工程材料-复习课件-培训课件.ppt

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1、工程材料-复习课件-同素异晶（构）同素异晶（构）(allomorph)转变转变 同样一种金属，随着温度的变化，从一种晶体结构转变同样一种金属，随着温度的变化，从一种晶体结构转变到另外一种晶体结构的现象。同素异构转变属于相变之一到另外一种晶体结构的现象。同素异构转变属于相变之一（固态相变）。（固态相变）。纯铁的同素异构反应式纯铁的同素异构反应式同素异晶转变和纯金属的结晶一样，也具有形核和长同素异晶转变和纯金属的结晶一样，也具有形核和长大的特征。大的特征。关于关于匀晶相图匀晶相图的几点提示：的几点提示：1.液态下可以无限互溶，在固态下也可以无限液态下可以无限互溶，在固态下也可以无限互溶。互溶。2.

2、在非平衡转变中，含在非平衡转变中，含B%越高的合金枝晶偏越高的合金枝晶偏析越严重吗？析越严重吗？合金的枝晶偏析和其结晶温度范围宽窄有关。合金的枝晶偏析和其结晶温度范围宽窄有关。该合金系含该合金系含B%越高结晶温度间隔不一定宽。越高结晶温度间隔不一定宽。含含90%B，另一个含，另一个含40%B这两个铸件在铸后在空气中自然冷却到室温，这两个铸件在铸后在空气中自然冷却到室温，哪个铸件的偏析较严重？哪个铸件的偏析较严重？40%B铸件在铸后以极其缓慢的冷却速度冷却到室铸件在铸后以极其缓慢的冷却速度冷却到室温，哪个铸件的强度、硬度高？温，哪个铸件的强度、硬度高？40%B晶体缺陷晶体缺陷(crystalde

3、fect)晶格的不完整部位称晶格的不完整部位称晶体缺陷晶体缺陷。实际金属中存在着大量的晶体缺陷，按形。实际金属中存在着大量的晶体缺陷，按形状可分三类状可分三类,即点、线、面缺陷。即点、线、面缺陷。晶体中原子发生某种有规律的错排现象。（刃型位错、螺旋型位错）晶体中原子发生某种有规律的错排现象。（刃型位错、螺旋型位错）线缺陷（位错线缺陷（位错dislocation）P43铁碳合金相图铁碳合金相图铁素体，奥氏体，珠光体，莱氏体，渗碳体定义并铁素体，奥氏体，珠光体，莱氏体，渗碳体定义并碳含量碳含量及其及其存在区间存在区间；其；其中珠光体和莱氏体是机械混合物，铁素体和奥氏体是固溶体，渗碳体是金属中珠光体

4、和莱氏体是机械混合物，铁素体和奥氏体是固溶体，渗碳体是金属化合物。化合物。碳在碳在-Fe中形成的间隙固溶体中形成的间隙固溶体为为A。区分单相，单相区；两相区；单相和机械混合物；相和组织组成物；三项区分单相，单相区；两相区；单相和机械混合物；相和组织组成物；三项共存区；共存区；共晶和共析反应及其反应式（共晶和共析反应及其反应式（开始瞬间；过程中；结束瞬间的平开始瞬间；过程中；结束瞬间的平衡相及其成分，并计算相对量）；衡相及其成分，并计算相对量）；熟悉亚共析钢，共析钢，过共析钢的成分范围；熟悉亚共析钢，共析钢，过共析钢的成分范围；熟悉典型熟悉典型金相图谱金相图谱；熟悉杠杆定律的应用原则并熟练运用其

5、计算（已知支点求二组元相对量；熟悉杠杆定律的应用原则并熟练运用其计算（已知支点求二组元相对量；已知某组元相对量求支点已知某组元相对量求支点；求；求相组成相对量相组成相对量和组织组成相对量）；和组织组成相对量）；共析钢共析钢亚共析钢亚共析钢过共析钢过共析钢相图分析相图分析ACDGS1148727LAL+AL+Fe3CFA+FA+Fe3CKEPFQC%Fe3CFeF+Fe3C4.30.772.116.69二条水平线二条水平线构成合金中的所有组织构成合金中的所有组织四个基本相四个基本相共晶相图共晶相图共析相图共析相图室温下共晶组织最多的铁碳室温下共晶组织最多的铁碳室温下共晶组织最多的铁碳室温下共晶组

6、织最多的铁碳合金合金合金合金：4.3%4.3%室温下共析组织最多的铁碳室温下共析组织最多的铁碳室温下共析组织最多的铁碳室温下共析组织最多的铁碳合金合金合金合金：0.77%0.77%室温下二次渗碳体最多的铁室温下二次渗碳体最多的铁室温下二次渗碳体最多的铁室温下二次渗碳体最多的铁碳合金碳合金碳合金碳合金：2.11%2.11%室温下三次渗碳体最多的铁室温下三次渗碳体最多的铁室温下三次渗碳体最多的铁室温下三次渗碳体最多的铁碳合金碳合金碳合金碳合金：0.0218%0.0218%铁碳合金平衡结晶时，只有成分为铁碳合金平衡结晶时，只有成分为铁碳合金平衡结晶时，只有成分为铁碳合金平衡结晶时，只有成分为0.77

7、%0.77%的共的共的共的共析钢才能发生共析反应析钢才能发生共析反应析钢才能发生共析反应析钢才能发生共析反应?碳钢在室温下的相组成物是铁素体和渗碳体。碳钢在室温下的相组成物是铁素体和渗碳体。平衡状态下，铁碳合金随着碳的质量分数的增加，强度是平衡状态下，铁碳合金随着碳的质量分数的增加，强度是逐渐增大的逐渐增大的?Fe3CII来自？来自？平衡状态下，铸铁和碳钢的主要区别（组织）？平衡状态下，铸铁和碳钢的主要区别（组织）？共析反应、共晶反应式？共析反应、共晶反应式？共析反应产物？共析反应产物？PSK线？线？具有共晶反应的二元合金，其共晶成分的合金，什么工艺具有共晶反应的二元合金，其共晶成分的合金，什

8、么工艺性能好？性能好？共析钢加热时在奥氏体形成过程中的转变？共析钢加热时在奥氏体形成过程中的转变？亚共析钢亚共析钢白色颗粒状白色颗粒状：F F暗黑色指纹状暗黑色指纹状：P P相组成物的名称相组成物的名称：F F、Fe3CFe3C金相分析表明，其中暗黑色指纹状的组成物金相分析表明，其中暗黑色指纹状的组成物占材料总质量分数大约为占材料总质量分数大约为50%50%合金的碳含量合金的碳含量？该合金该合金的相组成物计算的相组成物计算？淬火钢中的残余奥氏体量可淬火钢中的残余奥氏体量可以通过杠杆定律来计算以通过杠杆定律来计算?正火正火T8T8钢与完全退火钢与完全退火T8T8钢相比钢相比，前者珠光体更细密，前

9、者珠光体更细密，故强度要高些。故强度要高些。P75共析钢共析钢C曲线曲线图图6.7鼻尖鼻尖-A1：珠光体转变区珠光体转变区：珠光体：珠光体P；索氏体；索氏体S；屈氏体；屈氏体T；鼻尖鼻尖-Ms：贝氏体转变区：贝氏体转变区:B上上和和B下下（350）马氏体：低碳马氏体和高碳马氏体形态的区别；马氏体：低碳马氏体和高碳马氏体形态的区别；明确组织结构、形态和冷却速度的关系，区分性能；明确组织结构、形态和冷却速度的关系，区分性能；若钢中加入的合金元素能使若钢中加入的合金元素能使C曲线左移，则将使钢的淬透性降低曲线左移，则将使钢的淬透性降低。P84退火退火（熟悉各类钢退火目的，工艺）（熟悉各类钢退火目的，

10、工艺）图图6.21各类钢退火加热温度区间：（各类钢退火加热温度区间：（20-40）亚共析钢完全退火；完全奥氏体化，最终组织亚共析钢完全退火；完全奥氏体化，最终组织F+P（细化晶粒消除（细化晶粒消除锻造过热）锻造过热），Ac3+（2040）过共析钢球化退火；不完全奥氏体化，最终组织球状珠光体（消除过共析钢球化退火；不完全奥氏体化，最终组织球状珠光体（消除网状二次渗碳体，网状二次渗碳体，P球球实为铁素体基体实为铁素体基体+球状渗碳体球状渗碳体）完全退火工艺适用于过共析钢，因为它可以得到球状珠光体组织完全退火工艺适用于过共析钢，因为它可以得到球状珠光体组织?去应力退火；无相变，消除应力去应力退火；无

11、相变，消除应力再结晶退火；完全消除冷轧钢板加工硬化，亚共析钢最终组织等轴再结晶退火；完全消除冷轧钢板加工硬化，亚共析钢最终组织等轴的的F+P或称或称原始组织原始组织）经冷轧后的经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度钢钢板，要求降低硬度，再结晶退火再结晶退火，F+P锻造过热的锻造过热的60钢锻坯钢锻坯，完全退火完全退火，F+P具有网状渗碳体的具有网状渗碳体的T12钢坯钢坯，球化退火球化退火，P球球扩散退火：消除偏析扩散退火：消除偏析P86正火正火（全部完全奥氏体化，（全部完全奥氏体化，30-50）（C0.6%）S+F（C=0.61.4%）S伪共析转变（伪共析转变（共析钢欲求共析钢欲求S可直接正火可直

12、接正火）过共析钢正火过共析钢正火Accm+（3050）P86淬火淬火淬火加热温度（淬火加热温度（3050）钢钢种种加热温度加热温度组组织织亚共析钢亚共析钢Ac3+（3050）A共析钢共析钢Ac1+（3050）A过共析钢过共析钢Ac1+（3050）A+Fe3C球球过共析钢淬火正确加热温度为过共析钢淬火正确加热温度为Ac1+（3050），如果完全奥氏体化将导如果完全奥氏体化将导致淬火后马氏体晶粒粗大；淬火后马氏体含碳量较多；淬火后残余奥氏体致淬火后马氏体晶粒粗大；淬火后马氏体含碳量较多；淬火后残余奥氏体较多；淬火后未溶碳化物较少。较多；淬火后未溶碳化物较少。淬火冷却组织（淬火冷却组织（0.5C%有

13、残余奥氏体有残余奥氏体）钢钢种种加加热热温温度度加热组织加热组织淬火组织淬火组织亚共析亚共析0.5C%Ac3+(3050)AM亚共析亚共析0.5C%Ac3+(3050)AM+A共析钢共析钢Ac1+(3050)AM+A过共析钢过共析钢Ac1+(3050)A+Fe3C球球M+A+Fe3C球球P89淬透性：其大小取决于临界冷却速度淬透性：其大小取决于临界冷却速度Vk，合金钢的淬透性通常大于碳素钢合金钢的淬透性通常大于碳素钢淬硬性：其大小取决于含碳量，淬硬性：其大小取决于含碳量，碳含量高则淬硬性大碳含量高则淬硬性大钢的淬硬性取决于淬火时的冷却速度的大小钢的淬硬性取决于淬火时的冷却速度的大小?同一钢种，

14、在相同的加热条件下，水冷比油冷的淬透性好同一钢种，在相同的加热条件下，水冷比油冷的淬透性好?P90回火四阶段回火四阶段1.马氏体分解马氏体分解100-200；350完成；完成；2.残余奥氏体的转变残余奥氏体的转变200-300；、；、3.回火屈氏体形成回火屈氏体形成250-500；4.回火索氏体的形成回火索氏体的形成450以上。以上。调质：淬火调质：淬火+高温回火（高温回火（S回回）；（）；（C=0.61.4%）正火）正火S伪共析转变伪共析转变表面淬火表面淬火(高频淬火高频淬火)：中碳钢：中碳钢0.4-0.5C%；（调质，回火索氏体；表面高频；（调质，回火索氏体；表面高频淬火淬火+低温回火，心

15、部回火索氏体，表层回火马氏体）低温回火，心部回火索氏体，表层回火马氏体）渗碳：低碳钢渗碳提高表层碳含量；渗碳渗碳：低碳钢渗碳提高表层碳含量；渗碳淬火淬火+低温回火低温回火淬火加热不完全奥氏体化：淬火加热不完全奥氏体化：合金渗碳钢淬火完全奥氏体化合金渗碳钢淬火完全奥氏体化心部回火低碳马氏体心部回火低碳马氏体+少许铁素体，少许铁素体，心部低碳心部低碳M回回表层回火高碳马氏体表层回火高碳马氏体+球状渗碳体球状渗碳体+残余奥氏体。残余奥氏体。表层高碳表层高碳M回回+K+A预备预备HT淬火组织淬火组织回火组织回火组织过共析钢过共析钢球退球退P球球M+A+Fe3C球球低回低回M回回+A+Fe3C球球共析钢

16、共析钢球退球退P球球M+A低回低回M回回+A亚亚0.50.77C%退火退火F+PM+A中回中回T回回亚亚0.250.5C%正火正火F+SM高回高回S回回亚亚0.25C%正火正火F+S表层表层M+A+Fe3C表层表层M回回+A+Fe3C（渗碳淬火）（渗碳淬火）中心中心M+F中心中心M回回+F回火索氏体和过冷奥氏体分解时形成的索氏体，组织形态和性能是相同的回火索氏体和过冷奥氏体分解时形成的索氏体，组织形态和性能是相同的?马氏体属于固溶体组织马氏体属于固溶体组织。马氏体具有高强度的原因是固溶强化马氏体具有高强度的原因是固溶强化。淬火钢中，当含碳量增加到淬火钢中，当含碳量增加到0.6以后，随含碳量的增

17、加，硬度增加缓慢以后，随含碳量的增加，硬度增加缓慢。随含碳量的增加，残余奥氏体的量增多随含碳量的增加，残余奥氏体的量增多。P112合金钢合金钢Me对热处理的影响：对热处理的影响：1.A晶粒度小；晶粒度小；2.提高淬透性；提高淬透性；3.Mf下降残余奥氏体增多；下降残余奥氏体增多；4.回火抗力增大回火抗力增大1.渗碳钢：渗碳钢：20CrMnTi（汽车齿轮）（汽车齿轮）低碳；下料低碳；下料锻造锻造正火正火机加工机加工渗碳渗碳淬火淬火+低温回火低温回火热处理顺序：热处理顺序：正火正火渗碳渗碳淬火淬火低温回火低温回火预备热处理预备热处理组织：组织：F+S（齿面齿面、心部心部）缓冷至室温：心部：缓冷至室

18、温：心部：F+P；表层：；表层：P+K；淬火组织：心部：低碳淬火组织：心部：低碳M；表层：；表层：M+K+A（完全奥氏体化完全奥氏体化）最终热处理最终热处理心部：低碳心部：低碳M回回；表层：；表层：M回回+K+A2.调质钢：调质钢：40Cr（机床主轴）（机床主轴）中碳；下料中碳；下料锻造锻造退火退火粗加工粗加工调质调质精加工精加工装配装配使用状态下的组织为：使用状态下的组织为：S回回为提高表面耐磨性，调质后可进行高频淬火或氮化。为提高表面耐磨性，调质后可进行高频淬火或氮化。下料下料锻造锻造退火退火粗加工粗加工调质调质精加工精加工(高频淬火高频淬火+低温回火低温回火)装配装配最终热处理：最终热处

19、理：表面：表面：M回回；心部：；心部：S回回3.工具钢：工具钢：9CrSi（板牙）；（板牙）；W18Cr4V高碳；球化退火高碳；球化退火球状珠光体球状珠光体淬火淬火+低温回火低温回火M回回+K粒粒+AW18Cr4V钢钢锻造锻造退火退火机加工机加工淬火淬火+三次回火三次回火磨削加工磨削加工奥氏体不锈钢不能通过热处理强化。奥氏体不锈钢不能通过热处理强化。作业问题作业问题习题集习题集P10第第12题题关键点：回火保温半小时以上才开始发生马氏体分解，通常回火关键点：回火保温半小时以上才开始发生马氏体分解，通常回火3-4小时。小时。分析：碳素工具钢，高碳，过共析钢。原始组织分析：碳素工具钢，高碳，过共析

20、钢。原始组织M回回+A+Fe3C加热分析：加热分析：950粗大粗大A780A+Fe3C700原始组织原始组织600原始组织原始组织20原始组织原始组织最终分析：最终分析：950粗大粗大M780M+Fe3C+A其余全部原始组织其余全部原始组织扩展分析扩展分析亚共析钢原始热处理：淬火亚共析钢原始热处理：淬火+低温回火低温回火加热分析：必须完全奥氏体化，加热到加热分析：必须完全奥氏体化，加热到Ac3线以上线以上30-50，淬火组织：淬火组织：M；最终组织：；最终组织：M回回加热分析：加热分析：950温度过高，粗大温度过高，粗大A；Ac3线以上线以上30-50正确，细小正确，细小A；不完全奥氏体化，不

21、完全奥氏体化，F+A；相变温度以下，原始组织相变温度以下，原始组织水冷分析：水冷分析：950粗大的粗大的M；正确加热细小的正确加热细小的M；不完全奥氏体化不完全奥氏体化F+M；相变温度以下原始组织相变温度以下原始组织钢号钢号钢种钢种热处理特点热处理特点T12A（锉刀）（锉刀）工具钢工具钢淬火淬火+低温回火低温回火60Si2Mn（弹簧）（弹簧）弹簧钢弹簧钢淬火淬火+中温回火中温回火ZGMn13耐磨钢耐磨钢水韧处理水韧处理20CrMnTi（汽车齿轮）（汽车齿轮）渗碳钢渗碳钢渗碳渗碳+淬火淬火+低温回火低温回火40Cr（机床主轴）（机床主轴）调质钢调质钢调质调质+局部高频淬火局部高频淬火9CrSi（

22、板牙）（板牙）低合金工具钢低合金工具钢等温等温淬火淬火+低温回火低温回火GCr15滚动轴承钢滚动轴承钢淬火淬火+低温回火低温回火1Cr13马氏体不锈钢马氏体不锈钢淬火淬火+高温回火高温回火5CrNiMo热作模具钢热作模具钢淬火淬火+高温回火高温回火Cr12MoV冷作模具钢冷作模具钢淬火淬火+低温回火低温回火W18Cr4V高速钢高速钢淬火淬火+低温回火低温回火4Cr9Si2汽阀钢汽阀钢淬火高温回火淬火高温回火1Cr18Ni9Ti不锈钢不锈钢固溶处理固溶处理钢号识别及应用：钢号识别及应用：35CrMo;Q235A（普通碳素结构钢）（普通碳素结构钢）;45;20Cr;38CrMoAl；18Cr2Ni

23、4WA；42SiMnB；9Mn2V;W6Mo5Cr4V2;T10A;3Cr2W8V；6Mo5Cr4V3；W18Cr4V；ZGMn13;0Cr18Ni9；4Cr13；40Cr（机床主轴）（机床主轴），9CrSi（板牙）（板牙），T12A（锉刀），（锉刀），20CrMnTi（汽车齿轮）（汽车齿轮），60Si2Mn（弹簧）（弹簧）分类方法：按金相；按化学成分（含碳量高低）；按用途。分类方法：按金相；按化学成分（含碳量高低）；按用途。结构钢，工具钢，特殊用途钢；典型热处理工艺及其用途；结构钢，工具钢，特殊用途钢；典型热处理工艺及其用途；元素符号元素符号Cr前面的数字前面的数字1表示的是钢中含碳量的千分

24、数表示的是钢中含碳量的千分数T12钢的过冷奥氏体等温转变动力学曲线如下图所示，请指出该钢按图示的温度加热钢的过冷奥氏体等温转变动力学曲线如下图所示，请指出该钢按图示的温度加热保温后，再按保温后，再按V1、V2、V3、V4、V5、V6冷却速度曲线冷至室温得到的组织。冷却速度曲线冷至室温得到的组织。注意是否完全奥氏体化！等温转变，还是连续转变！是否有参与奥氏体！注意是否完全奥氏体化！等温转变，还是连续转变！是否有参与奥氏体！V1 Fe3CII+P型型V2 Fe3C球球+B下下V3 Fe3C球球+B下下+M+AV4 Fe3CII+P型型+M+AV5 M+AV6 Fe3C球球+M+A习题集习题集习题集

25、习题集P P9 9第第第第1 10 0题题题题参考参考参考参考!V6V5V4V3V2V1Ac1Accm温度习题集习题集习题集习题集P P4 4第第第第5 5题题题题参考参考参考参考!B=30%合金进行平衡相分析合金进行平衡相分析温度刚达到共晶线温度刚达到共晶线,共晶转变尚未发生时共晶转变尚未发生时 L，各个相的化学成分（各个相的化学成分（B）L：60%，：20%在共晶温度，共晶转变正在进行时在共晶温度，共晶转变正在进行时L，各个相的化学成分（各个相的化学成分（B）L：60%，：20%，：90%在共晶转变刚刚结束时在共晶转变刚刚结束时，各个相的化学成分（各个相的化学成分（B）：20%，：90%A

26、组元（熔点组元（熔点400）与）与B组元（熔组元（熔点点300）在液态下无限互溶；在）在液态下无限互溶；在固态下，固态下，B溶于溶于A的固溶体的固溶体在在200时最大溶解度为时最大溶解度为20%，室温，室温时为时为5%；A溶于溶于B的固溶体的固溶体在在200时最大溶解度为时最大溶解度为10%，室温，室温时为时为0%。在。在200时，时，B=60%的的液态合金发生共晶反应。液态合金发生共晶反应。T10T10钢小试样，试样钢小试样，试样1 1加加热到热到750750，试样，试样2 2加热加热到到850850，充分保温后在，充分保温后在水中冷却（水中冷却（T10T10钢的钢的Ac1=730 Ac1=730 Accm=820Accm=820）试样加热之后的组织分试样加热之后的组织分别是什么？别是什么？在水中冷却之后的组织在水中冷却之后的组织分别是什么？分别是什么？哪个的残余奥氏体含量哪个的残余奥氏体含量多？多？哪个试样的硬度高？哪个试样的硬度高？试样试样1A+Fe3C试样试样2A试样1M+A+Fe3C试样1M+A试样2试样1此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢