工程材料教学课件.ppt

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1、大连交通大学工程材料课程工程训练中心工程材料金属材料非金属材料黑色金属材料：钢和铸铁有色金属材料高分子材料铜及铜合金滑动轴承合金陶瓷材料复合材料铝及铝合金工程材料的分类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。金属材料的性能使用性能加工工艺性能机械性能：强度、硬度、塑性、韧性等铸造性能：流动性、收缩性等锻造性能：压力加工成型性等切削加工性能：车、铣、刨、磨的切削量，光洁度等物理性能：导电、导热、电磁、膨胀等化学性能：抗氧化性、耐腐蚀性等焊接性能：熔焊性、焊缝强度

2、、偏析等热处理性能：淬透性、回火稳定性等第1章钢的热处理热处理的概念1.1钢在加热时的转变1.2钢在冷却时的转变1.3钢的普通热处理1.4钢的表面热处理1.5钢的化学热处理钢的热处理把固态金属材料在一定介质中的加热、保温和冷却，以改变其组织和性能的一种工艺。1.1钢在加热时的转变临界温度平衡时：A1、A3、Acm加热时：Ac1、Ac3、Accm冷却时：Ar1、Ar3、ArcmA1A3Acm1．奥氏体的形成——Fe，C原子扩散和晶格改变的过程。共析钢加热到Ac1以上时，P→A共析钢A化过程——形核、长大、Fe3C完全溶解、C的均匀化。亚（过）析钢的A化——P→A，首先

3、是先共析F或Fe3CⅡ溶解。影响A转变速度的因素加热温度和速度↑→转变快C%↑或Fe3C片间距↓→界面多，形核多→转变快合金元素→A化速度↑或↓A晶粒度：起始晶粒度实际晶粒度本质晶粒度加热温度，保温时间↑→晶粒尺寸↓合金碳化物↑，C%↓→晶粒尺寸↓1.2钢在冷却时的转变：1．过冷A的等温转变2．过冷A的连续冷却转变1.过冷A的等温转变过冷A:T

4、e，C原子扩散。P型组织——F+层片状Fe3C珠光体P索氏体S屈氏体T层片间距：P>S>T珠光体P，3800×索氏体S8000×屈氏体T8000×中温转变（550℃~MS）——C原子扩散，Fe原子不扩散过冷A→贝氏体B（碳化物+含过饱和C的F）：上B，550~350℃产物——羽毛状，小片状Fe3C分布在F间。上B强度和韧性差光学显微照片1300×电子显微照片5000×45钢，上B+下B，×400下B，350℃~MS产物：下B韧性高，综合机械性能好。F针内定向分布着细小Fe2.4C颗粒电子显微照片12000×T8钢，下B，黑色针状光学显微照片×400马氏体（M）转变特

5、点1)无扩散Fe和C原子都不进行扩散，M是体心正方的C过饱和的F，固溶强化显著。2)瞬时性M的形成速度很快，温度↓则转变量↑3)不彻底M转变总要残留少量A，A中的C%↑则MS、Mf↓，残余A含量↑4)M形成时体积↑，造成很大内应力。M的形态C%<0.25%时，为板条M（低碳M）。板条M,平行的细板条束组成针状M（凸透镜状）C%>1.0%时，为针状M。C%=0.25~1.0%时，为混合M。Fe-1.8C，冷至-100℃Fe-1.8C，冷至-60℃M的性能C%↑→M硬度↑针状M硬度高，塑韧性差。板条M强度高，塑韧性较好。亚（过）共析钢过冷A的等温转变与共析钢相比

6、，C曲线左移，多一条过冷AF（Fe3CⅡ）的转变开始线，且Ms、Mf线上（下）移。2.过冷A的连续冷却转变连续冷却转变(CCT)曲线Ps——A→P开始线Pf——A→P终止线KK'——P型转变终止线Vk——上临界冷却速度Vk'——下临界冷却速度MS——A→M开始温度Mf——A→M终止温度连续冷却转变产物CCT和TTT曲线的比较CCT位于TTT曲线右下方CCT中没有A→B转变炉冷→P(V≈０)空冷→S(V≤Vk')油冷→T+M+A'(Vk'～Vk)水冷→M+A'　　(V≥Vk)亚共析钢连续冷却转变炉冷→F+P空冷→F+S油冷→T+M水冷→M过共析钢连续冷却转变炉冷→

7、P+Fe3CⅡ空冷→S+Fe3CⅡ油冷→T+M+A'水冷→M+A'转变温度对共析钢硬度和韧性的影响按转变温度的高低，转变产物分别是：P、S、T，上B、下B、M，其硬度依次增加。钢的普通热处理1．退火2．正火3．淬火4．回火1．退火加热、保温后，缓冷(炉冷)→近平衡组织P（+F或Fe3CII）完全退火（亚共析钢）加热温度Ac3+20～30℃缓冷→F+P目的：　　细化晶粒，均匀化组织降低硬度→切削性↑等温退火：等温转变→F+P，再缓冷球化退火（过共析钢）在Ac１+20～30℃等温，　使Fe3CⅡ球化，再缓冷→球状P（F+球状Cm）目的：硬度↓,切削性↑,韧性↑扩散