1、第一章 工程材料導(dǎo)論 第一節(jié) 材料的性能 第二節(jié) 材料的微觀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 第三節(jié) 鐵碳合金相圖 第四節(jié) 常用鋼鐵材料 第五節(jié) 鋼的熱處理 第六節(jié) 常用有色金屬及其合金 第七節(jié) 金屬材料的微觀檢驗(yàn)第一章 工程材料導(dǎo)論掌握金屬材料的主要力學(xué)性能 能畫出鐵碳合金相圖，并運(yùn)用相圖判斷鐵碳合金的成分、組織與性能。 熟悉熱處理“四把火”，工藝特點(diǎn)和應(yīng)用。 掌握常用鋼鐵和有色金屬合金的種類、牌號(hào)、性能及應(yīng)用。 本章基本要求工程材料的性能鑄造性能 可鍛性能可焊性能切削加工性能熱處理性工藝性 使用性能力學(xué)性能物理性能化學(xué)性能工藝性能金屬材料的主要性能1.使用性能 反映金屬材料在使用過程中所表現(xiàn)出的特性。 包括： 力

2、學(xué)性能： （強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、疲勞強(qiáng)度等） 物理性能： （密度、熔點(diǎn)、熱膨脹性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、 磁性等） 化學(xué)性能： （抗大氣、海水及其它介質(zhì)腐蝕、抗高溫氧化等2. 工藝性能 反映金屬材料在加工制造過程中所表現(xiàn)出來的特性。 包括：鑄造特性、壓力加工特性、焊接特性、熱處理特性、切削加工特性等。 在選擇和應(yīng)用金屬材料時(shí)，一般無特殊要求時(shí)，首先考慮金屬材料的使用性能，而在使用性能中，又主要以力學(xué)性能（機(jī)械性能）為主，因此作為本章討論的重點(diǎn)。 力學(xué)性能：材料在外力（靜載荷、動(dòng)載荷、交變載荷）作用下，所表現(xiàn)出的性能。包括強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度等,是選擇、使用金屬材料的重要依據(jù)。第一

3、節(jié) 材料的性能第一章 工程材料導(dǎo)論一、金屬材料的力學(xué)性能 常用力學(xué)性能指標(biāo)：第一章 工程材料導(dǎo)論1.1 靜載荷下材料的力學(xué)性能 第一章 工程材料導(dǎo)論圖1.1 拉伸試樣(a) 拉斷前 (b)拉斷后1）強(qiáng)度：材料在外力作用下抵抗變形和斷裂的能力?？估瓘?qiáng)度測試實(shí)驗(yàn)FLF0d電子拉伸試驗(yàn)機(jī)第一章 工程材料導(dǎo)論工程應(yīng)力：=F/A0工程應(yīng)變：=(L-L0)/L0圖1.3 低碳鋼應(yīng)力-應(yīng)變曲線esbesbk0低碳鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線e最大彈性變形點(diǎn)s 屈服點(diǎn)b 最大外力點(diǎn)k 斷裂點(diǎn)e彈性極限s屈服極限b抗拉強(qiáng)度第一章 工程材料導(dǎo)論四個(gè)階段 1. 彈性變形階段 變形可逆 變形量鑄鐵（灰口）鑄鋼（共晶點(diǎn)附近最好）

4、2.鍛造性能（塑性、變形抗力） 低碳鋼中碳鋼（低合金鋼）高碳鋼（高合金鋼）鑄鐵不可鍛壓3.焊接性能（可焊性、焊后開裂的傾向、焊區(qū)硬度） 低碳鋼中碳鋼（低合金鋼）高碳鋼（高合金鋼）銅、鋁合金4.切削性能（切削難易程度、加工表面質(zhì)量）5.熱處理工藝性能（熱處理難易程度及產(chǎn)生缺陷的傾向） 淬透性、變形和開裂、過熱敏感性、回火脆化和氧化脫碳等第一章 工程材料導(dǎo)論第二節(jié) 材料的微觀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)2.1 晶體與非晶體晶體：材料內(nèi)部的原子呈周期性規(guī)則排列，如固態(tài)金屬、合金、金剛石、石墨等。非晶體：材料內(nèi)部的原子排列是不規(guī)則的，如松香、玻璃、瀝青等。性能差異：晶體具有一定的凝固點(diǎn)和熔點(diǎn)，非晶體沒有；晶體呈各向異性，

5、非晶體各向同性;非晶沒有晶界、枝晶，避免了偏析，從而具有高的強(qiáng)度、硬度，還有優(yōu)異的耐腐蝕性。第一章 工程材料導(dǎo)論(a)(b)圖2.1 晶體與非晶體的高分辨圖像 (a) Si3N4陶瓷晶體 (b) 非晶碳膜2.2 晶體學(xué)基礎(chǔ)第一章 工程材料導(dǎo)論圖2.2 a) 晶體；b)晶格；c)晶胞；（1）基本概念晶格：描述晶體中原子排列規(guī)律的空間格架。晶胞：空間點(diǎn)陣中的最小幾何單元，能代表整個(gè)晶格中的原子排列規(guī)律。晶體結(jié)構(gòu)：原子、離子或原子團(tuán)按照空間點(diǎn)陣的實(shí)際排列。晶格常數(shù)：晶胞中各棱邊的長度a,b,c及夾角, 第一章 工程材料導(dǎo)論（2）晶向和晶面（國際上通用米勒指數(shù)標(biāo)定）晶向：空間點(diǎn)陣中各陣點(diǎn)列的方向。晶面

6、：通過空間點(diǎn)陣中任意一組陣點(diǎn)的平面。第一章 工程材料導(dǎo)論14種布拉菲點(diǎn)陣、7種晶系第一章 工程材料導(dǎo)論圖2.3 14種布拉菲點(diǎn)陣（3）常見金屬晶體結(jié)構(gòu)三種面心立方體心立方密排六方第一章 工程材料導(dǎo)論圖2.4 典型晶體類型 （4）金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu) （多晶體缺陷）單晶體：晶體內(nèi)部的晶格方位完全一致多晶體：許多晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu)晶粒：外形不規(guī)則而內(nèi)部晶格方位一致的小晶體晶界：晶粒之間的界面晶體缺陷：金屬晶體中，原子排列或多或少地存在偏離理想結(jié)構(gòu)的區(qū)域，稱為晶體缺陷。點(diǎn)缺陷線缺陷面缺陷第一章 工程材料導(dǎo)論2.3 金屬的結(jié)晶和同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變（1）純金屬的結(jié)晶過冷現(xiàn)象：在一定冷卻速度下，實(shí)際結(jié)晶溫度低于理

7、論結(jié)晶溫度。過冷度T = T0 T1過冷是結(jié)晶的必要條件；冷卻速度越快，過冷度越大。第一章 工程材料導(dǎo)論To時(shí)間溫度理論冷卻曲線實(shí)際冷卻曲線T1結(jié)晶平臺(tái)(是由結(jié)晶潛熱導(dǎo)致)純金屬的冷卻曲線純金屬的結(jié)晶過程第一章 工程材料導(dǎo)論隨著溫度降低，原子活動(dòng)能力減弱，當(dāng)達(dá)到結(jié)晶溫度時(shí)，某些原子按一定規(guī)律排列聚集，形成晶核。晶核長大形成晶粒。過冷度對(duì)形核速率和長大速率的影響當(dāng)T較小時(shí)，GN 晶粒粗大；當(dāng)T較大時(shí)，NG 晶粒細(xì)??；當(dāng)T過大時(shí)，N和G降低難以形核晶粒細(xì)化的作用和途徑作用：提高材料的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性途徑：1）增加過冷度：冷卻速度愈大，過冷度愈大，形核數(shù)量愈多，晶粒愈細(xì)。 2）變質(zhì)處理：在實(shí)際

8、生產(chǎn)中，通過向金屬液中加入某些物質(zhì)（稱為變質(zhì)劑），在金屬液中形成大量分散的人工的非自發(fā)晶核，從而獲得細(xì)小的鑄造晶粒，這種處理方法稱為變質(zhì)處理。 3）振動(dòng)：對(duì)正在結(jié)晶的金屬施以機(jī)械振動(dòng)、超聲波振動(dòng)和電磁振動(dòng)，均可使樹枝晶尖端破碎而增加新的核心，提高形核率，使晶粒細(xì)化。 第一章 工程材料導(dǎo)論（2）同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 （如Fe、Co、Ti等）同一種元素在固態(tài)下由于溫度變化而發(fā)生的晶體結(jié)構(gòu)的變化。 第一章 工程材料導(dǎo)論純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變液態(tài)鐵 L-Fe-Fe-F心立方面心立方體心立方2.4 合金（1）基本概念合金：由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬與非金屬組成的具有金屬特性的物質(zhì)，如

9、鋼、鐵、黃銅(Cu-Zn)。組元：指組成合金的最基本的、能獨(dú)立存在的物質(zhì)， 如化學(xué)元素 Fe、C。 相：指合金中結(jié)構(gòu)相同、成分和性能均一，并以界面相互隔開的組成部分。固溶體、金屬間化合物。組織：是合金中不同相的組合。第一章 工程材料導(dǎo)論固溶體溶質(zhì)原子溶入溶劑中并且保持溶劑晶格類型的晶體。按溶質(zhì)原子在溶劑晶格中所處位置不同，固溶體可分為間隙固溶體和置換固溶體。（原子半徑、固溶度）固溶強(qiáng)化：由于溶質(zhì)與溶劑原子半徑不同，使溶劑晶格產(chǎn)生畸變，導(dǎo)致材料的變形抗力、硬度和強(qiáng)度增加。第一章 工程材料導(dǎo)論置換固溶體間隙固溶體置換固溶體中的晶格畸變金屬間化合物合金組元發(fā)生相互作用而形成的一種新相，它的晶體結(jié)構(gòu)類

10、型和性能均不同于任一組元，具有金屬性質(zhì)。特點(diǎn)：1）其晶格類型和性能不同于任一組元；2）一般具有復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)高，硬而脆；3）作強(qiáng)化相，能提高合金的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但降低合金的塑性。機(jī)械混合物：固溶體+金屬化合物 、固+固，綜合性能好，如：P-Fe+Fe3C第一章 工程材料導(dǎo)論第三節(jié) 鐵碳合金相圖3.1 鐵碳合金的基本相和組織鐵素體（F、 ）：碳溶解在-Fe中形成的間隙固溶體。由于-Fe晶粒的間隙小，溶解碳量極微，其最大溶碳量只有0.0218%（727），所以是幾乎不含碳的純鐵。 HB: 60奧氏體（A、 ）：碳溶解在-Fe中形成的間隙固溶體。-Fe的溶碳能力較高，最大為2.11%（1

11、148）。顯微鏡觀察，奧氏體呈現(xiàn)外形不規(guī)則的顆粒狀結(jié)構(gòu)，并有明顯的界限。具有良好的塑性和低的變形抗力。是絕大多數(shù)鋼種在高溫進(jìn)行壓力加工所需的組織。 HB：170210第一章 工程材料導(dǎo)論滲碳體（Fe3C）：鐵與碳形成的穩(wěn)定化合物。含碳量為6.69%，硬度很高，脆性極大，是鋼中的強(qiáng)化相。HRC65（或HB800）網(wǎng)狀、針狀、層狀珠光體（P）：由鐵素體F和滲碳體Fe3C組成的機(jī)械混合物。平均含碳量為0.77%，在727以下溫度范圍內(nèi)存在。多呈層片狀特征，表面具有珍珠光澤。片層愈密，強(qiáng)度愈高。HB：160260萊氏體（Ld）：由奧氏體A和滲碳體Fe3C組成的機(jī)械混合物。鐵碳合金中含碳量為4.3%的液

12、體冷卻到1148時(shí)發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，生成高溫萊氏體。合金繼續(xù)冷卻到727時(shí)，其中的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，故室溫時(shí)由珠光體P和滲碳體Fe3C組成，叫低溫萊氏體。統(tǒng)稱萊氏體。特點(diǎn)：硬、脆；高溫Ld的硬度HB700第一章 工程材料導(dǎo)論3.2 合金相圖 （平衡條件下，成分溫度相）（1）合金相圖的建立：配制合金冷卻曲線相同意義點(diǎn)連線第一章 工程材料導(dǎo)論相圖建立過程示意圖(a) 冷卻曲線； (b) Cu-Ni合金相圖溫度成分相變點(diǎn)液相線固相線合金冷卻過程中，隨溫度的降低，液相和固相的成分都在不斷變化（2）勻晶相圖和共晶相圖勻晶相圖：凡是在液態(tài)和固態(tài)都能完全互溶，固態(tài)下形成無限固溶體的二元合金，均形成二元?jiǎng)蚓鄨D

13、。如Cu-Ni、Ag-Au，F(xiàn)e-Ni等。勻晶轉(zhuǎn)變：從液相結(jié)晶出單相固溶體共晶相圖：兩組元在液態(tài)時(shí)無限互溶，在固態(tài)下是有限固溶并能夠發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生共晶組織的合金構(gòu)成的相圖。如Ag-Cu、Fe-C等。共晶轉(zhuǎn)變：在一定的溫度下，由一定成分的液相中同時(shí)結(jié)晶出兩種成分不同的固相的過程。第一章 工程材料導(dǎo)論LSLS1S2第一章 工程材料導(dǎo)論共晶線：MEN共晶點(diǎn)：E固溶度線：MF、NG亞共晶合金：成分在M-E之間過共晶合金：成分在E-N之間Pb-Sn的二元共晶相圖3.3 鐵碳合金相圖重點(diǎn)內(nèi)容（1）畫圖（2）特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度、含碳量及其含義（3）特征線對(duì)應(yīng)的溫度、含碳量及其含義（4）各相區(qū)對(duì)應(yīng)的顯微組織

14、性能（5）結(jié)晶過程分析（6）相圖的應(yīng)用第一章 工程材料導(dǎo)論（1）Fe-Fe3C合金相圖 簡稱FeC合金相圖第一章 工程材料導(dǎo)論鐵碳合金相圖（2）特征點(diǎn)第一章 工程材料導(dǎo)論鐵碳合金相圖中的特征點(diǎn)（3）特征線第一章 工程材料導(dǎo)論A1線鐵碳合金相圖中的特征線ACD線：液相線，在此線以上的區(qū)域?yàn)橐合啵?當(dāng)合金液冷卻到此線時(shí)開始結(jié)晶。AECF線：固相線，合金熔液冷卻到此線時(shí)結(jié)晶完畢，此線以下為固相區(qū)。ECF線：共晶線，它是一條重要的水平線，溫度為1148，液態(tài)合金冷卻到此線時(shí)，在恒溫條件下，將從液體中同時(shí)結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的機(jī)械混合物，即發(fā)生共晶反應(yīng)： 第一章 工程材料導(dǎo)論P(yáng)SK線：共析線，代號(hào)A1。

15、也是一條重要的水平線，溫度為727，當(dāng)合金冷卻到此線時(shí)，從奧氏體中同時(shí)析出鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，即共析反應(yīng)：ES線 ：代號(hào)Acm。是碳在奧氏體中的溶解度線。在1148時(shí)奧氏體中的溶碳能力最大為2.11%，隨著溫度降低溶解度沿此線降低，而在727時(shí)僅為0.77%C，所以含碳量大于0.77%的鐵碳合金，自1148冷至727的過程中，由于奧氏體含碳量的減少， 將從奧氏體中析出二次滲碳體(Fe3CII)，以區(qū)別于自液體中結(jié)晶出的一次滲碳體(Fe3CI)。GS線 ：代號(hào)A3，奧氏體冷卻到此線時(shí)，開始析出鐵素體，使奧氏體含碳量沿此線向0.77%遞增。 第一章 工程材料導(dǎo)論單相區(qū)：L、F（）、A （）

16、 、Fe3C 兩相區(qū)： L+、 L+A、L+ Fe3C、 +A、 A+F、A+ Fe3C 、F+ Fe3C 三相區(qū)： L+ +A、 L+A+ Fe3C、A+F+ Fe3C（4）特征區(qū)第一章 工程材料導(dǎo)論（5）相圖分析鐵碳合金分類工業(yè)純鐵亞共析鋼共析鋼過共析鋼亞共晶白口鐵共晶白口鐵過共晶白口鐵第一章 工程材料導(dǎo)論鋼生鐵亞共析過共析亞共晶過共晶純鐵不同的組織是通過怎樣的結(jié)晶過程得到的？共析鋼第一章 工程材料導(dǎo)論123共析轉(zhuǎn)變AF+F3CP亞共析鋼第一章 工程材料導(dǎo)論1234PF5過共析鋼第一章 工程材料導(dǎo)論1234網(wǎng)狀Fe3CP共晶白口鐵第一章 工程材料導(dǎo)論12共析轉(zhuǎn)變共晶轉(zhuǎn)變LA+F3CAF+F

17、3C白亮色Fe3C基體點(diǎn)狀、短條狀P+Fe3C亞共晶白口鐵第一章 工程材料導(dǎo)論123塊狀P一圈白亮色Fe3CLd基體過共晶白口鐵第一章 工程材料導(dǎo)論123Ld粗大的Fe3C（6）相圖的應(yīng)用含碳量對(duì)鋼鐵組織和性能的影響合理選材制定熱處理工藝的依據(jù)鑄造生產(chǎn)：共晶點(diǎn)附近鑄造性能好； 鍛造工藝：確定鍛造溫度及區(qū)間； 焊接工藝：研究焊縫區(qū)及近縫區(qū)組織和性能變化的理論依據(jù)，焊接缺陷用熱處理改善；熱處理工藝：根據(jù)狀態(tài)圖制定熱處理工藝。第一章 工程材料導(dǎo)論第四節(jié) 常用鋼鐵材料4.1 鋼的分類按化學(xué)成分分：碳素鋼、合金鋼按用途分：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼按質(zhì)量分：普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼碳素鋼低碳鋼：Wc0

18、.3%中碳鋼：0.3%Wc0.6%雜質(zhì)元素： S、 P合金元素： Mn、Si、Cr、Ni、Mo、 W、 V、Ti 第一章 工程材料導(dǎo)論冷脆：P引起的低溫脆性增加熱脆：S引起的高溫軋制時(shí)鋼破裂普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235AQ：屈服點(diǎn)235：屈服強(qiáng)度，MPaA：質(zhì)量等級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼45，0825，3055，60702位數(shù)字表示：含碳量萬分之幾（45/10000，即0.45%)碳素工具鋼 （含碳量較高）T7、T8、T10A T：工具鋼Tool8：含碳量千分之幾（8/1000，即0.8%）A：高級(jí)優(yōu)質(zhì)，含S、P量0.03第一章 工程材料導(dǎo)論 低碳鋼塑性好（沖擊件、焊接）中碳鋼強(qiáng)韌好（軸類、齒輪）高碳鋼彈性

19、好（彈簧、墊片）合金結(jié)構(gòu)鋼60Si2Mn、16Mn、20CrMnTi、40Cr、GCr15首二位數(shù)：含碳量萬分之幾，如60即0.6%合金元素后的數(shù)：含該元素量百分之幾，如2合金元素后沒有數(shù)：含該元素量1.5%G：滾動(dòng)軸承鋼，C1.0%，Cr1.5%合金工具鋼 （含碳量較高）9SiCr 、5CrMnMo、CrWMn 、 W18Cr4V首位數(shù)：含碳量千分之幾，如0.9% 高速工具鋼首位沒有數(shù)：含碳量1，特例：含碳量1%合金元素后的數(shù)：含該元素量百分之幾，如18合金元素后沒有數(shù)：含該元素量1.5%特殊性能鋼：不銹鋼1Cr18Ni9Ti、耐熱鋼、耐磨鋼第一章 工程材料導(dǎo)論4.2 鑄鐵 （碳在鑄鐵中的存

20、在形態(tài)不同）白口鑄鐵：Fe3C 灰口鑄鐵：石墨灰鑄鐵片狀石墨球墨鑄鐵球狀石墨可鍛鑄鐵團(tuán)絮狀石墨蠕墨鑄鐵蠕蟲狀石墨石墨化：影響鑄鐵中石墨化的因素主要有化學(xué)成分和冷卻速度。 第一章 工程材料導(dǎo)論灰口鑄鐵的顯微組織第一章 工程材料導(dǎo)論灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵蠕墨鑄鐵灰口鑄鐵牌號(hào)HT150HT：灰鑄鐵150：抗拉強(qiáng)度，150MPaQT600-3QT：球墨鑄鐵600：抗拉強(qiáng)度，600MPa3：伸長率，3RuT300、RuT420、RuT380RuT：蠕墨鑄鐵300：抗拉強(qiáng)度，300MPa第一章 工程材料導(dǎo)論灰口鑄鐵牌號(hào)KTH330-08、KTZ450-06KTH: 黑心可鍛鑄鐵，F(xiàn)基體KTZ：珠光鐵可鍛鑄

21、鐵，P基體330、450：抗拉強(qiáng)度330MPa、450MPa08、06：伸長率8、6第一章 工程材料導(dǎo)論鑄鐵的性能及應(yīng)用白口鑄鐵：簡稱為白口鐵，按照Fe-Fe3C 相圖進(jìn)行結(jié)晶而得到的鑄鐵。其中碳全部以滲碳體(Fe3C)形式存在，斷口呈銀白色。由于存在有大量硬而脆的Fe3C，硬度高，脆性大，很難切削加工。很少用來直接制造機(jī)器，主要用于煉鋼原料或制造可鍛鑄鐵的毛坯。 灰口鑄鐵：化學(xué)成分C、Si、Mn、S、P；抗拉強(qiáng)度低、塑韌性差，幾乎沒有延伸率，抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度；抗壓、耐磨、減振；不能鍛造或沖壓，焊接性差，但具有優(yōu)良的鑄造性能和切削性能；缺口敏感性小。常見的鑄鐵件多數(shù)是灰口鑄鐵，如機(jī)床床身

22、、箱體、底座等 。第一章 工程材料導(dǎo)論鑄鐵的性能及應(yīng)用為了改善灰口鑄鐵的組織和力學(xué)性能，生產(chǎn)中常采用孕育處理的方法：使石墨細(xì)小、分散，減輕割裂作用。 可鍛鑄鐵：又稱瑪鐵或瑪鋼，由一定成分的白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火處理時(shí)滲碳體分解而獲得團(tuán)絮狀石墨的鑄鐵。由于具有較灰口鑄鐵高得多的塑性和韌性，習(xí)慣上稱為可鍛鑄鐵，實(shí)際上并不可鍛。適用于對(duì)機(jī)械性能要求較高，承受沖擊負(fù)荷的薄壁、形狀復(fù)雜的小型鑄件，如各種管接頭、閥門及汽車上的一些小零件。生產(chǎn)周期長，工藝復(fù)雜，成本較高。 第一章 工程材料導(dǎo)論球墨鑄鐵：鐵水在澆注前經(jīng)球化處理，其中碳大部分或全部以球狀石墨形式存在，減少了石墨對(duì)基體的割裂作用，抗拉強(qiáng)度不亞于碳鋼

23、，塑性和韌性比其他鑄鐵好。良好的鑄造性能、切削加工性能、減磨減振性能。生產(chǎn)工藝比可鍛鑄鐵簡單，近年來日益得到廣泛的應(yīng)用。蠕墨鑄鐵：在出鐵時(shí)往鐵水中加入蠕化劑，進(jìn)行蠕化處理，然后加入孕育劑作孕育處理而得到。其機(jī)械性能介于普通灰鑄鐵和球鐵之間，熱疲勞性能好。具有接近灰口鑄鐵的優(yōu)良的鑄造性能。它主要應(yīng)用于一些經(jīng)受熱循環(huán)載荷，要求組織致密、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、強(qiáng)度高的鑄件，如汽缸蓋、汽缸套、鋼錠模、液壓閥等鑄件。 第一章 工程材料導(dǎo)論第五節(jié) 鋼的熱處理 鋼的熱處理在固態(tài)下將鋼加熱到一定溫度，進(jìn)行必要的保溫，以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度冷至室溫，改變鋼的組織結(jié)構(gòu)和性能的工藝方法。熱處理目的：提高金屬材料的力學(xué)性能，延長零件使

24、用壽命。消除毛坯中的缺陷，改善工藝性能，為其他工藝處理（如鍛造、焊接、切削等）做組織準(zhǔn)備。熱處理方法普通熱處理表面熱處理第一章 工程材料導(dǎo)論提高強(qiáng)度、硬度增加塑性、降低硬度正火淬火回火退火區(qū)別在于加熱溫度冷卻方式 5.1 鋼在加熱和冷卻時(shí)的組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變組織轉(zhuǎn)變的 臨界溫度第一章 工程材料導(dǎo)論（1）平衡條件下 A3、Acm、A1（2）實(shí)際生產(chǎn)中加熱：Ac3、Accm、Ac1冷卻：Ar3、Arcm、Ar1加熱和冷卻速度越大，相變溫度偏離平衡臨界點(diǎn)的程度也越大，即過熱度和過冷度越大。 鋼的固態(tài)相變 （1）鋼在加熱時(shí)的組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變大多數(shù)熱處理工藝都是將鋼加熱至臨界溫度以上，奧氏體區(qū)域，使其室溫組織轉(zhuǎn)變

25、為均勻奧氏體，即“奧氏體化”。 以共析鋼為例奧氏體形核奧氏體長大A成分均勻化第一章 工程材料導(dǎo)論P(yáng)（FFe3C）A體心立方復(fù)雜結(jié)構(gòu)面心立方奧氏體的形成過程 第一章 工程材料導(dǎo)論A形核：晶核易于在F和Fe3C相界面形成，由于位錯(cuò)、空位 密度高。影響因素：T、C%、P粗細(xì)(b)A長大： FA （先完成）； Fe3C溶解。 影響因素：T、t、合金元素Ti、Cr(c)殘余Fe3C溶解：殘余Fe3C溶入A(d)A均勻化：保溫，碳擴(kuò)散使A的含C量趨于均勻。 4.2 鋼的基本熱處理方法退火：將鋼加熱到一定溫度，保溫一定時(shí)間，隨后在爐中緩慢冷卻，以獲得近于平衡組織的一種熱處理方法。正火：將鋼加熱到Ac3線（亞

26、共析鋼）、 Ac1線（共析鋼）、 Accm線(過共析鋼）以上3050，保溫一定時(shí)間后，出爐在空氣中冷卻的熱處理方法。淬火：將鋼加熱到Ac3線（亞共析鋼）、 Ac1線（共析鋼和過共析鋼）以上30 50，保溫后在水或油中迅速冷卻的熱處理方法?；鼗穑簩⒋慊鸷蟮匿撝匦录訜嶂罙c1線以下的某一溫度，保溫后在空氣中冷卻的一種熱處理方法。注意：淬火與回火成對(duì)使用。第一章 工程材料導(dǎo)論 （1）退火 （A均勻化）目的：降低硬度，以利于切削加工； 細(xì)化晶粒，均勻組織、改善性能； 增加塑性和韌性，消除內(nèi)應(yīng)力； 為淬火作好組織準(zhǔn)備。完全退火用于亞共析鋼加熱到Ac3線以上3050 球化退火（不完全退火）用于共析、過共析

27、鋼和鑄鐵件加熱到Ac1線以上1020 第一章 工程材料導(dǎo)論去應(yīng)力退火加熱到Ac1以下某一溫度 (約500650) 保溫后緩冷完全A化未發(fā)生相變 （2）正火目的：提高硬度、改善切削加工性對(duì)重要件：為淬火作準(zhǔn)備與退火的區(qū)別 ：組織不同（SP）硬度略高，切削性能好消除內(nèi)應(yīng)力不如退火徹底不占用設(shè)備第一章 工程材料導(dǎo)論完全A化亞共析：Ac3共 析：Ac1過共析：Accm3050第一章 工程材料導(dǎo)論 （3）淬火 （AM）目的：提高硬度、耐磨性應(yīng)用：工具、模具、量具、滾動(dòng)軸承馬氏體（M）：碳在-Fe中的過飽和固溶體。 第一章 工程材料導(dǎo)論亞共析：Ac3共 析：Ac1過共析：Ac13050 （4）回火（與淬火

28、并用，重新加熱至Ac1以下）目的消除淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力降低脆性、提高韌性調(diào)整硬度、防止開裂變形分類低溫回火：150220，保持高硬度、耐磨性中溫回火：350500，降低脆性、提高彈性高溫回火：500650，獲得較好的強(qiáng)、硬、塑、韌綜合性能。調(diào)質(zhì)處理：淬火高溫回火第一章 工程材料導(dǎo)論回火馬氏體M回火托氏體T回火索氏體S P、S、T的 顯微組織第一章 工程材料導(dǎo)論P(yáng)TS第六節(jié) 常用有色金屬及其合金第一章 工程材料導(dǎo)論 有色金屬非鐵金屬 Au、Ag、Cu、Al、Mg、Mo、Ti、Ni導(dǎo)電、耐腐蝕、質(zhì)輕、耐高溫鋁及鋁合金銅及銅合金變形鋁合金鑄造鋁合金變形銅合金鑄造銅合金黃銅青銅白銅第一章 工程材料導(dǎo)論 6.1 鋁及鋁合金純鋁: 密度2.72g/cm3,熔點(diǎn) 660面心立方，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變硬度低抗拉強(qiáng)度低 80100MPa塑性成形性好鋁合金：通過合金化和熱處理提高力學(xué)性能Al-Mg