先进材料成形技术及理论

先进材料成形技术及理论第1页，课件共40页，创作于2023年2月课程简介一、课程性质：专业和专业前沿二、主要内容：

金属材料及热处理；铸造成型技术；压力加工成型技术；焊接成型技术；粉末冶金及其成型；高分子材料及其成型；工业陶瓷及其成型；复合材料及其成型；快速成型技术简介；成型材料与方法选择第2页，课件共40页，创作于2023年2月课程简介三、教材1、指定用书[1]材料成型工艺基础，刘建华，西安电子科技大学出版社，2007.2、参考书[1]材料成形技术，毛萍莉，机械工业出版社，2007[2]金属材料成形与加工，毛卫民，清华大学出版社，2008[3]先进材料成形技术及理论，樊自田，化学工业出版社，2006四、考核方式第3页，课件共40页，创作于2023年2月重要的线：固相线;液相线;包晶反应线;共晶反应线;共析反应线（A1）;A3;Acm相：L:液相;δ:高温铁素体;α(F):铁素体;γ(A):奥氏体;Fe3C:渗碳体包晶点J：共晶点C：(Le)共析点S：(P)组元：Fe，Fe3C1.3铁碳平衡相图第4页，课件共40页，创作于2023年2月1.3铁碳相图铁碳平衡相图第5页，课件共40页，创作于2023年2月工业纯铁的平衡结晶过程组织组成物：F，（Fe3C）第6页，课件共40页，创作于2023年2月工业纯铁的室温平衡结晶组织第7页，课件共40页，创作于2023年2月共析钢的平衡结晶过程组织组成物：P组成相：F，Fe3C第8页，课件共40页，创作于2023年2月共析钢的室温平衡结晶组织层片状P：窄条Fe3C，宽条F第9页，课件共40页，创作于2023年2月亚共析钢的平衡结晶过程组织组成物：F，P组成相：F，Fe3C第10页，课件共40页，创作于2023年2月亚共析钢的室温平衡结晶组织白色块状的F，层片状的P（黑色块状）；白色网状F包围P第11页，课件共40页，创作于2023年2月过共析钢的平衡结晶过程组织组成物：Fe3C，P组成相：F，Fe3C第12页，课件共40页，创作于2023年2月网状Fe3C分布在层片状P周围过共析钢的室温平衡结晶组织第13页，课件共40页，创作于2023年2月共晶白口铸铁的平衡结晶过程组织组成物：Le’（P+Fe3C＋Fe3CⅡ）第14页，课件共40页，创作于2023年2月共晶白口铸铁的室温平衡结晶组织白色的Fe3C基体上分布着黑色条状或粒状的P第15页，课件共40页，创作于2023年2月亚共晶白口铸铁的平衡结晶过程组织组成物：P+Fe3CⅡ+Le’（P+Fe3C＋Fe3CⅡ）第16页，课件共40页，创作于2023年2月亚共晶白口铸铁的室温平衡结晶组织Fe3CⅡ分布在粗大块状的P的周围；Fe3C基体上分布着条状或粒状的P第17页，课件共40页，创作于2023年2月过共晶白口铸铁的平衡结晶过程组织组成物：Fe3CⅠ+Le’（P+Fe3C＋Fe3CⅡ）第18页，课件共40页，创作于2023年2月过共晶白口铸铁的室温平衡结晶组织长条状Fe3CⅠ分布在Le’上第19页，课件共40页，创作于2023年2月1.4金属材料热处理定义：将金属或合金在固态范围内采用适当的方式进行加热、保温盒冷却，以改变其组织，从而获得所需要性能的一种工艺方法。第20页，课件共40页，创作于2023年2月1.4.1钢在加热时的组织转变奥氏体形核奥氏体长大剩余渗碳体的溶解奥氏体成分均匀化第21页，课件共40页，创作于2023年2月1.4.2钢在冷却时的组织转变温度时间加热保温临界点实线：连续冷却虚线：等温冷却第22页，课件共40页，创作于2023年2月1.4.2钢在冷却时的组织转变1、等温冷却过冷奥氏体等温转变曲线(TTT曲线、C曲线）孕育期：鼻子处最短共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线第23页，课件共40页，创作于2023年2月1.4.2钢在冷却时的组织转变（1）珠光体转变－－高温转变

A1～550℃

扩散型转变

层片状（P，S，T）

片间距越小，综合性能越好

（2）贝氏体转变－－中温转变

550℃～Ms；半扩散型转变，上贝氏体（上B）：羽毛状；性能差；

550～350℃；下贝氏体（下B)：350℃~MS；黑色针状；综合性能好第24页，课件共40页，创作于2023年2月1.4.2钢在冷却时的组织转变（3）马氏体转变－－低温转变Ms-Mf无扩散型转变；晶格重组；C过饱和，晶格畸变，固溶强化无孕育期在一定温度范围内进行。转变量只取决于转变温度，而与保温时间无关残留奥氏体；与含碳量有关体积膨胀，内应力第25页，课件共40页，创作于2023年2月1.4.2钢在冷却时的组织转变亚共析钢、过共析钢等温转变曲线第26页，课件共40页，创作于2023年2月1.4.2钢在冷却时的组织转变2、连续冷却（1）共析钢的连续冷却CCT曲线临界冷却速度无贝氏体转变第27页，课件共40页，创作于2023年2月第28页，课件共40页，创作于2023年2月亚共析钢、过共析钢的连续冷却转变第29页，课件共40页，创作于2023年2月1.4.3钢的热处理工艺热处理普通热处理退火正火淬火回火表面热处理表面淬火化学热处理火焰加热表面淬火感应加热表面淬火渗碳渗氮碳氮共渗渗金属等第30页，课件共40页，创作于2023年2月1.4.3钢的热处理工艺-普通热处理1.退火

加热到适当的温度，保温一定时间后，随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺AC3以上20～30℃，保温，炉冷细化晶粒、均匀组织、降低硬度、改善切削加工性能亚共析钢（1）完全退火（2）等温退火AC3以上，保温，急冷至珠光体区，等温转变，缓冷第31页，课件共40页，创作于2023年2月1.4.3钢的热处理工艺-普通热处理（3）球化退火使碳化物球化，获得粒状珠光体加热略高于AC1，保温较长时间，炉冷至600度后空冷共析钢、过共析钢、合金工具钢降低硬度、改善切削加工性能，为淬火作准备（4）扩散退火熔点以下100～200℃，保温10－15h，缓冷均匀组织完全退火代替（5）去应力退火低于AC1（500～650℃），保温（与工件的截面尺寸有关），炉冷消除残余应力第32页，课件共40页，创作于2023年2月1.4.3钢的热处理工艺-普通热处理第33页，课件共40页，创作于2023年2月1.4.3钢的热处理工艺-普通热处理2.正火AC3和ACcm以上30～50℃，保温，空冷亚共析钢：F+S；共析钢：S；过共析钢S＋Fe3C用途：（1）最终热处理：细化晶粒、均匀组织，提高强度、硬度和韧性（2）预先热处理（3）改善切削加工性能（低碳钢）第34页，课件共40页，创作于2023年2月1.4.3钢的热处理工艺-普通热处理3.淬火：加热、保温、急冷淬火温度：亚共析钢：AC3以上30～50℃；提高硬度共析钢、过共析钢：AC1以上30～50℃

；提高硬度和强度；改善马氏体形态，降低脆性；减少残余奥氏体第35页，课件共40页，创作于2023年2月1.4.3钢的热处理工艺-普通热处理4.回火将钢加热到AC1以下某一温度，保温一定时间，冷却到室温目的a.消除淬火应力，降低脆性b.稳定工件尺寸（M、残余A不稳定）c.获得要求的强度、硬度、塑性、韧性第36页，课件共40页，创作于2023年2月1.4.3钢的热处理工艺-普通热处理（1）低温回火温度：150-250℃组织：回火M＋残余奥氏体作用：（a）降低应力、提高韧性（b）保持高硬度、耐磨性用途：刀具、模具、滚动轴承、渗碳件、表面淬火件

第37页，课件共40页，创作于2023年2月1.4.3钢的热处理工艺-普通热处理（2）中温回火温度：350-500℃组织：回火T作用：（a）较高的强度、硬度，良好的塑性和韧性（b）高的弹性极限用途：弹簧、热锻模具（3）高温回火温度：500-650℃组织：回火S作用：优良的综合机械性能调质处理：淬火＋高温回火用途：冲击和交变载荷第38页，课件共40页，创作于2023年2月1.4.3钢的热处理工艺-表面热处理仅对钢的表面加热、冷却