1、金屬材料與熱處理課件一一. .金屬金屬/ /金屬材料金屬材料 性能、晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶等性能、晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶等1.1 1.1 金屬金屬/ /金屬材料金屬材料u金屬金屬 金屬是具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性、有一定的強(qiáng)度和塑性、并具有光澤的物質(zhì)，如鐵、銅、鋁和鋅等。u金屬材料金屬材料 金屬材料是由金屬元素或以金屬元素為主要材料、并具有金屬特性的工程材料。它包括純金屬和合金。 品牌策劃案金屬材料的分類金屬材料的分類1. 金屬（或金屬材料）通常分為黑色金屬黑色金屬和有色有色金屬兩大類：金屬兩大類：u 黑色金屬黑色金屬：包括鐵、錳、鉻等。泛指以鐵或以它為主而形成的物質(zhì)如鋼、生鐵。u 有色金屬有色金屬：除黑色金屬

2、以外的金屬。鋁、鋅、銅等2. 按密度分為輕金屬和重金屬(4.5g/cm3)品牌策劃案銅及其合金：純銅、黃銅（Cu+Zn）、 白銅（Cu+Ni）、青銅。鋁及其合金：純鋁、變形鋁合金、鑄造鋁合金軸承合金：錫基軸承合金、鉛基軸承合金、 鋁基軸承合金鈦及其合金品牌策劃案1.2 1.2 金屬的性能金屬的性能 金屬材料的性能包括使用性能使用性能和工藝性能工藝性能. .u使用性能: 指金屬材料在使用條件下所表現(xiàn)出來的性能 ，它包括物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能等u工藝性能: 指金屬材料在制造工藝過程中的適應(yīng)加工的性能。包括熱處理性能、鑄造性能、鍛造性能、切削性能等 金屬的物理性能金屬的物理性能金屬的物理性能是

3、指金屬固有的屬性，包括密密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性和磁性度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性和磁性。密度密度：某種物質(zhì)單位體積的質(zhì)量稱為該物質(zhì)的密度。 根據(jù)密度可分為輕金屬和重金屬熔點(diǎn)熔點(diǎn)：金屬或合金從固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度稱為熔 點(diǎn)。 熔點(diǎn)高的金屬稱為難熔金屬（如鎢、鉬、釩等）。用來制造火箭、導(dǎo)彈、燃?xì)廨啓C(jī)和噴氣飛機(jī)等。 熔點(diǎn)低的金屬稱為易熔金屬（如錫、鉛等）品牌策劃案 導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性：金屬材料傳導(dǎo)熱量的性能稱為導(dǎo)熱性。 金屬的導(dǎo)熱能力以銀為最好，銅、鋁次之銀為最好，銅、鋁次之導(dǎo)電性導(dǎo)電性：金屬材料傳導(dǎo)電流的性能稱為導(dǎo)電性。熱膨脹性熱膨脹性：金屬材料隨著溫度的變化而出現(xiàn)體積變化的特性稱

4、為熱膨脹性。熱膨脹性的大小用線膨脹性系數(shù)l和體膨脹性V系數(shù)：l=l2-l1=ltV3l磁性磁性：金屬材料在磁場中受到磁化的性能稱為磁性。根據(jù)金屬材料在磁場中受到磁化的程度不同，可分為 鐵磁性材料（如鐵、鈷、鎳等）鐵磁性材料（如鐵、鈷、鎳等）順磁性材料（如錳、鉻等）順磁性材料（如錳、鉻等）抗磁性材料（如銅、鋅等）三類。抗磁性材料（如銅、鋅等）三類。品牌策劃案金屬的化學(xué)性能金屬的化學(xué)性能 金屬的化學(xué)性能是指金屬在化學(xué)作用下所表現(xiàn)的性能，如耐腐蝕性、抗氧化性和化學(xué)穩(wěn)定性耐腐蝕性、抗氧化性和化學(xué)穩(wěn)定性。u耐腐蝕性：金屬材料在常溫下低抗氧、水蒸汽及其化學(xué)介質(zhì)腐蝕破壞作用的能力，u抗氧化性：金屬材料在加熱

5、時(shí)低抗氧化作用的能力，u化學(xué)穩(wěn)定性：化學(xué)穩(wěn)定性是金屬材料的耐腐蝕性和抗氧化性的總稱。金屬材料在高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性稱為熱穩(wěn)定性。品牌策劃案金屬的力學(xué)性能金屬的力學(xué)性能金屬的力學(xué)性能是外力作用時(shí)表現(xiàn)出來的性能。力學(xué)性能包括彈性、強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性和彈性、強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性和疲勞強(qiáng)度等。疲勞強(qiáng)度等。品牌策劃案金屬的工藝性能金屬的工藝性能 金屬的工藝性能是指金屬材料對(duì)不同加工工藝方法的適應(yīng)能力。它包括鑄造性能、鍛壓性能、焊接性能和切削加工性能等。u鑄造性能鑄造性能：金屬及合金鑄造成形獲得優(yōu)良鑄件的能力稱為鑄造性能。u鍛壓性能鍛壓性能：金屬材料利用鍛壓加工方法成形的難易程度。u焊接性能焊接性能：

6、金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性。也就是在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。u切削加工性能切削加工性能：金屬材料接受切削加工的難易程度稱為切削加工性能。u熱處理性能： 熱處理即對(duì)固態(tài)下的材料進(jìn)行加熱、保溫、冷卻從而獲得所需組織和性能的工藝。熱處理性能包括淬透性、晶粒長大傾向、回火穩(wěn)定性、變形開裂傾向等品牌策劃案1.3 1.3 金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶金屬的結(jié)構(gòu)金屬的結(jié)構(gòu) 晶體與非晶體晶體與非晶體 在物質(zhì)內(nèi)部，凡是原子作有序、有規(guī)則排列的稱為晶體。絕大多數(shù)金屬和合金都屬于金屬晶體。在物質(zhì)內(nèi)部，凡是原子呈無序堆積狀況的，稱為非晶體。如普通玻璃、松香、樹脂等。 晶格和晶胞晶格和晶胞

7、 表示原子在晶體中排列規(guī)格的空間格架，叫做晶格。 能夠完整反映晶格特征的最小幾何單元稱為晶胞。 品牌策劃案金屬晶格類型金屬晶格類型 體心立方晶格：鉻、釩、鎢及-Fe、-Fe 面心立方晶格：鋁、銅、鉛、鎳及-Fe 密排六方晶格：鎂、鋅、鈹和鎘金屬晶體結(jié)構(gòu)缺陷金屬晶體結(jié)構(gòu)缺陷u 點(diǎn)缺陷：空位和間隙原子u 線缺陷：位錯(cuò)u 面缺陷：晶界和亞晶界 品牌策劃案3 金屬結(jié)晶過程的一般規(guī)律。 金屬的結(jié)晶指的是由液態(tài)金屬凝固為固體狀態(tài)的過程。結(jié)晶是由兩個(gè)基本過程構(gòu)成的：第一，在液態(tài)金屬中首先產(chǎn)生一個(gè)極小的晶體作為結(jié)晶中心，這個(gè)極小的晶體稱為晶核；第二，晶核逐漸長大成為較大晶體。形核和晶核長大就是結(jié)晶過程的規(guī)律。

8、4 主要的鑄造缺陷 縮孔及疏松 氣泡 偏析 非金屬夾雜物 品牌策劃案 5 金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 金屬在固態(tài)下隨著溫度的改變由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的轉(zhuǎn)變稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。由同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變所得到的不同晶格的晶體稱為同素異構(gòu)體。鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變： -Fe -Fe -Fe-Fe -Fe -Fe 體心立方體心立方 1394 1394 面心立方面心立方 912 912 體心立方體心立方 品牌策劃案l材料使用性能和工藝性能的區(qū)別l試述金屬的兩種分類方法l什么就晶體、晶格、晶胞l常見金屬晶體l純鐵的同素異構(gòu)體l試述金屬結(jié)晶過程l金屬晶粒大小對(duì)力學(xué)性能的影響品牌策劃案二二. .鐵碳合金和鐵碳合金和F

9、eFeC C相圖相圖合金合金 合金是指由兩種或兩種以上金屬元素或金屬與非金屬元素組成的，具有金屬特征的物質(zhì)。如碳鋼、合金鋼等鐵-碳合金、銅合金、鈦合金等。合金的組元、相與組織合金的組元、相與組織u組元：組元：組成合金中最基本的獨(dú)立物質(zhì)稱為組元u相：相：合金中具有相同的結(jié)構(gòu)，相同的物理和化學(xué)性能，并以界面形式與系統(tǒng)中其余部分分開的均勻部分。 固態(tài)合金的相結(jié)構(gòu)主要有固溶體和金屬化合物固溶體和金屬化合物。品牌策劃案合金的組織合金的組織u固溶體固溶體 固態(tài)下合金的組元間相互溶解形成的均勻相稱為固溶體。可分為間隙固溶體和置換固溶體間隙固溶體和置換固溶體兩種基本類型。 固溶將破壞晶體中原子的規(guī)則有序排列，

10、使晶格發(fā)生畸變。晶格畸變導(dǎo)致變形抗力增加，使固溶體強(qiáng)度增加，這種現(xiàn)象就固溶強(qiáng)化。固溶強(qiáng)化是提高強(qiáng)度的重要途徑。u金屬化合物金屬化合物 金屬化合物是合金中組元間發(fā)生相互作用而形成一種具有金屬特性的一種新相。金屬化合物的組成一般可用化學(xué)分子式來表示。如Fe3C ， VC（M（CN）等。品牌策劃案 金屬化合物熔點(diǎn)高，性能硬而脆。當(dāng)它成呈細(xì)小彌散的分布于固溶體基體上時(shí)，能提高合金的強(qiáng)度、硬度、耐磨性。-第二相強(qiáng)化第二相強(qiáng)化 但當(dāng)呈粗大、不均勻分布時(shí)，則會(huì)降低合金的力學(xué)性能。 固溶體和金屬化合物是組成合金的基本相。 實(shí)際使用的合金其組織通常是由固溶體和少量金屬化合物組成的機(jī)械混合物。通過控制調(diào)整固溶體中

11、溶質(zhì)原子的含量；以及控制金屬化合物的數(shù)量、形態(tài)、分布等可改變合金的力學(xué)性能以獲得所需的材料。品牌策劃案鐵碳合金的相與組織鐵碳合金的相與組織 在鐵碳合金中，碳可以與鐵組成化合物，也可以形成固溶體，或者形成混合物。u鐵素體（鐵素體（F F） 碳溶解于-Fe中形成的間隙固溶體，用符號(hào)F來表示。室溫時(shí)，鐵素體中的碳含量只有0.0008%,在727溶解度最大時(shí)也僅為0.0218%。所以其性能與純鐵相似，具有良好的塑性和韌性，而強(qiáng)度和硬度卻較低 u奧氏體（奧氏體（A A） 碳溶解于-Fe中形成的間隙固溶體，用符號(hào)A來表示。奧氏體的強(qiáng)度和硬度不高，但具有良好的塑性良好的塑性品牌策劃案鐵素體少量珠光體奧氏體珠

12、光體品牌策劃案滲碳體（滲碳體（FeFe3 3C C） 滲碳體鐵與碳的金屬化合物，其分子式為Fe3C。滲碳體中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.69%，熔點(diǎn)為1227。滲碳體的硬度很高，塑性很差。是一種硬而脆的組織硬而脆的組織。滲碳體的類型滲碳體的類型一次滲碳體：從液態(tài)中析出的滲碳體。二次滲碳體：從奧氏體中析出的滲碳體。三次滲碳體：從鐵素體中析出的滲碳體。網(wǎng)狀滲碳體：當(dāng)熱處理操作不當(dāng)、不良時(shí)，滲碳體沿晶界呈網(wǎng)狀分布，即所謂網(wǎng)狀滲碳體。品牌策劃案混合物（混合物不是合金的基本組成相）u珠光體（珠光體（P P） 珠光體是鐵素體和滲碳體的混合物，用符號(hào)P來表示。在緩慢冷卻條件下，珠光體的含碳量為0.77%。u萊氏體（萊

13、氏體（LdLd） 萊氏體是奧氏體與滲碳體組成的機(jī)械混合物，是一種高溫組織，存在與1148727之間。萊氏體中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.3%。在1148時(shí)從液相中同時(shí)結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的混合物，其性能與滲碳體相似，硬度很高，塑性很差。用符號(hào)Ld/Ld來表示。品牌策劃案鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖 鐵碳合金是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的金屬材料。鐵碳鐵碳合金是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的金屬材料。鐵碳合金相圖是表示平衡狀態(tài)下不同成分的鐵碳合金在不合金相圖是表示平衡狀態(tài)下不同成分的鐵碳合金在不同溫度下，具有的狀態(tài)和組織的圖形同溫度下，具有的狀態(tài)和組織的圖形 學(xué)習(xí)鐵碳相圖，對(duì)于合理選擇和使用鋼鐵材料、學(xué)習(xí)鐵碳相圖，對(duì)于合理選擇和使

14、用鋼鐵材料、指導(dǎo)熱加工工藝（熱處理、鑄造、鍛壓等）具有重要指導(dǎo)熱加工工藝（熱處理、鑄造、鍛壓等）具有重要意義。意義。品牌策劃案點(diǎn)的符號(hào) 溫度()含碳量(%)含 義A15380純鐵的熔點(diǎn)C11484.3共晶點(diǎn)，L=Ld(A+Fe3C)D12276.69滲碳體的溶點(diǎn)(理論)E11482.11碳在-Fe中最大溶解度點(diǎn)G9120純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)（A3）-Fe=-FeS7270.77共析點(diǎn)，A=P（F+Fe3C）Fe-Fe3C相圖中的幾個(gè)特性點(diǎn)品牌策劃案Fe-Fe3C相圖中的特性線特性線含 義ABCD液相線AECF固相線GS常稱A3線。冷卻時(shí)不同含碳量的奧氏體中結(jié)晶出鐵素體的開始線ES常稱Acm線。

15、碳在-Fe奧氏體中的固溶線ECF共晶線。L=Ld(A+Fe3C)PSK共析線，常稱A A1 1線。 A=P（F+Fe3C）品牌策劃案品牌策劃案 對(duì)鋼來說，C=0.02182.11的鐵碳合金稱為鋼。其特點(diǎn)是高溫時(shí)都有單相奧氏體，根據(jù)其含碳量及室溫組織的不同，又可分為：u 亞共析鋼：含碳量為0.02180.77之間的鐵碳合金。u 共析鋼：含碳量為0.77的鐵碳合金。u 過共析鋼：含碳量為0.772.11之間的鐵碳合金。 品牌策劃案 對(duì)白口鑄鐵來說，C=2.116.69的鐵碳合金稱白口鑄鐵。其特點(diǎn)是金屬液相結(jié)晶時(shí)都將發(fā)生共晶反應(yīng)生成萊氏體，根據(jù)其含碳量及室溫組織的不同，又可分為：u 亞共晶白口鑄鐵：

16、含碳量為2.114.3之間的鐵碳合金。u 共晶白口鑄鐵：含碳量為4.3的鐵碳合金。u 過共晶白口鑄鐵：含碳量為4.36.69之間的鐵碳合金。 品牌策劃案u合金，合金的組元、相的定義合金，合金的組元、相的定義u合金中的兩個(gè)基本組成相，它們的性能特點(diǎn)合金中的兩個(gè)基本組成相，它們的性能特點(diǎn)u默畫默畫Fe-C相圖，并敘述其中特性點(diǎn)、特性線及意義相圖，并敘述其中特性點(diǎn)、特性線及意義u鐵碳合金在常溫下的兩個(gè)基本相鐵碳合金在常溫下的兩個(gè)基本相u快速冷卻時(shí)能否用快速冷卻時(shí)能否用Fe-C相圖判斷組織轉(zhuǎn)變相圖判斷組織轉(zhuǎn)變u鍛造溫度的選擇鍛造溫度的選擇u確定熱處理的加熱溫度的依據(jù)是什么確定熱處理的加熱溫度的依據(jù)是什

17、么品牌策劃案三. 鋼的熱處理熱處理熱處理熱處理是將固態(tài)金屬或合金采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱、保溫和冷卻以獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝熱處理方法分類熱處理方法分類u整體熱處理整體熱處理：對(duì)工件整體進(jìn)行穿透加熱。常用的方法有退火、正火、淬火、回火和調(diào)質(zhì)等u表面熱處理表面熱處理：僅對(duì)工件表面進(jìn)行的熱處理工藝。表面淬火和回火（如感應(yīng)加熱淬火），氣相沉淀等u化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理：改變工件表層的化學(xué)成分、組織和性能。常用的有滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲金屬等品牌策劃案時(shí)間時(shí)間溫度溫度/加熱加熱 保溫保溫 冷卻冷卻品牌策劃案鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變 熱處理過程中，加熱一般是為了獲得奧氏體組織奧氏體雖然為

18、鋼在高溫狀態(tài)下的組織，但其晶粒大小、成分和均勻程度，對(duì)鋼在冷卻后的組織和性能有重要影響 由Fe-C相圖可知，A1，A3，Acm是鋼在平衡情況下的臨界點(diǎn)。但在實(shí)際加熱過程中，鋼的組織轉(zhuǎn)變有滯后現(xiàn)象，在加熱時(shí)要高于、在冷卻時(shí)要低于相圖中的臨界點(diǎn)。為便于區(qū)別，通常把加熱時(shí)的臨界點(diǎn)分別用Ac1，Ac3，Accm表示，冷卻時(shí)候的臨界點(diǎn)用Ar1，Ar3，Arcm表示Ac1A1Ar1AccmAcmArcmAc3A3Ar3鋼的鋼的奧氏體奧氏體化化奧氏體的形成機(jī)理奧氏體的形成機(jī)理u 奧氏體的形核和長大；u 殘余滲碳體的溶解；u 奧氏體的均勻化。以共析鋼為例： P A 亞共析鋼和過共析鋼加熱到Ac1以上，組織中的

19、P先奧氏體化，分別獲得A+F和A+Fe3C。只有當(dāng)溫度加熱到 Ac3和Accm時(shí)，才能完全奧氏體化。Ac1影響奧氏體形成速度的因素影響奧氏體形成速度的因素u加熱溫度：溫度高，過熱度大，晶核的臨界尺寸減少，所需的形成功減少，因此，奧氏體的形成速度率加大u加熱速度的影響：加熱速度越快，珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的速度也越快。u鋼中含碳量的影響：含碳量越高，奧氏體形成越快。u合金元素的影響：合金元素是通過影響碳在奧氏體的的擴(kuò)散起作用的。鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變珠光體的形成珠光體的形成 奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w也和其它相變一樣，是個(gè)形核和核長在的過程且該轉(zhuǎn)變發(fā)生在較高的溫度范圍（A A1 1550550，對(duì)

20、共析鋼來說）u珠光體（P）是鐵素體和滲碳體呈片狀交錯(cuò)排列的混合組織。 (A A1 1650650)u索氏體（S）中鐵素體和滲碳體的片層較細(xì)。(6006005050)u托氏體（T）中鐵素體和滲碳體的片層更細(xì)。 (600600550550)貝氏體的形成貝氏體的形成 共析鋼中貝氏體的形成溫度范圍在550550MsMs之間 上貝氏體的形成溫度為550350。（羽毛狀） 下貝氏體的形成溫度為350Ms。（黑色針狀或片狀，具有良好的強(qiáng)度和韌性）馬氏體的形成馬氏體的形成 馬氏體在一定溫度范圍內(nèi)（M MS SM Mf f）連續(xù)冷卻下進(jìn)行的。它是碳和合金元素溶入-Fe中的過飽和固溶體，是體心立方晶格。 板條馬氏

21、體：低碳馬氏體 針狀馬氏體：高碳馬氏體 過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線（“C”曲線或“TTT”曲線）共析鋼等溫共析鋼等溫度轉(zhuǎn)變度轉(zhuǎn)變亞共析鋼等亞共析鋼等溫度轉(zhuǎn)變溫度轉(zhuǎn)變過共析鋼等過共析鋼等溫度轉(zhuǎn)變溫度轉(zhuǎn)變APA+PMsMfAF過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（“CCT”曲線）鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝退火與正火退火與正火退火退火 將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間，然后緩慢冷卻(一般隨爐冷卻)的熱處理工藝退火的目的退火的目的u降低鋼件硬度，提高塑性，便于切削或冷變形加工；u消除殘余應(yīng)力，防止變形和開裂；u細(xì)化晶粒，均勻組織和成分，改善鋼的性能，為以后的熱處理做準(zhǔn)備常用的退火方法常用的退火方法u 完全退火

22、完全退火-重結(jié)晶退火重結(jié)晶退火 將鋼完全奧氏體化，隨之緩慢冷卻，獲得接近平衡態(tài)組織的工藝稱為完全退火 (過共析鋼不宜采用完全退火，因?yàn)樵诶鋮s過程中會(huì)析出網(wǎng)狀滲碳體，破壞鋼的力學(xué)性能)u 球化退火球化退火 為使鋼中碳化物球化而進(jìn)行的退火稱球化退火 將鋼加熱至AC1以上2030，保溫一定時(shí)間，冷卻方式采用爐冷，或在Ar1以下20左右進(jìn)行較長時(shí)間等溫處理 u去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火 將鋼加熱至A1以下某一溫度(一般取500650)，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻的工藝。在去應(yīng)力退火中，鋼的組織不發(fā)生變化，只是消除內(nèi)應(yīng)力。 u擴(kuò)散退火擴(kuò)散退火 將鋼加熱至AC3以上150300，保溫1020h，隨爐緩慢冷卻到3

23、50左右出爐空冷的工藝，又稱均勻化退火。 擴(kuò)散退火后晶粒十分粗大，必須進(jìn)行一次完全退火或正火來細(xì)化晶粒，消除過熱缺陷。 目的是消除是消除晶內(nèi)偏析，使成分均勻化。 u不完全退火不完全退火 將鋼加熱至AC1AC3（亞共析鋼）或AC1ACCM（過共析鋼）之間，保溫后，隨之緩慢冷卻，以獲得接近平衡組織的熱處理工藝稱為不完全退火。正火正火 將鋼材或鋼件加熱到A AC3C3（A ACCmCCm）以上）以上30305050，保溫適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理工藝稱為正火正火。 與退火工藝的區(qū)別是正火的冷卻速度稍快，得到的組織更細(xì)小，強(qiáng)度硬度高；操作簡便，成本低正火的目的正火的目的u可以細(xì)化組織，消

24、除熱加工造成的過熱缺陷，使組織正常化。 u低碳鋼正火可提高硬度，改善切削加工性。u中碳鋼正火，可以代替調(diào)質(zhì)處理，為高頻淬火作組織準(zhǔn)備，可以減少調(diào)質(zhì)淬火造成的變形，并降低成本。u對(duì)高碳鋼，可以消除網(wǎng)狀滲碳體，便于球化退火淬火與回火淬火與回火淬火淬火 將鋼件加熱到AC3（AC1）以上某一溫度（一般3050），保溫一定時(shí)間，然后以適當(dāng)速度冷卻獲得馬氏體或貝氏體組織的熱處理工藝稱為淬火。 亞共析鋼的淬火起始溫度應(yīng)選擇在AC3以上3050 過共析鋼的淬火起始溫度應(yīng)選擇在AC1以上3050淬火的目的淬火的目的u提高硬度、耐磨性；提高彈性和韌性u(píng)獲得馬氏體組織，然后與不同回火溫度相配合，獲得所需的力學(xué)性能。

25、淬火介質(zhì)淬火介質(zhì) 工件淬火冷卻所使用的介質(zhì)稱為淬火介質(zhì)。常見的淬火介質(zhì)如空氣、水、油、鹽水（熔鹽）、堿水等。 淬火方法淬火方法 單液淬火； 雙介質(zhì)淬火； 馬氏體分級(jí)淬火； 貝氏體等溫淬火鋼的淬透性與淬硬性鋼的淬透性與淬硬性鋼的淬透性鋼的淬透性 臨界冷卻速度：表示鋼在淬火時(shí)抑制非馬氏體轉(zhuǎn)變所需的最小冷卻速度。 鋼的淬透性是指在規(guī)定淬火條件下,鋼試樣淬硬層深度和硬度分布表征的特性。鋼在淬火時(shí)獲得馬氏體的能力。鋼的淬硬性鋼的淬硬性 鋼的淬硬性是指鋼在正常淬火條件下所能達(dá)到的最高硬度。 淬火缺陷淬火缺陷u氧化與脫碳；u過熱與過燒；u淬火變形與開裂u硬度不足與軟點(diǎn) 回火回火回火回火 鋼件淬火后，再加熱到

26、AC1以下某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝稱為回火回火的目的：回火的目的：u減少或消除淬火應(yīng)力，防止變形和開裂。u提高鋼的韌性，調(diào)整力學(xué)性能。u穩(wěn)定組織，穩(wěn)定尺寸 。 回火的分類及應(yīng)用回火的分類及應(yīng)用uA 低溫回火（250） 低溫回火得到組織是回火馬氏體；具有高硬度、高的耐磨性和一定的韌性。 uB 中溫回火（250500） 中溫回火得到組織是回火托氏體；具有高的彈性極限、屈服點(diǎn)和適當(dāng)?shù)捻g性。 uC 高溫回火（500） 高溫回火得到組織是回火索氏體；具有良好的綜合力學(xué)性能（足夠的強(qiáng)度和高韌性相配合）。 生產(chǎn)中常把淬火及高溫回火的復(fù)合熱處理工藝生產(chǎn)中常把淬火及高溫回火的復(fù)合熱處理

27、工藝稱為稱為“調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)”。表面熱處理表面熱處理表面淬火表面淬火 表面淬火是表面熱處理最常用的方法，是強(qiáng)化材料表面的重要手段。常用的有u 感應(yīng)加熱表面淬火u 火焰加熱表面淬火 感應(yīng)淬火感應(yīng)淬火 利用感應(yīng)電流產(chǎn)生的熱量，使工件表層、局部或整體加熱并快速冷卻的工藝方法。感應(yīng)加熱表面淬火 特點(diǎn)特點(diǎn)：加熱速度快、淬火質(zhì)量好（晶粒細(xì)，硬度高）、淬硬層易于控制 應(yīng)用應(yīng)用：中碳鋼和中碳合金鋼制作的齒輪、軸、銷類零件l熱處理及其目的l熱處理分為哪幾類，分別包含哪些方法l通常一個(gè)熱處理包含幾個(gè)階段l試述奧氏體形成過程，說明（亞）共析鋼在加熱過程中的奧氏體過程l本質(zhì)粗晶粒鋼，本質(zhì)細(xì)晶粒鋼l奧氏體等溫連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線，又

28、稱？l退火，目的，常用的退火工藝l正火，目的l淬火，目的，淬火介質(zhì)、常用淬火方法 l淬透性，淬火缺陷l回火，目的 分類及應(yīng)用l調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)后組織和性能l感應(yīng)淬火的特點(diǎn)和應(yīng)用四四. .常見鋼材分類和編號(hào)常見鋼材分類和編號(hào)碳素鋼碳素鋼碳素鋼：含碳量小于2.11%而不含有特意加入合金元素的鋼稱為碳素鋼，簡稱碳鋼。碳素鋼具有良好的力學(xué)性能和工藝性能，且冶煉方便，價(jià)格便宜，故在機(jī)械制造、建筑、交通運(yùn)輸及其它各個(gè)工業(yè)部門中得到廣泛的應(yīng)用。鋼中常存元素鋼中常存元素(Si,Mn,S,P)(Si,Mn,S,P)硅硅：硅是煉鋼后期，以硅鐵脫氧劑進(jìn)行脫氧反應(yīng)后殘留在鋼中的元素。錳錳：錳主要來源煉鋼脫氧劑。 硅和錳都是

29、對(duì)鋼的性能有益的元素。硫硫：主要是由生鐵帶入鋼中的有害元素。易形成熱脆，因此鋼中硫含量不得超過0.05%。磷磷：也是由生鐵帶入鋼中的有害元素。易產(chǎn)生冷脆。鋼中磷含量達(dá)到0.1%時(shí)，冷脆性就很嚴(yán)重了。 鋼中硫和磷是有害元素，應(yīng)嚴(yán)格控制它們的含量。但在易切削鋼中，適當(dāng)提高硫、磷的含量，增加鋼的脆性，反而有利于在切削時(shí)形成斷裂切屑，從而提高切削效率和延長刀具壽命。非金屬夾雜物非金屬夾雜物：鋼中的非金屬夾雜物主要有氧化物（FeO、Fe2O3、MnO、SiO2、Al2O3）、硫化物（MnS、FeS等）和硅酸鹽。碳素鋼的分類：碳素鋼的分類： 碳素鋼的分類方法很多，常用的分類方法有以下幾種u 按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

30、分類按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類 低碳鋼低碳鋼 c0.25% 中碳鋼中碳鋼 c=0.25%0.60% 高碳鋼高碳鋼 c0.60%u 按質(zhì)量等級(jí)按質(zhì)量等級(jí) 普通質(zhì)量碳素鋼普通質(zhì)量碳素鋼：對(duì)生產(chǎn)過程中控制質(zhì)量無特殊規(guī)定， 僅 為 一 般 用 途 的 碳 素 鋼 及 低 合 金 鋼 。s0.045%,p0.045%； 優(yōu)質(zhì)碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼：在生產(chǎn)過程中需用按規(guī)定控制質(zhì)量，如控制晶粒度、降低硫磷含量，對(duì)力學(xué)性能有一定的要求。 特殊質(zhì)量碳素鋼特殊質(zhì)量碳素鋼：在生產(chǎn)過程中需嚴(yán)格控制質(zhì)量和性能 ， 特 別 要 嚴(yán) 格 控 制 硫 、 磷 含 量 ，s0.025%,p0.025%，提高純潔度u 按用途按用途碳素結(jié)構(gòu)鋼碳

31、素結(jié)構(gòu)鋼：主要用于制造各種機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)件，其含碳量一般小于0.7%。包括建筑及工程用鋼（普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼結(jié)構(gòu)鋼及低合金鋼）、機(jī)械制造用鋼（調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼、表面硬化結(jié)構(gòu)鋼、易切削鋼、冷塑性成形鋼）、彈簧鋼、軸承鋼。碳素工具鋼：碳素工具鋼：主要用于制造各種刀具、模具和量具，其含碳量一般大于0.7%。包括碳素工具鋼、合金工具鋼和高速工具鋼（或刃具用鋼、量具用鋼和模具用鋼。常用碳素鋼的牌號(hào)及用途常用碳素鋼的牌號(hào)及用途 我國鋼材的牌號(hào)用國際的化學(xué)元素符號(hào)、漢語拼音和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法表示。u碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼：碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的拼音字母“Q”、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)（A，

32、B，C，C）和脫氧方法（鎮(zhèn)靜鋼Z，沸騰鋼F，半鎮(zhèn)靜鋼B，特殊鎮(zhèn)靜鋼TZ）符號(hào)四個(gè)部分按順序組成。如Q235-AFQ195；Q215-AF、Q215-BZ；Q235-AF、 Q235-BZ 、Q235-CF、Q235-Db；Q255-AF、 Q255-BZ；Q275 u優(yōu)質(zhì)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)鋼的牌號(hào)用二位數(shù)字表示，這二位數(shù)字表示該鋼的平均含碳量的萬分之幾，如45表示平均含碳量為0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；08表示平均含碳量為0.08%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼根據(jù)鋼中含錳量的不同，分為普通含量錳量鋼（Mn0.80%）和較高含錳量鋼（Mn=0.70Mn=0.701.20

33、%1.20%）兩組。較高含錳量鋼在牌號(hào)后面標(biāo)出元素符合“Mn”或漢字“錳”。如50Mn（50錳），若為沸騰鋼或?yàn)榱诉m應(yīng)各種專門用途的某些專用鋼，則在牌號(hào)后面標(biāo)出規(guī)定的符號(hào)，例如10F系平均含碳量為0.10%的沸騰鋼；20g系平均含碳量為0.20%的鍋爐用鋼。u碳素工具鋼碳素工具鋼 用于制造各種刀具、模具和量具，由于大多數(shù)工具都要求高硬度和高耐磨性，故其工具鋼含碳量都在0.07%以上，都是優(yōu)質(zhì)或高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。 碳素工具鋼的牌號(hào)以漢字“碳”或漢語拼音字母頭“T”+阿拉伯?dāng)?shù)字表示（T+T+數(shù)字）數(shù)字），其數(shù)字表示鋼中平均含量的千分之幾。如T8/碳8表示平均含碳量為0.80%的碳素工具鋼。若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳

34、素工具鋼，則在其牌號(hào)后面標(biāo)若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，則在其牌號(hào)后面標(biāo)以字母以字母A A（或漢字（或漢字“高高”），如T10A或T12高。 u鑄造碳鋼鑄造碳鋼 鑄造碳鋼的牌號(hào)是用鑄鋼兩字的漢語拼音字母字頭“ZGZG”后面加兩組數(shù)字組成，第一組數(shù)字代表屈服強(qiáng)度值，第二組數(shù)字代表抗拉強(qiáng)度值。 如ZG270-500表示屈服強(qiáng)度為270N/mm2，抗拉強(qiáng)度為500N/mm2的鑄造碳鋼合金鋼合金鋼 合金鋼合金鋼 為了改善鋼的性能，在碳鋼中特意加入一種或數(shù)種其他合金元素所組成的鋼稱為合金鋼。常用的合金元素有硅硅SiSi、錳、錳MnMn、鉻、鉻CrCr、鎳、鎳NiNi、鉬、鉬MoMo、鎢、鎢W W、鈮、鈮NbNb、釩、釩V V、鈦、鈦