緒論2.材料如何分類？按材料性質(zhì)分類金屬材料非金屬材料黑色金屬、有色金屬

無機非金屬材料、高分子材料金屬基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料樹脂基復(fù)合材料

……工程材料按材料用途分類2.材料如何分類？工程材料結(jié)構(gòu)材料（利用材料力學(xué)性能）功能材料（利用材料物理、化學(xué)性能）紅寶石激光晶體埃菲爾鐵塔其它分類方法2.材料如何分類？按尺度劃分：三維材料

低維材料

薄膜材料（二維）一維材料零維材料第一章工程材料的結(jié)構(gòu)與性能

為研究晶體中原子排列規(guī)律，把實際晶體中原子排列的情況理想化，作兩個假設(shè)：a、假設(shè)晶體由不動的原子組成。b、晶體中原子絕對整齊地排列。引入晶格和晶胞的概念

2、常見的三種金屬晶格類型（1）體心立方晶格（晶胞）晶格常數(shù)(晶胞的邊長)：a

晶胞內(nèi)原子數(shù)：2

原子半徑：

體心立方晶格致密度（晶胞內(nèi)原子體積與晶胞體積之比）：Crα-FeMoNbTiWVZr常見金屬:（2）面心立方晶格（晶胞）晶格常數(shù)：a

晶胞內(nèi)原子數(shù)：4

致密度：74%AlCoCuAuγ-FePbNiAg常見金屬:（3）密排六方晶格（晶胞）晶格常數(shù)：a

晶胞內(nèi)原子數(shù)：6致密度：74%常見金屬:CoMgSnTiZnZr2、實際晶體中的晶體缺陷（存在三類缺陷）（1）點缺陷：空位：晶格中原子離開正常位置后留下的空位置。間隙原子：占據(jù)晶格中間隙位置的原子。置換原子：占據(jù)晶格結(jié)點位置的異類原子?？瘴婚g隙原子置換原子造成局部晶格畸變，使電阻率、屈服強度增加固溶強化（2）線缺陷（位錯）：位錯：晶體中若干列原子出現(xiàn)的有規(guī)律錯排現(xiàn)象。兩種基本位錯類型：a)刃型位錯刃型位錯空間模型刃型位錯平面模型（2）線缺陷（位錯）：位錯：晶體中若干列原子出現(xiàn)的有規(guī)律錯排現(xiàn)象。兩種基本位錯類型：a)刃型位錯位錯強化：隨位錯密度增加，材料強度增高（塑性降低）。原因：位錯纏結(jié)，阻礙位錯運動。10-4-10-5

位錯密度(根/cm2)屈服強度不銹鋼中位錯網(wǎng)絡(luò)形變強化（3）面缺陷：晶界：兩個相鄰且空間取向不同的晶粒之間的分界面(此處原子排列較紊亂)。亞晶界：一個晶粒內(nèi)部相鄰且空間取向存在較小差異的兩個部分（晶塊）間的分界面。

晶界亞晶界的位錯模型亞晶界細(xì)晶強化表面（屬于相界）：固體與氣體、液體之間的界面。表面特性：●表面原子化學(xué)鍵不飽和。●表面晶格畸變大，原子能量高?！癖砻娈a(chǎn)生吸附?？諝夤腆w液體

固體表面被吸附原子

第六節(jié)

陶瓷的結(jié)構(gòu)普通陶瓷--日用，建筑衛(wèi)生，電器（絕緣），化工，多孔……

特種陶瓷--電容器，壓電，磁性，電光，高溫……

金屬陶瓷--結(jié)構(gòu)陶瓷，工具（硬質(zhì)合金），耐熱，電工……

陶瓷的結(jié)構(gòu)多相多晶態(tài)物質(zhì)

一、晶體相（決定陶瓷性能的主要相）1、硅酸鹽：[SiO4]4-四面體（長石，石英，莫來石，高嶺石等）結(jié)構(gòu)鍵：離子鍵和共價鍵基本單元：[SiO4]四面體空間結(jié)構(gòu)：島狀、鏈狀、層狀、骨架狀2、氧化物（如Al3O4、ZrO2）

是特種陶瓷的主要組成和晶體相。

負(fù)氧離子構(gòu)成晶格，小的正離子占據(jù)晶格間隙。3、非氧化物：VC、WC、SiC、BN、Si3N4等

指不含氧的金屬化合物，是特種陶瓷特別是金屬陶瓷的主要組成和晶體相化學(xué)鍵：共價鍵為主二、玻璃相（非晶態(tài)相）作用：將晶體相粘連起來，填充晶體相之間空隙，提高材料的致密度降低燒成溫度，加快燒結(jié)過程阻止晶體轉(zhuǎn)變，抑制晶體長大獲得一定程度的玻璃特性（如透光性）

體積占無機非金屬材料的20-40%。起粘結(jié)晶相作用，其強度低，熱穩(wěn)定性差。三、氣相體積占材料的5-10%，降低陶瓷密度，產(chǎn)生應(yīng)力集中，降低抗電擊穿性。陶瓷組織示意材料的基本性能σσeε1）彈性極限和剛度彈性極限（σe）：外力作用下，材料不產(chǎn)生永久變形所能承受的最大應(yīng)力值。材料剛度：材料在受力時抵抗彈性變形的能力（以彈性模量E衡量σ=Eε）。影響E的主要因素：反映了材料內(nèi)部原子結(jié)合力的大小，組織不敏感的力學(xué)指標(biāo)。σεσeσe2）屈服強度(σs、σ0.2):使材料開始塑性變形的最小應(yīng)力值。3）強度極限(σb):材料受力產(chǎn)生最大均勻塑性變形時所能承受的最大應(yīng)力值。屈強比（σs/σb）：

屈強比高，材料強度利用率高。屈強比低，材料使用可靠性高。

比強度：屈服強度/密度σσbσsσeε（2）變載強度：

疲勞強度（σ-1）：材料在交變應(yīng)力反復(fù)作用下不發(fā)生斷裂的最應(yīng)大力值。（3）高溫強度：

蠕變極限：在給定溫度和時間內(nèi)使材料產(chǎn)生一定變形的應(yīng)力值。

持久強度：在給定溫度和時間內(nèi)使材料產(chǎn)生斷裂的應(yīng)力值。4、沖擊韌度（沖擊韌性）：材料受沖擊載荷作用斷裂時單位斷口面積所消耗的沖擊功。沖擊功：Ak=G(H-h)J沖擊韌性：ak=Ak/A0J/cm2沖擊韌性隨溫度降低而下降。存在韌脆轉(zhuǎn)化溫度。Tαk5、斷裂韌性(KIc)：材料抵抗裂紋擴(kuò)展的能力。應(yīng)力強度因子

應(yīng)力場強度因子的臨界值，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抵抗脆性斷裂的能力。KIC是材料固有特性，與裂紋本身的大小、形狀、外加應(yīng)力等無關(guān)，而與材料本身的成分、熱處理及加工工藝有關(guān)．應(yīng)用：斷裂韌性是強度和韌性的綜合體現(xiàn)。（1）探測出裂紋形狀和尺寸，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，計算承受的最大應(yīng)力。（3）已知載荷大小，計算不產(chǎn)生脆斷所允許的內(nèi)部宏觀裂紋的臨界尺寸6、耐磨性：材料抵抗磨損的能力。材料摩擦學(xué)特性衡量參數(shù)：摩擦系數(shù)、磨損量提高耐磨性途徑：減摩（用軟材料潤滑摩擦面）抗磨（使用硬材料抵抗磨損）體積磨損量；重量磨損量；長度磨損量2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@31塑性變形金屬在加熱時組織和性能的變化冷變形和熱變形的區(qū)別冷變形:變形溫度低于最低再結(jié)晶溫度,變形時產(chǎn)生加工硬化,不發(fā)生再結(jié)晶.熱變形:變形溫度高于最低再結(jié)晶溫度,變形時即產(chǎn)生加工硬化,又發(fā)生再結(jié)晶軟化,不保留加工硬化效果2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@323.3塑性變形金屬在加熱時組織和性能的變化冷變形和熱變形熱變形:變形溫度高于最低再結(jié)晶溫度,變形時即產(chǎn)生加工硬化,又發(fā)生再結(jié)晶軟化,不保留加工硬化效果.2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@33金屬材料的凝固與固態(tài)相變2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@342.1純金屬的結(jié)晶一次結(jié)晶與二次結(jié)晶：一次結(jié)晶：由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)晶體的過程；二次結(jié)晶：由一種固態(tài)晶體轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N（幾種）固態(tài)晶體的過程。2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@352.1純金屬的結(jié)晶影響形核和長大的因素：過冷度難熔雜質(zhì)2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@362.1純金屬的結(jié)晶晶粒度：單位體積或單位面積上的晶粒數(shù)目/晶粒尺寸。晶粒越細(xì)小，材料的強韌性越好。控制晶粒大小的途徑：增大冷卻速度，提高過冷度，細(xì)化晶粒加入難熔雜質(zhì)，進(jìn)行變質(zhì)處理2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@372.2合金的凝固合金與純金屬凝固(結(jié)晶)過程的異同點：相同點：實際結(jié)晶時都需要過冷，都符合形核、長大的結(jié)晶規(guī)律；不同點：純金屬有固定熔點，合金有凝固溫度范圍。2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@381.勻晶相圖液態(tài)下和固態(tài)下均能無限互溶具有這類相圖的合金系有：Cu-NiCu-AuAu-AgFe-NiW-Mo2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@391.勻晶相圖杠桿定律：結(jié)晶過程中的成分變化和兩相相對量的變化。兩相區(qū)中Q

/QＬ＝ab/bc2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@40

1.勻晶相圖枝晶偏析：

原因：固相中原子擴(kuò)散速度慢，跟不上結(jié)晶速度消除辦法：高溫擴(kuò)散退火2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@412.共晶相圖液態(tài)下能無限互溶，固態(tài)下有限互溶或不溶具有這類相圖的合金系有：Pb-SnPb-SbAg-CuAl-Si2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@422.共晶相圖液態(tài)下能無限互溶，固態(tài)下有限互溶或不溶具有這類相圖的合金系有：Pb-SnPb-SbAg-CuAl-SiABA+BLA+LB+L2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@432.共晶相圖相圖分析：三個單相區(qū)液相區(qū)（Ｌ）固相區(qū)（

）固相區(qū)（

）2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@442.共晶相圖相圖分析：三個兩相區(qū)L+L+

h+2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@452.共晶相圖相圖分析：液相線（AEB）液相線h2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@462.共晶相圖相圖分析：固相線（AＭEＮB）固相線h2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@472.共晶相圖相圖分析：固溶線（ＭＦ和ＮＧ）固溶線固溶線2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@482.共晶相圖相圖分析：共晶反應(yīng)線（MEN）共晶反應(yīng)線，三相共存2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@492.共晶相圖相圖分析：共晶點（E點）共晶合金2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@502.共晶相圖相圖分析：共晶點（E點）共晶合金共晶反應(yīng)(恒溫）：LE

M+N2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@512.共晶相圖相圖分析：共晶點（E點）共晶合金亞共晶合金過共晶合金2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@522.共晶相圖結(jié)晶過程：M點以左（或N點以右）的合金LL++II2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@532.共晶相圖結(jié)晶過程：M點以左（或N點以右）的合金

+II2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@542.共晶相圖結(jié)晶過程：共晶合金共晶合金2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@552.共晶相圖結(jié)晶過程：共晶合金LE

M+N

LE

M+N冷卻曲線2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@562.共晶相圖結(jié)晶過程：共晶合金LE

M+N共晶組織：兩相的機械混合物2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@572.共晶相圖結(jié)晶過程：亞共晶合金亞共晶合金2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@582.共晶相圖冷卻曲線亞共晶合金L

L+

(M+N)+

LL+

(M+N)+

2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@592.共晶相圖亞共晶合金L

L+

(M+N)+

(M+N)2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@602.共晶相圖亞共晶合金L

L+

(M+N)+

過共晶合金L

L+

(M+N)+

與亞共晶合金類似，不同之處在于先析出相為相2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@612.共晶相圖

+II

(M+N)+(M+N)(M+N)++II

2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@62包晶相圖包晶反應(yīng)(恒溫)：LB+

HAJ2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@63其它相圖共析相圖

+2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@64其它相圖有穩(wěn)定化合物的相圖以化合物為界,分段研究2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@652.2.3鑄錠(件)的凝固三個區(qū)域:細(xì)等軸晶區(qū)柱狀晶區(qū)等軸晶區(qū)影響因素:冷卻速度加熱溫度、澆注溫度和速度變質(zhì)處理2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@662.3鐵碳合金平衡態(tài)的相變基礎(chǔ)鐵碳合金:由鐵(Fe)和碳(C)兩個組元組成的二元合金,包括碳鋼和鑄鐵。實際的鐵碳合金中還含有少量的Si、Mn、S、P等雜質(zhì)。2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@672.3.1Fe-Fe3C相圖(5個單相區(qū))高溫鐵素體

鐵素體或F液相L奧氏體或AFe3C2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@682.3.1Fe-Fe3C相圖(7個兩相區(qū))高溫鐵素體

鐵素體或F液相L奧氏體或AFe3C+Fe3C

+Fe3C+LL+Fe3C+L+

+2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@692.3.1Fe-Fe3C相圖

液相L奧氏體或AFe3C+Fe3C

+Fe3C+LL+Fe3CABCDFEGSPQKNJH液相線ABCD2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@702.3.1Fe-Fe3C相圖

液相L奧氏體或AFe3C+Fe3C

+Fe3C+LL+Fe3CABCDFEGSPQKNJH固相線AHJECF2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@712.3.1Fe-Fe3C相圖(3條水平線)

液相L奧氏體或AFe3C+Fe3C

+Fe3C+LL+Fe3CABCDFEGSPQKNJH2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@722.3.1Fe-Fe3C相圖(3條水平線)

液相L奧氏體或AFe3C+Fe3C

+Fe3C+LL+Fe3CABCDFEGSPQKNJHHJB,1495℃,包晶反應(yīng)C含量范圍:0.09-0.53%

0.09%+L0.53%A0.17%2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@732.3.1Fe-Fe3C相圖(3條水平線)

液相L奧氏體或AFe3C+Fe3C

+Fe3C+LL+Fe3CABCDFEGSPQKNJHECF,1148℃,共晶反應(yīng)C含量范圍:2.11-6.69%L4.3%A2.11%+Fe3C2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@742.3.1Fe-Fe3C相圖(3條水平線)

液相L奧氏體或AFe3C+Fe3C

+Fe3C+LL+Fe3CABCDFEGSPQKNJHPSK,727℃,共析反應(yīng)C含量范圍:0.02-6.69%A0.77%F0.02%+Fe3C2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@752.3.1Fe-Fe3C相圖(重要曲線)

液相L奧氏體或AFe3C+Fe3C

+Fe3C+LL+Fe3CABCDFEGSPQKNJHES線,奧氏體的溶解度曲線E點2.11%C(Acm)2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@762.3.1Fe-Fe3C相圖(重要曲線)

液相L奧氏體或AFe3C+Fe3C

+Fe3C+LL+Fe3CABCDFEGSPQKNJHPQ線,鐵素體的溶解度曲線P點0.02%CQ點0.01%C2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@772.3.1Fe-Fe3C相圖(重要曲線)

液相L奧氏體或AFe3C+Fe3C

+Fe3C+LL+Fe3CABCDFEGSPQKNJHGS線,奧氏體析出鐵素體線A3線2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@782.3.1Fe-Fe3C相圖(重要的點)

液相L奧氏體或AFe3C+Fe3C

+Fe3C+LL+Fe3CABCDFEGSPQKNJHE點:2.11%C,碳鋼和鑄鐵的分界點2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@792.3.1Fe-Fe3C相圖(重要的點)

液相L奧氏體或AFe3C+Fe3C

+Fe3C+LL+Fe3CABCDFEGSPQKNJHP點:0.02%C,碳鋼和工業(yè)純鐵的分界點2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@802.3.1Fe-Fe3C相圖(重要的點)

液相L奧氏體或AFe3C+Fe3C

+Fe3C+LL+Fe3CABCDFEGSPQKNJHC點:4.3%C,共晶點2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@812.3.1Fe-Fe3C相圖(重要的點)

液相L奧氏體或AFe3C+Fe3C

+Fe3C+LL+Fe3CABCDFEGSPQKNJHS點:0.77%C,共析點2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@822.3.1Fe-Fe3C相圖(Fe-C合金分類)

液相L奧氏體或AFe3C+Fe3C

+Fe3C+LL+Fe3CABCDFEGSPQKNJH工業(yè)純鐵:C<0.02%亞共析鋼:0.02%<C<0.77%共析鋼:C=0.77%過共析鋼:0.77%<C<2.11%亞共晶白口生鐵:2.11%<C<4.3%共晶白口生鐵:C=4.3%過共晶白口生鐵:C>4.3%2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@832.3.2鐵碳合金在平衡狀態(tài)下的相變

液相L奧氏體或AFe3C+Fe3C

+Fe3C+LL+Fe3CABCDFEGSPQKNJH2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@841.鋼的平衡結(jié)晶過程包晶反應(yīng)勻晶反應(yīng)重點研究奧氏體以下的平衡相變過程.2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@85(1)共析鋼的平衡結(jié)晶過程共析鋼:T8鋼含C0.77%727℃A0.77%F0.02%+Fe3C稱為珠光體,用P表示2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@86(1)共析鋼的平衡結(jié)晶過程2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@87(1)共析鋼的平衡結(jié)晶過程珠光體組織,由鐵素體和滲碳體兩種相組成2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@88(2)亞共析鋼的平衡結(jié)晶過程亞共析鋼:含C0.02%-0.77%如45鋼AA+FP2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@89(2)亞共析鋼的平衡結(jié)晶過程F+P組織2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@90(2)亞共析鋼的平衡結(jié)晶過程F+P組織2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@91(3)過共析鋼的平衡結(jié)晶過程過共析鋼:含C0.77%-2.11%如T10鋼AA+Fe3CP2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@92(3)過共析鋼的平衡結(jié)晶過程2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@93(3)過共析鋼的平衡結(jié)晶過程網(wǎng)狀滲碳體+珠光體組織2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@94鋼的室溫平衡組織與含碳量間的關(guān)系純鐵亞共析鋼共析鋼過共析鋼FF+PP網(wǎng)狀Fe3C+PC%2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@95鋼的室溫平衡組織與含碳量間的關(guān)系純鐵20號鋼45號鋼

共析鋼(T8)過共析鋼(T10)2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@96鋼的室溫平衡組織與含碳量間的關(guān)系

共析鋼亞共析鋼過共析鋼2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@972.3.3含碳量對鐵碳合金組織性能的影響標(biāo)注組織的鐵碳相圖2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@982.3.3含碳量對鐵碳合金組織性能的影響0C%6.69%F

F+P

P

網(wǎng)狀Fe3C+PLe+PLeLe+Fe3CFFe3C2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@992.3.3含碳量對鐵碳合金組織性能的影響2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1002.3.4Fe-Fe3C相圖的應(yīng)用選材上的應(yīng)用;在鑄造工藝上的應(yīng)用;在塑性加工上的應(yīng)用.2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1012.4鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變

液相L奧氏體或AFe3C+Fe3C

+Fe3C+LL+Fe3CABCDFEGSPQKNJH2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1022.4.1鋼在實際加熱時的轉(zhuǎn)變點FeC%℃GQSP奧氏體A鐵素體FF+Fe3CF+AA+Fe3CEA3線Acm線A1線2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1032.4.1鋼在實際加熱時的轉(zhuǎn)變點FeC%℃GQSP奧氏體A鐵素體FF+Fe3CF+AA+Fe3CEAc3線Accm線Ac1線過熱度2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1042.4.1鋼在實際加熱時的轉(zhuǎn)變點FeC%℃GQSP奧氏體A鐵素體FF+Fe3CF+AA+Fe3CEAr3線Arcm線Ar1線過冷度2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1052.4.2奧氏體的形成過程及影響因素形成過程:

以T8鋼為例:

珠光體組織.奧氏體形核;奧氏體晶核長大;殘余Fe3C溶解;奧氏體成分均勻化2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1062.4.2奧氏體的形成過程及影響因素影響因素:加熱溫度和加熱速度;原始組織;合金元素.2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1072.4.3奧氏體晶粒的長大及影響因素晶粒尺寸對性能的影響:Hell-Petch公式:奧氏體晶粒度分級:1-8級,放大100倍下與標(biāo)準(zhǔn)圖譜對比.2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1082.4.3奧氏體晶粒的長大及影響因素本質(zhì)粗晶粒鋼用硅錳脫氧本質(zhì)細(xì)晶粒鋼先用硅錳脫氧,再用鋁脫氧.加熱溫度晶粒尺寸2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1092.5鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變冷卻過程決定鋼的組織和性能;冷卻方式:

連續(xù)冷卻;

等溫處理時間溫度

Ar12024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1102.5鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變過冷奧氏體的分解:

晶格改組和碳原子擴(kuò)散再分配的過程.三種轉(zhuǎn)變類型:珠光體型轉(zhuǎn)變(擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變)貝氏體型轉(zhuǎn)變(過渡型或半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變)馬氏體型轉(zhuǎn)變(無擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變)2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1112.5.1過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖TTT圖

C曲線2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1122.5.1過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖TTT圖

C曲線碳含量的影響合金元素的影響2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1132.5.2過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖CCT圖與TTT圖相比,只有C曲線的上半部分,曲線向右下方移動T8鋼45鋼2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1142.5.2過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及性能1.珠光體類型組織:A(0.77%)F(0.02%)+Fe3C(6.69%)

面心立方體心立方復(fù)雜斜方

珠光體(P)由F和Fe3C兩種相組成,呈層片狀,層片厚度與轉(zhuǎn)變溫度有關(guān).

珠光體組織具有較高的強度和良好的塑性.2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1152.5.2過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及性能1.珠光體類型組織:2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1162.5.2過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及性能1.珠光體類型組織:A1-650℃:普通珠光體;650-600℃:細(xì)珠光體(索氏體);600-550℃:極細(xì)珠光體(屈氏體/托氏體);2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1172.5.2過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及性能1.珠光體類型組織:珠光體屈氏體2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1182.5.2過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及性能2.馬氏體類型組織:

奧氏體冷至Ms點以下,以切變形式發(fā)生晶格的突變,形成馬氏體(M).2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1192.5.2過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及性能2.馬氏體類型組織:

奧氏體冷至Ms點以下,以切變形式發(fā)生晶格的突變,形成馬氏體(M).AM面心立方體心立方2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1202.5.2過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及性能2.馬氏體類型組織:

形成馬氏體量與溫度有關(guān),溫度越低,M量越大,當(dāng)溫度低于Mf點時,殘余的A不再轉(zhuǎn)變,最終組織為M+A殘.2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1212.5.2過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及性能2.馬氏體類型組織:

AM面心立方體心立方2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1222.5.2過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及性能2.馬氏體類型組織:

AM面心立方體心立方2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1232.5.2過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及性能2.馬氏體類型組織:

性能特點:有強烈的固溶強化效果,硬,脆,與馬氏體的量和馬氏體中的碳含量有關(guān).M+A殘2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1242.5.2過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及性能2.馬氏體類型組織:

形態(tài)特征:低碳馬氏體:板條狀;高碳馬氏體:針狀(片狀).2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1252.5.2過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及性能2.馬氏體類型組織:板條馬氏體:2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1262.5.2過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及性能2.馬氏體類型組織:針狀馬氏體:2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1272.5.2過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及性能3.貝氏體類型組織:

介于珠光體與馬氏體之間,有碳化物析出,但析出不充分.用B表示.

根據(jù)形成溫度的高低和形態(tài)不同,可分為上貝氏體和下貝氏體.2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1282.5.2過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及性能3.貝氏體類型組織:B上,羽毛狀,脆;B下,竹葉狀,強韌性較好.2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1292.5.2過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及性能3.貝氏體類型組織:B上2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1302.5.2過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及性能3.貝氏體類型組織:B下2024/1/2511:38材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1312.5.2過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及性能三種組織的比較:

珠光體貝氏體馬氏體高形成溫度低有碳原子擴(kuò)散無低強度/硬度高好塑性差2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1326.2合金元素在鋼中的作用:合金元素:為改善碳鋼的性能(力學(xué)性能、物理化學(xué)性能、工藝性能）而有目的地加入碳鋼中的一些元素.硅(Si)、錳(Mn)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、鎢(W)、釩(V)、鈦(Ti)、鈮(Nb)、鋯(Zr)、鈷(Co)、鋁(Al)、硼(B)、稀土(Re)等。2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1336.2合金元素在鋼中的作用:合金元素對鋼中的基本相的影響；合金元素對鐵碳相圖的影響；合金元素對熱處理及性能的影響。2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1346.2.1合金元素對鋼中的基本相的影響1.形成合金鐵素體，產(chǎn)生固溶強化效果2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1356.2.1合金元素對鋼中的基本相的影響2.形成合金滲碳體，增加滲碳體的硬度和穩(wěn)定性。Fe3C滲碳體中的部分Ｆe原子被合金元素置換。2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1366.2.1合金元素對鋼中的基本相的影響3.形成特殊碳化物，產(chǎn)生第二相的彌散強化效果。Ｗ、Ｍo、Ｖ、Nb、Ti等強碳化物形成元素Cr7C3,Cr23C6,Mo2C,W2C,NbC,VC,TiC等。2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1376.2.2合金元素對鐵碳相圖的影響:使奧氏體相區(qū)擴(kuò)大(Ni,Mn,C,N)或縮小；使Ｅ點、Ｓ點左移。Mn的影響Cr的影響2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1386.2.3合金元素對熱處理及性能的影響:1.對鋼在加熱時奧氏體化的影響對奧氏體形成速度的影響：

除Ｃo、Ni外都減慢奧氏體形成速度。對奧氏體晶粒粗細(xì)的影響：

Ti、Nb、V、W、Mo、Cr等都阻礙奧氏體晶粒長大，Ｍn、Ｐ促進(jìn)奧氏體晶粒長大。2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1396.2.3合金元素對熱處理及性能的影響:2.對過冷奧氏體分解的影響：

改變Ｃ曲線的形狀和位置，除Co外都使Ｃ曲線右移。增加奧低體的穩(wěn)定性，降低臨界冷卻速度，提高淬透性，但殘余奧氏體增加。2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1406.2.3合金元素對熱處理及性能的影響:3.對回火轉(zhuǎn)變的影響：提高耐回火性：

回火時硬度降低變緩，可采用更高的溫度回火。產(chǎn)生二次硬化：500－600度回火脆性：Ｃr、Mn、Ni鋼具有第二類回火脆性（高溫回火脆性）.工業(yè)用鋼2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1412024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1426.3結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼工程用鋼----普通結(jié)構(gòu)鋼機器用鋼----優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1436.3.1普通結(jié)構(gòu)鋼典型牌號：Q195,Q215,Q235,Q225,Q275Q295,Q345,Q390,Q420,Q4602024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1446.3.2優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼軸承鋼按成分：按用途和熱處理：2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@145滲碳鋼：性能要求：

良好的塑性和焊接性能；具有良好的綜合力學(xué)性能；表層硬，耐磨，心部強韌性好。成分特點：

低碳（0.25%以下），加Cr、Ｖ、Ti、Nb等2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@146滲碳鋼：熱處理工藝：

滲碳＋（正火）＋淬火＋低溫回火典型牌號：

15，20，20Cr,20CrMnTi,18Cr2Ni4WA典型零件：軸類，齒輪等2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@147調(diào)質(zhì)鋼：性能要求：

良好的塑性和焊接性能；具有良好的綜合力學(xué)性能；表層硬，耐磨，心部強韌性好。成分特點：

中碳（0.25%－0.55%），加Cr、Ｎi、Si、Mn等2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@148調(diào)質(zhì)鋼：熱處理工藝：

調(diào)質(zhì)處理（淬火＋高溫回火）＋(表面淬火＋低溫回火)或氮化處理典型牌號：

45，40Cr,42CrMo,40MnB,40CrNiMoA38CrMoAl典型零件：軸類，齒輪等2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@149彈簧鋼：性能要求：

高的屈服強度和高的屈強比；足夠的塑性和韌性；高的疲勞強度。成分特點：

中高碳（0.45%－0.85%），加Si、Mn、Cr、Ｖ等2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@150彈簧鋼：熱處理工藝：淬火＋中溫回火，得到回火托氏體組織典型牌號：

75，65Ｍn,60Si2Mn,50CrVA等典型零件：彈簧，模鍛錘桿等。2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@151軸承鋼：性能要求：

高的硬度和高耐磨性；足夠的韌性和較好的耐蝕性；高的接觸疲勞強度。成分特點：

高碳（0.95%－1.15%），加Cr、Mn、Si等2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@152軸承鋼：熱處理工藝：鍛造后球化退火＋淬火＋低溫回火典型牌號：

GCr9,GCr15,GCr15SiMn等典型零件：滾動軸承元件等。2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1536.4工具鋼工具鋼刃具鋼量具鋼模具鋼----冷模具和熱模具2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@154刃具鋼：性能要求：

高的硬度和高耐磨性，一般要求HRC60以上；足夠的韌性和塑性；高的紅硬性（熱硬性）。成分特點：

高碳（0.65%－1.35%），加Cr、Ｗ、Ｖ等2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@155刃具鋼：熱處理工藝：鍛造后球化退火＋淬火＋低溫回火典型牌號：

Ｔ8，Ｔ8Ａ，Ｔ10，Ｔ12，9SiCr,W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2等典型應(yīng)用：切削刀具。2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@156高速鋼（W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2）：碳含量：

0.8%左右。組織特征：

鑄態(tài)組織：有魚骨狀碳化物（共晶組織）脆性很大。鍛造特點：先輕鍛，后重鍛。2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@157高速鋼（W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2）：熱處理：球化退火，1280℃加熱淬火，570℃三次回火二次淬火二次硬化2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@158量具鋼：性能要求：

高的硬度和高耐磨性，一般要求HRC60以上；足夠的韌性和塑性；高的尺寸穩(wěn)定性（組織穩(wěn)定性）。成分特點：

高碳（0.65%－1.35%），加Cr、Ｍn、Ｓi等2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@159量具鋼：熱處理工藝：鍛造后球化退火＋淬火＋深冷處理＋低溫回火典型牌號：

Ｔ8，Ｔ8Ａ，Ｔ10，Ｔ12，9SiCr等典型應(yīng)用：量具。2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@160冷模具鋼：性能要求：

高的硬度和高耐磨性，一般要求HRC60以上；足夠的韌性和塑性；良好的淬透性。成分特點：

超高碳（1.40%－2.30%），加Cr、Mo、Ｖ等2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@161冷模具鋼：熱處理工藝：鍛造后球化退火＋淬火＋低溫回火典型牌號：

Cr12,Cr12MoV等典型應(yīng)用：冷作模具。汽車沖壓模具2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@162熱模具鋼：性能要求：

適當(dāng)?shù)挠捕群透吣湍バ?，一般HRC30－50；足夠的韌性和塑性；良好的淬透性和抗熱疲勞能力。成分特點：

中碳（0.3%－0.6%），加Cr、Ni、Ｍo或Cr、Mn、Mo等2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@163熱模具鋼：熱處理工藝：鍛造后＋淬火＋高溫回火典型牌號：

5CrNiMo,5CrMnMo,3Cr2W8V等典型應(yīng)用：熱鍛模具。曲軸模具汽車四缸壓鑄模2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1646.5特殊性能鋼不銹鋼－－耐腐蝕性能；耐熱鋼－－高溫強度，抗氧化；耐磨鋼－－耐沖擊和磨損2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@165不銹鋼：不銹鋼－－耐腐蝕性能；可用作零件或工具

電化學(xué)腐蝕過程示意圖2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@166不銹鋼：

珠光體電化學(xué)腐蝕示意圖2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@167不銹鋼：合金化：加Cr:提高電極電位，13％加Ni：獲得單相奧氏體組織2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@168不銹鋼：不銹鋼分類：馬氏體不銹鋼：

1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13鐵素體不銹鋼：

1Cr17、1Cr17Mo奧氏體不銹鋼：

1Ｃr18Ni9,1Cr18Ni9Ti等2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1691)馬氏體型不銹鋼---Cr13型鋼

Martensiticstainlesssteel化學(xué)成分特點:

Wc=0.1～0.4%

WCr=13%熱處理特點:正火后的組體是馬氏體。牌號:1Cr13～4Cr13用途:醫(yī)療器械醫(yī)用鑷子2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1702)鐵素體型不銹鋼

(Ferriticstainlesssteel)化學(xué)成分特點:

Wc=0.1%左右

WCr=17%熱處理特點:不能進(jìn)行熱處理強化。牌號:1Cr17、1Cr17Ti、1Cr28等。用途:化工設(shè)備中要求耐蝕性高、塑性好、強度低的容器、管道等。2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@171鐵素體型不銹鋼的用途硝酸生產(chǎn)裝置合成氨生產(chǎn)裝置2024/1/25材料學(xué)院68913951－85bitleesk@1723)奧氏體型不銹鋼---18–8型鋼

(Austeniticstainlesssteel)化學(xué)成分特點:

Wc=0.08～0.14%

WCr=17～19%

WNi=8～11%Cu、Ti、