1 金屬材料的主要性能.ppt

1、一 、材料與性能要求,四大工程材料：鋼鐵、鋁及鋁合金、 塑料、水泥 力學(xué)性能 強(qiáng)度、塑性、 硬度、 沖擊韌性(度)、疲勞強(qiáng)度 物化性能密度、耐腐蝕性等 工藝性能加工成形的難易程度,力學(xué)性能指標(biāo),1、拉伸試驗(yàn)（GB6397-1986）,拉伸試樣,2、低碳鋼拉伸試驗(yàn)圖分析,N/mm2；MPa,應(yīng)變：試樣單位長度上的伸長量,1 ）應(yīng)力與應(yīng)變概念,應(yīng)力： 試樣單位橫截面上的內(nèi)力,r0.2名義屈服強(qiáng)度 （名義屈服點(diǎn)）,低碳鋼拉伸試驗(yàn)圖,2）強(qiáng)度指標(biāo)，單位：MPa(N/mm2）,b 抗拉強(qiáng)度,s 屈服強(qiáng)度(屈服點(diǎn)）,強(qiáng)度: 材料在外力作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力。,（F）,屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度 在工程上

2、常用屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度來表示金屬材料的強(qiáng)度指標(biāo)。其計(jì)算公式為： 1）屈服強(qiáng)度（屈服點(diǎn)）拉伸試樣產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力 s=Fs /A0 ( MPa ) 2）抗拉強(qiáng)度拉伸試樣在拉斷前所承受的最大應(yīng)力 b = Fb/ A0 ( M Pa ) Fs試樣產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)所承受的最大載荷,N Fb-試樣在拉斷前所能承受 的最大載荷, N A0試樣原始截面積,mm 金屬不能在超過其 s 、 b 的條件下工作。因此作為強(qiáng)度設(shè)計(jì)的依據(jù).,3）塑性指標(biāo),應(yīng)用中：10試樣 L0=10d0 5 試樣 L0=5d0,伸長率：,塑性: 材料在外力作用下，產(chǎn)生永久變形而不引起破壞的能力。,斷面收縮率:,說明：、值愈大，表明材

3、料的塑性愈好。,式中 A0試樣的原始截面積，mm； A1試樣拉斷后,斷口處截面積，mm；, =（A0 A1）/A0100%,疲勞強(qiáng)度 -1疲勞強(qiáng)度 （-10.5b） 金屬材料在無數(shù)次重復(fù)或交變載荷的作用下而不致引起斷裂的最大應(yīng)力疲勞強(qiáng)度。 在機(jī)械零件中有許多零件，如連桿、齒輪、彈簧、曲軸等，是在交變載荷的作用下工作的。這種受交變應(yīng)力的零件，發(fā)生斷裂時(shí)的應(yīng)力。遠(yuǎn)低于該材料的屈服強(qiáng)度，這種破壞現(xiàn)象叫做疲勞破壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有80%的機(jī)件失效都可歸咎于疲勞破壞。 金屬材料所承受重復(fù)或交變載荷應(yīng)力（）與其斷裂前的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（N）有如圖所示的疲勞曲線關(guān)系。,疲勞曲線,當(dāng)應(yīng)力降至某值后， 疲勞曲線成為水平

4、， 即表示該材料可能經(jīng)受無數(shù)次應(yīng)力循環(huán)而仍不發(fā)生疲勞 斷裂，這個(gè)應(yīng)力叫 做疲勞強(qiáng)度極限。,3、測(cè)定硬度HB和HR,布氏硬度HBS 用于測(cè)定軟性材質(zhì)（HBS450）,HBS測(cè)定,硬度:是材料抵抗更硬的物體壓入其內(nèi)的能力。 它是材料性能的一個(gè)綜合的物理量，表示金屬材料在一個(gè)小的體積范圍內(nèi)抵抗彈性變形、塑性變形或破斷的能力。,HRC測(cè)定,洛氏硬度HRC 用于測(cè)定硬質(zhì)表面 材料（2067 HRC）,F,4、用沖擊試驗(yàn)測(cè)定沖擊韌度,沖擊韌性 金屬在斷裂前吸收的變形能量韌性。 其常用指標(biāo)為-沖擊韌度 用單位面積上的沖擊功來表示沖擊韌度即: ak =Ak/A(J/ cm) ak沖擊韌度 Ak沖斷試樣所消耗的

5、沖擊功，J; A試樣缺口處的截面積，cm。 沖擊值一般作為選材的參考，不直接用于強(qiáng)度計(jì)算。 試驗(yàn)表明：在沖擊能量不大的情況下，金屬材料承受多次重復(fù)沖擊的能力，主要決定于強(qiáng)度，而不是要求過高的沖擊韌度。 ak 值 對(duì)組織缺陷很敏感，因此，沖擊試驗(yàn)在生產(chǎn)上用來檢驗(yàn)冶煉、熱加工、熱處理工藝質(zhì)量的有效方法。,復(fù)習(xí)題,解釋應(yīng)力與應(yīng)變的概念 說明S 、0.2 、b、1 、k、45-50HRC、300HBS的名稱和含義 查閱有關(guān)資料列表統(tǒng)計(jì)如下材料的力學(xué)性能指標(biāo)值：Q215-A; 35; T10; HT300;QT450-10; ZG340-640(ZG55）;ZCuSn10Pb1(10-1錫青銅);ZAl

6、Si7Mg(ZL101) 。,二 鐵 碳 合 金,鐵碳合金根據(jù)含碳量的不同可分為: 碳鋼 ： C2.11%; 生鐵： 2.11%C5%. （鑄鐵：2.8%C4.0%),圖3-3 40鋼的顯微組織 400 圖3-4 60鋼的顯微組織 400 組織：F+P 組織：P（黑色）+F（白色網(wǎng)狀,1、金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶,金屬（純鐵、銅、 鋁等）都是晶體,晶體原子按一定的次序作有規(guī)則的排列。如金剛石、石墨等。 非晶體原子作不規(guī)則的排列。 如玻璃、瀝青等。 晶格把每個(gè)原子看成一個(gè)點(diǎn)，此點(diǎn) 代表原子的振動(dòng)中心， 將這些點(diǎn)用直 線連接起來，形成的空間子。 晶胞晶格的最小單元。,晶胞,金屬的結(jié)晶：由液態(tài)冷卻變成固

7、態(tài)，原子由不 規(guī)則排列有規(guī)則的排列,金屬結(jié)晶過程,金屬結(jié)晶過程 形核長大晶粒,金屬和合金多為多晶體結(jié)構(gòu) 晶粒間的接觸面（邊界）稱為晶界。,細(xì)化晶粒的方法 （1）快速冷卻，增加晶核數(shù)； （2）添加高熔點(diǎn)彌散質(zhì)點(diǎn) （孕育或變質(zhì)處理） （3）熱處理和壓力加工,晶粒粗細(xì)對(duì)力學(xué)性能影響很 大。一般規(guī)律：晶粒愈細(xì)， 強(qiáng)度、硬度愈高，塑性、韌 性愈好。,純金屬結(jié)晶的 冷卻曲線規(guī)律,2）純金屬結(jié)晶在恒溫下進(jìn)行，結(jié)晶冷卻曲線出現(xiàn) 水平線段,1）金屬實(shí)際結(jié)晶溫度低于理論結(jié)晶溫度；理論結(jié) 晶溫度T 0 與實(shí)際結(jié)晶溫度Tm之差稱為過冷度， 即：T=T 0-Tm,2、純鐵的晶體結(jié)構(gòu)形式,體心立方晶格Fe,面心立方晶格F

8、e,純鐵在晶體狀態(tài)下的兩種晶格類型：,3、純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變,純鐵固態(tài)下, 在不同溫度范圍內(nèi)將呈現(xiàn)出不同的晶格形態(tài)，這種現(xiàn)象稱為同素異晶轉(zhuǎn)變。,（液體） 1538 （體心） 1394 （面心） 912 （體心）,2）用反應(yīng)式表示,1）用冷卻曲線表示,L,4 、鋼鐵內(nèi)部的基本組織,部分碳溶于鐵的晶格間隙，鐵的晶格類型 不變。,奧氏體（A） 碳（C）溶入-Fe中所形成的固溶體,鐵素體（F） 碳（C）溶入-Fe中所形成的固溶體,1）固溶體,鐵素體（F） 體心立方晶格,奧氏體（A）面心立方晶格,滲碳體 （Fe3C）,（石墨）,鑄鐵生產(chǎn)中,性能 800 HBW （用硬質(zhì)合金頭測(cè)定） 硬而脆，但塑性、韌性

9、近于零。,2）金屬化合物各組元按一定整數(shù)比結(jié)合而成，并 具有金屬性質(zhì)的均勻物質(zhì)，屬于單相組織。,3）機(jī)械混合物結(jié)晶過程所形成的兩相混合組織,白色F基體中嵌入黑片狀Fe 3C,珠光體 P （F+Fe3C）,萊氏體（Ld ）,黑色條狀或粒狀P和白色Fe3C 基體組成,三 鐵碳合金狀態(tài)圖,鐵碳合金狀態(tài)圖是用實(shí)驗(yàn)方法作出的溫度成分坐標(biāo)圖，圖中橫坐標(biāo)僅標(biāo)出了含碳量小于6.69%的合金部分，因?yàn)楹剂看笥?.69%的鐵碳合金，在工業(yè)上沒有實(shí)用意義。當(dāng)含碳量為6.69%時(shí)，鐵和碳形成的Fe3C，可以看作是合金的一個(gè)組元，因此，這個(gè)狀態(tài)圖實(shí)際上是Fe-Fe3C的狀態(tài)圖。它是研究鋼和鐵的成分、溫度和組織結(jié)構(gòu)之間

10、關(guān)系的重要工具。,鐵碳合金狀態(tài)圖,顯示各種不同碳量的鐵碳合金在不同溫度下組織形態(tài)的熱分析圖形,鐵碳合金狀態(tài)圖,1、 Fe C合金狀態(tài)圖的構(gòu)成,1）兩條水平線 ECF（1148） PSK（727）,2）4個(gè)基本相 液相(L)； 奧氏體(A)； 鐵素體(F)； 滲碳體相( Fe 3C)。,2、Fe C合金狀態(tài)圖的特性分析,1）共晶線ECF （C點(diǎn)共晶點(diǎn)）,說明：含2.11%6.69%C的 Fe C合金(生鐵)都將在1148 時(shí)發(fā)生萊氏體轉(zhuǎn)變，即共晶轉(zhuǎn)變。,1148,表示共晶反應(yīng)：,2）共析線PSK （S點(diǎn)共析點(diǎn)）,說明：各種成分的 Fe C合金(鋼)都將在727時(shí)發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，即共析轉(zhuǎn)變。在熱處

11、理中，該線溫度常以A1表示，冷卻時(shí)用Ar1，加熱時(shí)用Ac1。,727,表示共析反應(yīng)：,3）兩條固溶線GS、ES,ES 自高碳奧氏體冷卻過 程中析出 Fe3C的起始線。 溫度常以 Acm表示。 （冷卻：Arm；加熱：Acm）,GS 自低碳奧氏體冷卻過 程中析出鐵素體晶粒的起始 線，該溫度常以 A3表示。 （冷卻：Ar3；加熱：Ac3）,鐵碳合金住狀態(tài)圖中主要線的含義,ACD線液相線，液體合金冷卻到此線時(shí)開始結(jié)晶。 在此線以上的區(qū)域是液相區(qū)。 AECF線固相線 ，在此線以下的合金為固體狀態(tài)。 AE線 鋼的固相線。當(dāng)液體合金冷卻到此線時(shí)全部結(jié)晶為 奧氏體，反之，加熱到此線時(shí)，鋼開始溶化。 ECF線生

12、鐵的固相線，有叫共晶線。因在此線上發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變生成萊氏體。 GS線（A3線）奧氏體冷卻到此線時(shí)，開始析出鐵素體。 ES線（Acm線）奧氏體冷卻到此線時(shí)開始析出滲碳體。 PSK（A1線）此線又叫共析線，當(dāng)奧氏體冷卻到此線時(shí)，同時(shí)析出鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物。其共晶反應(yīng)產(chǎn)物為珠光體。,鐵碳合金狀態(tài)圖中主要點(diǎn)的含義,四 鐵碳合金分類(據(jù)C%不同分),以E點(diǎn)（2.11% C）為界，分為鋼和生鐵兩類。生鐵結(jié)晶時(shí)有萊氏體轉(zhuǎn)變，組織中有萊氏體。,鋼以S點(diǎn)（0.77%C）為界， 分為： 亞共析鋼 C 0.77%； 共析鋼 C0.77%； 過共析鋼 C0.77%。,生鐵以C點(diǎn)（4.3%C）為界，分為： 亞共晶

13、生鐵 2.11%C4.3%； 共晶生鐵 C4.3% ； 過共晶生鐵 C4.3%6.69。,鑄鐵：一般是指用來制造 鑄件的生鐵，為亞共晶生 鐵。C2.8 % 4.0 % 。,五 鐵碳合金狀態(tài)圖組織轉(zhuǎn)變及應(yīng)用,1、分析自液態(tài)冷卻至室溫時(shí) 合金的組織轉(zhuǎn)變過程及室 溫組織,室溫組織: P,F,A,FA,A+,A,A,1）共析鋼（T8鋼） 1點(diǎn)以上 L 12 LA 23 A 3點(diǎn) AP 3點(diǎn)以下 P,A,亞共析鋼的結(jié)晶過程,2）亞共析鋼(45鋼）,室溫組織：F+P,亞共析鋼的結(jié)晶過程,F,F,A,A,A,A,A,A,A,A,F,F,F,A,1點(diǎn)以上 L (12 L) 23 A+L 34 A 45 A+F

14、 5點(diǎn) AP 5點(diǎn)以下 P+F,3）過共析鋼（T10),室溫組織：P+Fe3C（網(wǎng)狀）,過共析鋼的結(jié)晶過程,1點(diǎn)以上 L 12 L+A 23 A 34 A+Fe3CII 4點(diǎn) AP 4點(diǎn)以下 P+Fe3CII,4）亞共晶白口生鐵,1點(diǎn)以上 L 12 A+L 2點(diǎn) 共晶反應(yīng) 23 A+Fe3CII+Ld 3點(diǎn) 共析反應(yīng) 3點(diǎn)以下 P+Fe3CII+Ld 注明： Fe3CII二次滲碳體 Ld 高溫萊氏體 Ld低溫萊氏體,室溫組織 P+Fe3CII+Ld,2、分析鋼從室溫加熱轉(zhuǎn)變至奧氏體狀態(tài)(俗稱奧氏體 化) 的組織變化,共 析 鋼 PA,亞共析鋼 F+PFAA,過共析鋼 PFe3CIIA Fe3C

15、II,珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變過程示意圖,鋼和白口鑄鐵結(jié)晶過程分析,典型鐵碳合金在相圖中的位置,復(fù)習(xí)題,說明晶粒粗細(xì)對(duì)力學(xué)性能的影響 何謂鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變，并用反應(yīng)式和冷卻結(jié)晶曲線分別描述 說明F、A、 Fe 3C、P的名稱、含碳量、晶體類型及力學(xué)性能特征 依Fe -C狀態(tài)圖分析緩慢冷卻條件下45鋼和T10鋼的結(jié)晶過程與室溫組織。,第三章 鋼的熱處理,1、概述,應(yīng)用 機(jī)床制造中，熱處理零件占 60%70%， 汽車制造中，熱處理零件占70%80%。,方法 通過對(duì)鋼件重新加熱，保溫并在不同條件下的冷卻獲得所需組織和性能。 普通熱處理: 退火、正火、淬火、回火； 表面熱處理: 表面淬火、化學(xué)熱處理,意義

16、將鋼件在固態(tài)下使之改善內(nèi)部組織和提高其力學(xué) 性能，但不允許改變形狀。,熱處理工藝的包括加熱、保溫、和冷卻三個(gè)基本階段 由于各種熱處理時(shí)起作用的主要因素是溫度和時(shí)間，所以各種熱處理都用溫度時(shí)間坐標(biāo)圖的曲線來表示熱處理工藝曲線。,臨界溫度,保溫,冷卻,加熱,時(shí)間,溫度,2. 鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變,為了在熱處理后獲得所需的性能，大多數(shù)工藝（淬火、正火、退火）都要將鋼加熱到臨界溫度以上，獲得全部或部分奧氏體組織，并使其成分均勻化，即進(jìn)行奧氏體化組織轉(zhuǎn)變,再以不同的冷卻方式或速度轉(zhuǎn)變成所需要的組織,已獲得預(yù)期的性能。, 轉(zhuǎn)變溫度,C%,C% 在加熱（冷卻）時(shí)FeFe3C狀態(tài)圖中各臨界點(diǎn)的位置,根據(jù)相圖，

17、共析鋼加熱PSK線（A1）以上時(shí)，完全轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體；而亞共析鋼和過共析鋼必須加熱到GS線（A3）和ES線（Acm)以上才能全部獲得奧氏體。 鐵碳合金狀態(tài)圖中的組織轉(zhuǎn)變的臨界溫度是A1、A3、Acm 。實(shí)際加熱時(shí)臨界溫度的位置用Ac1、Ac3、Accm表示；實(shí)際冷卻時(shí)的位置A r1、 Ar3 、Arcm 表示。, 奧氏體的形成,共析鋼中奧氏體形成過程示意圖,奧氏體的形成分四個(gè)步驟： 奧氏體晶核的形成； 奧氏體晶核的長大； 剩余滲碳體的溶解； 奧氏體成分的均勻化。,3. 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變,室溫時(shí)鋼的力學(xué)性能，不僅與加熱、保溫后所獲得的奧氏體晶粒大小等有關(guān)，而且決定于奧氏體經(jīng)冷卻轉(zhuǎn)變后所獲得的組

18、織，而冷卻方式和冷卻速度對(duì)奧氏體的組織轉(zhuǎn)變有直接的關(guān)系。,冷卻方式通常有兩種： 連續(xù)冷卻使加熱到奧氏體的鋼，在溫度連續(xù)下降的過程中發(fā)生組織轉(zhuǎn)變 。如在熱處理生產(chǎn)上經(jīng)常使用的，在水中、油中或空氣中冷卻等都是連續(xù)冷卻方式。 等溫冷卻使加熱到奧氏體的鋼，先以較快的冷卻速度冷到A1線以下的一定的溫度，這時(shí)奧氏體尚未轉(zhuǎn)變，但成為過冷奧氏體。然后進(jìn)行保溫，使奧氏體等溫下發(fā)生轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變完成后再冷卻到室溫。如等溫退火屬于等溫冷卻方式。,等溫轉(zhuǎn)變：是指進(jìn)行一系列不同過冷度的等溫冷卻實(shí)驗(yàn)，可以測(cè)出過冷奧氏體保溫過程中開始轉(zhuǎn)變時(shí)間和轉(zhuǎn)變終了時(shí)間,標(biāo)注在溫度時(shí)間坐標(biāo)系中，然后將開始轉(zhuǎn)變時(shí)間和轉(zhuǎn)變終了時(shí)間分別連接起來，

19、這種曲線類似英文字母“C”又稱“C”曲線。,共析鋼奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線,共析鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線,共析鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線,珠光體轉(zhuǎn)變區(qū),高溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（F+Fe3C） 在Ar1550之間等溫轉(zhuǎn)變成片層狀珠光體產(chǎn)物。 珠光體 A1650 粗片層 索氏體 650600 細(xì)片 托氏體 600550 極細(xì)片 都是由鐵素體和滲碳體的層片所組成的機(jī)械混合物。, 貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū),中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（B） 在550 230（MS）之間的等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為貝氏體。 550 350 上貝氏體 350 230 下貝氏體 由含碳過量的鐵素體和微小的滲碳體混合而成。比珠光體的硬度更高。,馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū),低溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（M） 共析鋼奧氏

20、體過冷到230 （MS） 以下轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為馬氏體。 它實(shí)質(zhì)上C在-Fe中的過飽和固溶體。,4、鋼的退火和正火,1）退火 將鋼件加熱，保溫至 奧氏體化后隨爐或埋入 石灰中使其冷卻(緩慢) 的熱處理工藝。,目的 降低表層硬度，利于切削加工； 細(xì)化晶粒，提高塑性和韌性； 消除熱應(yīng)力。,主要應(yīng)用于鑄件、鍛件、焊件等多種毛坯加工前的預(yù)備熱處理。,應(yīng)用,退火按其鋼種的應(yīng)用不同，分為完全退火、球化退火和低溫退火三種不同工藝, 完全退火 加熱溫度：Ac3+3050， 完全奧氏體化； 冷卻：爐冷至500后開爐空冷 緩慢冷卻。 應(yīng)用：亞共析鋼的鑄、鍛、焊件。 。,球化退火,應(yīng)用：過共析鋼（刀具、刃具）鍛坯。,作用：

21、降低硬度，利于切削加工，并為進(jìn)一步淬火 做準(zhǔn)備。,組織變化特征：,加熱溫度：Ac1 +2030； 冷卻：隨爐緩慢冷卻；,低溫退火(去應(yīng)力退火) 加熱溫度：500650以下( Ac1) 冷卻：保溫后隨爐緩慢冷卻； 作用：消除熱應(yīng)力。對(duì)冷拔、 冷拉、沖壓件則消除加工硬化， 以利于進(jìn)一步變形。,2）正火,正火是將鋼加熱到Ac3(亞共析鋼）或Accm （過共析鋼）以上3050C，保溫后從爐內(nèi)取 出，空冷的熱處理方工藝。 正火主要應(yīng)用在以下方面： 用于普通結(jié)構(gòu)件最終熱處理； 取代部分完全退火 用于過共析鋼。可抑制和消除網(wǎng)狀二次滲碳體 的形成 完全奧氏體化，加熱，保溫過程和目 的同退火，只是放到空氣中 冷

22、卻，比退火冷卻稍快，珠 光體中的 Fe 3C片層更薄， 性能與退火相近。, 溫 度,時(shí) 間 ,幾種退火和正火的工藝曲線,3）淬火 加熱溫度： 亞共析鋼： t = Ac3 + 3050 過共析鋼： t = Ac1 + 3050 冷卻條件：速冷（油或水中，水中冷卻更快),組織變化特征 1）晶格轉(zhuǎn)變：-Fe(面心）-Fe（體心） 2）速冷下，原A中的過飽和碳難以向外擴(kuò)散， 形成了碳在-Fe中的過飽和固溶體。這類固 溶體即 稱馬氏體。以符號(hào)“M”表示。,“M”的特性1）因碳嚴(yán)重過飽和，晶格畸變，大大增加了變形抗力，故馬氏體通常具有很高的硬度和耐磨性，但突顯脆性，易開裂。2）M相變伴隨有體積膨脹，出現(xiàn)淬

23、火內(nèi)應(yīng)力，產(chǎn)生淬火變形。,工藝上采取措施 1）嚴(yán)格控制淬火溫度 2）合理選擇淬火介質(zhì) 3）正確選擇淬火方法,4）回火 淬火鋼因突顯脆性，一般都要重新加熱才能使用，其淬火后重新加熱（ Ac1以下）、保溫并冷卻至室溫的熱處理工藝稱為回火。,回火意義 淬火后因“M”為不穩(wěn)定組織，重新加熱時(shí)， 碳原子擴(kuò)散能力增強(qiáng)，將以Fe 3C形式析出，致使 b、HRC降低， %、k提高。,回火分類按淬火后重新加熱溫度不同，可分為三類：,1）低溫回火（250 以下 150200） 目的：減小內(nèi)應(yīng)力，降低脆性，保持良好的原淬 火硬度（5664HRC）和高的耐磨性。 應(yīng)用：工具、刃具、模具及其它耐磨件,2）中溫回火（25

24、0500） 目的：獲得高彈性，保持表面較高硬度 （3550HRC），獲得一定的韌性。 應(yīng)用：彈簧、發(fā)條、鍛模板。,3）高溫回火（500以上500600） 目的：獲得高強(qiáng)度，高塑性和高的沖擊韌性，即良 好的綜合力學(xué)性能。 應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于承受疲勞載荷的中碳鋼重要件， 如連桿、主軸、齒輪、重力螺釘?shù)?。硬?2035HRC。,淬火后高溫回火也稱為 調(diào)質(zhì)熱處理。中碳鋼（0.40.6C）亦稱 為調(diào)質(zhì)鋼。,4、表面淬火和化學(xué)熱處理,1）表面淬火 鋼件表層淬火到一定深度，心部仍保持未淬火狀態(tài)的一種局部淬火方法。工藝 鋼件表層快速加熱到淬火溫度（ Ac3+3050），當(dāng)高溫來不及傳遞到心部而立即噴水冷卻，實(shí)現(xiàn)

25、表層局部淬火。,表面火焰淬火,快速加熱方法：電感應(yīng)，火焰，激光等。目的 獲得表層高硬度、高耐磨性，心部仍保持淬火以前的良好韌性。 應(yīng)用 機(jī)床主軸、階梯軸、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、齒輪的齒形表層等,表面電感應(yīng)淬火,2）化學(xué)熱處理 工件置于化學(xué)介質(zhì)中，并通過加熱、保溫， 通過原子擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)，改變其表層的 化學(xué)成分和組織，達(dá)到工件表層改性的目的。 常用工藝：滲碳、滲氮、碳氮共滲等。,滲碳 低碳鋼工件進(jìn)入密閉滲碳爐中，通入煤油（氣體滲碳）。加熱：900950，保溫，使表層達(dá)到1%C，淬火后再低溫回火，可達(dá)5664HRC，如汽車變速箱齒輪、車橋齒輪、活塞銷等。,熱處理在模具制造中的綜合應(yīng)用,第四章 工業(yè)用鋼

26、簡介,按化學(xué)成分分為： 非合金鋼（碳素鋼）、 低合金鋼 合金鋼,一、碳素鋼 碳鋼,碳對(duì)鋼的力學(xué)性能的影響,1、化學(xué)成分對(duì)碳鋼性能的影響 碳素鋼的含碳量在1.5%以下，其中還含有少量的Si、Mn、P、S 等雜質(zhì)，碳是碳素鋼中最重要的成分，其含量對(duì)碳素鋼的組織和性能影響極大，鋼中含碳量愈多，則珠光體和滲碳體愈多，因而硬度愈高，塑性愈低，當(dāng)含碳量超過共析成分時(shí)，因出現(xiàn)了網(wǎng)狀Fe3C,強(qiáng)度反而降低。,冷脆磷在鐵中會(huì)形成固溶體，可使鋼的強(qiáng)度和 硬度有所增加，但使塑性和韌性顯著降低，特別在低溫時(shí)鋼的脆性急劇增加，這種現(xiàn)象叫冷脆。 熱脆硫和鐵化合成FeS, FeS又與鐵形成熔點(diǎn)僅為985C 的 共晶體（Fe

27、+FeS），沿晶界分布。當(dāng)鋼的含硫量較多，在800 C 1200 C 進(jìn)行壓力加工時(shí)由于共晶體熔化，會(huì)使鋼的各個(gè)晶體分離，從而引起鋼的破裂。,由于磷、硫是鋼中的有害雜質(zhì)，按質(zhì)量分類時(shí)要規(guī)定鋼中的磷、硫含量。 在普通鋼中允許含磷量 0.045%， 含硫量 0.055%。 在優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中含磷量0.035%， 含硫量 0.035%； 在工具鋼中磷、硫含量分別 0.035% 在高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼中磷、硫的含量分別 0.03%。,1、 碳素鋼的牌號(hào)和用途,（1）碳素鋼結(jié)構(gòu)鋼（Wc0.38%) 牌號(hào)：Q215-A，Q235-A，Q255-A 數(shù)字表示板厚小于16mm的最低屈服點(diǎn)； A、B、C、D表示鋼的質(zhì)量等級(jí)，

28、 A、B為普通級(jí)；C、D表示硫、磷含量低的優(yōu)等鋼。 Q235為低碳鋼，應(yīng)用最廣。用途見P31表1-7。,（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 （S、P 0.035%） 用來制造比較重要的零件，一般都要進(jìn)行熱處理以提高其力學(xué)性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。因此冶金廠供應(yīng)時(shí)，不僅要保證它的化學(xué)成分，還要保證其力學(xué)性能 牌號(hào)用用二位數(shù)表示，二位數(shù)表示鋼中平均含碳量的萬分之幾。 如：15號(hào)鋼表示平均含碳量為0.15%的優(yōu)質(zhì)鋼，但實(shí)際上鋼中含碳量在0.120.19%的范圍內(nèi)。,08，10，15，20，25（低碳鋼）強(qiáng)度小而塑性好， 制造螺釘、螺母、墊圈和需要滲碳的零件等。 30，35，40，45，50，55（中碳鋼）強(qiáng)度較高，韌

29、性和加工性也較好。應(yīng)用時(shí)通常要經(jīng)過淬火、回火等熱處理這類鋼多用來制造軸類、齒輪、絲杠、連桿、套筒等。 60，65，70，75（高碳鋼）淬火后有較高的彈性，可用來制造各種彈簧、鋼絲繩等。,根據(jù)含碳量的不同，適于制造各種不同的零件。,（3）碳素工具鋼（ C=0.7%1.35% ）,屬于共析鋼和過共析鋼 熱處理：淬火、回火后有高硬度（60HRC） 用途：做小型工、模具 牌號(hào)：用 “ T”表示，其后面的一位或兩位表示 鋼中平均含碳量的千分之幾。 如：T8，T10，T10A，T12；后面A表示高級(jí)優(yōu)質(zhì) 碳素工具鋼一般均為優(yōu)質(zhì)鋼。見P32表1-6,2.低合金鋼,低合金鋼指合金總含量低（3%）、含碳量也較低

30、 的合金結(jié)構(gòu)鋼。 熱處理：退火或正火 性能：較高的強(qiáng)度、塑性、韌性和耐磨性、 良好的焊接性。 用途：橋梁、汽車、鐵路、船舶、鍋爐、高 壓容器、鋼筋、礦用設(shè)備等 分類：可焊接低合金高強(qiáng)度鋼、低合金耐候鋼、 低合金鋼筋鋼、鐵路用低合金鋼、礦用低合金鋼 應(yīng)用最廣是低合金高強(qiáng)度鋼， 其牌號(hào)表示方法與碳素結(jié)構(gòu)鋼相同。見P33表1-7,3.合金鋼,1）合金結(jié)構(gòu)鋼分類及用途：低碳合金結(jié)構(gòu)鋼用于滲碳件；中碳合金結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)、滲氮件； 高碳合金結(jié)構(gòu)鋼用于制造彈簧。 牌號(hào)：采用“數(shù)字+元素符號(hào)+數(shù)字” 來表示。 前面的數(shù)字表示鋼的平均含碳量，以萬分之幾表示，如：平均含碳量為0.25%，以25表示； 后面 的數(shù)字表示合金的含量，以平均含量的百分之幾表示， 合金元素