1、1主講：范麗華主講：范麗華化工裝備學(xué)院機械系化工裝備學(xué)院機械系w學(xué)時：學(xué)時：48w考核：考試考核：考試23技術(shù)水平。技術(shù)水平。4滄州鐵滄州鐵獅鑄造獅鑄造于公元于公元953953年。年。鐵獅子鐵獅子通高通高5.785.78米，米，身長身長6.56.5米，體米，體寬寬3.173.17米，重米，重約約4040噸噸5世界四大材料：鋼鐵、木材、塑料、水泥世界四大材料：鋼鐵、木材、塑料、水泥材料分：金屬材料、非金屬材料、復(fù)合材料材料分：金屬材料、非金屬材料、復(fù)合材料金屬材料金屬材料指鋼鐵、有色金屬等材料指鋼鐵、有色金屬等材料非金屬材料非金屬材料無機高分子材料（陶瓷、水泥、木材無機高分子材料（陶瓷、水泥、木

2、材等），等）， 有機高分子材料（如塑料、橡膠）有機高分子材料（如塑料、橡膠）復(fù)合材料復(fù)合材料-玻璃鋼、碳纖維復(fù)合材料、硼纖維材料。玻璃鋼、碳纖維復(fù)合材料、硼纖維材料。現(xiàn)在新材料現(xiàn)在新材料-納米材料、智能材料納米材料、智能材料6 材料按物質(zhì)結(jié)構(gòu)不同分：材料按物質(zhì)結(jié)構(gòu)不同分： 金屬材料、非金屬材料（有機高分子材金屬材料、非金屬材料（有機高分子材料和陶瓷料料和陶瓷料)、復(fù)合材料、復(fù)合材料 材料按用途不同分：材料按用途不同分： 機械工程材料、土木工程材料、電工材料、機械工程材料、土木工程材料、電工材料、電子材料電子材料 材料按功能不同分：材料按功能不同分： 結(jié)構(gòu)材料、功能材料、磁性材料等結(jié)構(gòu)材料、功能

3、材料、磁性材料等7材料發(fā)展概括材料發(fā)展概括 天工開物明朝科學(xué)家：宋應(yīng)星 箸 石器時代陶器時代陶器時代銅器時代：銅器時代：司母戊鼎（公元前司母戊鼎（公元前11161116世紀(jì)）世紀(jì)）1130113078078011001100戰(zhàn)國編鐘（前戰(zhàn)國編鐘（前475221475221年）年）6565個個 總重總重2500Kg2500Kg天然石，獸骨，樹枝天然石，獸骨，樹枝泥巴（日曬泥巴（日曬原始陶器；火燒原始陶器；火燒瓷器用具）瓷器用具） 鐵器時代鐵器時代 滄州大獅（公元滄州大獅（公元953年年 ）重）重50T ,長長5.3m,寬寬3m人工復(fù)合材人工復(fù)合材 料料 塑料、橡膠、陶瓷、鈦合金、碳纖維、納米等塑

4、料、橡膠、陶瓷、鈦合金、碳纖維、納米等本草綱目本草綱目農(nóng)政全書農(nóng)政全書李時珍徐光啟 智能材料智能材料8本課程的性質(zhì)和目的本課程的性質(zhì)和目的技術(shù)基礎(chǔ)課技術(shù)基礎(chǔ)課2、目的：、目的：a獲得有關(guān)金屬材料的基本知識和金屬熱處理獲得有關(guān)金屬材料的基本知識和金屬熱處理,具有具有選擇零件材料的能力選擇零件材料的能力 。b 掌握零件的加工工藝知識，確定加工工藝路線的能力。掌握零件的加工工藝知識，確定加工工藝路線的能力。c 為后續(xù)課程和從事技術(shù)工作打下基礎(chǔ)。為后續(xù)課程和從事技術(shù)工作打下基礎(chǔ)。 1、性質(zhì)：、性質(zhì)：（特點：雜，多，廣，邏輯性差。）（特點：雜，多，廣，邏輯性差。）本課學(xué)習(xí)方法是：預(yù)習(xí)本課學(xué)習(xí)方法是：預(yù)習(xí)

5、 、筆記、筆記 、復(fù)習(xí)、討論問題、復(fù)習(xí)、討論問題9金金 屬屬 工工 藝藝 學(xué)學(xué)10w 什么叫金屬工藝學(xué)？什么叫金屬工藝學(xué)？ w 它是一門研究有關(guān)制造金屬零件工藝方法的綜它是一門研究有關(guān)制造金屬零件工藝方法的綜合性技術(shù)基礎(chǔ)課。合性技術(shù)基礎(chǔ)課。w 主要研究：主要研究：w （1）各種工藝方法本身的規(guī)律性及其在機械制）各種工藝方法本身的規(guī)律性及其在機械制 造中的應(yīng)用和相互聯(lián)系；造中的應(yīng)用和相互聯(lián)系；w （2）金屬機件的加工工藝過程和結(jié)構(gòu)工藝性；）金屬機件的加工工藝過程和結(jié)構(gòu)工藝性；w （3）常用金屬材料性能對加工工藝的影響；）常用金屬材料性能對加工工藝的影響；w （4）工藝方法的綜合比較）工藝方法的綜

6、合比較11零件的生產(chǎn)工藝過程零件的生產(chǎn)工藝過程選材選材選毛坯選毛坯預(yù)先熱處理預(yù)先熱處理機械加工機械加工最終熱處理最終熱處理檢驗檢驗 應(yīng)根據(jù)零件的性能要求、受載情況、服務(wù)條應(yīng)根據(jù)零件的性能要求、受載情況、服務(wù)條 件、件、工作環(huán)境等：工作環(huán)境等：選材：金屬材料種類繁多，性能不一，而且材料的發(fā)選材：金屬材料種類繁多，性能不一，而且材料的發(fā)展日新月異，而零件的性能要求、服役條件各不相同，展日新月異，而零件的性能要求、服役條件各不相同，再加上材料的資源、價格等多方面考慮。再加上材料的資源、價格等多方面考慮。12毛坯選擇毛坯選擇機械加工方法機械加工方法軸軸車削車削傳統(tǒng)的有傳統(tǒng)的有現(xiàn)代的有現(xiàn)代的有有液態(tài)成形

7、毛坯有液態(tài)成形毛坯塑性成形毛坯塑性成形毛坯連接成形毛坯連接成形毛坯粉末冶金成形粉末冶金成形型材等毛坯型材等毛坯車削、刨車削、刨 削、銑削削、銑削拉削、鏜削、磨削等拉削、鏜削、磨削等數(shù)控加工、電火花數(shù)控加工、電火花加工、激光加工等加工、激光加工等特種加工方法特種加工方法零件的生產(chǎn)工藝過程零件的生產(chǎn)工藝過程13第一篇第一篇 金屬材料的基本知識金屬材料的基本知識w 工程材料主要包括：金屬材料、無機非金屬材料、工程材料主要包括：金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和復(fù)合材料四大類。有機高分子材料和復(fù)合材料四大類。w 金屬材料是現(xiàn)代制造機械的最主要材料。金屬材料是現(xiàn)代制造機械的最主要材料。(？)w

8、它具有制造機器所需要的物理、化學(xué)和力學(xué)性它具有制造機器所需要的物理、化學(xué)和力學(xué)性能和優(yōu)良的工藝性能，包括鑄造性能、鍛造性能、能和優(yōu)良的工藝性能，包括鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、熱處理性能、機加工性能等，并且較焊接性能、熱處理性能、機加工性能等，并且較好的使用性能，包括物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)好的使用性能，包括物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能等。性能等。14w 金屬材料以合金為主，很少使用純金屬。金屬材料以合金為主，很少使用純金屬。 w 合金是以一種金屬為基礎(chǔ)，加入其它金屬或合金是以一種金屬為基礎(chǔ)，加入其它金屬或非金屬，經(jīng)過熔煉、燒結(jié)或其它方法制成的非金屬，經(jīng)過熔煉、燒結(jié)或其它方法制成的具有金屬特

9、性的材料。具有金屬特性的材料。w 最常用的合金，有以鐵為基礎(chǔ)的鐵碳合金；最常用的合金，有以鐵為基礎(chǔ)的鐵碳合金；有以銅或鋁為基礎(chǔ)的銅合金和鋁合金有以銅或鋁為基礎(chǔ)的銅合金和鋁合金15使用性能使用性能加工工藝性能加工工藝性能金屬材料的性能金屬材料的性能力力學(xué)學(xué)性性能能物 理化 學(xué)性能鑄鑄造造性性能能可可鍛鍛性性可可焊焊性性切切削削加加工工性性物物理理化化學(xué)學(xué)性性能能第一章第一章 金屬材料的主要性能金屬材料的主要性能Mechanics properties of metals16力學(xué)性能：受外力作用下所表現(xiàn)出的性能。（機械性能）力學(xué)性能：受外力作用下所表現(xiàn)出的性能。（機械性能） 指標(biāo)：指標(biāo)： 強度、塑

10、性、硬度（靜載荷）強度、塑性、硬度（靜載荷） 韌性（動載荷）韌性（動載荷） 疲勞強度（交變載荷）疲勞強度（交變載荷）第一節(jié)第一節(jié) 金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能17一、強度與塑性一、強度與塑性拉伸試樣拉伸試樣拉伸試驗機拉伸試驗機試樣按試樣按GB639786制取，分長試樣制取，分長試樣L0=10d0，短試樣短試樣 L0=5d0通過拉伸試驗測得大小。通過拉伸試驗測得大小。18拉伸過程經(jīng)歷四個階段：拉伸過程經(jīng)歷四個階段：1. 彈性變形（彈性變形（OS）Oe段：直線階段，完全彈性變形段：直線階段，完全彈性變形eS段：極微量塑性變形段：極微量塑性變形 2屈服（屈服（s點）點）彈性變形：去除外力后能

11、完全恢彈性變形：去除外力后能完全恢 復(fù)到原來的形狀。復(fù)到原來的形狀。塑性變形：外力消除后仍存在的塑性變形：外力消除后仍存在的 永久變形。永久變形。3均勻塑性變形階段：（均勻塑性變形階段：（sb）應(yīng)力應(yīng)力:=F/A0 （MPa）應(yīng)變應(yīng)變:=L/L0 4縮頸（縮頸（bk）-局部集中塑性局部集中塑性變形變形19說明：說明：屈服點概念：力不增加仍能繼續(xù)伸長時的應(yīng)力。用符號：s 表示抗拉強度抗拉強度概念：試樣拉斷前所承受的最大拉應(yīng)力。用符號：b表示補充：bb 表示抗彎強度 彈性極限MPaAFbb0 MPaAFss0MPaAFee0概念：在外力作用下產(chǎn)生彈性變形時所概念：在外力作用下產(chǎn)生彈性變形時所承受的

12、最大拉應(yīng)力。用符號：承受的最大拉應(yīng)力。用符號：e e表示。表示。 20 中、高碳鋼和其他脆性金屬材料中、高碳鋼和其他脆性金屬材料無明顯屈服現(xiàn)象，國家標(biāo)準(zhǔn)以產(chǎn)生無明顯屈服現(xiàn)象，國家標(biāo)準(zhǔn)以產(chǎn)生0.2%塑性變形的應(yīng)力來表示屈服強塑性變形的應(yīng)力來表示屈服強度，即：度，即：0.2=F0.2/A0211、強度、強度 strength 概念：強度是指金屬抵抗永久變形（塑性變形）和斷裂 的能力。強度判據(jù)：屈服點 （屈服強度s）、抗拉強度(b) 屈服強度和抗拉強度在設(shè)計機械和選擇、評定金屬屈服強度和抗拉強度在設(shè)計機械和選擇、評定金屬材料時有重要意義材料時有重要意義 。 機械零件多機械零件多s以作為強度設(shè)以作為強

13、度設(shè)計的依據(jù)。對于脆性材料在強度計算時，則以計的依據(jù)。對于脆性材料在強度計算時，則以b為為依據(jù)。依據(jù)。222、塑性、塑性 plasticity概念：在外力作用下產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力。概念：在外力作用下產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力。判據(jù)：斷后伸長率判據(jù)：斷后伸長率 、斷后斷面收縮率、斷后斷面收縮率斷后伸長率 Percentage elongation after fracture概念：試樣斷后標(biāo)準(zhǔn)的伸長量與標(biāo)準(zhǔn)的百分比。用符號概念：試樣斷后標(biāo)準(zhǔn)的伸長量與標(biāo)準(zhǔn)的百分比。用符號 表示表示%100XLLLook其中：其中：LkLk斷后試樣長度斷后試樣長度mmmm Lo Lo試樣原始長度試樣原始長度

14、mmmm斷后斷面收縮率概念：斷后截面處面積的最大縮減量與原始截面面積百分比。概念：斷后截面處面積的最大縮減量與原始截面面積百分比。用符號用符號 表示，表示， 讀作讀作撲灑哎撲灑哎說明：伸長率和收縮率在實際應(yīng)用中，一般是用說明：伸長率和收縮率在實際應(yīng)用中，一般是用表示塑性大小。表示塑性大小。、 越大，材料的塑性越好。通常認(rèn)為越大，材料的塑性越好。通常認(rèn)為0.7%，隨，隨WC，淬透性，淬透性。（3）對力學(xué)性能的影響：）對力學(xué)性能的影響：淬透性好的鋼，力學(xué)性能高；淬透性差的鋼，尤其是心部淬透性好的鋼，力學(xué)性能高；淬透性差的鋼，尤其是心部力學(xué)性能底，受力易變形。力學(xué)性能底，受力易變形。75二、回火二、

15、回火 tempering1、概念：淬火后的工件，再加熱到、概念：淬火后的工件，再加熱到A1以下某一溫度、以下某一溫度、保溫一定時間，然后冷卻到室溫的工藝。保溫一定時間，然后冷卻到室溫的工藝。2、目的：（、目的：（1）使工件獲得要求的力學(xué)性能；（）使工件獲得要求的力學(xué)性能；（2）穩(wěn)定工）穩(wěn)定工件尺寸；件尺寸； （3）消除或減少內(nèi)應(yīng)力；（）消除或減少內(nèi)應(yīng)力；（4）改善工件的切）改善工件的切削加工性。削加工性。3、回火方法、回火方法 （組織轉(zhuǎn)變、性能、應(yīng)用）（組織轉(zhuǎn)變、性能、應(yīng)用）（1）低溫回火）低溫回火 （150250）lowtemperature tempering獲得組織獲得組織 M回；回；5

16、865HRC；用于高碳鋼、工具鋼；用于高碳鋼、工具鋼（刀具、量具、模具）、滾動軸承鋼。（刀具、量具、模具）、滾動軸承鋼。76（2）中溫回火）中溫回火 （350500）；mediumtemperatur tempering回火后回火后 b、s 較高，內(nèi)應(yīng)力消除，較高，內(nèi)應(yīng)力消除，ak 較好。較好。回火組織：回火組織：T回；用于彈簧鋼制造的彈性件、鍛模。回；用于彈簧鋼制造的彈性件、鍛模。（3）高溫回火）高溫回火 ( 500650)；hightemperatuer tempering回火組織：回火組織：S回；特點是回；特點是 綜合力學(xué)性能好。應(yīng)用廣泛，綜合力學(xué)性能好。應(yīng)用廣泛，汽車、拖拉機、機車，承

17、受較大載荷的結(jié)構(gòu)零件，如：軸、汽車、拖拉機、機車，承受較大載荷的結(jié)構(gòu)零件，如：軸、齒輪等。齒輪等。淬火淬火+高溫回火稱調(diào)質(zhì)處理，簡稱：調(diào)質(zhì)。高溫回火稱調(diào)質(zhì)處理，簡稱：調(diào)質(zhì)。trawn說明：回火組織與等溫冷卻轉(zhuǎn)變組織的區(qū)別：說明：回火組織與等溫冷卻轉(zhuǎn)變組織的區(qū)別：S回、回、T回回 是粒狀，而是粒狀，而 S、T 是片狀；正火與調(diào)質(zhì)硬度很接近，但結(jié)是片狀；正火與調(diào)質(zhì)硬度很接近，但結(jié)構(gòu)件一般經(jīng)調(diào)質(zhì)而不正火后用，因調(diào)質(zhì)綜合力學(xué)性能好。構(gòu)件一般經(jīng)調(diào)質(zhì)而不正火后用，因調(diào)質(zhì)綜合力學(xué)性能好。774、回火脆性：一般來講，隨回火溫度、回火脆性：一般來講，隨回火溫度，其，其、HB，、ak，但在但在250350之間其之

18、間其ak的現(xiàn)象，稱的現(xiàn)象，稱“回火脆性回火脆性”。碳化物沿。碳化物沿著馬氏體周圍析出，形成脆性薄殼，受力易裂紋。著馬氏體周圍析出，形成脆性薄殼，受力易裂紋。1、退火、正火、淬火、回火簡稱、退火、正火、淬火、回火簡稱“四把火四把火”的概念、的概念、工藝、目的、應(yīng)用。工藝、目的、應(yīng)用。 小結(jié)：小結(jié)：2、回火后的組織性能、應(yīng)用如何？、回火后的組織性能、應(yīng)用如何？78第四節(jié)第四節(jié) 表面淬火和化學(xué)熱處理表面淬火和化學(xué)熱處理一、表面淬火一、表面淬火 surface heat-treatment1、概念：將工件快速加熱，表面達(dá)到淬火溫度立即淬火、概念：將工件快速加熱，表面達(dá)到淬火溫度立即淬火（噴水），表面層

19、獲得（噴水），表面層獲得 M ，而心部保持了原有的韌性、塑，而心部保持了原有的韌性、塑性且達(dá)到表面耐磨的工藝。性且達(dá)到表面耐磨的工藝。2、應(yīng)用：齒輪、凸輪、套筒、應(yīng)用：齒輪、凸輪、套筒、頂桿等，頂桿等， WC=0.4%0.5%較好。較好。3、方法：按加熱方式不同，、方法：按加熱方式不同，分為：感應(yīng)加熱和火焰加熱分為：感應(yīng)加熱和火焰加熱79二、化學(xué)熱處理二、化學(xué)熱處理概念：是將金屬或合金工件置于一定溫度的活性概念：是將金屬或合金工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表面，介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表面，改變化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。改變化學(xué)成分、組織和性能的

20、熱處理工藝。二、工藝方法二、工藝方法滲碳、滲氮（氮化）滲碳、滲氮（氮化）801、滲碳：向工件表面深入碳原子過程，、滲碳：向工件表面深入碳原子過程，WC，滲碳層，滲碳層0.52mm.（1）目的：提高耐磨性；此時心部有良好的韌性；）目的：提高耐磨性；此時心部有良好的韌性；“外強里外強里韌韌”。（2）應(yīng)用：低碳鋼，低合金鋼。）應(yīng)用：低碳鋼，低合金鋼。（3）方法：氣體滲碳，固體滲碳。）方法：氣體滲碳，固體滲碳。（4）熱處理：滲碳、淬火）熱處理：滲碳、淬火+低溫回火。低溫回火。2、氮化：向工件表面滲入活性氮原子、氮化：向工件表面滲入活性氮原子形成硬度極高的合金形成硬度極高的合金氮化物。氮化物。（1）目的

21、：提高硬度、耐磨性，提高疲勞強度，耐蝕性。）目的：提高硬度、耐磨性，提高疲勞強度，耐蝕性。（2）應(yīng)用：含較高合金元素的鋼，）應(yīng)用：含較高合金元素的鋼，V、W、AI、Mo、Cu等等（3）方法：離子滲氮）方法：離子滲氮氨氣氨氣81第四章 工業(yè)用鋼w 鋼主要由生鐵冶煉而重點是常見牌號的含義、性能、應(yīng)用。重點是常見牌號的含義、性能、應(yīng)用。GB/T133041991規(guī)定鋼分：按化學(xué)成）規(guī)定鋼分：按化學(xué)成）非合金鋼（碳鋼）、低合金鋼、合金鋼三類。非合金鋼（碳鋼）、低合金鋼、合金鋼三類。82第一節(jié)第一節(jié) 碳素鋼（簡稱：碳鋼）碳素鋼（簡稱：碳鋼）carbon -steel碳鋼（非合金鋼）碳鋼（非合金鋼）是指是

22、指WC2.11%，并含有少，并含有少量量Si、Mn、P、S等元素的鐵碳合金。等元素的鐵碳合金。一、化學(xué)成分對碳鋼性能的影響一、化學(xué)成分對碳鋼性能的影響 （了解）（了解）1、錳、錳 Mn作用：脫氧，作用：脫氧，F(xiàn)eO還原還原Fe；與；與S作用作用MnS降低熱脆性；提降低熱脆性；提高強度、硬度。有益元素高強度、硬度。有益元素2、硅、硅 Si作用：與鋼液中作用：與鋼液中FeO生成爐渣，提生成爐渣，提高鋼質(zhì)量；溶于高鋼質(zhì)量；溶于F中，固溶強化。中，固溶強化。有益元素。有益元素。3 、硫、硫 S作用：形成作用：形成FeS(熔點熔點1190），），在晶界在晶界 處，在處，在1100 1200 時，壓力加工

23、，產(chǎn)生脆裂。時，壓力加工，產(chǎn)生脆裂。“熱熱脆脆”。有害元素。有害元素4、磷、磷 P作用：全部溶于作用：全部溶于F中，固溶強化；中，固溶強化；、HB，在低溫下引起脆斷，在低溫下引起脆斷“冷脆冷脆”。有害元素。有害元素83二、碳鋼的牌號和用途二、碳鋼的牌號和用途（1）按鋼中含碳量多少分：）按鋼中含碳量多少分：低碳鋼低碳鋼中碳鋼中碳鋼高碳鋼高碳鋼Wc 0.6%（2）碳鋼按鋼的品質(zhì)分：（）碳鋼按鋼的品質(zhì)分：（S、P含量多少）含量多少）碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼:優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼:碳素工具鋼碳素工具鋼:S、P較高；較高；Ws0.05%,Wp0.045%Ws 0.035%, Wp 0.035%;Ws

24、 0.02%. Wp 0.03%;841、碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼 GB7001988牌號由代表屈服點的字母牌號由代表屈服點的字母Q、屈服點數(shù)值、質(zhì)量等級符號、屈服點數(shù)值、質(zhì)量等級符號、脫氧方法四部分組成。其中質(zhì)脫氧方法四部分組成。其中質(zhì)量等級分別用量等級分別用A、B、C、D表表示。示。A的的S、P量高，量高，D的的S、P量最低，且質(zhì)量最好。量最低，且質(zhì)量最好。如：如：Q235A . FQ“屈屈”字漢語拼音字首字漢語拼音字首235s235MPaA質(zhì)量等級質(zhì)量等級 A級級F脫氧方法，指脫氧方法，指“沸騰鋼沸騰鋼”制制造的鋼材，一般不標(biāo)出。造的鋼材，一般不標(biāo)出。牌號有：牌號有：Q195；Q215；Q

25、235；Q255；Q275五類。五類。852、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼S、P含量較低，用于含量較低，用于重要零件重要零件GB69988規(guī)定：牌號用兩位數(shù)字表示。規(guī)定：牌號用兩位數(shù)字表示。其中兩位數(shù)字表示含碳量萬分之幾。其中兩位數(shù)字表示含碳量萬分之幾。如：如：08F、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75。 如如: 45鋼是鋼是WC=0.45%20Mn、65Mn等稱等稱 含錳量較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。含錳量較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。3、碳素工具鋼、碳素工具鋼GB129888規(guī)定：牌號用規(guī)定：牌號用“碳碳”字漢語拼音字首字漢語拼音字首“T”+數(shù)字表示。數(shù)

26、字表示數(shù)字表示。數(shù)字表示W(wǎng)C的千分之幾。的千分之幾。如：如：T7、T8、T9、T10、T10A、T12等。如等。如T10鋼鋼WC=1%；T10A中的中的“A”表示為高級優(yōu)質(zhì)碳素工具表示為高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。鋼。用途見用途見P32，表，表1686補充：鑄補充：鑄 鋼鋼 GB/T56131995牌號：用牌號：用“鑄鋼鑄鋼”漢語拼音字首漢語拼音字首 ZG表表示。示。如：如：ZG200400 用變速箱體、殼等，焊接性好。用變速箱體、殼等，焊接性好。200s200MPa400b400MPa還有：還有：ZG230450；用力不大的閥體、軸承；用力不大的閥體、軸承蓋。蓋。ZG270500熱軋曲軸、連桿等熱軋

27、曲軸、連桿等注意：碳鋼分類；說出常見鋼號注意：碳鋼分類；說出常見鋼號 20、45、65Mn、Q235B、Q235A、T7、T10、T10A、T12、ZG200400等，屬哪類鋼，有何性能特點，用途。等，屬哪類鋼，有何性能特點，用途。87第二節(jié)第二節(jié) 低合金鋼低合金鋼合金鋼分類：合金鋼分類：1、按含合金元素量多少：、按含合金元素量多少：（1）低合金鋼）低合金鋼（2）中合金鋼）中合金鋼（3）高合金鋼）高合金鋼W含量含量10%W含量含量=5%10%2、按用途分：、按用途分：（1）合金結(jié)構(gòu)鋼）合金結(jié)構(gòu)鋼（2）合金工具鋼）合金工具鋼（3）特殊性能鋼）特殊性能鋼軸、齒輪、鋼筋、型鋼等軸、齒輪、鋼筋、型鋼等

28、刀具、模具、手用工具等刀具、模具、手用工具等不銹鋼、耐熱鋼、耐蝕鋼等不銹鋼、耐熱鋼、耐蝕鋼等881、成分、成分 ： WC0.2%；合金元素強化鐵素體。；合金元素強化鐵素體。2、性能：良好的、性能：良好的、ak，較高的，較高的b、s；3、鋼號、用途、鋼號、用途 ：P33 表表17 Q295 ；Q345 ； Q390 ；Q420；Q460常用的是：常用的是：Q345 代替舊標(biāo)準(zhǔn)代替舊標(biāo)準(zhǔn) 16Mn4、熱處理：熱軋后，正火狀態(tài)使用。、熱處理：熱軋后，正火狀態(tài)使用。一、低合金高強度鋼：一、低合金高強度鋼：GB/T15911994 （原：低合（原：低合金鋼）金鋼）合金元素總量合金元素總量5%，主要用于橋

29、梁、井架、電視塔架、船舶等。，主要用于橋梁、井架、電視塔架、船舶等。89第三節(jié)第三節(jié) 合金鋼合金鋼牌號：標(biāo)出牌號：標(biāo)出 化學(xué)元素和含量，含碳量化學(xué)元素和含量，含碳量WC兩位數(shù)字兩位數(shù)字+元素符號元素符號+數(shù)字?jǐn)?shù)字含元素量的含元素量的%12%（1）鉻不銹鋼：）鉻不銹鋼：1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13（2）鉻鎳不銹鋼：）鉻鎳不銹鋼：1Cr18Ni9Ti 、0Cr18Ni9另：鐵素體不銹鋼：另：鐵素體不銹鋼：1Cr17容器，日用品容器，日用品2、耐磨鋼、耐磨鋼 GB568098 P123 3、又稱又稱“高錳鋼高錳鋼”，強烈沖擊力作用下發(fā)生硬化現(xiàn)象。，強烈沖擊力作用下發(fā)生硬化現(xiàn)象。如牌

30、號：如牌號：ZGMn131； ZGMn132 ；等應(yīng)用；等應(yīng)用 防彈板、鐵道防彈板、鐵道叉、履帶板、顎板、鏟斗、保險箱等。叉、履帶板、顎板、鏟斗、保險箱等。3、耐熱鋼、耐熱鋼92939495第二章 金屬材料的基礎(chǔ)知識第一節(jié)第一節(jié) 金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬的晶體結(jié)構(gòu)一、晶體結(jié)構(gòu)的基本概念一、晶體結(jié)構(gòu)的基本概念Base knowledge of the Metallic materical1.晶體與非晶體概念：原子按一定幾何形狀作有規(guī)律的重復(fù)排列的 固體物質(zhì)稱晶體；非晶體則反之。特點：晶體特點：晶體有熔點；具有各向異性。如：食有熔點；具有各向異性。如：食鹽，冰，金剛石，金屬等。鹽，冰，金剛石，金屬等。

31、非晶體非晶體無熔點；各向同性。如：玻璃，無熔點；各向同性。如：玻璃，松香，瀝青等。松香，瀝青等。96二、常見的晶格類型二、常見的晶格類型1. 體心立方晶格 bodycentered cubic lattice特點：特點：b 較好。較好。如：如：912 Fe, Cr, Mo, V等。等。體心立方晶格體心立方晶格含有含有2個原個原子體積組成。子體積組成。2. 面心立方晶格面心立方晶格 facecentered cubic lattice特點：特點： 較好。較好。如：如： 912 Fe ,Cu, Al 等金屬。等金屬。含有含有4個原個原子體積組成。子體積組成。面心立方晶格面心立方晶格972. 晶格與

32、晶胞晶格與晶胞晶格：表示晶體中原子排列形成的空間格子。晶格：表示晶體中原子排列形成的空間格子。晶胞：組成晶格最基本的幾何單元。晶胞：組成晶格最基本的幾何單元。abc晶晶 胞胞 示意圖示意圖原子原子3. 晶格常晶格常數(shù)數(shù)a ,b , ca=b=c且互垂直且互垂直表示晶胞幾何形狀大小晶體中的原子排列晶體中的原子排列晶面晶面結(jié)點結(jié)點形成的原因：形成的原因：各原子之間各原子之間相互吸引力相互吸引力與排斥力相與排斥力相平衡結(jié)果。平衡結(jié)果。983. 密排六方晶格密排六方晶格 hexagonal closepacked lattice特點：硬度高、特點：硬度高、脆性大。如：脆性大。如：鋅鋅(Zn) , 鎂鎂

33、(Mg), 鎘鎘(Cd)等金屬。等金屬。abCa=bc4. 晶格致密度晶格致密度原子排列的緊密程度。致密度致密度= = 原子體積原子體積晶胞體積晶胞體積43 r3a3結(jié)果：體心結(jié)果：體心=0.68面心面心=0.74六方六方=0.74原子半徑原子半徑 r =43a99三、三、 金屬的實際晶體結(jié)構(gòu)金屬的實際晶體結(jié)構(gòu)(教材教材20 頁頁 三三)（一）、多晶體結(jié)構(gòu)（一）、多晶體結(jié)構(gòu)晶粒晶粒晶界晶界多晶體多晶體 示意圖示意圖由多個單晶粒組成的晶體為多晶體由多個單晶粒組成的晶體為多晶體通常：鋼鐵材料晶粒尺寸通常：鋼鐵材料晶粒尺寸 為為 0.1 0.10.001mm0.001mm 顯微組織：在顯微鏡下觀顯微

34、組織：在顯微鏡下觀察到其形態(tài)、大小、分布不同察到其形態(tài)、大小、分布不同的組成物。的組成物。（二）、晶格缺陷（二）、晶格缺陷1、點缺陷：在長、寬、點缺陷：在長、寬、高方向尺寸都有很小變高方向尺寸都有很小變化的一種缺陷。化的一種缺陷。 間隙原子間隙原子晶格空位晶格空位1002、線缺陷 ：在晶格中呈線狀分布的缺陷。 ， 3、面缺陷：呈面、面缺陷：呈面狀分布的缺陷。狀分布的缺陷。 ，線線 缺缺 陷陷面缺陷面缺陷101第二節(jié)第二節(jié) 合金的相結(jié)構(gòu)合金的相結(jié)構(gòu)一、有關(guān)合金的基本概念一、有關(guān)合金的基本概念1、合金、合金 alloy由兩種或兩種以上金屬元素或者金屬元素與非金屬由兩種或兩種以上金屬元素或者金屬元素

35、與非金屬元素組成的具有金屬特性的物質(zhì)。元素組成的具有金屬特性的物質(zhì)。2、組元、組元 constituent組成合金的最基本的獨立的物質(zhì)稱組元，簡稱組成合金的最基本的獨立的物質(zhì)稱組元，簡稱“元元”。如：黃銅如：黃銅 CuZn；硬鋁；硬鋁 AlCu 等都稱二元合金。等都稱二元合金。 3、系、系 system由給定組元可以按不同比例配制一系列成分不同的由給定組元可以按不同比例配制一系列成分不同的合金，簡稱：合金，簡稱：“系系”。1024、相圖、相圖 ：表示合金系中合金狀態(tài)與溫度、：表示合金系中合金狀態(tài)與溫度、成分之間的關(guān)系的圖解。成分之間的關(guān)系的圖解。 如：鐵碳合金狀態(tài)如：鐵碳合金狀態(tài)圖圖5、相、相

36、 phase ：指同一化學(xué)成分，同一結(jié)構(gòu)：指同一化學(xué)成分，同一結(jié)構(gòu)并以界面互相分開的均勻組成部分。如并以界面互相分開的均勻組成部分。如 固相、固相、液相等。液相等。 6、組織 structure ：借助于放大鏡、顯微鏡下觀察到具有某種形態(tài)、形貌特征的組成部分。 二、合金的相結(jié)構(gòu)1、固溶體、固溶體 solid solution 概念：溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格中所形成的一種均概念：溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格中所形成的一種均勻固體。如；糖水勻固體。如；糖水 水水溶劑，糖溶劑，糖溶質(zhì)。溶質(zhì)。103 分類：分類： 按溶質(zhì)原子在溶劑中分布情況不同，按溶質(zhì)原子在溶劑中分布情況不同， 分分 置換固溶體和間隙固溶體兩類置

37、換固溶體和間隙固溶體兩類置換固溶體置換固溶體溶質(zhì)原子替換晶格上的原子溶質(zhì)原子替換晶格上的原子間隙固溶體間隙固溶體溶質(zhì)原子溶入晶格原子間隙溶質(zhì)原子溶入晶格原子間隙a)間隙固溶體間隙固溶體 b)置換固溶體置換固溶體特征：晶格類型不變，化學(xué)成分有限，性能發(fā)生變化特征：晶格類型不變，化學(xué)成分有限，性能發(fā)生變化104 特征：特征：（1）晶格仍保持原晶格（溶劑）。）晶格仍保持原晶格（溶劑）。（2）化學(xué)成分在一定范圍內(nèi)可改變。）化學(xué)成分在一定范圍內(nèi)可改變。（3）性能隨化學(xué)成分改變而逐漸變化。）性能隨化學(xué)成分改變而逐漸變化。性能：性能：造成晶格畸變，強度、硬度上升。造成晶格畸變，強度、硬度上升。這種現(xiàn)象稱固溶

38、強化。這種現(xiàn)象稱固溶強化。若溶質(zhì)原子質(zhì)量分?jǐn)?shù)（含量）適當(dāng)，其力學(xué)性能高。若溶質(zhì)原子質(zhì)量分?jǐn)?shù)（含量）適當(dāng)，其力學(xué)性能高。2、金屬化合物、金屬化合物 compound 概念：合金元素之間發(fā)生相互作用而概念：合金元素之間發(fā)生相互作用而生成的一種具有金屬特性的新相。如生成的一種具有金屬特性的新相。如 Fe與與CFe3C105 特征特征（1）具有一定的化學(xué)成分。）具有一定的化學(xué)成分。（2）與任一組元成分不同。）與任一組元成分不同。（3）熔點高脆性大硬度高。）熔點高脆性大硬度高。 性能性能晶格復(fù)雜斜方，晶格復(fù)雜斜方，、HB ，、ak ，脆性大，脆性大3、機械混合物、機械混合物 mixture 概念：兩相按

39、固定比例構(gòu)成的組織（復(fù)合相），概念：兩相按固定比例構(gòu)成的組織（復(fù)合相），稱機械混合物。如稱機械混合物。如 鐵碳合金中鐵碳合金中 F與與Fe3C結(jié)合為結(jié)合為P 特征：各相保持自己的晶格類型、性能特點。特征：各相保持自己的晶格類型、性能特點。 強度、硬度適中，目前鋼鐵材料中大強度、硬度適中，目前鋼鐵材料中大 部分是這種組織。部分是這種組織。106第三節(jié)第三節(jié) 純純 金金 屬屬 的的 結(jié)結(jié) 晶晶一、結(jié)晶的概念一、結(jié)晶的概念1、結(jié)晶、結(jié)晶 crystallization 由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w晶體的過程。由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w晶體的過程。或者描述為：原子由不規(guī)則排列到有規(guī)則排列過程。或者描述為：原子由不規(guī)則排列到

40、有規(guī)則排列過程。或者描述為：晶體結(jié)構(gòu)形成的過程。如水或者描述為：晶體結(jié)構(gòu)形成的過程。如水冰冰2、冷卻曲線與過冷度、冷卻曲線與過冷度TT0T1時間時間O冷卻曲線冷卻曲線平臺：平臺：結(jié)晶過程時間。是結(jié)晶結(jié)晶過程時間。是結(jié)晶時放出的熱（潛熱）造時放出的熱（潛熱）造成的。成的。 T0理論結(jié)晶溫度理論結(jié)晶溫度T1實際結(jié)晶溫度實際結(jié)晶溫度T0T1= T 過冷度過冷度過冷是結(jié)晶的必要條件！過冷是結(jié)晶的必要條件！Ttemperation107結(jié)論：冷卻速度結(jié)論：冷卻速度 T 或者說：或者說： T F（結(jié)晶能量）（結(jié)晶能量） 結(jié)晶驅(qū)動力結(jié)晶驅(qū)動力 結(jié)晶傾結(jié)晶傾向向 二、結(jié)晶過程二、結(jié)晶過程過程：不斷形核和晶核不

41、斷長大的過程。過程：不斷形核和晶核不斷長大的過程。三、晶粒大小控制三、晶粒大小控制1、晶粒越細(xì)小，力學(xué)性能越高。、晶粒越細(xì)小，力學(xué)性能越高。108FF結(jié)果：小雞蛋不易碎，結(jié)果：小雞蛋不易碎， 大雞蛋容易碎大雞蛋容易碎舉例：兩組大小不同的雞蛋受力情況舉例：兩組大小不同的雞蛋受力情況2、細(xì)化晶粒方法：、細(xì)化晶粒方法：（1）增加）增加T。（2）孕育處理（變質(zhì)處理）。）孕育處理（變質(zhì)處理）。（3）附加振動或攪拌。）附加振動或攪拌。109四、金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變四、金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變補充內(nèi)補充內(nèi)容容鐵絲加熱實驗示意圖鐵絲加熱實驗示意圖鐵絲鐵絲標(biāo)尺標(biāo)尺支架支架現(xiàn)象：加熱時現(xiàn)象：加熱時鐵絲伸長，到鐵絲伸長，到

42、912開始收開始收縮。若冷卻時縮。若冷卻時從從1000 到到912 出現(xiàn)伸出現(xiàn)伸長現(xiàn)象。長現(xiàn)象。概念：在固態(tài)下隨溫度發(fā)生變化，其晶格類型發(fā)生轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象-同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。冷卻曲線：用冷卻曲線表示出此現(xiàn)象。實質(zhì)是：原子排列不同，結(jié)構(gòu)不同，金屬體積發(fā)生改變實質(zhì)是：原子排列不同，結(jié)構(gòu)不同，金屬體積發(fā)生改變110冷卻曲線：冷卻曲線：溫度溫度時間時間liquid結(jié)晶過程結(jié)晶過程Fe 體心立方晶格體心立方晶格Fe 面心立方晶格面心立方晶格Fe體心立方晶體心立方晶格格轉(zhuǎn)變式：轉(zhuǎn)變式： Fe Fe Fe 9121394體心體心 面心面心 體心體心或者：或者： Fe Fe 912臨界轉(zhuǎn)變溫

43、度臨界轉(zhuǎn)變溫度 面心面心 體心體心體心體心2個原子體積個原子體積面心面心4個原子體積個原子體積111第四節(jié)第四節(jié) 合金的結(jié)晶合金的結(jié)晶描述合金的結(jié)晶過程用描述合金的結(jié)晶過程用“二元相圖二元相圖”解解釋釋一、二元合金相圖的建一、二元合金相圖的建立：立： 用熱分析法繪制用熱分析法繪制如：如：CuNi合金合金CuNi成分變化：成分變化：Cu由由100%0%； Ni由由0%100%0100溫度溫度AB10831452L-liquidS-solidL+SWNi%結(jié)晶過程分析：結(jié)晶過程分析：70%Cu+30%Ni 合金合金121點以上為液體點以上為液體 L到到1點開始結(jié)晶出固體點開始結(jié)晶出固體 S12間為

44、兩相間為兩相 區(qū)區(qū) L+S到到2點時全為固體點時全為固體 S2點以下為固體點以下為固體112ABCuNi12LSAB上線上線液相線液相線AB下線下線固相線固相線二、二、 合金結(jié)晶的特點：合金結(jié)晶的特點：1、一個溫度范圍內(nèi)結(jié)晶，、一個溫度范圍內(nèi)結(jié)晶，有兩個相變點（因為合金有兩個相變點（因為合金有兩組元有兩組元 ）。）。2、結(jié)晶出的固相成分與、結(jié)晶出的固相成分與液相成分不同（液相成分液相成分不同（液相成分不斷改變）。不斷改變）。3、形成單相、兩相混合、形成單相、兩相混合物、單相與兩相混合物。物、單相與兩相混合物。L+StO12LLS（L+S）S冷卻曲線冷卻曲線113第五節(jié)第五節(jié) 鐵碳合金鐵碳合金

45、Ferrocarbon alloy一、鐵碳合金狀態(tài)圖一、鐵碳合金狀態(tài)圖1、狀態(tài)圖的建立、狀態(tài)圖的建立通過熱分析法獲得Fe與與C形成：形成：FeCFe3CFe2CFeC-Wc=6.69%-Wc=9.3%-Wc=17.8%Fe3CFe2CFeC說明：說明：GB310293規(guī)定規(guī)定W稱為稱為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下標(biāo)為含某下標(biāo)為含某元素元素W-weight 分量、重量分量、重量FeFe3C FeFe3C 簡化狀態(tài)圖簡化狀態(tài)圖114二、狀態(tài)圖二、狀態(tài)圖作用：作用：（1）研究）研究鋼鐵的成分、鋼鐵的成分、組織和性能組織和性能之間關(guān)系理之間關(guān)系理論基礎(chǔ)。論基礎(chǔ)。（2）制定）制定熱加工工藝熱加工工藝的依據(jù)。的

46、依據(jù)。簡化簡化 FeFe3C 狀態(tài)圖狀態(tài)圖三、基本組織三、基本組織1、鐵素體、鐵素體 F Ferrite 碳在碳在Fe中所形成的間隙固溶體。中所形成的間隙固溶體。 特點：塑性、韌性好，強度、硬度低。特點：塑性、韌性好，強度、硬度低。1152、奧氏體、奧氏體 Aaustenite 英英國金相學(xué)家國金相學(xué)家碳在碳在Fe中中的間隙固溶體。的間隙固溶體。特點：塑性較特點：塑性較好，強度較低好，強度較低3、滲碳體、滲碳體 Fe3C是是FeFe與與C C的化合物。特點：硬度很高，很脆，塑性的化合物。特點：硬度很高，很脆，塑性幾乎等于零，在鋼中起強化作用。幾乎等于零，在鋼中起強化作用。-cementite-

47、cementite4、珠光體、珠光體 Ppearlite（日本）是（日本）是F與與Fe3C機械混合物，機械混合物，WC=0.77%特點：有一定的強度、塑性，層片狀。特點：有一定的強度、塑性，層片狀。1165、萊氏、萊氏體體 Ld-Ledeburite德國金相學(xué)家德國金相學(xué)家特點：硬特點：硬而脆，不而脆，不能進行壓能進行壓力加工。力加工。是高溫下是高溫下A與與Fe3C的機械混合物的機械混合物 共晶反應(yīng)的產(chǎn)物。共晶反應(yīng)的產(chǎn)物。Wc=4.3% 反應(yīng)式：反應(yīng)式： L 4.3=Ld (A+Fe3C)1148注：隨溫度降低至注：隨溫度降低至727時，時，A轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镻，室溫下變成：室溫下變成：P+ Fe

48、3C共晶組織，稱為共晶組織，稱為 低低溫萊氏體溫萊氏體 LdLd =（P+ Fe3C）F、A、 Fe3C是單相組織是單相組織P、 Ld 是混合物是混合物117第二節(jié)第二節(jié) FeFe3C 狀態(tài)圖分析狀態(tài)圖分析一、分類一、分類工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵碳鋼碳鋼白口鑄鐵白口鑄鐵亞共析鋼亞共析鋼共析鋼共析鋼過共析鋼過共析鋼亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵118力學(xué)性能變化：力學(xué)性能變化：隨碳含量增加，隨碳含量增加，其強度、硬度其強度、硬度，塑性、韌性塑性、韌性。但當(dāng)?shù)?dāng)WC0.9%后，其后，其HB，b、ak二、狀態(tài)圖中二、狀態(tài)圖中的特性點、線、的特性點、線、區(qū)域組

49、織區(qū)域組織請打開教材請打開教材40頁，二部分。頁，二部分。119鋼鐵力學(xué)性能與碳含量鋼鐵力學(xué)性能與碳含量WC的關(guān)系的關(guān)系120特性點：特性點：見表見表22特性線：特性線：1、ACD線；線；2、AECF線線固相線固相線液相線液相線（其中（其中AEAE線是碳鋼固線）線是碳鋼固線）3、ECF線線共晶轉(zhuǎn)變線共晶轉(zhuǎn)變線 LLd4、GS線（又稱線（又稱A3線）線）5、ES線（又稱線（又稱Acm線）線）6、PSK線線共析轉(zhuǎn)變線共析轉(zhuǎn)變線 A p（又稱（又稱A1線）線）121三、合金的結(jié)晶過程分析三、合金的結(jié)晶過程分析亞共析鋼亞共析鋼共析鋼共析鋼過共析鋼過共析鋼AF+ALEA+Fe3CL+A122三、合金的結(jié)

50、晶過程分析三、合金的結(jié)晶過程分析AEGPQSFeLAL+AFF+A F+PPP+Fe3CA+Fe3C0.772.11 、共析鋼、共析鋼 WC=0.77%123P、亞共析鋼、亞共析鋼123412344LL+AAF+AAPP+F冷卻曲線冷卻曲線過共析鋼過共析鋼 WC=1.0%狀態(tài)圖的應(yīng)用：自己看狀態(tài)圖的應(yīng)用：自己看P45123作業(yè)：作業(yè)：機械工程材料實驗與習(xí)題機械工程材料實驗與習(xí)題 （1）P67 ：225（2） P68 ：238 （默畫相（默畫相圖）圖） （3） P69：242 （計算題）（計算題） 上作業(yè)本！上作業(yè)本！ 239；240124第三章第三章 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)

51、晶本章重點：本章重點：1 1、變形機理。、變形機理。2 2、形變后組織性能特點。、形變后組織性能特點。第一節(jié)第一節(jié) 金屬的塑性變形金屬的塑性變形 plastic deformation of metal一、單晶體的塑性變形一、單晶體的塑性變形1、彈性變形：受力變形，外力卸去后，又回到原狀態(tài)現(xiàn)象。、彈性變形：受力變形，外力卸去后，又回到原狀態(tài)現(xiàn)象。2、塑性變形：外力取消后，物體的變形不完全恢復(fù)的現(xiàn)象。、塑性變形：外力取消后，物體的變形不完全恢復(fù)的現(xiàn)象。變形的基本方式：滑移變形的基本方式：滑移位錯造成的。位錯造成的。125滑移變滑移變形的實質(zhì)：形的實質(zhì)：在切應(yīng)力作用下，某一部分沿一定的晶面和晶向相

52、對于另在切應(yīng)力作用下，某一部分沿一定的晶面和晶向相對于另一部分發(fā)生位移。此現(xiàn)象稱一部分發(fā)生位移。此現(xiàn)象稱“滑移滑移”二、實際多晶體塑性變形二、實際多晶體塑性變形1、晶粒本身的變形（滑移變形）、晶粒本身的變形（滑移變形）主要的主要的2、晶粒之間的變形（晶間變形）、晶粒之間的變形（晶間變形）次要的次要的126第二節(jié)第二節(jié) 冷塑性變形對組織、性能的影響冷塑性變形對組織、性能的影響一、晶粒被拉長（壓扁），性能趨于各向異性一、晶粒被拉長（壓扁），性能趨于各向異性1122受力變形受力變形二、產(chǎn)生冷變形強化（加工硬化）現(xiàn)象二、產(chǎn)生冷變形強化（加工硬化）現(xiàn)象work hardened隨變形程度的增加，其強度、

53、硬度隨變形程度的增加，其強度、硬度，塑性、韌性，塑性、韌性的現(xiàn)象的現(xiàn)象如：手彎鐵絲；如：手彎鐵絲； 冷卷彈簧；冷卷彈簧； 推土機前板；推土機前板；不銹鋼刀不銹鋼刀三、產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力（殘余應(yīng)力）三、產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力（殘余應(yīng)力）解決辦法：去應(yīng)力退火解決辦法：去應(yīng)力退火127128第三節(jié)第三節(jié) 變形金屬在加熱時的變化變形金屬在加熱時的變化一、回復(fù)一、回復(fù) recovery 晶格歪扭現(xiàn)象消失的過程。晶格歪扭現(xiàn)象消失的過程。T回回（0.250.3)T熔熔T回回回復(fù)加熱溫度回復(fù)加熱溫度 ，單，單位位 KT熔熔絕對熔化溫度，絕對熔化溫度， 單單位位 K熱力學(xué)溫度單位熱力學(xué)溫度單位二、再結(jié)晶二、再結(jié)晶 recrysta

54、llization對回復(fù)后的金屬繼續(xù)加熱，由于原子獲得了更大的活對回復(fù)后的金屬繼續(xù)加熱，由于原子獲得了更大的活動能力，晶粒外形發(fā)生變化。進而由碎晶粒變成完整晶粒動能力，晶粒外形發(fā)生變化。進而由碎晶粒變成完整晶粒的過程，此時沒有應(yīng)力出現(xiàn)。的過程，此時沒有應(yīng)力出現(xiàn)。加工硬化現(xiàn)象消失。加工硬化現(xiàn)象消失。通過：形核、長大方式完成。再結(jié)晶后晶格類型沒有變化。通過：形核、長大方式完成。再結(jié)晶后晶格類型沒有變化。T再再0.4 T熔熔碳碳 鋼鋼 T再再0.5 T熔合金鋼熔合金鋼 T再再0.6 T熔熔129三、晶粒長大三、晶粒長大若若T再繼續(xù)升高，則晶粒長大、變粗，力學(xué)性能大大下再繼續(xù)升高，則晶粒長大、變粗，力

55、學(xué)性能大大下降。降。所以要嚴(yán)格控制加熱溫度、保溫時間。所以要嚴(yán)格控制加熱溫度、保溫時間。第四節(jié)第四節(jié) 金屬的熱加工金屬的熱加工 hot working一、熱加工與冷加工概念一、熱加工與冷加工概念1、熱加工：當(dāng)加熱溫度大于再結(jié)晶溫度時，變形工藝稱熱加工。、熱加工：當(dāng)加熱溫度大于再結(jié)晶溫度時，變形工藝稱熱加工。2、冷加工：、冷加工：cold working T加小于加小于T再再稱冷加工稱冷加工特點：特點：如：金屬鉛在室溫下變形如：金屬鉛在室溫下變形屬熱加工屬熱加工金屬鎢在金屬鎢在1000時變形時變形屬冷加工屬冷加工熱加工變形量大，表面粗糙，無加工硬化現(xiàn)象，有再結(jié)晶。熱加工變形量大，表面粗糙，無加工

56、硬化現(xiàn)象，有再結(jié)晶。冷加工變形量小，表面光滑，有加工硬化現(xiàn)象，無再結(jié)晶。冷加工變形量小，表面光滑，有加工硬化現(xiàn)象，無再結(jié)晶。130二、熱加工對組織、性能的影響二、熱加工對組織、性能的影響1、材料中的氣孔、間隙壓合，使組織致密，晶粒細(xì)化，力學(xué)性能高、材料中的氣孔、間隙壓合，使組織致密，晶粒細(xì)化，力學(xué)性能高2、形成鍛造流線、形成鍛造流線forging flow line（纖維組織），產(chǎn)生各向異性（纖維組織），產(chǎn)生各向異性.鋼錠中夾雜物沿晶界被壓伸長，與變形方向一致，鋼錠中夾雜物沿晶界被壓伸長，與變形方向一致，好似一條條細(xì)線。平行流線方向好似一條條細(xì)線。平行流線方向抗拉強度、塑性好。抗拉強度、塑性好

57、。垂直于流線方向垂直于流線方向抗剪切力大，抗拉強度低。抗剪切力大，抗拉強度低。曲軸曲軸齒輪齒輪裂紋裂紋131 不合理 合理作業(yè)：習(xí)題冊作業(yè)：習(xí)題冊 P72132第三章第三章 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶本章重點：本章重點：1 1、變形機理。、變形機理。2 2、形變后組織性能特點。、形變后組織性能特點。第一節(jié)第一節(jié) 金屬的塑性變形金屬的塑性變形 plastic deformation of metal一、單晶體的塑性變形一、單晶體的塑性變形1、彈性變形：受力變形，外力卸去后，又回到原狀態(tài)現(xiàn)象。、彈性變形：受力變形，外力卸去后，又回到原狀態(tài)現(xiàn)象。2、塑性變形：外力取消后，物體的變形

58、不完全恢復(fù)的現(xiàn)象。、塑性變形：外力取消后，物體的變形不完全恢復(fù)的現(xiàn)象。變形的基本方式：滑移變形的基本方式：滑移位錯造成的。位錯造成的。133滑移變滑移變形的實質(zhì)：形的實質(zhì)：在切應(yīng)力作用下，某一部分沿一定的晶面和晶向相對于另在切應(yīng)力作用下，某一部分沿一定的晶面和晶向相對于另一部分發(fā)生位移。此現(xiàn)象稱一部分發(fā)生位移。此現(xiàn)象稱“滑移滑移”二、實際多晶體塑性變形二、實際多晶體塑性變形1、晶粒本身的變形（滑移變形）、晶粒本身的變形（滑移變形）主要的主要的2、晶粒之間的變形（晶間變形）、晶粒之間的變形（晶間變形）次要的次要的134第二節(jié)第二節(jié) 冷塑性變形對組織、性能的影響冷塑性變形對組織、性能的影響一、晶粒

59、被拉長（壓扁），性能趨于各向異性一、晶粒被拉長（壓扁），性能趨于各向異性1122受力變形受力變形二、產(chǎn)生冷變形強化（加工硬化）現(xiàn)象二、產(chǎn)生冷變形強化（加工硬化）現(xiàn)象work hardened隨變形程度的增加，其強度、硬度隨變形程度的增加，其強度、硬度，塑性、韌性，塑性、韌性的現(xiàn)象的現(xiàn)象如：手彎鐵絲；如：手彎鐵絲； 冷卷彈簧；冷卷彈簧； 推土機前板；推土機前板；不銹鋼刀不銹鋼刀三、產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力（殘余應(yīng)力）三、產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力（殘余應(yīng)力）解決辦法：去應(yīng)力退火解決辦法：去應(yīng)力退火135136第三節(jié)第三節(jié) 變形金屬在加熱時的變化變形金屬在加熱時的變化一、回復(fù)一、回復(fù) recovery 晶格歪扭現(xiàn)象消失的過程。

60、晶格歪扭現(xiàn)象消失的過程。T回回（0.250.3)T熔熔T回回回復(fù)加熱溫度回復(fù)加熱溫度 ，單，單位位 KT熔熔絕對熔化溫度，絕對熔化溫度， 單單位位 K熱力學(xué)溫度單位熱力學(xué)溫度單位二、再結(jié)晶二、再結(jié)晶 recrystallization對回復(fù)后的金屬繼續(xù)加熱，由于原子獲得了更大的活對回復(fù)后的金屬繼續(xù)加熱，由于原子獲得了更大的活動能力，晶粒外形發(fā)生變化。進而由碎晶粒變成完整晶粒動能力，晶粒外形發(fā)生變化。進而由碎晶粒變成完整晶粒的過程，此時沒有應(yīng)力出現(xiàn)。的過程，此時沒有應(yīng)力出現(xiàn)。加工硬化現(xiàn)象消失。加工硬化現(xiàn)象消失。通過：形核、長大方式完成。再結(jié)晶后晶格類型沒有變化。通過：形核、長大方式完成。再結(jié)晶后