金屬工藝學培訓資料金屬工藝學培訓資料1第一章金屬材料基本知識§1.1金屬材料的主要性能使用性能——指材料在使用過程中表現(xiàn)出來的性能。工藝性能——指材料對各種加工工藝適應的能力。一、金屬材料的使用性能力學性能——金屬材料在外力（載荷）作用下，所表現(xiàn)的抵抗變形和破壞的能力。（一）強度強度是指金屬抵抗永久變形（塑性變形）和斷裂的能力。第一章金屬材料基本知識§1.1金屬材料的2

拉伸試驗動畫\金工動畫\拉伸曲線.swf

3

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1.彈性極限—試樣產(chǎn)生完全彈性變形時所能承受的最大拉應力。2.屈服點—試樣在試驗過程中力示增加（保持恒定）仍能繼續(xù)伸長（變形）時的應力。3.抗拉強度——試樣拉斷前所能承受的最大應力值。1.彈性極限—試樣產(chǎn)生完全彈性變形時所能承受的最大拉應力5

（二）塑性塑性是指斷裂前材料發(fā)生不可逆永久變形的能力。

1.斷后伸長率—試樣拉斷后標距的伸長時與原始標距的百分比。

2.斷面收縮率—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。

（二）塑性6

（三）硬度

1.布氏硬度（1）試驗原理：D、F、t、S

（2）符號（3）表示方法

XXXHBS(W)XX/XXX/XX

（4）應用范圍：測定結(jié)果較穩(wěn)定、準確，但不宜測薄件或成品件。HBS用于測小于450的材料；HBW用測小于650的材料。主要用來測灰鑄鐵、有色金屬及經(jīng)退火、正火和調(diào)質(zhì)處理的鋼材。（三）硬度7

布氏硬度試驗原理圖

8金屬工藝學培訓資料課件9

2.洛氏硬度（1）試驗原理：用頂角為1200的金剛石圓錐或直徑為1.588mm的淬火鋼球作壓頭，在初始試驗力F1（98N）及總試驗力F作用下，將壓頭壓入試樣表面，按規(guī)定保持時間后卸除主試驗力，用測量的殘余壓痕深度增量計算硬度。（2）符號

（3）表示方法在符號前寫出硬度值。（4）應用范圍可直接測量成品或較薄工件，但結(jié)果不夠準確。2.洛氏硬度10

洛氏硬度試驗原理圖

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（四）沖擊韌度沖擊試樣缺口底部橫截面積上的沖擊吸收功。（四）沖擊韌度13

將被測材料制成標準U型或V型試樣，缺口背向擺錘沖擊方向，擺錘舉至H1

高度，然后自由落下，沖斷試樣升至高度H2

。擺錘沖斷試樣所消耗的能量，即試樣在沖擊試驗力一次作用下折斷時所吸收的功。

A=mgH1-mgH2=mg（H1-H2）J

沖擊試樣缺口底部處單位橫截面積上的沖擊吸收功，稱為沖擊韌度。

αk=Ak/SNJ/cm2

沖擊吸收功Ak

作為材料韌性判據(jù)。沖擊吸收功與溫度、試樣形狀、尺寸、表面粗糙度、內(nèi)部組織和缺陷有關(guān)。將被測材料制成標準U型或V型試樣，缺14

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（五）疲勞強度

材料在指定循環(huán)基數(shù)下不產(chǎn)生疲勞斷裂所能承受的最大應力。（五）疲勞強度16

實際的疲勞強度值，規(guī)定鋼進行1×106～107次，有色金屬進行1×107～1×108次交變循環(huán)而不發(fā)生疲勞破壞時的最大應力值，即為該材料的疲勞強度σ-1。疲勞強度與抗拉強度之間存在一定的比例關(guān)系，如碳素鋼σ-1≈（0.4～0.55）σb

，灰鑄鐵σ-1≈0.4σb

，有色金屬σ-1≈（0.3～0.4）σb。疲勞破壞的原因：應力集中——微裂紋——擴展——斷裂破壞。避免措施：改善內(nèi)部組織、外部形狀和表面狀態(tài)，減小和避免應力集中，表面強化處理和減小表面粗糙度值。實際的疲勞強度值，規(guī)定鋼進行1×106～17

§1.2金屬與合金的結(jié)構(gòu)和結(jié)晶

一、金屬材料的性能與結(jié)構(gòu)晶體——原子雜亂無章堆砌起來。晶體——原子按一定幾何圖形有規(guī)則排列。特點：有固定的熔點，各向異性（一）金屬的晶體結(jié)構(gòu)基本知識

1.晶格——描述原子在晶體中規(guī)則排列方式的空間幾何圖形。

2.晶胞——能夠反映晶格特征的最小幾何單元。動畫\金工動畫\晶胞.swf3.常見金屬的晶格類型§1.2金屬與合金的結(jié)構(gòu)和18

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（１）體心立方晶格動畫\金工動畫\體心.swf立方體晶胞，八個頂角和立方體中心各有一個原子，每個晶胞有原子２個。常見金屬有：Cr、W、Mo、V和α-Fe等。（１）體心立方晶格動畫\金工動畫\體心.swf20

（２）面心立方晶格動畫\金工動畫\面心.swf

立方體晶胞，八個頂角和六個面的中心各有一個原子，每個晶胞有原子４個。常見金屬有：Al、Cu、Ni、Au、Ag和-Fe等。（２）面心立方晶格動畫\金工動畫\面心.swf21

（３）密排六方晶格動畫\金工動畫\密排.swf

正六棱柱體晶胞，12個頂角和上下面中心各有一個原子，晶胞內(nèi)還有３個，每個晶胞有原子

6個。

常見金屬有：Mg、

Zn、Be和

Cd等。（３）密排六方晶格動畫\金工動畫\密排.swf22

（二）金屬的實際晶體結(jié)構(gòu)

1.多晶體結(jié)構(gòu)動畫\金工動畫\多晶體結(jié)構(gòu).swf

單晶體——晶體內(nèi)部的晶格位向完全一致。晶粒——外形不規(guī)則，呈顆粒狀的小晶體。晶界——晶粒與晶粒之間的界面。多晶體——由許多晶粒組成的晶體。

2.晶體缺陷（二）金屬的實際晶體結(jié)構(gòu)23

（１）點缺陷動畫\金工動畫\點缺陷.SWF

晶格空位和間隙原子強度和硬度增加，塑性和韌性降低（１）點缺陷動畫\金工動畫\點缺陷.SWF24

（２）線缺陷動畫\金工動畫\刃型位錯.SWF刃型位錯強度、硬度增加，塑性、韌性下降。（２）線缺陷動畫\金工動畫\刃型位錯.SWF25

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（３）面缺陷晶界和亞晶界動畫\金工動畫\亞晶界.SWF動畫\金工動畫\晶界.SWF金屬強度、硬度增高，塑性變形困難——“細晶強化”。（３）面缺陷27

28

二、金屬與合金的結(jié)晶（一）金屬的結(jié)晶金屬原子的聚集狀態(tài)由無規(guī)則的液態(tài)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐?guī)則排列的固態(tài)晶體過程。動畫\金工動畫\冷卻曲線.swf過冷度——理論結(jié)晶溫度Tm與實際結(jié)晶溫度To之差。二、金屬與合金的結(jié)晶291.冷卻曲線

純金屬的冷卻曲線1.冷卻曲線純金屬的冷卻曲線30

2.金屬的結(jié)晶過程動畫\金工動畫\金屬結(jié)晶過程.SWF(見圖)（1）晶核的形成（2）晶核的長大金屬液的結(jié)晶過程是晶核產(chǎn)生和長大的過程，同時存在同時進行。

金屬結(jié)晶過程示意圖2.金屬的結(jié)晶過程動畫\金工動畫\金屬結(jié)31（二）.晶粒大小及其控制

（1）晶粒大小對金屬性能的影響一般情況下，晶粒越細小，金屬的強度、塑性和韌性越好。晶粒大小主要取決于形核速率N和長大速率G。（見圖）

（二）.晶粒大小及其控制

（1）晶粒大小對金屬性能的影響32過冷度對N、G的影響過冷度對N、G的影響33（2）晶粒大小的控制生產(chǎn)中細化晶粒的方法有：①增加過冷度；②變質(zhì)處理；③附加振動。（2）晶粒大小的控制生產(chǎn)中細化晶粒的方法有：34（三）、金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變概念：

金屬在固態(tài)下，隨著溫度的改變其晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的現(xiàn)象。

意義：

可以用熱處理的方法即可通過加熱、保溫、冷卻來改變材料的組織，從而達到改善材料性能的目的。（三）、金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變概念：35金屬工藝學培訓資料課件36（四）金屬鑄錠組織（四）金屬鑄錠組織37

（1）表層細晶區(qū)過冷度大，形核率高

（2）柱狀晶粒區(qū)（3）中心等軸晶粒區(qū)（1）表層細晶區(qū)38

三、合金的晶體結(jié)構(gòu)

1.合金的基本概念（1）合金——兩種或兩種以上的金屬元素或金屬元素與非金屬元素熔合，組成具有金屬特性的物質(zhì)。（2）組元——組成合金最基本、能獨立存在的物質(zhì)。（3）合金系——由給定的組元，按一定的比例配制成一系列的合金。（4）相——具有成分、組織相同，與其他部分有界面的均勻組成部分。（5）組織——用肉眼可直接觀察的，或用放大鏡、顯微鏡分辨和材料內(nèi)部微觀形貌圖象。三、合金的晶體結(jié)構(gòu)39

2.合金的相結(jié)構(gòu)（1）固溶體—合金在固態(tài)下，組元之間能互相溶解而形成的均勻相。溶劑—與固溶體晶格類型相同。溶質(zhì)—晶格類型消失的組元。①置換固溶體——溶質(zhì)的原子部分取代溶劑晶格上的原子。動畫\金工動畫\置換固溶體.SWF

有限置換固溶體——按一定比例進行置換。無限置換固溶體——任意進行置換原子。條件：晶格類型相同，原子半徑接近。②間隙固溶體——溶質(zhì)的原子溶入溶劑晶格之中形成的固溶體動畫\金工動畫\間隙固溶體.SWF

固溶體——>晶格畸變——>強度、硬度增加——>固溶強化2.合金的相結(jié)構(gòu)40

（2）金屬化合物——合金組元之間發(fā)生相互作用而形成的具有金屬特性的一種新相。特點：晶格類型不同于任一組元，有較高的熔點，硬而脆。動畫\金工動畫\Fe3C晶格結(jié)構(gòu).SWF

金屬化合物主要用來作為碳鋼、各類合金鋼、硬質(zhì)合金及有色金屬的重要組成相。（3）多相復合組織——兩種或兩種以上的相按一定的質(zhì)量百分數(shù)組合成的物質(zhì)。特點：保持各組元的晶格類型。性能取決于各組成相的性能及分布狀態(tài)。（2）金屬化合物——合金組元之間發(fā)生相41二元合金狀態(tài)圖一、二元合金狀態(tài)的建立1.概念研究材料從液態(tài)到固體轉(zhuǎn)變過程而建立的圖形成分---溫度----組織關(guān)系圖2.表示方法二元合金狀態(tài)圖一、二元合金狀態(tài)的建立42ABB%ABB%433.繪制PbSb開始結(jié)晶溫度（co)結(jié)晶終止溫度(co)a1000327327b955300252c88.911.1252252d5050490252e01006316313.繪制PbSb開始結(jié)晶溫度（co)結(jié)晶終止溫度(co)a44

動畫\金工動畫\二元相圖建立.swf

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§1.3鐵碳合金相圖一、鐵碳合金基本組織（一）純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變在固態(tài)下，金屬的晶格類型隨溫度（或壓力）變化的特性——同素異晶轉(zhuǎn)變。動畫\金工動畫\同素異構(gòu).swfδ—Fe→γ—Fe→α—Fe

體心立方晶格面心立方晶格體心立方晶格鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變是鋼鐵材料能夠進行熱處理的依據(jù)?！?.3鐵碳合金52

53

（二）鐵碳合金的基本組織

1.鐵素體（F）碳溶于α—Fe中形成的間隙固溶體，用符號F（或α）表示。

600℃溶碳量0.008%

727℃溶碳量0.0218%

性能：與純鐵相似，強度、硬度低，而塑性和韌性好。組織：呈明亮的多邊形晶粒，晶界曲折。（二）鐵碳合金的基本組織54

鐵素體的顯微組織

55

2.奧氏體（A）碳溶于γ—Fe中形成的間隙固溶體，用符號A（或γ）表示。

727℃溶碳量0.77%

1148℃溶碳量2.11%

性能：有一定的強度和硬度，塑性和韌性好，適于進行鍛壓加工。組織：與鐵素體相似，晶粒呈多邊形，但晶界較鐵素體平直2.奧氏體（A）56

奧氏體的顯微組織

57

3.滲碳體（Fe3C）鐵和碳形成的一種具有復雜斜方晶格的間隙化合物，用化學分子式Fe3C表示。

ωc=6.69%熔點為1227℃

性能：硬度很高，脆性很大，塑性極差。組織：常以片狀、球（粒）狀和網(wǎng)狀等不同形態(tài)存在。3.滲碳體（Fe3C）58

4.珠光體——鐵素體和滲碳體組成的機械混合物，用符號P表示。

ωc=0.77%

性能：介于鐵素體與珠光體之間，即綜合性能良好。

5.萊氏體——ωc=4.3%的合金，緩慢冷卻到1148℃時從液相中同時結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的共晶組織，用符號Ld表示。性能：與滲碳體相似，即硬度高，塑性差。4.珠光體——鐵素體和滲碳體組成的機械59

珠光體是鐵素體和滲碳體呈層片狀交替排列的機械混合物。呈塊狀分布的白亮部分即是鐵素體，黑色部分為珠光體組織。

45鋼的顯微組織（×400）

60

在亮白色滲碳體基底上相間地分布著暗黑色斑點及細條狀珠光體萊氏體的顯微組織

61二、鐵碳合金狀態(tài)圖的形式Fe-Fe3C合金相圖

二、鐵碳合金狀態(tài)圖的形式Fe-Fe3C合金相圖62金屬工藝學培訓資料課件63簡化鐵碳合金狀態(tài)LAL+AL+Fe3C?F+AFPF+PLd’LdLd’+Fe3C?Ld+Fe3C?Ld’+Fe3CⅡ+PFe3CⅡ+PFe3CⅡ+ALd+Fe3CⅡ+APQSECDFKG圖2.27Fe-Fe3C狀態(tài)圖wC/%→0.772.114.36.69溫度/℃→72711480?ⅡⅢ123簡化鐵碳合金狀態(tài)LAL+AL+Fe64三、鐵碳合金狀態(tài)圖的建立合金狀態(tài)圖就是通過一系列實驗測出不同成分的鐵碳合金在緩慢冷卻過程中的冷卻曲線和組織轉(zhuǎn)變，然后在成分與溫度坐標圖中標出臨界點溫度（結(jié)晶開始和結(jié)晶結(jié)束的溫度），并把物理意義相同的點連成曲線，這樣構(gòu)成的完整圖形便是鐵碳合金狀態(tài)圖。三、鐵碳合金狀態(tài)圖的建立合金狀態(tài)圖就是通過一系列實驗測出不同65合金序號

舍金成分

上臨界點／℃下臨界點／℃

含碳量／％

含鐵量／％

12345

00.400771.20l60

100996099.2398.8098.40

912790727880l000

——727727727727各成分合金的臨界點合金序號舍金成分上臨界點／℃下臨界點／℃66

四、鐵碳合金狀態(tài)圖的分析

1．特性點LAL+AL+Fe3C?F+AFPF+PLd’LdLd’+Fe3C?Ld+Fe3C?Ld’+Fe3CⅡ+PFe3CⅡ+PFe3CⅡ+ALd+Fe3CⅡ+APQSECDFKG圖2.27Fe-Fe3C狀態(tài)圖wC/%→0.772.114.36.69溫度/℃→72711480?ⅡⅢ123

四、鐵碳合金狀態(tài)圖的分析

1．特性點：153891212672．特性線：①ACD線—液相線②AECF線—固相線③ECF線—共晶線④AC線—奧氏體結(jié)晶開始線⑤AE線—奧氏體結(jié)晶終了線⑥GS線（A3)—鐵素體從A中析出開始線⑦PQ線—C在鐵素體中的溶解度曲線，此線以右有Fe3CⅢ析出線QAPSECDFKG圖2.27Fe-Fe3C狀態(tài)圖wC/%→0.772.114.36.09溫度/℃→9121538727114802．特性線：QAPSECDFKG圖2.27Fe-Fe3C68⑧ES線（Acm)—C在A中的溶解度曲線，此線以右有Fe3CⅡ析出線⑨PSK線—共析線⑩CD線—一次滲碳體結(jié)晶開始線QAPSECDFKG圖2.27Fe-Fe3C狀態(tài)圖wC/%→0.772.114.36.09溫度/℃→912153872711480⑧ES線（Acm)—C在A中的溶解度曲線，此線以右有Fe3C693.鐵碳合金的分類工業(yè)純鐵：C%<0.0218共析鋼：C%=0.77亞共析鋼：0.0218<C%<0.77過共析鋼：0.77<C%<=2.11共晶白口鐵：C%=4.3亞共晶白口鐵：2.11<C%<4.3過共晶白口鐵：4.3<C%<6.69QAPSECDFKG圖2.27Fe-Fe3C狀態(tài)圖wC/%→0.772.114.36.09溫度/℃→9121538727114803.鐵碳合金的分類工業(yè)純鐵：C%<0.0218QAPSECD704.合金結(jié)晶過程中的組織轉(zhuǎn)變共析鋼(?)：L→L+A→A→P亞共析鋼(Ⅱ)：L→L+A→A→A+F→P+F過共析鋼(Ⅲ)：L→L+A→A→A+Fe3CⅡ→P+Fe3CⅡ共晶白口鐵：L→Ld→Ld’亞共晶白口鐵：L→L+A→Ld+A+Fe3CⅡ→Ld’+P+Fe3CⅡ過共晶白口鐵：L→L+Fe3C?→Ld+Fe3C?→Ld’+Fe3C?4.合金結(jié)晶過程中的組織轉(zhuǎn)變共析鋼(?)：L→L+A→A→P711、Wc=0.6%

亞共析鋼室溫組織：P+FLL+AAA+FP+Ft1以上

t1～t2t2～t3t3～t4t4～室溫1、Wc=0.6%

亞共析鋼室溫組織：P+F72

亞共析鋼組織：F+P

732、Wc=0.77%

共析鋼室溫組織：PLL+AAPt1以上

t1～t2t2～t3t3～室溫2、Wc=0.77%

共析鋼室溫組織：P74

T8鋼的室溫平衡組織珠光體T8鋼的室溫平衡組織75

76

773、Wc=1.2%

過共析鋼室溫組織：P+Fe3CⅡ

LL+AAA+Fe3CⅡP+Fe3CⅡt1以上

t1～t2t2～t3t

t4～室溫3、Wc=1.2%

過共析鋼室溫組織：P+Fe3CⅡ78

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材料共晶白口鑄鐵（X250）狀態(tài)鑄造浸蝕劑４％酒精溶液組織變態(tài)萊氏體說明變態(tài)萊氏體中白色基體為滲碳體（共晶萊氏體和二次滲碳體），黑色圓柱及條狀為珠光體材料共晶白口鑄鐵（X250）80

81

過共晶白口鐵結(jié)晶過程示意圖

825.含碳量對鐵碳合金組織性能的影響(1)對平衡組織的影響5.含碳量對鐵碳合金組織性能的影響(1)對平衡組織的影響835.含碳量對鐵碳合金組織性能的影響(2)對力學性能的影響含碳量越高，鋼的強度和硬度越高，而塑性和韌性越低。這是由于含碳量越高，鋼中的硬脆相-Fe3C越多的緣故。而當含碳量超過0.9％時，達到碳的過共析，在晶界析出網(wǎng)狀二次滲碳體，使鋼的強度有所降低。5.含碳量對鐵碳合金組織性能的影響(2)對力學性能的影響846.鐵碳合金平衡相圖的應用（1）1、選材的依據(jù)2、選擇鑄造合金成分和澆注溫度的依據(jù)3、確定鋼的鍛造溫度的依據(jù)4、研究焊縫區(qū)及近縫區(qū)組織和性能變化的理論依據(jù)5、確定各種熱處理工藝的依據(jù)：根據(jù)對工件材料性能要求的不同，各種不同熱處理方法的加熱溫度都是參考Fe-Fe3C相圖選定的。

6.鐵碳合金平衡相圖的應用（1）1、選材的依據(jù)856.鐵碳合金平衡相圖的應用（2）

1在選材上的應用低碳鋼：塑性、韌性好，用于沖壓件、焊接件、抗沖擊件。中碳鋼:綜合力學性能較好，用于軸、齒輪等。高碳鋼：強度、硬度、耐磨性好，用于各種工模具。白口鐵：性硬而脆，但鑄造性能好，用于不受沖擊的鑄件。

2在鑄造工藝上的應用根據(jù)Fe-Fe3C相圖的液相線可以找出不同成分的鐵碳合金的熔點，從而確定合適的熔化、澆注溫度(液相線以上50~100℃)。還可以看到鋼的熔化與澆注溫度都要比鑄鐵高，如下圖所示。此外，靠近共晶成分的鐵碳合金不僅熔點低，而且凝固溫度區(qū)間也較小，故具有良好的鑄造性能。這類合金適宜于鑄造，在鑄造生產(chǎn)中獲得廣泛的應用。6.鐵碳合金平衡相圖的應用（2）1在選材上的應用866.鐵碳合金平衡相圖的應用（3）

Fe-Fe3C相圖與鑄、鍛工藝的關(guān)系

3在塑性加工工藝上的應用鋼材軋制或鍛造的溫度范圍，多選擇在單一奧氏體組織范圍內(nèi)。其選擇原則是開始軋制或鍛造的溫度不得過高，以免鋼材氧化嚴重，甚至發(fā)生奧氏體晶界部分熔化，使工件報廢。而終止溫度也不能過低，以免鋼材塑性差，在鍛造過程中導致產(chǎn)生裂紋。一般始鍛溫度在固相線以下100~200℃，終鍛溫度800℃左右。各種碳素鋼合適的軋制或鍛造溫度范圍如圖所示。6.鐵碳合金平衡相圖的應用（3）Fe-Fe3C相圖與鑄、87

§3.1碳鋼一、碳鋼中的常存雜質(zhì)元素及其作用（1）硅和錳——有益元素作用：脫氧劑，形成MnS，固溶強化，減少FeO的影響。（2）硫和磷——有害元素危害：形成低熔點的FeS，使鋼產(chǎn)生熱脆；使鋼產(chǎn)生冷脆?！?.1碳鋼88硅（Si）（1）可清除鋼中的FeO，脫氧能力比Mn強。

它與鋼液中的FeO能結(jié)成密度較小的硅酸鹽以爐渣的形式被除去。從而消除FeO對鋼的不良影響。（2）硅能溶入鐵素體中，使鐵素體強化，從而提高鋼的強度和硬度，但降低塑性和韌性。當含硅量不多時，其對鋼的性能影響不大。（3）總起來說，硅也是一種有益的元素。作為雜質(zhì)其含量應小于0.4%。硅（Si）（1）可清除鋼中的FeO，脫氧能力比Mn強。89錳（Mn）（1）可清除鋼中的FeO，改善鋼的品質(zhì)。

錳從FeO中奪取氧形成MnO進入爐渣，從而把鋼中的FeO還原成鐵，改善鋼的質(zhì)量。（2）減輕硫的有害作用，降低鋼的脆性，改善鋼的熱加工性能。（MnS在高溫時有一定塑性，切削加工中MnS能起斷屑作用，因此改善了鋼的切削加工性，這類鋼稱作易切削鋼)（3）在室溫下錳能大部分溶入鐵素體中形成含錳鐵素體的置換固溶體，使鐵素體強化，提高鋼的強度和硬度。（4）錳在碳鋼中的質(zhì)量分數(shù)一般為0.25%～0.80%，最高可達1.2%?？偲饋碚f，錳是一種有益的元素。錳（Mn）（1）可清除鋼中的FeO，改善鋼的品質(zhì)。902.硫（S）、磷（P）是有害元素S是在煉鋼時由礦石和燃料帶入鋼中的→熱脆

P是由礦石帶入鋼中的→冷脆衡量鋼的質(zhì)量的主要指標為含S、P量。S一般控制在0.05%以下,P一般鋼的含磷量控制在0.045%以下。2.硫（S）、磷（P）91P（1）硫：可與鐵生成FeS，F(xiàn)eS與Fe能形成低熔點（985℃）的共晶體，且分布在晶界上。當鋼材在1000℃～1200℃進行熱壓力加工時，由于共晶體熔化，從而導致熱加工時開裂。這種金屬在高溫時出現(xiàn)脆裂的現(xiàn)象，稱為“熱脆”。（2）磷在鋼中能全部溶于鐵素體中，提高鐵素體的強度和硬度。但在室溫下卻使鋼的塑性和韌性急劇下降（Fe3P而使鋼的脆性增加），產(chǎn)生低溫脆性，這種現(xiàn)象稱為冷脆。P（1）硫：可與鐵生成FeS，F(xiàn)eS與Fe能形成低熔點（992磷的有害作用在一定條件下可以轉(zhuǎn)化，例如鋼中加入適量的磷還可以提高鋼材的耐大氣腐蝕性能。在炮彈鋼中加入較多磷，可增大鋼的脆性，使炮彈在爆炸時碎片增多，從而增加了殺傷力。磷的有害作用在一定條件下可以轉(zhuǎn)化，例如鋼中加入適量的磷還可以93

二、碳鋼的分類、牌號和用途（一）碳鋼的分類

1.按碳的含量分類

2.按質(zhì)量分類

二、碳鋼的分類、牌號和用途94

3.按用途分類（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼主要用于建筑、橋梁等工程結(jié)構(gòu)和各種機械零件（如齒輪、軸、螺柱、彈簧等）。（2）碳素工具鋼主要用于種類刀具、量具和模具。如絲錐、板牙、刮刀、鋸條、沖模等。（3）專用鋼包括鍋爐鋼、船用鋼、易切削鋼等。3.按用途分類95

4.按鋼液脫氧程度分類（1）沸騰鋼（F）脫氧不完全，組織不致密，成分不均勻，性能較差。（2）鎮(zhèn)靜鋼（Z）脫氧完全，組織致密，成分較均勻，性能較好。（3）半鎮(zhèn)靜鋼（b）脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間。4.按鋼液脫氧程度分類96

（二）碳鋼的牌號、性能及主要用途

1.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼(GB/T700—1988)

表示方法：用Q、屈服數(shù)值、質(zhì)量等級和脫氧方法組成。牌號Q235—D示例說明：

Q—鋼的屈服點“屈”字漢語拼音字頭；

235—最低屈服點值235MPa;

D—表示質(zhì)量等級為D級。

有時牌號后面還要分別附加下列符號：

F—沸騰鋼；b—半鎮(zhèn)靜鋼；

Z—鎮(zhèn)靜鋼；TZ—特殊鎮(zhèn)靜鋼。

由于D級質(zhì)量鋼均為特殊鎮(zhèn)靜鋼，故“TZ”符號可以省略。如Q235—D—TZ可寫為Q235-D。符號“Z”有時亦可省略。機械性能（二）碳鋼的牌號、性能及主要用途97

常用碳素結(jié)構(gòu)鋼：表3.1.doc

Q195、Q215、Q235A、Q235B

塑性較好，有一定的強度，通常軋制成鋼筋、鋼板、鋼管等，可用于做橋梁、建筑物等構(gòu)件，也可用做普通螺釘、螺帽、鉚釘?shù)取?/p>

Q235C、Q235D可用于重要的焊接件。

Q255、Q275強度較高，可軋制成型鋼、鋼板作構(gòu)件用。

這類鋼常在熱軋狀態(tài)下使用，不再進行熱處理。但對某些零件，也可以進行正火、調(diào)質(zhì)、滲碳等處理，以提高其使用性能。表３表常用碳素結(jié)構(gòu)鋼：表3.1.doc98

常用碳素結(jié)構(gòu)鋼

鋼板鋼筋建筑構(gòu)件螺釘鉚釘鋼橋梁常用碳素結(jié)構(gòu)鋼99

2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼表示方法：用兩位數(shù)字表示平均含碳量的萬分數(shù)，較高含錳量再加Mn。如：45鋼，碳的平均含量為萬分之四十五，即0.45%。含錳較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼要標出Mn，例如：45Mn。

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼主要用來制造各種機器零件。

優(yōu)質(zhì)碳鋼2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼100

常用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：

螺栓齒輪

曲軸彈簧常用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：101

常用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：表3.2.doc

08F

塑性好，可制造冷沖壓零件；

10、20鋼

冷沖壓性與焊接性能良好，可用作沖壓件及焊接件，經(jīng)過熱處理（如滲碳）也可以制造軸、銷等零件；

35、40、45、50鋼

經(jīng)熱處理后，可獲得良好的綜合機械性能，用來制造齒輪、軸類、套筒等零件；

60、65鋼

主要用來制造彈簧。

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼使用前一般都要經(jīng)過熱處理。常用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：表3.2.doc

102

3.碳素工具鋼碳素工具鋼的碳質(zhì)量分數(shù)在0.65%～1.35%之間。表示方法：用“T”加表示平均含碳量千分數(shù)的數(shù)字，較高質(zhì)量再加“A”。如T8，表示平均碳含量為0.80%的碳素工具鋼。碳素工具鋼均為優(yōu)質(zhì)鋼，若含硫、磷更低，則為高級優(yōu)質(zhì)鋼，在鋼號后標注“A”字。例如，T12A表示碳質(zhì)量分數(shù)為1.2%的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。

碳素工具鋼用來制造各種刃具、量具、模具等。工具鋼3.碳素工具鋼103

常用碳素工具鋼：表3.3.doc

T7、T8硬度較高、韌性較高，可制造沖頭、鑿子、錘子等工具。

T9、T10、T11硬度高，韌性適中，可制造鉆頭、刨刀、絲錐、手鋸條等刃具及冷作模具等。

T12、T13硬度很高，韌性較低，可制作銼刀、刮刀等刃具及量規(guī)、樣套等量具。碳素工具鋼使用前都要進行熱處理。常用碳素工具鋼：表3.3.doc

104

常用碳素工具鋼：銼刀量規(guī)鉆頭

常用碳素工具鋼：105

4.鑄鋼表3.4.doc

表示方法：ZG（1）力學性能—用最小屈服數(shù)值、最小抗拉強度表示

ZG200－400表示最小屈服強度200MPa、最小抗拉強度400MPa的鑄鋼。（2）化學成分—用兩位數(shù)字表示平均含碳量的萬分數(shù)和化學元素符號及含量百分數(shù)表示。

ZG45表示平均含碳量為0.45％的鑄鋼。

鑄鋼4.鑄鋼表3.4.doc106

鑄鋼主要用于制造形狀復雜，需要一定強度、塑性和韌性的零件，例如機車車輛、船舶、重型機械的齒輪、軸，以及軋輥、機座、缸體、外殼、閥體等。

外殼

軋輥

重型機械齒輪

鑄鋼主要用于制造形狀復雜，需要一定強度、塑性107第二章鋼的熱處理

將固態(tài)金屬或合金，采用適當?shù)姆绞竭M行加熱、保溫和冷卻，以獲得所需組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝方法稱熱處理。按目的、加熱條件和特點不同，熱處理分為：整體熱處理、表面熱處理和化學熱處理。熱處理的工藝由加熱、保溫和冷卻三個階段組成。第二章鋼的熱處理將固態(tài)金屬108

§2.1鋼的熱處理基本原理

一、鋼在加熱和冷卻時的組織轉(zhuǎn)變

在實際生產(chǎn)中，由于加熱和冷卻不是很緩慢，因此實際發(fā)生組織轉(zhuǎn)變的溫度與相圖的A1、A3、Acm有一定的偏離。通常加熱用Ac1、Ac3、Accm表示，冷卻用Ar1、Ar3、Arcm表示。將鋼加熱至Ac3或Ac1以上，獲得完全或部分奧氏體組織的操作稱為奧氏體化。

§2.1鋼的熱處理基本原109

110

（一）奧氏體的形成

1.奧氏體晶核的形成奧氏體的晶核易于在滲碳體相界面上形成。這是因為在兩相的相界上為形核提供了良好的條件。

（一）奧氏體的形成111

2.奧氏體晶核的長大奧氏體形核后，由于奧氏體與Fe3C晶界處的含碳量不同，將引起奧氏體中碳的擴散。通過鐵、碳原子的擴散和鐵原子的晶格改組，奧氏體向鐵素體和Fe3C兩個方向長大。

2.奧氏體晶核的長大112

3.殘余滲碳體溶解在奧氏體形成過程中，鐵素體比滲碳體先消失，因此奧氏體形成之后，還殘存未溶滲碳體。這部分未溶的殘余滲碳體將隨著時間的延長，繼續(xù)不斷地溶入奧氏體，直至全部消失。

3.殘余滲碳體溶解113

4.奧氏體均勻化滲碳體完全溶解后，開始時奧氏體中碳的濃度分布并不均勻,原先是滲碳體的地方碳濃度高，原先是鐵素體的地方碳濃度低。必須繼續(xù)保溫，通過碳的擴散，使奧氏體成分均勻化。4.奧氏體均勻化114

115

（二）影響奧氏體轉(zhuǎn)變的因素

1.加熱溫度和加熱速度的影響提高加熱T,將加速A的形成。隨著加熱速度的增加,奧氏體形成溫度升高（AC1

越高），形成所需的時間縮短。

2.化學成分的影響隨著鋼中含碳量增加,鐵素體核滲碳體相界面總量增多，有利于奧氏體的形成。

3.原始組織的影響由于奧氏體的晶核是在鐵素體和滲碳體的相界面上形成,所以原始組織越細，相界面越多，形成奧氏體晶核的“基地”越多，奧氏體轉(zhuǎn)變就越快。（二）影響奧氏體轉(zhuǎn)變的因素116

（三）奧氏體晶粒大小及其控制

1.奧氏體晶粒大小起始晶粒實際晶粒度《金屬平均晶粒度測定法》

2.奧氏體晶粒大小的控制（1）合理選擇加熱溫度和保溫時間隨著溫度升高晶粒度將之間長大。溫度愈高，晶粒長大于愈明顯。在一定溫度下，保溫時間愈長，奧氏體晶粒也越粗大。（2）加入合金元素奧氏體中的含碳量增高時，晶粒長大的傾向增多。若碳以未溶的碳化物形式存在，則它有阻礙晶粒長大的作用。（3）合理選擇原始組織（三）奧氏體晶粒大小及其控制117

118

119

二、鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變過冷奧氏體——暫時保留在A1以下的奧氏體。連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變——使加熱到奧氏體化的鋼連續(xù)降溫進行組織轉(zhuǎn)變等溫冷卻轉(zhuǎn)變——使加熱到奧氏體化的鋼以較快的冷卻速度冷到A1以下某溫度保溫，在等溫下發(fā)生組織轉(zhuǎn)變。二、鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變120

121

122

共析鋼過冷A的等溫轉(zhuǎn)變曲線圖

123

124

2.過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物組織和性能（1）珠光體型轉(zhuǎn)變——高溫轉(zhuǎn)變（A1~550℃）

A1~650℃片層珠光體<25HRC650℃~600℃細珠光體（索氏體S）25HRC~30HRC600℃~550℃極細珠光體（托氏體T）35HRC~40HRC

（2）貝氏體型轉(zhuǎn)變——中溫轉(zhuǎn)變（550℃~Ms）

550℃~350℃平行條狀鐵素體上分布細微滲碳體40HRC~45HRC350℃~Ms針狀鐵素體分布極細小碳化物50HRC~55HRC2.過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物組織和性能125

共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變包括二個轉(zhuǎn)變區(qū)。

（1）高溫轉(zhuǎn)變在A1～550℃之間，過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為珠光體型組織，此溫區(qū)稱珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)。珠光體型組織是鐵素體和滲碳體的機械混合物，滲碳體呈層片狀分布在鐵素體基體上，轉(zhuǎn)變溫度越低，層間距越小，可將珠光體型組織按層間距大小分為珠光體（P）、索氏體（S）和屈氏體（T）。奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變?yōu)閿U散型的生核、長大過程，是通過碳、鐵的擴散和晶體結(jié)構(gòu)的重構(gòu)來實現(xiàn)的。共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變包括二個轉(zhuǎn)變區(qū)。126

127

(a)珠光體3800倍

128

(b)索氏體8000倍

129

(c)屈氏體8000倍

130

（2）中溫轉(zhuǎn)變

在550℃～Ms之間,過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為貝氏體型組織,此溫區(qū)稱貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。

貝氏體是滲碳體分布在碳過飽和的鐵素體基體上的兩相混合物。奧氏體向貝氏體的轉(zhuǎn)變屬于半擴散型轉(zhuǎn)變，鐵原子不擴散而碳原子有一定擴散能力。

過冷奧氏體在550℃～350℃之間轉(zhuǎn)變形成的產(chǎn)物稱上貝氏體（上B)。上B呈羽毛狀，小片狀的滲碳體分布在成排的鐵素體片之間。

（2）中溫轉(zhuǎn)變131

(a)光學顯微照片500×(b)電子顯微照片5000×上貝氏體形態(tài)

132

過冷奧氏體在350℃～Ms之間的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物稱下貝氏體（B下）。B下在光學顯微鏡下為黑色針狀，在電子顯微鏡下可看到在鐵素體針內(nèi)沿一定方向分布著細小的碳化物（Fe2.4C）顆粒。

上貝氏體中鐵素體片較寬，塑性變形抗力較低；同時滲碳體分布在鐵素體片之間，容易引起脆斷，因此強度和韌性都較差。下貝氏體中鐵素體針細小，無方向性，碳的過飽和度大，位錯密度高，且碳化物分布均勻、彌散度大，所以硬度高，韌性好，具有較好的綜合機械性能。過冷奧氏體在350℃～Ms之間的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物133

(a)光學顯微照片500倍(b)電子顯微照片12000倍

下貝氏體形態(tài)

134

135

136

137

（二）過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變（二）過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變138

為了便于比較，同時在圖上表示了這個鋼的奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線圖（虛線表示），由圖可以看出，連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線比等溫轉(zhuǎn)變曲線略微偏右下一點，同時在轉(zhuǎn)變曲線Ｂ上沒有轉(zhuǎn)變區(qū)。連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線的測定，在技術(shù)上要比等溫轉(zhuǎn)變曲線困難，也不易達到準確，這就給使用帶來不方便。但從圖中可以看出，鋼的冷卻轉(zhuǎn)變曲線與等溫轉(zhuǎn)變曲線的上半部分基本上是一致的，特別在高溫時轉(zhuǎn)變產(chǎn)物和性能差別不明顯，所以目前生產(chǎn)中常根據(jù)等溫轉(zhuǎn)變曲線定性地，近似地分析連續(xù)冷卻時的奧氏體轉(zhuǎn)變的組織。為了便于比較，同時在圖上表示了這個鋼的奧139

140

141

142

143

144

145

§2.2鋼的普通熱處理一、退火和正火

1.退火加熱到適當?shù)臏囟?，保溫后緩慢冷卻。第一類退火（擴散退火、再結(jié)晶退火、去應力退火）是不以組織轉(zhuǎn)變?yōu)槟康牡墓に嚪椒?，由不平衡狀態(tài)過渡到平衡狀態(tài)。第二類退火（完全退火、不完全退火、等溫退火、球化退火）是以改變組織和性能為目的，改變鋼中珠光體、鐵素體和碳化物等組織形態(tài)及分布?！?.2鋼的普通146

2.正火加熱到AC3（或ACcm

）以上30℃~50℃，保溫后在空氣中冷卻。區(qū)別：冷卻速度比退火稍快，組織較細，強度硬度稍有提高。目的：亞共析鋼細化晶粒，提高硬度；過共析鋼消除二次滲碳體網(wǎng)。應用：一般作為預備熱處理，也可作大型或形狀復雜零件的終熱處理。2.正火147

148

149

150

151

二、淬火將鋼加熱到AC3或AC1以上某一溫度，保溫后以適當速度冷卻，獲得馬氏體或貝氏體組織的熱處理工藝。

1.淬火溫度及冷卻介質(zhì)（1）淬火溫度亞共析鋼AC1+（30~50℃）全部奧氏體淬火后為細小馬氏體共析鋼和過共析鋼AC3+（30~50℃）全部奧氏體或奧氏體和滲碳體淬火后為細小馬氏體和少量滲碳體二、淬火152

（2）淬火冷卻介質(zhì)理想的淬火介質(zhì)：在A1~650℃冷卻慢，在600℃~400℃快速冷卻，在300℃~200℃緩慢冷卻。①水及水溶液在650℃~400℃相對冷卻速度較小，常用作碳鋼的淬火。②油在300℃~200℃間冷卻速度比水小，用于合金鋼的淬火。（2）淬火冷卻介質(zhì)153

154

2.淬火方法（1）單液淬火——形狀簡單的碳鋼件在水中淬火，合金鋼和小尺寸碳鋼件在油中淬火。（2）雙液淬火——形狀復雜的高碳鋼工件和尺寸較大的合金鋼件。（3）分級淬火——尺寸較小、形狀復雜工件的淬火。（4）等溫淬火——形狀復雜，尺寸要求較精確，強韌性要求較高的小型工模具及彈簧等的淬火。2.淬火方法155

156

157

158

3.淬硬性與淬透性淬硬性是鋼在理想條件下淬火硬化所能達到的最高硬度。淬透性是指在規(guī)定條件下，決定鋼淬硬深度和硬度分布的特性。動畫\金工動畫\末端淬火法.swf

影響淬透性的因素是：奧氏體成分、淬火加熱溫度、鋼的原始組織3.淬硬性與淬透性159

160

161

三、回火回火是將鋼淬硬后，再加熱到AC1點以下某一溫度，保溫后冷卻到室溫的熱處理工藝。目的：減少殘余應力和脆性，穩(wěn)定組織和尺寸，獲得所要求的使用性能。

1.低溫回火（150℃～250℃）組織：回火馬氏體目的：減少應力和脆性，保持高硬度和耐磨性。應用：刃具、量具、模具、滾動軸承，以及滲碳、表面淬火的零件。三、回火162

2.中溫回火（350℃~500℃）組織：回火托氏體目的：高的彈性極限、屈服點和較好的韌性。應用：各種彈簧、鍛模。

3.高溫回火（500℃～650℃）調(diào)質(zhì)組織：回火索氏體目的：強度、塑性和韌性都較好的綜合力學性能應用：各種重要結(jié)構(gòu)件，如連桿、齒輪。2.中溫回火（350℃~500℃）163

4.回火脆性淬火鋼在某些溫度區(qū)間回火或從回火溫度緩冷通過該溫度區(qū)間時，出現(xiàn)脆化現(xiàn)象稱為回火脆性。第一類回火脆性

300℃左右回火，不可逆避免在250℃~350℃回火第二類回火脆性

500℃~650℃或更高溫回火緩冷合金元素偏聚4.回火脆性164

§2.3鋼的表面熱處理一、表面淬火僅對工件表面層進行熱處理，以改變其組織和性能的工藝。

1.感應加熱表面淬火

A.感應加熱表面淬火基本原理（1）高頻感應加熱表面淬火頻率50KHz~300KHz，淬硬層深度0.5mm~2.0mm。應用：中小模數(shù)齒輪和中小尺寸的軸類零件。§2.3鋼的表165

感應加熱表面淬火示意圖感166

167

（2）中頻感應加熱表面淬火頻率1KHz~10KHz，淬硬層深度2mm~10mm

應用：大、中模數(shù)齒輪和較大直徑軸類零件。（3）工頻感應加熱表面淬火頻率50Hz，淬硬層深度10mm~20mm

應用：大直徑軋輥、火車車輪等零件

B.感應加熱表面淬火特點及應用適用于中碳鋼和中碳合金鋼的成批大量生產(chǎn)。（2）中頻感應加熱表面淬火168

感應加熱表面淬火

169

2.火焰加熱表面淬火利用氧—乙炔（或其他可燃氣）火焰對零件表面進行加熱，隨之冷卻的工藝。適用于單件小批生產(chǎn)。2.火焰加熱表面淬火170

二、化學熱處理將金屬或合金工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其化學成分、組織和性能的熱處理工藝?；具^程：活性介質(zhì)分解，表面吸收，向內(nèi)部擴散。二、化學熱處理171

1.鋼的滲碳目的：提高表層的硬度的耐磨性，并保持心部良好的韌性。分類：氣體滲碳、固體滲碳和液體滲碳。（1）氣體滲碳加熱到900℃~950℃，工件在井式滲碳爐中，滴入易于熱分解和氣化的液體進行滲碳。（2）固體滲碳顆粒狀的木炭為滲碳劑，平均速度為0.1mm/h.

（3）滲碳后的組織和熱處理表層含碳量0.85%~1.05%，滲碳層厚度為0.5mm~2.5mm。滲碳后進行淬火和低溫回火。1.鋼的滲碳172

173

2.鋼的滲氮（氮化）目的：提高硬度、耐磨性、疲勞強度和耐蝕性。（1）氣體滲氮（2）離子滲氮（離子氮化）

3.碳氮共滲

§2.4其他熱處理工藝簡介一、形變熱處理二、真空熱處理三、激光熱處理2.鋼的滲氮（氮化）174

激光熱處理技術(shù)簡介

激光表面處理技術(shù)是近二十年來發(fā)展起來的一種新興材料表面處理技術(shù)，尤其是進入八十年代以來，大功率工業(yè)激光器和輔助設備的制造技術(shù)日益提高，各種激光表面處理技術(shù)日益成熟，使得激光表面處理技術(shù)的工業(yè)應用和深入研究異?；钴S，在歐美和日本，大功率激光器商業(yè)化程度很高，發(fā)展非常迅速，是工業(yè)發(fā)達國家非常矚目的一項新技術(shù)。

激光表面處理技術(shù)可以解決其他表面處理方法無法解決或不好的材料強化問題。激光表面處理技術(shù)是利用激光束對金屬表面進行瞬間淬頭處理，經(jīng)激光處理后，鑄鐵表層強度可達到HRC60以上，中碳及高碳的碳鋼，合金鋼的表層硬度可達HRC70以上，從而提激光熱處理技術(shù)簡介175

高其抗磨損，抗疲勞、耐腐蝕、防氧化等性能，延長其使用壽命。激光熱處理技術(shù)與其他熱處理如高頻感淬頭，滲碳、滲氮等傳統(tǒng)工藝相比，具有以下特點：

1.無需使用外加材料，僅改變被處理材料表面層的組織結(jié)構(gòu)。處理后的改性層具有足夠的厚度，可根據(jù)需要調(diào)整深淺一般可達0.1-0.8mm。

2.處理層和基體結(jié)合強度高。激光表面處理的改性層和基體材料之間是致密的冶金結(jié)合，而且處理層本身是致密的冶金組織，具有較高的硬度和耐磨性。高其抗磨損，抗疲勞、耐腐蝕、防氧化等性能，176

3.

被處理件變形極小，由于激光功率密度高，與零件的作用時間很短（10-2-10秒），零件的熱影響區(qū)和整體變化都很小。故適合于高精度零件處理，作為材料和零件的最后處理工序。

4.

加工柔性好，適用面廣。利用靈活的導光系統(tǒng)可隨意將激光導向處理部位，從而可方便地處理深孔、內(nèi)孔、盲孔和凹槽等，可進行選擇性的局部處理。

工藝簡單優(yōu)越。激光表面處理均在大氣環(huán)境中進行，免除了鍍膜工藝中漫長的抽真空時間，沒有明顯的機械作用力和工具損耗，無噪音、無污染、無公害、勞動條件好。再加上激光器配以微機控制系統(tǒng)，很容易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，易于批量生產(chǎn)。產(chǎn)品成品率極高，幾乎達到100%，效率很高，經(jīng)濟效益顯著。3.

被處理件變形極小，由于激光功率密度高，177

一、過冷奧氏體等溫冷卻轉(zhuǎn)變

1.亞共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變

亞共析鋼的過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線與共析鋼C曲線不同的是：在其上方多了一條過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的轉(zhuǎn)變開始線。亞共析鋼隨著含碳量的減少，C曲線位置往左移，同時Ms、Mf線住上移。

亞共析鋼的過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變過程與共析鋼類似，只是在高溫轉(zhuǎn)變區(qū)過冷奧氏體將先有一部分轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體，剩余的過冷奧氏體再轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織。

一、過冷奧氏體等溫冷卻轉(zhuǎn)變178

45鋼過冷A等溫轉(zhuǎn)變曲線

179

2.過共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變

過共析鋼過冷奧氏體的C曲線的上部為過冷奧氏體中析出二次滲碳體(Fe3CII)開始線。當加熱溫度為AC1以上30～50℃時，過共析鋼隨著含碳量的增加，C曲線位置向左移，同時Ms、Mf線往下移。

過共析鋼的過冷奧氏體在高溫轉(zhuǎn)變區(qū)，將先析出Fe3CII，其余的過冷奧氏體再轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織。2.過共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變

180

T10鋼過冷A的等溫轉(zhuǎn)變曲線

181

二、過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變

1.共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變

（1）轉(zhuǎn)變產(chǎn)物在共析鋼過冷奧氏本的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（CCT曲線）中，共析鋼以大于Vk（上臨界冷卻速度）的速度冷卻時，得到的組織為馬氏體。冷卻速度小于Vk′（下臨界冷卻速度）時，鋼將全部轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織。共析鋼過冷奧氏體在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變時得不到貝氏體組織。

與共析鋼的TTT曲線相比，共析鋼的CCT曲線稍靠右靠下一點，表明連續(xù)冷卻時，奧氏體完成珠光體轉(zhuǎn)變的溫度較低，時間更長。二、過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變182

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共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變組織

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（2）馬氏體轉(zhuǎn)變特