金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)力學(xué)性能晶體結(jié)構(gòu)金屬材料的塑性變形鐵－碳平衡圖過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變常用熱處理工藝碳鋼合金鋼分類及用途材料選用原則金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)力學(xué)性能1金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)課件2金屬材料力學(xué)性能靜載單向靜拉伸應(yīng)力―應(yīng)變曲線材料的強(qiáng)度塑性剛度和彈性硬度沖擊韌性斷裂韌性金屬材料力學(xué)性能靜載單向靜拉伸應(yīng)力―應(yīng)變曲線3靜載單向靜拉伸應(yīng)力―應(yīng)變曲線1．I(oab)段―彈性變形階段a:Pp

，b:Pe

（不產(chǎn)生永久變形的最大抗力）oa段：△L∝P

直線階段ab段：極微量塑性變形2．II(bcd)段―屈服變形c:屈服點(diǎn)

Ps3．III(dB)段―均勻塑性變形B:

Pb材料所能承受的最大載荷4．IV(BK)段―局部集中塑性變形頸縮低碳鋼緩慢加載單向靜拉伸曲線分為四階段：靜載單向靜拉伸應(yīng)力―應(yīng)變曲線1．I(oab)段―彈性變形階4材料的強(qiáng)度――材料所能承受的極限應(yīng)力.

單位:MPa(N/mm2)σ=P/Fo

表示材料抵抗變形和斷裂的能力1．抗拉強(qiáng)度σb=Pb/Fo材料被拉斷前所承受的最大應(yīng)力值（材料抵抗外力而不致斷裂的極限應(yīng)力值）。2．屈服強(qiáng)度σs和條件屈服強(qiáng)度σ0.02a:

σs=Ps/Fo

（σs代表材料開始明顯塑性變形的抗力,是設(shè)計(jì)和選材的主要依據(jù)之一。）b:

σ0.02條件屈服強(qiáng)度3．疲勞強(qiáng)度σ-1

（80%的斷裂由疲勞造成）疲勞極限：材料經(jīng)無(wú)數(shù)次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生疲勞斷裂的最高應(yīng)力值。材料的強(qiáng)度――材料所能承受的極限應(yīng)力.

5塑性1．延伸率

Lk:試樣拉斷后最終標(biāo)距長(zhǎng)度延伸率與試樣尺寸有關(guān)，

d5,

d10(Lo=5do,10do)2．?dāng)嗝媸湛s率y

=△F/Fo=(Fo-Fk)/Fox100%d,y

越大，塑性愈好d<5%,脆性材料塑性6剛度和彈性1．剛度－材料在受力時(shí)，抵抗彈性變形的能力E=σ/ε楊氏彈性模量

GPa,MPa本質(zhì)是：反映了材料內(nèi)部原子結(jié)應(yīng)力的大小，組織不敏感的力系指標(biāo)。2．彈性：材料不產(chǎn)生塑性變形的情況下，所能承受的最大應(yīng)力。比例極限：σp=Pp/Fo

應(yīng)力―應(yīng)變保持線性關(guān)系的極限應(yīng)力值彈性極限：σe=Pe/Fo

不產(chǎn)永久變形的最大抗力工程上，σp、σe視為同一值，通常也可用σ0.01剛度和彈性7硬度抵抗外物壓入的能力，稱為硬度―綜合性能指標(biāo)1．布氏硬度

適用于未經(jīng)淬火的鋼、鑄鐵、有色金屬或質(zhì)地輕軟的軸承合金。硬度8定義：每0.002mm相當(dāng)于洛氏1度洛氏硬度常用標(biāo)尺有：B、C、A三種①HRB輕金屬，未淬火鋼②HRC較硬，淬硬鋼制品③HRA硬、薄試件洛氏硬度定義：每0.002mm相當(dāng)于洛氏1度洛氏硬度9維氏硬度維氏硬度的壓力一般可選5，10，20，30，50，100，120kg等，小于10kg的壓力可以測(cè)定顯微組織硬度。維氏硬度維氏硬度的壓力一般可選5，10，20，30，50，110沖擊韌性韌性：材料斷裂前吸收變形能量的能力--韌性。沖擊韌性：沖擊載荷下材料抵抗變形和斷裂的能力。ak=沖擊破壞所消耗的功Ak/標(biāo)準(zhǔn)試樣斷口截面積F(J/cm2)ak值低的材料叫做脆性材料，斷裂時(shí)無(wú)明顯變形，斷口呈金屬光澤，呈結(jié)晶狀。ak值高，明顯塑變，斷口呈灰色纖維狀，無(wú)光澤，韌性材料。韌性與溫度有關(guān)—脆性轉(zhuǎn)變溫度TK沖擊韌性11斷裂韌性1．問題的提出低應(yīng)力脆斷――斷裂力學(xué)2．應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子KI前面所述的力學(xué)性能，都是假定材料內(nèi)部是完整、連續(xù)的，但是實(shí)際上，內(nèi)部不可避免的存在各種缺陷（夾雜、氣孔等），由于缺陷的存在，使材料內(nèi)部不連續(xù)，這可看成材料的裂紋，在裂紋尖端前沿有應(yīng)力集中產(chǎn)生，形成一個(gè)裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)。表示應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度的參數(shù)——“應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子”。

I：?jiǎn)挝缓穸?，無(wú)限大平板中有一長(zhǎng)度2a的穿透裂紋Y：裂紋形狀，加載方式，試樣幾何尺寸，試驗(yàn)類型有關(guān)的系數(shù)――幾何形狀因子。

斷裂韌性I：?jiǎn)挝缓穸?，無(wú)限大平板中有一長(zhǎng)度2a的穿透裂紋123．?dāng)嗔秧g性對(duì)于一個(gè)有裂紋的試樣，在拉伸載荷作用下，Y值是一定的，當(dāng)外力逐漸增大，或裂紋長(zhǎng)度逐漸擴(kuò)展時(shí)，應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子也不斷增大，當(dāng)應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子KI增大到某一值時(shí)，

σy=KI就可使裂紋前沿某一區(qū)域的內(nèi)應(yīng)力大到足以使材料產(chǎn)生分離，從而導(dǎo)致裂紋突然失穩(wěn)擴(kuò)展，即發(fā)生脆斷。3．?dāng)嗔秧g性就可使裂紋前沿某一區(qū)域的內(nèi)應(yīng)力大到足以使材料產(chǎn)生13這個(gè)應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子的臨界值，稱為材料的斷裂韌性，用KIC表示，它表明了材料有裂紋存在時(shí)抵抗脆性斷裂的能力。當(dāng)KI>KIC時(shí)，裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展，發(fā)生脆斷。KI＝KIC時(shí)，裂紋處于臨界狀態(tài)KI<KIC時(shí)，裂紋擴(kuò)展很慢或不擴(kuò)展，不發(fā)生脆斷。KIC可通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得，它是評(píng)價(jià)阻止裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展能力的力學(xué)性能指標(biāo)。是材料的一種固有特性，與裂紋本身的大小、形狀、外加應(yīng)力等無(wú)關(guān)，而與材料本身的成分、熱處理及加工工藝有關(guān)。這個(gè)應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子的臨界值，稱為材料的斷裂韌性，用KIC表示14應(yīng)用斷裂韌性是強(qiáng)度和韌性的綜合體現(xiàn)。（1）探測(cè)出裂紋形狀和尺寸，根據(jù)KIC，制定零件工作是否安全KI≥KIC，失穩(wěn)擴(kuò)展。（2）已知內(nèi)部裂紋2a，計(jì)算承受的最大應(yīng)力。（3）已知載荷大小，計(jì)算不產(chǎn)生脆斷所允許的內(nèi)部宏觀裂紋的臨界尺寸。應(yīng)用15晶體結(jié)構(gòu)理想晶體面心立方晶體體心立方晶體密排六方晶體點(diǎn)缺陷線缺陷－位錯(cuò)面缺陷－晶間金屬材料的塑性變形冷塑性變形對(duì)金屬組織性能的影響

晶體結(jié)構(gòu)理想晶體16金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)課件17金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)課件18金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)課件19金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)課件20BCC、FCC、HCP晶胞的重要參數(shù)晶胞晶體學(xué)參數(shù)原子半徑晶胞原子數(shù)配位數(shù)致密度FCCa=b=c,a

=b=g

=90o

2868%BCCa=b=c,a

=b=g

=90o

41274%HCPa=b

≠c,c/a=1.633,a

=b

=90o,g=120o

a/261274%BCC、FCC、HCP晶胞的重要參數(shù)晶胞晶體學(xué)參數(shù)原子半21金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)課件22金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)課件23金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)課件24金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)課件25金屬材料的塑性變形單晶體的塑性變形——滑移和孿生多晶體的塑性變形冷塑性變形對(duì)金屬組織性能的影響塑性變形金屬在加熱時(shí)組織性能變化金屬材料的塑性變形單晶體的塑性變形——滑移和孿生26金屬材料的塑性變形1、單晶體的塑性變形——滑移和孿生（1）滑移：在外加切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿一定晶面（滑移面）的一定方向（滑移方向）發(fā)生相對(duì)的滑動(dòng)如拉伸時(shí)，滑移面上的外力P分解為正應(yīng)力σ和切應(yīng)力τ。正應(yīng)力作用使晶格發(fā)生彈性伸長(zhǎng)；σ↓--->伸長(zhǎng)量↓，σ→O，變形恢復(fù)；σ↑--->伸長(zhǎng)量↑，σ＞原子間結(jié)合力時(shí)，拉斷。正應(yīng)力σ只能使晶體產(chǎn)生彈性變形和斷裂，不能使晶體產(chǎn)生塑性變形。切應(yīng)力作用使晶格發(fā)生彈性歪扭；τ＜τc（臨界切應(yīng)力），τ↓---->變形量↓，τ→O，變形恢復(fù)；τ＞τc，發(fā)生滑移，產(chǎn)生永久塑性變形。金屬材料的塑性變形27金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)課件28滑移與位錯(cuò)

滑移的實(shí)現(xiàn)

→借助于位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。（剛性滑移模型計(jì)算出的臨界切應(yīng)力值＞＞實(shí)測(cè)值）位錯(cuò)產(chǎn)生→滑移→塑性變形·位錯(cuò)在外加切應(yīng)力的作用下移動(dòng)至晶體表面

→一個(gè)原子間距的滑移臺(tái)階→塑性變形·滑移線（晶體表面的滑移臺(tái)階）→滑移帶（大量滑移線）·滑移系（滑移面和該面上的一個(gè)滑移方向），滑移系數(shù)目↑，材料塑性↑；滑移方向↑，材料塑性↑。如FCC和BCC的滑移系為12個(gè)，HCP為3個(gè)，F(xiàn)CC的滑移方向多于BCC。金屬塑性如Cu（FCC）＞Fe（BCC）＞Zn（HCP）。滑移與位錯(cuò)位錯(cuò)產(chǎn)生→滑移→塑性變形29

b.滑移時(shí)晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)①外力錯(cuò)動(dòng)→力偶使滑移面轉(zhuǎn)動(dòng)→滑移面∥拉伸軸。②以滑移面的法線為轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)→滑移方向∥最大切應(yīng)力方向。

b.滑移時(shí)晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)①外力錯(cuò)動(dòng)→力偶使滑移面轉(zhuǎn)動(dòng)→滑移面∥拉30（2）孿生

晶體的一切分相對(duì)于另一部分沿一定晶面（孿生面）和晶向（孿生方向）發(fā)生切變?！饘倬w中變形部分與未變形部分在孿生面兩側(cè)形成鏡面對(duì)稱關(guān)系?！l(fā)生孿生的部分（切變部分）稱為孿生帶或?qū)\晶。孿生帶的晶格位向發(fā)生變化，發(fā)生孿生時(shí)各原子移動(dòng)的距離是不相等的。

（2）孿生31（3）滑移和孿生：滑移和孿生均在切應(yīng)力作用下，沿一定晶面的一定晶向進(jìn)行，產(chǎn)生塑性變形。孿生借助于切變進(jìn)行，所需切應(yīng)力大，速度快，在滑移較難進(jìn)行時(shí)發(fā)生→ⅰ.FCC金屬一般不發(fā)生孿生，少數(shù)在極低溫度下發(fā)生?！?BCC金屬僅在室溫或受沖擊時(shí)發(fā)生?！?HCP金屬較容易發(fā)生孿生?；啤右苿?dòng)的相對(duì)位移是原子間距的整數(shù)值→不引起晶格位向的變化。孿生→原子移動(dòng)的相對(duì)位移是原子間距的分?jǐn)?shù)值→孿晶晶格位向改變→促進(jìn)滑移孿生產(chǎn)生的塑性變形量?。ā芑谱冃瘟康?0％）→孿生變形引起的晶格畸變大。（3）滑移和孿生：322、多晶體的塑性變形（1）影響多晶體塑性變形的因素晶粒位向：晶粒位向不一致晶界：ⅰ.滑移的主要障礙：晶界原子排列較不規(guī)則→缺陷多→滑移阻力大→變形抗力大。ⅱ.協(xié)調(diào)變形：晶界自身變形→處于不同變形量的相鄰晶粒保持連續(xù)。（2）細(xì)晶強(qiáng)化Hall-Pitch關(guān)系：σs=σ0+Kyd-1/2

晶粒小→晶界面積大→變形抗力大→強(qiáng)度大晶粒小→晶界附近位錯(cuò)密度小→應(yīng)力集中小→滑移由這晶粒到另外一個(gè)晶粒機(jī)會(huì)少→變形困難→屈服強(qiáng)度↑晶粒小→單位體積晶粒多→變形分散→減少應(yīng)力集中晶粒小→晶界多→不利于裂紋的傳播→斷裂前承受較大的塑性變形細(xì)晶強(qiáng)化：晶粒細(xì)化→強(qiáng)度提高、塑性提高、韌性提高，硬度提高。2、多晶體的塑性變形33冷塑性變形對(duì)金屬組織性能的影響1．加工硬化（形變硬化）（冷作硬化）金屬在冷態(tài)下進(jìn)行塑性變形時(shí)，隨著變形度的增加，其強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降——加工硬化塑性變形→位錯(cuò)開動(dòng)→位錯(cuò)大量增殖→相互作用→運(yùn)動(dòng)阻力加大→變形抗力↑→彈度↑、硬度↑、塑性、韌性↓位錯(cuò)強(qiáng)化：位錯(cuò)密度↑→強(qiáng)度、硬度↑

冷塑性變形對(duì)金屬組織性能的影響34意義1）一種強(qiáng)化手段2）冷加工成形得以順利進(jìn)行3）具有過載能力，使用安全4）↓塑性，↑切削性能不利：塑性變形困難→中間退火→消除意義352．纖維組織

晶粒拉長(zhǎng)，纖維組織→各同異性2．纖維組織363．殘余內(nèi)應(yīng)力第一類內(nèi)應(yīng)力——宏觀，表面和心部，塑性變形不均第二類內(nèi)應(yīng)力——微觀，晶粒間或晶內(nèi)不同區(qū)域變形不均第三類內(nèi)應(yīng)力——超微觀，晶粒畸變3．殘余內(nèi)應(yīng)力37

1．回復(fù)D較小，物理化學(xué)性能恢復(fù)，內(nèi)應(yīng)力顯著降低，強(qiáng)度和硬度略有降低——去應(yīng)力退大。2．再結(jié)晶1）新的形核一長(zhǎng)大過程，無(wú)新相生成加工硬化消除，力學(xué)性能恢復(fù)，顯微組織發(fā)生顯著變化→等軸晶粒，強(qiáng)度大大下降再結(jié)晶退火：消除加工硬化的熱處理工藝再結(jié)晶溫度：純金屬：TR=0.4-0.35Tm(K)合金：TR=0.5-0.7Tm(K)2）影響再結(jié)晶晶粒度的因素①溫度T↑—D↑—↑晶界遷移—長(zhǎng)大↑②預(yù)變形度3．晶粒長(zhǎng)大三、塑性變形金屬在加熱時(shí)組織性能變化

1．回復(fù)三、塑性變形金屬在加熱時(shí)組織性能變化38鐵碳合金Fe-Fe3C平衡相圖鐵素體、奧氏體、滲碳體純鐵、共析鋼、亞共析鋼、過共析鋼的結(jié)晶過程共析鋼的奧氏體化過程奧氏體晶粒度過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變鐵碳合金Fe-Fe3C平衡相圖39鐵碳合金鋼鐵是現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的金屬材料。普通碳鋼和鑄鐵均屬于鐵碳合金范疇，合金鋼和合金鑄鐵實(shí)際上是有意加入合金元素的鐵碳合金。因此，鐵和碳是鋼鐵材料的兩個(gè)最基本的組元。為了熟悉鋼鐵材料的組織與性能，以便在生產(chǎn)中合理使用，首先從研究鐵碳合金開始，研究鐵與碳的相互作用，以便認(rèn)識(shí)鐵碳合金的本質(zhì)并了解鐵碳合金成分、組織結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。

金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)課件40金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)課件41金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)課件42純鐵及其同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變大多數(shù)金屬在結(jié)晶終了之后以及繼續(xù)冷卻過程中，其晶體結(jié)構(gòu)不再發(fā)生變化，但也有一些金屬，如Fe、Co、Ti、Mn、Sn等，在結(jié)晶之后繼續(xù)冷卻時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)變化，從一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格。金屬在固態(tài)下隨著溫度的改變由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的變化稱為同素異構(gòu)(晶)轉(zhuǎn)變。金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)課件43鐵素體

碳溶解于a-Fe中所形成的間隙固溶體稱為“鐵素體”，以符號(hào)F表示。由于a-Fe是體心立方晶格，其晶格間隙的直徑很小，因而碳在a-Fe中的溶解度很小，最大的溶解度為0.02％（727℃）。隨著溫度下降溶碳量逐漸減小，在室溫時(shí)溶碳量?jī)H為0.0008％。這是因?yàn)樵赼-Fe中容納碳原子的空隙半徑很小，通常情況下，a-Fe中晶格的最大空隙半徑為0.36A，而碳原子半徑為0.77A。因此碳原子不可能處于晶格的空隙中，而是存在于a-Fe晶格的缺陷處（如位錯(cuò)、晶界、空位等）。所以鐵素體含碳量很低，它的顯微組織是由網(wǎng)絡(luò)狀的多面體晶粒組成，它的性能幾乎與純鐵相同，即強(qiáng)度和硬度很低，但具有良好的塑性和韌性。鐵素體在770℃以下具有鐵磁性，在770℃以上則失去鐵磁性。鐵素體44奧氏體碳溶于γ-Fe中所形成的間隙固溶體稱為奧氏體，以符號(hào)A表示。由于γ-Fe是面心立方晶格它的致密度雖然高于體心立方晶格的a-Fe，但由于其晶格間隙的直徑要比a-Fe大，故溶碳能力也較大。在1148℃時(shí)溶碳量最大可達(dá)2.11％，碳通常填充在γ-Fe中的八面體間隙中。隨著溫度下降溶碳量逐漸減少，在727℃時(shí)的溶碳量為Wc=0.77％。奧氏體只存在于727℃以上的高溫范圍內(nèi)。因此加熱到高溫時(shí)可以得到單一的A組織。由于A是易產(chǎn)生滑移的面心立方晶格，奧氏體的硬度較低而塑性較高，易于鍛壓成型。奧氏體為非鐵磁性相。

奧氏體45滲碳體滲碳體的分子式為Fe3C，它是一種具有復(fù)雜晶格的間隙化合物。滲碳體含碳6.69％；熔點(diǎn)為1227℃；不發(fā)生同素異晶轉(zhuǎn)變；但有磁性轉(zhuǎn)變，它在230℃以下具有弱鐵磁性，而在230℃以上則失去鐵磁性；硬度很高，能輕易地刻劃玻璃，而塑性和韌性幾乎為零，脆性極大。在室溫平衡狀態(tài)下，鐵碳合金（鋼）中的碳大多以滲碳體形式存在于組織中。滲碳體中碳原子可被氮等小尺寸原子置換，而鐵原子則可被其他金屬原子(如Cr、Mn等)置換。這種以滲碳體為溶劑的固溶體稱為合金滲碳體，如(Fe，Mn)3C、(Fe，Cr)3C等。滲碳體46滲碳體在鋼和鑄鐵中與其他相共存時(shí)呈片狀、球狀、網(wǎng)狀或板狀。它的形態(tài)與分布對(duì)鋼的性能有很大影響。當(dāng)滲碳體的形狀和分布合適時(shí)，可提高鋼的強(qiáng)度和耐磨性。因此它是鐵碳合金中重要的強(qiáng)化相。同時(shí)，F(xiàn)e3C在一定條件下會(huì)發(fā)生分解，形成石墨狀的自由碳。Fe3C→3Fe+C（石墨）以上是碳在鐵中的存在形式，也是鐵碳合金中的基本組織，除此三種之外，鐵碳合金中還有另外兩種組織，即珠光體和萊氏體。珠光體是鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物，用P表示，其平均含碳量為0.77％。滲碳體在鋼和鑄鐵中與其他相共存時(shí)呈片狀、球狀、網(wǎng)狀或板狀。47工業(yè)純鐵（C%≤0.0218%）工業(yè)純鐵（C%≤0.0218%）48共析鋼C%=0.77%

共析鋼C%=0.77%49亞共析鋼0.0218%<C%<0.77%

亞共析鋼0.0218%<C%<0.77%50過共析鋼

過共析鋼51a.形核

（優(yōu)先在相界（F，F(xiàn)e3C）b.長(zhǎng)大c.滲碳體完全溶解d.碳的均勻化

共析鋼奧氏體化過程a.形核（優(yōu)先在相界（F，F(xiàn)e3C）共析鋼奧氏體化過程52影響奧氏體化的因素1．加熱溫度T↑→A化↑

(D↑→濃度梯度大）2．加熱速度V↑→轉(zhuǎn)變開始溫度↑，轉(zhuǎn)變時(shí)間↓3．含碳量C%↑→界面多→核心多→轉(zhuǎn)變快4．合金元素

a.Cr、M0、W、V、Nb、Ti強(qiáng)碳化物形成元素，↓奧氏體形成速度

b.C0、Ni非碳化物形成元素，↑奧氏形成速度

c.Al、Si、Mn影響不太5．原始組織片狀，片間距小→相界面多→碳彌散度大→碳原子擴(kuò)散距離短→奧氏體形核長(zhǎng)大快>粒狀影響奧氏體化的因素53奧氏體晶粒度奧氏體晶粒度541．晶粒度:表征晶體內(nèi)晶粒大小的量度，通常用長(zhǎng)度，面積，體積或晶粒度級(jí)別表示。2．起始晶粒度、實(shí)際晶粒度、本質(zhì)晶粒度本質(zhì)晶粒度：鋼奧氏體晶粒長(zhǎng)大的傾向。奧氏體晶粒隨溫度的升高而且迅速長(zhǎng)大→本質(zhì)粗晶鋼奧氏體晶粒隨溫度升高到某一溫度時(shí)，才迅速長(zhǎng)大→本質(zhì)細(xì)晶鋼1．晶粒度:表征晶體內(nèi)晶粒大小的量度，通常用長(zhǎng)度，面積，體553．奧氏體晶粒度的控制a.加熱工藝

加熱溫度，保溫時(shí)間b.鋼的成分——合金化A中C%↑→晶粒長(zhǎng)大↑

MxC%↑→是粒長(zhǎng)大↓

1)碳化物形成元素

細(xì)化晶粒

2）Al→本質(zhì)細(xì)晶鋼

3）Mn、P促進(jìn)長(zhǎng)大3．奧氏體晶粒度的控制56過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變57金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)課件58高溫轉(zhuǎn)變區(qū)A1——鼻子溫度（5500C）A過冷——>P（S，T）索氏體，屈氏體。P的形成取決于生核，長(zhǎng)大速率。T↓，生核，長(zhǎng)大↑。T↓→6000C，D↓，長(zhǎng)大慢→層間距薄，短擴(kuò)散型相變，綜合性能好，HB較低，韌性好。T↓——HB↑，強(qiáng)度↑高溫轉(zhuǎn)變區(qū)59中溫區(qū)轉(zhuǎn)變，貝氏體轉(zhuǎn)變550℃~230℃（MS）A過冷→B，碳化物分布在含過飽和碳的F基體上的兩相機(jī)械混合物。550℃~350℃上貝氏體半擴(kuò)散型，F(xiàn)e不擴(kuò)散羽毛狀碳化物在F間，韌性差350℃~MS下貝氏體C原子有一定的擴(kuò)散能力針狀碳化物在F內(nèi)，韌性高，綜合機(jī)械性能好中溫區(qū)轉(zhuǎn)變，貝氏體轉(zhuǎn)變550℃~230℃（MS）550℃60低溫區(qū)轉(zhuǎn)變——馬氏體轉(zhuǎn)變MS→Mf之間一個(gè)溫度范圍內(nèi)連續(xù)冷卻完成的，離于非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。a.A過冷→M+A'殘余b.轉(zhuǎn)變產(chǎn)物：

馬氏體M，碳在α-Fe中的過飽和固溶體。C%<0.23%，板條狀MC%>1.0%，針狀，馬氏體c.實(shí)質(zhì)：T低——C無(wú)法擴(kuò)散→非擴(kuò)散性晶格切變→過飽和C的鐵素體。d.M轉(zhuǎn)變的特征，①無(wú)擴(kuò)散性；②瞬時(shí)性；③存在Ms,Mf；④不完全性；

⑤體積膨脹。低溫區(qū)轉(zhuǎn)變——馬氏體轉(zhuǎn)變61共析鋼等溫轉(zhuǎn)變組織——性能的關(guān)系（1）珠光體型轉(zhuǎn)變溫度降低，片間距小，細(xì)晶強(qiáng)化→強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性提高（2）貝氏體B上:強(qiáng)度、韌性差B下:硬度高，韌性好，具有優(yōu)良的綜合機(jī)械性能（3）馬氏體硬度高C%↑→HRC↑針狀馬氏體，硬而脆，塑、韌性差板條狀，強(qiáng)度高，塑性，韌性好4．亞（過）共析鋼的等溫冷卻轉(zhuǎn)變曲線共析鋼等溫轉(zhuǎn)變組織——性能的關(guān)系62影響C曲線的因素C曲線反映奧氏體的穩(wěn)定性及分解轉(zhuǎn)變特性，這些取決于奧氏體的化學(xué)成分和加熱時(shí)的狀態(tài)。（一）A成分1．含碳量A中C%↑→C曲線右移.

2．合金元素，（Co%↑→左移）除Co以外，所有合金元素溶入A中，增大過冷A穩(wěn)定性—右移.。非碳化物形成元素，Si,Ni,Cu,不改變C曲線形狀。強(qiáng)碳化物形成元素，Cr,Mo,W,V,Nb,Ti,改變C曲線形狀。除Co,Al外，均使Ms,Mf

下降，殘余A↑。（二）A化條件的影響1．加熱溫度和時(shí)間A化溫度↑，時(shí)間↑（成分均勻，晶粒大，未溶碳化物少，形核率降低）→A穩(wěn)定性↑，C曲線右移。影響C曲線的因素63

除

64過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖PS：A→P開始線Pf：A→P終止線K：珠光體型轉(zhuǎn)變終止線Vk：上臨界冷卻速度(馬氏體臨界冷卻速度)→M最小冷速Vk’：下臨界冷速→完全P最大冷速過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖PS：A→P開始線65(1)根據(jù)工件要求，確定熱處理工藝。(2)確定工件淬火時(shí)的臨界冷速。(3)可以指導(dǎo)連續(xù)冷卻操作V1:爐冷(退火),PV2:空冷，S，TV3:空冷，S，TV4:油冷，T+M+A'V5:M+A'(4)選擇鋼材的依據(jù)(5)C曲線對(duì)選擇淬火介質(zhì)與淬火方法有指導(dǎo)。(1)根據(jù)工件要求，66退火--將鋼件加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。退火--將鋼件加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻的熱67常用熱處理工藝退火、正火淬火鋼的淬透性回火合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響高頻淬火滲碳氮化常用熱處理工藝退火、正火681．完全退火加熱溫度：Ac3以上20-30度組織：P+F目的：①細(xì)化，均勻化粗大、不均勻組織②接近平衡組織——調(diào)整硬度→切削性↑③消除內(nèi)應(yīng)力應(yīng)用范圍：亞共折鋼，共析鋼，不適用于過共析鋼。2．球化退火（不完全退火）加熱溫度：Ac1以上20-40度應(yīng)用范圍：過共析鋼，共析鋼組織：球狀P（F+球狀Cem）目的：①使Cem球化→HRC↓，韌性↑→切削性↑②為淬火作準(zhǔn)備1．完全退火693．?dāng)U散退火（均勻化退火）1050-1150℃，10-20h,P+F或P+Fe3CII目的：消除偏析后果：粗大晶粒（應(yīng)用完全退火消除）4．再結(jié)晶退火加熱溫度：Ac1以下50-150度，或T再+30-50度目的：消除加工硬化5．去應(yīng)力退火500-650℃3．?dāng)U散退火（均勻化退火）70正火（空冷）AC3或Accm+30-50℃

組織：S+（F或Fe3C）應(yīng)用：(1)作最終熱處理，普通結(jié)構(gòu)鋼零件a.細(xì)化A晶粒，組織均勻化b.減了亞共析鋼中F%→P%↑，細(xì)化→強(qiáng)度，韌性，硬度↑(2)預(yù)先熱處理a.消除魏氏組織，帶狀組織；細(xì)化組織→為淬火、調(diào)質(zhì)作準(zhǔn)備b.使過共析鋼中Fe3CII↓→使其不形成連續(xù)網(wǎng)狀，為球化作準(zhǔn)備(3)改善切削加工性能正火（空冷）71退火、正火的選擇正火：冷速快，材料組織細(xì)化，機(jī)械性能好1.切削加工低、中碳鋼→正火中高碳剛，合金工具鋼→完全退火，球化退火2.作為最終熱處理→正火3.為最終熱處理提供良好的組織狀態(tài)工具鋼→正火+球化退火結(jié)構(gòu)鋼→正火返修件→退火退火、正火的選擇72淬火－－加熱到AC3、AC1相變溫度以上，保溫，快速冷卻→M+A’1．淬火溫度的決定淬火溫度過高→A粗大→M粗大→力學(xué)性能↓，淬火溫度過高→A粗大→M粗大→淬火應(yīng)力↑→變形，開裂↑2．加熱時(shí)間升溫、保溫亞共析鋼Ac3+30~50℃共析鋼Ac1+30~50℃過共析鋼Ac1+30~50℃保留一定的Cem→HRC↑，耐磨性↑A中C%↓→M中C%↓→M脆性↓A中C%↓→M過飽和度↓→殘余A↓淬火－－加熱到AC3、AC1相變溫度以上，保溫，快速冷卻→M733．淬火介質(zhì)650℃以上，慢，減小熱應(yīng)力650-400℃，快，避免C曲線400℃以下，慢，減輕相變應(yīng)力3．淬火介質(zhì)74鋼的淬透性1．淬透性：淬火條件下得到M組織的能力，取決于VK2．淬硬性：鋼在淬火后獲得硬度的能力，取決于M中C%，C%↑→淬硬性↑

鋼的淬透性753．影響淬透性的因素——VK，C曲線

4．淬透性的應(yīng)用

（1）根據(jù)服役條件，確定對(duì)鋼淬透性的要求——選材的依據(jù)（2）熱處理工藝制定的依據(jù)（3）尺寸效應(yīng)C%亞共析鋼C%↑→淬透性↑，過共析鋼C%↑→淬透性↓。奧氏體化溫度T↑t↑→淬透性↑合金元素除Co%以外，C曲線右移，↑淬透性未溶第二相↓淬透性3．影響淬透性的因素——VK，C曲線4．淬透性的應(yīng)用C%亞76回火回火目的消除淬火應(yīng)力，降低脆性b.穩(wěn)定工件尺寸，由于M，殘余A不穩(wěn)定c.獲得要求的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性回火77

a.馬氏體分解(800C-3000C)析出ε碳化物（亞穩(wěn)定）回火組織為:過飽和α固溶體+亞穩(wěn)定ε碳化物(極細(xì)的)→回火M(M’)晶格畸變降低，淬火應(yīng)力有所下降。b.殘余A有分解200-3000CA→Mc.碳化物的聚集長(zhǎng)大>2800Cε碳化物→Fe3C片→細(xì)粒狀Fe3Cd.鐵素體的回復(fù)與再結(jié)晶

鋼在回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變

a.馬氏體分解(800C-3000C)鋼在回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變78回火組織（1）回火馬氏體M’1500C-3500C回火極細(xì)的ε碳化物和低過飽和度α固溶體，

形態(tài)基本不變（2）回火屈氏體

T’

350-5000C馬氏體形F+細(xì)粒狀Fe3C（3）回火索氏體

S’500-6000C再結(jié)晶等軸F+粗粒狀Fe3C（4）球狀P

6500C~AC1粗大球狀Fe3C+F回火組織79回火溫度與機(jī)械性能的關(guān)系200度以下，HRC不變。200-300度，M分解，殘余A轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，硬度降低不大，高碳鋼硬度有一定的升高。>300度，HRC降低。韌性：400度開始升高，600度最高。彈性極限：在300-400度最高。塑性：在600-650度最高。高碳回火馬氏體：強(qiáng)度、硬度高、塑性、韌性差低碳回火馬氏體：高強(qiáng)度高韌性，硬度、耐磨性也較好回火屈氏體：層服強(qiáng)度與彈性極限高回火索氏體：綜合機(jī)械性能?；鼗饻囟扰c機(jī)械性能的關(guān)系80金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)課件81合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響a.提高回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性：指鋼在回火時(shí)，抵抗回火造成軟化的能力b.產(chǎn)生二次硬化一些Mo、W、V含量較高的鋼回火時(shí)，硬度并不隨回火溫度的升高單調(diào)降低，而是在某一溫度（約4000C）后反而開始增大，并在另一更高溫度（5500C）達(dá)到峰值合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響b.產(chǎn)生二次硬化82增大回火脆性

回火脆性：指隨回火溫度升高時(shí)，在250~400和450-650兩個(gè)區(qū)出現(xiàn)沖擊韌性明顯下降的脆化現(xiàn)象。增大回火脆性83回火工藝及其應(yīng)用回火類型回火溫度組織組織形態(tài)性能及應(yīng)用低溫回火150~250回火M（M’）過和ε-Fe+α碳化物保持高硬度，降低脆性及殘余應(yīng)力，用于工模具鋼，表面淬火及滲碳淬火件中溫回火350~500回火屈氏體（T’）保留馬氏體針形F+細(xì)粒狀Fe3C硬度下降，韌性、彈性極限和屈服強(qiáng)度↑，用于彈性元件高溫回火500~650回火索氏體（S’）多邊形F+粒狀Fe3C強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性、良好綜合機(jī)械性能，優(yōu)于正火得到的組織。中碳鋼、重要零件采用。淬火＋高溫回火→調(diào)質(zhì)回火工藝及其應(yīng)用回火類型回火溫度組織組織形態(tài)性能及應(yīng)用低溫回84感應(yīng)加熱表面淬火1．原理交變磁場(chǎng)→感應(yīng)電流→工件電阻→加熱，集膚效應(yīng)→表面加熱2．分類a.高頻200-300KHz，淬硬深度0.5-2mm小工件b.中頻2500-8000Hz，淬硬深度2-5mm尺寸較大的工件c.工頻50Hz，淬硬深度10-15mm大型工件d.超音頻30-40KHz3．鋼種：中碳鋼和中碳低合金鋼4．特點(diǎn)a.加熱速度快

幾秒～幾十秒b.加熱時(shí)實(shí)際晶粒組小，淬火得到極細(xì)馬氏體，硬度↑，脆性↓c.殘余壓應(yīng)力→提高壽命d.不易氧化、脫碳、變形小e.工藝易控制，設(shè)備成本高5．工藝路線：鍛造→退火或正火→粗加工→調(diào)度→精加工→表面淬火→低溫回火→（粗磨→時(shí)效→精磨）感應(yīng)加熱表面淬火85滲碳AC3以上；900~9500C，

低碳鋼1．目的及應(yīng)用提高表面硬度，耐磨性，而使心部仍保持一定的強(qiáng)度和良好的塑性和韌性2．鋼種低碳鋼，低碳合金鋼3．滲碳工藝-組織-性能關(guān)系加熱溫度，保溫時(shí)間→滲碳層厚度淬火工藝見下頁(yè)4．加工工藝路線鍛造→正火→切削加工→滲碳→直接淬火(一次淬火，二次淬火)→低溫回火→噴丸→磨削滲碳861、直接淬火：奧氏體晶粒大，馬氏體粗，殘余A多，耐磨性低，變形大。2、一次淬火：心部要求高

AC3以上；表面要求高，AC1以上30-500C3、二次淬火：第一次，改變心部組織

AC3以上30-500C第二次，細(xì)化表面組織

AC1以上30-500C1、直接淬火：奧氏體晶粒大，馬氏體粗，殘余A多，耐磨性低，87氮化

（含AlCr,Mo，V的鋼）1．氮化溫度低2．時(shí)間長(zhǎng)3．氮化前調(diào)質(zhì)4．最后工序5.加工路線：粗加工-調(diào)質(zhì)-精加工-氮化-磨削6.常用氮化鋼材料牌號(hào)表面硬度HV材料牌號(hào)表面硬度HV25Cr2MoV≥65038CrMoAlA≥85025Cr2Mo1V≥6501Cr13≥65035CrMoA≥6002Cr13≥65040CrA≥6501Cr11MoV≥650氮化（含AlCr,Mo，V的鋼）材料牌號(hào)表面硬度HV材88碳鋼碳鋼中的雜質(zhì)碳鋼的分類碳鋼的牌號(hào)及作用碳鋼碳鋼中的雜質(zhì)89碳鋼一、碳鋼中的雜質(zhì)1．錳—有益；0.25--0.80%脫氧劑；

降低FeO→↓脆性，Mn+S→MnS(降低S的有害作用)↑熱加工性能固溶強(qiáng)化；使性能更優(yōu)；2．Si

有益脫氧→↓脆性固溶強(qiáng)化3．硫—

有害985℃（Fe+FeS）→熱脆加入Mn→MnS4．磷

—

有害Fe3P

室溫下<100℃，脆性大→冷脆5．O、N、HO2－↓機(jī)械性能，強(qiáng)度、塑性降低，有害元素N2－蘭脆，若鋼中存在Al.V.Ti↑→蘭脆消失→強(qiáng)度，硬度提高

H2—?dú)浯?、白點(diǎn)，有害碳鋼90二、碳鋼的分類1．碳含量

(低碳鋼C%<0.25%

、中碳鋼0.25<C%<0.6%、高碳鋼

C>0.6%）2．質(zhì)量

(S、P雜質(zhì)含量)碳鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼3．按用途

（碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、鑄鋼）三、碳鋼的牌號(hào)及作用1．普通碳素結(jié)構(gòu)鋼

Q235A2．優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼號(hào)用平均碳含量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)的數(shù)字表示10，20

冷沖壓件，焊接件，滲碳處理。35，45，40，50

齒輪、軸類60，65

彈簧3．碳素工具鋼

0.65～1.35C%，用以制作刃具、量具、模具鋼號(hào)用平均碳含量的千分?jǐn)?shù)的數(shù)字和T一起表示。T10A,T8,

T124．鑄鋼

“ZG”加強(qiáng)度等級(jí)表示，如：ZG230～450，ZG270～500二、碳鋼的分類91合金鋼

合金鋼的編號(hào)合金元素在鋼中的方式Me對(duì)鐵碳相圖的影響合金元素對(duì)鋼的性能的影響合金結(jié)構(gòu)鋼和合金工具鋼特殊性能鋼――不銹鋼合金鋼

合金鋼的編號(hào)92合金鋼一、合金鋼的編號(hào)二、合金元素在鋼中的方式三、Me對(duì)鐵碳相圖的影響四、合金元素對(duì)鋼的性能的影響五、合金結(jié)構(gòu)鋼和合金工具鋼六、特殊性能鋼――不銹鋼合金鋼93一、合金鋼的編號(hào)1．合金結(jié)構(gòu)鋼

碳含量用萬(wàn)分?jǐn)?shù)（兩位）C％

如：40Cr，C%=0.4%合金含量用（百分?jǐn)?shù)）表示如20Cr3MoWVA,其中C%=0.2%,Cr%=3%,Mo,W,V<1.5%.合金含量小于1.5%不標(biāo)A：表示高級(jí)優(yōu)質(zhì)2．合金工具鋼，特殊性能鋼碳含量大于1.0%時(shí)，不標(biāo)注其含量。碳含量小于1.0%時(shí)，用千分?jǐn)?shù)表示，如5CrMnMo，C％=0.5%一、合金鋼的編號(hào)94二、合金元素在鋼中的方式1．Me在鋼中的存在方式1）形成固溶體（1）擴(kuò)大γ相區(qū)元素（奧氏體穩(wěn)定化元素）Mn,Ni作用最強(qiáng)，A4提高，A3降低（2）擴(kuò)大α相區(qū)元素（F穩(wěn)定化元素）A3提高，A4降低強(qiáng)K形成元素Cr,Mo,W,V,Nb,Ti2）形成碳化物K（1）碳化物形成元素,Mn,Cr,Mo,V,W,Nb,Zr,Ti（2）非碳化物形成元素,Ni,Co,Cu,Si二、合金元素在鋼中的方式95三、Me對(duì)鐵碳相圖的影響三、Me對(duì)鐵碳相圖的影響96金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)課件971．影響A和F存在的范圍Mn，Ni擴(kuò)大γ相區(qū)，擴(kuò)大A存在的區(qū)域1Cr18Ni9和ZGMn13，室溫下單相ACr，Ti，Si縮小γ相區(qū)均縮小A存在區(qū)域1Cr17Ti高鉻鐵素體不銹鋼2．使S、E點(diǎn)大大左移擴(kuò)大γ相區(qū)元素，使A1下降縮小γ相區(qū)元素，使A1上升1．影響A和F存在的范圍98四、合金元素對(duì)鋼的性能的影響（一）合金元素對(duì)鋼的強(qiáng)度的影響1．鋼的強(qiáng)化機(jī)制a.固溶強(qiáng)化

四、合金元素對(duì)鋼的性能的影響99溶質(zhì)原子→晶格畸度→與位錯(cuò)相互作用→阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)→強(qiáng)化。Mn，Si主要強(qiáng)化元素溶質(zhì)原子→晶格畸度→與位錯(cuò)相互作用→阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)→強(qiáng)化。100b.細(xì)晶強(qiáng)化

Nb，V，Al，Ti

晶界→阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)→強(qiáng)化b.細(xì)晶強(qiáng)化

Nb，V，Al，Ti

晶界→阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)101c.位錯(cuò)強(qiáng)化

位錯(cuò)→增殖并相互作用→阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)→強(qiáng)化。d.第二相強(qiáng)化第二相粒子→阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)→強(qiáng)化。c.位錯(cuò)強(qiáng)化

1022．鋼的強(qiáng)化a.淬火A→M1）過飽和C和Me2）高密度位錯(cuò)3）極細(xì)小、不同取向的馬氏體束→細(xì)晶強(qiáng)化b.回火析出細(xì)小碳化物粒子→析出強(qiáng)化→第二相強(qiáng)化c.加入合金元素的目的1）提高淬透性2）提高回火穩(wěn)定性3）固溶強(qiáng)化2．鋼的強(qiáng)化103提高韌性的途徑（1）細(xì)化晶粒－Ti,V,Nb,Al→TiC,VC,NbC,AlN→阻礙A長(zhǎng)大→細(xì)化晶粒（2）改善基體韌性Nb，Mn可以降低Tc→韌性提高（3）提高回火穩(wěn)定性（4）細(xì)化碳化物Mn，Cr，V（5）控制非金屬夾雜和雜質(zhì)元素提高韌性的途徑104低合金高強(qiáng)鋼成分特點(diǎn)與合金化原則①低C:＜0.2%②ME以Mn為主、Mn和Si固溶強(qiáng)化③加入V,Nb,Ti等元素細(xì)化F晶粒和細(xì)化k而沉淀強(qiáng)化④加入P細(xì)化珠光體⑤加入Cu抗腐蝕性能特點(diǎn)①高強(qiáng)度:σs＞300MPa②高韌性③良好焊接性能和冷成形性能使用態(tài)組織P細(xì)＋F典型鋼號(hào)及其應(yīng)用按σs分6級(jí):①低強(qiáng)度級(jí)別:16Mn一般工程結(jié)構(gòu)②中等強(qiáng)度級(jí)別:15MnVN大型橋梁,鍋爐,船舶,焊接結(jié)構(gòu).③高強(qiáng)度級(jí)別:18MnMoNb高壓鍋爐,高壓容器熱處理特點(diǎn)一般供應(yīng)狀態(tài)(熱軋空冷)下直接使用,不熱處理焊接結(jié)構(gòu)可進(jìn)行一次正火,改善焊區(qū)性能

低合金高強(qiáng)鋼成分特點(diǎn)與合金化原則①低C:＜0.2%②ME以M105合金滲碳鋼成分特點(diǎn)與合金化原則①低C:0.1%～0.25%②加入提高淬透性元素Cr,Ni,Mn,B③加入Mo,W,V,Nb,Ti等阻礙A晶粒長(zhǎng)大和形成ｋ提高耐磨性④限制Mn,Cr含量,降低滲層A'％⑤Ni增加滲層塑、韌性性能特點(diǎn)①滲層硬度高,耐磨,抗接觸疲勞,且有適當(dāng)塑性,韌性②心部高韌性和足夠強(qiáng)度③良好的熱處理工藝性能使用態(tài)組織表層：ｋ＋M'＋A'心部：①淬透，低C的M'②未淬透，T＋M'＋F(少量)典型鋼號(hào)及其應(yīng)用①低淬透性:20Cr,15Cr沖擊載荷小的耐磨件,如小軸,活塞銷,小齒輪.②中淬透性:20CrMnTi有良好的力性和工藝性能,適合高速較高載有沖擊的耐磨件,如重要齒輪,連軸器,十字銷頭.③高淬透性:18Cr2Ni4WA適合重載大截面重要耐磨件,如柴油機(jī)曲軸,連桿熱處理特點(diǎn)一般滲碳前:正火。滲碳后進(jìn)行:①一次(二次)淬火②直接淬火③對(duì)重要零件,為減少A進(jìn)行尺寸穩(wěn)定化處理(如冷處理)最后進(jìn)行:低溫回火合金滲碳鋼成分特點(diǎn)與合金化原則①低C:0.1%～0.25%106合金結(jié)構(gòu)鋼成分特點(diǎn)與合金化原則①中C：0.25%～0.50%以0.4左右為主②加入提高淬透性元素Cr,Ni,Mn,Si,B③加入Mo,W消除回火脆④加入強(qiáng)ｋ形成元素提高回火穩(wěn)定性和細(xì)化晶粒⑤Ni,Si,Mn可強(qiáng)化Ｆ性能特點(diǎn)高水平綜合機(jī)械性能,能滿足多種和較復(fù)雜的工作條件使用態(tài)組織S'典型鋼號(hào)及其應(yīng)用①低淬透性:40Cr,40MnB一般尺寸重要零件,如齒輪,主軸②中淬透性:35CrMo截面尺寸較大零件,如曲軸,連桿.③高淬透性:37CrNi3適合大截面重載重要零件,如汽輪機(jī)主軸和葉輪熱處理特點(diǎn)一般:油淬+高溫回火。調(diào)質(zhì)后:①表面淬火;②專門化學(xué)熱處理(如氮化)(38CrMoAl氮化鋼)

合金結(jié)構(gòu)鋼成分特點(diǎn)與合金化原則①中C：0.25%～0.50%107合金彈簧鋼成分特點(diǎn)與合金化原則①中高C:0.45%～0.70%②加入Si,Mn為主要元素:提高淬透性也提高屈強(qiáng)比③加入Cr,W,V也提高淬透性④加入Si-Cr不易脫C加入Cr-V細(xì)化晶粒,耐沖擊,高溫強(qiáng)度好性能特點(diǎn)①高σe和σs,高屈強(qiáng)比②高疲勞抗力③足夠塑韌性,能承受震動(dòng),沖擊④有較好淬透性,不易脫C,易繞卷成形使用態(tài)組織T'典型鋼號(hào)及其應(yīng)用①以Si,Mn合金化:65Mn,60Si2Mn用于汽車,拖拉機(jī),機(jī)車的板簧和螺旋彈簧②以Cr,V,W合金化:50CVA350℃～400℃以下重載,較大型彈簧,如高速柴油機(jī)氣門彈簧.熱處理特點(diǎn)①熱成形法制彈簧熱軋鋼絲鋼板→卷彎曲成型→淬火+中溫回火→噴丸②冷成形法制彈簧鋼絲鋼板→淬火+中溫回火→冷卷彎曲成型→去應(yīng)力→噴丸合金彈簧鋼成分特點(diǎn)與合金化原則①中高C:0.45%～0.70108滾珠軸承鋼成分特點(diǎn)與合金化原則①高C:0.95%～1.10%②Cr為基本元素:提高淬透性;細(xì)化ｋ;提高耐磨性和接觸疲勞抗力;增加Ａ'%③加入Si,Mn提高淬透性;加入V耐磨性,防止過熱④純度要求極高⑤GCr15中含C%≈1.5%性能特點(diǎn)①高接觸疲勞強(qiáng)度②高硬度和耐磨性③足夠的韌性和淬透性④一定耐蝕能力和良好尺寸穩(wěn)定性使用態(tài)組織M'＋細(xì)ｋ＋少量A'典型鋼號(hào)及其應(yīng)用①Cr軸承鋼:GCr15中小型軸承,冷沖模,量具,絲錐.②添加Mn,Si,Mo,V的軸承鋼:GCr15SiMo,GSiMnMoV制造大型軸承.熱處理特點(diǎn)①正火:消除Cem網(wǎng)②球化退火:便于切削,使ｋ細(xì)小均勻,為淬火作準(zhǔn)備③淬火:細(xì)針M+A④冷處理:(精密零件)尺寸穩(wěn)定⑤回火:低溫回火⑥時(shí)效:120℃～140℃,10～20h去應(yīng)力,穩(wěn)定尺寸滾珠軸承鋼成分特點(diǎn)與合金化原則①高C:0.95%～1.10%109合金工具鋼

－低合金刃具鋼成分特點(diǎn)與合金化原則①高C:0.9%～1.1%②加入Cr,Mn,Si提高淬透性③加入Si提高回火穩(wěn)定性④加入W,V提高耐磨性⑤加入W,V細(xì)化晶粒性能特點(diǎn)①高硬度:HRC＞60②高耐磨性③高熱硬性④足夠塑性和韌性使用態(tài)組織M'＋合金ｋ＋少量A典型鋼號(hào)及其應(yīng)用①Si-Cr系:9SiCr如,板牙,絲錐,冷沖模,木工工具,低速切削刃具②Cr系:Cr,Cr06如,樣板,鉸刀,插刀,剃刀,刀片,刮刀,銼刀等.③Cr-W-Mn系:CrWMn如拉刀,沖模,樣板,量規(guī)④W和Cr-W系:W,W2,CrW小麻花鉆,低速切削刃具熱處理特點(diǎn)球化退火＋機(jī)加工＋淬火＋低溫回火

合金工具鋼

－低合金刃具鋼成分特點(diǎn)與合金化原則①高C:0.9110合金工具鋼

－高速鋼成分特點(diǎn)與合金化原則①高C:0.7%～1.5%②加入Cr提高淬透性③加入W,Mo提高熱硬性④加入V提高耐磨性性能特點(diǎn)①高硬度:HRC＞60②高耐磨性③高熱硬性④足夠塑性和韌性使用態(tài)組織M'＋合金ｋ＋少量A典型鋼號(hào)及其應(yīng)用①W系:W18Cr4V②W-Mo系:W6Mo5Cr4V2③W2Mo9Cr4Co8(M42)作高速切削刃具鑄造組織有魚骨狀共晶熱處理特點(diǎn)退火＋1270℃淬火＋560℃～580℃回火(三次)：若冷處理只需一次回火合金工具鋼

－高速鋼成分特點(diǎn)與合金化原則①高C:0.7%～111不銹鋼1．抗腐蝕原理ａ.金屬腐蝕的方法(化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕)ｂ.金屬腐蝕破壞的方式:①均勻腐蝕②晶間腐蝕③電腐蝕④應(yīng)力腐蝕⑤腐蝕疲勞c.金屬抗腐蝕的原理：①單相組織→原電池形成可能性↓、金屬電極電位↑→抗腐蝕；②↓電極電位差、↑陽(yáng)極電極電位；③表面保護(hù)膜→鈍化不銹鋼1．抗腐蝕原理1122.不銹鋼的合金化原理：①含C量盡可能低；②加入Cr→n/8定律→含量＞12.5%電極電位躍升(如M不銹鋼)；③含Cr量＞12.7%→單相F(如F不銹鋼)；④加入Ni→單相A或F+A(如A不銹鋼)；⑤加入Ti、Nb、B→晶界腐蝕↓3．常用不銹鋼a.M不銹鋼1Cr13,2Cr13用于汽輪機(jī)葉片、熱裂設(shè)備,3Cr13,4Cr13手術(shù)器具及刀具b.F不銹鋼1Cr17化工設(shè)備、食品工業(yè)c.A不銹鋼1Cr18Ni9Ti,0Cr18Ni9Ti化工、食品、醫(yī)療行業(yè)d.A－F不銹鋼1Cr12Ni5Ti化工設(shè)備、熱交換器2.不銹鋼的合金化原理：113有色金屬鋁及鋁合金的特性銅及銅合金的特性鈦及鈦合金有色金屬鋁及鋁合金的特性114鋁及鋁合金的特性（1）比重小，比強(qiáng)度高；ρ純鋁=2.7g/cm3（2）優(yōu)良的物理、化學(xué)性能；

i導(dǎo)電性好，僅次于Ag,Cu,Au；ii極好的抗大氣腐蝕能力；“鈍化”iii非磁性，即磁化率極低。（3）加工性能良好：i塑性好，可冷成形；ii切削性能好；iii超高強(qiáng)度鋁合金成形后熱處理，可以有很多的σ;iiii鑄造鋁合金鑄造性能極好。鋁及鋁合金的特性（1）比重小，比強(qiáng)度高；ρ純鋁=2.7g/c115鋁及其合金的分類與牌號(hào)：（一）高純鋁（Fcc）LG1,LG2,LG3,LG4,LG5,由15，Al的含量由99.8599.99%.（二）工業(yè)純鋁：L6,L5,L4,L3,L2,L1,由61，Al的含量由98.899.7%.（三）鋁合金：LF+數(shù)字：防銹鋁合金；Ly+數(shù)字：硬鋁合金；LC+數(shù)字：超硬鋁合金；LD+數(shù)字：鍛鋁合金；ZL+數(shù)字：鑄造鋁合金；ZL1××：Al-Si合金；ZL2××：Al-Cu合金；ZL3××：Al-Mg合金；ZL4××：Al-Zn合金。（注：新標(biāo)準(zhǔn)名稱已改變，以上僅供參考）鋁及其合金的分類與牌號(hào)：116鋁合金的強(qiáng)化1、固溶強(qiáng)化；如Cu,Mg,Zn,Si,Mn等加入可形成有限固溶體。2、時(shí)效強(qiáng)化：經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間室溫停留或加熱至100～200℃一定時(shí)間保溫后，在母相固溶體的一定晶面上出現(xiàn)一個(gè)原子層厚度的銅或其它原子的偏聚區(qū)，偏聚區(qū)邊緣發(fā)生晶格略變，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，因而合金強(qiáng)度，硬度提高。

3、第二相強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化；4、冷變形強(qiáng)化。鋁合金的強(qiáng)化117常用鋁合金選用原則：（1）考慮機(jī)械性能特點(diǎn)：比強(qiáng)度高（強(qiáng)度與相對(duì)密度之比）

可用于機(jī)構(gòu)件；良好的塑性加工性能

可用于擠壓件；小的彈性模量

可用于搞震性好的工件；低溫性能好可用于低溫構(gòu)件

；（2）考慮其使用性能特點(diǎn)：熔點(diǎn)為600℃，使用溫度不能過高；良好的耐蝕性，導(dǎo)電導(dǎo)熱性及拋光性能

宜做腐蝕環(huán)境零件及導(dǎo)電及某些電器材料。（3）考慮其工性能特點(diǎn)：熔點(diǎn)低、熔煉和鑄造方便，以及好的加工性能和鑄造性能等常用鋁合金選用原則：118銅及銅合金的特性（1）優(yōu)異的物理化學(xué)性能：導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性好；抗蝕能力高；銅（紫銅）抗磁性；（2）良好的加工性能：塑性好，鑄造性能好；（3）特殊機(jī)械性能：減摩性耐磨性好，高的彈性極限和疲勞極限；（4）色澤美觀。銅及銅合金的特性（1）優(yōu)異的物理化學(xué)性能：導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性好；119銅及其合金的分類與牌號(hào)：(一)紫銅（純銅）：

Fcc無(wú)磁性，無(wú)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，熔點(diǎn)1083℃。據(jù)銅中的含氧量可將銅分為三類：a.工業(yè)純銅：O%=0.02-0.10%.牌號(hào)為T1,T2,T3,由1—3，含Cu為99.95---99.70%b.磷脫氧銅：O%<0.01%.牌號(hào)為TP1(99.90%)，TP2(99.85%)c.無(wú)氧銅：O%<0.003%.牌號(hào)為TU1(99.97%)，TU2(99.95%)銅及其合金的分類與牌號(hào)：120(二)黃銅以Zn為主要合金元素的銅合金。

黃銅分普通黃銅和復(fù)雜黃銅兩種。1.普通黃銅：如：H96,H80,H70,H68,H59等。

H70：σs≥220N/mm2σb≥300N/mm2,δ5≥55%,

形變強(qiáng)化后σb

≥660N/mm2

，δ5≥30%。大量用于作彈殼、套管和復(fù)雜深沖零件。2.復(fù)雜黃銅：在Cu-Zn二元合金基礎(chǔ)上加入其它合金元素形成的。如Pb黃銅，Sn黃銅，Al黃銅，Si黃銅等。(二)黃銅121（三）青銅含有Sn.Al.Si.Pb.Be,Mn等的銅基合金。包括：錫青銅，鋁青銅，鈹青銅等等。分類：壓力加工青銅和鑄造青銅。編號(hào)方法：①

Q+主加元素符號(hào)+主加元素含量+其它元素含量；如：QSn4-3,表示含4%Sn、3%Zn，其余為Cu的錫青銅。②鑄造青銅在編號(hào)前加“Z”字，如：ZQSn10-5。（四）白銅以Ni為主要合金元素的銅合金。編號(hào)為：B+鎳的平均含量，“B”意指“白銅”，如：B19表示含19%Ni的普通白銅。（三）青銅122銅合金選用原則：（1）充分考慮其導(dǎo)電導(dǎo)熱性能特點(diǎn)，可制：導(dǎo)體及散熱器片、線材、管材、薄板材、電纜等。（2）考慮其機(jī)械性能及耐磨，耐蝕性能等，對(duì)于一些耐蝕件、散熱器件、減摩零件及彈性元件等，可選用銅合金。（3）考慮其工藝性能特點(diǎn)，塑性好：沖壓或鍛軋成型件可選用之；鑄造性能好：普通鑄件和壓鑄件可用之；切削加工性好和光潔度高：大量生產(chǎn)的切削成型件可用之；但是Cu的儲(chǔ)量小，價(jià)格較貴，應(yīng)節(jié)約使用。銅合金選用原則：123鈦及鈦合金鈦在地殼中蘊(yùn)藏量豐富，僅次于Al,Fe,Mg，居第四位。一、純鈦在固態(tài)下有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：882.5℃以下為δ鈦，是密排六方晶格；882.5℃以上為β鈦，是體心立方晶格。工業(yè)純鈦的純度為99.5%-99.0%，其性能很大程度上取決于氧的含量。工業(yè)純鈦可分為TA1，TA2，TA3等三個(gè)牌號(hào)，編號(hào)越大，雜質(zhì)越多。二、鈦合金合金元素溶入δ-Ti中形成δ

固溶體，溶入β-Ti中，形成固溶體。鈦合金按其退火狀態(tài)的組織可分為：δ型鈦合金、β型鈦合金、（δ

+β)型鈦合金等三種類型，合金牌號(hào)分別為TA,TB,TC與編號(hào)順序數(shù)字結(jié)合起來表示。如：TA5,TB2,TC3等。鈦及鈦合金鈦在地殼中蘊(yùn)藏量豐富，僅次于Al,Fe,M124三、鈦及鈦合金的熱處理其主要熱處理方式：退火、淬火、時(shí)效，并分別用M、C、S表示。1、退火：650℃～850℃退火，可去加工硬化；

450℃～650℃可去內(nèi)應(yīng)力。

（許多鈦合金以退火狀態(tài)供貨。2、淬火、時(shí)效處理：鈦合金通過淬火得β相（亞穩(wěn)定相），再經(jīng)400℃～600℃時(shí)效，可析出彌散δ相，從而使σ提高，但塑性下降。

δ型鈦合金不能通過熱處理強(qiáng)化。三、鈦及鈦合金的熱處理125材料選用原則

使用性能原則－－首要原則工藝性原則經(jīng)濟(jì)性原則－－根本原則環(huán)境與資源原則材料選用原則使用性能原則－－首要原則126使用性能原則----首要原則

1.分析零件的工作條件

首先應(yīng)判斷零件在工作中所受載荷的性質(zhì)和大小,計(jì)算載荷引起的應(yīng)力分布。

i載荷的性質(zhì)是決定材料使用性能的主要依據(jù)之一。

ii計(jì)算應(yīng)力是確定材料使用性能的數(shù)量依據(jù)?？紤]零件的工作環(huán)境：環(huán)境因素會(huì)與零件的力學(xué)狀態(tài)綜合作用，提出更為復(fù)雜的性能要求。

最后還應(yīng)充分考慮材料的某些特殊要求。使用性能原則----首要原則127受力狀況載荷的類型（如靜載、動(dòng)載、循環(huán)載荷或單調(diào)載荷等），載荷的作用形式（如拉伸、壓縮、彎曲或扭轉(zhuǎn)等），載荷的大小以及分布特點(diǎn)（如均布載荷或集中載荷）。環(huán)境狀況溫度（如低溫、高溫、常溫或變溫）及介質(zhì)情況（如有無(wú)腐蝕或摩擦作用）。特殊功能導(dǎo)電性、磁性、熱膨脹性、比重、外觀等。受力狀況1282.進(jìn)行失效分析失效抗力取決于材料的性能，對(duì)零件主要失效形式的分析常?？梢跃C合出零件所要求的主要使用性能。零件工作條件常用失效形式性能要求應(yīng)力種類載荷性質(zhì)受載狀態(tài)螺栓拉、剪靜載──過量變形，斷裂強(qiáng)度，塑性傳動(dòng)軸彎、扭循環(huán)，沖擊軸頸摩擦疲勞斷裂，過量變形，軸頸磨損綜合力學(xué)性能傳動(dòng)齒輪壓、彎循環(huán)，沖擊摩擦，振動(dòng)斷齒，磨損，疲勞斷裂，接觸疲勞表面高強(qiáng)度及疲勞極限，心部強(qiáng)度及韌性彈簧扭、彎交變，沖擊振動(dòng)彈性失穩(wěn)，疲勞破壞彈性極限，屈強(qiáng)比，疲勞極限2.進(jìn)行失效分析零件工作條件常用失效形式性能要求應(yīng)1293．零件性能要求的指標(biāo)化將零件對(duì)使用性能的要求具體轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)室力學(xué)性能指標(biāo)（如強(qiáng)度、韌性、塑性、硬度等）；再根據(jù)工作應(yīng)力、使用壽命或安全性確定性能指標(biāo)的具體數(shù)值(1)受力狀況不同，設(shè)計(jì)依據(jù)的性能指標(biāo)、計(jì)算公式不同。例如：σ≤[σ]=σs∕k屈服強(qiáng)度純剪純拉載荷---彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷(2)應(yīng)綜合考慮塑性、韌性和強(qiáng)度指標(biāo)，并加以合理的配合。塑性、韌性過剩而降低零件壽命。例如用35CrMo制造的10t模鍛錘錘桿調(diào)質(zhì)處理（高塑性、韌性----承受較大的沖擊載荷）--疲勞斷裂淬火+中溫回火（表面硬度提高）----壽命提高3～20倍以上。追求強(qiáng)度越高越好，貿(mào)然將零件置于低應(yīng)力脆斷的危險(xiǎn)中。例如高周疲勞斷裂材料的強(qiáng)度在σb＜1400MPa范圍內(nèi)----強(qiáng)度越高，疲勞強(qiáng)度亦高若材料的強(qiáng)度在σb＞1400Mpa范圍----疲勞壽命隨強(qiáng)度的增加反而降低。3．零件性能要求的指標(biāo)化130工藝性能原則：1.金屬材料的工藝性能

圖11-1金屬零件的加工工藝路線工藝性能原則：圖11-1金屬零件的加工工藝路線131性能、質(zhì)量要求不高的零件毛坯─→正火或退火─→切削加工─→零件。如鑄鐵或碳鋼，只要注意采用適宜的毛坯制造方法，其工藝性能均能滿足要求。性能要求較高的零件（如軸、齒輪等）毛坯─→預(yù)先熱處理（正火、退火）─→粗加工─→最終熱處理（淬火十回火，固溶時(shí)效，滲碳處理等）─→精加工─→零件。金屬零件用材多為碳鋼、合金鋼、高強(qiáng)鋁合金等，其中有些材料的加工性能存在問題，因此選材時(shí)應(yīng)注意對(duì)其工藝性能的分析性能和質(zhì)量要求極高的零件（如精密絲杠）毛坯─→預(yù)先熱處理（正火、退火）─→粗加工─→最終熱處理（淬火+低溫回火，固溶時(shí)效或滲碳）─→半精加工─→穩(wěn)定化處理（或氮化）─→精加工─→穩(wěn)定化處理─→零件加工路線復(fù)雜，加工精度和質(zhì)量要求高，在選材時(shí)應(yīng)務(wù)必保證材料的工藝性能。性能、質(zhì)量要求不高的零件132（三）經(jīng)濟(jì)性原則－－根本原則產(chǎn)品成本與性能的關(guān)系：

（四）環(huán)境與資源原則隨著地球資源的日益枯竭、環(huán)境的日益惡化，材料的環(huán)境和資源準(zhǔn)則在今后會(huì)變得日益重要。這一準(zhǔn)則要求材料在生產(chǎn)──使用──廢棄的全過程中，對(duì)能源和資源的消耗少，對(duì)生態(tài)環(huán)境影響小，可以完全再生利用或廢棄時(shí)完全降解。（三）經(jīng)濟(jì)性原則－－根本原則（四）環(huán)境與資源原則133金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)力學(xué)性能晶體結(jié)構(gòu)金屬材料的塑性變形鐵－碳平衡圖過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變常用熱處理工藝碳鋼合金鋼分類及用途材料選用原則金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)力學(xué)性能134金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)課件135金屬材料力學(xué)性能靜載單向靜拉伸應(yīng)力―應(yīng)變曲線材料的強(qiáng)度塑性剛度和彈性硬度沖擊韌性斷裂韌性金屬材料力學(xué)性能靜載單向靜拉伸應(yīng)力―應(yīng)變曲線136靜載單向靜拉伸應(yīng)力―應(yīng)變曲線1．I(oab)段―彈性變形階段a:Pp

，b:Pe

（不產(chǎn)生永久變形的最大抗力）oa段：△L∝P

直線階段ab段：極微量塑性變形2．II(bcd)段―屈服變形c:屈服點(diǎn)

Ps3．III(dB)段―均勻塑性變形B:

Pb材料所能承受的最大載荷4．IV(BK)段―局部集中塑性變形頸縮低碳鋼緩慢加載單向靜拉伸曲線分為四階段：靜載單向靜拉伸應(yīng)力―應(yīng)變曲線1．I(oab)段―彈性變形階137材料的強(qiáng)度――材料所能承受的極限應(yīng)力.

單位:MPa(N/mm2)σ=P/Fo

表示材料抵抗變形和斷裂的能力1．抗拉強(qiáng)度σb=Pb/Fo材料被拉斷前所承受的最大應(yīng)力值（材料抵抗外力而不致斷裂的極限應(yīng)力值）。2．屈服強(qiáng)度σs和條件屈服強(qiáng)度σ0.02a:

σs=Ps/Fo

（σs代表材料開始明顯塑性變形的抗力,是設(shè)計(jì)和選材的主要依據(jù)之一。）b:

σ0.02條件屈服強(qiáng)度3．疲勞強(qiáng)度σ-1

（80%的斷裂由疲勞造成）疲勞極限：材料經(jīng)無(wú)數(shù)次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生疲勞斷裂的最高應(yīng)力值。材料的強(qiáng)度――材料所能承受的極限應(yīng)力.

138塑性1．延伸率

Lk:試樣拉斷后最終標(biāo)距長(zhǎng)度延伸率與試樣尺寸有關(guān)，

d5,

d10(Lo=5do,10do)2．?dāng)嗝媸湛s率y

=△F/Fo=(Fo-Fk)/Fox100%d,y

越大，塑性愈好d<5%,脆性材料塑性139剛度和彈性1．剛度－材料在受力時(shí)，抵抗彈性變形的能力E=σ/ε楊氏彈性模量

GPa,MPa本質(zhì)是：反映了材料內(nèi)部原子結(jié)應(yīng)力的大小，組織不敏感的力系指標(biāo)。2．彈性：材料不產(chǎn)生塑性變形的情況下，所能承受的最大應(yīng)力。比例極限：σp=Pp/Fo

應(yīng)力―應(yīng)變保持線性關(guān)系的極限應(yīng)力值彈性極限：σe=Pe/Fo

不產(chǎn)永久變形的最大抗力工程上，σp、σe視為同一值，通常也可用σ0.01剛度和彈性140硬度抵抗外物壓入的能力，稱為硬度―綜合性能指標(biāo)1．布氏硬度

適用于未經(jīng)淬火的鋼、鑄鐵、有色金屬或質(zhì)地輕軟的軸承合金。硬度141定義：每0.002mm相當(dāng)于洛氏1度洛氏硬度常用標(biāo)尺有：B、C、A三種①HRB輕金屬，未淬火鋼②HRC較硬，淬硬鋼制品③HRA硬、薄試件洛氏硬度定義：每0.002mm相當(dāng)于洛氏1度洛氏硬度142維氏硬度維氏硬度的壓力一般可選5，10，20，30，50，100，120kg等，小于10kg的壓力可以測(cè)定顯微組織硬度。維氏硬度維氏硬度的壓力一般可選5，10，20，30，50，1143沖擊韌性韌性：材料斷裂前吸收變形能量的能力--韌性。沖擊韌性：沖擊載荷下材料抵抗變形和斷裂的能力。ak=沖擊破壞所消耗的功Ak/標(biāo)準(zhǔn)試樣斷口截面積F(J/cm2)ak值低的材料叫做脆性材料，斷裂時(shí)無(wú)明顯變形，斷口呈金屬光澤，呈結(jié)晶狀。ak值高，明顯塑變，斷口呈灰色纖維狀，無(wú)光澤，韌性材料。韌性與溫度有關(guān)—脆性轉(zhuǎn)變溫度TK沖擊韌性144斷裂韌性1．問題的提出低應(yīng)力脆斷――斷裂力學(xué)2．應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子KI前面所述的力學(xué)性能，都是假定材料內(nèi)部是完整、連續(xù)的，但是實(shí)際上，內(nèi)部不可避免的存在各種缺陷（夾雜、氣孔等），由于缺陷的存在，使材料內(nèi)部不連續(xù)，這可看成材料的裂紋，在裂紋尖端前沿有應(yīng)力集中產(chǎn)生，形成一個(gè)裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)。表示應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度的參數(shù)——“應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子”。

I：?jiǎn)挝缓穸龋瑹o(wú)限大平板中有一長(zhǎng)度2a的穿透裂紋Y：裂紋形狀，加載方式，試樣幾何尺寸，試驗(yàn)類型有關(guān)的系數(shù)――幾何形狀因子。

斷裂韌性I：?jiǎn)挝缓穸?，無(wú)限大平板中有一長(zhǎng)度2a的穿透裂紋1453．?dāng)嗔秧g性對(duì)于一個(gè)有裂紋的試樣，在拉伸載荷作用下，Y值是一定的，當(dāng)外力逐漸增大，或裂紋長(zhǎng)度逐漸擴(kuò)展時(shí)，應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子也不斷增大，當(dāng)應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子KI增大到某一值時(shí)，

σy=KI就可使裂紋前沿某一區(qū)域的內(nèi)應(yīng)力大到足以使材料產(chǎn)生分離，從而導(dǎo)致裂紋突然失穩(wěn)擴(kuò)展，即發(fā)生脆斷。3．?dāng)嗔秧g性就可使裂紋前沿某一區(qū)域的內(nèi)應(yīng)力大到足以使材料產(chǎn)生146這個(gè)應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子的臨界值，稱為材料的斷裂韌性，用KIC表示，它表明了材料有裂紋存在時(shí)抵抗脆性斷裂的能力。當(dāng)KI>KIC時(shí)，裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展，發(fā)生脆斷。KI＝KIC時(shí)，裂紋處于臨界狀態(tài)KI<KIC時(shí)，裂