,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,.,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,.,*,機(jī)械工程材料,復(fù) 習(xí),.,使用性能,工藝性能,純金屬,合金,工業(yè)用鋼,有色金屬及其合金,鑄鐵,結(jié)晶,塑性變形,熱處理,.,一、,性能,使用性能,1,、力學(xué)性能,剛度：,材料抵抗彈性變形的能力。,指標(biāo)為彈性模量：,E=,/,強(qiáng)度：,材料抵抗變形和破壞的能力。指標(biāo)：,抗拉強(qiáng)度,b,材料斷裂前承受的最大應(yīng)力。,屈服強(qiáng)度,s,材料產(chǎn)生微量塑性變形時的應(yīng)力。,.,條件屈服強(qiáng)度,0.2,殘余塑變?yōu)?0.2%,時的應(yīng)力。,疲勞強(qiáng)度,-1,無數(shù)次交變應(yīng)力作用下不發(fā)生破壞的最大應(yīng)力。,塑性：,材料斷裂前承受最大塑性變形的能力。指標(biāo)為,、。,硬度：,材料抵抗局部塑性變形的能力。指標(biāo)為,HB,、,HRC,、,HV,。,.,沖擊韌性：,材料抵抗沖擊破壞的能力。指標(biāo)為,k,。,材料的使用溫度應(yīng)在冷脆轉(zhuǎn)變溫度以上。,斷裂韌性：,材料抵抗內(nèi)部裂紋擴(kuò)展的能力。指標(biāo)為,K,1C,。,2,、化學(xué)性能,耐蝕性：,材料在介質(zhì)中抵抗腐蝕的能力。,抗氧化性：,材料在高溫下抵抗氧化作用的能力。,3,、耐磨性：,材料抵抗磨損的能力。,.,工藝性能,1,、鑄造性能：,液態(tài)金屬的流動性、填充性、收縮率、偏析傾向。,2,、鍛造性能：,成型性與變形抗力。,3,、切削性能：,對刀具的磨損、斷屑能力及導(dǎo)熱性。,4,、焊接性能：,產(chǎn)生焊接缺陷的傾向。,5,、熱處理性能：,淬透性、回火穩(wěn)定性、二次硬化、回火脆性。,.,強(qiáng)碳化物形成元素：,Ti,、,Nb,、,V,如,TiC,、,VC,中碳化物形成元素：,W,、,Mo,、,Cr,如,Cr,23,C,6,弱碳化物形成元素：,Mn,、,Fe,如,Fe,3,C,性能比較：,強(qiáng)度：固溶體,純金屬,硬度：化合物,固溶體,純金屬,塑性：,化合物,固溶體,純金屬,二、,成分,.,金屬化合物形態(tài)對性能的影響,基體、晶界網(wǎng)狀：,強(qiáng)韌性低,晶內(nèi)片狀：,強(qiáng)硬度提高，塑韌性降低,顆粒狀：,彌散強(qiáng)化：第二相顆粒越細(xì)，數(shù)量越多，分布越均勻，合金的強(qiáng)度、硬度越高，塑韌性略有下降的現(xiàn)象。,.,合金元素在鋼中的作用,1,、強(qiáng)化鐵素體；,2,、形成化合物,第二相強(qiáng)化,3,、擴(kuò)大（,C,Mn,Ni,Co,）或縮?。?Cr,Si,W,Mo,）,A,相區(qū),4,、使,S,、,E,點(diǎn)左移,5,、影響,A,化,6,、溶于,A(,除,Co,外,),使,C,曲線右移,V,k,減小,淬透性提高,.,7,、除,Co,、,Al,外，使,Ms,、,M,f,點(diǎn)下降。,.,8,、提高回火穩(wěn)定性（,淬火鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力,）,9,、產(chǎn)生二次硬化（,含高,W,、,Mo,、,Cr,、,V,鋼淬火后回火時，由于析出細(xì)小彌散的特殊碳化物及回火冷卻時,A,轉(zhuǎn)變?yōu)?M,回,，使硬度不僅不下降，反而升高的現(xiàn)象,）,10,、防止第二類回火脆性：,W,、,Mo,(,回火脆性：淬火鋼在某些溫度范圍內(nèi)回火時，出現(xiàn)的沖擊韌性下降的現(xiàn)象。,),.,三、,組織,純金屬的組織,1,、結(jié)晶：,金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫w的過程,結(jié)晶的條件,過冷：,在理論結(jié)晶溫度以下發(fā)生結(jié)晶的現(xiàn)象。,過冷度：,理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差。,T=,T,0,T,1,實(shí)際液態(tài)金屬的結(jié)晶總是在過冷的條件下進(jìn)行,過冷度大小與冷卻速 度有關(guān)，,冷速越大，過冷度越大,。,.,結(jié)晶的基本過程,晶核形成與晶核長大,形核,自發(fā)形核與非自發(fā)形核,長大,均勻長大與樹枝狀長大,結(jié)晶晶粒度控制方法：,增加過冷度；變質(zhì)處理；機(jī)械振動、攪拌,在一般情況下，晶粒愈小，其強(qiáng)度、塑性、韌性也愈高。,鑄錠,(,件,),的宏觀組織通常由三個區(qū)組成,:,表層細(xì)晶區(qū),、,柱狀晶區(qū)、中心粗等軸晶區(qū),.,2,、純金屬中的固態(tài)轉(zhuǎn)變,同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：,物質(zhì)在固態(tài)下晶體結(jié)構(gòu)隨溫度而發(fā)生變化的現(xiàn)象。,固態(tài)轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)：,形核部位特殊；過冷傾向大；伴隨著體積變化。,1394,912,鐵的,同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：,-Fe,-Fe,-Fe,.,三、鐵碳合金相圖的分析,1,、特征點(diǎn),.,四、,鋼的熱處理,熱處理原理,1,、加熱時的轉(zhuǎn)變,奧氏體化步驟：,A,形核；,A,晶核長大；殘余滲碳體溶解；,A,成分均勻化。,奧氏體化后的晶粒度：,初始晶粒度：,奧氏體化剛結(jié)束時的晶粒度。,實(shí)際晶粒度：,給定溫度下奧氏體的晶粒度。,本質(zhì)晶粒度：,加熱時奧氏體晶粒的長大傾向。,.,鋼加熱時的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用,Ac,1,、,Ac,3,、,Ac,cm,表示，冷卻時的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用,Ar,1,、,Ar,3,、,Ar,cm,表示。,臨界溫度與實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度,鐵碳相圖中,PSK,、,GS,、,ES,線分別用,A,1,、,A,3,、,A,cm,表示。,由于實(shí)際加熱或冷卻時存在過冷或過熱現(xiàn)象，因此，將,.,影響奧氏體晶粒長大的因素,A,、加熱溫度和保溫時間：,加熱溫度高、保溫時間長，,晶粒粗大。,B,、加熱速度：,加熱速度越快，過熱度越大，形核率越高，晶粒越細(xì)。,C,、合金元素：,阻礙奧氏體晶粒長大的元素：,Ti,、,V,、,Nb,、,Ta,、,Zr,、,W,、,Mo,、,Cr,、,Al,等,，多為碳化物和氮化物形成元素。,促進(jìn)奧氏體晶粒長大的元素：,Mn,、,P,、,C,、,N,。,D,、原始組織,原始組織愈細(xì)，晶粒愈細(xì)。,.,2,、冷卻時的轉(zhuǎn)變,過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變方式有等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變兩種。,五個區(qū)域：,過冷奧氏體區(qū)；,奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)；,過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的混合區(qū)；,在,Ms,M,f,之間為馬氏體區(qū)。,在,A,1,線以上是穩(wěn)定的奧氏體區(qū)。,時間,溫度,A,1,M,S,M,f,A,過冷,A,P,B,M,A,M,A,B,A,P,轉(zhuǎn)變開始線,轉(zhuǎn)變終了線,.,C,曲線分析,轉(zhuǎn)變開始線與縱坐標(biāo)之間的距離為,孕育期,。,孕育期越小，過冷奧氏體穩(wěn)定性越小。,孕育期最小處稱,C,曲線的,“鼻尖”,。碳鋼鼻尖處的溫度為,550,。,.,等溫轉(zhuǎn)變曲線及產(chǎn)物,650,600,550,350,A,1,M,S,M,f,時間,P,S,T,B,上,B,下,M,M+A,AP,AS,AT,AB,上,AB,下,AM,過冷,A,過冷,A,過冷,A,過冷,A,過冷,A,.,過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（共析鋼）,.,用,C,曲線定性說明連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物,根據(jù)與,C,曲線交點(diǎn)位置判斷轉(zhuǎn)變產(chǎn)物,P,均勻,A,細(xì),A,A,1,M,S,M,f,時間,等溫退火,P,P,退火,(,爐冷,),正火,(,空冷,),S,淬火,(,油冷,),T+M+A,等溫淬火,B,下,M+A,分級淬火,M+A,淬火,(,水冷,),M,回,150-250,T,回,350-500,S,回,500-650,?,?,.,.,熱處理工藝,.,熱處理工藝（續(xù)）,.,四 鋼的回火,回火是指將淬火鋼加熱到,A,1,以 下的某溫度保溫后冷卻的工藝。,一,、,回火的目的,1,、減少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力,，防止變形或開裂。,2,、獲得所需要的力學(xué)性能。,淬火鋼一般硬度高，脆性大，回火可調(diào)整硬度、韌性。,3,、穩(wěn)定尺寸。,回火可使非平衡,M,與,A,轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶饣蚪咏胶獾慕M織，防止使用時變形。,.,淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變,1,、馬氏體分解（,100,350,）,馬氏體中析出細(xì)片狀,-,碳化物；馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)?相（過飽和的鐵素體），,回火馬氏體,。,2,、殘留奧氏體分解（,200,300,）,A,轉(zhuǎn)變?yōu)?B,下,，馬氏體仍在繼續(xù)分解，應(yīng)力進(jìn)一步降低，硬度無明顯降低,3,、碳化物轉(zhuǎn)變（,250,400,）,-,碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)閺浬⒎植嫉募?xì)小、粒狀,Fe,3,C,；,相轉(zhuǎn)變?yōu)獒槧铊F素體。,4,、滲碳體聚集長大（,400,）,回火索氏體，,S,回。,.,二、,回火的種類,1,、低溫回火：,150250,回火馬氏體,M,回,目的是在保留淬火,后高硬度高耐磨性的同時，降低內(nèi)應(yīng)力，提高韌性。,工具、模具、軸承及經(jīng)滲碳和表面淬火的工件。,2,、中溫回火：,250-500,獲得回火托氏體，,具有較高的彈性極限和屈服極限，并具有一定的韌性，硬度一般為,3545HRC,。彈簧,3,、,高溫回火,回火溫度：,500-650,獲得回火索氏體，連桿、軸、齒輪,.,回火脆性,1,、第一類回火脆性：,是指淬火鋼在,250-350,回火時出現(xiàn)的脆性。,2,、第二類回火脆性：,是指淬火鋼在,500-650,范圍內(nèi)回火后緩冷時出現(xiàn)的脆性。,回火后快冷不出現(xiàn)。主要發(fā)生在含,Cr,、,Ni,、,Si,、,Mn,的結(jié)構(gòu)鋼中。,防止辦法：,回火后快冷。,加入合金元素,W(,約,1%),、,Mo(,約,0.5%),。該法更適用于大截面的零部件。,.,五、,工業(yè)用金屬材料,工業(yè)用鋼,.,工業(yè)用鋼（續(xù)）,.,工業(yè)用鋼（續(xù)）,.,鑄鐵,石墨化：,鑄鐵中的碳原子析出形成石墨的過程。,.,有色金屬及其合金,.,.,