工程材料及机械制造基础cnwj.docx

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1、第二章 金属属的晶体体结构（1）、晶晶体结构构的基本本概念： 1、金金属的晶晶体结构构：金属属材料内内部的原原子排列列的规律律，决定定着材料料的显微微组织特特性和材材料的宏宏观性能能。 2、晶晶格：用用于描述述原子在在晶体中中排列规规律的三三维空间间集合点点阵。 3、晶晶胞：晶晶格中存存在能够够代表晶晶格特征征的最小小集几何何单元。 4、晶晶格参数数：用来来描述晶晶胞大小小与形状状的几何何参数，包包括晶胞胞的三个个棱边长长度a、bb、c和和三个棱棱边夹角角A、BB、R，共共六个参参数。 5、晶晶格常数数：决定定晶胞大大小的三三个棱长长。（2）、金金属中常常见的晶晶格：1、 体心立方方晶格2、

2、面心立方方晶格3、 密排六方方晶格（3）、晶晶格的致致密度：1、致密密度：每每个晶胞胞中原子子所占的的总体积积与晶胞胞的体积积之比。（4）、晶晶粒与亚亚晶粒：1、晶粒粒：晶格格位向基基本一致致的区域域，并有有边界与与邻区分分开就称称为一个个晶粒。2、晶界界：晶粒粒之间原原子排列列不规则则的区域域。3、晶粒粒大小决决定因素素：出取取决于金金属种类类外，主主要取决决于结晶晶条件和和热处理理工艺。4、“为为无向性性”（5）、晶晶体缺陷陷：1、凡是是原子排排列不规规则的区区域都是是晶体缺缺陷。2、点缺缺陷：以以一个点点为中心心，在它它的周围围造成原原子排列列不规则则，产生生晶格畸畸变和内内应力的的晶体

3、缺缺陷。主主要有间间隙原子子、置换换原子、晶晶格空位位三种。 a、正正畸变：大直径径原子置置换引起起晶格局局部“撑开”现象。 b、负负畸变：小直径径原子置置换引起起晶格局局部“靠拢”现象。c、点缺缺陷处于于不断变变化和运运动之中中，位置置随时在在变。是是原子扩扩散的一一种主要要方式，也也是金属属在固态态下“相变”和化学学热处理理工艺的的基础。3、线缺缺陷：主主要是指指各种形形式的位位错。 a、位位错：晶晶体中某某一列或或若干列列原子发发生了有有规律的的错排现现象。 b、刃刃形位错错，位错错线，正正负刃形形位错。 c、位位错密度度：单位位体积内内位错线线的长度度。塑性性变形中中，位错错密度大大幅

4、增加加。退火火可使位位错密度度降到最最低值，淬淬火可使使位错密密度有所所增加。d、金属属材料受受外力作作用能够够产生宏宏观塑性性变形的的实质，主主要都是是位错在在微观上上运动结结果。4、面缺缺陷：晶晶界和亚亚晶界。a、面缺缺陷是有有一定厚厚度的原原子排列列不规则则的过渡渡带，其其厚度取取决于晶晶格位向向差的大大小及晶晶体的纯纯度。晶晶格位向向差愈小小、纯度度越高、面面缺陷越越薄、反反之越厚厚。（6）、合合金基本本概念：1、合金金：一种种金属元元素与另另外一种种或多种种金属或或非金属属元素，通通过熔炼炼或烧结结等方法法所形成成的具有有金属性性质的新新金属材材料。2、组元元：组成成合金的的最基本本

5、的、能能独立存存在的物物质，简简称元。组组成合金金的各个个化学元元素及稳稳定的化化合物都都是组员员。合金金中有几几种组元元就称之之为几元元合金。3、合金金系：有有相同组组元，而而成分比比例不同同的一系系列合金金。4.、相相：凡是是化学成成分相同同、晶体体结构相相同并有有界面与与其它部部分隔开开来的一一个均匀匀区域。一一个相中中可以有有多个晶晶粒，但但是一个个晶粒之之中只能能是同一一个相。5、显微微组织：在显微微镜下看看到的相相和晶粒粒的形态态、大小小和分布布。6、相组组成物：合金显显微组织织中的基基本相。7、组织织组成物物：由基基本相组组成的单单相组织织和共晶晶体等基基本组织织。8、基本本组织

6、：由一个个单独的的相构成成的单相相组织和和由两个个以上的的相按一一定比例例组成的的机械混混合物，如如：共析析体，共共晶体等等。（7）、合合金相结结构：1、固溶溶体：合合金结晶晶成固态态时，含含量少的的组元（溶溶质）原原子分布布在含量量多的组组元（溶溶剂）晶晶格中形形成一种种与溶剂剂有相同同晶格的的相，称称为固溶溶体。a、固溶溶体与溶溶剂有相相同晶格格结构。b、固溶溶体分类类： （aa）、间间隙固溶溶体、置置换固溶溶体 （bb）、有有序固溶溶体、无无序固溶溶体 （cc）、有有限固溶溶体、无无限固溶溶体 c、间间隙固溶溶体都是是有限固固溶体，无无限固溶溶体都是是置换固固溶体，有有序固溶溶体都是是置

7、换固固溶体。d、影响响固溶体体溶解度度的主要要因素：原子直直径因素素、负电电性因素素、电子子浓度因因素、晶晶体结构构因素、温温度因素素。e、固溶溶强化：通常把把溶入元元素形成成固溶体体而使金金属的强强度、硬硬度升高高的现象象。f、强化化方法：固溶强强化、细细晶强化化、第二二弥散强强化、热热处理相相变强化化、加工工硬化等等。（8）、金金属化合合物：1、在合合金中，当当溶质组组元的质质量分数数超过固固溶体的的溶解度度将会产产生新相相。这一一新相可可能是以以另一组组元为溶溶剂的另另一种固固溶体。2、金属属化合物物：具有有金属性性质的化化合物。3、第二二相弥散散强化：在合金金中，金金属化合合物若以以细

8、小的的粒状均均匀分布布在固溶溶体相的的基体上上会使合合金的强强度、硬硬度进一一步提高高的现象象。第三章 金属的结结晶与二二元合金金相图（1）、铸铸态组织织：1、铸态态组织：结晶之之后得到到的金属属材料的的显微组组织。2、铸态态组织决决定着铸铸态材料料的使用用性能和和加工工工艺性能能。（2）、金金属结晶晶温度与与过冷现现象：1、液态态金属的的冷却过过程可以以用热分分析法测测出冷却却曲线。2、过冷冷度：理理论结晶晶温度与与实际结结晶温度度之差。金金属的结结晶都是是在达到到一定的的过冷度度后才进进行的，这这种现象象称为过过冷现象象。3、过冷冷度大小小主要取取决于金金属液的的冷却速速度和金金属液中中杂

9、质的的含量。冷冷却速度度越大，金金属纯度度越高，过过冷度越越大。 4、结结晶条件件：动力力学条件件（自由由能差或或是过冷冷度）、热热力学条条件（足足够的温温度）、结结构条件件。（3）、金金属的结结晶：1、过程程包括成成核和长长大，两两过程同同时进行行。2、成核核：均匀匀成核（自自由成核核）、非非均匀成成核。a、均匀匀成核（自自发成核核）：在在均匀的的液态母母相中自自发地形形成新晶晶核的过过程。过过冷度越越大越易易自发成成核。b、非均均匀成核核（非自自发成核核）：凡凡是依附附于母相相中某种种现成界界面而成成核的过过程。c、均匀匀成核和和非均匀匀成核在在金属结结晶中同同时存在在。3、成核核率（NN

10、）：单单位时间间和单位位母相体体积内所所形成的的晶核数数目，表表示了母母相在相相同条件件下长生生晶核的的能力。成成核率越越大，结结晶后晶晶体中的的晶粒越越细小。4、长大大线速度度（C）：单位时时间晶核核界面向向母相推推进的距距离。5、晶核核长大方方式：“生长台台阶”形式长长大、枝枝晶形式式长大。6、晶粒粒度：单单位截面面积内晶晶粒数目目，表示示了晶粒粒的大小小。7、细晶晶强化：通过细细化晶粒粒而使金金属材料料力学性性能提高高的方法法。8、结晶晶时冷却却速度越越大，得得到的晶晶粒越细细小。（4）、细细化晶粒粒主要方方式：1、提高高冷却速速度（提提高过冷冷度）。2、变质质处理（用用于大铸铸件）。3

11、、振动动搅拌。（5）、铸铸锭铸态态组织机机缺陷：1、表层层细晶区区：a、表层层组织细细密，力力学性能能好，但但是很薄薄，对整整个铸锭锭性能影影响不大大。2、柱状状晶区：a、柱状状晶区有有明显的的各向异异性。b、在铸铸造工艺艺上，常常采用振振动方法法来破坏坏柱状晶晶区的形形成和长长大，也也常采用用变质处处理来阻阻碍柱状状晶长大大，并促促进中心心等轴晶晶区的扩扩大来减减少柱状状晶区。c、避免免金属液液过热浇浇注也会会防止柱柱状晶区区长大。3、中心心等轴晶晶区：a、对钢钢锭来说说，一般般是希望望等轴晶晶区越大大越好。4、柱状状晶区的的长度和和等轴晶晶区的尺尺寸主要要取决于于浇注温温度和合合金元素素。

12、随浇浇注温度度升高柱柱状晶长长度增加加，等轴轴晶区尺尺寸增大大；合金金元素增增加可使使柱状晶晶长度减减短，等等轴晶粒粒尺寸减减小。5、提高高浇注温温度、加加快冷却却速度或或采用定定向冷却却散热方方法，并并较少液液体中产产生非自自发晶核核等条件件则有利利于柱状状晶区的的形成和和扩展。反反之，有有利于等等轴晶区区的形成成和扩展展。（6）、二二元合金金相图：1、相图图是在平平衡状态态下测画画出来的的，又称称合金的的平衡状状态图。2、匀晶晶相图：对于合合金组元元在液相相和固相相下均能能无限互互溶，结结晶时只只能结晶晶出单相相固溶体体组织，这这种合金金系的相相图就是是匀晶相相图。a、匀晶晶转变：由液相相

13、直接结结晶成单单相固溶溶体的结结晶转变变。b、在不不同温度度下刚刚刚结晶出出来的固固相的化化学成分分是不同同的，其其变化规规律沿着着固相线线变化，剩剩余液相相化学成成分也相相应沿着着液相线线变化。c、晶内内偏析：在实际际生产中中冷却速速度较快快，原子子扩散迁迁移滞后后于结晶晶，固相相化学成成分的均均匀性得得不到保保证。这这时就会会出现在在一个晶晶粒内，各各处成分分的不均均匀现象象。以枝枝晶方式式结晶，所所以又称称枝晶偏偏析。d、在低低于固相相线1000-2000的温度度下进行行较长时时间的加加热，通通过原子子的相互互扩散而而使成分分趋于均均匀，消消除枝晶晶偏析。此此法称作作均匀话话退火，又又称

14、扩散散退火。3、杠杆杆定律：适用于于任何二二元相图图的任何何一个两两相区中中相的相相对质量量百分数数的计算算。4、共晶晶相图：在二元元合金系系中，组组元在液液相时无无限互溶溶，在固固相时则则优先互互溶，并并且结晶晶过程中中以共晶晶转变为为主的相相图。a、共晶晶转变：合金系系中某一一定化学学成分的的合金在在一定的的温度下下，同时时由液相相中结晶晶出两种种不同成成分和不不同晶体体结构的的相图。b、共晶晶体：同同时结晶晶出来的的两种固固相机械械地混合合在一起起，形成成有固定定化学成成分的基基本组织织。c、共晶晶转变过过程中LL、三相可可以同时时存在。d、二次次固溶体体：不是是直接从从液相中中结晶出出

15、来的固固溶体。尽尽管其化化学成分分和晶格格结构与与直接从从液相中中结晶出出来的在在同样温温度下是是完全一一样的，但但是其形形态和分分布有所所不同，对对材料的的性能影影响也有有所不同同，故要要加以下下标以示区区别。e、体积积质量偏偏析：由由于体积积质量的的原因而而引起的的铸件成成分偏析析的现象象。其偏偏析不是是在一个个晶粒之之内，而而是在一一个铸件件的宏观观部位上上出现偏偏析。两两组元体体积质量量差别越越大，引引起的体体积质量量偏析越越严重。结结晶温度度区间越越大的合合金，固固液两相相共存的的时间也也越长，得得到上浮浮或下浮浮的时间间也越长长，体积积质量偏偏析越严严重。冷冷却速度度越慢也也会造成

16、成同样的的后果。f、体积积质量偏偏析一旦旦产生，用用热处理理方法也也不能消消除。尽尽量选用用靠近共共晶点成成分的合合金以减减小结晶晶温度区区间；结结晶时冷冷却速度度尽量快快些，浇浇注时注注意用搅搅拌以破破坏线共共晶相的的上浮或或下浮。5、包晶晶相图：两组元元哎液相相时无限限互溶而而在固相相下有限限固溶，并并在合金金结晶时时以包晶晶转变为为主的合合金相图图。a、包晶晶转变：在一定定温度下下，由一一定成分分的固相相和一定定成分的的液相相相互作用用产生一一种新固固相的结结晶转变变。b、包晶晶偏析：包晶转转变是很很慢的，在在实际生生产中由由于冷却却速度不不可能非非常慢，因因此也会会产生成成分的偏偏析。

17、这这种由于于包晶转转变不能能充分完完成而产产生的化化学成分分不均匀匀的现象象。c、包晶晶偏析课课以通过过扩散退退火得到到减轻或或是消除除。（7）、合合金相图图和性能能的关系系：1、合金金的性能能取决于于合金的的化学成成分和它它的显微微组织。2、固溶溶体合金金的性能能主要取取决于组组元的性性质和溶溶质元素素的浓度度。3、固溶溶体合金金不适合合作铸件件使用，而而适宜作作铸锭然然后轧制制成材使使用。4、共晶晶合金系系的压力力加工工工艺差，切切切削工工艺性好好，其铸铸造性能能与具体体的合金金组织中中共晶体体所占比比例有关关。共晶晶体越多多铸造工工艺性越越好，共共晶成分分的合金金铸造工工艺性最最好。第五

18、章 铁碳合合金相图图及碳素素钢（1）、同同素异晶晶转变：1、同素素异构转转变：金金属在结结晶成固固态之后后继续冷冷却的过过程中晶晶格类型型随温度度下降而而发生转转变的现现象，又又称同素素异晶转转变。 a、同同素异晶晶转变也也是通过过成核长长大的过过程来完完成原子子重新排排列的，也也是一种种结晶过过程，也也有结晶晶潜热产产生。 b、同同素异晶晶转变也也被称为为重结晶晶，是一一种固态态相变。 c、因因为Fee具有这这种同素素异晶转转变才使使得钢也也存在多多种固体体相变，也也是钢可可以进行行各种热热处理的的基础。（2）、铁铁碳合金金中的相相：1、碳在在Fe-C合金金中存在在形式：固溶到到铁晶格格间隙

19、中中的固溶溶碳、与与Fe形形成间隙隙化合物物的化合合碳、游游离在FFe-CC合金中中的游离离碳。2、铁素素体：碳碳原子固固溶到Fe中中形成的的间隙固固溶体。代代号为FF或。（在在室温时时常作为为基体相相存在）3、奥氏氏体：碳碳原子固固溶到-Fee中所形形成的间间隙固溶溶体。代代号为AA或。（热热变形加加工所需需要的相相，一般般不存在在与室温温）4、渗碳碳体：铁铁与碳形形成的间间隙化合合物。分分子式。（常常作为第第二相弥弥散强化化的强化化相）5、石墨墨：Fee-C合合金中游游离存在在的碳。代代号为GG。6、液相相：铁碳碳合金在在液态时时。代号号L。（3）、基基本组织织：1、共析析转变：在某一一恒

20、定温温度时，一一定成分分的固相相有重新新结晶成成两个不不同的固固相的机机械混合合物。a、共析析体：共共析转变变产生的的机械混混合物，铁铁素体FF+渗碳碳体。代代号为PP，命名名为珠光光体。b、=00.777%，TT=7227。2、共晶晶转变：在某一一恒定温温度时，一一定成分分的液相相结晶成成两个不不同的固固相的机机械混合合物。a、共晶晶体：共共晶转变变产生的的机械混混合物，奥奥氏体AA+渗碳碳体。代代号为，命命名为高高温莱氏氏体。b、=44.3% ，TT=11148。c、在TT=7227。以下下高温莱莱氏体又又发生转转变，成成为低温温莱氏体体，又称称变态莱莱氏体，PP+，代代号为。（4）、渗渗

21、碳体：1、从液液相中直直接结晶晶出来的的称为一一次渗碳碳体，记记为。2、从奥奥氏体中中析出的的渗碳体体称为二二次渗碳碳体，记记为。3、从铁铁素体中中析出的的渗碳体体称为三三次渗碳碳体，记记为。4、，以及及P和中中的渗碳碳体，它它们本身身并无区区别，都都是有相相同的化化学成分分、晶格格结构和和性质。只只是出处处不同并并且由此此造成其其形态、大大小以及及在合金金中的分分布等情情况有所所不同。因因此，对对合金的的性能也也有不同同影响。（5）、铁铁碳合金金相区：1、单相相区有五五个：LL、A、FF、。2、双相相区有七七个：+L、+A、AA+L、LL+、AA+、AA+F、FF+。3、三相相区有三三个，三

22、三条水平平线：LL+A（包包晶线）、LL+A+（共晶线线）、A+F+（共共析线）。体nG（6）、铁铁碳合金金分类：1、工业业纯铁：0.002%2、碳素素钢：00.022%2.111% 共析析钢：=0.777% 亚共共析钢：0.002%0.777% 过共共析钢：0.777%2.111%4、 白口铸铁铁： 22.111%6.669%共晶白口口铸铁：=4.3%亚共晶白白口铸铁铁：2.11%4.33%过共晶白白口铸铁铁：4.3%6.69%（7）、合合金相变变过程：1、工业业纯铁室室温显微微组织的的相组成成物与组组织组成成物都是是铁素体体和渗碳碳体。2、珠光光体一般般是片层层状分布布，片层层位向基基本相

23、同同的区域域称为一一个珠光光体团，它它不是晶晶粒，珠珠光体团团的边界界也不能能称作晶晶界。（8）、对铁碳碳合金组组织性能能的影响响：1、A的的塑性很很好，所所以2.111%的的铁碳合合金可以以进行热热变形加加工。而而2.111%的铁碳碳合金是是不能进进行热变变形加工工的。2、都是随随增加而而下降；硬度随随增加直直线上升升；当0.99%时随随增加而而增加（对对组织形形态很敏敏感），0.9%随增加而下降。（9）、杂杂志对性性能的影影响：1、的影影响：脱脱氧残余余的元素素，大部部分溶于于F，形形成含锰锰的铁素素体，使使钢强化化。2、的影影响：原原料生铁铁或硅铁铁脱氧剂剂，硅会会促使分分解生成成石墨，

24、产产生“黑脆”。3、S的的影响：矿石和和燃料，热热变形中中产生“热脆”。4、P的的影响：矿石，产产生“冷脆”，降低低钢的可可焊性。5、O的的影响：大气，严严重降低低钢的疲疲劳强度度。6、N的的影响：大气，加加热会使使钢表面面氧化成成蓝色，“蓝脆”。7、H的的影响：大气，氢脆。（10）、碳钢分类：1、按钢钢中碳含含量的多多少分类类：低碳钢0.225%中碳钢00.255%0.66%高碳钢0.66%2、按钢钢的质量量分类：普通钢0.005% ，0.0045%优质钢0.0035% ，0.0035%高级优质质钢0.002% ，0.033%3、按钢钢的用途途分类：碳素结构构钢优质碳素素结构钢钢碳素工具具钢

25、一般工程程用铸造造碳素钢钢件4、 按炼钢时时的脱氧氧程度分分类：沸腾钢：是脱氧氧不彻底底的钢，代代号F镇静钢：是脱氧氧彻底的的钢，代代号Z半镇静钢钢：是脱脱氧程度度介于沸沸腾钢和和镇静钢钢之间，代代号b特殊镇静静钢：进进行特殊殊脱氧的的钢，代代号TZZ（11）、钢钢号命名名法和用用途：1、碳素素结构钢钢：用量量很大770%，是是热轧后后空冷供供货，不不需要在在进行热热处理而而直接使使用。a、Q+-等级级符号+脱氧程程度符号号。b、等级级符号： A级0.005% ，0.0045% B级0.0045% ，0.0045% C级级0.004% ，0.004% D级级0.0035% ，0.0035%c、

26、此类类钢共分分五个强强度等级级Q1995Q27752、优质质碳素结结构钢：质量好好，常作作为较重重要的机机件。可可以通过过各种热热处理调调整零件件的力学学性能。出出厂状态态可以是是热轧后后空冷，也也可以是是退火、正正火等状状态。a、钢号号是以钢钢的碳含含量的万万分数值值来命名名的。是是二位数数字，全全部是优优质级，不不标质量量等级。b、此类类钢中有有三个钢钢号是沸沸腾钢，尾尾部标有有F，如如08FFc、有些些锰含量量超出规规定，如如65。此此类钢任任然属于于优质碳碳素结构构钢，不不要误以以为是合合金钢。d、优质质碳素结结构钢共共有311个钢号号。3、碳素素工具钢钢：在00.655%1.335%

27、的的碳素钢钢，分为为优质级级和高级级优质级级。a、命名名法T加加上碳含含量的千千分数。如如T100b、对于于高级优优质级尾尾部加AA。如TT10AA。优质质级不加加质量等等级符号号。c、一般般锰含量量在0.4%以以下，有有些在00.6%尾部要要标出，如如T8，以以区别与与T84、一般般工程用用铸造碳碳素钢：ZG+a、铸钢钢铸造工工艺性差差，为了了提高流流动性，浇浇注温度度很高，易易使铸钢钢件出现现过热的的魏氏体体组织。b、魏氏氏体组织织：在原原来粗大大的奥氏氏体晶粒粒内温度度下降而而相变产产生的粗粗大铁素素体针。是是钢的塑塑性、韧韧性变坏坏。c、魏氏氏体可以以通过完完全退火火得到消消除。第六章

28、 钢的的热处理理级表面面处理（1）改改变钢的的性能途途径：1、合金金化，加加入合金金元素，调调整钢的的化学成成分。2、进行行热处理理。（2）、钢钢的热处处理：1、钢的的热处理理：在固固态下对对钢进行行不同的的加热、保保温、冷冷却来改改变钢的的组织结结构，从从而获得得所需要要的性能能的一种种工艺。2、预先先热处理理：机械械零件切切削加工工前的一一个中间间工序，以以改善切切削加工工性能及及为后续续工序做做组织准准备的热热处理。3、最终终热处理理：作为为获得零零件最终终使用性性能的所所有热处处理。4、热处处理不改改变工件件的形状状和尺寸寸，只改改变其组组织和性性能。（3）、奥奥氏体化化过程：1、奥氏

29、氏体化：加热温温度高于于相变温温度，钢钢在加热热和保温温阶段，将将发生室室温下的的组织向向A的转转变。2、奥氏氏体化是是通过成成核长大大机制来来完成。成成核长大大过程依依靠铁原原子和碳碳原子的的扩散来来实现，属属于扩散散型相变变。（4）、奥奥氏体晶晶粒度：1、奥氏氏体晶粒粒度分为为：起始始晶粒度度、实际际晶粒度度、本质质晶粒度度。a、起始始晶粒度度：室温温下的各各种原始始组织刚刚刚转变变为奥氏氏体似时时的晶粒粒度。b、实际际晶粒度度：钢在在具体的的热处理理或加工工条件下下实际获获得的奥奥氏体晶晶粒度的的大小。结结构钢中中分为110级，11级最粗粗，100级最细细。c、本质质晶粒度度：表示示奥氏

30、体体晶粒长长大的倾倾向性。随随加热温温度的升升高不断断的迅速速长大，这这种叫做做本质粗粗晶粒钢钢；有些些钢的奥奥氏体晶晶粒不易易长大，只只有加热热到较高高温度才才显著长长大，这这种钢称称为本质质细晶粒粒钢。2、需要要进行热热处理的的工件，一一般采用用本质细细晶粒钢钢制造。a、锰硅硅脱氧的的钢为本本质粗晶晶粒钢b、铝脱脱氧的钢钢为本质质细晶粒粒钢c、沸腾腾钢为本本质粗晶晶粒钢d、镇静静钢为本本质细晶晶粒钢（5）、奥奥氏体晶晶粒长大大的因素素：1、严格格控制奥奥氏体化化的加热热温度2、合理理的控制制保温时时间3、合理理选择原原始组织织以及加加入一定定量的合合金元素素a、亚共共析钢增增加，奥奥氏体晶

31、晶粒长大大的倾向向变大。b、过共共析钢增增加，奥奥氏体晶晶粒长大大的倾向向性变小小。c、加入入形成碳碳化物的的元素，促促进石墨墨化的元元素，自自由存在在的元素素都会阻阻碍奥氏氏体的晶晶粒长大大。d、原始始组织中中珠光体体P的形形态也影影响A的的晶粒度度。粒状状P比片片层P奥奥氏体化化后晶粒粒更细小小。（6）、组组织转变变：1、过冷冷至以下下就是不不稳定的的过冷奥奥氏体，以以符号AA冷。2、珠光光体型转转变、贝贝氏体型型转变、马马氏体型型转变（7）、珠珠光体型型转变：1、过冷冷奥氏体体在至550温度范范内将发发生珠光光体类型型组织。改改组织为为铁素体体和渗碳碳体片层层相间的的机械混混合物。a、珠

32、光光体：形形成温度度650 代号号为Pb、索氏氏体：形形成温度度65006000 代号号为Sc、托氏氏体：66005500 代号号为T2、珠光光体转变变过程是一一种典型型的扩散散型相变变。转变变时有两两个两个个物理过过程同时时进行：一是碳碳原子和和铁原子子迁移产产生高碳碳的的渗渗碳体和和低碳的的铁素体体；二是是晶格重重构，由由面心立立方的奥奥氏体转转变成体体心立方方的铁素素体和复复杂立方方的渗碳碳体。（8）、贝贝氏体型型转变：1、过冷冷奥氏体体在5550-温度范范围内将将转变成成贝氏体体类型组组织，代代号为BB。转变变温度不不同组织织形态也也将不一一样，可可以分为为上贝氏氏体（BB上）和和下贝

33、氏氏体（BB下）。a、上贝贝氏体：在5550-3550，上贝贝氏体呈呈羽毛状状，即过过饱和的的固溶体体以A晶晶界向晶晶内成束束的生长长。b、下贝贝氏体：在3550-。下贝贝氏体呈呈竹叶状状，下贝贝氏体是是由针片片状过饱饱和固溶体体和其共共晶格的的碳化物物组成。2、贝氏氏体力学学性能：取决于于组织形形态，上上贝氏体体强度和和韧性均均不高，在在生产中中基本不不用到；下贝氏氏体除了了有较高高的强度度和硬度度外，还还有较好好的塑性性和韧性性有良好好的综合合力学性性能，生生产上常常用的组组织。获获得下贝贝氏体是是强化钢钢材的重重要途径径之一。3、贝氏氏体转变变过程：转变温温度低，只只发生碳碳原子的的扩散

34、，大大质量的的铁原子子基本不不扩散，属属于半扩扩散型转转变。a、贝氏氏体转变变速度主主要受碳碳原子扩扩散的速速度影响响。转变变温度越越低，碳碳原子迁迁移越困困难，因因而形成成贝氏体体的速度度也就比比较慢。（9）、马马氏体型型转变：1、马氏氏体组织织形态：奥氏体体获得极极大过冷冷度至以以下时，将将转变成成马氏体体类型组组织。主主要有两两种类型型，一类类是板条条状马氏氏体，另另一类是是针片状状马氏体体。a、获得得马氏体体是钢件件强韧化化的重要要基础。b、马氏氏体晶体体结构是是碳在Fe中中的过饱饱和固溶溶体，用用符号MM 表示示。马氏氏体具有有体心正正方晶格格（a=bc）。c、发生生马氏体体型转变变

35、时，奥奥氏体中中的碳全全部保留留在马氏氏体中。d、称为为马氏体体的方正正度，马马氏体碳碳的质量量分数越越高，其其方正度度越大，晶晶格畸变变也就月月严重，马马氏体的的硬度也也就越高高。e、板条条马氏体体的亚结结构是高高密度的的位错，也也称位错错马氏体体。f、针片片状马氏氏体呈凸凸透镜状状，显微微组织为为针片状状，是立立体形态态的截面面。越是是后形成成的马氏氏体片也也就越小小。业结结构主要要是孪晶晶，又称称做孪晶晶马氏体体。g、实际际中，加加热温度度低，奥奥氏体晶晶粒小，淬淬火后的的马氏体体的组织织小，难难以分辨辨，称作作隐晶马马氏体。h、马氏氏体形态态主要取取决于碳碳的质量量分数。0.2% 组织

36、全是板条马氏体；1% 全是针片状马氏体；0.2%1% 是板条马氏体和针片状马氏体的混合组织。2、马氏氏体性能能：高硬硬度高强强度是马马氏体主主要性能能特点，硬硬度主要要受碳的的质量分分数影响响，增加加，硬度度增加。0.6% 硬度趋于平缓。a、马氏氏体强化化的主要要原因：由于过过饱和碳碳原子引引起的晶晶格畸变变，即固固溶强化化；转变变过程中中的大量量晶体缺缺陷和引引起的组组织细化化。b、合金金元素存存在对马马氏体的的硬度影影响不大大。c、马氏氏体塑性性韧性主主要取决决于碳的的饱和度度和亚结结构。d、板条条马氏体体塑性和和韧性好好原因：一是饱饱和度下下晶格畸畸变小，参参与应力力小；二二是亚结结构是

37、位位错。f、高碳碳针片状状马氏体体塑性和和韧性差差原因：一是碳碳饱和度度大晶格格畸变严严重，残残余应力力大；二二是亚结结构主要要是孪晶晶。3、马氏氏体转变变特点：在较低低温度下下转变。a、无扩扩散性：非扩散散性转变变，由于于相变温温度低转转化速度度快碳铁铁原子扩扩散都不不能进行行，没有有成分变变化b、切变变共格和和表面浮浮凸现象象：由于于原子不不能扩散散，晶格格转变以以切变机机制进行行。c、变温温形成：马氏体体转变开开始后，必必须在不不断降低低温度的的条件下下，转变变才能继继续进行行，冷却却中断，转转变停止止。开始始点，终终止点。d、高速速长大：马氏体体生产速速度极快快，片间间相撞易易在马氏氏

38、体片内内产生显显微裂纹纹。f、转变变不完全全：有残残余奥氏氏体A残残；越高高，A残残越少。、温度和冷却速度无关，主要取决于奥氏体的碳的质量分数和合金元素的质量分数。，、A残。（10）、过过冷奥氏氏体转变变曲线：1、奥氏氏体等温温转变：将奥氏氏体迅速速冷却至至临界温温度A11以下的的一定温温度，并并在此温温度下进进行等温温，在等等温过程程中所发发生的相相变。2、TTTT曲线线：奥氏氏体等温温转变曲曲线，又又称C曲曲线。a、C曲曲线建立立：金相相法、膨膨胀法、磁磁性法、电电阻法、热热分析法法等。b、C曲曲线分析析：孕育育期，孕孕育期长长短决定定奥氏体体稳定性性。3、影响响C曲线线的因素素：、合金金

39、元素、加加热温度度和保温温时间。a、的影影响：在在正常加加热条件件下，亚亚共析钢钢，C曲曲线；过共共析钢，C曲曲线；碳素素钢中共共析钢最最靠右，即即共析钢钢的奥氏氏体最不不稳定。在亚共析钢和过共析钢上面还各多出一条共析相析出线。b、合金金元素的的影响：出Coo以外，所所有合金金元素融融入奥氏氏体后，都都会增大大过冷奥奥氏体的的稳定性性，是CC曲线右右移。碳碳化物形形成元素素质量分分数较多多时，是是C曲线线状态会会变化，有有时出现现两组曲曲线等。c、加热热温度和和保温时时间的影影响：加加热温度度和保温温时间的的提高和和延长，提提高过冷冷奥氏体体的稳定定性，使使C曲线线右移。（11）、过过冷奥氏氏

40、体连续续冷却转转变曲线线（CCCT）：1、在实实际生产产中，过过冷奥氏氏体大多多是在连连续冷却却时转变变的，即即需要测测定连续续转变曲曲线CCCT，常常用测定定方法有有金相法法、膨胀胀法和磁磁性法。2、CCCT曲线线位于TTTT曲曲线的右右下方。3、在CCCT曲曲线上PPs和PPf分别别表示奥奥氏体向向珠光体体转变开开始和终终了线，KK表示奥奥氏体向向珠光体体转变终终止线，凡凡是冷却却曲线碰碰到K线线，剩余余的过冷冷奥氏体体就不再再发生珠珠光体转转变，一一直保持持到Mss点一下下转变成成马氏体体。是CCCT曲曲线的临临界冷却却速度，是是获得马马氏体组组织的最最小冷却却速度。是TTT曲线的临界冷

41、却速度，1.5，可以借用TTT曲线分析应得的组织。4、以不不同冷却却速度连连续冷却却时，过过冷奥氏氏体的转转变产物物是不同同的。空空冷得到到S，油油冷得到到T和少少量M，水水冷得到到M和AA残。（12）、退退火和正正火的主主要目的的：1、调整整硬度为为后续工工艺做准准备。2、消除除残余内内应力。细细化晶粒粒改善组组织，提提高力学学性能。正正火可以以消除过过共析钢钢中的网网状渗碳碳体。3、为最最终热处处理做好好组织准准备。（13）、退退火：完完全退火火、等温温退火、球球化退火火、均匀匀化退火火（扩散散退火）、去去应力退退火、再再结晶退退火。1、完全全退火：将钢完完全奥氏氏体化，随随之缓慢慢冷却，

42、获获得近似似平衡状状态组织织的退火火工艺。又称重结晶退火和普通退火。完全退火周期较长，主要用于亚共析钢成分的中碳钢大中型铸、锻件以及热轧型材，有时也用于焊件。2、球化化退火：使钢中中碳化物物球状化化而进行行的退火火工艺。是是一种不不完全退退火，主主要用于于共析和和过共析析碳素钢钢及合金金工具钢钢，目的的在于降降低硬度度，改善善切削加加工性能能，并为为后续的的淬火做做准备。a、球化化退火得得到的组组织是粒粒状珠光光体。b、对于于有严重重网状二二次渗碳碳体的过过共析钢钢，应在在球化退退火前进进行正火火处理，消消除网状状。3、等温温退火：将钢件件加热高高于Acc3或是是Ac11温度，保保持适当当时间

43、后后，较快快冷却到到珠光体体转变温温度区间间的某一一温度并并进行等等温保持持是奥氏氏体转变变为珠光光体型组组织，然然后再空空气中冷冷却的退退火工艺艺。a、等温温退火缩缩短了工工件在炉炉中时间间提高了了利用率率，缩短短生产周周期。b、对亚亚共析钢钢等温退退火可以以替代完完全退火火，对于于共析钢钢、过共共析钢，等等温退火火可以替替代球化化退火。4、均匀匀化退火火（扩散散退火）：将铸件件加热到到稍低于于固相线线的温度度Ac33+1550-2200长时间间保温，然然后换冷冷的工艺艺。主要要用于消消除某些些具有化化学成分分偏析的的铸钢件件及锻扎扎件。5、去应应力退火火：晶工工件加热热到Acc1以下下某温

44、度度保温后后随炉冷冷却到1160以下出出炉空冷冷。去应应力退火火无相变变，主要要用于消消除铸、锻锻、焊件件的内应应力，稳稳定尺寸寸，防止止在后续续工艺中中变形和和开裂。（14）、正正火：1、正火火：将钢钢件加热热到Acc3或AAcm以以上300-500，保温温适当时时间后，在在静止的的空气中中冷却的的热处理理工艺。正火是一种优先采用的预先热处理工艺。2、正火火与退火火的主要要区别：a、冷却却速度不不同，正正火冷却却速度快快.b、正火火后的组组织比较较细，比比退火后后的强度度、硬度度高，含含碳量越越高，差差别越大大。c、正火火生产周周期短，不不占设备备，生产产率高。d、过共共析钢正正火后可可以消

45、除除网状碳碳化物，是是最常用用的消除除网状碳碳化物的的热处理理工艺。e、低碳碳钢正火火后可以以显著改改善切削削加工性性能。f、00.4% 正火火替代完完全退火火。（15）、淬淬火：1、淬火火：将钢钢件加热热到Acc3或AAc1相相变点以以上某一一温度，保保持一定定时间，然然后以大大于的速速度冷却却获得马马氏体和和下贝氏氏体组织织的热处处理工艺艺。2、淬火火温度的的选择：为了防防止奥氏氏体粗大大，一般般淬火温温度不宜宜太高。a、亚共共析钢AAc3+30-50；共析析钢和过过共析钢钢Ac11+300-500部分奥奥氏体化化；对于于合金钢钢淬火温温度允许许比碳素素钢高，在在临界点点上500-1000

46、，提高高淬火温温度有利利于合金金元素在在奥氏体体中充分分溶解和和均匀化化。3、淬火火介质：冷却速速度大于于才可以以实现淬淬火，冷冷却越快快，应力力越大，易易引起工工件开裂裂。理想想介质是是在C曲曲线鼻尖尖处快冷冷，Mss点附近近缓冷，减减少转变变时的应应力。a、盐水水淬火的的工件，容容易得到到高硬度度和光洁洁的表面面，不易易产生软软点。b、盐浴浴或碱浴浴：熔融融状态的的盐碱作作为淬火火介质。4、常用用淬火方方法：目目前还没没有理想想的淬火火介质。a、单液液淬火：放入一一种介质质中，淬淬火应力力大。b、双液液淬火：水淬空空冷、油油淬空冷冷，作用用是在鼻鼻尖处冷冷却快，马马氏体附附近冷却却慢，减减少开裂裂。c、马氏氏体分级级淬火：直接放放入某温温度的盐盐浴或碱碱浴中，保保温一段段时间后后取出空空冷。d、贝氏氏体等温温淬火：奥氏体体化后快快冷到贝贝氏体转转变区间间，等温温保持。（16）、钢钢的淬透透性：1、淬透透性：在在规定条条件下，决决定钢材材淬硬深深度和硬硬度分布布的特性性，是钢钢材的固固有属性性。又称称可淬性性，取决决于钢的的淬火临临界冷却却速度的的大小。2、淬透透性低钢钢件的力力学性能能影响：淬透钢钢件沿截截面力学学性能均均匀分布布，未淬淬透心部部力学性性能低，尤尤其是冲冲击韧度度更低。