材料与成形辅导课ppt课件.ppt

课外辅导课一 材料及成形技术A 1 材料及成形技术B 1 1 目前 第7周结束 材料与成形 B 1 主要的重点内容有 1 材料的力学性能和晶体结构 强度 硬度 塑性 韧性基本概念 主要指标 实验方法 计算公式等 纯金属的晶体结构和结晶过程晶向指数 晶面指数 3种常见晶格的晶格常数 致密度3种晶格缺陷结晶过程和细化晶粒的3种办法 合金的晶体结构固溶体 化合物 机械混合物的性能特征 2 2 二元合金相图和杠杆定律 匀晶 共晶 共析 包晶转变的概念 各类相图的形态特征 匀晶相图的区域 相组成 组织组成 冷却曲线 组织转变过程分析 共晶相图的区域 相组成 组织组成 冷却曲线 组织转变过程分析 用杠杆定律计算相组成物或组织组成物各自所占的比例一定要先文字回答相是 组织是 再画出杠杆 列出计算式 最后的答案一定要是百分数 3 3 铁碳合金及Fe Fe3C相图 平衡相 平衡组织 相图的形态和各区域组织 特征点线 0 0218 室温用0 0 77 2 11 4 3 6 69 727 1148 亚共析 共析 过共析 亚共晶 共晶 过共晶6种铁碳合金的冷却曲线和组织转变过程 亚共析 共析 过共析钢的室温平衡组织及金相照片特征 会用杠杆定律计算各相或组织的比例 从材料组织分析含碳量与力学性能的关系 c1 时 随碳量增加 硬度 强度 塑性和韧性 4 会写包晶 共晶 共析转变式包晶转变式 L0 53 0 09 0 17共晶转变式 用相表达L4 3 2 11 Fe3C用组织表达L4 3 Ld4 3共析转变式 用相表达0 77 0 0218 Fe3C用组织表达0 77 P0 774 热处理 热处理时的组织与性能的变化分析 加热时 实现奥氏体化 用相图分析 冷却时 过冷奥氏体将实现珠光体或贝氏体或马氏体转变 用TTT也称C曲线分析 A 5 例1 书80页第2题 图示为五种材料的应力 应变曲线 45钢 铝青铜 35钢 硬铝 纯铜 试问 1 当外加应力为300MPa时 各材料处于什么状态 2 有一用35钢制作的轴 使用中发现弹性弯曲较大 如改用45钢制作该轴 能否减少弹性变形 3 有一用35钢制作的轴 使用中发现塑性变形较大 如改用45钢制作该轴 能否减少塑性变形 有关拉伸曲线的题目 关键知识点 拉伸曲线的4个阶段弹变 屈服 塑变 断裂答 1 弹变 塑变 屈服 塑变 断裂 2 35钢换成45钢 不能减少弹性变形 因为两者的E相同 3 35钢换成45钢 能减少塑性变形 原因要分2段讲 绿线黄线 6 这类题目也可以稍微变化一下 比如 一 比较这五种材料的抗拉强度屈服强度 屈服点 刚度塑性 二 计算这五种材料的屈强比比屈服强度比抗拉强度 45钢 铝青铜 35钢 硬铝 纯铜 7 例2 书81页第9题 有关匀晶相图 杠杆定律的题目 两相的成份 直接在图上读出 液相 L Ni 45 固相 Ni 80 各相的相对质量 杠杆定律计算 80 45 L 60 两相的质量比 仍采用上述杠杆计算 L 80 60 60 45 4 3 各相的质量WL 57 14 50 28 57KgW 42 86 50 21 43Kg 注意 相对质量也称为质量百分数 一定要用百分数表达 质量是绝对质量 用代号W或M都可以 结果不要用分数 8 例 书81页第10题 有关区域相组成 组织组织及匀晶 共晶 共析 包晶 脱溶等转变的题目 1 标出 1 2 区域中存在的相 2 标出 3 4 5 区域中的组织 3 相图中包括哪几种转变 写出它们的反应式 9 解 C D L L 30 75 相图及各区域的相组成物如下 L C 90 C 例4 书81页第12题 10 C D L L 30 75 相图及各区域的组织组成物如下 L C 90 C CII C C CII C 11 D 40 的合金在刚刚完成共晶转变时 其组织组成物为 列杠杆计算 C D 30 40 75 C 40 30 75 30 100 22 22 C 75 40 75 30 100 77 78 C 初生晶 液相中生成 共晶体 层片状 L C CII 30 40 75 12 C D 力学性能 硬度 塑 韧 强度 30 力学性能 强 硬 塑 韧 与相图的关系如下 13 例5 书81页第13题 有关铁碳相图 冷却曲线 相 组织 杠杆定律的题目 45钢的结晶过程通过画冷却曲线来描述 如左图45钢室温的相组成物 Fe3C 45钢室温的组织组成物 F P室温下组织的相对量 列杠杆计算 F 0 0 45 0 77 P 14 T10钢的结晶过程通过画冷却曲线来描述 如左图T10钢室温的相组成物 Fe3C T10钢室温的组织组成物 P Fe3C 室温下组织的相对量 列杠杆计算 0 77 P 1 0 6 69 F e3C 15 16 17 18 材料及成形技术A 1 材料及成形技术B 1 课外辅导课二 19 4 热处理 热处理时的组织与性能的变化分析 加热时 实现奥氏体化 用相图分析 冷却时 过冷奥氏体将实现珠光体或贝氏体或马氏体转变 用TTT也称C曲线分析 P S B下 B上 20 退火 正火 淬火 回火的加热温度 冷却方式及主要目的 防止淬火变形和开裂的三种办法及各自的优缺点和应用场合 双液 分级 等温淬火 起始晶粒度 本质晶粒度 淬透性 淬硬性对本质粗晶粒钢热处理时 要严格控制加热温度 加热速度 保温时间 快速加热 短时间保温 热处理组织 非平衡冷却组织 S T B M 回火S 回火T 回火M的定义与性能特征 上B 下B 低碳M 高碳M在显微镜下的形态特征及性能区别 21 5 钢铁材料 钢铁材料的分类 牌号意义及主要用途 Q235与Q345 以295分界 45 T8与T8A T10 20CrMnTi 40Cr 60Si2Mn GCr15 38CrMoAl 渗氮 9SiCr W18Cr4V 2Cr13 4Cr13 1Cr18Ni9Ti HT150 HT300 KTH300 06 KTZ500 06 QT800 2直接浇浇前放孕育剂先浇白口再长时间石墨化退火浇前放孕育剂和球化剂 除Mn外的合金元素 阻碍A长大 细化晶粒除Co外的合金元素 使C曲线右移 提高淬透性 碳钢中的有益杂质 锰 硅 有害杂质 硫 热脆 磷 冷脆 氢 氢脆 22 6 强化金属材料的方法 细晶强化 同时提高强 硬 塑 韧 如孕育铸铁的强度高于普通灰口铸铁 固溶强化 强 硬提高 塑 韧略下降 如铁素体的强度高于纯铁 弥散强化 强 硬提高 塑 韧下降 又称为第二相强化如珠光体的强度高于铁素体 形变强化 强 硬提高 塑 韧下降 如冷拉钢丝的强度高于退火态钢丝 23 7 典型零件的选材与热处理方案 预备热处理 目的 改善切削加工性能 消除铸 锻 焊等毛坯制造过程中产生的热应力方法 完全退火 球化退火 正火 最终热处理 目的 调整零件的最终性能 以满足使用要求方法 淬火 高温回火 淬火 中温回火 淬火 低温回火 表面淬火 低温回火 表面渗碳 淬火 低温回火 表面渗氮 24 1 建筑用钢 钢窗 钢门 钢筋 Q235 不热处理 轴 齿轮 小销 轴 螺钉 不重要的零件 Q235 20 25等 不热处理或正火 重要的受力或传动零件 45 40Cr等 淬火 高温回火 2 机械零件 典型实例 弹性元件 60 65 60Si2Mn等 淬火 中温回火 弹簧 弹性垫圈 导柱 导套 心韧面硬的零件 20 25 20CrMnTi 表面渗碳 淬火 低温回火 耐腐蚀 容器 管道等 1Cr18Ni9Ti 螺栓 叶片 齿轮等 2Cr13 不热处理 调质 25 3 工具 锯条等手工低速刀具 T10 T12等 淬火 低温回火手术刀 西餐刀 切菜刀等医用和食品加工刀具 4Cr13 淬火 低温回火 手锤 扳手等韧性工具 T7 T8等 淬火 中温回火 4 机床底座 床身等箱体壳体件 HT200 HT350等 重型机床用高牌号 铸后去应力退火5 弯头 三通 阀门等薄壁耐蚀件 KTH300 06等 铸后石墨化退火6 曲轴等形状复杂的重载件 QT600 3 ZG200 400等 正火或淬火 高温回火 26 例1 书81页第15题 有关TTT曲线的题目 7个直径为10mm的共析钢 T8 小试样加热到相变点A1以上30 按图中a f所示的各曲线进行冷却 指出最终的组织 并说明各属于什么热处理方法 P S T B上 B下 M A残 M c M A残 M A残 T M A残 B上 S T S P 水淬 分级淬火 油淬 等温淬火 正火 正火 等温退火 27 例2 6个直径为10毫米的共析钢试样按下图所示的方式进行不同的热处理 请指出1 10点所获得的组织 有关TTT曲线的题目 P S T B上 B下 P M A残 A过冷 T M A残 A过冷 B下 B下 M A残 B下 B下 A过冷 S S T 28 高质量 一般质量的小轴 例3 书82页第16题 有关铁碳相图 冷却曲线 热处理的题目 45号钢 1 画铁碳合金相图 钢的部分 画冷却曲线 标组织转变过程 2 制造高质量 一般质量的小轴 请分别选择两种合适的热处理方案 3 在 曲线上画出两种热处理方案的工艺曲线 指出各自的室温组织 包晶 共析 高质量小轴 调质 工艺曲线如图中 2 室温组织 回火 一般质量小轴 正火 工艺曲线如图中 1 室温组织 F S T 29 例4 书82页第17题 确定下列钢件的退火方法 并指出退火的目的及退火的组织 1 经冷轧后的15钢钢板 要求降低硬度 2 ZG270 500的铸造齿轮 3 改善60钢 T12钢的切削加工性能 例5 书82页第18题 说明直径为10mm的45钢试样分别经下列温度加热 700 760 850 1100 保温后在水中冷却得到的室温组织 改变1 换材料 T12钢 其他不变改变2 换冷却方式 45钢 油中冷却改变3 换材料 换冷却方式 T12钢 油中冷却 30 分析思路 1 加热到温后的组织 用相图分析 700 F P P Fe3CII 760 F A A Fe3CII850 A A Fe3CII1000 均为