Fe-Fe3C相图

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1、铁 碳 相 图 iron-carbon diagram 主 要 的 内 容1.铁 碳 合 金 状 态 图 2.铁 碳 合 金 的 结 晶 过 程 和 组 织 变 化3.铁 碳 合 金 的 成 分 、 组 织 与 性 能 间 的 关 系 FeC合 金 概 述 钢 (Steels)和 铸 铁 (Cast irons)是 现 代 机 械 制 造 工业 中 应 用 最 广 的 金 属 材 料 ， 虽 然 种 类 很 多 ， 成 分 不 一 ，其 基 本 组 成 都 是 铁 (Fe)和 碳 (C)两 种 元 素 ， 故 统 称 为 铁 碳合 金 （ alloys of the iron carbon s

2、ystem） 。 铁 碳 相 图 (iron-carbon diagram)描 述 了 钢 铁 材 料 的成 分 、 温 度 与 组 织 （ 相 ） 之 间 的 关 系 ， 是 了 解 钢 铁 材 料的 基 础 。 FeC合 金 概 述 在 铁 碳 合 金 中 ， Fe与 C可 以 形 成 一 系 列 化 合 物 ： Fe3C、Fe2C、 FeC。 所 以 ， Fe-C相 图 可 以 划 分 成 Fe-Fe3C, Fe3C-Fe2C, Fe2C-FeC和 FeC-C四 个 部 分 。 由 于 化 合 物 是硬 脆 相 ， 后 面 三 部 分 相 图 实 际 上 没 有 应 用 价 值 （ 工

3、业上 使 用 的 铁 碳 合 金 含 碳 量 不 超 过 5 ） ， 因 此 ， 通 常 所说 的 铁 碳 相 图 就 是 Fe-Fe3C部 分 。 Fe-Fe3C相 图 1.FeC合 金 中 的 组 元 铁 碳 合 金 中 组 元 ： 纯 铁 (Fe) 渗 碳 体 （ Fe3C） (1) 纯 铁 （ Fe） 纯 铁 （ pure iron） 纯 铁 固 态 下 具 有 同 素 异 构 转 变（ allotropic transformation） 纯 铁 具 有 磁 性 转 变 （ 770 磁 性 转 变 、magnetic transformation） 。 纯 铁 的 同 素 异 构 转

4、 变 纯 铁 的 冷 却 曲 线 及 晶 体 结 构 变 化 概 念 铁 素 体 ： 碳 在 a-Fe（ 体 心 立 方 结 构 的 铁 ） 中 的 间 隙固 溶 体 。 奥 氏 体 ： 碳 在 -Fe（ 面 心 立 方 结 构 的 铁 ） 中 的 间隙 固 溶 体 。 渗 碳 体 ： 碳 和 铁 形 成 的 稳 定 化 合 物 （ Fe3c） 。 珠 光 体 ： 铁 素 体 和 渗 碳 体 组 成 的 机 械 混 合 物（ F+Fe3c 含 碳 0.8%） 莱 氏 体 ： 渗 碳 体 和 奥 氏 体 组 成 的 机 械 混 合 物 （ 含 碳4.3%） (2) 渗 碳 体 (Fe3C) A

5、渗 碳 体 （ cementite） 是 FeC合 金 中 碳 以化 合 物 (Fe3C)形 式 出 现 的 。 Fe3C在 230 以 下 具 有 铁 磁 性 ， 常 用 A0表示 这 个 临 界 点 。 Fe3C在 钢 和 铸 铁 中 呈 现 片 状 ， 粒 状 ， 网状 和 板 条 状 。 2. FeC合 金 中 的 基 本 相 在 FeFe3C相 图 中 ， FeC合 金 在 不 同 条 件(成 分 ， 温 度 )下 ， 可 有 五 （ 六 ） 个 基 本 相 ： L相 、 相 、 相 、 相 、 Fe3C相 、 （ 石 墨 G） 。 （ 1） 液 相 (L) Fe与 C在 高 温 下

6、 形 成 的 液 体 溶 液 。 (ABCD线以 上 ) （ 2） 相 高 温 铁 素 体 （ high temperature ferrite） FeC合 金 中 的 基 本 相 （ 3） 奥 氏 体 （ austenite） 奥 氏 体 ( 或 A)是 C溶 解 于 Fe形 成 的 间隙 固 溶 体 称 为 奥 氏 体 （ austenite） 。 FeC合 金 中 的 基 本 相 （ 4） 铁 素 体 （ ferrite） 铁 素 体 （ 或 F） 是 C溶 于 Fe形 成 的间 隙 固 溶 体 称 为 铁 素 体 （ ferrite） 。（ 5） 渗 碳 体 （ cementite）

7、前 面 已 讨 论 过 （ 6） 石 墨 （ C） 在 一 些 条 件 下 ， 碳 可 以 以 游 离 态 石 墨（ graphite） (hcp)稳 定 相 存 在 。 所 以 石 墨在 于 FeC合 金 铸 铁 中 也 是 一 个 基 本 相 。 3. FeFe3C相 图 分 析 如 图 为 FeFe3C相 图全 貌 。 根 据 分 析 围 绕 三 条水 平 线 可 把 FeFe3C相 图分 解 为 三 个 部 分 考 虑 ： 左上 角 的 包 晶 部 分 ， 右 边 的共 晶 部 分 ， 左 下 角 的 共 析部 分 。 分 析 点 、 线 、 区 特别 是 重 要 的 点 、 三 条

8、水 平恒 温 转 变 线 、 重 要 的 相界 线 （ 1） FeFe3C相 图 的 点FeFe3C相 图 相 图 中的 各 特 性 点 所 对 应 的温 度 、 成 分 和 意 义 如下 表 ： A、 B、 C、 D、 E、F、 G、 H、 J、 K、 N、P、 S、 Q各 点 （ 表 2-1） （ 2） FeFe3C相 图 的 线 。 A.三 条 水 平 线 HJB-包 晶 转 变 线 ：（ 1459 ）L0.53+ 0.09 0.17 （ LB+ H J）转 变 产 物 为 奥 氏 体(austenit) 强 度 低 ， 塑 性 好 A.三 条 水 平 线 ECF-共 晶 转 变 线 ：

9、（ 1148 ） ， L4.3 2.11+ Fe3C（ LC E+ Fe3C）转 变 产 物 为 莱 氏 体（ ledeburite） ， 用 Ld表 示 。 硬 、 脆 、 无 法 加 工 A.三 条 水 平 线 PSK-共 析 转 变 线 (A1线 ):（ 727 ） 0.77 0.0218 + Fe3C （ S P+ Fe3C）转 变 产 物 为 和 Fe3C组 成 的机 械 混 合 物 称 为 珠 光 体（ pearlite） ， 用 P表 示 。 塑 性 、 韧 性 、 硬 度 介 于 和 Fe3C之 间 。 B. 两 条 磁 性 转 变 线 A0线 (虚 线 ) :渗 碳 体 的

10、磁 性 转 变 线 ，230 以 上 无 磁 性 ，230 以 下 铁 磁 性 。 MO(A2线 ） ： 铁 素 体 的 磁 性 转 变 线 。770 以 上 无 磁 性 ，770 以 下 铁 磁 体 。A 2温 度 又 称 居 里 点 。 A0、 A1、 A2、 A3、 Acm线 温 度 依 次 升 高 。 C. 几 条 重 要 的 相 界 线 (固 态 转 变 线 ) GS线 (A3 线 )：冷 却 时 从 中 开 始 析 出 或加 热 时 全 部 溶 入 中 的转 变 线 . ES线 (Acm线 )：碳 在 中 的 溶 解 度 曲 线 。冷 却 时 从 中 开 始 析 出Fe3C 或 加

11、 热 时 Fe3C 全 部溶 入 中 的 转 变 线 . C. 几 条 重 要 的 相 界 线 (固 态 转 变 线 ) PQ线 ：碳 在 中 的 溶 解 度线 .。 冷 却 时 从 中开 始 析 出 Fe3C 或 加热 时 Fe3C 全 部 溶 入 中 的 转 变 线 . （ 3） FeFe3C相 图 中 的 区 FeFe3C相 图 中 的 区 ： 5个 单 相 区 ： L、 、 、 、 Fe3C 7个 两 相 区 ： L+ 、 L+ 、L+Fe3C、 + 、 +Fe3C、 + 、 + Fe3C 3个 三 相 共 存 区 ： L+ + Fe3C（ ECF线 ） 、L+ + （ HJB线 ）

12、、 + + Fe3C（ PSK线 ） 4. FeC合 金 分 类 Fe、 C合 金 通 常 按 其 含 碳 量 (Wc)及 其 室 温 平衡 组 织 分 为 三 大 类 ：工 业 纯 铁 （ pure iron） 、 碳 钢 （ carbon steel） 、 铸 铁 （ cast iron） 。 根 据 碳 钢 和 铸 铁的 相 变 、 组 织 特 征 可 把 二 者 细 分 。 即 ： （ 1） 工 业 纯 铁 ： (Wc0.0218%)显 微 组 织 为 固溶 体 。 （ 2） 钢 钢 （ steel） 是 含 碳 量 在 (Wc=0.0218 2.11%)之 间 的 Fe、 C合 金

13、。 其 特 点 是 ： 高 温 组 织 为 单 相 的 ， 具 有 很 好 的 塑 性 。 因 而可 以 进 行 锻 造 、 轧 制 等 压 力 加 工 。 根 据 其 室 温组 织 的 不 同 ， 碳 钢 （ carbon steel） 又 可 分 为 ： 共 析 钢 （ eutectoid steel） ： Wc=0.77% 亚 共 析 钢 （ hypoeutectoid steel） ：Wc=0.0218 0.77% 过 共 析 钢 （ hypereutectoid steel） ：Wc=0.77 2.11% （ 3） 白 口 铸 铁 白 口 铸 铁 （ white cast iron）

14、 是 含 碳 量 在Wc=2.11 6.69%之 间 的 Fe、 C合 金 。 其 特 点 液 态 合金 结 晶 时 都 发 生 共 晶 反 应 ， 液 态 时 有 良 好 的 流 动性 ， 因 而 铸 铁 都 具 有 良 好 的 铸 造 性 能 。 但 因 共 晶产 物 是 以 Fe3C为 基 的 莱 氏 体 组 织 ， 所 以 性 能 硬 、脆 ， 不 能 锻 造 。 其 断 口 呈 银 白 色 ， 故 称 为 白 口 铸铁 。 上 述 Wc=2.11%具 有 重 要 的 意 义 ， 它 是 钢 和 铸 铁 (生铁 )的 理 论 分 界 线 。 Wc对 铁 碳 合 金 机 械 性 能 的

15、影 响 F为 软 韧 相 ， Fe3C为 硬 脆 相 ， 故 Fe-C合 金 的 力 学 性 能 取 决 于 和 Fe3C两 相 的 相 对 量 及 它 们 的 相 互 分 布 特 征 。 硬 度 （ HB） 延 伸 率 （ 塑 性 、 韧 性 ） 强 度 （ Mpa）铁 素 体 50-80 30 -50 180-230渗 碳 体 800 0 30珠 光 体 180 20 -35 770 Wc对 铁 碳 合 金 工 艺 性 能 的 影 响 切 削 加 工 性 ： 可 锻 性 ： 金 属 经 受 压 力 加 工 改 变 形 状 但 不 产 生 裂 纹 的 性 能 。 铁 碳 相 图 的 应 用

16、在 生 产 中 具 有 很 大 的 实 际 意 义 ， 主 要 应 用 在 钢 铁 材 料 的选 用 和 加 工 工 艺 的 制 订 两 个 方 面 。（ 1） 在 选 材 方 面（ 2） 在 铸 造 工 艺 方 面（ 3） 在 热 锻 热 轧 工 艺 方 面（ 4） 在 热 处 理 工 艺 方 面 锻 压 常 识 及 相 关 知 识 主 要 涉 及 的 内 容 绪 论 锻 造 用 原 材 料 锻 造 的 热 规 范 自 由 锻 主 要 工 序 分 析 锻 后 热 处 理 性 能 热 处 理 金 属 材 料 的 机 械 性 能 绪 论 锻 造 工 艺 学 及 其 性 质 锻 造 生 产 的 特

17、 点 及 其 在 国 民 经 济 中 的 作 用 我 国 锻 造 生 产 的 历 史 ， 现 状 及 发 展 趋 势 锻 造 生 产 方 法 的 分 类 一 、 锻 造 工 艺 学 及 其 性 质 锻 造 是 利 用 锻 压 机 械 对 金 属 坯 料 施 加 压 力 ，使 其 产 生 塑 性 变 形 ， 以 获 得 具 有 一 定 机 械 性能 、 一 定 形 状 和 尺 寸 的 锻 件 的 加 工 方 法 。 锻 造 和 冲 压 同 属 塑 性 加 工 性 质 ， 统 称 锻 压 锻 造 生 产 的 特 点 及 其 在 国 民 经 济 中 的 作 用 特 点 地 位 大 型 锻 件 主 要

18、 应 用 于 以 下 方 面1、 轧 钢 设 备2、 锻 压 设 备3、 矿 山 设 备4、 火 力 发 电 设 备5、 水 力 发 电 设 备6、 核 能 发 电 设 备7、 石 油 、 化 工 设 备8、 船 舶 制 造 工 业9、 军 工 产 品 制 造 ： 实 例 （ 核 反 应 堆 中 主 要 锻 件 M140） Closure head(monobloc)Vessel flangeInlet(outlet) nozzleNozzle shellCore shellTransition ringLower dome 实 例 Elliptical head Upper shell (

19、、 ) Conical shell Intermediate shell (lower) ( 、 、 ) Tube sheet Primary head (channel head) 实 例 Upper head Core shell Lower head 我 国 锻 造 生 产 的 历 史 ， 现 状 及 发 展 趋 势 历 史 现 状 趋 势 锻 造 生 产 方 法 的 分 类 按 所 用 工 具 不 同 ， 锻 造 可 以 分 为 自 由 锻 和 模锻 两 大 类 按 坯 料 在 加 工 时 的 温 度 可 分 为 冷 锻 和 热 锻 。 第 二 、 锻 造 用 原 材 料 金 属 材

20、料 按 加 工 状 态 锻 造 用 钢 锭 钢 锭 及 其 冶 炼 钢 锭 的 结 构 钢 锭 的 内 部 缺 陷 实 例 （ 接 管 段 炼 钢 的 简 要 流 程 ） 钢 锭 及 其 冶 炼 冶 炼 工 艺 的 主 要 任 务 冶 炼 工 艺 的 主 要 方 法 钢 锭 的 结 构 钢 锭 是 由 冒 口 、 锭 身 、底 部 组 成 钢 锭 的 内 部 缺 陷激 冷 结 晶 区 （ 细 小 等 轴 结 晶 区 ） 没 问 题柱 状 结 晶 区 没 多 大 问 题树 枝 状 结 晶 区多 产 生 负 V型 偏 析 ,因 此 这 部 分 多 产 生 偏 析 线 、 夹 渣 、 气 泡 等 缺

21、 陷自 由 结 晶 区 （ 粗 大 等 轴 结 晶 区 ）多 产 生 V型 偏 析 ,常 产 生 偏 析 线 、 夹 渣 、 金 属 夹 杂 物 、 渣 孔 、 气 泡 等 缺 陷 ,呈所 谓 疏 松 组 织淀 淀 结 晶 区 常 产 生 夹 渣 类 缺 陷 偏 析 定 义 ： 指 各 处 成 分 与 杂 质 分 不 的 不 均 匀 现 象 ，包 括 枝 晶 偏 析 和 区 域 偏 析 等 成 因 ： 由 于 选 择 性 结 晶 、 溶 解 度 变 化 、 比 重差 异 和 流 速 不 同 造 成 的 。 危 害 ： 造 成 力 学 性 能 不 均 匀 和 裂 纹 缺 陷 夹 杂 定 义 ：

22、主 要 是 指 冶 炼 时 产 生 的 氧 化 物 ， 硫 化物 、 硅 酸 盐 等 非 金 属 夹 杂 。 成 因 ： 冶 炼 产 物 ， 及 外 来 夹 渣 物 危 害 ： 对 热 锻 过 程 和 锻 件 质 量 均 有 不 良 影 响 ，它 破 坏 金 属 的 连 续 性 ， 在 应 力 的 作 用 下 在 夹杂 处 产 生 应 力 集 中 ， 引 发 微 裂 纹 ， 成 为 疲 劳源 气 体 定 义 ： 主 要 指 钢 中 的 有 害 气 体 ， 如 氢 、 氧 等 。 危 害 ： 容 易 产 生 白 点 缺 陷 ， 还 会 引 起 脆 性 ，热 锻 工 艺 性 将 明 显 下 降 。

23、 白 点 对 钢 的 机 械 性能 ， 尤 其 对 塑 性 和 韧 性 有 影 响 ， 是 许 多 重 要用 途 的 合 金 钢 不 允 许 有 的 低 倍 缺 陷 气 泡 它 主 要 产 生 在 钢 锭 的 冒 口 、 底 部 、 及 中 心 部位 。 缩 孔 它 主 要 在 最 后 凝 固 的 冒 口 区 形 成 ， 由 于 冷 凝结 晶 时 没 有 钢 液 补 充 面 形 成 孔 洞 性 缺 陷 组 织 ，同 时 含 有 大 量 杂 质 ， 因 此 必 须 切 除 疏 松 它 主 要 集 中 在 钢 锭 中 心 部 位 ， 产 生 的 原 因 与缩 孔 相 同 。 影 响 钢 锭 冶 金

24、 缺 陷 的 条 件 综 上 所 述 ， 钢 锭 的 冶 金 缺 陷 与 冶 炼 、 浇 注 过程 、 冷 凝 结 晶 条 件 、 钢 锭 模 具 设 计 、 耐 火 材料 质 量 等 有 关 。 实 例 （ 接 管 段 锻 件 用 钢 生 产 方 案 ） 采 用 双 真 空 处 理 的 工 艺 进 行 生 产 。 .1、 冶 炼 浇 注 方 案 采 用 电 炉 （ 3#、 4#、 5#） 冶 炼 温 度 较 高 、 成 份 合适 的 粗 炼 钢 水 ， 分 别 热 兑 到 130t和 90t精 炼 炉 内 进 行精 炼 及 一 次 真 空 处 理 。 依 据 炉 前 快 速 分 析 的 结

25、果 ，适 时 调 整 钢 水 成 份 ， 直 至 达 到 目 标 值 。 当 精 炼 炉 钢 水 成 份 、 温 度 合 适 时 ， 分 别 采 用 200t及 250t天 车 吊 包 出 钢 ， 在 250t真 空 室 （ 1#真 空 室 ） 、利 用 真 空 浇 注 及 中 间 包 芯 杆 吹 氩 （ LB3） ， 在 浇 注过 程 中 对 钢 水 进 行 二 次 真 空 处 理 。 钢 锭 在 浇 注 完 并 冷 凝 一 定 时 间 后 ， 脱 模 ， 用 300t送锭 车 热 送 至 水 锻 实 例 （ 接 管 段 锻 件 用 钢 生 产 方 案 ） 2、 工 艺 流 程 图 出 钢2

26、00t天 车出 钢250t天 车 热 兑3#+4#+5# 粗 炼 热 兑 3# +5# 粗 炼 130tLF精 炼 (VD)90tLF精 炼 (VD) 1#真 空 室浇 注(LB3) 300t送 锭车 热 送 第 三 锻 造 的 热 规 范 金 属 的 锻 前 加 热 金 属 加 热 时 产 生 的 缺 陷 及 防 止 措 施 锻 造 温 度 范 围 的 确 定 金 属 的 加 热 规 范 金 属 的 锻 前 加 热 目 的 ： 提 高 金 属 的 塑 性 ， 降 低 变 形 抗 力 ， 使其 易 于 流 动 成 形 并 获 得 良 好 的 锻 后 组 织 方 法 ： 火 焰 加 热 ， 电

27、加 热 金 属 加 热 时 产 生 的 缺 陷 及 防 止 措 施 1、 氧 化 2、 脱 碳 3、 过 热 4、 过 烧 5、 裂 纹 锻 造 温 度 范 围 的 确 定 锻 造 温 度 范 围 是 指 始 锻 温 度 和 终 锻 温 度 之 间的 温 度 范 围 。 1、 始 锻 温 度 的 确 定 必 须 保 证 无 过 烧 现 象 ， 2、 终 锻 温 度 的 确 定 防 止 晶 粒 粗 大 ， 应 稍 高 于 再 结 晶 温 度 金 属 的 加 热 规 范 加 热 规 范 制 定 的 原 则 及 方 法 1、 装 炉 温 度 2、 加 热 温 度 3、 均 热 保 温 4、 加 热

28、时 间 第 四 、 自 由 锻 主 要 工 序 分 析 自 由 锻 的 定 义 自 由 锻 的 目 的 自 由 锻 的 工 序 分 类 大 型 锻 件 的 特 殊 锻 造 方 法 锻 件 的 主 要 缺 陷 自 由 锻 的 定 义 自 由 锻 造 是 利 用 金 属 的 塑 性 在 锤 或 液 压 机 上采 用 简 单 通 用 工 具 ， 控 制 金 属 流 动 ， 将 金 属坯 料 锻 造 成 型 的 方 法 自 由 锻 的 目 的 （ 1） 使 金 属 坯 料 成 为 一 定 的 形 状 和 尺 寸 （ 2） 锻 合 金 属 坯 料 内 部 疏 松 、 缩 孔 等 冶 金 缺陷 （ 3）

29、去 除 钢 锭 的 夹 杂 （ 切 除 水 口 、 冒 口 ） 或改 善 夹 杂 物 的 分 布 （ 4） 使 锻 件 得 到 均 匀 的 组 织 为 锻 后 热 处 理 创造 良 好 的 条 件 自 由 锻 的 工 序 分 类 1、 基 本 工 序 ： 镦 粗 、 拔 长 、 冲 孔 、 芯 棒 拔 长 、马 杠 扩 孔 ， 弯 曲 、 切 断 、 错 移 、 扭 转 、 锻 接 2、 辅 助 工 序 ： 钢 锭 倒 棱 、 预 压 钳 口 等 3、 修 整 工 序 ： 滚 圆 、 平 整 、 大 型 锻 件 的 特 殊 锻 造 方 法 （ 1） 、 FM法 （ Free From Mann

30、esmann effect）避 免 产 生 曼 内 斯 曼 效 应 ， 即 锻 件 心 部 不 产 生 拉 应 力的 锻 造 方 法 ， 因 此 又 可 以 叫 作 ： 毛 坯 中 心 部 位 免 除了 轴 向 拉 应 力 的 锻 造 法 （ 2） WHF法 （ wide die heavy blow forging method） ,WHF法 是 宽 砧 强 力 压 下 锻 造 法 。 一 般 与JTS法 并 用 （ 3） JTS法 即 中 心 压 实 法 （ 或 温 间 锻 造 法 、 硬 壳 锻造 法 ） （ 4） KD法 （ V型 钻 锻 造 法 ） 用 途 很 广 泛 。 锻 件 的

31、 主 要 缺 陷 （ 1） 横 向 裂 纹 （ 2） 纵 向 裂 纹 （ 3） 表 面 龟 裂 （ 4） 内 部 微 裂 （ 5） 局 部 粗 晶 （ 6） 表 面 折 叠 （ 7） 中 心 偏 移 （ 8） 机 械 性 能 不 能 满 足 要 求 自 由 锻 工 艺 要 点 水 冒 口 要 除 量 变 形 过 程 的 选 择 锻 造 比 的 选 择 压 实 过 程 12500t自 由 锻 水 压 机 第 五 锻 后 热 处 理 锻 后 热 处 理 的 目 的 与 作 用 锻 后 热 处 理 常 用 方 法 实 例 （ 锻 后 热 处 理 曲 线 ） 锻 后 热 处 理 的 目 的 与 作 用

32、 （ 1） 消 除 锻 造 应 力 ， 降 低 锻 件 的 表 面 硬 度 ，提 高 其 切 削 加 工 性 能 。 （ 2） 满 足 机 械 性 能 要 求 。 （ 3） 调 整 与 改 善 组 织 。 （ 4） 防 止 和 消 除 白 点 的 问 题 。 锻 后 热 处 理 常 用 方 法 方 法 ：退 火 annealing 正 火 normalizing回 火 tempering 淬 火 quenching 操 作 要 点1、 装 炉 前 的 准 备 工 作 2、 装 炉 温 度 。3、 待 料 温 度4、 锻 件 摆 放 ，5、 配 炉 原 则 6、 加 热 7、 冷 却 实 例 锻

33、 后 处 理 曲 线 第 六 、 性 能 热 处 理 性 能 热 处 理 的 目 的 与 作 用 性 能 热 处 理 常 用 方 法 实 例 （ 性 能 热 处 理 曲 线 ） 性 能 热 处 理 的 目 的 与 作 用其 主 要 目 的 是 ： 通 过 加 热 、 冷 却 的 方 法 ， 改 变 金 属 或 合 金 的组 织 结 构 ， 使 其 具 备 工 程 技 术 上 所 需 要 的 性能 。 提 高 金 属 材 料 的 力 学 性 能 ， 充 分 发 挥 材 料 的潜 力 ， 节 约 材 料 延 长 零 件 使 用 寿 命 制 定 热 处 理 规 范 的 原 则 按 其 导 热 性 能

34、 ， 碳 化 物 溶 解 的 难 易 以 及 对 终冷 温 度 的 要 注 将 钢 种 分 成 若 干 组 ， 然 后 再 按锻 件 尺 寸 的 不 同 分 别 条 用 不 同 的 工 艺 参 数 。其 主 要 目 的 也 是 为 了 减 少 热 处 理 过 程 中 的 内应 力 对 锻 件 的 危 害 作 用 。 性 能 热 处 理 常 用 方 法退 火 ： 完 全 退 火 、 球 化 退 火 、 去 应 力 退 火 等正 火淬 火 ：回 火 ： 低 温 回 火 、 中 温 回 火 、 高 温 回 火固 溶 处 理整 体 热 处 理 表 面 淬 火 ： 火 焰 加 热 、 感 应 加 热 、

35、 激 光 加 热物 理 气 相 沉 积化 学 气 相 沉 积等 离 子 化 学 气 相 沉 积表 面 热 处 理 渗 碳 渗 氮碳 氮 共 渗其 它 ： 渗 其 它 金 属 或 非 金 属 、 多 元 共 渗化 学 热 处 理 退 火 退 火 是 将 工 件 加 热 到 适 当 温 度 ， 根 据 材 料 和工 件 尺 寸 采 用 不 同 的 保 温 时 间 ， 然 后 进 行 缓慢 冷 却 . 正 火 正 火 是 将 工 件 加 热 到 适 宜 的 温 度 后 在 空 气 中冷 却 . 淬 火 淬 火 是 将 工 件 加 热 保 温 后 ， 在 水 、 油 或 其 他无 机 盐 、 有 机

36、水 溶 液 等 淬 冷 介 质 中 快 速 冷 却 。淬 火 后 钢 件 变 硬 ， 但 同 时 变 脆 。 回 火 为 了 降 低 钢 件 的 脆 性 ， 将 淬 火 后 的 钢 件 在 高于 室 温 而 低 于 650 的 某 一 适 当 温 度 进 行 长时 间 的 保 温 ， 再 进 行 冷 却 ， 这 种 工 艺 称 为 回火 实 例 （ 性 能 热 处 理 曲 线 ） 性 能 热 处 理 曲 线 管 板 的 性 能 热 处 理 曲 线 第 七 金 属 材 料 的 机 械 性 能 机 械 性 能 的 定 义 表 示 金 属 材 料 机 械 性 能 的 指 标 实 际 工 程 中 常

37、用 指 标 机 械 性 能 的 定 义 金 属 材 料 在 载 荷 作 用 下 抵 抗 破 坏 的 性 能 ， 称为 机 械 性 能 表 示 金 属 材 料 机 械 性 能 的 指 标 强 度 塑 性 硬 度 冲 击 韧 性 强 度 强 度 ： 金 属 材 料 在 外 力 作 用 下 抵 抗 永 久 变 形 和断 裂 的 能 力 称 为 强 度 。 工 程 上 常 用 的 是 屈 服 强 度 yield strength （ Rp0.2、 Rp1.0 ） 抗 拉 强 度 ultimate (tensile) strength （ Rm） 塑 性 塑 性 ： 金 属 材 料 在 外 力 作 用

38、下 产 生 塑 性 变 形而 不 破 坏 的 能 力 称 为 塑 性 。工 程 上 常 用 的 是1、 延 伸 率 ： elongation （ A ）2、 断 面 收 缩 率 （ ） 硬 度 硬 度 ： 金 属 材 料 局 部 抵 抗 硬 物 压 入 其 表 面 的能 力 称 为 硬 度 。工 程 上 常 用 的 是 1、 布 氏 硬 度 （ HB） 2、 洛 氏 硬 度 （ HR、 HRC） 3、 维 氏 硬 度 （ HV） 冲 击 韧 度 冲 击 韧 度 ： 金 属 材 料 抵 抗 冲 击 载 荷 的 能 力 称 为冲 击 韧 度 。 工 程 上 常 用 的 是 冲 击 韧 性 （ Ak

39、） ： 材 料 抵 抗 冲 击 载 荷 的 能 力 ，单 位 为 焦 耳 /厘 米 2（ J/cm2） . 冲 击 吸 收 功（ ISO-V、 KV） 第 八 、 关 于 不 锈 钢 的 基 本 知 识 不 锈 钢 的 分 类 不 锈 钢 的 冶 炼 不 锈 钢 的 锻 造 不 锈 钢 的 固 溶 处 理 不 锈 钢 的 分 类 1、 马 氏 体 不 锈 钢 2、 铁 素 体 不 锈 钢 3、 奥 氏 体 不 锈 钢 马 氏 体 不 锈 钢 马 氏 体 不 锈 钢 含 碳 高 达 0.2%， 在 任 何 冷 速 下都 会 由 奥 氏 体 变 为 马 氏 体 ， 强 度 高 ， 相 当 于低 合

40、 金 钢 ， 有 磁 性 。 耐 腐 蚀 性 能 差 ， 不 容 易焊 接 ， 焊 后 应 退 火 处 理 。 典 型 钢 号 如 2Cr13、3Cr13等 。 铁 素 体 不 锈 钢 铁 素 体 不 锈 钢 含 碳 达 0.1%， 耐 腐 蚀 性 不 理 想 ，铬 是 其 主 要 成 分 ， 含 镍 少 ， 只 能 抗 氧 化 ， 不能 耐 酸 碱 ， 有 磁 性 ， 无 相 变 ， 不 能 用 热 处 理提 高 强 度 。 焊 接 时 热 影 响 区 晶 粒 长 大 从 而 降低 韧 性 ， 脆 性 转 变 温 度 高 于 室 温 。 典 型 钢 号如 1Cr14、 1Cr28。 奥 氏

41、体 不 锈 钢 铬 超 过 16%、 镍 近 9%就 能 获 得 奥 氏 体 不 锈钢 。 一 般 铬 均 超 过 18%， 镍 完 成 奥 氏 体 化 。奥 氏 体 不 锈 钢 焊 接 性 能 好 ， 无 淬 硬 性 ， 抗 腐蚀 性 能 强 ， 有 良 好 的 低 温 韧 性 ， 无 相 变 ， 为敏 化 后 不 过 多 降 低 晶 间 腐 蚀 ， 焊 接 时 不 预 热 ，焊 后 不 热 处 理 。 奥 氏 体 不 锈 钢 简 单 的 奥 氏 体 不 锈 钢 是 18-8钢 ， 即0Cr18Ni9(304)， 这 种 钢 应 用 普 及 ， 缺 点 是 材料 可 能 发 生 敏 化 ，

42、产 生 晶 间 腐 蚀 。 温 度500800 时 ， 多 余 的 C向 晶 粒 界 飞 速 扩 散 ，在 晶 界 附 近 和 Cr结 合 成 Cr23C6， 出 现 晶 粒 边界 贫 Cr， 当 Cr低 于 12.5%时 产 生 晶 间 腐 蚀 。0Cr18Ni9钢 敏 化 时 在 晶 界 会 产 生 磷 的 偏 析 ，容 易 出 现 应 力 腐 蚀 裂 纹 。 核 电 用 不 锈 钢 经 常 用 0Cr18Ni12Mo2(316)， 核 电 产 品 常 用 的 不 锈 钢 0Cr18Ni9 相 当 于 美 国 30400Cr18Ni9 相 当 于 美 国 304L0Cr18Ni10Ti 相

43、 当 于 美 国 3210Cr18Ni12Mo2 相 当 于 美 国 3160Cr18Ni11Nb 相 当 于 美 国 3470Cr17Ni12Mo2N 相 当 于 美 国 316N00Cr17Ni14Mo2 相 当 于 美 国 316LCr18Ni9Si3 相 当 于 美 国 302B1Cr18Ni9 相 当 于 美 国 302 不 锈 钢 的 锻 造 1 锻 造 主 要 解 决 晶 粒 度 、 相 和 夹 杂 物 2 不 锈 钢 的 晶 粒 度 与 加 热 温 度 和 变 形 量 有 关 3 变 形 量 4 相 铁 素 体 相 呈 园 滑 无 规 则 的 形 状 ， 铁素 体 相 是 有 规 则 的 多 边 形 几 何 体 。 不 锈 钢 的 固 溶 处 理 固 溶 处 理 的 目 的 加 热 温 度 固 溶 处 理 冷 却 速 度 稳 定 化 处 理 消 除 应 力 处 理 固 溶 处 理 可 降 低 相 含 量