工程材料复习总结课件.ppt

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1、工程材料工程材料总 复 习本章主要内容本章主要内容金属的晶体结构金属的晶体结构金属的实际结构和晶体缺陷金属的实际结构和晶体缺陷金属的结晶与铸锭金属的结晶与铸锭第一章第一章 金属的结构与结晶金属的结构与结晶本章重点：本章重点：1 1、三种典型金属晶格及其特性；、三种典型金属晶格及其特性；2 2、金属的实际结构与晶格缺陷的种类；、金属的实际结构与晶格缺陷的种类；一、一、纯金属的晶体结构纯金属的晶体结构 晶体：晶体：原子呈规则排列的固体。原子呈规则排列的固体。晶格：晶格：表示原子排列规律的空间格架。表示原子排列规律的空间格架。晶胞：晶胞：晶格中代表原子排列规律的最小几晶格中代表原子排列规律的最小几何

2、单元何单元.第一节第一节 金属的晶体结构金属的晶体结构（1）体心）体心立方立方晶格晶格BCC（2）面心）面心立方立方晶格晶格FCC（3）密排）密排六方六方晶格晶格HCP二、二、三种常见的金属晶格三种常见的金属晶格l原子密度最大的晶面或晶向称原子密度最大的晶面或晶向称密排面密排面或或密排方向密排方向。密排面密排面数量数量密排方向密排方向数量数量体心立方晶格体心立方晶格11064面心立方晶格面心立方晶格11146密排六方晶格密排六方晶格 六方底面六方底面1底面对角线底面对角线3一一、多晶体结构：、多晶体结构：由多晶粒组成的晶体结构。由多晶粒组成的晶体结构。晶粒：晶粒：组成金属的方位不同、外形不规则

3、的小晶体组成金属的方位不同、外形不规则的小晶体.晶界：晶界：晶粒之间的交界面。晶粒之间的交界面。多晶体示意图多晶体示意图第二节第二节 金属的实际结构和晶体缺陷金属的实际结构和晶体缺陷二、晶体缺陷二、晶体缺陷晶格不完整的部位晶格不完整的部位1 1、点缺陷点缺陷 空位：空位：晶格中的空结点。晶格中的空结点。间隙原子：间隙原子：挤进晶格间隙中的原子。挤进晶格间隙中的原子。置换原子：置换原子：取代原来原子位置的外来原子。取代原来原子位置的外来原子。刃型位错刃型位错 螺型位错螺型位错 2 2、线缺陷、线缺陷位错位错 晶格中一部分晶体相对另一部分晶体沿某一晶面发晶格中一部分晶体相对另一部分晶体沿某一晶面发

4、生局部滑移生局部滑移,滑移面上滑移区与未滑移区的交接线。滑移面上滑移区与未滑移区的交接线。正刃型位错正刃型位错负刃型位错负刃型位错l位错对性能的影响位错对性能的影响：金属的塑性变形主要由位错运动引起，因此阻碍金属的塑性变形主要由位错运动引起，因此阻碍位错运动是强化金属的主要途径。位错运动是强化金属的主要途径。l减少减少或或增加增加位错密度都可以提高金属的强度。位错密度都可以提高金属的强度。纯金属的结晶条件纯金属的结晶条件纯金属结晶过程纯金属结晶过程 形核规律：形核规律：均质形核和非均质形核均质形核和非均质形核 晶核长大规律晶核长大规律晶粒大小及控制晶粒大小及控制第三节第三节 金属的结晶与铸锭金

5、属的结晶与铸锭第二章第二章 金属的塑性变形与再结晶金属的塑性变形与再结晶教学目的：教学目的：掌握金属掌握金属塑性变形塑性变形(主要是滑移变形主要是滑移变形)的的特点，塑性变形对金属特点，塑性变形对金属组织与性能组织与性能的影响的影响(特别是特别是加加工硬化工硬化)以及回复与再结晶规律。以及回复与再结晶规律。本章重点：本章重点：1 1、金属塑性变形及其特点；、金属塑性变形及其特点；2 2、塑性变形对金属组织与性能的影响；、塑性变形对金属组织与性能的影响；金属的塑性变形金属的塑性变形单晶体金属的塑性变形单晶体金属的塑性变形 多晶体金属的塑性变形多晶体金属的塑性变形 塑性变形对金属组织和性能的影响塑

6、性变形对金属组织和性能的影响塑性变形对金属组织结构的影响塑性变形对金属组织结构的影响塑性变形对金属性能的影响塑性变形对金属性能的影响第二章第二章 金属的塑性变形与再结晶金属的塑性变形与再结晶回复与再结晶回复与再结晶晶粒越细，晶粒越细，晶界总面积越大，位错障碍越多；需要协调的晶界总面积越大，位错障碍越多；需要协调的具有不同位向的晶粒越多，具有不同位向的晶粒越多，使得金属塑性变形的抗力越使得金属塑性变形的抗力越高。高。晶粒越细，晶粒越细，单位体积内同时参与变形的晶粒数目越多单位体积内同时参与变形的晶粒数目越多,变形变形越均匀，在断裂前将发生较大塑性变形。越均匀，在断裂前将发生较大塑性变形。强度和塑

7、性同强度和塑性同时增加时增加，在断裂前消耗的功大，在断裂前消耗的功大，因而因而韧性也好韧性也好.l细晶强化：细晶强化：通过细化晶粒来提高强度、硬度和塑性、韧通过细化晶粒来提高强度、硬度和塑性、韧性的方法。性的方法。晶粒大小对金属力学性能的影响晶粒大小对金属力学性能的影响二、多晶体金属的塑性变形二、多晶体金属的塑性变形第二节第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响塑性变形对金属组织和性能的影响一、一、塑性变形对金属组织结构的影响塑性变形对金属组织结构的影响二、塑性变形对金属性能的影响二、塑性变形对金属性能的影响1 1、形成纤维组织，出现各向异性、形成纤维组织，出现各向异性2 2、产生织构，出现各向

8、异性、产生织构，出现各向异性3 3、晶粒破碎晶粒破碎1 1、位错密度增加，产生加工硬化、位错密度增加，产生加工硬化2 2、残余内应力、残余内应力l加工硬化加工硬化 金属发生冷塑性变形后，随塑性变形量增加，金属的金属发生冷塑性变形后，随塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称为强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称为加工硬加工硬化化(work hardening)。加工硬化原因加工硬化原因（1 1）塑性变形塑性变形 位错密度增加，相互缠结，位错密度增加，相互缠结，运动阻力加大运动阻力加大 变形抗力变形抗力（2 2）塑性变形量塑性变形量 晶粒变形、破碎，形成亚晶粒，晶粒变形、破

9、碎，形成亚晶粒，亚晶界阻止位错运动亚晶界阻止位错运动 强度和硬度强度和硬度l残余内应力残余内应力内应力内应力(inner stress)是指平衡于金属内部的应力，它是指平衡于金属内部的应力，它是由于金属在外力作用下，内部变形不均匀而引起的。是由于金属在外力作用下，内部变形不均匀而引起的。金属发生塑性变形时，外力对金属所做的功，约金属发生塑性变形时，外力对金属所做的功，约90%90%以以上变成了热而散失。而由于金属内部的变形不均匀及上变成了热而散失。而由于金属内部的变形不均匀及晶格畸变，不到晶格畸变，不到10%10%的功则转化为内应力残存于金属中，的功则转化为内应力残存于金属中，使金属的内能增加

10、。使金属的内能增加。再结晶条件：再结晶条件：冷塑性变形冷塑性变形加热时的变化：加热时的变化：回复回复再结晶再结晶晶粒长大晶粒长大再结晶：再结晶：冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程.再再结晶不是相变过程。结晶不是相变过程。再结晶温度：再结晶温度：发生再结晶的最低温度。发生再结晶的最低温度。纯金属的最低再结晶温度纯金属的最低再结晶温度T再再 0.4T熔熔 影响再结晶晶粒度的因素：影响再结晶晶粒度的因素：加热温度和时间；加热温度和时间；预先变形程度预先变形程度第三节第三节 回复与再结晶回复与再结晶黄铜的冷变形回复再结晶长大黄铜黄铜冷变形冷变形33%形核形核 3s

11、 580部分结晶部分结晶5s 580完全结晶完全结晶8s 580晶粒长大晶粒长大15min 580晶粒长大晶粒长大10min 700第三章第三章 合金的结构与相图合金的结构与相图学习要求学习要求：1.1.掌握掌握固溶体和化合物两种基本相结构及性能特点。固溶体和化合物两种基本相结构及性能特点。2.2.了解了解相图的基本概念及相图建立的一般方法。相图的基本概念及相图建立的一般方法。3.3.掌握掌握匀晶相图、共晶相图、包晶相图、共析相图匀晶相图、共晶相图、包晶相图、共析相图 四种基本相图；四种基本相图；合金：合金：由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质。

12、如碳钢、合金钢、铸铁、有色合金。物质。如碳钢、合金钢、铸铁、有色合金。相：相：金属或合金中凡成分相同、结构相同，并与其他金属或合金中凡成分相同、结构相同，并与其他部分有界面分开的均匀组成部分。部分有界面分开的均匀组成部分。l固态合金中的相结构固态合金中的相结构组织组织 是指在显微镜下观察到是指在显微镜下观察到的金属中的金属中各相各相或或各晶粒各晶粒的的形态、形态、数量、大小和分布数量、大小和分布的组合。的组合。2 2、金属化合物金属化合物 与组成元素晶体结构均不相同的固相与组成元素晶体结构均不相同的固相.正常价化合物正常价化合物 如如MgMg2 2Si Si 电子化合物电子化合物 如如CuCu

13、3 3SnSn 间隙化合物：间隙化合物：由过度族元素与由过度族元素与C C、N N、H H、B B等小等小原子半径的非金属元素组成。原子半径的非金属元素组成。分为结构简单的分为结构简单的间隙相间隙相和和复杂结构的间隙化合物复杂结构的间隙化合物。基体、晶界网状：基体、晶界网状：强韧性低强韧性低 晶内片状：晶内片状：强硬度提高，塑韧性降低强硬度提高，塑韧性降低 颗粒状：颗粒状：弥散强化：弥散强化：第二相颗粒越细，数量越多，分布越均匀第二相颗粒越细，数量越多，分布越均匀,合金的合金的强度、硬度越高强度、硬度越高，塑韧性略有下降塑韧性略有下降的现象。的现象。3 3、金属化合物形态对性能的影响金属化合物

14、形态对性能的影响4、性能比较：性能比较：强度：固溶体强度：固溶体 纯金属纯金属 硬度：化合物硬度：化合物 固溶体固溶体 纯金属纯金属 塑性：塑性：化合物化合物 固溶体固溶体 纯金属纯金属恒温下由一个固相同时恒温下由一个固相同时析出两个成分结构不同析出两个成分结构不同的新固相。的新固相。+共析反应共析反应恒温下由一个液相包着恒温下由一个液相包着一个固相生成另一个新一个固相生成另一个新的固相。的固相。L+包晶反应包晶反应恒温下由一个液相同时恒温下由一个液相同时结晶出两个成分结构不结晶出两个成分结构不同的新固相。同的新固相。L L +共晶反应共晶反应说明说明反应式反应式图形特征图形特征反应名称反应名

15、称常见三相等温水平线上的反应两相的相对重量百分比为：两相的相对重量百分比为：xLwNi%CuNi温温度度 T TT1axbxIOl在两相区中，确定两相的相对重量在两相区中，确定两相的相对重量 杠杆定律：杠杆定律：在两相区中，过在两相区中，过成分成分温度温度对应点作一水平线为杠杆与相区对应点作一水平线为杠杆与相区边界相交两点为杠杆的两端点，合金成分为杠杆支点，两相边界相交两点为杠杆的两端点，合金成分为杠杆支点，两相的相对量按力学杠杆定律求得。的相对量按力学杠杆定律求得。L 运用杠杆定律时要切实注意：运用杠杆定律时要切实注意：(1)(1)只适用于平衡状态；只适用于平衡状态；(2)(2)只适用于两相

16、区；只适用于两相区；(3)(3)杠杆的总长度为两平衡相的杠杆的总长度为两平衡相的成分点之间的距成分点之间的距离离，杠杆的，杠杆的支点支点一般为合金一般为合金成分点成分点，杠杆的，杠杆的位置位置由所由所处的处的温度温度决定；决定；(4)(4)当用杠杆定律计算组织组成物的相对重量时当用杠杆定律计算组织组成物的相对重量时，必须依据该合金的平衡结晶过程分析，找出必须依据该合金的平衡结晶过程分析，找出与组织组与组织组成物相对应的两相区成物相对应的两相区，使组织组成物与相应的使组织组成物与相应的相相相对相对应应，才能进而应用杠杆定律来近似计算组织组成物的，才能进而应用杠杆定律来近似计算组织组成物的相对百分

17、含量。相对百分含量。第四章第四章 铁碳合金铁碳合金(Iron-carbon Alloy)本章重点：本章重点：1 1、Fe-Fe3C相图及典型铁碳合金结晶规律相图及典型铁碳合金结晶规律2 2、用杠杆定律计算组织、相相对含量、用杠杆定律计算组织、相相对含量3 3、能正确分析铁碳合金力学性能的变化；、能正确分析铁碳合金力学性能的变化；教学目的：教学目的：l掌握掌握Fe-Fe3C相图及典型铁碳合金结晶规律相图及典型铁碳合金结晶规律;l掌握用杠杆定律计算组织、相相对含量的方法掌握用杠杆定律计算组织、相相对含量的方法;l能正确分析含碳量对力学性能的影响；能正确分析含碳量对力学性能的影响；l了解杂质对碳钢性

18、能的影响。了解杂质对碳钢性能的影响。本章难点本章难点:用杠杆定律计算组织、相相对含量用杠杆定律计算组织、相相对含量一、铁碳合金中的基本相和组织一、铁碳合金中的基本相和组织1 1、铁素体、铁素体 C 在在 -Fe 中形成的中形成的间隙固溶体间隙固溶体，具有，具有体心立方晶格结构体心立方晶格结构，用符号，用符号 F 或或表示表示 l强度、硬度低，塑性好。强度、硬度低，塑性好。l硬度、强度较低；塑性较高硬度、强度较低；塑性较高2 2、奥氏体、奥氏体 C 在在 -Fe 中形成的中形成的间隙固溶体间隙固溶体，具有，具有面心立方晶格结构，面心立方晶格结构，用符号用符号 A 或或 表示表示 3 3、渗渗碳碳

19、体体 Fe 与与C 形形成成的的间间隙隙化化合合物物Fe3C,含含碳碳量为量为6.69%，有固定的化学成分。，有固定的化学成分。渗碳体具有渗碳体具有很高很高的的硬度硬度和和耐磨耐磨性，性，塑性很差塑性很差，延伸延伸 率为零率为零，熔点，熔点1227 是铁碳合金的主要是铁碳合金的主要强化相强化相不同温度下的不同温度下的“相相”和和“组织组织”具有不同的形式具有不同的形式渗碳体对合金性能的影响：渗碳体对合金性能的影响：（1 1）渗碳体的存在能提高合金的）渗碳体的存在能提高合金的硬度、耐磨性硬度、耐磨性，使合，使合金的金的塑性和韧性降低塑性和韧性降低。（2 2）对）对强度强度的影响与渗碳体的的影响与

20、渗碳体的形态和分布形态和分布有关：有关：以以层片状层片状或或粒状粒状均匀分布在组织中，均匀分布在组织中，能提高合金的能提高合金的强度强度；以以连续网状连续网状、粗大的片状粗大的片状或作为或作为基体出现基体出现时，时，急剧急剧降低合金的强度、塑性韧性降低合金的强度、塑性韧性。钢中的渗碳体钢中的渗碳体4 4、两相机械混合物、两相机械混合物l珠光体珠光体 P（Pearlite）强度、硬度及塑性适中。强度、硬度及塑性适中。（F+Fe3C）机械混合物）机械混合物片状片状P P:F 和和 Fe3C 呈片状相间分布呈片状相间分布粒状粒状P P:Fe3C呈粒状分布在呈粒状分布在F 基体上基体上含碳量为：含碳量

21、为：0.77%0.77%珠光体珠光体莱氏体莱氏体l莱氏体莱氏体（Ledeburite）or Ld727以上：（以上：（A+Fe3C）机械混合物）机械混合物727下：（下：（P+Fe3C）机械混合物）机械混合物性能：硬而脆性能：硬而脆奥氏体奥氏体呈颗粒状或呈颗粒状或块状分布在块状分布在渗碳体渗碳体的基体上的基体上含碳量为：含碳量为：4.3%4.3%l铁碳合金相图铁碳合金相图 l点：点：符号、成分、温度符号、成分、温度FeFe3CSQPNKJHGFEDCBAA+Fe3CA+FL+AA+L+F ALL+Fe3CF+Fe3CA+Fe3CA+Fe3C+LeLeLe+Fe3CLe+Fe3CLeP+Fe3C

22、+LeP+Fe3CP+FPF+Fe3C莱氏体莱氏体Ld(A+Fe3C)Ld(P+Fe3C)珠光体珠光体P(F+Fe3C)复相组织组成物：复相组织组成物：组织组成物标注组织组成物标注相区标注相区标注线：线：液固相线、水平液固相线、水平线、固溶线、固溶体线、固溶线、固溶体转变线转变线A 1538D 1227N 1394G 912PSK 727ECF 1148HJB 1495C%温温度度杠杆定律的应用杠杆定律的应用合金合金相的相对重量百分比相的相对重量百分比组织组成物的相对重量百组织组成物的相对重量百分比分比45钢钢T10钢钢含碳含碳3.0%亚亚共晶白口铁共晶白口铁含碳量对力学性能的影响含碳量对力学

23、性能的影响亚共析钢亚共析钢随含碳量增加，随含碳量增加，P 量增加，量增加，钢的强度、硬度升钢的强度、硬度升高，塑性、韧性下降。高，塑性、韧性下降。0.77%C时，时，组织为组织为100%P,钢的性能即钢的性能即P的性能。的性能。0.9%C，Fe3C为晶界连为晶界连续网状，续网状，强度下降强度下降,但硬度但硬度仍上升。仍上升。2.11%C，组织中有以组织中有以Fe3C为基的为基的Le，合金太脆。合金太脆。l教学目的：教学目的：掌握钢的热处理原理及常用热处理工艺；掌握钢的热处理原理及常用热处理工艺；了解钢的淬透性及其对零件机械性能的影响；了解钢的淬透性及其对零件机械性能的影响；本章重点：本章重点：

24、1 1、钢加热和冷却时的组织转变；、钢加热和冷却时的组织转变；2 2、C曲线的建立与应用；曲线的建立与应用；3 3、钢的、钢的退火、正火、淬火、回火退火、正火、淬火、回火 4 4、钢的淬透性、钢的淬透性l本章难点本章难点：钢冷却时的组织转变，：钢冷却时的组织转变，各种热处理工艺的原则和应用各种热处理工艺的原则和应用 第五章第五章 钢的热处理钢的热处理1 1、加热时的转变、加热时的转变奥氏体化步骤：奥氏体化步骤：A形核；形核；A晶核长大；残余渗碳体溶解；晶核长大；残余渗碳体溶解；A成分均匀化。成分均匀化。奥氏体化后的晶粒度：奥氏体化后的晶粒度：初始晶粒度：初始晶粒度：奥氏体化刚结束时的晶粒度。奥

25、氏体化刚结束时的晶粒度。实际晶粒度：实际晶粒度：给定温度下奥氏体的晶粒度。给定温度下奥氏体的晶粒度。本质晶粒度：本质晶粒度：加热时奥氏体晶粒的长大倾向。加热时奥氏体晶粒的长大倾向。一、热处理原理一、热处理原理2 2、冷却时的转变、冷却时的转变 等温转变曲线及产物等温转变曲线及产物 650600550350A1MSMf时间时间PSTB上上B下下MM+AAPASATAB上上AB下下AM过冷过冷A过冷过冷A过冷过冷A过冷过冷A过冷过冷A1 1、珠光体型转变、珠光体型转变高温转变（高温转变（A1550）3 3、马氏体型转变、马氏体型转变低温转变低温转变（MsMf）2 2、贝氏体型转变、贝氏体型转变中温

26、转变（中温转变（550Ms550Ms）共析钢的连续冷却转变曲线共析钢的连续冷却转变曲线过冷奥氏体转变产物（共析钢）过冷奥氏体转变产物（共析钢）转变转变类型类型转变转变产物产物形成温形成温度，度，转变转变机制机制显微组织特征（形态）显微组织特征（形态）HRC获得获得工艺工艺珠珠光光体体PA1650扩扩散散型型粗片状，粗片状，F、Fe3C相间分布相间分布5-20退火退火S650600细片状，细片状，F、Fe3C相间分布相间分布20-30正火正火T600550极细片状，极细片状，F、Fe3C相间分布相间分布30-40等温等温处理处理贝贝氏氏体体B上上550350半扩半扩散型散型羽毛状，短棒状羽毛状，

27、短棒状Fe3C分布于分布于过饱和过饱和F条之间条之间40-50等温等温处理处理B下下350MS竹叶状，细片状竹叶状，细片状Fe3C分布于分布于过饱和过饱和F针上针上50-60等温等温淬火淬火马马氏氏体体M针针MSMf无扩无扩散型散型针状针状60-65淬火淬火M*板条板条MSMf板条状板条状50淬火淬火二、二、热处理工艺热处理工艺工艺工艺目的目的加热温度加热温度组织组织退火退火1.1.调整硬度调整硬度,便于切削加便于切削加工。工。2.2.细化晶粒细化晶粒,为最终热处为最终热处理作组织准备。理作组织准备。亚共析钢亚共析钢Ac3+3050共析钢共析钢 Ac1+3050过共析钢过共析钢Ac1+3050

28、F+PPP球球正火正火1.1.低中碳钢同退火。低中碳钢同退火。2.2.过工析钢：消除网状过工析钢：消除网状二次渗碳体。二次渗碳体。3.3.普通件最终热处理普通件最终热处理亚共析钢亚共析钢Ac3+3050共析钢共析钢 Ac1+3050过共析钢过共析钢Accm+30500.5%C,M+AM+AM+A+粒状粒状Fe3C热处理工艺（续）热处理工艺（续）工工艺艺目的目的加热温度加热温度组织组织回回火火1.消除内应力，消除内应力，减少变形。减少变形。2.获得所需要的获得所需要的性能。性能。低温回火低温回火150250中温回火中温回火350500高温回火高温回火500650 (调质调质)亚共析亚共析,共析钢

29、：共析钢：M回回过共析钢过共析钢:M回回+A(少少)+粒状粒状Fe3CT回回S回回表表面面淬淬火火表面获得马氏体表面获得马氏体组织，并获得表组织，并获得表硬里韧的性能。硬里韧的性能。预备热处理：预备热处理：调质或正火调质或正火适用于中碳钢适用于中碳钢 0.40.5%C表面：表面：M回回心部：心部：S回回(调质调质)或或F+S(正火正火)渗渗碳碳提高表面含碳量，提高表面含碳量，获得表硬里韧的获得表硬里韧的性能。性能。渗碳温度渗碳温度:900950淬火温度：淬火温度：表面表面Ac1+3050心部心部Ac3+3050适用于低碳钢适用于低碳钢 0.10.25%C表面：表面：M回回+A(少少)+颗粒状颗

30、粒状Fe3C心部心部：M回回+F M回回1 1、退火、退火:将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却 (炉冷炉冷)的热处理工艺的热处理工艺。包括包括完全退火，等温退火，完全退火，等温退火，球化退火，扩散退火，去应力退火。球化退火，扩散退火，去应力退火。a a、完全退火（重结晶退、完全退火（重结晶退火，退火）火，退火）工艺：工艺：将亚共析钢加热到将亚共析钢加热到Ac3+30-50，保温一定保温一定时间后，随炉缓慢冷却时间后，随炉缓慢冷却（或埋入沙或石灰中）到（或埋入沙或石灰中）到500 以下，空冷。以下，空冷。b b、等温退火、等温退火工艺：工艺：亚共析钢加热到亚

31、共析钢加热到Ac3+3050,共析、过共析、过共析钢加热到共析钢加热到Ac1+3050，保温后保温后快冷到快冷到Ar1以下以下的某一温的某一温度度（550-700），），在在该温度下保温到奥氏体该温度下保温到奥氏体完全转变为珠光体，然完全转变为珠光体，然后空冷。后空冷。c c、球化退火（不完全退火）、球化退火（不完全退火）工艺工艺：将过共析钢加热到将过共析钢加热到Ac1+30-50，保温后，缓保温后，缓慢冷却。慢冷却。过共析组织过共析组织：珠光体和：珠光体和网状的二次渗碳体。网状的二次渗碳体。球化退火前应先进球化退火前应先进行行“正火正火”，以消，以消除网状结构。除网状结构。d d、去应力退火

32、、去应力退火工艺：工艺：将钢件随炉缓慢将钢件随炉缓慢加热加热（100-150/小时），小时），到到500-600（A1），），经过一段时间保温后，经过一段时间保温后，随炉缓慢冷却随炉缓慢冷却（冷速（冷速50-100/小时）小时）到到300-200以下出炉。以下出炉。工艺：工艺：钢加热到高于钢加热到高于Ac3或或Accm 的温度的温度(约约1050-1250)，保温较长时间保温较长时间（约（约10-2010-20小时），然后小时），然后缓冷。缓冷。应用：应用：主要用于主要用于合金钢，合金钢，尤其是尤其是高合金钢的钢锭及高合金钢的钢锭及铸件。铸件。e e、扩散退火、扩散退火热处理工序位置热处理工序

33、位置1.1.预先热处理的工序位置预先热处理的工序位置退火、正火退火、正火：毛坯生产之后，切削加工之前毛坯生产之后，切削加工之前调质调质：粗加工之后，精加工或半精加工之前粗加工之后，精加工或半精加工之前目的：目的：调整硬度，改善切削加工性能，消除毛坯内调整硬度，改善切削加工性能，消除毛坯内应力，细化晶力，均匀组织，为最终热处理做好组应力，细化晶力，均匀组织，为最终热处理做好组织准备。织准备。调质调质：粗加工（半精加工）之后，磨削之前粗加工（半精加工）之后，磨削之前调质件热处理工艺路线：调质件热处理工艺路线：下料下料锻造锻造正火（退火）正火（退火）粗加工（半精粗加工（半精加工）加工）调质调质精加工

34、精加工表面淬火件热处理工艺路线：表面淬火件热处理工艺路线：下料下料锻造锻造正火正火粗加工粗加工（调质）（调质）精加工精加工表面淬火及回火表面淬火及回火精磨精磨2.2.最终热处理的工序位置最终热处理的工序位置下料下料锻造锻造正火或退火或调质正火或退火或调质粗加工、粗加工、半精加工半精加工渗碳渗碳淬火、低温回火淬火、低温回火磨削磨削渗氮件热处理工艺路线：渗氮件热处理工艺路线：下料下料锻造锻造正火（退火）正火（退火）粗加工粗加工调调质质精加工精加工去应力退火去应力退火粗磨粗磨渗氮渗氮精磨或研磨精磨或研磨渗碳件热处理工艺路线：渗碳件热处理工艺路线：典型零件（轴类零件）典型零件（轴类零件）性能要求性能要

35、求 强度、塑韧性，疲劳强度，轴颈耐磨性。强度、塑韧性，疲劳强度，轴颈耐磨性。普通车床（轻载）主轴普通车床（轻载）主轴 45钢调质或正火，轴颈高钢调质或正火，轴颈高频表面淬火。频表面淬火。铣床（中载）主轴铣床（中载）主轴 40Cr等调质，轴颈高频表面淬等调质，轴颈高频表面淬火。火。组合机床（重载）主轴组合机床（重载）主轴 20CrMnTi，经渗，经渗C、淬火、淬火、回火处理。回火处理。精密镗床（高精度）主轴精密镗床（高精度）主轴 38CrMoAl，调质，调质+N化化+时效。时效。实例实例 C620 车床车床主轴主轴 综合机械性能一般；大端轴颈等部位耐磨性高。综合机械性能一般；大端轴颈等部位耐磨性

36、高。性能指标性能指标 硬度硬度220250HB，轴颈，轴颈52HRC 。选材选材 45钢钢热处理工艺热处理工艺 830水淬水淬+500回火回火+轴颈高轴颈高频淬火频淬火+200回火回火最终组织最终组织 心部：回火心部：回火S轴颈表面：回火轴颈表面：回火M 工艺路线工艺路线 锻造锻造正火正火粗加工粗加工调质调质精加工精加工表面淬火低温回火表面淬火低温回火磨削磨削 典型材料热处理工艺典型材料热处理工艺(渗碳钢渗碳钢20CrMnTi)20CrMnTi)工艺路线：工艺路线：下料下料锻造锻造正火正火齿形加工齿形加工渗碳渗碳预冷淬火预冷淬火低温回火低温回火喷丸喷丸精磨精磨工艺曲工艺曲线线齿轮类零件齿轮类零

37、件1.轻载、低速或中速、冲击力小、精度较低的一般齿轻载、低速或中速、冲击力小、精度较低的一般齿轮轮中碳钢，中碳钢，Q255、Q275、40、45、50、50Mn，正火或调正火或调质，软齿面齿轮质，软齿面齿轮2.中载、中速、承受一定冲击载荷、运动较为平稳的中载、中速、承受一定冲击载荷、运动较为平稳的齿轮齿轮中碳钢、中碳合金结构钢，中碳钢、中碳合金结构钢，45、50Mn、40Cr、42SiMn，表面淬火及低温回火，硬齿面齿轮表面淬火及低温回火，硬齿面齿轮3.重载、高速或中速，且受较大冲击载荷的齿轮重载、高速或中速，且受较大冲击载荷的齿轮低低碳合金渗碳钢或碳氮共渗钢，碳合金渗碳钢或碳氮共渗钢，20C

38、r、20CrMnTi等，渗碳、淬火、等，渗碳、淬火、低温回火低温回火4.精密传动齿轮精密传动齿轮氮化钢，氮化钢，38CrMoAl，调质，氮化调质，氮化 典型材料热处理工艺典型材料热处理工艺(渗碳钢渗碳钢20CrMnTi)20CrMnTi)汽缸螺栓性能要求：汽缸螺栓性能要求：b900N/mm2 s700N/mm2 HB300341 12、50 KU 80J/cm2制作工艺过程：制作工艺过程：下料下料锻造锻造正火正火粗加工粗加工调质调质精加工精加工喷丸喷丸40Cr钢制造连杆螺栓的调质热处理工艺曲线钢制造连杆螺栓的调质热处理工艺曲线 典型材料热处理工艺典型材料热处理工艺(调质钢调质钢40CrMo）6

39、50820840油冷油冷3h-70-80 冷处理冷处理1401603h11012036h时效处理时效处理精磨精磨3h研磨研磨温度时间滚动轴承钢（滚动轴承钢（CrWMn钢制造块规退火后的热处理工艺）钢制造块规退火后的热处理工艺）板牙板牙刃具钢刃具钢(9 SiCr 钢板牙热处理工艺曲线钢板牙热处理工艺曲线)刃具钢刃具钢(高速钢的热处理工艺高速钢的热处理工艺)模具钢模具钢(冷作模具钢冷作模具钢Cr12、Cr12MoV热处理工艺热处理工艺)下料下料锻造退火机械加工淬火回火精磨或电火花加工成品模具钢模具钢(热作模具钢热作模具钢)热锻模生产工艺（热锻模生产工艺（5CrMnMo）：）：下料下料锻造退火机械加

40、工淬火回火精加工钢的淬透性钢的淬透性所谓钢的淬透性是指所谓钢的淬透性是指:钢在淬火冷却时，获得钢在淬火冷却时，获得淬透层深度淬透层深度的能力的能力（获得（获得马氏体层厚度马氏体层厚度的能力）。的能力）。淬透层深度：淬透层深度：从表层马氏体到从表层马氏体到半马氏体半马氏体（50%马氏马氏体）体）处的深度。处的深度。获得马氏体层的厚度越大，即淬透层深度越获得马氏体层的厚度越大，即淬透层深度越大，钢的淬透性越好。大，钢的淬透性越好。50%M表面心部淬硬层？不同冷却条件下的转变产物不同冷却条件下的转变产物等温退火等温退火P退火退火(炉冷炉冷)正火正火(空冷空冷)S(油冷油冷)T+M+A等温淬火等温淬火

41、B下下M+A分级淬火分级淬火M+A淬火淬火(水冷水冷)A A1 1M MS SM Mf f时间时间温温度度淬火淬火PP均匀均匀A A细细A A？第六章第六章 合金钢合金钢钢种钢种C%典型牌号典型牌号合金元素作用合金元素作用热处理热处理使用状态下组织使用状态下组织性能性能用途用途碳素结碳素结构钢构钢0.4A3、B3Q195Q235热轧空热轧空冷冷F+P塑性塑性,焊接性焊接性好好建筑结建筑结构构低合金低合金高强度高强度钢钢0.2Q345(16Mn)Mn:强化强化F,增加增加P,降低降低脆转温度脆转温度热轧空热轧空冷冷F+P塑性塑性,焊接性焊接性好好桥梁桥梁,船舶船舶,容器容器渗碳钢渗碳钢0.10.

42、252020Cr20CrMnTiCr,Mn:提高提高淬透性淬透性,强化强化F,Ti:细化晶细化晶粒粒渗碳渗碳+淬淬火火+低温低温回火回火表面：表面：M回回+A(少量少量)+颗颗粒状粒状Fe3C心部心部：M回回+F表硬表硬里韧里韧轴、齿轴、齿轮轮调质钢调质钢0.30.54540Cr40CrNiMoCr,Ni:提高淬提高淬透性透性,强化强化F,Mo:防止第二防止第二类回火脆性类回火脆性调质调质S回回良好综良好综合力学合力学性能性能轴、齿轴、齿轮轮弹簧钢弹簧钢0.60.90.450.76065Mn60Si2MnCr,Mn:提高淬提高淬透性透性,强化强化F；Si:提高屈强比提高屈强比淬火淬火+中中温回

43、火温回火T回回高高 s/b高高-1弹簧弹簧钢种钢种C%典型牌号典型牌号合金元素作合金元素作用用热处理热处理使用状态下组使用状态下组织织性能性能用途用途滚动轴滚动轴承钢承钢0.951.10GCr15Cr:提高淬提高淬透性透性,耐磨耐磨耐蚀性耐蚀性球退球退+淬淬火火+低温低温回火回火M回回+A(少量少量)+颗粒状颗粒状Fe3C高耐磨高耐磨高高-1足够足够ak滚动轴滚动轴承承碳素工碳素工具钢具钢0.651.35T7T13球退球退+淬淬火火+低温低温回火回火M回回+A(少量少量)+颗粒状颗粒状Fe3C高硬度高硬度高耐磨高耐磨冲子、冲子、丝锥、丝锥、锉刀锉刀低合金低合金工具钢工具钢0.751.59SiC

44、rSi、Cr：提：提高淬透性高淬透性球退球退+淬淬火火+低温低温回火回火M回回+A(少量少量)+颗粒状颗粒状Fe3C高硬度高硬度高耐磨高耐磨低速刃低速刃具具高速钢高速钢0.71.5W18Cr4VCr:提高淬提高淬透性；透性；W、V：提高热：提高热硬、耐磨性硬、耐磨性锻、退锻、退火、淬火、淬火火+三次三次回火回火M回回+A(少量少量)+颗粒状碳化颗粒状碳化物物高热硬高热硬高硬度高硬度高耐磨高耐磨高速刃高速刃具具钢种钢种C%典型牌号典型牌号合金元素作合金元素作用用热处理热处理使用状态下组织使用状态下组织性能性能用途用途冷作冷作模具模具钢钢1.42.3Cr12Cr12MoVCr:提高淬透提高淬透性。

45、性。MoV:提提高耐磨性高耐磨性锻，退锻，退,淬火淬火+低低温回火温回火M回回+A(少量少量)+颗粒状碳化物颗粒状碳化物高硬度高硬度高耐磨高耐磨冷冲模冷冲模挤压模挤压模热锻热锻模钢模钢0.50.65CrNiMo5CrMnMo合金元素作合金元素作用同调质钢用同调质钢调质调质S回回抗热疲抗热疲劳劳热锻模热锻模压铸压铸模钢模钢0.30.63Cr2W8V合金元素作合金元素作用同高速钢用同高速钢淬火淬火+回回火火M回回+A(少量少量)+颗粒状碳化物颗粒状碳化物抗热疲抗热疲劳劳,耐耐磨磨压铸模压铸模不不锈锈钢钢0.03-0.951Cr13,2Cr13Cr:提高耐蚀提高耐蚀性；性；Ni:形成形成A；Ti:防

46、止防止晶间腐蚀晶间腐蚀调质调质S回回高耐蚀高耐蚀性性(随随C%增增加加,耐耐蚀性下蚀性下降降)汽轮机汽轮机叶片叶片3Cr13,4Cr13淬火淬火+低低温回火温回火M回回医疗器医疗器械械0Cr13不能热不能热处理处理F硝酸氮硝酸氮肥工业肥工业1Cr18Ni9Ti固溶处固溶处理理A化工管化工管道道第七章第七章 铸铁铸铁石墨化：石墨化：铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程。铸铁铸铁名称名称牌号举例牌号举例获得方法获得方法组织组织热处理热处理用途用途灰铸灰铸铁铁HT250(最低抗拉强度最低抗拉强度为为250MPa)液态金属石液态金属石墨化墨化+孕育孕育处理处理基体基体(F、

47、P、F+P)+片状石墨片状石墨去应力，去应力，消除白口，消除白口，表面淬火表面淬火机床床机床床身身可锻可锻铸铁铸铁KTZ450-06 KTZ450-06(最低抗拉强度最低抗拉强度为为450MPa,最最低延伸率为低延伸率为6%)白口白口+石石墨化退火墨化退火基体基体(F、P)+团絮状石团絮状石墨墨石墨化石墨化退火退火车轮壳，车轮壳，管接头管接头球墨球墨铸铁铸铁QT500-7QT500-7(最低抗拉强度最低抗拉强度为为500MPa,最低最低延伸率为延伸率为7%)液态金属石液态金属石墨化墨化+球化球化处理处理+孕育孕育处理处理基体基体(F、P、F+P)+球球状石墨状石墨可进行可进行各种热各种热处理处理柴油机柴油机曲轴曲轴复习结束复习结束 祝大家取得好成绩祝大家取得好成绩