碳钢的热处理及性能分析.pptx
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1、会计学1碳钢的热处理及性能分析碳钢的热处理及性能分析一、金属的概念一、金属的概念一、金属的概念一、金属的概念二、金属材料的力学性能二、金属材料的力学性能二、金属材料的力学性能二、金属材料的力学性能三、金属的结晶和组织三、金属的结晶和组织三、金属的结晶和组织三、金属的结晶和组织 1.1.1.1.金属的结晶过程金属的结晶过程金属的结晶过程金属的结晶过程 2.2.2.2.金属的组织金属的组织金属的组织金属的组织 (1 1 1 1)室温平衡组织)室温平衡组织)室温平衡组织)室温平衡组织 (2 2 2 2)非平衡组织)非平衡组织)非平衡组织)非平衡组织第1页/共20页四、钢铁的分类和异同四、钢铁的分类和
2、异同四、钢铁的分类和异同四、钢铁的分类和异同 钢和铸铁所含的主要合金元素都是铁钢和铸铁所含的主要合金元素都是铁钢和铸铁所含的主要合金元素都是铁钢和铸铁所含的主要合金元素都是铁和碳,所以也称钢和铸铁为和碳,所以也称钢和铸铁为和碳,所以也称钢和铸铁为和碳,所以也称钢和铸铁为Fe-CFe-C合金,它合金,它合金,它合金,它们的不同点在于含碳量,钢的含碳量小于们的不同点在于含碳量,钢的含碳量小于们的不同点在于含碳量,钢的含碳量小于们的不同点在于含碳量,钢的含碳量小于2.11%2.11%,铸铁的含碳量大于铸铁的含碳量大于铸铁的含碳量大于铸铁的含碳量大于2.11%2.11%。五、五、五、五、Fe-CFe-
3、C合金基本组织合金基本组织合金基本组织合金基本组织 1.1.1.1.铁素体铁素体铁素体铁素体 F F 2.2.2.2.渗碳体渗碳体渗碳体渗碳体 FeFe3 3C C 3.3.3.3.珠光体珠光体珠光体珠光体 P P(F+F+FeFe3 3C C )第2页/共20页六、钢铁的组织和性能六、钢铁的组织和性能六、钢铁的组织和性能六、钢铁的组织和性能 1.1.1.1.碳钢的室温平衡组织碳钢的室温平衡组织碳钢的室温平衡组织碳钢的室温平衡组织 碳钢的室温平衡组织由铁素体、渗碳体和碳钢的室温平衡组织由铁素体、渗碳体和碳钢的室温平衡组织由铁素体、渗碳体和碳钢的室温平衡组织由铁素体、渗碳体和珠光体三种基本组织组
4、成。随碳钢含碳量珠光体三种基本组织组成。随碳钢含碳量珠光体三种基本组织组成。随碳钢含碳量珠光体三种基本组织组成。随碳钢含碳量的不同,基本组织的含量也相应发生变化。的不同,基本组织的含量也相应发生变化。的不同,基本组织的含量也相应发生变化。的不同,基本组织的含量也相应发生变化。碳钢按室温组织的不同根据含碳量可分为碳钢按室温组织的不同根据含碳量可分为碳钢按室温组织的不同根据含碳量可分为碳钢按室温组织的不同根据含碳量可分为三类。三类。三类。三类。第3页/共20页 项目项目项目项目种类种类种类种类 含碳量含碳量含碳量含碳量 (%)室温平衡组织室温平衡组织室温平衡组织室温平衡组织 备备备备 注注注注 亚
5、共析钢亚共析钢亚共析钢亚共析钢 0.770.77 铁素体珠光体铁素体珠光体铁素体珠光体铁素体珠光体 随含碳量的增加,组织中珠随含碳量的增加,组织中珠随含碳量的增加,组织中珠随含碳量的增加,组织中珠光体的量增多。光体的量增多。光体的量增多。光体的量增多。共共共共 析析析析 钢钢钢钢 0.770.77 全部是珠光体全部是珠光体全部是珠光体全部是珠光体 过共析钢过共析钢过共析钢过共析钢 0.770.77 珠光体渗碳体珠光体渗碳体珠光体渗碳体珠光体渗碳体 渗碳体分布于珠光体晶粒的渗碳体分布于珠光体晶粒的渗碳体分布于珠光体晶粒的渗碳体分布于珠光体晶粒的周围(即晶界),在金相显周围(即晶界),在金相显周围
6、(即晶界),在金相显周围(即晶界),在金相显微镜下观察呈网状结构,故微镜下观察呈网状结构,故微镜下观察呈网状结构,故微镜下观察呈网状结构,故又称网状渗碳体。含碳量越又称网状渗碳体。含碳量越又称网状渗碳体。含碳量越又称网状渗碳体。含碳量越高,渗碳体层越厚。高,渗碳体层越厚。高,渗碳体层越厚。高,渗碳体层越厚。第4页/共20页纯铁纯铁纯铁纯铁亚共析钢亚共析钢亚共析钢亚共析钢共析钢共析钢共析钢共析钢过共析钢过共析钢过共析钢过共析钢第5页/共20页碳钢的成分、组织、性能之间的关系示意图碳钢的成分、组织、性能之间的关系示意图碳钢的成分、组织、性能之间的关系示意图碳钢的成分、组织、性能之间的关系示意图第6
7、页/共20页2.2.2.2.铸铁的室温平衡组织铸铁的室温平衡组织铸铁的室温平衡组织铸铁的室温平衡组织 铸铁由于含碳量高,碳的存在形态发生了变化。铸铁由于含碳量高,碳的存在形态发生了变化。铸铁由于含碳量高,碳的存在形态发生了变化。铸铁由于含碳量高,碳的存在形态发生了变化。在钢中碳是以化合态的在钢中碳是以化合态的在钢中碳是以化合态的在钢中碳是以化合态的FeFe3 3C C(渗碳体)存在,而在(渗碳体)存在,而在(渗碳体)存在,而在(渗碳体)存在,而在铸铁中碳不仅以化合态的铸铁中碳不仅以化合态的铸铁中碳不仅以化合态的铸铁中碳不仅以化合态的FeFe3 3C C存在,同时出现了游存在,同时出现了游存在,
8、同时出现了游存在,同时出现了游离态的石墨。铸铁的组织可以认为是在铁素体或珠离态的石墨。铸铁的组织可以认为是在铁素体或珠离态的石墨。铸铁的组织可以认为是在铁素体或珠离态的石墨。铸铁的组织可以认为是在铁素体或珠光体,或铁素体珠光体的基体上分布着不同形态光体,或铁素体珠光体的基体上分布着不同形态光体,或铁素体珠光体的基体上分布着不同形态光体,或铁素体珠光体的基体上分布着不同形态的石墨。根据石墨形态的不同,常用铸铁可分为:的石墨。根据石墨形态的不同,常用铸铁可分为:的石墨。根据石墨形态的不同,常用铸铁可分为:的石墨。根据石墨形态的不同,常用铸铁可分为:灰灰灰灰 铸铸铸铸 铁铁铁铁 石墨以片状存在石墨以
9、片状存在石墨以片状存在石墨以片状存在 可锻铸铁可锻铸铁可锻铸铁可锻铸铁 石墨以团絮状存在石墨以团絮状存在石墨以团絮状存在石墨以团絮状存在 球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁 石墨以球状或近似球状存在石墨以球状或近似球状存在石墨以球状或近似球状存在石墨以球状或近似球状存在第7页/共20页可锻铸铁可锻铸铁可锻铸铁可锻铸铁(铁素体基体)(铁素体基体)(铁素体基体)(铁素体基体)灰铸铁灰铸铁灰铸铁灰铸铁(珠光体基体)(珠光体基体)(珠光体基体)(珠光体基体)球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁(铁素体珠光体基体)(铁素体珠光体基体)(铁素体珠光体基体)(铁素体珠光体基体)第8页/共20页3.3.3.3.铸铁
10、与碳钢的性能比较铸铁与碳钢的性能比较铸铁与碳钢的性能比较铸铁与碳钢的性能比较 铸铁与碳钢比较(在同一种基体下),由于铸铸铁与碳钢比较(在同一种基体下),由于铸铸铁与碳钢比较(在同一种基体下),由于铸铸铁与碳钢比较(在同一种基体下),由于铸铁中石墨的强度和伸长率都极低铁中石墨的强度和伸长率都极低铁中石墨的强度和伸长率都极低铁中石墨的强度和伸长率都极低(b b20Mpa20Mpa,00),而且石墨的存在对基体起割裂而且石墨的存在对基体起割裂而且石墨的存在对基体起割裂而且石墨的存在对基体起割裂作用,所以,铸铁的力学性能(抗拉强度、塑性、韧作用,所以,铸铁的力学性能(抗拉强度、塑性、韧作用,所以,铸铁
11、的力学性能(抗拉强度、塑性、韧作用,所以,铸铁的力学性能(抗拉强度、塑性、韧性)较差,不如碳钢,尤以灰铸铁(片状石墨)最差,性)较差,不如碳钢,尤以灰铸铁(片状石墨)最差,性)较差,不如碳钢,尤以灰铸铁(片状石墨)最差,性)较差,不如碳钢,尤以灰铸铁(片状石墨)最差,球墨铸铁因球状石墨的割裂作用最轻,具有较好的力球墨铸铁因球状石墨的割裂作用最轻,具有较好的力球墨铸铁因球状石墨的割裂作用最轻,具有较好的力球墨铸铁因球状石墨的割裂作用最轻,具有较好的力学性能。学性能。学性能。学性能。铸铁具有优良的减震性、耐磨性、铸造性能和切铸铁具有优良的减震性、耐磨性、铸造性能和切铸铁具有优良的减震性、耐磨性、铸
12、造性能和切铸铁具有优良的减震性、耐磨性、铸造性能和切削加工性能,而且生产成本低廉,因而在工业生产中削加工性能,而且生产成本低廉,因而在工业生产中削加工性能,而且生产成本低廉,因而在工业生产中削加工性能,而且生产成本低廉,因而在工业生产中得到广泛的应用。得到广泛的应用。得到广泛的应用。得到广泛的应用。第9页/共20页六、热加工工艺对碳钢组织的影响六、热加工工艺对碳钢组织的影响六、热加工工艺对碳钢组织的影响六、热加工工艺对碳钢组织的影响 在材料加工工程中存在着如下关系:在材料加工工程中存在着如下关系:在材料加工工程中存在着如下关系:在材料加工工程中存在着如下关系:设备设备设备设备 工艺工艺工艺工艺
13、 组织组织组织组织性能性能性能性能应用应用应用应用 原材料原材料原材料原材料 成分成分成分成分 这个关系在实际生产过程中,表现为设备、工艺条这个关系在实际生产过程中,表现为设备、工艺条这个关系在实际生产过程中,表现为设备、工艺条这个关系在实际生产过程中,表现为设备、工艺条件等的不同决定了热过程的非平衡程度的不同,使得金件等的不同决定了热过程的非平衡程度的不同,使得金件等的不同决定了热过程的非平衡程度的不同,使得金件等的不同决定了热过程的非平衡程度的不同,使得金属结晶和转变过程不同,最终使金属材料的组织呈现多属结晶和转变过程不同,最终使金属材料的组织呈现多属结晶和转变过程不同,最终使金属材料的组
14、织呈现多属结晶和转变过程不同,最终使金属材料的组织呈现多样性,即使同一种金属材料的组织也可呈现不同的形态。样性,即使同一种金属材料的组织也可呈现不同的形态。样性,即使同一种金属材料的组织也可呈现不同的形态。样性,即使同一种金属材料的组织也可呈现不同的形态。可见,正是非平衡过程的多样性,使得工程材料得到不可见,正是非平衡过程的多样性,使得工程材料得到不可见,正是非平衡过程的多样性,使得工程材料得到不可见,正是非平衡过程的多样性,使得工程材料得到不同的组织,具备不同的性能,从而满足各种使用要求。同的组织,具备不同的性能,从而满足各种使用要求。同的组织,具备不同的性能,从而满足各种使用要求。同的组织
15、,具备不同的性能,从而满足各种使用要求。此外,相同的金属组织,晶粒越细小、分布越均匀,其此外,相同的金属组织,晶粒越细小、分布越均匀,其此外,相同的金属组织,晶粒越细小、分布越均匀,其此外,相同的金属组织,晶粒越细小、分布越均匀,其力学性能越高。力学性能越高。力学性能越高。力学性能越高。第10页/共20页工工工工艺艺艺艺热过程热过程热过程热过程及其特点及其特点及其特点及其特点成形成形成形成形特点特点特点特点组织组织组织组织特点特点特点特点性能或性能或性能或性能或应用应用应用应用铸铸铸铸造造造造在熔化设备中熔化金在熔化设备中熔化金在熔化设备中熔化金在熔化设备中熔化金属炉料(熔点以上约属炉料(熔点
16、以上约属炉料(熔点以上约属炉料(熔点以上约100100100100),使满足化),使满足化),使满足化),使满足化学成分要求的金属液学成分要求的金属液学成分要求的金属液学成分要求的金属液体具有流动性体具有流动性体具有流动性体具有流动性短时间保温静置,短时间保温静置,短时间保温静置,短时间保温静置,使金属熔体中气体、使金属熔体中气体、使金属熔体中气体、使金属熔体中气体、夹杂物上浮夹杂物上浮夹杂物上浮夹杂物上浮在铸型中较为缓在铸型中较为缓在铸型中较为缓在铸型中较为缓慢地冷却凝固,慢地冷却凝固,慢地冷却凝固,慢地冷却凝固,获得铸件获得铸件获得铸件获得铸件液态液态液态液态凝固凝固凝固凝固成形成形成形成
17、形非平衡结晶,一般非平衡结晶,一般非平衡结晶,一般非平衡结晶,一般为粗大的柱状晶。为粗大的柱状晶。为粗大的柱状晶。为粗大的柱状晶。冷却速度越大,晶冷却速度越大,晶冷却速度越大,晶冷却速度越大,晶粒越细小粒越细小粒越细小粒越细小受力不大的受力不大的受力不大的受力不大的形状复杂件形状复杂件形状复杂件形状复杂件锻锻锻锻造造造造在加热设备中加热工在加热设备中加热工在加热设备中加热工在加热设备中加热工件,使其具有良好的件,使其具有良好的件,使其具有良好的件,使其具有良好的塑性,并降低变形抗塑性,并降低变形抗塑性,并降低变形抗塑性,并降低变形抗力力力力在始锻和终锻温度在始锻和终锻温度在始锻和终锻温度在始锻
18、和终锻温度范围内对工件施以范围内对工件施以范围内对工件施以范围内对工件施以冲击力或压力,使冲击力或压力,使冲击力或压力,使冲击力或压力,使其发生塑性变形,其发生塑性变形,其发生塑性变形,其发生塑性变形,并改善内部组织并改善内部组织并改善内部组织并改善内部组织在终锻温度以下在终锻温度以下在终锻温度以下在终锻温度以下冷却,得到锻件冷却,得到锻件冷却,得到锻件冷却,得到锻件固态固态固态固态塑性塑性塑性塑性变形变形变形变形成形成形成形成形使俦锭原来粗大的使俦锭原来粗大的使俦锭原来粗大的使俦锭原来粗大的晶粒细化,并沿变晶粒细化,并沿变晶粒细化,并沿变晶粒细化,并沿变形方向呈现方向性形方向呈现方向性形方向
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- 关 键 词:
- 热处理 性能 分析
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