第三章金属与热处理基础概述.ppt

金属材料的物理性能 1、密度：单位体积金属的质量。单位为kg/m3。与材料的使用和检测等都有关系 2、熔点：从固体状态向液体状态转变时的温。 各种金属都有其固定熔点。对于冶炼 、 铸造、焊接和配制合金都很重要。 3、导热性：金属材料传导热量的能力。 热导率表示金属材料导热性能的优劣。 金属的导热性以银为最好，铜、铝次之。导热性好的金属散热也好，可用来制造散热器等零件。 4、热膨胀性：金属材料在受热时体积会增大，冷却 时则收缩，这种现象称为热膨胀性。 常用线膨胀系数表示热膨胀性。 5、导电性：金属材料传导电流的性能。 所有的金属都具有导电性。其中以银为最好铜、铝次之。 6、磁性：金属导磁的性能。具有导磁能力的金属材料都能被磁铁吸引。铁、钴为铁磁性材料，锰、铜为无磁性材料。对某些金属来说，磁性也不是固定不变的。 金属材料的化学性能 1、耐腐蚀性：金属材料在常温下抵抗氧、水蒸汽及其它化学介质腐蚀作用的能力。 2、抗氧化性：金属材料在加热时抵抗氧化作用的能力 。 3、化学稳定性：是金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。 金属材料的工艺性能 定义：是指其在各种加工条件下表现出来的适应能力。 铸造性：金属材料能否用铸造方法制成优良铸件的性能。主要决定于金属材料熔化后即金属液体的流动性，冷却时的收缩率和偏析倾向等。 锻压性：金属材料能否用锻压方法制成优良锻压件的性能。决定于材料的塑性及其塑性变形抗力 焊接性： 切削加工性：金属材料接受切削加工的难易程度 决定于硬度和韧性。 晶格常数：晶胞的棱边长度。单位用纳米 晶面：在金属晶体中，一系列原子构成的 平面。 晶向：任意两个原子中心的直线，可代表晶格空间的一定方向。 纯金属的结晶过程 定义：是指金属由液态转变为固态的过程，也就是原子由不规则排列的液体逐步过渡转变为有规则排列的固体的过程。这个过程用热分析的方法来研究。 理论结晶温度：由于结晶时放出大量的结晶潜热，补偿了冷却时向周围散失的热量，所以曲线上出现了一段“平台”。平台对应的温度就是金属结晶温度。纯 金属的结晶是在恒温下进行的，结晶不是瞬间完成的。 液态金属的结晶过程 金属的结晶过程就是晶核的形成及晶核长大两个过程。 一般来说，在常温下晶粒越细，金属材料的强度越高、韧性好。 细化晶粒的方法： 1、增加过冷度 2、变质处理 3、附加振动 铁的同素异构转变也是一种结晶过程，同样遵循晶核形成和长大的结晶规律，转变时也有潜热的放出和过冷现象。 正是由于铁能够发生同素异构转变，才能使钢铁通过热处理的方法，改变其组织和性能。 间隙固溶体 溶质原子分布在溶剂晶格的间隙处时，所形成的固溶体称为间隙固溶体。 只有溶质原子尺寸很小，溶剂的晶格间隙较大的条件下形成。 如碳、氮、硼等非金属元素溶入铁中形成的固溶体。 间隙固溶体的溶质数量是有限的。 置换固溶体 溶质原子代替了部分溶剂原子而占据着溶剂晶格中的某些结点位置时，所形成的固溶体称为置换固溶体。 溶质原子大小必须与溶剂原子相近。 镍铬等大多数合金元素溶于铁形成的固溶体都是这一类。 溶质原子和溶剂原子，能以任何比例互相溶解的称为无限固溶体，只能置换一定数量的称为有限固溶体。 机械化合物: 组成合金的组元既不是纯组元，也不是固溶体或化合物， 而是两种或两种以上的纯组元、固溶体、化合物以弥散的混合物的形式组成在一起的固体物质，称为机械混合物。 机械混合物中各个相仍保持各自的晶格和性能。因此，机械混合物的性能取决于各组成相的相对数量、形状、大小和分布情况。 珠光体是奥氏体在冷却过程 中，在727度的恒温下同时析出铁素体和渗碳体形成的混 合物，因此它只存在于727度以下。 珠光体的平均碳量比为0.77%。由于是硬的渗碳体和软的铁素体两相相间组成的机械混合物，所以力学性能介于铁素体和渗碳体之间。它的强度较高，硬度适中。具有一定的塑性。 莱氏体是含碳量为4.3%的铁碳合金，在1148度时，从液体中同时结晶出奥氏体和渗碳体后形成的混合物。由于奥氏体在727度时转变为珠光体，所以在室温时，莱氏体是由珠光体和渗碳体组成。 莱氏体的性能和渗碳体相似，硬度很高塑性很差。 Fe-Fe3C状态图中主要特性点 Fe-Fe3C状态图中主要特性线的含义 Fe-Fe3C状态图中主要相区 铁碳合金分类 Fe-Fe3C状态图的应用 铸造方面的应用：钢熔化温度与浇注温度都比铸铁的高，接近共晶成分的铁碳合金不仅熔点低，凝固温度区间也较小，故接近共晶成分的铁碳合金具有良好的铸造性能。 锻造方面的应用：钢处于奥氏体状态时，其变形抗力小，塑性好，易于塑性变形。 焊接方面