金属热处理期末总结

1、金属材料及其热处理学期总结机电141203班董 静201412010305第一章 金属的晶体结构与结晶晶体：长程有序，规则排列晶体的特点是：1、原子在三维空间呈有规则的周期性重复排列2、具有一定的熔点3、晶体具有各向异性非晶体：散乱分布晶格:用于描述原子在晶体中规则排列方式的空间几何图形称为结晶格子，简称晶格。晶格中的每个的点称为结点。晶格中各种不同方位的原子面，称为晶面。组成晶格的最基本几何单元称为晶胞。晶格常数:为了研究晶体结构的需要，在结晶学中规定用晶格常数来表示晶胞的几何形状和大小。晶胞的各棱边长为a、b、c，称为晶格常数。当晶格常数细化晶粒的方法1、增加过冷度2、进行变质处理3、附加

2、振动第二章 合金的相结构与二元合金二元相图的测定方法杠杆定理如图为A-B二元合金相图，合金的成分为C，在T1温度时，成分为CL的液相L与成分为C的固相相平衡。假设合金总量为1，在T1温度时液相L的量为WL，固相的量为W。根据质量守恒定律，得：WL+W=1合金中B组元的含量等于其在液相L和固相中的含量之和，即：WLCL+WC=C。WLCL+（1-WL）C=C，WL=（C-C）/（CL-C）。又（1-W）CL+WC=C，W=（C-CL）/（C-CL）。WL/W=（C-C）/（CL-C）=（C-C）/（C-CL）=br/ra，或WLra=Wbr。注：它与力学中的杠杆平衡原理相似，所以叫杠杆定律。在上

3、述推导过程中，没有涉及具体相图的性质，而是基于质量守恒定理导出的，所以具有普遍性。符号T /C %说 明A15380纯铁的熔点B14950.53包晶转变时液相成分C11484.30共晶点D12276.67渗碳体的熔点E11482.11碳在-Fe中的最大溶解度F11486.67渗碳体的成分G9120纯铁转变温度H14950.09碳在-Fe中的最大溶解度J14950.17包晶点K7276.67渗碳体的成分N13940纯铁转变温度P7270.0218碳在-Fe中的最大溶解度S7270.77共析点Q6000.0057600C碳在-Fe中的溶解度200710-7200C碳在-Fe中的溶解度第三章 铁碳合

4、金相图中有5个基本的相，相应的有5个相区：液相区(L)ABCD以上区域固溶体区AHNA奥氏体区()NJESGN铁素体区()GPQ以左渗碳体区(Fe3C)DFK直线Fe-Fe3C相图包含三个恒温转变：包晶、共晶、共析。包晶转变发生在1495（水平线HJB），含碳量在0.09%0.53%之间的合金冷却到1495时，均要发生包晶反应，形成奥氏体。共晶转变发生在1148（水平线ECF），共晶转变的产物是奥氏体与渗碳体的机械混合物，称为莱氏体，用符号Ld表示。凡是含碳量大于2.11%的铁碳合金冷却到1148时，都会发生共晶反应，形成莱氏体。共析转变发生727（水平线PSK），共析转变的产物是铁素体与渗碳

5、体的机械混合物，称为珠光体，用字母p表示。含碳量大于0.0218%的铁碳合金，冷却至727 时，其中的奥氏体必将发生共析转变，形成珠光体。ES、PQ、GS三条特性线:ES线是碳在奥氏体中的溶解度曲线。奥氏体的最大溶碳量是在1148时，可以溶解2.11%的碳。而在727时，溶碳量仅为0.77%，因此含碳量大于0.77%的合金，从1148冷到727的过程中，将自奥氏体中析出渗碳体，这种渗碳体称为二次渗碳体(Fe3CII)。PQ线是碳在铁素体中的溶解度曲线。727时铁素体中溶解的碳最多(0.0218%)，而在200仅可以溶解710-7%C。所以铁碳合金由727冷却到室温的过程中，铁素体中会有渗碳体析

6、出，这种渗碳体称为三次渗碳体(Fe3CIII)。由于三次渗碳体沿铁素体晶界析出，因此对于工业纯铁和低碳钢影响较大；但是对于含碳量较高的铁碳合金，三次渗碳体（含量太少）可以忽略不计。GS线是冷却过程中，奥氏体向铁素体转变的开始线；或者说是加热过程中，铁素体向奥氏体转变的终了线（具有同素异晶转变的纯金属，其固溶体也具有同素异晶转变，但其转变温度有变化）。第四章 金属材料的塑性变形与再结晶金属材料变形特性 1、 三个阶段： e， 弹性变形阶段； s b， （均匀）塑性变形阶 段； b， 不均匀塑性变形阶段（断裂阶段）。 2、力性指标： e 弹性极限； s 屈服极限； b 强度极限 3、断裂方式： （

7、1） 根据塑变阶段长短分：脆性断裂，韧性断裂 （2） 根据断裂路径分： 沿晶断裂，穿晶断裂滑移滑移的位错机制热加工与冷加工的区别 以金属材料的再结晶温度为分界金属在再结晶温度以上一定温度进行加工，称为热加工。金属在再结晶温度以下一定温度进行加工，称为冷加工。比如，钢的再结晶温度一般是600700，在500 对钢进行压力加工为冷加工，而铅和锡的再结晶温度在 0以下，所以在室温的压力加工便是热压力加工。冷加工适于截面尺寸较小，加工精度和表面光洁度要求较高的金属制品第五章 钢的热处理热处理工艺曲线热处理临界点钢在加热时的转变 (1)珠光体向奥氏体转变。当加热到Ac1时，首先奥氏体晶核在珠光体内的铁素

8、体与渗碳体片的相界面上产生，并开始长大。它的长大过程是依靠珠光体内的铁素体继续向奥氏体转变和渗碳体不断固溶于奥氏体而进行的，一直到珠光体完全消失为止。（2)铁素体向奥氏体的溶解。随着温度不断地上升，铁素体逐步向奥氏体转变，直到温度达Ac3，铁素体才全部转变为奥氏体。 (3)奥氏体的均匀化。奥氏体刚形成时，其碳浓度是不均匀的，即原先渗碳体片存在的区域之碳浓度比原先铁素体片存在的区域要高。因此，要想得到均匀一致的奥氏体，加热温度要超过珠光休向奥氏体转变的终止点，而且还要在此温度停留一段时间，以便使碳在奥氏体晶粒内进行扩散而均匀化。(4)奥氏体晶粒的长大。珠光体向奥氏体转变时，由于珠光体片间很细密，

9、成核很多，故在刚转变完时，形成大量的奥氏体小晶粒。但随温度的升高，奥氏体晶粒不断长大。淬火：将钢件加热到奥氏体化温度并保持一定时间，然后以大于临界冷却速度冷却，以获得非扩散型转变组织，如马氏体、贝氏体和奥氏体等的热处理工艺。淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或下贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。淬火方式：单介质淬火、双介质淬火、分级淬火、等温淬火、表面淬火、感应

10、淬火回火：将淬火后的钢，在AC1以下加热、保温后冷却下来的热处理工艺。目的：（1）减少或消除淬火内应力，防止工件变形或开裂。（2）获得工艺要求的力学性能。（3）稳定工件尺寸。（4）对于某些高淬透性的钢，空冷即可淬火，如采用退火则软化周期太长，而采用回火分类：依据加热温度不同，回火分为：低温回火 加热温度150-200中温回火 加热温度350-500高温回火 加热温度500-600退火：将金属构件加热到高于或低于临界点，保持一定时间，随后缓慢冷却，从而获得接近平衡状态的组织与性能的金属热处理工艺。目的是降低硬度，改善切削加工性；消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；细化晶粒，调整组织，消除

11、组织缺陷。常用的退火工艺有：1、完全退火。用以细化中、低碳钢经铸造、锻压和焊接后出现的力学性能不佳的粗大过热组织。将工件加热到铁素体全部转变为奥氏体的温度以上3050，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却，在冷却过程中奥氏体再次发生转变，即可使钢的组织变细。2、球化退火。用以降低工具钢和轴承钢锻压后的偏高硬度。将工件加热到钢开始形成奥氏体的温度以上2040，保温后缓慢冷却，在冷却过程中珠光体中的片层状渗碳体变为球状，从而降低了硬度。3、等温退火。用以降低某些镍、铬含量较高的合金结构钢的高硬度，以进行切削加工。一般先以较快速度冷却到奥氏体最不稳定的温度，保温适当时间，奥氏体转变为托氏体或索氏体，硬度即

12、可降低。4、再结晶退火。用以消除金属线材、薄板在冷拔、冷轧过程中的硬化现象（硬度升高、塑性下降）。加热温度一般为钢开始形成奥氏体的温度以下50150 ，只有这样才能消除加工硬化效应使金属软化。5、石墨化退火。用以使含有大量渗碳体的铸铁变成塑性良好的可锻铸铁。工艺操作是将铸件加热到950左右 ，保温一定时间后适当冷却 ，使渗碳体分解形成团絮状石墨。 6、扩散退火。用以使合金铸件化学成分均匀化，提高其使用性能。方法是在不发生熔化的前提下 ，将铸件加热到尽可能高的温度，并长时间保温，待合金中各种元素扩散趋于均匀分布后缓冷。7、去应力退火。用以消除钢铁铸件和焊接件的内应力。对于钢铁制品加热后开始形成奥

13、氏体的温度以下100200，保温后在空气中冷却，即可消除内应力。正火：将钢件加热到上临界点(AC3或Acm)以上4060或更高的温度，保温达到完全奥氏体化后，在空气中冷却的简便、经济的热处理工艺。目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍快，因而正火组织要比退火组织更细一些，其机械性能也有所提高。另外，正火炉外冷却不占用设备，生产率较高，因此生产中尽可能采用正火来代替退火。第七章 铸铁铸铁：含碳量在2%以上的铁碳合金。工业用铸铁一般含碳量为2%4%。碳在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体形态存在。除碳外，铸铁中还含有1%3%的硅，以及锰、磷、硫

14、等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒元素。碳、硅是影响铸铁显微组织和性能的主要元素。铸铁可分为：1、灰口铸铁。含碳量较高（2.7%4.0%），碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色，简称灰铁。熔点低（11451250），凝固时收缩量小，抗压强度和硬度接近碳素钢，减震性好。用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。2、白口铸铁。碳、硅含量较低，碳主要以渗碳体形态存在，断口呈银白色。凝固时收缩大，易产生缩孔、裂纹。硬度高，脆性大，不能承受冲击载荷。多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件。3、可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得，石墨呈团絮状分布，简称韧铁。其组织性能均匀，耐磨损，有良好的塑性和韧性。用