金属学及热处理.doc

一章 合金化概论杂质元素：冶炼时由于原材料、冶炼方法和工艺操作等影响而带入的硅、锰、硫、磷等元素合金元素：为了合金化目的而加入并且其含量有一定范围的元素奥氏体形成元素：在-Fe中有较大溶解度并稳定固溶体的合金元素铁素体形成元素：在-Fe中有较大溶解度并使固溶体不稳定的合金元素钢的分类：（1）冶炼方法：1冶炼方法和设备：平炉钢 转炉钢 电炉钢2炉衬材料：碱性 酸性 3电炉钢：电弧炉钢 感应炉钢 真空感应炉钢 电渣炉钢 4钢液脱氧程度和铸锭制度：沸腾钢 镇静钢 半镇静钢（2）用途：结构钢 工具钢 特殊性能钢（3）化学组成：碳钢 合金钢 1碳钢 碳质量分数：低碳钢 中碳钢 高碳钢0.25% 0.6% 碳的质量：碳素钢 优质碳素钢 高级优质碳素钢 钢的用途：碳素结构钢 碳素工具钢 2合金钢 用途：合金结构钢 合金工具钢 特殊性能钢 合金元素的质量分数：低合金钢 中合金钢 高合金钢5% 10%（4）金相组织：1平衡态或退火状态：亚共析钢 共析钢 过共析钢2正火组织：珠光体钢 贝氏体钢 马氏体钢 奥氏体钢3加热冷却有无相变和室温时金相组织：铁素体钢 奥氏体钢 复相钢（5）冶金质量：普通质量钢 优质钢 高级优质钢Q235-AF，s=235MPA的A级沸腾钢 Q195-Ab，s=195MPA的A级半沸腾钢20 c=0.2% Mn=0.35%-0.65%的普通锰质量分数的优质碳素结构钢45Mn c=0.45% Mn=0.7%-1%的较高锰质量分数的优质碳素结构钢10F c=0.1%的优质碳素沸腾钢T8A c=0.8%的高级优质碳素工具钢ZG230-450smin=230MPA bmin=450MPA的铸钢65 c=0.65% Mn=0.5%-0.8%的普通锰质量分数的优质碳素结构钢65Mn c=0.65% Mn=0.9-1.2%的较高锰质量分数的优质碳素结构钢GCR15 C1% Cr=1.5%的铬轴承钢Y12 C=0.12% Mn=0.5%-0.8%的易切削钢W18CR4V c1% W=18% Cr=4% V1% Cr=12% Mo、V1.5%的冷作模具钢5CrMnMo C=0.5% Cr Mn Mo1.5%的热作模具钢20q C=0.2%的桥梁用钢二章 金属加热与控制1加热规范一般工艺参数：加热温度 加热速度 保温时间2加热温度不当热处理缺陷：欠热（加热不足时未充分奥氏体化，钢中的第二相未能完全溶解）过热（加热温度过高或保温时间过长导致奥氏体晶粒剧烈长大，退火正火后形成粗大铁素体晶粒）过烧（粗大晶粒晶界上出现局部熔化或氧化现象造成裂纹）3加热过程的时间包括：升温时间 透热时间 保温时间4加热时间不当造成的热处理缺陷？1）加热时间不够，组织结构转变不能充分进行，冶金及热加工过程中引起的某些缺陷不能消除，钢中难溶的合金碳化物、氮化物不能充分溶解2）加热时间过长，造成工件表面的氧化脱碳，晶粒粗化，脆化5气体腐蚀：金属在加热过程中与大气或燃料或燃烧气体当中的氧或氧化性气体相互作用而使工件表面发生破坏的行为6脱碳：钢铁材料在加热过程中表层的碳与加热介质中的脱碳气体相互作用而烧损的现象7氧化：材料中的金属元素在加热过程中与氧化性气氛发生作用形成金属氧化物层的现象8为什么加热采用较快的加热速度？ 可使完成奥氏体化的时间相应缩短，晶粒显著细化，使工件具有高的表面硬度 强度 耐磨性，塑性 韧性较高，表面质量好，不易氧化脱碳，节约能源提高劳动生产率三章 钢在加热冷却时的组织转变1奥氏体物理性质：顺磁性 比容小 线膨胀系数大 导热性差2共析钢在A1线以下不稳定必然要发生转变，但过冷到Ar1以下的奥氏体并不立即转变，要经过一段孕育期才开始转变，此时的奥氏体称过冷奥氏体3本质晶粒度：表示钢在规定加热条件下奥氏体晶粒长大的倾向4影响奥氏体晶粒度的因素：加热温度和保温时间 加热速度 含碳量 合金元素（有有） 原始组织（主要起始晶粒度）5常规热处理不用非平衡组织做原始组织？ 加热控制不当会产生组织遗传现象，如旧组织晶粒粗大则新组织也粗大，较难改正过热组织6影响临界冷却速度的因素：钢的成分 奥氏体晶粒度 奥氏体化温度 奥氏体中非金属夹杂物和稳定碳化物7影响MS的因素：化学成分 形变与应力 奥氏体化条件 淬火温度8TTT图影响因素：碳质量分数 合金元素 奥氏体晶粒尺寸 原始组织、加热温度和保温时间 变形四章 退火与正火1退火：将钢加热到一定温度保温一段时间后缓慢冷却下来的热处理工艺2正火：将亚共析钢加热到AC3以上30-50（过共析钢ACCM以上30-50），保温一定时间后在空气中冷却的热处理工艺3完全退火：将充分奥氏体化的钢缓慢冷却而完成重结晶的退火4退火目的：1降低硬度改善切削加工性2细化晶粒改善力学性能3提高塑性便于冷加工4消除内应力防止钢件变形开裂5为什么工具钢用球化退火不用完全退火？ 工具钢组织为片状P和网状二次渗碳体，不仅珠光体本身较硬，而且由于硬而脆的网状渗碳体存在，切削加工时磨损严重，增加淬火时变形开裂倾向，球化退火可使网状片状渗碳体变成球状渗碳体，形成球状P，降低硬度改善切削加工性，开裂变形倾向小。五章 淬火回火1淬火：将钢加热到临界点以上30-50，保温一段时间，然后在水或油等冷却介质中快速冷却，使过冷奥氏体转变为M或B组织的工艺方法2淬火目的：1提高硬度耐磨性2提高弹性3提高强韧性4提高耐腐蚀性及耐热性5提高磁性3淬透性：钢在一定加热条件下淬火时获得淬硬层深度的能力4淬硬性：淬火成M后得到的最高硬度5影响淬透性的因素：碳含量（C越接近共析成分）合金元素 奥氏体化条件 钢中未溶第二相 钢的原始组织6回火：将淬火后的钢重新加热到AC1以下某一温度保温一定时间后冷却到室温7钢淬火后M不能直接使用必回火？ 1）M是较快V冷下获得的非平衡组织系统处于较高能量状态2）残余A室温下不稳定3）M转变后系统中残留了很大的内应力8回火脆性：钢在某一温度范围内回火时冲击韧性不是简单的随加热温度，而是在较低温度回火时