金属学第二讲课件

1、九江钢铁轧钢班培训材料金属力学性能力学性能：指金属在外力作用下所表现出来的性能。一、强度：一、强度：材料抵抗永久变形和断裂的能力 1 1、抗拉强度：、抗拉强度：材料断裂前所承受的最大应力值 2 2、屈服强度：、屈服强度：材料对微量塑性变形的抗力 二、塑性：二、塑性：材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力 1、伸长率 L为断后长度 L0为断前长度 Rm为抗拉强度 E为弹性模量=2*105 （MPa） 2、断面收缩率 A A为断后面积为断后面积 A A0 0为断前面积为断前面积 3、最大力总伸长率课程内容回顾00=100%lll三、硬度：材料对局部塑性变形、压痕或划痕的抗力 1、布氏硬度HBS（淬

2、火钢球）HBW（合金钢球） 优点：测量误差小，数据稳定 缺点： 不属于无损检测 2 2、洛氏硬度HRC 优点：无损检测 缺点：压痕小，测量值有局部性，须测数点求平均值，精度差，波动大 3、维氏硬度HV课程内容回顾课程内容回顾使用性能：使用性能：力学性能、物理性能和化学性能工艺性能：工艺性能：冶炼性能、铸造性能、锻压性能、切削加工性能、焊接性能 热处理工艺性能等组织：组织：材料内部的微观形貌晶粒：晶粒：组织的基本组成单位。晶界：晶界：晶粒和晶粒之间的界面。回顾各元素作用碳（C）： 游离碳（石墨）化合碳（碳化铁）硅（Si）： 去氧，还能减少铸件的气眼，含硅过多也会使生铁变硬变脆锰（Mn）：提高生铁

3、的铸造性能和削切性能，具有耐磨性和抗磁性磷（P）： 具有冷脆性，流动性增加硫（S）： 铁产生热脆性.减低铁液的流动性，使铁硬脆氧 （o）： 金属氧化物、硅酸盐、铝酸盐、含氧硫化物氮（N）： 增加硬度和耐磨性,但在低碳 钢 中, 残余氮会导致时效脆性氢（H）： 能在金属内部聚集，形成内裂和断裂现象铬（Cr ）：提高纲的硬度，塑性，韧性略微降低，高温时防锈耐酸钒 （V）： 提高钢的硬度,塑性,韧性,致密无气泡组成材料各元素在材料中的浓度铁的不同结构1）液态纯铁在1538时进行结晶，得到具有体心立方晶格的-Fe；2）继续冷却到1394时，发生同素异构转变，转变为具有面心立方晶格的-Fe；3）继续冷却

4、到912时，又发生同素异构转变，转变为具有体心立方晶格的-Fe；4）再继续冷却，晶格类型不再发生变化； 1538 1394 912-Fe - Fe Fe-Fe - Fe Fe 体心体心 面心面心 体心体心课程内容回顾质量：质量：一组固有特性满足要求的一组固有特性满足要求的程度程度。质量控制质量控制: :一个确保一次性生产出来满足一个确保一次性生产出来满足 要求的产品的要求的产品的过程。过程。热处理方式：热处理方式：淬火：将钢加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保温一定时间，然后 快速冷却，以获得马氏体或下马贝氏组织的热处理工艺回火：将钢淬火后，再加热到Ac1点以下的某一温度，保温一定时 间，然后

5、冷却到室温的热处理工艺正火：退火：低温回火：（低温回火：（150 - 250150 - 250）-获回火获回火M M中温回火中温回火: :（350 - 500350 - 500）-获回火获回火T T高温回火：（高温回火：（500 - 650500 - 650）-获回火获回火S S 第二讲2、铁碳相图1、铁的碳化物1）了解铁的碳化物种类2）了解铁的碳化物形成的各类组织1）、了解铁碳相图结构。2）、铁碳合金的结晶过程。铁的碳化物铁的碳化物Fe3C 高温_3Fe+C(石墨）铁碳合金的基本组织奥氏体（A、- Fe）：碳溶于-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体特点：1、面心立方结构，高温相，用符号A表示；

6、2、在1148有最大溶解度2.11%C，727时可固溶0.77%C 3、强度和硬度比铁素体高，塑性和韧性良好，并且无磁性， 具体力学性能与含碳量和晶粒大小有关渗碳体(Fe3C)：渗碳体是碳和铁以一定比例化合成的金属化合物，用分子式Fe3C表示特点：1、含碳量为6.69% 2、硬而脆，塑性和冲击韧度几乎为零，脆性很大 3、网络状、半网状、片状、针片状和粒状分布珠光体（P）：是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，用符号P表示特点：力学性能介于铁素体和渗碳体之间，强度较高， 硬度适中，有一定的塑性种类：片状珠光体和球状珠光体贝氏体（B）：是铁素体和渗碳体的机械混合物，介于珠光体与马氏体 之间的一种组织

7、铁素体（F、 Fe）：碳溶于-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体 特点：强度、硬度低，塑性、韧性好种类：粒状贝氏体、上贝氏体和下贝氏体铁碳合金的基本组织莱氏体（Ld）：在1480摄氏度时，同时从液体中结晶出奥氏体和渗碳 体的机械混合物称为莱氏体，含碳量为4.3%的液态铁 碳合金马氏体（M）：碳在-Fe中的过饱和固溶体 特点：有很高的强度和硬度，但塑性很差，几乎为零，不能承 受冲击载荷。分类：板条状马氏体（低碳）和针状马氏体魏氏体：（W）：是一种过热组织，由彼此交叉约60的铁素体针片嵌 入钢铁的基体而成铁碳合金的基本组织奥氏体与铁素体的异同点相同点：都是铁与碳形成的间隙固溶体；强度硬度低，塑性韧性高

8、。不同点：1、铁素体为体心结构，奥氏体面心结构；2、铁素体最高含碳量为0.0218%，奥氏体最高含碳量为2.11%；3、铁素体是由奥氏体直接转变或由奥氏体发生共析转变得到，奥氏体是由包晶或由液相直接析出的；4、存在的温度区间不同。铁碳相图一、相似处： 1、有一定转变温度，有过冷现象； 2、有潜热放出和吸收 ； 3、由形核、核长大来完成。固态相变与液态结晶的异同二、不同处： 1、属固态相变 2 2、转变需较大的过冷度； 3、新晶核优先在原晶界处形核； 4、转变中有体积的变化，会产生较大内应力。相关定义结晶：结晶：金属由原子不规则排列的液体转变为原子规则排列的固体的过程称为。过冷度：理论结晶温度和

9、实际结晶温度之差 过冷度的大小与冷却速度有关，冷却速度越快，过冷度越大冷却速度越快，过冷度越大固溶体：是一种组元的原子深入另一组元的晶格中所形成的均匀固相。间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂晶格间隙之中而形成的固溶体称为间隙固溶体。置换固溶体：溶质原子置换了溶剂晶格结点上某些原子而形成的固容体称为置换固溶体。铁碳相图亚共析钢的结晶过程点之上为液相L；点开始L；点结晶完毕；点之间为单相；点开始转变；点开始 P共析转变；室温下显微组织为+ P。亚共析钢组成计算计算室温下亚共析钢45#（含碳量为0.46%）的组织组成物的相对量：已知含碳量为0.0046，则根据杠杆原理该钢的P%=（0.0046-0.00

10、0218）*100%/（0.0077-0.000218） =0.004382*100%/0.007482 =58.57% 过共析钢的结晶过程点之上为液相L；点开始L；之间为L+；点结晶完毕；点之间为单相；点开始Fe3C转变；点开始 P共析转变；室温下显微组织为P + Fe3C。过共析钢组成计算4.计算室温下过共析钢（含碳量为0.82%）的组织组成物的相对量。因为过共析钢组织组成物为P、Fe3C则含碳量为0.0082，则根据杠杆原理该钢的P%=（0.0669-0.0082）*100%/（0.0669-0.0077） =0.0587*100%/0.0592 =99.15% 分析共析钢的结晶过程奥氏

11、体形成的过程1、奥氏体晶核的形成； A晶核通常在珠光体中F和Fe3C相界处产生；2、奥氏体晶核长大；3、残余渗碳体的溶解；4、奥氏体的均匀化铁碳相图的作用1、钢坯 加热的要求 1）提高金属塑性，降低变形抗力，便于轧制； 2） 使钢坯内外温度均匀； 3）改变金属的结晶组织。2、加热工艺的依据 1）钢的化学成分、奥氏体区温度范围和它的导热、导温性能； 2）板坯尺寸，使整个钢坯各部分受热均匀； 3）对含有合金的钢，加热到将合金溶解到它的高温组织中； 3、加热时间 根据生产实践，板坯最短加热时间可用下面的经验式估算： 时间（min）系数C*坯厚度H （mm） C冷坯系数：低碳钢 C0.72、普通低合金钢C0.78注意：高碳钢需要钢坯心部温度达到或超过500600。应用1、试设计40#加热工艺，坯型165mm*165mm。2、写出碳含量为0.65%的亚共析钢冷却结晶过程，并注明过程中的各类组织，计算P%最大为多少？稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMf连续冷却过程中连续冷却过程中 TTT 曲线的分析曲线的分析V1V2VkV3V4V1