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金属材料及热处理 Metal materials and heat treatment 相图 A B C D E F J N H G S P K Q Fe Fe3C L L L L Fe3C P LdLd Fe3C I Fe3C II Ld Fe3C II Fe3C III P P Fe3C II P Fe3C II Ld Ld Fe3C I Ld 1148 727 1538 1495 1394 912 0 0218 0 772 11 4 36 69 0 09 0 17 0 53 1227 工业纯铁 钢铸铁 平衡态下钢中的主 要组成相 铁素体 奥氏体 渗碳体 铁素体 Ferrite 碳在 Fe中的间隙固溶体 或者F表示 较软 强度低 Fe的八面体间隙和四面体间隙 奥氏体 Austenite 碳在 铁中形成的间隙固溶体 用 或者A表示 较软 容易塑性变形 渗碳体 Cementite 铁和碳形成的化合物 它的晶体结构和性能都不同于其组成元素 一般都具 有复杂的晶体结构 熔点高 硬而脆 碳的质量分数超过在 Fe和 铁中的溶解度极限时就 会形成渗碳体 Fe3C 其碳含量为6 69 在铁碳合金中以网状 粗大片状存在时 将导致材料 脆性增加 以细小片状或者球状存在时可以起强化作 用 由相组成的主要组织 珠光体 莱氏体 珠光体P Pearlite 共析转 变产物 A P F Fe3C 珠光体中因有渗碳体 因此较 硬 强度较高 莱氏体Ld Ld Ledeburite 共晶转变 产物 L Ld A Fe3C Ld P Fe3C 莱氏体中 渗碳体含量较高 硬度很高 但很脆 钢中碳含量对组织和性能的影响 铁素体晶 界薄片 珠光体中 的层片状 莱氏体中 的基体 分布在莱 氏体上的 粗大片状 C含量的增加 Fe3C 百分含量增加 Fe3C 分布和形态发生变化 沿原奥氏 体晶界分 布的网状 C含量的增加钢的力学性能变化 F Fe3C HBS b a 碳钢 合金钢 铸铁 有色金属 金属材料主要分类 碳钢的分类 1 按碳含量分类 1 低碳钢 Wc 0 25 2 中碳钢 Wc 0 30 0 60 3 高碳钢 Wc 0 60 按用途分类 1 碳素结构钢 普通碳素结构钢 Q235 优质碳素结构钢 45 60 2 碳素工具钢 刀具 量具 模具 一般为优质钢或 高级优质高碳钢 T10 T12A 合金钢的分类 合金结构钢 机械重要零件 工程构件 如16Mn 40Cr 合金工具钢 工模量具 Cr12MoV 9SiCr W18Cr4V 特殊性能钢 不锈钢 1Cr18Ni9Ti 耐热钢 1Cr13Mo 耐磨钢 ZGMn13 铸铁的分类 白口铸铁 硬度高 耐磨 性脆 灰口铸铁 硬度不高 强度低 脆 减振性好HT200 可锻铸铁 不可以锻造 强度较高 KTH350 10 球墨铸铁 综合性能好 可制造受力复杂零件QT600 02 钢的热处理 热处理 普通热处理 表面热处理 形变热处理 退火 正火 回火 淬火 表面淬火 表面化学热处理 重要零件 铸造 锻造 退火 正火 粗加工 淬火 回火 精加工 成品 普通零件 铸造 锻造 退火 正火 粗 精加工 成品 普通热处理 退 火 正 火 回 火 淬 火 预 先 热 处 理 最 终 热 处 理 退火 加热 保温 缓慢冷却 得到平衡组织的一种 热处理工艺方法 组织 P F 目的 细化 均匀化粗大 不均匀组织 接近平衡组织 调整硬度 切削性 消除内应力 退火 正火 加热 保温 空气中冷却 得到细平衡组织的一种热处 理工艺方法 正火的目的 1 细化奥氏体晶粒 组织均匀化 2 提高低碳钢硬度 改善切削加工性 能 3 消除过共析钢中的网状Fe3C 4 提高低碳钢的强度和硬度 作为不重 要工件的最终热处理 正火 正火 退火 低碳钢 低碳合金钢 细化组织 提高硬度 改善切削性 能 提高强度 可以作为最终热处 理 消除网状渗碳体 为球化退火做准备 中碳钢 零件性能要求不高 结构复杂 使 用退火作为最终热处理 避免正火 形成裂纹 降低硬度 提高切 削性能 球化退火 可以形成球状珠光 体 提高高碳钢的 淬火后的强度和韧 性 高碳钢 工具钢 正火与退火比较 淬火 将钢加热到Ac3 亚共析钢 或Ac1 共 析和过共析钢 以上30 50度 保温一定时间 后快速冷却 获得马氏体或下贝氏体组织的工 艺 目的 1 获得马氏体或下贝氏体 2 提高钢的硬度和耐磨性 3 为回火作好组织准备 淬火 淬火影片 1低温回火 温度 150 250 组织 M M回 回 性能 58 64HRC 内应力降低 应用 工模具 滚动轴承等 2 中温回火 温度 350 500 组织 T T回 回 性能 弹性 模量E 屈服极限 s提高 35 45HRC 应用 弹簧 3 高温回火 温度 500 650 组织 S S回 回 性能 硬度 25 35HRC 综合力学性能指标较好 应用 重要轴类件 连杆等 4 调质处理 淬火 高温回火 得到S S回 回组织的热处理工 艺 回火的