全套电子课件：工程材料及成形技术基础

工程材料及成形技术基础绪论材料与成形技术的经济地位材料的发展史材料的分类本课程在人才培养中的地位和作用本课程的内容和要求第一章工程材料的结构与性能

1.1材料原子的相互作用

1.2晶体材料的原子排列

1.3非晶态材料中的原子排列

1.4合金的晶体结构

1.5高聚物的结构

1.6陶瓷的结构

1.7工程材料的性能

本章小结

1.1材料原子的相互作用第一章工程材料的结构与性能离子键共价键金属键分子键原子结合键类型1.2晶体材料的原子排列1.2.1理想晶体结构

1).晶格

2).常见的金属晶体结构

3).晶面和晶向的表示方法1.2.2实际晶体结构

1).单晶体与多晶体

2).晶体缺陷第一章工程材料的结构与性能原子排列模型晶格晶胞1.2.1理想晶体结构第一章工程材料的结构与性能

晶体、非晶体晶格、点阵、阵点、晶面、晶向、常见金属晶体结构2).常见的金属晶体结构第一章工程材料的结构与性能XYZ3)晶向和晶面的表示方法晶面第一章工程材料的结构与性能

晶向和晶面的表示方法分别采用晶面指数(hkl)和晶向指数[uvw]形式（以立方晶系为例）。

晶向指数（hkl)的确定方法是：以晶胞的某一阵点为原点，三个基矢为坐标轴，并以点阵基矢的长度作为三个坐标的单位长度；过原点作一直线OP，使其平行于待标志的晶向AB,在直线OP上选取距原点O最近的一个阵点P，确定P点的坐标值；将此值乘以最小公倍数化为最小整数u,v,w,加上方括号，[uvw]即为AB的晶向指数。晶面指数的确定方法第一章工程材料的结构与性能-ZYXZ-YX(326)在点阵中设置参考坐标系，方法与确定晶向指数时相同，但不能将坐标原点选在待确定指数的晶面上；以点阵基矢长度为单位，量出待定体晶面在各坐标轴上截距；取三个截距的倒数，并以最小公倍数乘这三个倒数，得到三个最小的整数h、k、l;将求得的h、k、l用圆括号括起来，（hkl)即为该晶面的晶面指数。单晶体的各向异性

单晶体中不同晶面和晶向上的原子排列方式和密度不同，因而，在不同的晶面和晶向上的各种性能也不同，这种现象称为各向异性。第一章工程材料的结构与性能1.2.2实际晶体结构第一章工程材料的结构与性能单晶体多晶体晶粒晶界2).晶体缺陷种类第一章工程材料的结构与性能亚晶界第一章工程材料的结构与性能晶体缺陷的影响晶体缺陷

晶体缺陷的出现,将使其周围的晶格产生畸变,而晶格畸变使材料的强度、硬度等力学性能和电阻率、耐蚀性等物理及化学性能发生改变。第一章工程材料的结构与性能1.3非晶态材料中的原子排列1.3.1短程有序1.3.2亚稳态性1.4.1合金的相结构、组织极其关系1.4.2固溶体1.4.3金属间化合物1.4.4合金性能1.4合金的晶体结构第一章工程材料的结构与性能

溶质原子溶剂原子间隙固溶体置换固溶体1.4.2固溶体第一章工程材料的结构与性能1.4.3金属间化合物

1)正常价化合物

2)电子化合物

3)间隙化合物1.4.4合金性能

1)固溶体与固溶强化

2)化合物与第二相强化第一章工程材料的结构与性能1.5高聚物的结构

高聚物又称高分子化合物,通常由一种或几种简单的低分子化合物聚合而成。高聚物的分子量很大，一般在104～107的范围内。高聚物的结构主要是指大分子链的结构，即大分子链的形态、和大分子的聚集态结构。

1.5.1大分子链的结构

1.5.2高聚物的聚集态结构第一章工程材料的结构与性能1.5.1大分子链的结构

大分子链的结构包括大分子结构单元的化学组成、键接方式、空间构型等。

1)结构单元的化学组成：由C、H、N、O、Si等元素构成。其中碳原子之间以共价键结合的碳链高分子是最重要的高聚物。

2)结构单元的键接方式和链的构型（头_尾连接、头_头连接、尾_尾连接等连接方式；空间构型有全同立构、间同立构和无规立构

3)大分子链的形态：（大分子链的几何形态、大分子链的构象及柔顺性）第一章工程材料的结构与性能大分子链的几何形态第一章工程材料的结构与性能线型带有支链体型1.5.2高聚物的聚集态结构第一章工程材料的结构与性能1.6陶瓷的结构

陶瓷的基本相结构主要有:晶相、玻璃相、气相等。其组织示意图见下图陶瓷的性能主要取决于晶相。陶瓷中的晶相主要有硅酸盐、氧化物、非氧化物。

第一章工程材料的结构与性能1.7工程材料的性能第一章工程材料的结构与性能1.7.1工程材料的力学性能

1.强度

2.

塑性

3.硬度

4.冲击韧性

5.断裂韧性

6.耐磨性

7.粘弹性1.7.2工程材料的物理性能1.7.3工程材料的化学性能1.7.4工程材料的工艺性能1.强度第一章工程材料的结构与性能1)静载时的强度

(1)弹性和刚度

(2)屈服点

(3)抗拉强度2)变载时的强度3)高温强度应变ε/%应力ơ低碳钢的应力—应变曲线εσ第一章工程材料的结构与性能2.塑性

材料在外力的作用下,产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性。其大小用伸长率δ和断面收缩率ψ来表示。

3.硬度第一章工程材料的结构与性能布氏硬度原理洛氏硬度原理维氏硬度原理硬度第一章工程材料的结构与性能布氏硬度用HB表示:当试验压力的单位为kgf时当试验压力的单位为牛顿(N)时低碳钢:ơb=3.53HB,高碳钢:ơb=3.33HB,合金调质钢:ơb=3.19HB灰铸铁:ơb=0.98HB,退火铝合金:ơb=4.70HB硬度第一章工程材料的结构与性能符号压头类型压力Kgf硬度值有效范围应用举例HRC120º金刚石圆锥15020~60HRC淬火钢件HRBФ1/16inch淬火钢球10025~100HRB软钢、退火钢、铜合金HRA120º金刚石圆锥6070HRA硬质合金、表面淬火钢4.冲击韧性第一章工程材料的结构与性能Ak=G(H-h)JJ/cm25.断裂韧性第一章工程材料的结构与性能σMpa.m1/2σ6.耐磨性和粘弹性第一章工程材料的结构与性能耐磨性粘弹性蠕变应力松弛滞后与内耗1.7.2工程材料的物理性能材料第一章工程材料的结构与性能1.电性能

1)导电性能

2)介电性能(材料在电场中的极化；介电常数和介电强度；压电现象和电致伸缩现象；电铁效应）

3)磁性能（磁导率、磁化强度；抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性；磁畴结构）。。。。（加强）

4)光学性能（连续光谱和特征谱线、材料与光子的交互作用）

5)热性能（热容、热膨胀系数、热导率）比容C=摩尔热容/摩尔质量线胀系数Δl=α1ΔT1.7.3工程材料的化学性能第一章工程材料的结构与性能抗氧化性抗腐蚀性FeH2(+)(-)(+)(-)(+)Fe3CFe-Cu电池珠光体腐蚀电解液Fe3CF本章小结第二章金属的凝固与固态相变2.1纯金属的结晶2.2合金的凝固2.3铁碳合金平衡态的相变基础2.4钢在加热时的转变2.5钢在冷却时的转变2.6焊接接头的相变本章小结2.1纯金属的结晶第二章金属的凝固与固态相变2.1.1凝固的基本概念

1.晶体的结晶

2.非晶体的凝固2.1.2金属的结晶2.1.3材料的同素异构现象1.晶体的结晶第二章金属的凝固与固态相变时间固体液+固固体温度时间2.非晶体的凝固第二章金属的凝固与固态相变2.1.2金属的结晶第二章金属的凝固与固态相变3.晶粒大小及控制晶粒度的概念

晶粒大小的控制(增大过冷度、变质处理）1.金属的结晶过程2.影响形核和长大的因素

过冷度的影响难熔杂质的影响晶粒度与力学性能的关系第二章金属的凝固与固态相变晶粒度晶粒数/mm2σb(Mpa)σs(Mpa)δ(%)6.32374635.3512747044.819429410847.52.1.3材料的同素异构第二章金属的凝固与固态相变δ-Feγ-Feα-Fe1394ºC912ºC1.晶体的同素异构2.同分异构α-石英α-鳞石英α-方石英β-石英β-鳞石英β-方石英870ºC1470ºC573ºC163ºC180~270ºC2.2合金的凝固第二章金属的凝固与固态相变2.2.1二元合金相图与凝固1.匀晶相图

匀晶相图的建立

杠杆定律枝晶偏析2.共晶相图3.包晶相图4其他相图2.2.2合金的性能与相图的关系2.2.3铸锭(件)的凝固匀晶相图的建立第二章金属的凝固与固态相变合金的结晶过程第二章金属的凝固与固态相变杠杆定律第二章金属的凝固与固态相变QL+Qα=1QLX+QαX’=K解方程得:第二章金属的凝固与固态相变共晶转变Lcαd+βe冷却曲线及结晶过程共晶相图共晶相图中的组织组成物第二章金属的凝固与固态相变包晶相图第二章金属的凝固与固态相变其他相图第二章金属的凝固与固态相变WB/%Wsi/%共析相图镁-硅相图2.2.2合金的性能与相图的关系第二章金属的凝固与固态相变合金的使用性能与相图的关系合金的工艺性能与相图的关系2.2.3铸锭(件)的凝固第二章金属的凝固与固态相变1-表面细晶粒层2-柱状晶粒层3-心部等轴晶粒区影响铸锭(件)结晶组织的因素冷却速度加热温度、浇注温度和浇注速度外加杂质（或变质处理）2.3铁碳合金平衡态的相变基础第二章金属的凝固与固态相变2.3.1Fe-Fe3C亚稳相图

铁碳合金的相结构与性能相图分析2.3.2铁碳合金在平衡状态下的相变2.3.3含碳量对铁碳合金组织性能的影响2.3.4Fe-Fe3C相图的应用2.3.1Fe-Fe3C亚稳相图第二章金属的凝固与固态相变1.铁碳合金的相结构与性能第二章金属的凝固与固态相变铁素体F奥氏体A渗碳体Fe3C2.相图分析2.3.2在铁碳合金平衡状态下的相变第二章金属的凝固与固态相变种类工业纯铁钢白口铸铁亚共析钢共析钢过共析钢亚共晶白口铁共晶白口铁过共晶白口铁含碳量/%<0.02180.0218-0.770.770.77-2.112.11-4.34.34.3-6.69平衡组织FF+PPP+Fe3CⅡFe3CⅡ+P+Ld`Ld`Ld`+Fe3CⅠ铁碳合金的分类1.钢的平衡结晶过程2.白口铸铁的平衡结晶过程1.钢的平衡结晶过程第二章金属的凝固与固态相变1)共析钢(Ⅰ)

杠杆定律的应用:2)亚共析钢(Ⅱ)WC%=0.77%*QP3)过共析钢(Ⅲ)钢的显微组织图第二章金属的凝固与固态相变2.白口铸铁的平衡结晶过程第二章金属的凝固与固态相变2.3.3含碳量对铁碳合金组织和性能的影响第二章金属的凝固与固态相变1.含碳量对平衡组织的影响

2.含碳量对力学性能的影响HB2.含碳量对力学性能的影响第二章金属的凝固与固态相变2.3.4Fe-Fe3C相图的应用第二章金属的凝固与固态相变1.在选材上的应用2.在铸造工艺制订上的应用3.在塑性加工工艺制订上的应用4.在热处理工艺制订上的应用2.4钢在加热时的转变第二章金属的凝固与固态相变2.4.1钢在实际加热时的转变点2.4.2奥氏体的形成过程及影响因素2.4.3奥氏体晶粒的长大及影响因素2.4.1钢在实际加热时的转变点第二章金属的凝固与固态相变2.4.2奥氏体的形成过程及影响因素第二章金属的凝固与固态相变1.奥氏体的形成过程2.奥氏体形成的影响因素

加热温度和加热速度原始组织合金元素2.4.3奥氏体晶粒的长大及影响因素第二章金属的凝固与固态相变Hell-Petch公式:奥氏体晶粒尺寸对冷却后

加热温度对晶粒尺寸的影响钢的性能的影响晶粒尺寸

加热温度本质粗晶粒钢本质细晶粒钢第二章金属的凝固与固态相变2.1纯金属的结晶2.2合金的凝固2.3铁碳合金平衡态的相变基础

2.4钢在加热时的转变2.5钢在冷却时的转变2.6焊接接头的相变本章小结2.1纯金属的结晶第二章金属的凝固与固态相变2.1.1凝固的基本概念

1.晶体的结晶

2.非晶体的凝固2.1.2金属的结晶2.1.3材料的同素异构现象1.晶体的结晶第二章金属的凝固与固态相变时间固体液+固固体温度时间2.非晶体的凝固第二章金属的凝固与固态相变2.1.2金属的结晶第二章金属的凝固与固态相变3.晶粒大小及控制晶粒度的概念

晶粒大小的控制(增大过冷度、变质处理）1.金属的结晶过程2.影响形核和长大的因素

过冷度的影响难熔杂质的影响结晶过程晶粒度与力学性能的关系第二章金属的凝固与固态相变晶粒度晶粒数/mm2σb(Mpa)σs(Mpa)δ(%)6.32374635.3512747044.819429410847.52.1.3材料的同素异构第二章金属的凝固与固态相变δ-Feγ-Feα-Fe1394ºC912ºC1.晶体的同素异构2.同分异构α-石英α-鳞石英α-方石英β-石英β-鳞石英β-方石英870ºC1470ºC573ºC163ºC180~270ºC2.2合金的凝固第二章金属的凝固与固态相变2.2.1二元合金相图与凝固1.匀晶相图

匀晶相图的建立

杠杆定律枝晶偏析2.共晶相图3.包晶相图4其他相图2.2.2合金的性能与相图的关系2.2.3铸锭(件)的凝固匀晶相图的建立第二章金属的凝固与固态相变合金的结晶过程第二章金属的凝固与固态相变杠杆定律第二章金属的凝固与固态相变QL+Qα=1QLX+QαX’=K解方程得:第二章金属的凝固与固态相变共晶转变Lcαd+βe冷却曲线及结晶过程共晶相图共晶相图中的组织组成物第二章金属的凝固与固态相变包晶相图第二章金属的凝固与固态相变其他相图第二章金属的凝固与固态相变WB/%Wsi/%共析相图镁-硅相图2.2.2合金的性能与相图的关系第二章金属的凝固与固态相变合金的使用性能与相图的关系合金的工艺性能与相图的关系2.2.3铸锭(件)的凝固第二章金属的凝固与固态相变1-表面细晶粒层2-柱状晶粒层3-心部等轴晶粒区影响铸锭(件)结晶组织的因素冷却速度加热温度、浇注温度和浇注速度外加杂质（或变质处理）2.3铁碳合金平衡态的相变基础第二章金属的凝固与固态相变2.3.1Fe-Fe3C亚稳相图

铁碳合金的相结构与性能相图分析2.3.2铁碳合金在平衡状态下的相变2.3.3含碳量对铁碳合金组织性能的影响2.3.4Fe-Fe3C相图的应用2.3.1Fe-Fe3C亚稳相图第二章金属的凝固与固态相变1.铁碳合金的相结构与性能第二章金属的凝固与固态相变铁素体F奥氏体A渗碳体Fe3C2.相图分析2.3.2在铁碳合金平衡状态下的相变第二章金属的凝固与固态相变种类工业纯铁钢白口铸铁亚共析钢共析钢过共析钢亚共晶白口铁共晶白口铁过共晶白口铁含碳量/%<0.02180.0218-0.770.770.77-2.112.11-4.34.34.3-6.69平衡组织FF+PPP+Fe3CⅡFe3CⅡ+P+Ld`Ld`Ld`+Fe3CⅠ铁碳合金的分类1.钢的平衡结晶过程2.白口铸铁的平衡结晶过程1.钢的平衡结晶过程第二章金属的凝固与固态相变1)共析钢(Ⅰ)

杠杆定律的应用:2)亚共析钢(Ⅱ)WC%=0.77%*QP3)过共析钢(Ⅲ)

钢的显微组织图第二章金属的凝固与固态相变2.白口铸铁的平衡结晶过程第二章金属的凝固与固态相变

共晶白口铁结晶过程示意图共晶白口铁显微组织示意图2.3.3含碳量对铁碳合金组织和性能的影响第二章金属的凝固与固态相变1.含碳量对平衡组织的影响

2.含碳量对力学性能的影响HB2.含碳量对力学性能的影响第二章金属的凝固与固态相变2.3.4Fe-Fe3C相图的应用第二章金属的凝固与固态相变1.在选材上的应用2.在铸造工艺制订上的应用3.在塑性加工工艺制订上的应用4.在热处理工艺制订上的应用2.4钢在加热时的转变第二章金属的凝固与固态相变2.4.1钢在实际加热时的转变点2.4.2奥氏体的形成过程及影响因素2.4.3奥氏体晶粒的长大及影响因素2.4.1钢在实际加热时的转变点第二章金属的凝固与固态相变2.4.2奥氏体的形成过程及影响因素第二章金属的凝固与固态相变1.奥氏体的形成过程2.奥氏体形成的影响因素

加热温度和加热速度原始组织合金元素2.4.3奥氏体晶粒的长大及影响因素第二章金属的凝固与固态相变Hell-Petch公式:奥氏体晶粒尺寸对冷却后

加热温度对晶粒尺寸的影响钢的性能的影响晶粒尺寸

加热温度本质粗晶粒钢本质细晶粒钢

晶粒尺寸d2.5钢在冷却时的转变2.5.1过冷奥氏体等温转变图

2.5.2过冷奥氏体的连续转变图2.5.3过冷奥氏体的转变产物及性能第二章金属的凝固与固态相变2.5.1过冷奥氏体等温转变图第二章金属的凝固与固态相变共析碳钢的C曲线C曲线的位置和形状的影响因素1.含碳量的影响2.合金元素的影响3.奥氏体化温度和保温时间的影响第二章金属的凝固与固态相变1.含碳量的影响第二章金属的凝固与固态相变2.合金元素的影响第二章金属的凝固与固态相变共析钢连续冷却转变图2.5.2过冷奥氏体连续冷却转变曲线第二章金属的凝固与固态相变时间45钢的CCT图2.5.3过冷奥氏体的转变产物及性能第二章金属的凝固与固态相变A`的转变产物类型:珠光体(P)、马氏体(M)、贝氏体(B)1.珠光体类型组织珠光体转变

AF+Fe3C0.77%0.0218%6.69%面心立方体心立方复杂斜方2.马氏体类型组织

马氏体中固溶碳引起的晶格畸变

马氏体正方度与含碳量的关系

碳钢含碳量与马氏体硬度的关系

3.贝氏体类型组织

马氏体的晶格畸变第二章金属的凝固与固态相变马氏体正方度与含碳量的关系第二章金属的凝固与固态相变马氏体组织

板条马氏体片状马氏体碳钢含碳量与马氏体硬度的关系第二章金属的凝固与固态相变贝氏体组织第二章金属的凝固与固态相变上贝氏体下贝氏体P、B、M转变的异同点珠光体转变贝氏体转变马氏体转变转变温度范围高温转变Ar1~550ºC中温转变550ºC~MS低温转变MS~Mf扩散性C、Fe原子均扩散C原子扩散Fe原子不扩散无扩散组成相两相：F、Fe3C两相：F(C)、Fe3C（>350ºC)或F、FeXC(<350ºC)单相:F(C)合金元素的分布合金元素扩散，重新分布合金元素不扩散合金元素不扩散相变的完全性相变可在恒温下进行到底恒温下相变的完全程度与转变温度有关。温度越低，转变越不充分，有A残存在。主要在连续冷却过程中进行，相变不彻底，有A残存在。第二章金属的凝固与固态相变2.6焊接接头的相变第二章金属的凝固与固态相变低碳钢焊接时热影响区内的组织变化0__焊缝1__熔合区2__过热区3__重结晶区4__部分相变区5__基体金属热影响区2.6.1焊缝缺陷气孔非金属夹杂物裂纹未焊透咬边焊缝金属化学成分不均匀柱状晶组织2.6.2热影响区内的组织变化本章小结第二章金属的凝固与固态相变

本章主要介绍了纯金属结晶、合金结晶的基本过程（形核、核长大），影响形核、长大的因素（过冷度、高熔点难熔杂质），影响和控制晶粒大小的因素（V冷、变质处理）。还重点介绍了相图，根据相图分析合金的冷却过程，合金性能与相图的关系。此外，重点介绍了铁碳合金状态图及其应用。还重点介绍了钢在冷却过程中的转变。一般介绍了焊接接头的相变。思考题2-1金属结晶的基本规律是什么?晶核的N和G受到哪些因素的影响?2-2为什么材料一般希望获得细晶粒?细化晶粒的方法有哪些?2-4已知A(熔点685℃)与B(熔点560℃)二组元在液态时无限互熔;在320℃时,A溶于B的最大溶解度为31%,室温时为12%,但不溶于A;在320℃,含42%B的液态合金发生共晶反应.要求:⑴作出A—B合金相图;⑵分析含A为25%时合金的结晶过程.2-5为什么铸造合金常选用共晶成分合金?而塑性加工的合金常选用单相固溶体成分的合金?2-8何谓铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体？它们的结构、组织形态性能等各有何特点？

2--9分析含碳量分别为0.45%、1.0%、3%、4.7%的铁碳合金从液态缓冷至室温时的结晶过程，并画出室温下的显微组织示意图。

2--10根据铁碳相图计算：⑴室温下含碳0.45%的钢中珠光体和铁素体各占多少⑵室温下含碳1.0%的钢中珠光体和二次渗碳体各占多少;⑶铁碳合金中,二次渗碳体的最大百分含量。第二章金属的凝固与固态相变思考题2—11某工厂仓库积压了许多碳钢（退火状态），由于钢材混杂，不知道钢的化学成分，现找出其中一根，经过金相分析后，发现其组织为珠光体+铁素体，其中铁素体占80%，问此钢材的含碳量大约是多少？

2—13以共析碳钢为例，比较其过冷奥氏体在连续冷却和等温冷却时组织转变规律的不同。

2—14奥氏体的形成过程分哪几个阶段？影响奥氏体形成过程的因素有哪些？

2—15过冷奥氏体的转变产物有哪几种类型？比较这几种转变类型的异同点。第二章金属的凝固与固态相变第三章金属材料的塑性变形3.1单晶体和多晶体的塑性变形3.2金属的形变强化3.3塑性变形金属在加热时组织和性能的变化3.4塑性加工性能及影响因素本章小结3.1单晶体和多晶体的塑性变形3.1.1单晶体的塑性变形1.滑移2.孪生3.1.2多晶体金属塑性变形的特点1.晶粒取向对塑性变形的影响2.晶界对塑性变形的影响第三章金属材料的塑性变形锌单晶体的滑移变形示意图滑移特点：①滑移是在切应力作用下完成的；②滑移时移动的距离是原子间距的整数倍；③滑移的同时由于正应力组成的力偶作用，推动晶体转动，力图使滑移面转向与外力一致的方向。④滑移的实质是位错运动的结果。因此滑移的实际临界切应力远远大于理论临界切应力。第三章金属材料的塑性变形1.单晶体的滑移单晶体滑移变形示意图第三章金属材料的塑性变形位错运动引起的滑移变形示意图未变形弹性变形弹塑性变形塑性变形第三章金属材料的塑性变形滑移面的确定第三章金属材料的塑性变形常见金属晶格中的主要滑移系体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格(110)*6(111)*4底面*1[111]*2[110]*3底面对角线*36*24*31*3第三章金属材料的塑性变形2.孪生孪生变形示意图*试比较滑移和孪生的异同点第三章金属材料的塑性变形1.晶粒取向对塑性变形的影响在多晶体中，各晶粒的位向不同(如图所示)，那些滑移面与外力方向成45°角的晶粒（其取向为“软位向”）首先发生滑移,但它们的滑移变形会受到其它晶粒（硬位向）的阻碍,进一步增加外力,才能使处于硬位向的晶粒也满足临界切应力条件,产生滑移.因此,多晶体的滑移变形是分期分批进行的；又由于硬位向的阻碍作用,多晶体的变形抗力比单晶体的大,即强度高.第三章金属材料的塑性变形图3.5多晶体塑性变形示意图第三章金属材料的塑性变形2.晶界对塑性变形的影响第三章金属材料的塑性变形3.2金属的形变强化3.2.1形变强化现象3.2.2塑性变形后金属的组织结构的变化

(1)晶粒破碎,亚结构增多(2)晶粒拉长,出现纤维组织或织构(产生各向异性)3.2.3塑性变形产生的残余应力残余应力的危害:(1)降低工件的承载能力(2)使工件的形状和尺寸发生变化(3)降低工件的耐蚀性第三章金属材料的塑性变形3.2.1形变强化现象定义:金属经过冷态下的塑性变形(冷加工)后,其强度、硬度提高,而塑性、韧性降低的现象叫做形变强化,或加工硬化或冷作硬化.形变强化还使物理、化学性能发生变化,如电阻增大,耐蚀性降低.在冷加工时,形变强化使金属塑性降低,进一步加工困难,应安排中间退火工艺.第三章金属材料的塑性变形3.3塑性变形金属在加热时组织和性能变化3.3.1回复T回=（0.25~0.3)T熔T回、

T熔为绝对温度3.3.2再结晶定义:经冷变形的金属当加热到T再时,会在变形最激烈的区域自发形成新的细小等轴晶粒,叫做再结晶这一过程实质上也是一个形核和长大的过程,但晶格类型不变,只是改变了晶粒外形.T再=0.4T熔

※金属再结晶后,消除了残余应力和形变强化现象3.3.3晶粒长大3.3.4冷变形和热变形3.3.5金属纤维组织及其应用第三章金属材料的塑性变形形变强化金属的回复和再结晶示意图第三章金属材料的塑性变形晶粒长大示意图临界变形度织构第三章金属材料的塑性变形3.3.4冷加工和热加工在T再温度以下的塑性变形叫冷加工;T再温度以上的塑性变形叫热加工.冷加工产生形变强化,进一步变形困难;热加工消除了形变强化现象,若对铸锭进行热加工,能使铸锭的气孔及缩松焊合、提高致密度、并能细化晶粒,还能形成纤维组织.第三章金属材料的塑性变形3.3.5金属纤维组织及其应用定义:纤维组织的各向异性特点:不能用热处理方法消除应用:麻花钻的轧制、汽车半轴的局部镦粗等。第三章金属材料的塑性变形纤维组织的应用第三章金属材料的塑性变形3.4塑性加工性能及影响因素3.4.1塑性加工性能及其指标塑性、变形抗力3.4.2塑性加工性能的影响因素1.金属的本质

(1)化学成分的影响(2)金属组织的影响

2.加工条件

(1)变形温度的影响(2)变形速度的影响(3)应力状态的影响第三章金属材料的塑性变形变形温度的影响提高温度有利于金属塑性变形，但温度过高将产生过热、过烧脱碳、氧化等缺陷。锻造温度即始锻温度与终锻温度间的温度范围。第三章金属材料的塑性变形变形速度的影响第三章金属材料的塑性变形应力状态的影响第三章金属材料的塑性变形挤压时金属应力状态拉拔时金属应力状态本章小结

锻造、轧制、挤压、冲压等都是塑性变形。这些塑性变形的目的不仅是为了得到零件的外形和尺寸，更重要的是为了改善金属的组织和性能。

塑性变形的主要形式是滑移和孪生，是在切应力的作用下进行的，塑性变形将产生形变强化，形成纤维组织，具有各向异性。塑性变形后的金属加热时会产生回复或再结晶及晶粒长大，其形变强化现象消除。第三章金属材料的塑性变形第4章金属材料热处理热处理分类4.1退火与正火4.2钢的淬火4.3钢的表面淬火4.4钢的回火4.5钢的淬透性4.6固溶处理与时效强化4.7钢的化学热处理4.8热处理零件的结构工艺性及技术条件标注4.9热处理技术新进展本章小结热处理分类加热冷却普通热处理:退火、正火、淬火、回火表面淬火:感应加热表面淬火、火焰加热淬火表面热处理化学热处理:渗碳、渗氮、渗金属其他热处理：形变热处理、超细化热处理、真空热处理

热处理工艺曲线保温临界温度时间温度第4章金属材料热处理4.1退火与正火4.1.1退火

1.完全退火

2.球化退火

3.扩散退火(均匀化退火)

定义、应用范围、后处理

4.去应力退火定义、应用范围、目的4.1.2正火第4章金属材料热处理完全退火与等温退火第4章金属材料热处理定义：应用范围：目的：工艺：等温退火高速钢等温退火与完全退火的比较球化退火第4章金属材料热处理定义：应用范围：目的：工艺：T10钢球化退火正火定义：将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Accm（过共析钢）以上30~50℃，保温适当的时间后在静止空气中冷却的热处理叫正火。应用范围：目的：

（1）要求不高的结构件，可作为最终热处理。（2）改善低碳钢的切削加工性（以防粘刀）。（3）共析钢、过共析钢正火后可消除网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备。各种退火及正火的加热温度范围第4章金属材料热处理碳钢的硬度与热处理的关系第4章金属材料热处理各种退火及正火的加热温度范围第4章金属材料热处理4.2钢的淬火定义、目的4.2.1淬火加热温度和加热时间

4.2.2淬火冷却介质4.2.3淬火冷却方法

1.单介质淬火法

2.双介质淬火法

3.分级淬火法

4.等温淬火法

5.冷处理第4章金属材料热处理4·2·1淬火加热温度和加热时间第4章金属材料热处理碳钢的淬火加热温度范围合金钢的淬火加热温度稍微高一些，是临界点以上50~100℃。加热时间：箱式炉：1~2min/mm盐浴炉：0·4~1min/mm合金钢适当延长4·2·2淬火冷却介质

第4章金属材料热处理各种淬火方法示意图1—单介质淬火法2—双介质淬火法3—分级淬火法4—等温淬火法5—冷处理4·2·3淬火冷却方法第4章金属材料热处理4.3钢的表面淬火4.3.1感应加热表面淬火

4.3.2火焰加热表面淬火4·3·3激光加热表面淬火第4章金属材料热处理感应加热表面淬火

示意图第4章金属材料热处理高频100~500kHz0.5~2.0mm中频2.5~8kHz2~10mm工频50Hz10~15mm特点：加热速度快、时间短、氧化脱碳少、变形小、晶粒细小、硬度高，表面层具有较大的残余压应力，可提高疲劳强度。但设备昂贵。淬火前调质或正火，淬后需低温回火。火焰加热表面淬火示意图第4章金属材料热处理4.4钢的回火4.4.1回火目的4.4.2回火组织转变及性能变化4.4.3回火工艺及应用4.4.4回火脆性第4章金属材料热处理4·4·1回火目的（1）消除或降低应力，防止变形或开裂。（2）调整性能（硬度）（3）稳定组织，稳定形状和尺寸，保证精度。第4章金属材料热处理4.4.2回火组织转变及性能变化1.钢在回火时的组织转变※(1)马氏体的分解（200℃以下）

(2)残余奥氏体分解(200~300℃)(3)渗碳体的形成(250~400℃)(4)渗碳体的聚集长大(400℃以上)2.回火后的组织和性能

(1)回火马氏体(250℃以下)(2)回火托氏体(350~450℃)(3)回火索氏体(500~650℃)第4章金属材料热处理淬火钢回火时的变化过程第4章金属材料热处理40钢回火后的力学性能与回火温度的关系第4章金属材料热处理4.4.3回火工艺及应用1.低温回火(150~250℃)2.中温回火(350~500℃)3.高温回火(500~650℃)第4章金属材料热处理4.4.4回火脆性第4章金属材料热处理第一类回火脆性第二类回火脆性防止和减弱第二类回火脆性的措施:①合金钢回火时,加热到500~650℃)快速冷却;②大型零件在钢中加Mo、W、Nb等合金元素;③提高合金的纯度,减少N、O、P等杂质元素含量;④采用变形热处理或二次淬火,避免杂质的偏聚.钢的韧性与回火温度的关系4.5钢的淬透性第4章金属材料热处理淬硬层深度概念：淬透性概念:淬透性的影响因素：

(1)钢的含碳量

(2)合金元素

(3)钢中未溶物质淬硬性概念：淬透性与选材的关系:(1)动载和交变载荷下;(2)弹簧类零件

(3)轴类零件

(4)工具类零件工作截面的不同冷却速度4.6固溶处理与时效强化第4章金属材料热处理固溶处理:时效强化:时效需满足的条件:举例:铝合金时效强化特点:Wc为4%的Al-Cu合金的时效曲线4.7钢的化学热处理

定义:钢的化学热处理是将金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温,使一种或几种元素渗入表层,以改变其化学成分组织和性能的热处理工艺.

化学热处理的基本过程:(1)活性原子的产生

2CO2[C]+O22NH32[N]+3H2(2)活性原子的吸收

(3)活性原子的扩散举例:钢的渗碳第4章金属材料热处理钢的渗碳1.渗碳方法

气体渗碳、固体渗碳、液体渗碳2.渗碳工艺参数渗碳温度:900~950℃

渗层表面含碳量:0.85%~1.05%

渗层厚度:与渗碳时间有关,与工件的尺寸有关3.渗碳后的热处理直接淬火法、一次淬火法、二次淬火法渗碳件淬火后应进行低温回火(150~200℃),

以减少应力和脆性.回火后的组织是马氏体和渗碳体,硬度达58~64HRC.第4章金属材料热处理钢的气体渗碳第4章金属材料热处理

定义:工件在气体渗碳剂中进行渗碳的工艺,称为气体渗碳.活性碳原子的获得:通入煤气、液化石油气等,或滴入易分解的液体有机物,如煤油、甲醇、丙酮等.CnH2nn[C]+NH2

2CO[C]+CO2CO+H2[C]+H2O特点:渗碳过程、渗层厚度容易控制,渗碳时间短,生产效率高质量好.

风扇电动机废气火焰炉盖砂封电阻丝耐热罐工件炉体气体渗碳示意图4.8热处理零件的结构工艺性和

技术条件标注4.8.1热处理零件的结构工艺性

(1)力求避免尖角、棱角

(2)截面厚薄尽量均匀

(3)形状尽量对称和封闭

(4)采用组合结构4.8.2热处理技术条件的标注第4章金属材料热处理避免尖角设计第4章金属材料热处理避免厚薄悬殊第4章金属材料热处理采用对称结构第4章金属材料热处理采用封闭结构第4章金属材料热处理5

×

×

×

□热处理技术条件的标注附加分类工艺代号加工方法工艺名称工艺类型热处理基础分类工艺代号第4章金属材料热处理表4.6热处理工艺分类及代号工艺名称代号工艺类型代号

工艺名称代号加热方法代号

热处理5

整体热处理

1退火1

加热炉感应

12正火2淬火3淬火和回火4调质5稳定化处理6

火焰3固溶热处理;水韧处理7固溶处理和时效8续表4.6热处理工艺分类及代号工艺名称代号工艺类型代号

工艺名称代号加热方法代号

热处理5

表面热处理

2表面淬火和回火1

电阻激光

45物理气相沉积2化学气相沉积3等离子体2气相沉积4续表4.6热处理工艺分类及代号工艺名称代号工艺类型代号

工艺名称代号加热方法代号

热处理5

化学热处理3渗碳1

电子束等离子体67碳氮共渗2渗氮3氮碳共渗4渗其他非金属5渗金属6

其他

8多元共渗7熔渗8热处理技术条件标注举例第4章金属材料热处理45钢Ⅱ轴45钢摇杆表面淬火标注实例4.9热处理技术新进展4.9.1形变热处理

1.高温形变热处理

2.低温形变热处理4.9.2超细化热处理4..9.3真空热处理

1.真空退火

2.真空淬火

3.真空渗碳4.9.4离子轰击热处理4.9.5激光热处理4.9.6电子束热处理4.9.7计算机辅助热处理生产第4章金属材料热处理本章小结

热处理安排在各种加工工序之间，既可用于消除上一道工艺所产生的缺陷，也可为下一道工艺创造条件，更重要的是可以充分发挥钢材的潜力，提高工件的使用性能，提高产品的质量，延长工件的使用寿命。因此，热处理是强化钢材的重要工艺之一。热处理的方法很多，他们都是由加热、保温、冷却三个阶段组成，因此，应重点掌握各种热处理在以上三阶段的组织变化。第4章金属材料热处理第五章金属材料表面改性处理5.1转化膜处理

5.2电镀5.3离子沉积

5.3.1化学气相沉积法

5.3.2物理气相沉积法5.4热喷涂5.5涂装5.6表面着色和染色本章小结5.1转化膜处理

转化膜处理是将工件浸入某些溶液中,在一定条件下使其表面形成一层致密的保护膜,提高工件防腐蚀的能力,增加装饰作用。常用的转化膜处理有氧化处理和磷化处理.5.1.1氧化处理

1.钢的氧化处理(发蓝处理)

定义:

工艺过程:

应用:2.铝的氧化过程5.1.2磷化处理定义:

工艺过程:★

应用:第五章金属材料表面改性处理钢铁工件发蓝处理工艺过程化学除油水洗酸洗水洗氧化水洗补充处理水洗吹干检验★影响因素:碱浓度、温度、工件含碳量第五章金属材料表面改性处理钢铁工件发蓝处理工艺过程溶液组成及质量浓度温度/℃时间/min1化学除油并水洗苛性钠30~50、碳酸钠30~50、磷酸三钠30~40、水玻璃5~10＞6010~152酸洗后水洗硫酸150~200、缓蚀剂0.5~150~605~103氧化并水洗苛性钠550~650、硝酸钠130~180135~14515~204补充处理重铬酸钾或肥皂30~5085~9010~155水洗6吹干7检验铝的氧化处理铝的氧化目的：化学氧化工艺：碱性溶液化学氧化酸性溶液化学氧化铬酸盐化学氧化磷酸盐—铬酸盐化学氧化电化学氧化工艺（阳极氧化）：常用电解液有：硫酸（WH2SO4为15%~20%）、铬酸（WCrO3）为3%~10%）、

草酸（WH2CO4为2%~10%）为了防止阳极氧化生成的多孔结构被腐蚀和污染，必须进行封闭处理。常用蒸汽封闭法、盐溶液封闭法、石蜡或油类或树脂类封闭法。第五章金属材料表面改性处理磷化处理工艺磷化工艺分类

溶液成分的质量浓度

/g。L-1溶液温度/ºC处理时间/min低温磷化磷酸锰铁盐30~40硝酸盐140~160氟化钠2~5

室温

30~45中温磷化磷酸二氢锌25~40硝酸锌80~10050~7015~20高温磷化磷酸锰铁盐30~35硝酸锌55~6590~9810~15第五章金属材料表面改性处理5.2电镀

定义:在电解液中-零件表面镀上金属薄层,-保护和装饰作用,

也可用于部分修复.

对非金属材料电镀,应先进行金属化处理,如化学镀.电镀工艺过程:

工件预处理(除锈、除油、清洗）工件作阴极被镀金属作阳极在电解液中电镀普通镀铬工艺:应用:①修复磨损、增大尺寸;②提高耐腐蚀性;③提高耐磨性;④提高表面美观装饰性;⑤特殊用途,如:防局部渗碳的镀铜、防局部渗氮的镀锡、提高导电性的镀银等.

刷镀第五章金属材料表面改性处理普通镀铬工艺

预处理和镀前处理电镀标准镀铬溶液铬酐250g/L、硫酸2.5g/L

电镀温度42~50ºC、阳极铅（常加6%锑或锡）、电压6~12V，电流密度16~40A/dm2，补充铬酐使溶液成分保持稳定.

电镀后处理漂洗烘烤除氢175~180℃第五章金属材料表面改性处理刷镀示意图第五章金属材料表面改性处理1—工件2—镀液3—供液瓶4—棉花包套5—阳极6—镀笔7—直流电源8—接液盘镀铬的刷镀液的组成和工艺条件组成和工艺条件质量浓度/g.L-1硝酸铬Cr(NO3)氨水NH4OH水合肼草酸丁二酸F-53PH值阳极380~42011030~40180~220160~1800.056.8~7.5石墨第五章金属材料表面改性处理5.3.1化学气相沉积法

定义:化学气相沉积是在高温下将炉内抽成真空或通入氢气,然后通入反应气体并在炉内产生化学反应,使工件表面形成覆层的方法,简称CVD法.

应用:刀具、模具、工具、零件等,目的是提高其耐磨性.TiCl4+CH4+H2TiC+4HCl+H2

特点:反应温度高,需通入大量氢气,工件易产生氢脆,且不安全,废气HCl有毒.第五章金属材料表面改性处理5.3.2物理气相沉积法定义:物理气相沉积法是把金属蒸气离子化后在高压静电场使离子加速并沉积于金属表面形成覆层的方法,简称PVD法.特点:沉积温度低,速度快,渗层成分和结构可控制,无公害.1.真空溅射:(以沉积TiC为例）工艺方法：在真空钟罩内通入氩气，在真空度为1。33×10-1Pa的氩气中，作为阴极的碳化钛带有负1~4kV的高压。在阴极靶与工作台之间的两侧有两根钨丝作为灯丝，灯丝被加热到白热状态并使其带有0~100kV负偏压时发射电子，使钟罩内氩气电离氩离子（Ar+）以极快速度轰击碳化钛靶，使碳化钛以分子状态溅射并沉积于安装在工作台上作为阳极的工作表面，在工件表面涂覆一层高硬度碳化钛。速度:1.1~1.5μm/h、刀具碳化钛的厚度达4~6μm、模具的厚度达6~8μm，其硬度达2500-4000HV。第五章金属材料表面改性处理高频离子镀装置示意图第五章金属材料表面改性处理1—工件2--高频激励线圈3—钛4—气体入口5—针阀6—测温热电偶5.4热喷涂定义:在高温热源作用下,将金属、合金、金属陶瓷、陶瓷等材料熔化或部分熔化,并通过高速气流使其成为雾化微粒,喷向工件表面后构成喷涂层的方法称为热喷涂.热喷涂工艺过程：表面制备、预热、预喷粉、喷熔、冷却、喷层后期加工热喷涂方法：电弧喷涂、火焰喷涂、等离子弧粉末喷涂应用：用于钢材抗大气腐蚀时，喷铝层0.1mm，喷锌层0.15mm，在静止状态下可保护基体达10年之久。用于耐热构件上，如工作温度≤500℃，则喷铝0.175mm后不需其他处理；工作温度≤900℃，喷铝合金后，在800~900℃加热扩散；工作温度≤1000℃，则喷镍铬合金0.375mm后再喷0.10的铝层，并涂煤膏沥青溶液，干后再进行加热扩散。用于修理磨损曲轴和机床传动轴时，先用镍拉毛后再用电弧热喷涂法喷钢（45钢、弹簧刚），修复磨损表面。第五章金属材料表面改性处理电弧热喷涂原理第五章金属材料表面改性处理1—送丝枪2--喷头3—防光罩4—空气帽5—工件6—空气喷嘴7—前导管8—金属丝火焰喷涂原理第五章金属材料表面改性处理1—工件2—金属丝喷孔3—氧-乙炔喷孔4—空气帽5—混合室6—送丝滚轮7—金属丝等离子弧粉末喷涂示意图第五章金属材料表面改性处理1—涂层2—电源3—钨极4---喷嘴5—冷却水6—等离子焰7—飞行中的粉末粒子8—工件5.5涂装

定义:利用喷射、涂饰等方法，将有机涂料涂覆于工件表面并形成与基体牢固结合的涂覆层过程称为涂装。目的：提高耐磨性、美化工件表面（掩饰表面缺陷、丰富色彩）、保护表面免受外界（空气、水分、阳光及其他腐蚀介质）侵蚀。还可色彩伪装、防红外伪装、电气绝缘等。涂料一般由成膜材料、颜料、溶剂、助剂四部分组成。方法：浸涂法、空气喷涂法、静电喷涂法、电泳涂装法、粉末涂装法第五章金属材料表面改性处理浸涂法

浸涂法是将工件浸入漆槽中进行涂装的方法，自动浸涂是将工件置放在悬链上，借悬链沿轨道的运动自动浸入漆槽中涂漆。特点：工艺简单、省工省料、，便于实现自动化，常用于大批量生产的流水线上。第五章金属材料表面改性处理空气喷涂法

喷涂法是利用压缩空气，用喷枪将油漆雾化并喷射到工件上的方法。特点：漆膜均匀、平滑、喷射灵活。适合各种大小的工件。但漆的利用率低。第五章金属材料表面改性处理静电喷涂

静电喷涂是用静电喷枪使油漆雾化并带有负电荷，与接地的工件间形成高压静电场，静电引力使漆雾均匀沉积在工件表面，形成均匀的漆膜。特点：漆膜均匀、生产率高（比空气喷涂高1~3倍）、油漆利用率高（可达80%~90%）、污染少、易于实现自动化。第五章金属材料表面改性处理电泳涂装

电泳涂装是将电泳漆用水稀释到固体成分为10%~15%工件作为直流电正极浸入电泳槽内，电泳漆中的树脂和颜料在电场作用下移向阳极并沉积于工件表面，形成不溶于水的漆层，然后用水冲去附于工件表面的残液，烘干后形成均匀的漆层。特点：漆膜厚度均匀、质量好、边缘覆盖好，涂料利用率高（可达95%以上），生产率高，便于实现自动化，污染小。第五章金属材料表面改性处理粉末涂装

粉末涂装的基本方法有静电喷涂法和硫化床法两种。1）粉末静电喷涂的电源由高压静电发生器供给，其产生的高电压接到喷枪的内部或前端。粉末在供粉器中与空气流混合，进入喷枪，在喷枪内部和出口处带上电荷。在静电场的作用下，粉末粒子飞向接地的工件上，当粉末涂覆一定厚度时，后来的粉末由于同性相斥而不能被吸附，使膜厚均匀地覆盖工件。被喷涂的工件在固化炉中将粉层熔融、流平和固化，形成均匀的膜层。2）硫化床法是在容器内装一孔径为0.4~0.8μm的多孔板，在板上的粉末由于板下的压缩空气通入而产生沸腾状，加热后的工件浸入沸腾的粉层而粘上粉末层，其厚度可根据工件浸入时间和工件预热温度来调整，然后再经过烘烤进行固化，形成平滑的膜层。第五章金属材料表面改性处理5.6表面着色和染色

●金属的着色是通过化学或电化学等处理方法,使金属自身表面产生色调的变化并保持金属光泽的工艺.

着色方法：①化学法：是利用溶液与金属表面产生的化学反应生成氧化物、硫化物等有色化合物。②置换法：是溶液中金属离子进行化学置换反应并沉积在工件表面，形成有色薄膜。③热处理法：是将工件置于一定环境氛围中热处理，使其表面形成具有适当结构和色彩的氧化膜。④电解法：是将工件置于一定的电解液中进行电解处理，使工件表面形成多孔、无色的氧化膜，然后再进行着色或染色处理，形成各种色彩的膜层。着色前处理：电镀（钢铁）着色后处理：涂覆一层透明的保护膜

●金属的染色是通过金属表面的微孔或吸附作用和化学反应将染料均匀涂覆在金属表面，也可利用电解法使金属离子与染料共同沉积在金属表面形成色彩。第五章金属材料表面改性处理铜的着色处理金属颜色溶液备注铜黑色NaOH50g/L、K2SO510g/L古青铜色K2S10~50g/L仿金色Na2S2O3120g/L、Pb（C2H3O2）240g/L黄铜兰色Pb（C2H3O2）215~30g/L、Na2S2O360g/L、HC2H3O230mL/L温度：82℃金属绿色Fe（NO3）2。6H2O7.4g/LNa2S2O344.7g/L温度：71℃浅棕色BaS3.7g/L（NH4）2CO31.9g/L第五章金属材料表面改性处理铝的着色处理颜色溶液备注青铜色-黑色硫酸镍25g/L、硫酸镁20g/L硫酸铵15g/L、硼酸25g/L10~17V0.2~0.4A/dm2，pH：4.4，2~15min，温度20℃浅黄-深古铜硫酸亚锡10g/L硫酸10~15g/L、稳定剂适量8~16V，pH：1~1.5，2.5min金绿色硝酸银0.5g/L、硫酸10g/L10V，Ph：3，3min浅黄色亚硝酸钠0.5g/L、硫酸5g/L8V，Ph2，3min红棕色草酸5g/L、草酸铁5~80g/L硫酸0.5~4.5g/L20~35V，5.2A/dm2，20~22℃，15~25μm第五章金属材料表面改性处理本章小结

本章主要介绍了常见的几种金属材料表面改性处理方法：转化膜处理（氧化处理、磷化处理）、电镀、离子沉积（化学气相沉积法、物理气相沉积法）、热喷涂、涂装、表面着色和染色。表面改性的目的是提高金属材料的耐蚀性、耐磨性，同时，也可对装饰金属表面的外观。第五章金属材料表面改性处理第六章金属材料6.1工业用钢概述6.2合金元素在钢中的作用6.3结构钢6.4工具钢6.5特殊性能钢6.6铸铁6.7铝及其合金6.8铜及其合金6.9轴承合金6.10新型金属材料本章小结6.1工业用钢概述6·1·1钢中杂质6·1·2钢的分类与编号第六章金属材料6.1.1钢中常存杂质常存杂质

对钢的影响Mn脱氧残留在钢中,室温下形成置换固溶体,产生固溶强化;与硫化合成MnS,减轻热脆现象.是有利元素.Si脱氧残留在钢中,脱氧能力比Mn强.能产生固溶强化.是有利元素.S由矿石和燃料残留钢中.固态下S不溶入Fe,形成FeS,FeS与Fe形成低熔点的(985℃)共晶体(Fe+FeS),并分布在晶界上,热加工时共晶体熔化,产生热脆.Mn与S能形成熔点为1620℃的MnS,它在高温时塑性好.是有害元素.P由矿石残留在钢中,溶入铁素体后,会产生冷脆现象.是有害元素.第六章金属材料6.1.2钢的分类与编号1.钢的分类碳低碳钢(WC≤0.25%)

素中碳钢(WC=0.3%~0.6%)

按钢高碳钢(WC＞0.6%)

化锰钢学铬钢成按合金元素种类分硼钢分合铬镍钢分金硅锰钢钢低合金钢(＜5%)

按合金元素含量分中合金钢(5%~10%)