【2017年整理】金属材料与热处理(最全).ppt

精品课程;工程材料 ;当今社会科学技术突飞猛进，新材料层出不穷，但到目前为止，在机械工业中使用最多的材料仍然是金属材料，其主要原因是因为它具优良的使用性能和加工工艺性能。;概述;第3章 铁碳合金和铁碳相图;本章课程目的要求;铁碳合金和铁碳相图;工业纯铁：塑性较好，强度较低，具有铁磁性，在一般的机器制造中很少应用，常用的是铁碳合金 铁素体（F）：碳溶于? -Fe中的一种间隙固溶体，体心立方晶体结构，组织和性能与工业纯铁相同 奥氏体（A）：碳溶于? -Fe中的一种间隙固溶体，具有面心立方晶体结构，塑性好，变形抗力小，易于锻造成型;渗碳体：铁和碳的金属化合物（即Fe3C）属于复杂结构的间隙化合物，硬而脆，强度很低，耐磨性好，是一个亚稳定的化合物，在一定温度下可分解为铁和石墨 ;珠光体（P）：铁素体和渗碳体的机械混合物，是两者呈层片相间的组织，即层片状组织特征，可以通过热处理得到另一种珠光体的组织形态 ;五个单相区：ABCD以上-液相区（L）；AHNA-? 固溶体区（? ）；NJESGN-奥氏体区（A）；GPQ以上-铁素体区（F）；DFKL-渗碳体区（Fe-Fe3C） 七个两相区（两相邻的单相区之间）： L+?,L+A,L+Fe3C,?+A,F+A,A+Fe3C,F+Fe3C;恒温转变线;共晶反应： ECF水平线 Ae＋Fe3C （1148°） Lc 共晶反应可在含碳量2.11～6.69％的铁碳合金中，形成奥氏体与渗碳体 的共晶混合物，称为莱氏体，C点为共晶点，含碳量为4.3％,温度1148度;共析反应： PSK线 As Fp＋Fe3C（727°） 所有含碳量超过0.0218％的铁碳合金均能发生共析反应。其结果形成铁素体和渗碳体的共析和渗碳体的共析混合物，称为珠光体（P）。根据杠杆定律可以求出铁素体和渗碳体的相对重量为： F（％）＝(6.69-0.77)÷6.69 ×100％＝88％ Fe3C（％）＝1－88％＝12％;主要转变线;GS线－不同含碳量的合金，有奥氏体开始析出铁素体（冷去时）或铁素体全部溶于奥氏体（加热时）的转变线，常用A3表示 ES线－碳在奥氏体中的固溶体。常用A cm表示，含碳量大于0.77％的铁碳合金，自1148°冷至727°从奥氏体析出渗碳体，称二次渗碳体 PQ线－碳在铁素体中的固溶线，铁碳合??由727°冷却至室温时，将从铁素体析出渗碳体，称为三次渗碳体;典型铁碳合金的平衡结晶过程及组织;L;F;按组织分区的铁碳合金相图;铁碳合金的成分－组织－性能关系;1. 亚共析钢的组织是由铁素体和珠光体组成，随含碳量的增加。其组织中珠光体的数量随之增加，因而强度、硬度也升高，塑性、韧性不断下降。 2. 过共析钢的组织是由珠光体和网状二次渗碳体组成，随着钢中含碳量的增加，其组织中珠光体的数量不断减少，而网状二次渗碳体的数量相对增加，因因强度、硬度上升，而塑性、韧性值不断下降。但是，当钢中 Wc﹥0.9％时，二次渗碳体将沿晶界形成完整的网状形态，此时虽然硬度继续增高，但因网状二次渗碳体割裂基体，故使钢的强度呈迅速下降趋势。至于塑性和韧性，则随着含碳量的增加而不断降低;3.5 铁碳相图在工业中的应用;;第4章 金属及合金的塑性变形与再结晶; 　4.1　金属及合金的塑性变形 　 4.2　塑性变形对金属组织和性能的影响 　　　4.3　金属与合金的回复与再结晶 　　　　4.4　金属的热加工 　　　　　 　　　　　　;金属与合金的塑性变形;力学性能指标： σe-—弹性极限 σs— 屈服极限 σb—强度极限;单晶体金属的塑性变形 ;（1）滑移的概念 切应力作用下原子面之间相对错动一个原子间距 ;（2）滑移线和滑移带 滑移留下的痕迹 （3）滑移系 滑移面数与滑移方向数的乘积： 晶体滑移总是沿原子最密集排列的晶面和晶向进行。 不同的晶体结构中最密集排列的晶面和晶向是不同的: BCC：是（110）111 滑移系数 6×2＝12 FCC: 是（111）110 4×3＝12 HCP：是（0001）1120 1×3＝3 滑移系数目越多，晶体越容易变形 同滑移系数目，则滑移方向越多越容易变形 ;(4)临界分切应力 外力在滑移面上分切应力足够大时方能滑移 τ=Fcosλ/(A/cosφ) =(F/A)cosλcosφ =σcosλcosφ 仅当τ≥τ临才能产生滑移 （5）滑移时的晶体转动 ;（6）滑移是由位错运动造成的 ;孪生;多晶体的塑性变形;晶界原子排列较不规则，阻碍位错运动，使