金属学与热处理复习课件.ppt

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1、金属学与热处理金属学与热处理复习复习Metallurgy and Heat Treatment江苏科技大学材料科学与工程学院江苏科技大学材料科学与工程学院主讲人：王淑艳主讲人：王淑艳第七章、金属及合金的回复与再结晶第七章、金属及合金的回复与再结晶典型退火的过程，随着保温时间和延长和温度升高，典型退火的过程，随着保温时间和延长和温度升高，典型退火的过程，随着保温时间和延长和温度升高，典型退火的过程，随着保温时间和延长和温度升高，可分为可分为可分为可分为和晶粒长大和晶粒长大和晶粒长大和晶粒长大三个阶段。三个阶段。三个阶段。三个阶段。回复、再结晶的回复、再结晶的回复、再结晶的回复、再结晶的定义定义定

2、义定义及性能及性能及性能及性能变化及应用。变化及应用。变化及应用。变化及应用。再结晶形核机制再结晶形核机制亚晶长大形核亚晶长大形核（变形量较大时）（变形量较大时）凸出形核凸出形核:再结晶温度再结晶温度再结晶温度再结晶温度高纯金属高纯金属：T T再再(0.25-0.35)Tm(0.25-0.35)Tm。工业纯金属：工业纯金属：T T再再(0.35-0.45)Tm(0.35-0.45)Tm。合金合金：T T再再(0.4-0.9)Tm(0.4-0.9)Tm。经经验验公公式式注：注：再结晶退火温度一般比上述温度再结晶退火温度一般比上述温度高高100200。第七章、金属及合金的回复与再结晶第七章、金属及

3、合金的回复与再结晶达到某一数值（达到某一数值（达到某一数值（达到某一数值（2 210%10%）时，晶粒特别粗）时，晶粒特别粗）时，晶粒特别粗）时，晶粒特别粗大，主要是大，主要是大，主要是大，主要是G/NG/N的比值大。（的比值大。（的比值大。（的比值大。（临界变形度临界变形度临界变形度临界变形度）。）。）。）。临界变形量：临界变形量：临界变形量：临界变形量：晶粒长大晶粒长大方式方式正常正常长大长大反常反常长大长大再结晶图：再结晶图：再结晶图：再结晶图：将将将将晶粒大小晶粒大小晶粒大小晶粒大小、退火温度退火温度退火温度退火温度与与与与变形量变形量变形量变形量的关系绘制成的关系绘制成的关系绘制成的

4、关系绘制成立体图形，称为再结晶图。立体图形，称为再结晶图。立体图形，称为再结晶图。立体图形，称为再结晶图。冷冷加工加工热热加工加工按加工的按加工的温度温度分类分类第八章第八章 扩扩 散散空位空位机制机制扩散机制扩散机制间隙间隙机制机制 具有驱动力具有驱动力具有驱动力具有驱动力：化学位梯度；化学位梯度；化学位梯度；化学位梯度；此此此此外外外外,温温温温度度度度梯梯梯梯度度度度,应应应应力力力力梯梯梯梯度度度度,表表表表面面面面自自自自由由由由能能能能差差差差，以以以以及及及及电电电电场场场场和磁场的作用也可引起扩散和磁场的作用也可引起扩散和磁场的作用也可引起扩散和磁场的作用也可引起扩散 扩散原子

5、能固溶；扩散原子能固溶；扩散原子能固溶；扩散原子能固溶；扩散原子在基体有一定固溶度。扩散原子在基体有一定固溶度。扩散原子在基体有一定固溶度。扩散原子在基体有一定固溶度。温度足够高温度足够高温度足够高温度足够高；温度温度温度温度 ,原子热振动越激烈原子热振动越激烈原子热振动越激烈原子热振动越激烈,原子激活迁移几率越大。原子激活迁移几率越大。原子激活迁移几率越大。原子激活迁移几率越大。时间足够长时间足够长时间足够长时间足够长 扩散原子扩散原子扩散原子扩散原子的每次随机跃迁距离只有的每次随机跃迁距离只有的每次随机跃迁距离只有的每次随机跃迁距离只有nmnmnmnm级级级级,需长时间需长时间需长时间需长

6、时间固态扩散的条件固态扩散的条件固态扩散需满足下列四个条件。固态扩散需满足下列四个条件。固态扩散需满足下列四个条件。固态扩散需满足下列四个条件。第八章第八章 扩扩 散散第三节第三节第三节第三节 影响扩散的主要因素影响扩散的主要因素影响扩散的主要因素影响扩散的主要因素 温度、温度、温度、温度、晶体结构、成分、晶体结构、成分、晶体结构、成分、晶体结构、成分、其他其他影响程度：影响程度：温度成分结构其它温度成分结构其它第八章第八章 扩扩 散散扩散的分类扩散的分类自自扩散扩散：原子经由原子经由自己元素自己元素的晶体点阵而迁移的扩散的晶体点阵而迁移的扩散(如纯金属或固溶体的晶粒长大如纯金属或固溶体的晶粒

7、长大-无浓度变化无浓度变化)互互扩散扩散:原子通过进入对方元素晶体点阵而导致的扩散原子通过进入对方元素晶体点阵而导致的扩散（有浓度变化）（有浓度变化）下坡下坡扩散：扩散：原子原子由高由高浓度处浓度处向低向低浓度处进行的扩散。浓度处进行的扩散。上坡上坡扩散：扩散：原子由低浓度处向高浓度处进行的扩散。原子由低浓度处向高浓度处进行的扩散。原子原子扩散：扩散：扩散过程中不出现新相。扩散过程中不出现新相。反反应应扩散：扩散：由之导致形成一种新相的扩散由之导致形成一种新相的扩散.有无浓有无浓度度变化变化扩散方向扩散方向是否出是否出现新相现新相第八章第八章 扩扩 散散第二节第二节第二节第二节 扩散定律扩散定

8、律扩散定律扩散定律 单位时间内单位时间内通过垂直于扩散方向的某一通过垂直于扩散方向的某一单位面积单位面积截截面的面的扩散物质流量扩散物质流量（扩散通量（扩散通量J）与浓度梯度成正比。与浓度梯度成正比。菲克菲克菲克菲克(FickA)(FickA)第一定律第一定律第一定律第一定律适用条件：适用条件：稳态扩散稳态扩散-dc/dt=0,浓度及浓度梯度不浓度及浓度梯度不随时间改变。随时间改变。表达式：表达式：J=-D(dc/dx)。（C溶质原子浓度；溶质原子浓度；D-扩散系数）扩散系数）第九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理第一节第一节 概概 述述热处理是将钢在固态下热处理是将钢在固态下加热加热到预

9、定的温度，到预定的温度，保温保温一一定的时间，然后以预定的方定的时间，然后以预定的方式式冷却冷却到室温的一种热加工到室温的一种热加工工艺。工艺。定定定定义义义义热处理及其作用热处理及其作用热处理工艺示意图热处理工艺示意图最终最终热处理热处理预备预备热处理热处理热处理与相图热处理与相图 原则上只有在加热原则上只有在加热或冷却时发生或冷却时发生溶解度显溶解度显著变化著变化或者或者同素异构转同素异构转变变的，即有固态相变的的，即有固态相变的金属或合金，才能进行金属或合金，才能进行热处理。纯金属、某些热处理。纯金属、某些单相合金等不能进行热单相合金等不能进行热处理强化的，只能采用处理强化的，只能采用加

10、工硬化的方法。加工硬化的方法。加热与冷却速度对临界点的影响加热与冷却速度对临界点的影响第九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理固态相变固态相变类型类型扩散型扩散型非扩散型非扩散型半扩散型半扩散型第九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理 奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体是是是是碳碳碳碳溶溶溶溶于于于于-Fe-Fe-Fe-Fe所所所所形形形形成成成成的的的的固固固固溶溶溶溶体体体体。在在在在合合合合金金金金钢钢钢钢中，除了碳原子外，溶于中，除了碳原子外，溶于中，除了碳原子外，溶于中，除了碳原子外，溶于-Fe-Fe-Fe-Fe中的还有合金元素原子。中的还有合金元素原子。中的还有合金元素原子。中的还有合金

11、元素原子。1 1 1 1、奥氏体的结构、奥氏体的结构、奥氏体的结构、奥氏体的结构第九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理共析钢奥氏体的形成过程共析钢奥氏体的形成过程共析钢奥氏体的形成过程共析钢奥氏体的形成过程 奥氏体的形成过程奥氏体的形成过程形核形核长大长大残余渗碳体的溶解残余渗碳体的溶解均匀化均匀化第九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理奥氏体晶粒长大及控制奥氏体晶粒长大及控制晶粒度晶粒度晶粒度晶粒度是表示晶粒是表示晶粒大小大小的一种的一种尺度尺度。是以单位面积内。是以单位面积内晶粒的个数或每个晶粒的平均面积与平均直径。晶粒的个数或每个晶粒的平均面积与平均直径。类别类别起始起始晶粒度晶粒

12、度实际实际晶粒度晶粒度本质本质晶粒度晶粒度 指指临临界界温温度度以以上上奥奥氏氏体体形形成成刚刚刚刚完完成成，其其晶晶粒粒边边界界刚刚刚互相接触时的晶粒大小。刚互相接触时的晶粒大小。指在指在某一某一热处理热处理加热条件下加热条件下，所得到的晶粒尺寸。，所得到的晶粒尺寸。对钢来说，如果对钢来说，如果不特别指明不特别指明，一般是指，一般是指奥氏体化后的奥氏体化后的实际晶粒大小实际晶粒大小。默认默认 代代表表在在某某一一条条件件下下，奥奥氏氏体体 的的长长大大倾倾向向，通通常常采采用用标标准准实实验验的的方方法法，即即将将钢钢加加热热到到（9309301010）摄摄氏氏度度，保保温温3-53-5小小

13、时时后后，测测定定其其奥奥氏氏体体晶晶粒粒大大小小。晶晶粒粒度度在在5858级级者者称称为为本本质质细细晶晶粒钢，在粒钢，在1414级者称为本质粗晶粒钢。级者称为本质粗晶粒钢。晶粒度晶粒度晶粒度晶粒度评定标准评定标准评定标准评定标准一般生产中把奥氏体晶粒大小分为一般生产中把奥氏体晶粒大小分为1-1-8 8个级别，其中个级别，其中1 1级最粗级最粗，8 8级最细级最细，超过，超过8 8级以上的称为超细晶粒。级以上的称为超细晶粒。关系式关系式 晶粒度的级别晶粒度的级别G G与晶粒大小之间的关系为：与晶粒大小之间的关系为：N=2N=2G-1 G-1 G G：晶粒度级别；：晶粒度级别；N N：100X

14、100X时，平均晶粒数目时，平均晶粒数目/inch/inch2 2（6.45cm6.45cm2 2）第九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理例题例题例题例题：晶粒度级别晶粒度级别晶粒度级别晶粒度级别N N N N可由关系式可由关系式可由关系式可由关系式N=2N=2N=2N=2G-1G-1G-1G-1确定。式中确定。式中确定。式中确定。式中n n n n为当线放大为当线放大为当线放大为当线放大100100100100倍时，在每个倍时，在每个倍时，在每个倍时，在每个6.45cm6.45cm6.45cm6.45cm2 2 2 2面积中观察面积中观察面积中观察面积中观察到的晶粒数，计算当晶粒度为到的

15、晶粒数，计算当晶粒度为到的晶粒数，计算当晶粒度为到的晶粒数，计算当晶粒度为7 7 7 7级时，晶粒的实级时，晶粒的实级时，晶粒的实级时，晶粒的实际平均直径。际平均直径。际平均直径。际平均直径。解：解：n=2n=27-17-1=64=64d d平均平均=645/(100264)=0.032(mm)第九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理晶粒度影响因素晶粒度影响因素加热温度加热温度保温时间保温时间加热速度加热速度化学成分化学成分原始组织原始组织第九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理冷却方式冷却方式等温冷却等温冷却连续冷却连续冷却过冷奥氏体过冷奥氏体第九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理奥

16、氏体不同冷却方式示意图奥氏体不同冷却方式示意图1 1等温冷却等温冷却 2 2连续冷却连续冷却图图9.5 共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线第九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线中间曲线中间曲线左边过冷奥氏体转变左边过冷奥氏体转变开始线开始线，右侧一条为过冷奥氏体转变右侧一条为过冷奥氏体转变终了线终了线。水平水平A A1 1钢的临界点钢的临界点 (723)(723)，即奥氏体与珠光体的平衡温度即奥氏体与珠光体的平衡温度M Ms(230)s(230)为为马氏体马氏体转变转变开始开始温度温度M M f(-50)f(-50)为为

17、马氏体马氏体转变转变终了终了温度温度共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线的分析过冷奥氏体等温转变曲线的分析第九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理问题：问题：问题：问题：如将一根直径如将一根直径如将一根直径如将一根直径5mm5mm5mm5mm的热轧钢试样加热到的热轧钢试样加热到的热轧钢试样加热到的热轧钢试样加热到650650650650，等，等，等，等温温温温15s15s15s15s后淬火水中，问等温转变曲线可否用来分析最后后淬火水中，问等温转变曲线可否用来分析最后后淬火水中，问等温转变曲线可否用来分析最后后淬火水中，问等温转变曲线可否用来分析最

18、后得到的组织？得到的组织？得到的组织？得到的组织？不能不能不能不能原因：等温转变曲线是描述过冷奥氏体的转变的。热轧原因：等温转变曲线是描述过冷奥氏体的转变的。热轧原因：等温转变曲线是描述过冷奥氏体的转变的。热轧原因：等温转变曲线是描述过冷奥氏体的转变的。热轧共析钢加热到共析钢加热到共析钢加热到共析钢加热到650 650 650 650 并未发生奥氏体化。并未发生奥氏体化。并未发生奥氏体化。并未发生奥氏体化。第九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理珠光体转变珠光体转变珠光体转变珠光体转变(pearlite transformation(pearlite transformation(pearl

19、ite transformation(pearlite transformation）共析成分的过冷奥氏体从共析成分的过冷奥氏体从共析成分的过冷奥氏体从共析成分的过冷奥氏体从A A A Al l l l以下至以下至以下至以下至C C C C曲线的曲线的曲线的曲线的“鼻尖鼻尖鼻尖鼻尖”以上，以上，以上，以上，即即即即A A A Al l l l550550550550温度范围内会发生珠光体转变，为全扩散型转变，温度范围内会发生珠光体转变，为全扩散型转变，温度范围内会发生珠光体转变，为全扩散型转变，温度范围内会发生珠光体转变，为全扩散型转变，即即即即铁铁铁铁原子和原子和原子和原子和碳碳碳碳原子均进

20、行扩散运动。原子均进行扩散运动。原子均进行扩散运动。原子均进行扩散运动。按按形态形态片状片状片状片状珠光体珠光体珠光体珠光体粒状粒状粒状粒状珠光体珠光体珠光体珠光体形成条件形成条件形成条件形成条件组织组织组织组织性能性能性能性能不同不同不同不同第九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理第九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理马氏体马氏体转变转变转变转变(pearlite transformation(pearlite transformation(pearlite transformation(pearlite transformation）立体形态立体形态亚结构亚结构位向位向材料材料板条马

21、氏体板条马氏体（位错马氏体）（位错马氏体）空间形态是扁空间形态是扁条状的。每个条状的。每个板条为一个单板条为一个单晶体晶体位错（密度位错（密度1011/cm21012/cm2）相互平行排列相互平行排列的板条的板条低、中碳钢及低、中碳钢及马氏体时效钢、马氏体时效钢、不锈钢等铁基不锈钢等铁基合金合金片状马氏体片状马氏体（孪晶马氏体）（孪晶马氏体）空间形态双凸空间形态双凸透镜状光学显透镜状光学显微镜下则呈针微镜下则呈针状或竹叶状状或竹叶状孪晶孪晶（间距为（间距为5nm10nm）有大量微裂纹有大量微裂纹互不平行，呈互不平行，呈一定角度分布一定角度分布中、高碳钢及中、高碳钢及wNi29%的的Fe-Ni合

22、金合金两种马氏体比较两种马氏体比较两种马氏体比较两种马氏体比较上贝氏体上贝氏体上贝氏体上贝氏体下贝氏体下贝氏体下贝氏体下贝氏体形成温度不同形成温度不同形成温度不同形成温度不同550 -350550 -350550 -350550 -350350 -230 350 -230 350 -230 350 -230 组织形态不同组织形态不同组织形态不同组织形态不同羽毛状羽毛状羽毛状羽毛状针叶状针叶状针叶状针叶状组成物不完全相同组成物不完全相同组成物不完全相同组成物不完全相同铁素体碳化物铁素体碳化物铁素体碳化物铁素体碳化物(Fe(Fe(Fe(Fe3 3 3 3C)C)C)C)铁素体（过饱和）碳铁素体（过

23、饱和）碳铁素体（过饱和）碳铁素体（过饱和）碳化物化物化物化物(Fe(Fe(Fe(Fex x x xC)C)C)C)组成物形态不同组成物形态不同组成物形态不同组成物形态不同F F F F呈条状，碳化物在呈条状，碳化物在呈条状，碳化物在呈条状，碳化物在F F F F条条条条间呈断续的断杆状间呈断续的断杆状间呈断续的断杆状间呈断续的断杆状F F F F呈针叶状，碳化物与呈针叶状，碳化物与呈针叶状，碳化物与呈针叶状，碳化物与F F F F的长轴呈的长轴呈的长轴呈的长轴呈5555555560606060角，在角，在角，在角，在叶内呈点状有规律分布叶内呈点状有规律分布叶内呈点状有规律分布叶内呈点状有规律分

24、布性能不同性能不同性能不同性能不同强韧性差强韧性差强韧性差强韧性差综合力学性能好综合力学性能好综合力学性能好综合力学性能好贝氏体比较贝氏体比较贝氏体比较贝氏体比较第九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理贝氏体转变贝氏体转变 当加热温度过高并以较快速度冷却时，当加热温度过高并以较快速度冷却时，当加热温度过高并以较快速度冷却时，当加热温度过高并以较快速度冷却时，先共析铁素体先共析铁素体先共析铁素体先共析铁素体或先共析渗碳体或先共析渗碳体或先共析渗碳体或先共析渗碳体从奥氏体的晶界沿奥氏体一定晶面往从奥氏体的晶界沿奥氏体一定晶面往从奥氏体的晶界沿奥氏体一定晶面往从奥氏体的晶界沿奥氏体一定晶面往晶内晶

25、内晶内晶内生长生长生长生长，呈针片状析出，连同其间的珠光体组织一起称为魏，呈针片状析出，连同其间的珠光体组织一起称为魏，呈针片状析出，连同其间的珠光体组织一起称为魏，呈针片状析出，连同其间的珠光体组织一起称为魏氏组织。氏组织。氏组织。氏组织。魏氏组织的形成与钢中碳含量、奥氏体晶粒大小及冷魏氏组织的形成与钢中碳含量、奥氏体晶粒大小及冷魏氏组织的形成与钢中碳含量、奥氏体晶粒大小及冷魏氏组织的形成与钢中碳含量、奥氏体晶粒大小及冷却速度有关，通常伴随奥氏体粗晶组织出现。却速度有关，通常伴随奥氏体粗晶组织出现。却速度有关，通常伴随奥氏体粗晶组织出现。却速度有关，通常伴随奥氏体粗晶组织出现。第九章第九章

26、钢的热处理原理钢的热处理原理魏氏组织魏氏组织魏氏组织魏氏组织共析钢连续冷却共析钢连续冷却C C曲线曲线第九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理共析钢过冷奥氏体连续冷却共析钢过冷奥氏体连续冷却共析钢过冷奥氏体连续冷却共析钢过冷奥氏体连续冷却C C曲线曲线曲线曲线碳化物的转变碳化物的转变碳化物的转变碳化物的转变第九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理离位析出离位析出：一种碳化物的析出是通过其它：一种碳化物的析出是通过其它碳化物溶解碳化物溶解并在其它地方并在其它地方重新形核、长大重新形核、长大的方式形成，这种单独形核的方式。的方式形成，这种单独形核的方式。原位析出原位析出：一种碳化物的析出是由另

27、外一种碳化物：一种碳化物的析出是由另外一种碳化物直接转变直接转变过来，过来，它们之间存在相同的惯习面。它们之间存在相同的惯习面。钢在回火时会产生钢在回火时会产生回火脆性回火脆性现象，即在现象，即在250250400400和和450450650650两个温度区间回火后，钢的两个温度区间回火后，钢的冲击韧性明显下降冲击韧性明显下降。这种脆化。这种脆化现象称为回火脆性。现象称为回火脆性。回火脆性回火脆性回火脆性回火脆性根据脆化现象产生的根据脆化现象产生的根据脆化现象产生的根据脆化现象产生的机理和温度机理和温度机理和温度机理和温度区间，回火脆性可分为两类：区间，回火脆性可分为两类：区间，回火脆性可分为

28、两类：区间，回火脆性可分为两类：回火温度回火温度回火温度回火温度是否可逆是否可逆是否可逆是否可逆影响因素影响因素影响因素影响因素材料材料材料材料原因原因原因原因一类回火一类回火一类回火一类回火脆性脆性脆性脆性(低温低温低温低温回火脆性回火脆性回火脆性回火脆性)250250250250400400400400范围范围范围范围内内内内不可逆不可逆不可逆不可逆没有影响没有影响没有影响没有影响几乎所有几乎所有几乎所有几乎所有工业钢钢工业钢钢工业钢钢工业钢钢回火马氏体中沿晶界析出回火马氏体中沿晶界析出回火马氏体中沿晶界析出回火马氏体中沿晶界析出稳定的细片状化合物，降稳定的细片状化合物，降稳定的细片状化合

29、物，降稳定的细片状化合物，降低了晶界的断裂强度低了晶界的断裂强度低了晶界的断裂强度低了晶界的断裂强度第二类回第二类回第二类回第二类回火脆性火脆性火脆性火脆性(高高高高温回火脆温回火脆温回火脆温回火脆性性性性)一般一般一般一般450450450450650650650650合合合合金元素有金元素有金元素有金元素有影响影响影响影响可逆，快可逆，快可逆，快可逆，快冷可消除冷可消除冷可消除冷可消除或抑制该或抑制该或抑制该或抑制该脆性脆性脆性脆性与加热和与加热和与加热和与加热和冷却条件冷却条件冷却条件冷却条件有关有关有关有关合金钢合金钢合金钢合金钢杂质晶界偏聚，降低晶界杂质晶界偏聚，降低晶界杂质晶界偏聚

30、，降低晶界杂质晶界偏聚，降低晶界断裂强度断裂强度断裂强度断裂强度第九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理淬火后回火产物与奥氏体直接分解产物比较淬火后回火产物与奥氏体直接分解产物比较第九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理托氏体托氏体索氏体索氏体回火托氏体回火托氏体回火索氏体回火索氏体是铁素体加碳化物是铁素体加碳化物的珠光体类型组织的珠光体类型组织相同相同区别区别碳化物呈碳化物呈片状分布片状分布碳化物呈颗粒状分布，碳化物呈颗粒状分布，许多性能得到改善许多性能得到改善相同的硬度和强度时，相同的硬度和强度时，屈服强度、韧性塑性提高屈服强度、韧性塑性提高片状碳化物受力时会使基体产生应力集中，片状碳

31、化物受力时会使基体产生应力集中，碳化物脆断或形成微裂纹。而粒状的应力碳化物脆断或形成微裂纹。而粒状的应力集中小，微裂纹不易产生，故塑、韧性好集中小，微裂纹不易产生，故塑、韧性好第十章第十章 钢的热处理工艺钢的热处理工艺退退 火火正正 火火淬淬 火火回回 火火定义，目的，选用原则，组织。定义，目的，选用原则，组织。来源来源残留应力状态残留应力状态影响因素影响因素裂纹形式裂纹形式热应力热应力温差引起温差引起的膨胀不的膨胀不一致一致表面压，心部拉表面压，心部拉工件截面尺寸，线膨工件截面尺寸，线膨胀系数，热导率，冷胀系数，热导率，冷却速度等却速度等由内到外的横由内到外的横向裂纹或弧形向裂纹或弧形裂纹裂

32、纹组织应力组织应力组织转变组织转变的比体积的比体积不同不同表面拉，心部压表面拉，心部压尺寸，相变温度范围尺寸，相变温度范围内的冷却速度，导热，内的冷却速度，导热，淬透性等淬透性等沿轴向由表面沿轴向由表面裂向心部的纵裂向心部的纵向裂纹向裂纹淬火应力淬火应力淬火应力淬火应力第十章第十章 钢的热处理工艺钢的热处理工艺两种应力比较两种应力比较 工件在淬火过程中会发生工件在淬火过程中会发生工件在淬火过程中会发生工件在淬火过程中会发生形状形状形状形状和和和和尺寸尺寸尺寸尺寸的的的的变化变化变化变化,有时甚至有时甚至有时甚至有时甚至会产生会产生会产生会产生淬火裂纹淬火裂纹淬火裂纹淬火裂纹，工件变形和开裂的原

33、因是由于淬火过程，工件变形和开裂的原因是由于淬火过程，工件变形和开裂的原因是由于淬火过程，工件变形和开裂的原因是由于淬火过程中在工件内产生的中在工件内产生的中在工件内产生的中在工件内产生的内应力内应力内应力内应力造成的。造成的。造成的。造成的。淬透性是是指钢在淬火时获得马氏体的能力，钢的固有属性，相同奥氏体化温度下，其淬透性是不变的。实际工件的淬透层深度实际工件的淬透层深度是指具体条件下测锭的半马氏体区至表面的深是指具体条件下测锭的半马氏体区至表面的深度，与淬透性，工件尺寸及淬火介质的冷却能力等有关。度，与淬透性，工件尺寸及淬火介质的冷却能力等有关。淬硬性淬硬性是钢淬火时的硬化能力，用淬成马氏

34、体可能得是钢淬火时的硬化能力，用淬成马氏体可能得到的最高硬度表示，主要取决于马氏体碳含量。到的最高硬度表示，主要取决于马氏体碳含量。淬透性，淬透深度，淬硬性淬透性，淬透深度，淬硬性区别区别第十章第十章 钢的热处理工艺钢的热处理工艺 根据钢的淬透性曲线，钢的淬透性值通常用根据钢的淬透性曲线，钢的淬透性值通常用根据钢的淬透性曲线，钢的淬透性值通常用根据钢的淬透性曲线，钢的淬透性值通常用 表示。表示。表示。表示。其中：其中：其中：其中：J J J J 表示末端淬透性，表示末端淬透性，表示末端淬透性，表示末端淬透性，d d d d表示至末端的距离，表示至末端的距离，表示至末端的距离，表示至末端的距离，

35、HRC HRC HRC HRC表示在该处测得的硬度值。表示在该处测得的硬度值。表示在该处测得的硬度值。表示在该处测得的硬度值。举例：举例：举例：举例：第十章第十章 钢的热处理工艺钢的热处理工艺感应加热淬火技术感应加热淬火技术感应加热淬火技术感应加热淬火技术第十章第十章 钢的热处理工艺钢的热处理工艺工作原理及作用。工作原理及作用。工作原理及作用。工作原理及作用。化学热处理（渗碳）化学热处理（渗碳）化学热处理（渗碳）化学热处理（渗碳）缓冷及热处理后的组织及性能。缓冷及热处理后的组织及性能。缓冷及热处理后的组织及性能。缓冷及热处理后的组织及性能。形变热处理形变热处理形变热处理形变热处理是形变强化与相

36、变强化的综合效果。是形变强化与相变强化的综合效果。是形变强化与相变强化的综合效果。是形变强化与相变强化的综合效果。工程结构用钢工程结构用钢工程结构用钢工程结构用钢机器零件用钢机器零件用钢机器零件用钢机器零件用钢刃具钢刃具钢刃具钢刃具钢模具钢模具钢模具钢模具钢量具钢量具钢量具钢量具钢耐蚀钢耐蚀钢耐蚀钢耐蚀钢耐热钢耐热钢耐热钢耐热钢耐磨钢耐磨钢耐磨钢耐磨钢耐寒钢耐寒钢耐寒钢耐寒钢电工钢电工钢电工钢电工钢结构钢结构钢结构钢结构钢工具钢工具钢工具钢工具钢特殊性能钢特殊性能钢特殊性能钢特殊性能钢按用途分按用途分第十一章第十一章 工业用钢工业用钢渗碳钢渗碳钢渗碳钢渗碳钢调质钢调质钢调质钢调质钢弹簧钢弹簧钢

37、弹簧钢弹簧钢第十二章第十二章 铸铸 铁铁铸铁是铸铁是铸铁是铸铁是2.11%C2.11%C的铁碳合金，除的铁碳合金，除的铁碳合金，除的铁碳合金，除C C外，还含有较外，还含有较外，还含有较外，还含有较多的多的多的多的SiSi、MnMn和其它的一些杂质元素，工业常用铸铁的碳和其它的一些杂质元素，工业常用铸铁的碳和其它的一些杂质元素，工业常用铸铁的碳和其它的一些杂质元素，工业常用铸铁的碳含量为含量为含量为含量为2.11-4.5%2.11-4.5%。渗碳体渗碳体渗碳体渗碳体主要影响因素主要影响因素主要影响因素主要影响因素化学成分化学成分冷却速度冷却速度石墨石墨石墨石墨第十二章第十二章 铸铸 铁铁 铸铁

38、的分类铸铁的分类铸铁的分类铸铁的分类碳存在的形式碳存在的形式及断口的颜色及断口的颜色白口铸铁白口铸铁灰铸铁灰铸铁麻口铸铁麻口铸铁渗碳体渗碳体游离的石墨游离的石墨渗碳体渗碳体游离的石墨游离的石墨第十二章第十二章 铸铸 铁铁石墨的形态石墨的形态普通灰铸铁普通灰铸铁可锻铸铁可锻铸铁球墨铸铁球墨铸铁片状片状团絮状团絮状球状球状蠕虫状蠕虫状蠕墨铸铁蠕墨铸铁灰铸铁灰铸铁第十三章第十三章 有色金属有色金属铝铝铝铝无同素异构转变无同素异构转变无同素异构转变无同素异构转变。铝合金的热处理与钢的。铝合金的热处理与钢的。铝合金的热处理与钢的。铝合金的热处理与钢的异同点。异同点。异同点。异同点。固溶处理和时效强化。可

39、热处理强化和不可热固溶处理和时效强化。可热处理强化和不可热固溶处理和时效强化。可热处理强化和不可热固溶处理和时效强化。可热处理强化和不可热处理强化。处理强化。处理强化。处理强化。铝合金的标识。（硬铝）铝合金的标识。（硬铝）铝合金的标识。（硬铝）铝合金的标识。（硬铝）铝及铝合金铝及铝合金铝及铝合金铝及铝合金 铝合金的时效强化效果取决于固溶体的铝合金的时效强化效果取决于固溶体的铝合金的时效强化效果取决于固溶体的铝合金的时效强化效果取决于固溶体的浓度浓度浓度浓度和时效和时效和时效和时效温度温度温度温度及时及时及时及时效效效效时间时间时间时间。时效温度过高，时效时间过长，将使合金软化，称为时效温度过高

40、，时效时间过长，将使合金软化，称为时效温度过高，时效时间过长，将使合金软化，称为时效温度过高，时效时间过长，将使合金软化，称为过时效过时效过时效过时效。固溶处理固溶处理固溶处理固溶处理：铝合金经加热到单相区保温后，快速冷却后获得过饱和铝合金经加热到单相区保温后，快速冷却后获得过饱和铝合金经加热到单相区保温后，快速冷却后获得过饱和铝合金经加热到单相区保温后，快速冷却后获得过饱和固溶体的热处理工艺。固溶体的热处理工艺。固溶体的热处理工艺。固溶体的热处理工艺。时效强化（沉淀强化）时效强化（沉淀强化）时效强化（沉淀强化）时效强化（沉淀强化）：过饱和固溶体在室温放置或加热到某一温度保温，随时间过饱和固溶

41、体在室温放置或加热到某一温度保温，随时间过饱和固溶体在室温放置或加热到某一温度保温，随时间过饱和固溶体在室温放置或加热到某一温度保温，随时间的延长而发生强度、硬度明显升高，塑性降低的现象。（的延长而发生强度、硬度明显升高，塑性降低的现象。（的延长而发生强度、硬度明显升高，塑性降低的现象。（的延长而发生强度、硬度明显升高，塑性降低的现象。（自然自然自然自然时效；人工时效时效；人工时效时效；人工时效时效；人工时效）铝合金的热处理铝合金的热处理铝合金的热处理铝合金的热处理 铝合金的强化热处理包括铝合金的强化热处理包括铝合金的强化热处理包括铝合金的强化热处理包括固溶处理固溶处理固溶处理固溶处理和和和和

42、时效处理时效处理时效处理时效处理。第十三章第十三章 有色金属有色金属 答：答：答：答：1.1.1.1.不可以不可以不可以不可以。铝合金在固态下加热只有溶解度的变化，而。铝合金在固态下加热只有溶解度的变化，而。铝合金在固态下加热只有溶解度的变化，而。铝合金在固态下加热只有溶解度的变化，而没有同素异构转变，只能通过固溶处理时效强化。没有同素异构转变，只能通过固溶处理时效强化。没有同素异构转变，只能通过固溶处理时效强化。没有同素异构转变，只能通过固溶处理时效强化。问题：问题：问题：问题：1.1.1.1.铝合金可以像钢一样通过马氏体相变强化吗？铝合金可以像钢一样通过马氏体相变强化吗？铝合金可以像钢一样

43、通过马氏体相变强化吗？铝合金可以像钢一样通过马氏体相变强化吗？2.2.2.2.铝合金铝合金铝合金铝合金可以通过渗碳、氮化方式表面强化吗？可以通过渗碳、氮化方式表面强化吗？可以通过渗碳、氮化方式表面强化吗？可以通过渗碳、氮化方式表面强化吗？2.2.2.2.不可以不可以不可以不可以。因为。因为。因为。因为C C C C、N N N N在铝中的溶解度很小，特别是铝在铝中的溶解度很小，特别是铝在铝中的溶解度很小，特别是铝在铝中的溶解度很小，特别是铝与氧亲和力大，表面生成致密氧化膜，使渗碳、渗氮时与氧亲和力大，表面生成致密氧化膜，使渗碳、渗氮时与氧亲和力大，表面生成致密氧化膜，使渗碳、渗氮时与氧亲和力大

44、，表面生成致密氧化膜，使渗碳、渗氮时活性原子不能被表面吸收，同时也无法向心部扩散，因活性原子不能被表面吸收，同时也无法向心部扩散，因活性原子不能被表面吸收，同时也无法向心部扩散，因活性原子不能被表面吸收，同时也无法向心部扩散，因而不能通过渗碳和渗氮表面强化。而不能通过渗碳和渗氮表面强化。而不能通过渗碳和渗氮表面强化。而不能通过渗碳和渗氮表面强化。第十三章第十三章 有色金属有色金属 硬铝合金（硬铝合金（硬铝合金（硬铝合金（2XXX2XXX2XXX2XXX）Al-Cu-MgAl-Cu-MgAl-Cu-MgAl-Cu-Mg系合金，属于可热处理强化的铝合金。系合金，属于可热处理强化的铝合金。系合金，属

45、于可热处理强化的铝合金。系合金，属于可热处理强化的铝合金。合金中加入铜和镁是为了形成强化相合金中加入铜和镁是为了形成强化相合金中加入铜和镁是为了形成强化相合金中加入铜和镁是为了形成强化相(CuAl(CuAl(CuAl(CuAl2 2 2 2)和和和和S S S S(CuMgAl(CuMgAl(CuMgAl(CuMgAl2 2 2 2)，含有少量的锰是为了提高抗蚀性能，而对时效强化不起作用。含有少量的锰是为了提高抗蚀性能，而对时效强化不起作用。含有少量的锰是为了提高抗蚀性能，而对时效强化不起作用。含有少量的锰是为了提高抗蚀性能，而对时效强化不起作用。硬铝具有硬铝具有硬铝具有硬铝具有相当高的强度和

46、硬度相当高的强度和硬度相当高的强度和硬度相当高的强度和硬度，经自然时效后强度达到，经自然时效后强度达到，经自然时效后强度达到，经自然时效后强度达到380 MPa380 MPa380 MPa380 MPa490 MPa(490 MPa(490 MPa(490 MPa(原始强度为原始强度为原始强度为原始强度为290 MPa290 MPa290 MPa290 MPa300 MPa)300 MPa)300 MPa)300 MPa)，提高，提高，提高，提高25%25%25%25%30%30%30%30%，硬度也明显提高，硬度也明显提高，硬度也明显提高，硬度也明显提高(由由由由70HB70HB70HB70

47、HB85HB85HB85HB85HB提高到提高到提高到提高到120HB)120HB)120HB)120HB)。与此。与此。与此。与此同时仍能保持足够的塑性。同时仍能保持足够的塑性。同时仍能保持足够的塑性。同时仍能保持足够的塑性。抗蚀性差，抗蚀性差，抗蚀性差，抗蚀性差，特别在海水中尤甚，且易产生晶间腐蚀。因特别在海水中尤甚，且易产生晶间腐蚀。因特别在海水中尤甚，且易产生晶间腐蚀。因特别在海水中尤甚，且易产生晶间腐蚀。因此需要防护的硬铝部件，其外部都包一层高纯度铝，制成包此需要防护的硬铝部件，其外部都包一层高纯度铝，制成包此需要防护的硬铝部件，其外部都包一层高纯度铝，制成包此需要防护的硬铝部件，其

48、外部都包一层高纯度铝，制成包铝硬铝材，但是包铝的硬铝热处理后强度较未包铝的为低。铝硬铝材，但是包铝的硬铝热处理后强度较未包铝的为低。铝硬铝材，但是包铝的硬铝热处理后强度较未包铝的为低。铝硬铝材，但是包铝的硬铝热处理后强度较未包铝的为低。代表：代表：代表：代表：2A11T42A11T42A11T42A11T4，2A12T42A12T42A12T42A12T4。第十三章第十三章 有色金属有色金属 第十三章第十三章 有色金属有色金属 纯钛具有纯钛具有纯钛具有纯钛具有同素异构转变同素异构转变同素异构转变同素异构转变。钛及钛钛合金钛及钛钛合金钛及钛钛合金钛及钛钛合金钛合金的分类、命名及特点。钛合金的分类

49、、命名及特点。钛合金的分类、命名及特点。钛合金的分类、命名及特点。按热处理后按热处理后按热处理后按热处理后的组织特点的组织特点的组织特点的组织特点 钛合金钛合金钛合金钛合金 钛合金钛合金钛合金钛合金 钛合金钛合金钛合金钛合金第十三章第十三章 有色金属有色金属 纯铜具有纯铜具有纯铜具有纯铜具有面心面心面心面心立方结构，立方结构，立方结构，立方结构，无无无无同素异构转同素异构转同素异构转同素异构转变，塑性高而强度低，伸长率约为变，塑性高而强度低，伸长率约为变，塑性高而强度低，伸长率约为变，塑性高而强度低，伸长率约为50505050，强，强，强，强度约度约度约度约240MPa240MPa240MPa

50、240MPa。铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金铜及铜合金l纯铜纯铜：氢病：氢病：氢病：氢病以锌为主要合金元素的铜合金称为以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜，以黄铜，以H表示。表示。黄铜最常见的腐蚀。黄铜最常见的腐蚀形式是形式是“脱锌脱锌”和和“季裂季裂”。l黄黄铜铜：综合分析题综合分析题一、一、一、一、用冷拔铜丝制作的导线，冷拔之后应如何处理，为什么？用冷拔铜丝制作的导线，冷拔之后应如何处理，为什么？用冷拔铜丝制作的导线，冷拔之后应如何处理，为什么？用冷拔铜丝制作的导线，冷拔之后应如何处理，为什么？答：用冷拔铜丝制作的导线，冷拔之后应进行答：用冷拔铜丝制作的导线，冷拔之后应进行答：用冷拔铜丝制作