻璃鋼無(wú)機(jī)材料有機(jī)材料7.4其它過(guò)程設(shè)備常用材料之五—非金屬材料將鋼材通過(guò)適當(dāng)?shù)募訜岷屠鋮s過(guò)程，使鋼材的組織按一定的規(guī)律變化，以獲得預(yù)期的機(jī)械性能，稱鋼的熱處理。7.5鋼材的熱處理1、金屬的結(jié)晶組織2、金屬的結(jié)晶過(guò)程4、鐵碳合金狀態(tài)圖3、鐵碳合金的基本組織5、常用熱處理方法1、金屬的結(jié)晶組織晶體的結(jié)構(gòu)所有的固體金屬，其原子均按一定的規(guī)律排列，就稱為晶體描繪原子在晶體中排列方式的空間格子稱晶格最小幾何單元稱為“晶胞”體心立方晶胞面心立方晶胞硬度、強(qiáng)度、熔點(diǎn)高塑性、韌性低，有冷脆性鉻、鎢、鉬、910°以下的鐵（α-Fe）硬度、強(qiáng)度、熔點(diǎn)較低塑性、韌性良好，無(wú)冷脆性銅、鋁、金、銀、910-1390°的鐵（-Fe）,原子排列更緊密1、金屬的結(jié)晶組織液態(tài)成長(zhǎng)中的晶核新晶核晶界晶核晶粒越細(xì)小均勻,金屬的強(qiáng)度和硬度越高,且塑性和韌性也越好.2、金屬的結(jié)晶過(guò)程時(shí)間溫度某一種含碳量的鐵碳合金的冷卻曲線因結(jié)晶放熱引起轉(zhuǎn)折和停頓上臨界點(diǎn)熔點(diǎn)溫度Tm下臨界點(diǎn)結(jié)晶溫度Te

過(guò)冷度△T=Tm-Te冷卻速度快,過(guò)冷度△T大,晶格細(xì)2、金屬的結(jié)晶過(guò)程冷卻曲線但鐵不同，鐵的晶格形式隨溫度而變。－Fe變成－Fe面心立方-體心立方，體積膨脹－Fe最大碳熔量0.8%－Fe最大碳熔量0.025%多數(shù)金屬一旦凝固后，晶格型式不變。2、金屬的結(jié)晶過(guò)程純鐵的同素異構(gòu)體純鐵強(qiáng)度太低，實(shí)用意義不大，通常的鋼鐵，在鐵中含有碳等元素——影響鋼鐵的組織結(jié)構(gòu)和性能固溶體L：在一種元素的晶格中溶入他種元素而形成的結(jié)構(gòu)3、鐵碳合金的基本組織碳在鐵中形成固溶體1、鐵素體F：碳溶解在α-Fe（低溫，少碳）中形成的固溶體.碳在鐵中形成固溶體F其組織結(jié)構(gòu)形態(tài)3、鐵碳合金的基本組織1）鐵素體的特點(diǎn)：①在727℃有最大溶解度，為0.0218%C；②強(qiáng)度和硬度低，韌性塑性好。其力學(xué)性能大致為：2）試比較純鐵（＜0.02%）的性能：兩者性能與晶粒大小、雜質(zhì)含量有關(guān)2、奧氏體A：碳溶解(高溫，多碳)在γ-Fe中所形成的間隙固溶體，稱為奧氏體，用符號(hào)A來(lái)表示。奧氏體

由于γ-Fe是面心立方晶格，晶格的間隙較大，故奧氏體的溶碳能力較強(qiáng)。在1148℃溶碳量可達(dá)2.11%，隨著溫度下降，溶解度逐漸減少，在727℃時(shí)，溶碳量為0.77%。奧氏體的強(qiáng)度和硬度不高，沒(méi)有磁性，具有良好的塑性，，是絕大多數(shù)鋼在高溫進(jìn)行鍛造和軋制時(shí)所要求的組織。奧氏體A其組織結(jié)構(gòu)形態(tài)3、鐵碳合金的基本組織面心立方晶格鐵素體F3、滲碳體Fe3C：滲碳體是含碳量為6.69%的鐵與碳的金屬化合物。其分子式為Fe3C，常用符號(hào)Cm表示。滲碳體具有復(fù)雜的斜方晶體結(jié)構(gòu)，它與鐵和碳的晶體結(jié)構(gòu)完全不同。它的熔點(diǎn)為1227℃，不發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。

滲碳體的硬度很高，塑性很差，是一種硬而脆的組織。隨著鋼的含碳量的增加，其硬度、強(qiáng)度提高，而塑性、韌性下降。3、鐵碳合金的基本組織滲碳體Fe3CF其組織結(jié)構(gòu)形態(tài)3、鐵碳合金的基本組織0.025%0.025%4珠光體

P

珠光體是鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，用符號(hào)P表示。根據(jù)滲碳體的形狀，珠光體分為片狀珠光體和粒狀珠光體兩種。根據(jù)滲碳體的大小，又可分為珠光體、索氏體（細(xì)珠光體）、屈氏體（極細(xì)珠光體）三種。珠光體、索氏體、屈氏體三者實(shí)質(zhì)是同一組織，只是滲碳體片的厚度不同，因而片層間距不同而已。珠光體的力學(xué)性能介于鐵素體和滲碳體之間，其硬度適中、強(qiáng)度比鐵素體高，但脆性并不大，同時(shí)具有良好的塑性和韌性。珠光體PP其組織結(jié)構(gòu)形態(tài)5馬氏體M馬氏體是碳溶于α-Fe中形成的過(guò)飽和固溶體，用符號(hào)M表示。奧氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)，如果冷卻速度快，使碳原子來(lái)不及析出而被迫固溶于晶格中，呈過(guò)飽和狀態(tài)，即形成馬氏體。這時(shí)晶格發(fā)生畸變，并在晶粒之間產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，增加了金屬抵抗塑性變形的能力，使之具有較高硬度和強(qiáng)度，但塑性和韌性極低，低得幾乎不能承受沖擊載荷。高碳淬火馬氏體（也稱片狀馬氏體）具有很高的硬度和強(qiáng)度，但很脆，低碳回火馬氏體（也稱條狀馬氏體）則具有相當(dāng)高的強(qiáng)度和較好的韌性。馬氏體加熱后易分解成其它組織。奧氏體A鐵素體F珠光體P滲碳體Fe3C定義－用來(lái)表示在平衡狀態(tài)下，不同含碳量的鐵碳合金在不同溫度下所處的狀態(tài)、晶體結(jié)構(gòu)和顯微組織特征的圖稱為鐵碳合金狀態(tài)圖。鐵碳合金相圖表明了不同含碳量的各鐵碳合金在不同溫度下的組織。含碳量小于2%的鐵碳合金相圖，是鋼的相圖圖中縱坐標(biāo)表示溫度，橫坐標(biāo)表示碳的百分含量。相圖主要由標(biāo)志某些特性的點(diǎn)和線組成意義：合金的組織比純金屬?gòu)?fù)雜，為研究合金的組織與性能的關(guān)系，必須探求合金中各種組織形成及變化的規(guī)律。鐵碳合金相圖不僅可以表明平衡條件下任一鐵碳合金的成分、溫度與組織之間的關(guān)系，而且可以推斷其性能與成分或溫度的關(guān)系，因此鐵碳相圖是研究鋼鐵的成分、組織和性能之間關(guān)系的理論基礎(chǔ)，也是制定各種熱加工工藝的依據(jù)4、鐵碳合金相圖4、鐵碳合金狀態(tài)圖鐵碳合金狀態(tài)圖的由來(lái)以溫度為縱座標(biāo)，含碳量為橫座標(biāo)，將成分不同的鐵碳合金的臨界點(diǎn)，標(biāo)在圖中相應(yīng)的成分線上，分別連接上、下臨界點(diǎn)即得鐵碳合金狀態(tài)圖FeESPG含C量%0.8723°400°800°2.06共析鋼-含碳量等于0.8%奧氏體AP珠光體L(液相)→L+A（液+奧氏）→A（液+奧氏）→P（珠光體）共析鋼=珠光體P的顯微結(jié)構(gòu)4、鐵碳合金狀態(tài)圖奧氏體A同時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體F和析出滲碳體=pK強(qiáng)度較低，硬度，塑性介于鐵素體和滲碳體之間。KFeESPG含C量%0.8723°400°800°2.06亞共析鋼-含碳量小于0.8%AP+FL→L+A→A→F+A→P+F亞共析鋼=鐵素體F+珠光體P的顯微結(jié)構(gòu)F+A4、鐵碳合金狀態(tài)圖K強(qiáng)度較低，塑性好。KFeESPG含C量%0.8723°400°800°2.06過(guò)共析鋼-含碳量大于0.8%AP+Fe3C11

L→L+A→A→A+Fe3C11

→P+Fe3C11過(guò)共析鋼=珠光體+二次滲碳體Fe3C11的顯微結(jié)構(gòu)A+Fe3C114、鐵碳合金狀態(tài)圖K硬而脆。

Fe-Fe3C

相圖EGSPA2.11%CFeT°A+FA+Fe3CⅡ(F+Fe3C)PP+F0.77%CP+Fe3CⅡ4、鐵碳合金狀態(tài)圖1）GS線由G點(diǎn)（A3點(diǎn)）演變而來(lái)，稱A3線，是α和的轉(zhuǎn)變線。2）ES線碳在中的溶解曲線。冷卻后形成二次滲碳體。3）Pk線碳在α鐵中的溶解曲線。冷卻后形成二次滲碳體。K熱處理的定義熱處理是用來(lái)改變金屬材料組織和性能的一種重要工藝方法，例如，將T8鋼在780°加熱，使之處于奧氏體狀態(tài)，經(jīng)適當(dāng)保溫后用冷水冷卻，然后在180°保溫1-2小時(shí)，再冷卻到室溫，結(jié)果它的硬度由180HB提高到613-640HB，即提高了3-4倍。FeESPG含C量%0.8723°400°910°2.06時(shí)間溫度臨界溫度

熱加保溫冷卻熱處理是用來(lái)改變金屬材料組織和性能的一種重要工藝方法，例如，將T8鋼在780°加熱，使之處于奧氏體狀態(tài)，經(jīng)適當(dāng)保溫后用冷水冷卻，然后在180°保溫1-2小時(shí)，再冷卻到室溫，結(jié)果它的硬度由180HB提高到613-640HB，即提高了3-4倍。熱處理的定義：對(duì)鋼在固態(tài)下加熱，保溫和冷卻以改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而改變鋼的性能的一種工藝方法。7.5鋼的熱處理冷卻速度的影響5、馬氏體：碳來(lái)不及從奧氏體中析出奧氏體已變?yōu)殍F素體，但碳元素還溶于鐵素體內(nèi)形成過(guò)飽和態(tài)，引起晶格的漲大、嚴(yán)重畸形。強(qiáng)度極高、極脆。結(jié)晶共性：溫度下降，碳從奧氏體內(nèi)析出或與鐵素體混合組成珠光體或積聚在晶界。冷卻速度很慢條件下的“平衡組織”,珠光體粗片狀。冷卻速度快，珠光體比較細(xì)密。機(jī)械性能更好。

冷卻速度的影響：

冷卻速度愈快，晶粒愈細(xì)，綜合機(jī)械性能愈好。冷卻速度過(guò)快，形成馬氏體。-過(guò)飽和態(tài)，不穩(wěn)定。7.5鋼的熱處理熱處理是用來(lái)改變金屬材料組織和性能的一種重要工藝方法，例如，將T8鋼在780°加熱，使之處于奧氏體狀態(tài)，經(jīng)適當(dāng)保溫后用冷水冷卻，然后在180°保溫1-2小時(shí)，再冷卻到室溫，結(jié)果它的硬度由180HB提高到613-640HB，即提高了3-4倍。

熱處理的主要目的：改變鋼的性能，即改善鋼的工藝性能和提高鋼的使用性能。鋼的組織決定鋼的性能，熱處理改變鋼的性能，是通過(guò)改變鋼的組織來(lái)實(shí)現(xiàn)的。鋼中組織轉(zhuǎn)變的規(guī)律，就是熱處理的原理。根據(jù)熱處理原理制訂的溫度、時(shí)間、介質(zhì)等參數(shù)，就是熱處理工藝。5、常用熱處理方法預(yù)備熱處理:退火；正火最終熱處理:淬火；回火，調(diào)質(zhì)一般零件生產(chǎn)的工藝路線:毛坯生產(chǎn)→預(yù)備熱處理→機(jī)械加工→最終熱處理→機(jī)械精加工1、退火——將鋼件緩慢加熱到臨界溫度以上30-50度，保溫一段時(shí)間（充分轉(zhuǎn)化為奧氏體）后再緩慢（隨爐）冷卻下來(lái)。5、常用熱處理方法一退火目的1退火用于消除鑄、焊、鍛零件的內(nèi)應(yīng)力，2降低硬度3細(xì)化晶粒;均勻成分;為最終熱處理作好組織準(zhǔn)備。奧氏體晶粒均勻細(xì)小,熱處理后鋼的力學(xué)性能提高。分三種不同溫度的退火：

A完全退火B(yǎng)再結(jié)晶退火C低溫退火去應(yīng)力退火（回火）完全退火Ac1Ac3時(shí)間工藝曲線不完全退火（球化）溫度爐冷退火：將鋼件加熱到適當(dāng)溫度保溫一定時(shí)間后緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。①完全退火（重結(jié)晶退火）：將亞析鋼加熱到AC3以上30～50℃保溫后隨爐緩冷。目的：細(xì)化組織，消除應(yīng)力、降低硬度、改善切削性能，主要用于（鑄鍛件）焊接結(jié)構(gòu)，得到接近平衡組織。②不完全退火：將鋼加熱到AC1以上30～50℃保溫后緩冷，目的：降低硬度、改善切削、消除內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)用于低合金鋼、中高碳鋼的鍛、軋件。③消除應(yīng)力退火：將工件加熱到AC1以下100～200℃保溫后緩冷，其目的：消除焊接、冷變形加工、鑄、鍛等造成的內(nèi)應(yīng)力。消除應(yīng)力退火鋼材組織不發(fā)生變化。應(yīng)力的消除靠500～650℃及后緩冷過(guò)程中產(chǎn)生的塑性變形或蠕變變形帶來(lái)的應(yīng)力松弛實(shí)現(xiàn)，例如大型球罐的退火。退火2.正火——將鋼件加熱到臨界溫度GS線以上30-50°，保溫一段時(shí)間，然后在自由流動(dòng)的空氣中均勻冷卻。正火與完全退火的主要差別在于冷卻速度快些，目的是使鋼的組織正?；?，所以亦稱?；幚?。

冷卻速度比退火快，晶粒，珠光體較細(xì),與完全退火相比強(qiáng)度與韌性都有提高5、常用熱處理方法二正火目的:消除應(yīng)力;調(diào)整硬度;細(xì)化晶粒;均勻成分;為最終熱處理作好組織準(zhǔn)備。正火用來(lái)處理低、中碳結(jié)構(gòu)鋼件及滲碳零件，使其組織細(xì)化增加強(qiáng)度及韌性，減少內(nèi)應(yīng)力，改善切削性能溫度T加熱保溫時(shí)間正火（空）

1.作為最終熱處理正火可以細(xì)化晶粒，使組織組織均勻化，從而提高鋼的強(qiáng)度、硬度和韌性。對(duì)于普通結(jié)構(gòu)鋼零件，機(jī)械性能要求不很高時(shí)，可以用正火作為最終熱處理。2.作為預(yù)先熱處理截面較大的合金結(jié)構(gòu)鋼件，在淬火或調(diào)質(zhì)處理前長(zhǎng)進(jìn)行正火，以消除魏氏組織和帶狀組織，并獲得細(xì)小而均勻的組織。對(duì)于過(guò)共析鋼可減少二次滲碳體量，并使其不形成連續(xù)網(wǎng)狀，為球化退火作組織準(zhǔn)備。3.改善切削加工性能低碳鋼或低碳合金鋼退火后硬度太低，不便于切削加工。正火可提高其硬度，改善其切削加工性能。正火一般應(yīng)用3、淬火——將鋼件加熱到臨界點(diǎn)GS線以上，保溫一段時(shí)間，然后在水、鹽水或油中急冷使奧氏體變?yōu)轳R氏體目的:為了獲得馬氏體組織,提高鋼的硬度和耐磨性。5、常用熱處理方法三淬火溫度T加熱保溫時(shí)間淬火（油冷）調(diào)質(zhì)回火5、常用熱處理方法四回火目的:1．調(diào)整淬火零件的力學(xué)性能。降低脆性。2．穩(wěn)定工件尺寸；

3．消除或減少淬火內(nèi)應(yīng)力。4、回火——將淬硬的鋼件再