1、第二章 熱處理基礎(chǔ)知識 掌握材料學(xué)、熱傳遞的基礎(chǔ)知識，熟悉金屬學(xué)的基本概念，了解工藝材料、熱處理工藝文件及工藝操作的一般知識。第二章 熱處理基礎(chǔ)知第一節(jié) 材料學(xué)的基礎(chǔ)知識一、金屬材料基礎(chǔ)知識（一）金屬材料的分類 金屬是指具有特殊的光澤、良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、一定的強度和塑性的物質(zhì)，如鐵、錳、鋁、銅等。 具有金屬特性的元素稱為金屬元素。凡是由金屬元素或以金屬元素為主而形成的、具有一般金屬特性的材料通稱為金屬材料。 通常把金屬材料分為鋼鐵材料和非鐵金屬兩大類。1.鋼鐵材料 以鐵、錳、鉻或以它們?yōu)橹鞫纬傻木哂薪饘偬匦缘奈镔|(zhì)稱為鋼鐵材料，如碳素鋼、合金鋼、鑄鐵等。2.非鐵金屬 除鋼鐵材料以外的其他金

2、屬材料稱為非鐵金屬，如銅、鋁、鎂以及它們的合金等。第一節(jié) 材料學(xué)的基礎(chǔ)知識（二）金屬材料的性能金屬材料鋼鐵材料碳素鋼合金鋼鑄鐵鋼鐵材料鋁及其合金軸承合金鈦及其合金銅及其合金 金屬材料的性能一般可分為使用性能和工藝性能兩大類。使用性能是指材料在工作條件下所必須具備的性能，如物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能；工藝性能是指金屬材料對諸如鑄造、鍛造、焊接、切削加工和熱處理等加工工藝的適應(yīng)性，也就是金屬材料采用某種加工方法制成成品的難易程度。第一節(jié) 材料學(xué)的基礎(chǔ)知識1. 金屬材料的物理性能 （1）密度 物質(zhì)單位體積所具有的質(zhì)量稱為密度，其單位是kg/m3。 （2）熔點 在緩慢加熱條件下，金屬或合金由固體狀態(tài)

3、變成液體狀態(tài)時的溫度稱為熔點。常用攝氏溫度（）表示。 （3）熱膨脹性 金屬材料隨著溫度升高而體積發(fā)生增大的現(xiàn)象稱為熱膨脹性。一般用線脹系數(shù)來表示： l=(l2-l1)/l1t l=(l2-l1)/l1t （4）導(dǎo)熱性 金屬材料傳導(dǎo)熱量的能力稱為導(dǎo)熱性。 （5）導(dǎo)電性 金屬材料傳導(dǎo)電流的性能稱為導(dǎo)電性。 （6）磁性 金屬材料能夠被磁鐵吸引的性能稱為磁性。 金屬材料在各種物理現(xiàn)象（如導(dǎo)電、導(dǎo)熱、熔化等）中所表現(xiàn)出來的屬性。第一節(jié) 材料學(xué)的基礎(chǔ)知識2.金屬材料的化學(xué)性能 （1）耐蝕性 金屬材料在常溫下對大氣、水蒸氣、酸及堿等介質(zhì)腐蝕的抵抗能力稱為耐蝕性。 （2）抗氧化性 金屬材料在高溫下對周圍介質(zhì)中

4、的氧與其作用而損壞的抵抗能力稱為抗氧化性。 金屬材料所受的外力稱為載荷，根據(jù)載荷對金屬材料作用的方式、速度、持續(xù)性等作用性質(zhì)的不同，可將載荷分為如下幾類： 靜載荷：其大小不變或變化過程緩慢的載荷。 沖擊載荷：是指突然增加的載荷。 交變載荷：其大小和方向隨時間作周期性變化的載荷。 金屬材料的化學(xué)性能是指金屬對周圍介質(zhì)侵蝕的抵抗能力。3.金屬材料的力學(xué)性能 金屬材料的力學(xué)性能是多數(shù)機械設(shè)備或工具設(shè)計與制造的重要參數(shù)，主要包括強度、硬度、塑性、韌性、抗疲勞性能等。第一節(jié) 材料學(xué)的基礎(chǔ)知識 （1）強度 金屬材料抵抗永久變形和斷裂的能力稱為強度?？煞譃榭估瓘姸龋╞）、抗壓強度（bc）、抗彎強度（bb）、

5、抗剪強度(b）和抗扭強度（t）五種。 1）拉伸試樣：拉伸試樣的形狀常用的有圓形和矩形截面兩類。圖2-1 圓形截面的拉伸試樣a)拉伸前 b)拉斷后第一節(jié) 材料學(xué)的基礎(chǔ)知識 2）力伸長曲線：拉伸試驗中得出的拉伸力與伸長量的關(guān)系曲線稱為力伸長曲線。圖2-2 低碳鋼的力伸長曲線Oe彈性變形階段es微量塑性變形階段ss屈服階段sb強化階段bz縮頸階段第一節(jié) 材料學(xué)的基礎(chǔ)知識 3）強度指標(biāo) 屈服點：試樣在拉伸過程中力不增加（保持恒定）仍能繼續(xù)伸長（變形）時的應(yīng)力稱為屈服點。用符號s表示，單位是Pa或MPa。 抗拉強度：試樣拉斷前承受的最大標(biāo)稱拉應(yīng)力稱為抗拉強度。第一節(jié) 材料學(xué)的基礎(chǔ)知識 （2）塑性 材料斷

6、裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力稱為塑性。 試樣拉斷后標(biāo)距的伸長與原始標(biāo)距的百分比稱為斷后伸長率，用符號表示。其計算公式為 試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比，稱為斷面收縮率，用符號表示。其計算公式為第一節(jié) 材料學(xué)的基礎(chǔ)知識 （3）硬度 材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力稱為硬度。硬度是各種零件和工具必備的性能指標(biāo)。 （4）韌性 金屬在斷裂前吸收變形能量的能力，稱為韌性。金屬的韌性通常隨加載速度的提高、溫度降低、應(yīng)力集中程度加劇而減小。常用夏比沖擊試驗（即一次擺錘沖擊試驗）來測定金屬材料的韌性。圖2-4 沖擊試驗示意圖第一節(jié) 材料學(xué)的基礎(chǔ)知識 試樣被沖斷時

7、所吸收的能量，即是擺錘沖擊試樣所作的功，稱為沖擊吸收功，用符號AK表示。其計算公式為 沖擊韌度：是指沖擊試樣缺口處單位橫截面積上的沖擊吸收功，用符號aK表示，其計算公式為 （5）疲勞極限 隨時間作周期性變化的應(yīng)力稱為循環(huán)應(yīng)力或交變應(yīng)力。在循環(huán)應(yīng)力作用下，雖然零件所承受的應(yīng)力低于材料的屈服點，但經(jīng)過較長時間的工作而產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的過程稱為金屬的疲勞損壞。金屬在指定循環(huán)基數(shù)下(一般取107)而不斷裂的最大應(yīng)力稱為疲勞極限。第一節(jié) 材料學(xué)的基礎(chǔ)知識4. 金屬材料的工藝性能 （1）鑄造性能 金屬及合金熔化后鑄造成優(yōu)良鑄件的能力，稱為鑄造性能。 1）流動性：液體金屬充滿鑄型型腔的能力稱為流動

8、性。 （ 2）壓力加工性能 金屬材料在壓力加工（鍛造、軋制等）下成形的難易程度稱為壓力加工性能。 （3）焊接性 焊接性是指金屬材料對焊接加工的適應(yīng)性，也就是在一定的焊接工藝條件下獲得優(yōu)良焊接接頭的難易程度。 2）收縮性：鑄件在凝固和冷卻過程中，其體積和尺寸減少的現(xiàn)象稱為收縮性。 3）偏析傾向：合金中合金元素、夾雜物或氣孔等分布不均勻的現(xiàn)象稱為偏析傾向。 （4）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。第一節(jié) 材料學(xué)的基礎(chǔ)知識 （5）熱處理性能 熱處理性能是指金屬材料通過熱處理后改變或改善其性能的能力。二、非金屬材料基礎(chǔ)知識（一）高分子材料1. 高分子材料的概念 以高分子化合

9、物為主要組成物的材料稱為高分子材料。一般把相對分子質(zhì)量不大于500的稱為低分子化合物，而把相對分子質(zhì)量大于500的稱為高分子化合物。 1）加成聚合反應(yīng)（也稱為加聚反應(yīng)），就是指單體經(jīng)過光照、加熱或化學(xué)藥品（稱為引發(fā)劑）的作用后相互結(jié)合成大分子。 2）縮合聚合反應(yīng)（也稱為縮聚反應(yīng)），就是具有官能團（如OH，COOH，NH2等）的單體，互相反應(yīng)結(jié)合成較大的大分子，同時生成某些低分子物質(zhì)，如水、氨等。第一節(jié) 材料學(xué)的基礎(chǔ)知識2. 常用高分子材料 （1）塑料 塑料是以樹脂為基礎(chǔ)，再加入添加劑（如增塑劑、穩(wěn)定劑、填充劑、固化劑、染料等）制成的一種高分子物質(zhì)合成材料。 1）塑料的分類 按塑料的受熱性能，可

10、分為熱塑性塑料和熱固性塑料。 按塑料的使用范圍，可分為通用塑料、工程塑料和耐熱塑料。 2）塑料的成形加工：塑料的成形是將各種形態(tài)（粉狀、粒狀、液態(tài)和碎料）的塑料，制成具有一定形狀和尺寸的制品的過程。 （2）橡膠 橡膠是以生膠為基礎(chǔ)，再加入適量的配合劑制成的。 （3）膠粘劑 膠粘劑是以富有黏性的物質(zhì)為基料，加入各種添加劑而成。第一節(jié) 材料學(xué)的基礎(chǔ)知識（二）陶瓷材料 1.陶瓷材料的概念2.陶瓷材料的分類（1）普通陶瓷 （2）特種陶瓷 3.陶瓷制品的成形 （1）原料制備 （2）成形 1）可塑成形： 2）壓制成形： 3）注漿成形：（3）燒結(jié) 4.陶瓷的特點、種類及應(yīng)用 一般有下列三種方式成形：（三）復(fù)

11、合材料 1.復(fù)合材料的概念和性能特點 復(fù)合材料是由兩種或多種固體材料（不同的非金屬材料、非金屬材料與金屬材料、不同的金屬材料）復(fù)合而成。復(fù)合材料與金屬和其他固體材料相比，具有比強度和比模量高、抗疲勞強度高、減振性好、耐高溫能力強、斷裂安全性好、化學(xué)性能穩(wěn)定、減磨性和電絕緣性良好等特點。 2.常用復(fù)合材料 （1）纖維增強復(fù)合材料 目前常用的纖維增強復(fù)合材料有下列兩種： 1）玻璃纖維增強復(fù)合材料：玻璃鋼的主要缺點是彈性模量小，只有鋼的1/51/10。用玻璃鋼做受力構(gòu)件時，往往強度有余而剛度不足。 2）碳纖維增強復(fù)合材料：它的強度和彈性模量均超過鋁合金而接近高強度鋼，密度比玻璃鋼還小，具有優(yōu)良的耐磨

12、、減磨及自潤滑性、耐蝕性、耐熱性。第一節(jié) 材料學(xué)的基礎(chǔ)知識（2）層疊復(fù)合材料 （3）細粒復(fù)合材料 第一節(jié) 材料學(xué)的基礎(chǔ)知識第二節(jié) 熱傳遞基礎(chǔ)知識 熱傳遞是物體相互之間或同一物體內(nèi)部熱能的傳遞。溫度差是熱傳遞的必要條件。物體間或物體內(nèi)部各部分之間只要存在著溫度差，就必然會產(chǎn)生熱量的傳遞。 一、傳熱的基本方式1.傳導(dǎo)傳熱 熱量直接由物體的一部分傳至另一部分，或由一物體直接傳至與其接觸的另一物體，而物體的質(zhì)點沒有移動（指宏觀的物質(zhì)移動）的傳熱現(xiàn)象，稱為傳導(dǎo)傳熱。傳導(dǎo)傳熱方式在固體、液體和氣體中都存在，尤其在固體中最明顯，而流體（液體或氣體）的傳導(dǎo)能力一般較弱，有的常忽略不計。2.對流傳熱 流體中不同

13、部分的相對位移，使不同部分的質(zhì)點相互混合，或者流體質(zhì)點與固體表面碰撞而進行的熱交換現(xiàn)象，稱為對流傳熱。3.輻射傳熱 由物體表面直接向外界發(fā)射可見的和不可見的射線，在空間傳遞熱能的現(xiàn)象稱為輻射傳熱。輻射傳熱在中、高溫?zé)崽幚頎t的熱交換中起主要作用。 二、傳熱的一般規(guī)律 熱處理爐中的傳熱，每種基本傳熱方式并非單獨存在，而往往總是三種傳熱方式同時并存的綜合傳熱。當(dāng)加熱溫度高于600時，爐子的傳熱以輻射為主，此時輻射傳熱的傳熱過程最為強烈。當(dāng)加熱溫度低于600時，爐子的傳熱以對流傳熱為主。 第二節(jié) 熱傳遞基礎(chǔ)知識 第三節(jié) 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識一、晶體、晶格、晶胞、晶面、晶向的概念及金屬晶體的類型（一）晶體與非

14、晶體在物質(zhì)內(nèi)部，凡原 子呈無序堆積狀況的，稱為非晶體。凡原子呈有序、有規(guī)則排列的物質(zhì)稱為晶體。晶體具有固定的熔點，其力學(xué)性能呈各向異性；非晶體沒有固定的熔點，而且其力學(xué)性能表現(xiàn)為各向同性。 （二）晶格與晶胞 表示原子在晶體中排列方式的空間格架，稱為結(jié)晶格子或結(jié)晶點陣，簡稱晶格或點陣。晶格中的每個點稱為結(jié)點。每個結(jié)點都具有完全相同的周圍鄰點。這是晶格的一個重要特點。 圖2-5 晶格構(gòu)造模型a)晶體原子排列的球形模型 b)晶格 c)晶胞最小的能反映晶格原子排列特征的單元稱為晶胞。第三節(jié) 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識（三）晶面與晶向 在晶體中由一系列原子組成的平面，稱為晶面。 圖2-6 立方晶格中的一些晶面a)立

15、方晶格中的三個晶面 b)立方晶格中的幾個晶向通過兩個或兩個以上原子中心的直線，可代表晶格空間排列的一定方向，稱為晶向。 第三節(jié) 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識（四）金屬晶體的類型 1.體心立方晶格 具有這種晶格類型的金屬有Cr、W、Mo、V及-Fe、-Fe等金屬。 2.面心立方晶格 具有這種晶格類型的金屬有Al、Cu、Pb、Ni、及-Fe等金屬。具有這種晶格類型的金屬有Mg、Zn、Be等。3.密排六方晶格第三節(jié) 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識圖2-7 體心立方晶胞圖2-8 面心立方晶胞圖2-9 密排六方晶胞第三節(jié) 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識二、純金屬的結(jié)晶過程及鐵的同素異構(gòu)現(xiàn)象 （一）純金屬的結(jié)晶過程 1.純金屬的冷卻曲線及過冷度圖2-

16、10 熱分析法裝置示意圖1電爐 2坩堝3金屬液 4熱電偶當(dāng)液態(tài)純金屬以極緩慢的速度冷卻，溫度降到某一點時，便開始結(jié)晶，隨著時間的延長，結(jié)晶不斷進行，直至全部結(jié)晶成固態(tài)金屬。冷卻速度極其緩慢的冷卻，通常稱為“平衡條件下的冷卻”，簡稱“平衡冷卻”。第三節(jié) 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識要想使液態(tài)金屬的結(jié)晶有效地進行，必須具備足夠大的過冷度，這就是結(jié)晶賴以進行的能量條件。圖2-11 純金屬的冷卻曲線 圖2-12 純金屬結(jié)晶時的冷卻曲線a)理論結(jié)晶 b)實際結(jié)晶第三節(jié) 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識綜上所述，純金屬的結(jié)晶有兩個特點：一是結(jié)晶總是在一定的過冷條件下進行；二是結(jié)晶的整個過程是在一恒定情況下由開始到結(jié)束的。前者也是合金結(jié)晶

17、以及其他固態(tài)下組織轉(zhuǎn)變的共同特點。金屬發(fā)生結(jié)構(gòu)改變的溫度稱為臨界點。結(jié)晶溫度就是臨界點的一種。2.純金屬的結(jié)晶過程作為結(jié)晶核心的微小晶體稱為晶核。結(jié)晶過程是晶核的形成與長大的過程。 圖2-13 純金屬結(jié)晶過程示意圖第三節(jié) 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識結(jié)晶后只有一個晶粒的晶體稱為單晶體，單晶體中的原子排列位向是完全一致的，其性能是各向異性的。結(jié)晶后的晶體是由許多位向不同的晶粒組成的，稱為多晶 體。由于多晶體內(nèi)各晶粒的晶格位向互不一致，它們自身的各向異性彼此抵消，故顯示出各向同性，也稱為偽各向同性。 圖2-14 單晶體和多晶體結(jié)構(gòu)示意圖 第三節(jié) 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識3.晶粒大小對金屬力學(xué)性能的影響為了提高金屬的力學(xué)性

18、能，必須控制金屬結(jié)晶后的晶粒大小。金屬晶粒大小取決于結(jié)晶時的形核率(單位時間、單位體積內(nèi)所形成的晶核數(shù)目)與晶核長大的速度。第三節(jié) 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識常用的細化晶粒方法有下面三種： （1）增加過冷度 圖2-15 形核率和長大速度與過冷度的關(guān)系示意圖 這種方法只適用于中、小型鑄件，對于大型鑄件則需要用其他方法使晶粒細化。 （2）變質(zhì)處理 （3）振動處理 第三節(jié) 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識（二）鐵的同素異構(gòu)現(xiàn)象 金屬在固態(tài)下，隨溫度的改變由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的金屬有鐵、鈷、鈦、錫、錳等。以不同晶格形式存在的同一金屬的晶體稱為該金屬的同素異晶體。通常同一金屬的同素異晶體

19、按其穩(wěn)定存在的溫度，由低溫到高溫依次用希臘字母、等表示。圖2-16 純鐵的冷卻曲線第三節(jié) 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變與液態(tài)金屬的結(jié)晶過程有許多相似之處：有一定的轉(zhuǎn)變溫度；轉(zhuǎn)變時有過冷現(xiàn)象；放出和吸收潛熱；轉(zhuǎn)變過程也是一個形核和晶核長大的過程（圖2-17）。同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變屬于固態(tài)相變，又具有其本身的特點：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時，新晶格的晶核優(yōu)先在原來晶粒的晶界處形核；轉(zhuǎn)變需要較大的過冷度；晶格的變化伴隨著金屬體積的變化，轉(zhuǎn)變時會產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。圖2-17 FeFe的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變過程示意圖第三節(jié) 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識三、鐵滲碳體相圖中各相區(qū)的相、點、線的意義 （一）合金、組元、相及組織1.合金 一種金屬元

20、素與其他金屬元素或非金屬元素，通過熔煉或其他方法結(jié)合而成的具有金屬特性的物質(zhì)稱為合金。 2.組元 組成合金的獨立的最基本的物質(zhì)，稱為組元，簡稱元。由給定組元按不同的比例配制出的一系列成分不同的合金，即構(gòu)成一個合金系。3.相所謂相是指一合金中的這樣一種物質(zhì)部分，它具有相同的物理性能和化學(xué)性能，并與該系統(tǒng)的其余部分以界面分開。即合金中具有同一成分、同一聚集狀態(tài)，并能以界面相互分開的各個均勻組成部分。第三節(jié) 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識4.組織 所謂的組織是指用金相觀察方法，在金屬及合金內(nèi)部看到的涉及晶體或晶粒的大小、方向、形狀、排列狀況等組成關(guān)系的構(gòu)造情況。 （二）固溶體、金屬化合物及機械混合物 1.固溶體 組

21、成合金的各組元在液態(tài)時能相互溶解形成均勻的單相液體，凝固后仍能相互溶解形成均勻的單相固體，這種單相固體稱為固溶體。形成固溶體后，晶格保持不變的組元稱為溶劑；晶格消失的組元稱為溶質(zhì)。因此，固溶體的晶體結(jié)構(gòu)和溶劑組元的晶體結(jié)構(gòu)相同。 圖2-18 固溶體結(jié)構(gòu)示意圖a)間隙固溶體 b)置換固溶體第三節(jié) 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識（1）間隙固溶體 是指溶質(zhì)原子分布于溶劑晶格間隙之中而形成的固溶體。一般只有當(dāng)溶質(zhì)與溶劑原子半徑之比小于0.59時，才能形成間隙固溶體。例如碳、氧、硼等。 （2）置換固溶體 是指溶質(zhì)原子置換了溶劑晶格中某些結(jié)點位置上的溶劑原子而形成的固溶體。一般來說，若兩者原子直徑差別較少，周期表中的位置

22、相互靠近，晶格類型相同，則這些組元能以任意比例互相溶解，這種固溶體稱為無限固溶體。反之，稱為有限固溶體。2.金屬化合物3.機械混合物 在合金的組織中常出現(xiàn)由兩種或兩種以上的相機械地混合在一起而組成的一種多相組織，稱為機械混合物。第三節(jié) 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識（三）鐵碳合金的基本組織 1.鐵素體 碳溶解在-Fe中所形成的間隙固溶體，稱為鐵素體，用符號“F”來表示。由于碳和鐵的原子直徑和晶格類型存在很大差異，所以當(dāng)它們以固溶體的形式結(jié)合時，只能是間隙固溶體。鐵素體的性能與純鐵相似，即具有良好的塑性，低的強度和硬度。 2.奧氏體 碳溶解在-Fe中所形成的間隙固溶體稱為奧氏體，以符號“A”表示。和鐵素體相同，

23、當(dāng)碳原子溶入鐵素體形成奧氏體時，也只能是間隙固溶體。其性能特點仍然是塑性好，而強度、硬度低，是絕大多數(shù)鋼在高溫進行鍛造和軋制時所要求的組織。另外，奧氏體的一個重要物理性能是沒有鐵磁性。 第三節(jié) 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識3.滲碳體 滲碳體是由鐵和碳以一定比例化合而成的亞穩(wěn)定的金屬化合物，其化學(xué)式為Fe3C。其性能特點是高硬度、高脆性及高熔點，并且?guī)缀鯖]有塑性，它是鐵碳合金中的強化相。4.珠光體 珠光體是鐵素體和滲碳體所組成的機械混合物，它是平衡條件下wC為0.77%的奧氏體在727進行共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物，以符號“P”表示。這時珠光體中的鐵素體和滲碳體是片層相間的形態(tài)，稱為片狀珠光體。珠光體的強度、硬度較鐵素體

24、高，但塑性、韌性差。5.萊氏體 萊氏體是wC為4.3%的鐵碳合金，在1148發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變而從液相中同時析出的奧氏體和滲碳體的機械混合物，用符號“Ld”來表示。低溫萊氏體，用“Ld”來表示。萊氏體的力學(xué)性能和滲碳體相似，硬度很高，塑性很差 第三節(jié) 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識綜上所述，上述五種基本組織中，鐵素體、奧氏體和滲碳體是鐵碳合金的基本相，珠光體、萊氏體則是其基本組織。第三節(jié) 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識第三節(jié) 機修作業(yè)輔助材料的準(zhǔn)備表2-11鐵碳合金基本組織的力學(xué)性能組織名稱符號碳的質(zhì)量分數(shù)(%)力學(xué)性能b/MPa (%)HBS(HBW)鐵素體F約0.021818028030505080奧氏體A約2.1140601

25、20220滲碳體Fe3C6.69300約800珠光體P0.778002035180萊氏體Ld(Ld)4.30700（四）鐵-滲碳體相圖中各相區(qū)的相和點、線的意義 1. Fe-Fe3C相圖的特性點表2-12Fe-Fe3C相圖中的幾個特性點的溫度、碳的質(zhì)量分數(shù)及其物理含義 點的符號溫度/碳的質(zhì)量分數(shù)(%)含義A15380純鐵的熔點C11484.3共晶點，D12276.69滲碳體的熔點E11482.11碳在-Fe中最大溶解度G9120純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點S7270.77共析點第三節(jié)2. Fe-Fe3C相圖的特性線表2-13 Fe-Fe3C相圖中幾條主要特性線及其含義 點的符號含義ACD液相線AECF

26、固相線GS常稱A3線。冷卻時，從不同含碳量的奧氏體中析出鐵素體的開始線ES常稱Acm線，碳在-Fe中的溶解度線ECF共晶線PSK共析線1. Fe-Fe3C相圖中的相區(qū)ACD以上液相區(qū)（L）AESG 奧氏體區(qū)（A） GP 鐵素體區(qū)（F） DFK 滲碳體區(qū)（Fe3C） 第四節(jié) 工藝材料的一般知識 熱處理常用工藝材料，包括淬火加熱介質(zhì)材料、淬火介質(zhì)材料、鹽浴校正劑等。 一、淬火加熱介質(zhì)材料 常用的淬火加熱介質(zhì)材料，按加熱介質(zhì)的狀態(tài)不同，可分為三大類：即氣體介質(zhì)（如空氣、可控氣氛）、液體介質(zhì)（如鹽?。┖凸腆w介質(zhì)（如流動粒子）。 （一）空氣（二）鹽浴 1)雜質(zhì)含量較少，純度較高，以減少對工件表面的腐蝕和

27、氧化脫碳。 2)吸濕性小，否則易潮解變質(zhì)或腐蝕工件。 3)工作溫度下粘度小，具有良好的流動性，以減少粘附在工件表面且?guī)С鳆}的損耗。 4)易溶于水，使處理過的工件表面粘附的鹽能在清洗時除去。 5)熔點適當(dāng)，保證在工作溫度既有良好的流動性，使整個浴溫均勻、加熱迅速、良好，又有揮發(fā)較少，以防止車間空氣的污染。 6)供應(yīng)充足、方便，價格便宜，經(jīng)濟適用。 選擇用鹽及確定配方應(yīng)符合下列原則：第四節(jié) 工藝材料的一般知識 熱處理鹽浴用鹽的特點是： 1）具有合適的熔點及沸點。 2）具有較低的揮發(fā)性。 3）具有良好的流動性和導(dǎo)電性。 4）具有足夠的熱穩(wěn)定性。 5）熱處理鹽浴用鹽應(yīng)不易與工件、電極、坩堝和爐襯等發(fā)生

28、化學(xué)反應(yīng)。1.高溫鹽浴用鹽表2-15熱處理高、中溫鹽浴用鹽的組成 鹽浴種類鹽浴成分（質(zhì)量分數(shù)）熔化溫度/使用溫度/高溫鹽浴100%氯化鋇96011001300（8595）%氯化鋇+（155）%氯化鈉760850900110中溫鹽?。?080）%氯化鋇+（2030）%氯化鈉635700750100050%氯化鈉+50%氯化鉀67072095050%氯化鋇+50%氯化鈉640700900第四節(jié) 工藝材料的一般知識2.中溫鹽浴用鹽 中溫鹽浴用鹽是指在650950使用的由一種基鹽或多種基鹽再加入鹽浴校正劑組成的混合鹽。常用的中溫鹽浴用鹽組成見表2-15。 中溫鹽浴用鹽主要適用于碳鋼、合金鋼的淬火加熱及

29、高速工具鋼的淬火預(yù)熱等。 2.低溫鹽浴用鹽表2-16熱處理低溫鹽浴用鹽的成分和組成 鹽浴種類鹽浴成分（質(zhì)量分數(shù)）熔化溫度/使用溫度/硝鹽鹽浴100%硝酸鉀334350600100%硝酸鈉30832560050%硝酸鉀+50%硝酸鈉22024052050%硝酸鉀+50%亞硝酸硝酸鉀+45%亞硝酸鈉+少量水130130360氯化鹽浴75%氯化鈣+25%氯化鈉50054058041%氯化鉀+37%氯化鈉+22%氯化鋇55258088050%氯化鋇+30%氯化鈣+20%氯化鈉530560870第四節(jié) 工藝材料的一般知識（三）幾種常用的熱處理用氣體 1.氮氣（N2）2.氨氣（N

30、H3）3.氫氣（H2）4.丙烷（C8N8）（四）可控氣氛 1.放熱式氣氛2.吸熱式氣氛3.氨分解氣氛4.滴注式氣氛（五）真空 (1)保護作用(2)表面凈化作用(3)脫氣作用(4)加熱速度低(5)脫元素現(xiàn)象（六）液態(tài)粒子 將微小的固體顆粒和氣體按一定的方式混合，使這些固體顆粒在氣體吹動下浮動起來，具有流體的某些性質(zhì)，這種情況稱為固體粒子的流態(tài)化。第四節(jié) 工藝材料的一般知識二、淬火介質(zhì)材料 （一）不改變物態(tài)的淬火介質(zhì) 的冷卻過程 熔鹽、熔堿、熔融金屬和固態(tài)金屬等，其沸騰溫度一般都大大超過被冷卻工件的溫度，因此它們作為淬火介質(zhì)使用時，不會產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象，無物態(tài)變化。（二）改變物態(tài)的淬火介質(zhì)的 冷卻過程 工件在水、水溶液及油類等介質(zhì)中的冷卻特性與上述不改變物態(tài)的介質(zhì)不同。這類介質(zhì)沸點一般較低，因而冷卻過程中會發(fā)生沸騰而汽化，使其物態(tài)發(fā)生變化。 1.蒸氣膜階段 2.沸騰階段 3.對劉階段 （三）影響淬火介質(zhì)冷卻能力的因素 不發(fā)生物態(tài)變