第4章-改善材料性能的热处理、合金化及改性课件.ppt

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1、第第4章章 改善材料性能的热处理、合金化及改性改善材料性能的热处理、合金化及改性4.1 4.1 金属材料加热与冷却过程中的主要变化金属材料加热与冷却过程中的主要变化金属材料加热与冷却过程中的主要变化金属材料加热与冷却过程中的主要变化4.2 4.2 改善材料成形加工组织与性能的热处理工艺改善材料成形加工组织与性能的热处理工艺改善材料成形加工组织与性能的热处理工艺改善材料成形加工组织与性能的热处理工艺4.3 4.3 提高材料性能的热处理工艺：最终热处理提高材料性能的热处理工艺：最终热处理提高材料性能的热处理工艺：最终热处理提高材料性能的热处理工艺：最终热处理4.4 4.4 工程材料的表面改性（工程

2、材料的表面改性（工程材料的表面改性（工程材料的表面改性（surface modificationsurface modification）4.5 4.5 钢的合金化钢的合金化钢的合金化钢的合金化4.6 4.6 聚合物改性聚合物改性聚合物改性聚合物改性退出退出主要途径：主要途径：加工硬化加工硬化（主要提高强度，第（主要提高强度，第3章）。章）。合金化合金化（可全面提高性能，第（可全面提高性能，第5章）。章）。整体热处理整体热处理（全面提高性能）。（全面提高性能）。表面改性表面改性（表面热处理、表面涂层等，（表面热处理、表面涂层等，提高表面性能）。提高表面性能）。4.1金属材料加热与冷却过程中的主

3、要变化金属材料加热与冷却过程中的主要变化4.1.14.1.1钢材加热时奥氏体的形成（钢材加热时奥氏体的形成（钢材加热时奥氏体的形成（钢材加热时奥氏体的形成（formationofausteniteformationofaustenite）F+Fe3C（P）A（奥氏体）（奥氏体）步骤：步骤：A A形成：形成：形成：形成：在在F/Fe3C界面上形核（界面上形核（TA1）。）。A A长大：长大：长大：长大：-Fe-Fe的晶格改组的晶格改组+Fe3C的溶解。的溶解。残余残余残余残余FeFe3 3C C溶解：溶解：溶解：溶解：滞后于滞后于A的形成。的形成。AA的均匀化：的均匀化：的均匀化：的均匀化：成分

4、的扩散均匀。成分的扩散均匀。图图4-14-1 说明：说明：说明：说明：非非共共析析钢钢（F+P或或Fe3C+P），除除PA外外，尚尚有有F或或Fe3C溶入溶入A。由由于于转转变变滞滞后后（T），加加热热时时需需达达到到Ac1，Ac3，Accm；冷却时；冷却时Ar1，Ar3，Arcm。加加热热速速度度vv，T，PA转转变变越越快快，孕孕育育期期，奥奥氏氏体形成所需时间越短。体形成所需时间越短。PA刚完成时为细小等轴晶，随后逐渐晶粒长大。刚完成时为细小等轴晶，随后逐渐晶粒长大。工程应用：工程应用：工程应用：工程应用：钢材锻造在奥氏体相区进行。钢材锻造在奥氏体相区进行。钢材热处理的必要步骤。钢材热处

5、理的必要步骤。许多化学热处理在高温奥氏体相区进行。许多化学热处理在高温奥氏体相区进行。图图4-24-2图图4-34-3中温转变区（中温转变区（550Ms）：）：贝贝氏氏体体（bainite）转转变变区区（B区区），Fe不不能能扩扩散散，C的的扩扩散散能能力力，形形成成（过过饱饱和和铁铁素素体体）和和Fe3C的的非非片片层层状组织。状组织。B B上上上上（上贝氏体）（上贝氏体）（上贝氏体）（上贝氏体）550350羽毛状。羽毛状。BB下下下下（下贝氏体）（下贝氏体）（下贝氏体）（下贝氏体）350240针状，性能好（强韧性高）。针状，性能好（强韧性高）。低温转变区（低温转变区（MsMf）：）：马氏体

6、（马氏体（martensite）转变区（）转变区（M区），无扩散相变，区），无扩散相变，成分不变、形成极度过饱和的成分不变、形成极度过饱和的固溶体（马氏体）。一般固溶体（马氏体）。一般转变不完全，形成部分残余奥氏体。转变不完全，形成部分残余奥氏体。板条板条M：Wc0.20%，强度高兼有一定韧性。，强度高兼有一定韧性。针状针状M：Wc1.0%，硬而脆。，硬而脆。图图4-64-6图图4-74-7图图4-84-8图图4-54-5C C曲线的基本类型曲线的基本类型曲线的基本类型曲线的基本类型非共析钢，增加一条先共析相析出线非共析钢，增加一条先共析相析出线AF或或AFe3C。添加合金元素：添加合金元素：

7、一般使一般使C曲线右移，过冷奥氏体稳定性曲线右移，过冷奥氏体稳定性。可使可使P区与区与B区分离，形成双鼻尖的曲线。区分离，形成双鼻尖的曲线。图图4-104-10图图4-94-9过过过过冷冷冷冷奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体连连连连续续续续转转转转变变变变曲曲曲曲线线线线，可可可可在在在在C C曲曲曲曲线线线线上上上上叠叠叠叠加加加加冷冷冷冷却却却却曲曲曲曲线线线线讨论。讨论。讨论。讨论。共析碳钢：共析碳钢：炉冷炉冷珠光体珠光体；空冷空冷索氏体；索氏体；风冷风冷屈氏体；屈氏体；油冷油冷屈氏体屈氏体+马氏体；马氏体；水冷水冷马氏体。马氏体。冷速冷速，越易得到极端不平衡组织（硬化组织）即马氏，越易得到极端

8、不平衡组织（硬化组织）即马氏体、贝氏体等。体、贝氏体等。合金钢因合金元素作用，更易得到硬化组织。合金钢因合金元素作用，更易得到硬化组织。图图4-114-11回火组织分类：回火组织分类：回火马氏体（回火马氏体（250300）、）、回火屈氏体（回火屈氏体（300500）、）、回火索氏体（回火索氏体（500650）。）。说明：说明：一般回火温度一般回火温度A1（碳钢（碳钢727），一定程度上），一定程度上保留硬化组织的强韧性。保留硬化组织的强韧性。相相同同的的硬硬度度下下，回回火火组组织织的的强强韧韧性性明明显显优优于于冷冷却却转变组织。转变组织。合合金金钢钢的的各各个个回回火火阶阶段段向向高高温温

9、转转移移，高高合合金金钢钢尤尤甚。甚。图图4-134-13图图4-124-124.1.44.1.4有色金属材料的固溶及时效处理有色金属材料的固溶及时效处理（solution&agingprocessofnon-ferrousmetal）有色金属强化方式：有色金属强化方式：固溶强化（很弱）、加工硬化和沉固溶强化（很弱）、加工硬化和沉淀强化（时效强化，很强）。淀强化（时效强化，很强）。时效强化合金条件：时效强化合金条件：较大溶解度，且溶解度随温度下降较大溶解度，且溶解度随温度下降明显降低。明显降低。有色合金时效强化三步曲（有色合金时效强化三步曲（Al4%Cu为例）为例）:时时 效效 方方 式：式：

10、人工时效（人工时效（150150250250数数h h）、自然）、自然 时效（高温放置数天或数星期）。时效（高温放置数天或数星期）。高温固溶高温固溶(500600 )200MPa水中急冷水中急冷(过饱和过饱和)250MPa时效析出时效析出400MPa图图4-144-144.2 4.2 改善材料成形加工组织与性能的热处理工艺改善材料成形加工组织与性能的热处理工艺 机械零件常用加工工艺路线：机械零件常用加工工艺路线：机械零件常用加工工艺路线：机械零件常用加工工艺路线：下料下料下料下料锻造锻造锻造锻造预先热处理预先热处理预先热处理预先热处理（退火、正火等）（退火、正火等）（退火、正火等）（退火、正火

11、等）粗加粗加粗加粗加工工工工最终热处理最终热处理最终热处理最终热处理（淬火、回火等）（淬火、回火等）（淬火、回火等）（淬火、回火等）终加工终加工终加工终加工成品。成品。成品。成品。热处理（热处理（热处理（热处理（Heat treatment)Heat treatment)Heat treatment)Heat treatment)：材材材材料料料料在在在在固固固固态态态态下下下下通通通通过过过过加加加加热热热热、保保保保温温温温和和和和冷冷冷冷却却却却，使使使使其其其其内内内内部部部部组织结构发生变化，以获得预期的性能的工艺。组织结构发生变化，以获得预期的性能的工艺。组织结构发生变化，以获得预

12、期的性能的工艺。组织结构发生变化，以获得预期的性能的工艺。图图图图4-154-154-154-15图图图图4-164-164-164-16(2)(2)正火（正火（正火（正火（normalizationnormalization）工艺：工艺：完全奥化（完全奥化（Ac3或或Accm+3050）+空冷。空冷。组织：组织：索氏体为主。索氏体为主。性能：性能：强度、硬度高于退火，塑性略下降。强度、硬度高于退火，塑性略下降。(3)(3)调质（调质（调质（调质（quenching&temperingquenching&tempering）工艺：工艺：淬火淬火+高温回火（奥化高温回火（奥化快冷快冷500650

13、回回火）。火）。组织：组织：回火索氏体，细小均匀，力性优于正火。回火索氏体，细小均匀，力性优于正火。比较：比较：表表4-14-14.2.24.2.2改善热加工后的组织与性能改善热加工后的组织与性能改善热加工后的组织与性能改善热加工后的组织与性能（预先热处理的应用之一）（预先热处理的应用之一）（预先热处理的应用之一）（预先热处理的应用之一）(1)(1)(1)(1)大型铸、锻件大型铸、锻件大型铸、锻件大型铸、锻件 共性：共性：成分不均匀（偏析）、组织不均匀、性能低成分不均匀（偏析）、组织不均匀、性能低 且不均匀。且不均匀。工艺：工艺：高温长时均匀化处理（扩散退火），高温长时均匀化处理（扩散退火），

14、1050 1050 1150 1150，101015h15h炉冷。炉冷。特特点点：周周期期长长、耗耗能能，烧烧损损材材料料，晶晶粒粒粗粗大大；用用于于合合金钢锭、坯。金钢锭、坯。(2)(2)(2)(2)改善一般热加工件的不良组织改善一般热加工件的不良组织改善一般热加工件的不良组织改善一般热加工件的不良组织 共性：共性：粗晶、带状组织、魏氏组织等。粗晶、带状组织、魏氏组织等。工艺：工艺：完全退火完全退火 Ac Ac3 3+20+2050 50，亚共析钢得等轴，亚共析钢得等轴 F+P F+P。4.2.34.2.3改善材料的加工性能与消除加工应力改善材料的加工性能与消除加工应力改善材料的加工性能与消

15、除加工应力改善材料的加工性能与消除加工应力（预先热处理应用之二、之三）（预先热处理应用之二、之三）（预先热处理应用之二、之三）（预先热处理应用之二、之三）(1)(1)改善冷塑性变形加工性能改善冷塑性变形加工性能改善冷塑性变形加工性能改善冷塑性变形加工性能 要要求求：材材料料塑塑性性非非常常好好、变变形形抗抗力力低低、性性能能均均匀匀组组织均匀、球化组织。织均匀、球化组织。工艺：工艺：球化退火：球化退火：球化率球化率90%，硬度，硬度。中中间间退退火火（用用于于多多道道变变形形工工序序之之间间）：再再结结晶晶退退火火（T=T再再+150250）,消消除除加加工工硬硬化化、恢恢复材料塑性。复材料塑

16、性。图图4-194-19(2)(2)改善材料的机械（切削）加工性（改善材料的机械（切削）加工性（改善材料的机械（切削）加工性（改善材料的机械（切削）加工性（machinabilitymachinability）原原则则：在在一一定定硬硬度度范范围围内内(160230HBS)并并兼兼有有合合适适组组织时，切削加工性最佳。织时，切削加工性最佳。各类材料合适工艺：各类材料合适工艺：Wc0.25%正火正火(退火态太软，正火退火态太软，正火得较多得较多P，保证硬度范围，保证硬度范围)0.25%0.40%正火（碳钢）或正火（碳钢）或退火（合金钢）退火（合金钢）0.40%0.60%完全退火完全退火Wc0.6

17、0%球化退火（球状珠光体）球化退火（球状珠光体）钢：钢：有色金属铸件有色金属铸件(软而粘力、表面粗糙软而粘力、表面粗糙)(人工或自然人工或自然)时效。时效。铸件（表面白口，即粗大铸件（表面白口，即粗大Fe3C）石墨化退火石墨化退火(850950，25h)。(3)(3)消除材料的加工应力消除材料的加工应力消除材料的加工应力消除材料的加工应力去应力退火去应力退火去应力退火去应力退火（stressrelaxationstressrelaxation）工艺：工艺：随炉缓慢加热随炉缓慢加热500600(26h)炉冷至炉冷至400以下。以下。课堂讨论课堂讨论课堂讨论课堂讨论:1.1.解释去应力退火。解释去

18、应力退火。2.2.涉涉及及以以上上多多种种要要求求时时，是是否否需需要要分分别别进进行行 多次预先热处理？多次预先热处理？表表4-24-24.3提高材料性能的热处理工艺：最终热处理提高材料性能的热处理工艺：最终热处理 （final heattreatmentfinal heattreatmentfinal heattreatmentfinal heattreatment）4.3.14.3.1热处理相变硬化热处理相变硬化热处理相变硬化热处理相变硬化（phase transformation hardeningphase transformation hardeningphase transfor

19、mation hardeningphase transformation hardening）钢铁材料：钢铁材料：通过获得非平衡组织（通过获得非平衡组织（M、B下下）硬化。）硬化。有色金属：有色金属：固溶固溶+时效硬化。时效硬化。4.3.24.3.2钢铁的淬火（钢铁的淬火（钢铁的淬火（钢铁的淬火（quenching of steelquenching of steelquenching of steelquenching of steel）淬火淬火将钢铁加热至高温奥氏体后急冷获得高硬度将钢铁加热至高温奥氏体后急冷获得高硬度 马氏体的工艺操作。马氏体的工艺操作。表表4-34-3(1)(1)(1)

20、(1)淬火原则与淬透性（淬火原则与淬透性（淬火原则与淬透性（淬火原则与淬透性（hardenabilityhardenabilityhardenabilityhardenability）淬火三原则：淬火三原则：淬淬 硬：主要得到马氏体，其硬度取决于含碳量。硬：主要得到马氏体，其硬度取决于含碳量。淬淬 透：零件内部与表面均匀一致。透：零件内部与表面均匀一致。冷速适当：冷速适当：k k即可，避免过大淬火应力导致的即可，避免过大淬火应力导致的 变形与开裂。变形与开裂。淬淬 透透 性：性：材料奥化后接受淬火的能力，高合金材料奥化后接受淬火的能力，高合金 钢钢 合金钢碳钢。合金钢碳钢。淬透性的影响：淬透性

21、的影响：淬透性差的碳钢，当零件截面较大时淬透性差的碳钢，当零件截面较大时 （303050mm),50mm),不仅内外性能不同，不仅内外性能不同，而且连表面性能也难以保证。而且连表面性能也难以保证。图图4-214-21图图4-204-201）分级淬火分级淬火分级淬火分级淬火150200保温保温5分钟，再空冷（分钟，再空冷（AM）（主要用于合金钢）（主要用于合金钢）。2）等温淬火等温淬火等温淬火等温淬火2504000.52h（AB下下转变）转变）（主要用于合金钢）（主要用于合金钢）。3）冷处理冷处理冷处理冷处理 冷却到室温后冷却到室温后-60-80或更低，残或更低，残AM（用于精密零件或高耐磨零件

22、）（用于精密零件或高耐磨零件）。课课课课堂堂堂堂讨讨讨讨论论论论题题题题:1.1.淬淬透透性性对对零零件件的的尺尺寸寸与与结结构构设设计计或或选选材有什么影响？材有什么影响？2.2.碳碳钢钢能能否否采采用用分分级级淬淬火火与与等等温温淬淬火火，为什么？为什么？4.3.34.3.3用回火获得零件所需要的性能用回火获得零件所需要的性能用回火获得零件所需要的性能用回火获得零件所需要的性能淬火过程的副作用（负面效应）：淬火过程的副作用（负面效应）：高应力状态；马氏体高应力状态；马氏体 是极端不稳定的组织；（中高碳）马氏体太脆。是极端不稳定的组织；（中高碳）马氏体太脆。回火效应：回火效应：改善上述情况，

23、并调节硬度（力性）达到零改善上述情况，并调节硬度（力性）达到零 件的实际要求。件的实际要求。回火后力性变化：回火后力性变化：硬度、强度逐渐降低，塑、韧性增高。硬度、强度逐渐降低，塑、韧性增高。回火分类：回火分类：回火次数：回火次数：一般一般1 1次次1 13h3h；特殊；特殊3 3次（高速钢）或次（高速钢）或2 2次次（大型模具）。（大型模具）。图图4-244-24表表4-44-44.3.44.3.4其它最终热处理方法（略，自学）其它最终热处理方法（略，自学）其它最终热处理方法（略，自学）其它最终热处理方法（略，自学）（1 1 1 1）退火与正火作为最终热处理）退火与正火作为最终热处理）退火与

24、正火作为最终热处理）退火与正火作为最终热处理（2 2 2 2）零件的稳定化处理）零件的稳定化处理）零件的稳定化处理）零件的稳定化处理（3 3 3 3）整体热处理新技术：）整体热处理新技术：）整体热处理新技术：）整体热处理新技术：真空热处理、可控气氛热处理及形变热处理。真空热处理、可控气氛热处理及形变热处理。课堂讨论题：课堂讨论题：课堂讨论题：课堂讨论题：1.1.回火操作是不是可有可无？为什么？回火操作是不是可有可无？为什么？2.2.工件淬火时为什么要淬透？对受什么力与负荷工件淬火时为什么要淬透？对受什么力与负荷的零件尤为重要？的零件尤为重要？4.4.24.4.2表面淬火（表面淬火（表面淬火（表

25、面淬火（surface quenchingsurface quenchingsurface quenchingsurface quenching）原理：原理：改改变变表表层层组组织织。局局部部（表表层层）加加热热（数数mmmm之之内内）奥奥化化快冷快冷 马氏体，心部不变。马氏体，心部不变。效果：效果：表硬内韧（软），表面硬度、耐磨性表硬内韧（软），表面硬度、耐磨性。工艺：工艺：感感应应加加热热表表面面淬淬、火火焰焰加加热热表表面面淬淬火火、电电接接触触加加热热淬火、激光和电子束加热表面淬火。淬火、激光和电子束加热表面淬火。图图4-274-27图图4-254-25图图4-264-264.4.34

26、.4.3表面化学热处理（表面化学热处理（表面化学热处理（表面化学热处理（surface chemical treatmentsurface chemical treatmentsurface chemical treatmentsurface chemical treatment）原原 理理：(通通过过渗渗入入某某些些元元素素)改改变变表表层层成成分分、改改变变表表层组织。层组织。渗渗入入元元素素：间间隙隙原原子子C C、N N、B B，渗渗速速快快；主主要要提提高高表表面面硬硬度度、耐耐磨磨性性(优优于于表表面面淬淬火火)。置置换换原原子子CrCr、AlAl、SiSi等等，渗渗速速慢慢，主主

27、要要提提高高表表面面的的物物、化化性质。性质。基本过程：基本过程：渗剂渗剂(固、液固、液)分解分解(活性原子活性原子)表面吸收表面吸收(向内向内)扩散。扩散。(3)(3)碳氮共渗和氮碳共渗碳氮共渗和氮碳共渗碳氮共渗和氮碳共渗碳氮共渗和氮碳共渗CC与与与与NN表层表层表层表层碳碳氮氮共共渗渗：83085013h，以以渗渗碳碳为为主主，需需要要淬淬、回火，耐磨性优于渗碳。回火，耐磨性优于渗碳。氮氮碳碳共共渗渗：500570数数h，可可不不再再热热处处理理，抗抗咬咬合合、擦伤，抗疲劳；用于工模具和结构零件。擦伤，抗疲劳；用于工模具和结构零件。4.4.44.4.4表面形变强化（表面形变强化（表面形变强

28、化（表面形变强化（surfaceworkhardeningsurfaceworkhardening）原原理：理：仅表面塑性变形仅表面塑性变形加工硬化并产生内应力加工硬化并产生内应力表面强度表面强度，疲劳强度，疲劳强度。常用方法：常用方法：喷丸、滚压、内孔挤压。喷丸、滚压、内孔挤压。应应用：用：重要弹簧，齿轮；飞机结构件等。重要弹簧，齿轮；飞机结构件等。4.4.54.4.5表面涂覆层（表面涂覆层（表面涂覆层（表面涂覆层（surfacecoatingsurfacecoating）目的：目的：目的：目的：高耐热、耐蚀和耐磨性等，特殊理化性能或装饰性等。高耐热、耐蚀和耐磨性等，特殊理化性能或装饰性等。

29、高耐热、耐蚀和耐磨性等，特殊理化性能或装饰性等。高耐热、耐蚀和耐磨性等，特殊理化性能或装饰性等。(1)(1)金属沉积覆层（金属沉积覆层（金属沉积覆层（金属沉积覆层（metaldepositioncoatingmetaldepositioncoating）电镀与化学镀：电镀与化学镀：镀镀Cr、Ni等，美观、耐磨耐蚀，如卡尺、日用器具。等，美观、耐磨耐蚀，如卡尺、日用器具。浸浸镀：镀：镀镀Zn、Sn，一般防锈，如铁板、铁皮（罐头等）。，一般防锈，如铁板、铁皮（罐头等）。真空镀覆（真空镀覆（CVD、PVD）：）：表面沉积表面沉积TiC、TiN（金黄色）等。（金黄色）等。TD法：法：（盐浴中）表面形成

30、硬化物层，日本广泛应用于工模具。（盐浴中）表面形成硬化物层，日本广泛应用于工模具。(2)(2)金属喷涂覆层法（热喷涂金属喷涂覆层法（热喷涂金属喷涂覆层法（热喷涂金属喷涂覆层法（热喷涂spraycoatingspraycoating）金属等熔融粉末喷射工件表面金属等熔融粉末喷射工件表面(金属、陶瓷或塑料等金属、陶瓷或塑料等)。(3)(3)非金属覆层法（非金属覆层法（非金属覆层法（非金属覆层法（non-metalliccoatingnon-metalliccoating）发发黑黑(发发兰兰)：水水溶溶液液中中形形成成Fe3O4膜膜，美美观观防防锈锈(军军械械等等)。磷磷化化：水溶液中形成磷化物膜，

31、减摩耐蚀。水溶液中形成磷化物膜，减摩耐蚀。阳阳极极氧氧化化：Al合金表面形成氧化膜，美观耐磨。合金表面形成氧化膜，美观耐磨。不锈钢着色：不锈钢着色：利用表面氧化物膜厚度形成不同的颜色利用表面氧化物膜厚度形成不同的颜色（彩色不锈钢）。（彩色不锈钢）。非金属涂覆和挂衬：非金属涂覆和挂衬：形成非金属表面层形成非金属表面层(有机物或无机有机物或无机物物)，获得特殊理、化或电性能，如，获得特殊理、化或电性能，如陶瓷涂覆陶瓷涂覆(Al2O3、Cr2O3等等)、玻璃、玻璃挂衬挂衬(搪瓷搪瓷)和塑料挂衬等。和塑料挂衬等。4.5钢的合金化钢的合金化 合合合合金金金金化化化化：在在在在碳碳碳碳素素素素钢钢钢钢中中

32、中中有有有有目目目目的的的的地地地地加加加加入入入入某某某某些些些些（合合合合金金金金）元元元元素素素素，从而改善、提高钢材力学性能或理化性能的方法。从而改善、提高钢材力学性能或理化性能的方法。从而改善、提高钢材力学性能或理化性能的方法。从而改善、提高钢材力学性能或理化性能的方法。4.5.14.5.1常用的合金元素及作用常用的合金元素及作用常用的合金元素及作用常用的合金元素及作用合金元素类型：合金元素类型：单独加入或多元加入，倾向单独加入或多元加入，倾向“多元少量多元少量”。非碳化物形成元素：非碳化物形成元素：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B。碳化物形成元素：碳化物形成元素：Mn、Cr、M

33、o、W、V、Ti、Nb、Zr。稀土元素稀土元素Re。钢中合金元素的作用：钢中合金元素的作用：固溶强化固溶强化:第二相强化第二相强化：合金渗碳体：合金渗碳体(F(F、M)M)3 3C C尤其特殊碳化物尤其特殊碳化物M M7 7C C3 3、M M2323C C6 6、MCMC等弥散等弥散强化，稳定性好、硬度与耐磨性极高。强化，稳定性好、硬度与耐磨性极高。溶入奥氏体提高淬透性、保证大截面性能，微量硼溶入奥氏体提高淬透性、保证大截面性能，微量硼(0.0005%0.003%)对于结构钢特别有效。对于结构钢特别有效。提高钢的抗回火性能，高温下具有高强度高硬度：提高钢的抗回火性能，高温下具有高强度高硬度：

34、热硬性（对工具重要）。热硬性（对工具重要）。细化晶粒：通过细小弥散合金碳化物阻碍晶粒长大。细化晶粒：通过细小弥散合金碳化物阻碍晶粒长大。图图4-294-29图图4-304-304.5.24.5.2钢中常存元素与杂质钢中常存元素与杂质钢中常存元素与杂质钢中常存元素与杂质常存元素：常存元素：Mn、Si，作为脱氧剂加入而残存（，作为脱氧剂加入而残存（1%），有益。），有益。非金属夹杂物非金属夹杂物(氧化物、硫化物等氧化物、硫化物等):冶炼反应等生成，力性冶炼反应等生成，力性，有害。，有害。O、H、S、P、N：原料及冶金过程吸气等反应产生，特别害。原料及冶金过程吸气等反应产生，特别害。减轻办法：减轻办

35、法：特殊冶炼和真空冶炼等。特殊冶炼和真空冶炼等。4.6聚合物的改性聚合物的改性4.6.1物理改性：物理改性：加入各种填料（无机物或金属）改善高聚物的物理加入各种填料（无机物或金属）改善高聚物的物理性能，如：性能，如：加石墨、加石墨、MoS2：提高高聚物自润滑性能：提高高聚物自润滑性能加石墨、铜粉、银粉等：提高高聚物导电导热性能加石墨、铜粉、银粉等：提高高聚物导电导热性能加加Fe、Ni等：导磁塑料等：导磁塑料加石棉、碳酸钙等：提高高聚物力学性能加石棉、碳酸钙等：提高高聚物力学性能4.6.2化学改性：化学改性：通过共聚、嵌段、接枝、共混、复合等方法，改变通过共聚、嵌段、接枝、共混、复合等方法，改变

36、大分子链的链段结构与组成，形成聚合物大分子链的链段结构与组成，形成聚合物“合金合金”等，等，显著改善高聚物性能。显著改善高聚物性能。作业：作业：作业：作业：3 3、4 4、5 5、7 7、8 8、9 9、1212。本本章章结结束束 返返 回回图图图图4-1 4-1 转变共析钢中的珠光体向奥氏体示意图转变共析钢中的珠光体向奥氏体示意图转变共析钢中的珠光体向奥氏体示意图转变共析钢中的珠光体向奥氏体示意图返回返回返回返回图图4-2 加热和冷却时相图各临界点的位置加热和冷却时相图各临界点的位置返回返回返回返回图图4-3 奥氏体转变量与温度、时间的关系奥氏体转变量与温度、时间的关系返回返回返回返回图图图

37、图4-4 4-4 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返回返回返回返回图图 4-9 亚共析钢、共析钢及过共析钢的亚共析钢、共析钢及过共析钢的C曲线比较曲线比较（a）亚共析钢；（b）共析钢；（c）过共析钢返回返回返回返回图图4-10 奥氏体等温转变曲线的基本类型示意图奥氏体等温转变曲线的基本类型示意图返回返回返回返回图图4-11 共析钢的连续冷却速度对其组织与性能的影响共析钢的连续冷却速度对其组织与性能的影响返回返回返回返回图图4-13 淬火钢回火时的转变淬火钢回火时的转变返回返回返回返回图图4-14 Al-4%

38、Cu合金的时效处理与沉淀强化合金的时效处理与沉淀强化返回返回返回返回返回返回返回返回图图4-15 热处理工艺曲线示意图热处理工艺曲线示意图返回返回返回返回图图4-16 热处理工艺与热处理工艺与C曲线示意图曲线示意图图图4-17 碳钢的退火及正火加热温度范围和工艺曲线碳钢的退火及正火加热温度范围和工艺曲线（a）加热温度范围；（b）工艺曲线返回返回返回返回返回返回返回返回图图4-18 退火的分类退火的分类返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回返回图图4-20 淬透性对调质后钢的力学性能的影响淬透性对调质后钢的力学性能的影响返回返回返回返回返回返回返回返回图图4-21 工件截面尺寸对淬透层深度

39、的影响工件截面尺寸对淬透层深度的影响图图4-22 钢的淬火温度范围钢的淬火温度范围返回返回返回返回图图4-23 不同淬火冷却方法示意图不同淬火冷却方法示意图1单介质冷却；2双介质冷却；3分级淬火；4等温淬火返回返回返回返回图图4-24 回火温度对回火温度对50钢力学性能的影响钢力学性能的影响返回返回返回返回返回返回返回返回图图4-25 感应加热表面淬火示意图感应加热表面淬火示意图返回返回返回返回图图4-26 火焰加热表面淬火示意图火焰加热表面淬火示意图返回返回返回返回返回返回返回返回图图4-27 机床导轨电接触加热淬火示意图机床导轨电接触加热淬火示意图图图4-28 气体渗碳示意图气体渗碳示意图返回返回返回返回图图4-29 合金元素对铁素体的固溶强化作用合金元素对铁素体的固溶强化作用返回返回返回返回图图4-30 金属元素对铁素体冲击韧性的影响金属元素对铁素体冲击韧性的影响返回返回返回返回