1、一、二元相圖的建立合金的結(jié)晶過程比純金屬復(fù)雜，常用相圖進(jìn)行分析，相圖是用來表示合金系中各金在緩冷條件下結(jié)晶過程的簡明圖解，又稱狀態(tài)圖或平衡圖。合金系是指由兩個或兩個以上元素按不同比例配制的一系列不同成分的合金。組元是指組成合金的最簡單、最基本、能夠獨立存在的物質(zhì)。多數(shù)情況下組元是指組成合金的元素。但對于既不發(fā)生分解、又不發(fā)生任何反應(yīng)的合物也可看作組元, Fe-C Fe C。3相圖由兩條線構(gòu)成，上面是液相線，下面是固相線。相圖被兩條線分為三個相區(qū)，液相線以上為液相區(qū) L ，固相線以下為 固溶體區(qū)，兩條線之間為兩相共存的兩相區(qū)（L 。枝晶偏析合金的結(jié)晶只有在緩慢冷卻條件下才能得到成分均勻的固溶體。

2、但實際冷速較快，結(jié) 晶時固相中的原子來不及擴(kuò)散，使先結(jié)晶出的枝晶軸含有較多的高熔點元素(如 Cu-Ni 合金Ni), Cu-Ni Cu)。在一個枝晶范圍內(nèi)或一個晶粒范圍內(nèi)成分不均勻的現(xiàn)象稱作枝晶偏析。與冷速有關(guān)而且與液固相線的間距有關(guān)。冷速越大，液固相線間距越大，枝晶偏析越嚴(yán)峻枝晶偏析會影響合金的力學(xué)、耐蝕、加工等性能。生產(chǎn)上常將鑄件加熱到固相線以下 100-200長時間保溫，以使原子充分?jǐn)U散、成分均勻，消除枝晶偏析，這種熱處理工藝稱作擴(kuò)散退火。2、二元共晶相圖當(dāng)兩組元在液態(tài)下完全互溶，在固態(tài)下有限互溶，并發(fā)生共晶反應(yīng)時所構(gòu)成的相圖稱作共晶相圖。以 Pb-Sn 相圖為例進(jìn)行分析。相圖分析L、三

3、種相，Sn 在 Pb 中的固溶體，Pb Sn 中的固溶體。 相區(qū)：相圖中有三個單相區(qū)： L、；三個兩相區(qū)： L+、L+、+ 。AEBACEDB。A、B Pb、Sn 的熔點。 固溶線: CF、DG 線分別為 Sn 在 Pb 中和 Pb在 Sn 中的固溶線。固溶體的溶解度隨溫度降低而下降。CED 叫做共晶線。（3 E 點成分的合金同時結(jié)晶出C 點成分的 固溶體和D 點成分的 固溶體，形成這兩個相的機械混合物L(fēng) ( + )ECD在一定溫度下，由一定成分的液相同時結(jié)晶 出兩個成分和結(jié)構(gòu)都不相同的新固相的轉(zhuǎn)變稱作共晶轉(zhuǎn)變或共晶反應(yīng)。一、鐵碳合金的組元和相組元：Fe、 Fe C3相 鐵素體碳在e 中的固溶

4、體稱鐵素體，用F 或表示碳在e 中的固溶體用表示，體心立方間隙固溶體。鐵素體的溶碳能力很低，在 727時最大0.0218%0.0008%奧氏體碳在 -Fe A 或 固溶體。溶碳能力比鐵素體大，11482.11%。組織為不規(guī)則多面體晶粒，晶界較直。強度低、塑性好，鋼材熱加工都在 區(qū)進(jìn)行，碳鋼室溫組織中無奧氏體。滲碳體(Fe C)3含碳6.69%，用Fe C 或C表示。Fe C 硬度高、強度低 ( 35MPa)，脆3m3b性大，塑性幾乎為零。由于碳在-Fe 中的溶解度很小，因而常溫下碳在鐵碳合金Fe C 或石墨的形式存在。3?重要知識點五個重要的成份點: P、S、E、C、F四條重要的線: ECF、

5、PSK、ES、GS三個重要轉(zhuǎn)變: 共晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式、共析轉(zhuǎn)變反應(yīng)式、包晶轉(zhuǎn)變（本節(jié)略）二個重要溫度: 1148 、727 ?第一節(jié) 退火和正火一般零件的工藝路線為：毛坯（鑄造或鍛造）退火或正火機械（粗）加工淬火+ 回火（或表面熱處理）機械（精）加工。退火與正火常作為預(yù)備熱處理，其目的是為消除毛坯的組織缺陷，或為以后的加工作預(yù)備；淬火和回火工藝配合可強化鋼材，提高零件使用性能，作為最終熱處理。一、退火將工件加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時間，緩慢冷卻熱處理工藝 均勻鋼的化學(xué)成分和組織；消除內(nèi)應(yīng)力等。;裂1、退火類型(1) 完全退火完全退火是將工件完全奧氏體化后緩慢冷卻，獲得接近平衡組織的退火工藝。Ac3

6、 以上 2030，保溫時間依工件的大小和厚度而定，使工件熱透，保證全部得到均勻化的奧氏體，冷卻方式可采納隨爐緩慢冷卻，實際生產(chǎn)時為提高 600左右即可出爐空冷。（2）球化退火Ac1 2030，采納隨爐緩冷，至 500600后出爐空冷；去應(yīng)力退火去除工件塑性變形加工、切削加工或焊接造成的內(nèi)應(yīng)力及鑄件內(nèi)存在的殘余內(nèi)應(yīng)力而進(jìn)行的退火工藝?！竟に嚒咳?yīng)力退火加熱溫度較寬，但不超過AC1 點，一般在500650之間，鑄鐵件去應(yīng)力退火溫度一般為500 550；焊接工件的去應(yīng)力退火溫度一般為500600。去應(yīng)力退火的保溫時間也要依據(jù)工件的截面尺寸和裝爐量決定。去應(yīng)力退火后的?擴(kuò)散退火為減少鑄件或鍛坯的化學(xué)成

7、分和組織不均勻性，將其加熱到略低于固相線（固相線以下 100200）的溫度，長時間保溫(10h15h)，并進(jìn)行緩慢冷卻的熱處理工藝，稱為擴(kuò)散退火或均勻化退火。二、正火1、正火的概念【工藝】正火處理的加熱溫度通常在Ac3 Accm 3050。對于含有V、Ti、Nb等碳化物形成元素的合金鋼，采納更高的加熱溫度3 + 。正火冷卻方式常用的是將鋼件從加熱爐中取出在空氣中自然冷卻。對于大件也可采納吹風(fēng)、噴霧和調(diào)節(jié)鋼件堆放距離等方法控制鋼的冷卻速度，達(dá)到要求的組織和性能。第二節(jié) 鋼的淬火Ac3 Ac1 Accm 的溫度，保溫后以大于 Vk 的速度快速冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體的熱處理工藝叫淬火。馬

8、氏體強化是鋼的主要強化手段，因此淬火的目的就是為了獲得馬氏體，提高鋼的機械性能。淬火是鋼的最重要的熱處理工藝也是熱處理中應(yīng)用最廣的工藝之一。1、淬火溫度的確定淬火溫度即鋼的奧氏體化溫度，是淬火的主要工藝參數(shù)之一。選擇淬火溫度的原則是獲得均勻細(xì)小的奧氏體組織。Ac3 3050，淬火后獲得均勻細(xì)小的馬氏體組織。溫度過高，奧氏體晶粒粗大而得到粗大的馬氏體組織，而使鋼的機械性能惡化，特別Ac3，淬火組織中會保留未溶鐵素體，使鋼的強度硬度下降。4、鋼的淬透性淬透性與淬硬性的概念鋼的淬透性是指奧氏體化后的鋼在淬火時獲得馬氏體的能力（也稱為淬透層深度），其大小用鋼在一定條件下淬火獲得的淬硬層深度來表示。淬硬

9、層深度指由工件表面到半馬氏體區(qū)(50%M + 50%P)的深度。淬硬性是指鋼淬火后所能達(dá)到的最高硬度，即硬化能力。淬透性與淬硬層深度的關(guān)系同一材料的淬硬層深度與工件尺寸、冷卻介質(zhì)有關(guān)。工件尺寸小、介質(zhì)冷卻能力強， 冷卻介質(zhì)相同時的淬硬層深度來確定的。淬透性的測定及其表示方法?同一材料的淬硬層深度與工件的尺寸，冷卻介質(zhì)有關(guān)，工件尺寸小、冷卻能力強， 淬硬層深，工件尺寸小、介質(zhì)冷卻能力強，淬硬層深，而淬透性與工件尺寸、冷卻介質(zhì)無 關(guān)，它只用于不同材料之間的比較，是在尺寸、冷卻介質(zhì)相同時，用不同材料的淬硬層深 度進(jìn)行比較的。淬透性常用末端淬火法測定（如下圖所示，將標(biāo)準(zhǔn)化試樣奧氏體化后，對末端進(jìn)行噴水

10、冷卻。然后從水冷段開始，每隔一定距離測量一個硬度值，即可得到試樣沿 軸向的硬度分布曲線，稱為鋼的淬透性曲線。即用HRC表示J 性；d 表示半馬氏體區(qū)到水冷端的距離；HRC 為半馬氏體區(qū)的硬度。(3) 影響淬透性的因素鋼的淬透性取決于臨界冷卻速度VKVK VK C 曲線的位置，C 曲線越靠右，VK 越小。C Co 外，凡溶入奧氏體的合金元素都使鋼的淬透性提高；奧氏體化溫度高、保溫時間長也使鋼的淬透性提高。影響淬硬層深度的因素淬透性冷卻介質(zhì) 工件尺寸對于截面承載均勻的重要件,要全部淬透。如連桿、模具等。對于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)的零件可不必淬透(淬硬層深度一般為半徑的 1/2-1/3)，如軸類、齒輪等。淬

11、硬層深度與工件尺寸有關(guān),設(shè)計時應(yīng)注意尺寸效應(yīng)。第三節(jié) 鋼的回火回火Ac1 以下的某溫度保溫后冷卻的熱處理工藝。1、回火的目的消除或減少淬火內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形或開裂；獲得工藝所要求的力學(xué)性能；穩(wěn)定工件尺寸。淬火馬氏體和殘余奧氏體都是非平衡組織，有自發(fā)向平衡組織鐵素體加滲碳體轉(zhuǎn)變的傾向。回火可使馬氏體和殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶饣蚪咏胶獾慕M織，防止使用時變形。對于未經(jīng)淬火的鋼，回火是沒有意義的，而淬火鋼不經(jīng)回火一般也不能直接使用，為避開淬火件在放置過程中發(fā)生變形或開裂，鋼件經(jīng)淬火后應(yīng)及時回火。3、回火工藝（1）低溫回火（500）高溫回火后得到回火索氏體組織，即為在多邊性鐵素體基體上分布著顆粒狀 Fe

12、3C 的組織 。工件淬火并高溫回火的復(fù)合熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)。高溫回火主要適用于中碳結(jié)構(gòu)鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼制作的曲軸、連桿、螺栓、汽車半軸、等重要的機器零件。4、回火時的性能變化回火時力學(xué)性能變化總的趨勢是隨回火溫度提高，鋼的強度、硬度下降，塑性、韌性提高。5、回火脆性淬火鋼的韌性并不總是隨溫度上升而提高。在某些溫度范圍內(nèi)回火時，會出現(xiàn)沖擊韌性下降的現(xiàn)象。低溫回火脆性淬火鋼在 250350存在這類脆性。這是一種不可逆回火脆性，目前尚無有效方法完全消除這類回火脆性。所 250350這個溫度范圍內(nèi)回火。高溫回火脆性淬火鋼在 500650范圍內(nèi)回火時出現(xiàn)的脆性稱為高溫回火脆性，稱為第二類Cr、Ni、Si

13、、Mn 等合金元素的結(jié)構(gòu)鋼中。這種脆性與加熱、冷卻條件有關(guān)。加熱至 600以上后，以緩慢的冷卻速度通過脆化溫度區(qū)時，出現(xiàn)脆性；快速通過脆化區(qū)時，則不出現(xiàn)脆性。此類回火脆性是可逆的，在出 600以上快冷，可消除脆性。第四節(jié) 鋼的表面淬火鋼的表面熱處理有兩大類：一類是表面加熱淬火熱處理，通過對零件表面快速加熱及快速冷卻使零件表層獲得馬氏體組織，從而增強零件的表層硬度，提高其抗磨損性能。另一類是化學(xué)熱處理，通過改變零件表層的化學(xué)成分，從而改變表層的組織，使其表層的機械性能發(fā)生變化。1、表面淬火表面具有高的強度、硬度和耐磨性，不易產(chǎn)生疲勞破壞，而心部則要求有足夠的塑性和韌性。采納表面淬火可使鋼的表面得

14、到強化，滿足工件這種“表硬心韌”的性能要求。表面淬火目的使表面具有高的硬度、耐磨性和疲勞極限;心部在保持一定的強度、硬度的條件下，具有足夠的塑性和韌性。適用于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、摩擦和沖擊零件表面淬火用材料0.4-0.5%C 心部韌性下降；鑄鐵 提高其表面耐磨性。預(yù)備熱處理工藝對于結(jié)構(gòu)鋼為調(diào)質(zhì)或正火。前者性能高，用于要求高的重要件，后者用于要求不高的一般件。目的 為表面淬火作組織預(yù)備 獲得最終心部組織。表面淬火后的回火200。目的為降低內(nèi)應(yīng)力保留淬火高硬度耐磨性。表面淬火+低溫回火后的組織：M 回；S 回(調(diào)質(zhì))F+S(正火)。第五節(jié) 化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理是將鋼件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一

15、種或幾種元素滲入它的表面，改變其化學(xué)成分和組織，達(dá)到改進(jìn)表面性能，滿足技術(shù)要求熱處理過程?！灸康摹?、提高滲層硬度和耐磨性，如滲碳、氮等；2、提高零件接觸疲勞強度和提高抗擦傷能力，滲氮等；3、提高零件抗氧化、耐高溫性能，如滲入鋁、鉻等；4、提高零件抗蝕性，如滲入硅、鉻等。化學(xué)熱處理基本過程介質(zhì)的分解 即加熱時介質(zhì)中的化合物分子發(fā)生分解并釋放出活性原子；（?2）工件表面的汲取即活性原子向固溶體中溶解或與鋼中某些元素形成化合物；（?3）原子向內(nèi)部擴(kuò)散即溶入的元素原子在濃度梯度的作用下由表層向鋼內(nèi)部的擴(kuò)散。1、滲碳原理滲碳是指向鋼表面滲入碳原子的過程（含碳量為 0.1%0.25%）表面獲得高的碳濃度

16、 0.85%1.05%，從而提高工件表面的硬度、耐磨性及疲勞強度，同時保持心部良好的韌性和塑性。若采納中碳以上的鋼滲碳，則將降低工件心部的韌性。滲碳主要用于那些對耐磨性要求較高、同時承受較大沖擊載荷的零件。滲碳件用鋼一般采納碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.1%0.25%的低碳鋼或低碳合金鋼， 20、20Cr、20CrMnTi 等?？墒?jié)B碳件表面高硬度、耐磨，心部高強韌性、承受較大沖擊。滲碳后的熱處理及性能P+Fe3C; F+P； 中間為過渡區(qū)。滲碳后必須經(jīng)淬火+低溫回火后才能滿足使用性能的要求。熱處理后使?jié)B碳件表面具有馬氏體和碳化物的組織，表面硬度 5864HRC。而心部依據(jù)采納鋼材淬透韌性。常用方法是滲碳

17、緩冷后，重新加熱到 Ac1+30-50淬火+低溫回火。表層：M回+顆粒狀碳化物+A(少量), 心部：淬透時,M 回+F。2、滲氮滲氮是在一定溫度下于一定介質(zhì)中使氮原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝。方法主要有氣體滲氮和離子滲氮等。（1）氣體滲氮5005602050 小時，采納氨氣(NH3) 450以上溫度時即發(fā)生分解，產(chǎn)生活性氮原子： 2NH33H2+2N（2）滲氮的特點滲氮件的表面硬度高達(dá)，相當(dāng)于 65HRC72HRC。并可保持到 560600而不降低。氮化后鋼件不需其他熱處理，滲氮件的變形小。 0.3-0.6mm，38CrMoAl 鋼制壓縮機活0.4-0.6mm 60h 左右?！镜秉c】工

18、藝復(fù)雜，成本高，氮化層薄。用于耐磨性、精度要求高的零件及耐熱、耐磨及耐蝕件。第六節(jié) 鑄 鐵一、鑄鐵的成分、組織和性能特點1、鑄鐵的成分特點a. 含碳量C：2.11% 6.69% 的鐵碳合金都屬于鑄鐵， 但工業(yè)上常用鑄鐵的含碳量一般在： 2.50%4.00%之間。三、鑄鐵的分類1、灰口鑄鐵（一般鑄鐵）石墨呈片狀，典型灰口鑄鐵，這類鑄鐵機械性能不高，但生產(chǎn)工藝簡單，價格低廉， 工業(yè)上所用鑄鐵幾乎全部屬于這類鑄鐵?；铱阼T鐵又依據(jù)第三階段石墨化程度的不同分為： 鐵素體灰鐵、 F+P 灰鐵、珠光體灰鐵2、白口鑄鐵（煉鋼生鐵）第一、二、三階段石墨化過程完全被抑制，F(xiàn)e-C Fe-Fe3C 結(jié)晶而得到的鑄鐵

19、，以 Fe3C 形式存在組織中存在萊氏體組織，斷口呈白亮色，故得名白口鑄鐵。白口鑄鐵硬脆，主要作為煉鋼原料。3、可鍛鑄鐵（韌性鑄鐵，瑪鋼）石墨呈團(tuán)絮狀，用白口鑄鐵經(jīng)長時間高溫退火后，F(xiàn)e3C 分解而得到團(tuán)絮狀石墨組織的鑄鐵。由于石墨呈團(tuán)絮狀，對基體的割裂作用比片狀石墨小一些，故機械性能（尤其沖擊韌性）高于灰口鑄鐵?？慑戣T鐵由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜，成本較高，應(yīng)用很少。4、球墨鑄鐵石墨組織呈球狀，這種鑄鐵強度高，生產(chǎn)工藝比可鍛鑄鐵簡單，且可通過熱處理進(jìn)一 步提高強度。球墨鑄鐵既保持了鑄鐵的特點，又具鋼的高強度、高韌性，故應(yīng)用越來越多。（1）球化處理與孕育處理鐵水澆鑄前，加入一定量的球化劑（鎂，硅鐵-鎂，

20、銅-鎂系成為球狀的工藝，稱為球化處理。（變質(zhì)處理）球化處理只能在鐵水中有石墨核心產(chǎn)生時，才能促使石墨生長成球狀，而球化劑都是 （變質(zhì)處理（% 。第七節(jié) 鋁及鋁合金（1）性能特點純鋁銀白色金屬光澤，密度小 2.72，熔點低 660.4，導(dǎo)電導(dǎo)熱性能優(yōu)良。耐大氣腐蝕，易于加工成形 。具有面心立方晶格。鋁合金一般具有有限固溶型共晶相圖?？蓪X合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。形變鋁合金的牌號、性能變形鋁及鋁合金牌號表示方法，國標(biāo)規(guī)定，變形鋁及鋁合金可直接引用國際四位數(shù)字體系牌號或采納國標(biāo)規(guī)定的四位字符牌號。GB 3190-82 中的舊牌號表示方法為防銹鋁合金：LF +序號硬鋁合金：LY+序號超硬

21、鋁合金：LC +序號鍛鋁合金：LD +序號鑄造鋁合金牌號、分類Al- Si ZL1+兩位數(shù)字順序號Al-Cu ZL2+兩位數(shù)字順序號Al-Mg ZL3+兩位數(shù)字順序號Al-Zn ZL4+兩位數(shù)字順序號二、銅及銅合金性能特點純銅呈紫紅色，又稱紫銅，具有面心立方晶格，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，無磁性。純銅具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，在大氣、淡水和冷凝水中有良好的耐蝕性。塑性好。黃銅以 Zn 為主要合金元素的銅合金稱為黃銅。黃銅按化學(xué)成分可分為一般黃銅和特別黃銅。按工藝可分為加工黃銅和鑄造黃銅。單相黃銅塑性好，常用牌號有 H80、H70、H 68。適于制造冷變形零件，如彈殼、冷凝（三七黃銅）兩相黃銅熱塑性好, 強度高。常用牌號有H59、H62。適于制造受力件，如墊圈、彈簧、（四六黃銅）青銅Cu-Sn 合金。加工青銅的牌號為：Q +主加元素符號及其平均百分含量 +其