《機械設(shè)計基礎(chǔ)》課件-第二章 金屬材料組織和性能的控制

2.金屬材料組織和性能的控制

單元51第二章金屬材料組織和性能的控制2.1純金屬的結(jié)晶凝固：液態(tài)L→固態(tài)S

S可以是非晶體。結(jié)晶：一種原子排列狀態(tài)過渡為另一種原子規(guī)那么排列狀態(tài)〔晶態(tài)〕的轉(zhuǎn)變過程。一次結(jié)晶：L→S晶態(tài)二次結(jié)晶：S→S晶態(tài)一、純金屬結(jié)晶的條件1純金屬冷卻曲線液態(tài)金屬在結(jié)晶時的溫度——時間曲線過冷度——理論結(jié)晶溫度和實際結(jié)晶溫度之差。

2.金屬材料組織和性能的控制2.1純金屬的結(jié)晶

單元52ΔT=

T0－Tn

冷速越快，過冷度越大過冷—指液態(tài)金屬實際冷卻到結(jié)晶溫度以下而暫不結(jié)晶的現(xiàn)象。2純金屬結(jié)晶的條件ΔF

ΔTTFF固F液ΔF=

F固－F液≤0

結(jié)晶驅(qū)動力

自然界的自發(fā)過程進行的熱力學條件都是ΔF≤0只有當液體的過冷度到達一定的大小，使結(jié)晶的動力ΔF大于建立界面所需要的外表能時，結(jié)晶過程才能開始進行。自由能溫度2.金屬材料組織和性能的控制2.1純金屬的結(jié)晶

單元533、純金屬的結(jié)晶過程2.金屬材料組織和性能的控制2.1純金屬的結(jié)晶

單元54①.形核——自發(fā)形核非自發(fā)形核②.長大——平面長大

樹枝狀長大結(jié)晶過程——

2.金屬材料組織和性能的控制2.1純金屬的結(jié)晶

單元552.金屬材料組織和性能的控制2.1純金屬的結(jié)晶

單元56二、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變δ-Fe(bcc)γ-Fe(fcc)a-Fe(bcc)1394℃912℃1394℃1538℃912℃δ-Feγ-Fe(fcc〕a-FeT時間770℃居里點以純鐵為例γ-Fe(fcc)a-Fe(bcc)鐵的體積會膨脹1％2.金屬材料組織和性能的控制2.1純金屬的結(jié)晶

單元57純鐵同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變2.金屬材料組織和性能的控制2.1純金屬的結(jié)晶

單元58三、晶粒尺寸的控制〔1〕晶粒度單位面積上的晶粒數(shù)目或晶粒的平均線長度〔或直徑〕表示〔2〕過冷度對形核一長大的影響過冷度ΔT提高，N提高、G提高過冷ΔT太高，N降低、G降低〔3〕控制晶粒度的因素①提高過冷度②變質(zhì)處理在液態(tài)金屬中參加孕育劑或變質(zhì)劑作為非自發(fā)晶核的核心，以細化晶粒和改善組織。③振動，攪拌等2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元61一、合金相圖類型

相圖是說明合金系中各種合金相的平衡條件和相與相之間關(guān)系的一種簡明示圖，也稱為平衡圖或狀態(tài)圖。平衡是指在一定條件下合金系中參與相變過程的各項的成分和相對質(zhì)量不在變化所到達的一種狀態(tài)。此時合金系的狀態(tài)穩(wěn)定，不隨時間而改變?！惨弧扯辖鸬慕Y(jié)晶2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元62根據(jù)結(jié)晶過程中出現(xiàn)的不同類型的結(jié)晶反響，可把二元合金的結(jié)晶過程分為以下幾種類型。1.發(fā)生勻晶反響的合金的結(jié)晶2.發(fā)生共晶反響的合金的結(jié)晶如Pb-Sn合金相圖3.發(fā)生包晶反響的合金的結(jié)晶如Pt-Ag、Ag-Sn、Sn-Sb合晶具有包晶相圖4．發(fā)生共析反響的合金的結(jié)晶2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元63發(fā)生勻晶反響的合金的結(jié)晶Cu-Ni相圖為典型的勻晶相圖，合金發(fā)生勻晶反響：L→α,從液相中逐漸結(jié)α晶出固溶體。2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元642.發(fā)生共晶反響的合金的結(jié)晶如Pb-Sn合金相圖由一種液相在恒溫下同時結(jié)晶出兩種固相的反響叫共晶反響。生成的兩相混合物叫共晶體。2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元653.發(fā)生包晶反響的合金的結(jié)晶如Pt-Ag、Ag-Sn、Sn-Sb合晶具有包晶相圖包晶反響：Αc+Ldβ一種固相和液相結(jié)晶出另外一種固相，發(fā)生包晶反響時三相共存，他們的成分確定，反響在恒溫下平衡地進行。2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元664．發(fā)生共析反響的合金的結(jié)晶由一種固相轉(zhuǎn)變成完全不同的兩種相互關(guān)聯(lián)的固相，此兩相混合物稱為共析體。2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元67〔二〕合金的性能與相圖的關(guān)系1.合金的使用性能與相圖的關(guān)系固溶體的性能與溶質(zhì)元素的溶入量有關(guān)，溶質(zhì)的溶入量越多，晶格越大，合金的強度、硬度越高，電阻越大。合金的某些性能可按組成相性能依質(zhì)量分數(shù)的關(guān)系疊加的方法求出。例如硬度：HB=HBα·ω(α)+HBβ·ω(β)對組織較敏感的某些性能如強度等，與組成相或組織成物的形態(tài)有很大關(guān)系。組成相或組織組成物越細密，強度越高。但形成化合物時，那么在性能---成分曲線上于化合物成分處出現(xiàn)極大值或極小值。2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元682.合金的工藝性能與相圖的關(guān)系合金的鑄造性能與相圖的關(guān)系：純組元和共晶成分的合金的流動性最好，縮孔集中，鑄造性能好。相圖中液相線和固相線之間距離越小，液體合金結(jié)晶的溫度范圍越窄，對澆注和鑄造質(zhì)量越有利。合金的液、固相線溫度間隔大時，形成枝晶偏析的傾向性大；同時先結(jié)晶出的樹枝晶阻礙為結(jié)晶液體的流動，而降低其流動性，增多分散縮孔。所以，鑄造合金常選共晶或接近共晶的成分。2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元69合金的鍛造性能與相圖的關(guān)系：合金為單相組織時變形抗力小，變形均勻，不易開裂，因而變形能力大。雙相組織的合金變形能力。雙相組織的合金變形能力差些，特別是組織中存在有較多的化合物相時更是如此，因為他們都很脆。2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元71二、鐵碳合金組織〔一〕、Fe-Fe3C相圖的組元1．Fe組元性能特點—強度低、硬度低、韌性、塑性好2．Fe3C

〔Cem，Cm〕性能特點—熔點高，硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。抗拉強度σb=180～230MPa延伸率δ=30％～50％斷面收縮率ψ=70％～80％ak=1.6×10～2×10J/㎡66硬度50HB～80HB抗拉強度σb=30MPa硬度800HBδ=0ψ=0ak=0〔二〕、Fe-Fe3C相圖中的相和組織2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元721．液相L2．δ相高溫鐵素體〔C固溶到δ–Fe中的間隙式固溶體〕3．α相鐵素體F

〔C固溶到α-Fe中的間隙式固溶體〕強度、硬度低、塑性好

〔室溫：C%=0.0008%,

727度：C%=0.0218%〕4．γ相、A奧氏體

〔C固溶到γ-Fe中的間隙式固溶體〕強度低，易塑性變形5．Fe3C性能特點—熔點高，硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元736．珠光體P〔鐵素體和滲碳體的共析混合物〕抗拉強度σb=770MPa延伸率δ=20％～35％斷面收縮率ψ=40％～60％ak=3×10～4×10J/㎡55硬度180HBA0.77

F0.0218+Fe3C或A0.77

P0.77727℃727℃7．萊氏體高溫萊氏體Le〔奧氏體和滲碳體的共晶混合物〕L4.31148℃Le4.3低溫萊氏體Le′硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元742.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元75〔三〕、分析Fe-Fe3C相圖2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元792.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元7102.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元81〔三〕、分析Fe-Fe3C相圖2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元822.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元832.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元84基于Fe-Fe3C相圖的Fe-C合金分類1．工業(yè)純鐵，C%<=0.0218%2．鋼0.0218%<C%<=2.11%亞共析鋼

0.0218%<C%<0.77%共析鋼0.77%過共析鋼

0.77%<C%<=2.11%3．白口鑄鐵2.11%<C%<6.69%亞共晶白口鑄鐵

2.11%<C%<4.3%共晶白口鑄鐵

4.3%過共晶白口鑄鐵4.3%<C%<6.69%2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元852.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元86〔四〕、Fe-C合金的成分-組織-性能關(guān)系1.含碳量——相相對量C%↑→F%↓，F(xiàn)e3C%↑含碳量——組織F-->F+P-->PdP+Fe3CII-->P+Fe3CII+Le’-->Le’->Le’+Fe3CII-->Fe3C2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元87FF+PPP+Fe3CIIP+Fe3CII+Le’Le’Le’+Fe3CIIFe3C2.含碳量——組織HB：取決于相及相對量3.含碳量——性能C%↑→HB↑強度：C%↑→σ↑0.9%↑→σ↓塑性、韌性：C%↑→塑性↓、韌性↓2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元88鐵碳合金相圖的建立2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元89鐵碳合金加熱冷卻轉(zhuǎn)變2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元810〔六〕、Fe-Fe3C相圖的應(yīng)用1、在鋼鐵選材方面的應(yīng)用2、在鑄造工藝方面的應(yīng)用3、在熱鍛、熱軋工藝方面的應(yīng)用4、在熱處理工藝方面的應(yīng)用2.金屬材料組織和性能的控制2.2合金的結(jié)晶

單元811鐵碳合金相圖練習題一、名詞解釋相圖鐵素體奧氏體珠光體滲碳體二、間答題1、合金結(jié)晶有哪些類型？各自的結(jié)晶特征？2、按鐵碳相圖，鐵碳合金如何分類？其中三種鋼室溫組織是什么？3、含碳量為0.4％、0.77％、1.2％、三種鋼在700℃770℃、900℃時分別各為何組織？4、計算一下50鋼和T10鋼在室溫下HBS、σ、

δ數(shù)值？b5、隨鋼中含碳量增加，其機械性能如何變化？其原因？2.金屬材料組織和性能的控制2.3金屬的塑性加工

單元91一、金屬材料的塑性變形1、單晶體的塑性變形

單晶體塑性變形的根本方式——滑移和孿生〔1〕滑移在切應(yīng)力作用下，晶體的一局部相對于另一局部沿一定晶面〔滑移面〕的一定方向〔滑移方向〕發(fā)生相對的滑動滑移的特點：※滑移只在切應(yīng)力作用下發(fā)生，不同金屬產(chǎn)生滑移的最小切應(yīng)力大小不同。※滑移是晶體內(nèi)部位錯在切應(yīng)力作用下運動的結(jié)果。并非是晶體兩局部沿滑移面作整體的滑動。2.3金屬的塑性加工2.金屬材料組織和性能的控制2.3金屬的塑性加工

單元922.金屬材料組織和性能的控制2.3金屬的塑性加工

單元93※滑移造成的晶體總變性量是原子間距的整數(shù)值，不引起晶格位向的變化。

※滑移總是沿著晶體中原子密度最大的晶面和其上密度最大的晶向進行。

滑移系〔滑移面和該面上的一個滑移方向〕，滑移系數(shù)目↑，材料塑性↑；滑移方向↑，材料塑性↑。如FCC和BCC的滑移系為12個，HCP為3個，F(xiàn)CC的滑移方向多于BCC，金屬塑性如Cu〔FCC〕＞Fe〔BCC〕＞Zn〔HCP〕?！茣r晶體伴隨有轉(zhuǎn)動。金屬材料塑性變形的實質(zhì)：金屬塑性變形實質(zhì)上是以滑移和孿生兩種形式通過位錯運動來進行的。2.金屬材料組織和性能的控制2.3金屬的塑性加工

單元94一、金屬材料的塑性變形〔2〕孿生在切應(yīng)力作用下，晶體的一局部相對于另一局部沿一定晶面〔孿生面〕和晶向〔孿生方向〕發(fā)生切變。金屬晶體中變形局部與未變形局部在孿生面兩側(cè)形成鏡面對稱關(guān)系?！l(fā)生孿生的局部〔切變局部〕稱為孿生帶或?qū)\晶。孿生借助于切變進行，所需切應(yīng)力大，速度快，在滑移較難進行時發(fā)生.※※孿生→原子移動的相對位移是原子間距的分數(shù)值.FCC金屬一般不發(fā)生孿生，少數(shù)在極低溫度下發(fā)生，BCC金屬僅在室溫或受沖擊時發(fā)生。HCP金屬較容易發(fā)生孿生?！?.金屬材料組織和性能的控制2.3金屬的塑性加工

單元952、多晶體的塑性變形多晶體由許多晶粒組成，各個晶粒位向不同，且存在許多晶界，變形復(fù)雜。細晶強化通過晶粒細化使強度提高、塑性提高、韌性提高，硬度提高的現(xiàn)象。強化原理晶界原子排列較不規(guī)那么→缺陷多→滑移阻力大。晶粒越細小，那么晶界越多，變形抗力越大，那么強度越大?！ЯＴ郊毿?，單位體積晶粒多→變形分散→減少應(yīng)力集中

※晶粒越細小，晶界多→不利于裂紋的傳播→斷裂前承受較大的塑性變形，那么塑性越好。由于晶粒越細小，強度越高，塑性越好，所以斷裂時需要消耗較大的功。因而韌性也較好。2.金屬材料組織和性能的控制2.3金屬的塑性加工

單元963、塑性變形對金屬組織和性能的影響〔1〕塑性變形對金屬組織的影響※形成纖維組織※形成亞結(jié)構(gòu)※產(chǎn)生形變織構(gòu)〔2〕塑性變形對金屬性能的影響※

產(chǎn)生加工硬化加工硬化金屬發(fā)生塑性變形,隨變性度的增大，其強度和硬度顯著提高，塑性和韌性明顯下降的現(xiàn)象。如：冷軋薄鋼板冷拔鋼絲等?！捎诶w維組織和形變織構(gòu)的產(chǎn)生，使金屬性能產(chǎn)生各向異性?！菇饘倬w缺陷增多，并產(chǎn)生剩余應(yīng)力。變性、開裂、耐蝕性下降。利用好可提高外表疲勞強度2.金屬材料組織和性能的控制2.3金屬的塑性加工

1

單元10二、塑性變形后金屬在加熱時組織和性能的變化1、回復(fù)T回復(fù)=〔0.25～～０.3〕T熔點回復(fù)使塑變后金屬的強度和硬度略有下降，塑性增高，但剩余應(yīng)力大大降低。變化應(yīng)用2.金屬材料組織和性能的控制2.3金屬的塑性加工

單元1022、再結(jié)晶T再=〔0.35～～０.4〕T熔點變形后金屬在較高溫度加熱時，由于原子擴散能力增大，變形和破碎的晶粒通過重新生核、長大變成新的均勻、細小的等軸晶粒，該過程稱為再結(jié)晶。變化再結(jié)晶使塑變后金屬的強度和硬度明顯降低，塑性和韌性大大提高，剩余應(yīng)力完全消除，加工硬化現(xiàn)象被消除。，應(yīng)用3、晶粒長大2.金屬材料組織和性能的控制2.3金屬的塑性加工

3單元10三、金屬材料的熱加工和冷加工1、金屬材料的熱加工及其對組織和性能的影響熱加工——在金屬再結(jié)晶溫度以上的塑性變形加工。如鋼熱鍛和熱軋，但熱加工后不產(chǎn)生加工硬化。思考題：其原因是什么？熱加工對金屬組織和性能的影響：※能消除鑄態(tài)金屬中的各種缺陷，均勻組織，提高性能，尤其塑性和韌性?！艽蛩殍T態(tài)金屬中的粗大樹枝晶和柱狀晶，細化晶粒，提高機械性能?！苄纬衫w維組織，并改善其流向，使性能的方向性有利于零件使用的需要。2.金屬材料組織和性能的控制2.3金屬的塑性加工

4單元102、金屬材料的冷加工及其對組織和性能的影響冷加工——在金屬再結(jié)晶溫度以下的塑性變形加工。如鋼冷軋、冷拔、冷沖。冷加工后產(chǎn)生加工硬化。思考題：其原因是什么？冷加工對金屬組織和性能的影響：※能產(chǎn)生加工硬化，提高強度和硬度，塑性和韌性下降。是重要的強化手段，對不能熱處理強化的合金尤其重要。但增加繼續(xù)塑性變形的抗力。2.金屬材料組織和性能的控制2.3金屬的塑性加工

單元1052.3金屬的塑性加工———

練習題—、名詞解釋回復(fù)再結(jié)晶加工硬化熱加工冷加工二、簡答題1、金屬塑性變形的主要方式和實質(zhì)?滑移孿生2、什么是細晶強化？其強化原理？3、回復(fù)和再結(jié)晶對塑性變形后金屬性能帶來什么影響?在工業(yè)上如何應(yīng)用？4、鋼熱鍛和熱軋后是否產(chǎn)生加工硬化？為什么？5、鋼經(jīng)冷軋等冷加工后是否產(chǎn)生加工硬化？加工硬化產(chǎn)生的原因？6、為何面心立方晶格金屬比體心立方晶格金屬的塑性好？7、熱加工對金屬組織和性能有何影響？2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元111鋼熱處理根本原理一、鋼在加熱時轉(zhuǎn)變大多數(shù)熱處理工藝都要將鋼加熱到臨界溫度以上，獲得全部或局部奧氏體組織，即進行奧氏體化，加熱時形成的奧氏體的質(zhì)量，對冷卻轉(zhuǎn)變過程及組織.性能有極大的影響。1.奧氏體的形成通常將加熱時的臨界溫度標為；冷卻時標為。共析鋼〔T8〕的室溫平衡組織為珠光體，當加熱到Ac1以上時，珠光體將轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。奧氏體轉(zhuǎn)變過程：奧氏體晶核的形成；奧氏體晶核的長大；剩余滲碳體的溶解及奧氏體成分的均勻化四個根本過程。2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1122.影響奧氏體轉(zhuǎn)變速度的因素〔1〕加熱溫度—隨加熱溫度的提高，碳原子擴散速度增大，奧氏體化速度加快。〔2〕加熱速度—加熱速度越快過熱度越大，發(fā)生轉(zhuǎn)變的溫度越高，轉(zhuǎn)變所需時間就越短。〔3〕鋼中碳質(zhì)量分數(shù)—碳質(zhì)量分數(shù)增加時，滲碳體量增多，鐵素體和滲碳體的相界面增大，因而奧氏體的核心增多，轉(zhuǎn)變速度加快?！?〕合金元素—鈷.鎳等加快奧氏體化過程；鉻.鉬.釩等減慢奧氏體化過程；〔5〕原始組織—原始組織中滲碳體為片狀時奧氏體形成速度快。2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1133.奧氏體的晶粒度及其影響因素2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元114影響奧氏體晶粒度的因素：①加熱溫度和保溫時間—溫度高，時間長促進奧氏體晶粒長大。②鋼的成分—碳含量增高時，晶粒長大的傾向增多。鋼中參加能形成穩(wěn)定碳化物的元素和能生成氧化物和氮化物的元素，有利于得到本質(zhì)細晶粒鋼，2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元115二、鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變

等溫處理—將鋼迅速冷卻到臨界點以下給定溫度，進行保溫，使其在該溫度下恒溫轉(zhuǎn)變。

連續(xù)冷卻—將鋼以某種速度連續(xù)冷卻，使其在臨界點以下變溫連續(xù)轉(zhuǎn)變。2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1161.過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變共析鋼過冷奧氏體的溫度轉(zhuǎn)變過程和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物可用其等溫轉(zhuǎn)變曲線圖來分析。該曲線可簡稱為C曲線。轉(zhuǎn)變分如下三個區(qū)域。①高溫轉(zhuǎn)變〔在A1~550℃之間〕組織名稱符號轉(zhuǎn)變溫度范圍℃硬度放大倍數(shù)珠光體PAc1～650170～200HB＜500×索氏體S650～60025～35HRC＞1000×屈氏體T600～55035～40HRC＞2000×②中溫轉(zhuǎn)變—550℃~Ms之間(過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為貝氏體型組織)550℃～350℃為上貝氏體。上B呈羽毛狀，強度和韌性都較差。350℃～Mf為下貝氏體。為黑色針狀，硬度高，韌性好，具有較高的綜合機械性能。2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元117③低溫轉(zhuǎn)變—Ms點以下〔過冷奧氏體冷卻到Ms點以下后發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變〕馬氏體M—碳溶于α—Fe中的過飽和固溶體。過冷A轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體是一種非擴散型轉(zhuǎn)變，形成速度很快，其轉(zhuǎn)變不是徹底的，要殘留少量的奧氏體。馬氏體形成時體積膨脹,在鋼中造成很大的內(nèi)應(yīng)力,嚴重時將使被處理的零件開裂。馬氏體的形態(tài)有板條狀和針狀(或稱片狀)兩種.其形態(tài)決定于奧氏體的碳質(zhì)量分數(shù).碳質(zhì)量分數(shù)在0.25%以下時,根本上是板條狀馬氏體(亦稱低碳馬氏體),碳質(zhì)量分數(shù)在0.25%~1.0%之間時，為板條馬氏體和針狀馬氏體的混合結(jié)構(gòu)。當碳質(zhì)量分數(shù)大于1.0%時,那么大多數(shù)是針狀馬氏體.馬氏體的硬度很高，碳質(zhì)量分數(shù)越高，馬氏體的硬度越高。2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1182.過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變，其連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線又稱TTT曲線。臨界冷卻速度—鋼能獲得馬氏體的最小冷卻速度。2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元119轉(zhuǎn)變過程及產(chǎn)物：緩慢冷卻時—過冷A將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，呈粗片狀，硬度為170HB~220HB。稍快速度冷卻時—過冷A轉(zhuǎn)變?yōu)樗魇象w，為細片狀組織，硬度為25HRC~35HRC。采用油冷時—得到的組織為屈氏體+馬氏體+剩余奧氏體。硬度為45HRC~55HRC?？焖俣壤鋮s時—奧氏體將過冷到M。點以下，得到的組織是馬氏體+剩余奧氏體。綜上所述，剛在冷卻時，過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物根據(jù)其轉(zhuǎn)變溫度的上下可分為高溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物珠光體、索氏體、屈氏體，中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物上貝氏體、下貝氏體，低溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物馬氏體等幾種。隨著轉(zhuǎn)變溫度的降低，其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的硬度增高，而韌性的變化那么較為復(fù)雜。2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1212.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1222.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1232.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1242.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1252.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1262.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1272.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1282.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1312.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1322.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1332.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1342.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1352.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元136應(yīng)用—主要用于處理各種彈簧及需要高屈服強度的零件。2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元137應(yīng)用—適用于承受各種復(fù)雜載荷的重要的機械零件。如軸類件、齒輪類件等2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1412.4.4鋼的外表熱處理2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元142感應(yīng)加熱外表熱處理⑴感應(yīng)加熱的根本原理感應(yīng)線圈通以交流電時，即在其內(nèi)部和周圍產(chǎn)生一與電流相同頻率的交變磁場。把工件置于磁場中，那么在工件內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流，產(chǎn)生電阻熱。由于交流電的集膚效應(yīng)，感應(yīng)電流，靠近外表的電流密度大，而中心幾乎為零。電流滲入工件表層的深度，與電流頻率有關(guān)。對于碳鋼：δ=500/√f式中，δ為電流透入深度〔mm〕，f為電流頻率〔Hz〕。f愈大，電流透入深度愈小，加熱層也愈薄，不同頻率，可得到不同的淬硬層深度。2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1432.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元144⑶感應(yīng)加熱適用的鋼種2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元145其缺點是設(shè)備較貴，形狀復(fù)雜的零件處理較困難。2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1462.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1512.4.5鋼的化學熱處理2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元152化學熱處理根本過程：①介質(zhì)的分解－加熱時介質(zhì)分解，釋放出欲滲入元素的活性原子；②外表吸收—分解出的活性原子在鋼件外表被吸收并溶解，超過溶解度時還能形成化合物；③原子擴散—溶入元素的原子在濃度梯度的作用下由表及里擴散，形成一定厚度的擴散層。2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1532.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元154⑶滲碳方法氣體滲碳將工件在密封的滲碳爐中，加熱到900℃~950℃，向爐內(nèi)滴入易分解的有機液體〔如煤油、苯、甲醇等〕，或直接通入滲碳氣體〔如煤氣、石油液化氣等〕，通過以下反響產(chǎn)生活性碳原子，使鋼件外表滲碳：2CO→CO2+[C]CO2+H2→H2O+[C]CnH2n→nH2+n[C]CnH2n+2→〔n+1〕H2+n[C]2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元155⑴滲碳工藝滲碳溫度一般采用900℃~950℃。滲碳時間那么決定于滲層厚度的要求。在900℃滲碳，保溫1h，滲碳厚度為0.5mm，保溫4h，滲層厚度可達1mm。零件的滲碳層厚度，決定于其尺寸及工件條件，一般為0.5mm~2.5mm。2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元156⑵滲碳后的熱處理2.金屬材料組織和性能的控制2.4鋼的熱處理

單元1572.氮化—氮化是向鋼件外表滲入氮的工藝。氮化的目的—在于更大地提高鋼件外表的硬度和耐磨性，提高疲勞強度和抗蝕性。氣體氮化工藝原理：氨被加熱分解出活性氮原子〔2NH→3H2+2[N]〕，氮原子被鋼吸收并溶入外表，在保溫過程中向內(nèi)擴