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1、金属学与热处理复习本讲稿第一页，共四十六页第七章、金属及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，晶粒特别粗大，主）时，晶粒特别粗大，主）时，晶粒特别粗大，主）时，晶粒特别粗大，主要是要是要是要是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）。）。）。）。vv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
2、变形量变形量变形量变形量的关系绘制成立体的关系绘制成立体的关系绘制成立体的关系绘制成立体图形，称为再结晶图。图形，称为再结晶图。图形，称为再结晶图。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本讲稿第二页，共四十六页第九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理v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加热热到预定的温度，到预定的温度，保温保温一定一定的时间，然后以预定的方式的时间，然后以预定的方式冷却冷却到室温的一种热加工工到室温的一种热加工工艺。艺。定定定定义义义义v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
3、热处理热处理预备预备热处理热处理本讲稿第三页，共四十六页v热处理与相图热处理与相图 原则上只有在加热或原则上只有在加热或冷却时发生冷却时发生溶解度显著溶解度显著变化变化或者或者同素异构转变同素异构转变的，的，即有固态相变的金属或合即有固态相变的金属或合金，才能进行热处理。纯金，才能进行热处理。纯金属、某些单相合金等不金属、某些单相合金等不能进行热处理强化的，只能进行热处理强化的，只能采用加工硬化的方法。能采用加工硬化的方法。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 钢的热处理原理本讲稿第四页，共四十六页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
4、九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理本讲稿第五页，共四十六页 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中中中，除了碳原子外，溶于除了碳原子外，溶于除了碳原子外，溶于除了碳原子外，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v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
5、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本讲稿第六页，共四十六页第九章 钢的热处理原理v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。是以单位面积内晶粒。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。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刚互互相相接接触触时的晶粒大小。时的晶粒大小。指在指在某一某一热处理热处理加热
6、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，一般是指奥，一般是指奥氏体化后的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粒钢钢，在在1414级级者者称称为为本本质质粗粗晶粒钢。晶粒钢。本讲稿第七页，共四十六页晶粒度晶粒度晶粒
7、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1-81-8个个级别，其中级别，其中1 1级最粗级最粗，8 8级最细级最细，超过，超过8 8级以上级以上的称为超细晶粒。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 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本讲稿第八页，共四十六页例题例题：晶粒度级别晶粒
8、度级别N N可由关系式可由关系式N=2N=2G-1G-1确定。式确定。式中中n n为当线放大为当线放大100100倍时，在每个倍时，在每个6.45cm6.45cm2 2面面积中观察到的晶粒数，计算当晶粒度为积中观察到的晶粒数，计算当晶粒度为7 7级级时，晶粒的实际平均直径。时，晶粒的实际平均直径。解：解：n=2 n=27-17-1=64=64d d平均平均=645/(100264)=0.032(mm)第九章 钢的热处理原理本讲稿第九页，共四十六页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 钢的热处理原理本讲稿第十页，共四十
9、六页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 钢的热处理原理奥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连续冷却连续冷却本讲稿第十一页，共四十六页图图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v过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线本讲稿第十二页，共四十六页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，即
10、奥氏体与珠光体的平衡温度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v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本讲稿第十三页，共四十六页问题：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15s15
11、s15s15s后淬火水中，问等温转变曲线可否用来分析最后淬火水中，问等温转变曲线可否用来分析最后淬火水中，问等温转变曲线可否用来分析最后淬火水中，问等温转变曲线可否用来分析最后得到的组织？后得到的组织？后得到的组织？后得到的组织？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。热轧共析钢加原因：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。热轧共析钢加热到热到热到热到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 钢
12、的热处理原理本讲稿第十四页，共四十六页vv珠光体转变珠光体转变珠光体转变珠光体转变(pearlite transformation(pearlite transformation(pearlite 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，即以上，即以上，即以上，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
13、，即温度范围内会发生珠光体转变，为全扩散型转变，即温度范围内会发生珠光体转变，为全扩散型转变，即温度范围内会发生珠光体转变，为全扩散型转变，即铁铁铁铁原子原子原子原子和和和和碳碳碳碳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。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本讲稿第十五页，共四十六页第九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理v马氏体马氏体转变转变转变转变(pearlite tra
14、nsformation(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
15、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本讲稿第十六页，共四十六页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
16、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）铁素体（过饱和）铁素体（过饱和）铁素体（过饱和）碳化物碳化物碳化物碳化物(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条间呈断续的断杆状条间呈断续的断杆状条间呈断续的断杆状条间呈断续的断杆状F F F F呈针叶状
17、，碳化物呈针叶状，碳化物呈针叶状，碳化物呈针叶状，碳化物与与与与F F F F的长轴呈的长轴呈的长轴呈的长轴呈5555555560606060角，在叶内呈点状有角，在叶内呈点状有角，在叶内呈点状有角，在叶内呈点状有规律分布规律分布规律分布规律分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第九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理v贝氏体转变贝氏体转变本讲稿第十七页，共四十六页 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
18、快速度冷却时，先共析铁素体或先共析先共析铁素体或先共析先共析铁素体或先共析先共析铁素体或先共析渗碳体渗碳体渗碳体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生长晶内生长晶内生长晶内生长，呈针片状析，呈针片状析，呈针片状析，呈针片状析出，连同其间的珠光体组织一起称为魏氏组织。出，连同其间的珠光体组织一起称为魏氏组织。出，连同其间的珠光体组织一起称为魏氏组织。出，连同其间的珠光体组织一起称为魏氏组织。魏氏组织的形成与钢中碳含量、奥氏体晶粒大小及冷却速度有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
19、有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。关，通常伴随奥氏体粗晶组织出现。关，通常伴随奥氏体粗晶组织出现。关，通常伴随奥氏体粗晶组织出现。第九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理vv魏氏组织魏氏组织魏氏组织魏氏组织本讲稿第十八页，共四十六页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v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曲线曲线本讲稿第十九页，共四十六页v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
20、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。这种脆化现象称为。这种脆化现象称为回火脆性
21、。回火脆性。vv回火脆性回火脆性回火脆性回火脆性本讲稿第二十页，共四十六页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(低低低低温回火脆温回火脆温回火脆温回火脆性性性性)250250250250400400400400范范范范围内围内围内围内不可逆不可
22、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几乎所几乎所几乎所有工业有工业有工业有工业钢钢钢钢钢钢钢钢回火马氏体中沿晶界析回火马氏体中沿晶界析回火马氏体中沿晶界析回火马氏体中沿晶界析出稳定的细片状化合物，出稳定的细片状化合物，出稳定的细片状化合物，出稳定的细片状化合物，降低了晶界的断裂强度降低了晶界的断裂强度降低了晶界的断裂强度降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(高温回高温回高温回高温回火脆性火脆性火脆性火脆性)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，
23、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，降低晶杂质晶界偏聚，降低晶杂质晶界偏聚，降低晶杂质晶界偏聚，降低晶界断裂强度界断裂强度界断裂强度界断裂强度第九章第九章 钢的热处理原理钢的热处理原理本讲稿第二十一页，共四十六页v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
24、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、韧性好本讲稿第二十二页，共四十六页第十章第十章 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
25、。定义，目的，选用原则，组织。本讲稿第二十三页，共四十六页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温差引起的膨起的膨胀不一胀不一致致表面压，心部表面压，心部拉拉工件截面尺寸，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由内到外的横向裂纹或横向裂纹或弧形裂纹弧形裂纹组织应组织应力力组织转组织转变的比变的比体积不体积不同同表面拉，心部表面拉，心部压压尺寸，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沿轴向由表面裂向心部面裂向心部的纵向裂纹的纵向裂纹v淬火应力淬火应力
26、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,有时甚至会产生有时甚至会产生有时甚至会产生有时甚至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因是由于淬火过程中在工件内，工件变形和开裂的原因是由于淬火过程中在工件内，工件变形和开裂的原因是由于淬火过程中在工件内，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产生的产生的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。本讲稿第二十四页，共四十六
27、页 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度，与淬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。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，用淬成马氏体可能得到的最高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。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本讲稿第二
28、十五页，共四十六页 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，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本讲稿第二十六页，共
29、四十六页vv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。v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。vv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。本讲稿第二十七页，共四十六页工程结构用钢工程结构用钢工程结
30、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弹簧钢弹簧钢本讲稿第二十八页，共四十六页第十二章第十二章 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，
31、除的铁碳合金，除的铁碳合金，除C C外，还含有较多的外，还含有较多的外，还含有较多的外，还含有较多的SiSi、MnMn和其它的一些杂质元素，工业常用铸铁的碳含量为和其它的一些杂质元素，工业常用铸铁的碳含量为和其它的一些杂质元素，工业常用铸铁的碳含量为和其它的一些杂质元素，工业常用铸铁的碳含量为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本讲稿第二十九页，共四十六页第十二章第十二章 铸铸 铁铁v 铸铁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
32、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本讲稿第三十页，共四十六页第十二章第十二章 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本讲稿第三十一页，共四十六页第十三章 有色金属 铝铝无同素异构转变无同素异构转变。铝合金的热处理与。铝合金的热处理与钢的异同点。钢的异同点。固溶处理和时效强化。可热处理强化和不固溶处理和时效强化。可热处理强化和不可热处理强化。可热处理强化。铝合金的标识。（硬铝）铝合金的标识。（硬铝）vv铝及铝合金
33、铝及铝合金铝及铝合金铝及铝合金本讲稿第三十二页，共四十六页 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效及时效及时效及时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，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固溶体的热铝合
34、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。处理工艺。处理工艺。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，随时间的延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。（长而发生强度、硬度明显升高，塑性降低的现象。（
35、长而发生强度、硬度明显升高，塑性降低的现象。（长而发生强度、硬度明显升高，塑性降低的现象。（自然时效；人工自然时效；人工自然时效；人工自然时效；人工时效时效时效时效）vv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 本讲稿第三十三页，共四十六页 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，而没。铝合金在固态下加热只有溶解度的变化，而没。铝
36、合金在固态下加热只有溶解度的变化，而没。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。有同素异构转变，只能通过固溶处理时效强化。有同素异构转变，只能通过固溶处理时效强化。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
37、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，特别是铝与氧在铝中的溶解度很小，特别是铝与氧在铝中的溶解度很小，特别是铝与氧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、渗氮时活性原亲和力大，表面生成致密氧化膜，使渗碳、渗氮时活性原亲和力大，表面生成致密氧化膜，使渗碳、渗氮时活性原亲和力大，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，因而不能通子不能被表面吸收，同时也无法向心部扩散，因而不能通子不能被表面吸收，同时也无法向心部扩散，因而不能通子不
38、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。过渗碳和渗氮表面强化。过渗碳和渗氮表面强化。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 本讲稿第三十四页，共四十六页vv 硬铝合金（硬铝合金（硬铝合金（硬铝合金（2XXX2XXX2XXX2XXX）Al-Cu-Mg Al-Cu-Mg Al-Cu-Mg Al-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
39、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，含有少量，含有少量，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。的锰是为了提高抗蚀性能，而对时效强化不起作用。的锰是为了提高抗蚀性能，而对时效强化不起作用。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
40、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，硬度也明显，硬度也明显，硬度也明显提高提高提高提高(由由由由70HB70HB70HB70HB85HB85HB85HB85HB提高到提高到提高到提高到120HB)120HB)120HB)120HB)。与此同时仍能保持足够的塑性。与此同时仍能保持足够的塑性。与
41、此同时仍能保持足够的塑性。与此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。因此需特别在海水中尤甚，且易产生晶间腐蚀。因此需特别在海水中尤甚，且易产生晶间腐蚀。因此需特别在海水中尤甚，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，制成包铝硬铝要防护的硬铝部件，其外部都包一层高纯度铝，制成包铝硬铝要防护的硬铝部件，其外部都包一层高纯度铝，制成包铝硬铝要防护的硬铝部件，其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。代表：材，但是包铝的硬铝热处理后强度较未包铝的为低。代表：材，但是包铝的硬铝
42、热处理后强度较未包铝的为低。代表：材，但是包铝的硬铝热处理后强度较未包铝的为低。代表：2A11T42A11T42A11T42A11T4，2A12T42A12T42A12T42A12T4。第十三章第十三章 有色金属有色金属 本讲稿第三十五页，共四十六页第十三章 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。v 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、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
43、合金钛合金钛合金 钛合金钛合金钛合金钛合金本讲稿第三十六页，共四十六页第十三章 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，强度约强度约强度约强度约240MPa240MPa240MPa240MPa。v铜及铜合金铜及铜合金v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黄铜，以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜，以以H表示。表示。黄铜最常见的腐
44、蚀形式是。黄铜最常见的腐蚀形式是“脱脱锌锌”和和“季裂季裂”。v黄黄铜铜：本讲稿第三十七页，共四十六页综合分析题一、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，冷拔之后应进行去应力退火去应力退火去应力退火去应力退火。因为铜导线的性能要求具有良好的导电性能，和一定因为铜导线的性能要求具有
45、良好的导电性能，和一定因为铜导线的性能要求具有良好的导电性能，和一定因为铜导线的性能要求具有良好的导电性能，和一定的强度和塑性。的强度和塑性。的强度和塑性。的强度和塑性。铜丝冷拔后，导电性能下降，具有较高的强度，但韧性较铜丝冷拔后，导电性能下降，具有较高的强度，但韧性较铜丝冷拔后，导电性能下降，具有较高的强度，但韧性较铜丝冷拔后，导电性能下降，具有较高的强度，但韧性较差。差。差。差。去应力退火后，导线的导电性能基本可以恢复到冷拔前的水平，且去应力退火后，导线的导电性能基本可以恢复到冷拔前的水平，且去应力退火后，导线的导电性能基本可以恢复到冷拔前的水平，且去应力退火后，导线的导电性能基本可以恢复
46、到冷拔前的水平，且强度、硬度变化不大，而塑性和韧性的所提高，符合导线使用强度、硬度变化不大，而塑性和韧性的所提高，符合导线使用强度、硬度变化不大，而塑性和韧性的所提高，符合导线使用强度、硬度变化不大，而塑性和韧性的所提高，符合导线使用性能的要求。性能的要求。性能的要求。性能的要求。本讲稿第三十八页，共四十六页综合分析题二、二、二、二、设有一楔形板坯，经过冷轧后，得到相同厚度的板材，然设有一楔形板坯，经过冷轧后，得到相同厚度的板材，然设有一楔形板坯，经过冷轧后，得到相同厚度的板材，然设有一楔形板坯，经过冷轧后，得到相同厚度的板材，然后进行再结晶退火，试问该板材的晶粒大小是否均匀，画出后进行再结晶
47、退火，试问该板材的晶粒大小是否均匀，画出后进行再结晶退火，试问该板材的晶粒大小是否均匀，画出后进行再结晶退火，试问该板材的晶粒大小是否均匀，画出沿板材方向的晶粒变化情况，并解释原因。沿板材方向的晶粒变化情况，并解释原因。沿板材方向的晶粒变化情况，并解释原因。沿板材方向的晶粒变化情况，并解释原因。答：答：答：答：晶粒大小不均匀，随着楔子的进入，其变形度逐晶粒大小不均匀，随着楔子的进入，其变形度逐晶粒大小不均匀，随着楔子的进入，其变形度逐晶粒大小不均匀，随着楔子的进入，其变形度逐渐增大，其晶粒度大小随变形情况的变化如图所示，渐增大，其晶粒度大小随变形情况的变化如图所示，渐增大，其晶粒度大小随变形情
48、况的变化如图所示，渐增大，其晶粒度大小随变形情况的变化如图所示，当变形量小时，晶粒仍保持原状，这是由于变形小，当变形量小时，晶粒仍保持原状，这是由于变形小，当变形量小时，晶粒仍保持原状，这是由于变形小，当变形量小时，晶粒仍保持原状，这是由于变形小，畸变能小，不足以引起再结晶，所以晶粒大小没有变畸变能小，不足以引起再结晶，所以晶粒大小没有变畸变能小，不足以引起再结晶，所以晶粒大小没有变畸变能小，不足以引起再结晶，所以晶粒大小没有变化，。当达到临界变形度时，得到特别大的晶粒，当化，。当达到临界变形度时，得到特别大的晶粒，当化，。当达到临界变形度时，得到特别大的晶粒，当化，。当达到临界变形度时，得到
49、特别大的晶粒，当超过这个临界变形度后，则变形越大，晶粒越细，当超过这个临界变形度后，则变形越大，晶粒越细，当超过这个临界变形度后，则变形越大，晶粒越细，当超过这个临界变形度后，则变形越大，晶粒越细，当变形度达到一定程度后，再结晶晶粒基本保持不变，变形度达到一定程度后，再结晶晶粒基本保持不变，变形度达到一定程度后，再结晶晶粒基本保持不变，变形度达到一定程度后，再结晶晶粒基本保持不变，当变形度再大时，可能会出现二次结晶，导致晶粒重当变形度再大时，可能会出现二次结晶，导致晶粒重当变形度再大时，可能会出现二次结晶，导致晶粒重当变形度再大时，可能会出现二次结晶，导致晶粒重新粗化。新粗化。新粗化。新粗化。
50、本讲稿第三十九页，共四十六页综合分析题见书中图见书中图7-127-12本讲稿第四十页，共四十六页综合分析题三、三、三、三、现有低碳钢齿轮和中碳钢齿轮各一只，为了使齿轮表面具现有低碳钢齿轮和中碳钢齿轮各一只，为了使齿轮表面具现有低碳钢齿轮和中碳钢齿轮各一只，为了使齿轮表面具现有低碳钢齿轮和中碳钢齿轮各一只，为了使齿轮表面具有高的硬度和耐磨性，它们各应进行怎样的热处理？比较热处理后它有高的硬度和耐磨性，它们各应进行怎样的热处理？比较热处理后它有高的硬度和耐磨性，它们各应进行怎样的热处理？比较热处理后它有高的硬度和耐磨性，它们各应进行怎样的热处理？比较热处理后它们在组织与性能上的异同点。们在组织与性