热处理基础知识05.6.ppt

热处理基础知识 20046.5.15 热处理基础知识 ???? 1 金属材料基础 ???? 2 铁碳相图 ???? 3 金属材料热处理 ???? 4 热处理设备概要 ? 5 热处理基础知识小结 1 金属材料基础 1.1 金属与合金的概念 1.2 金属材料概述 1.3 典型金属的晶体结构特点 1.1 金属与合金的概念 ?1.1.1 金属及其特性 在化学元素周期表的左边和中间部分的元素（约占全部元素的3/4）为金属。金属的结合键主要是金属键，因而其具有特殊光泽，优良的导电、导热性，良好的塑性、强度及其它力学性能等。金属独有的特性是具有正的电阻温度系数。 1.1 金属与合金的概念 1.1.2 合金 合金：由两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的物质称为“合金”。 例如，黄铜是铜和锌组成的合金，碳钢和铸铁则都是铁和碳组成的合金。 1.2 金属材料概述 1.2.1 含义 纯金属和合金统称为金属材料。金属材料可分为黑色金属材料和有色金属材料两大类。前者即钢铁材料，后者即钢铁材料以外的所有材料（亦称非钢铁材料）。 1.2.2 特点 和其他材料相比，金属材料的特点是既具有较高的强度，又具有较好的塑性和加工性，因而广泛用作结构材料。其不仅在现代工农业生产中占有极重要的地位，而且在日常生活中也得到广泛应用，尤其在机械制造业中应用得更多。 1.3 典型金属的晶体结构特点 1.3.1 有关晶体的基本知识 （2）晶体结构 晶体中实际质点（原子、分子或原子集团）按一定几何规律的具体排列方式。 1.3.2 金属的三种典型晶体结构 （1）体心立方晶挌 （ BCC, bcc 图1.3 ） 1.3.2 典型的金属晶体结构 （2） 面心立方晶挌 (FCC,fcc 图1.4) 1.3.2 典型的金属晶体结构 （3） 密排六方晶挌 ( HCP, hcp 图1.5 ) 2 铁碳合金状态图 2.1 纯铁的同素异构转变 2.2 铁碳合金相图（状态图） 2.3 Fe–C合金状态图的应用 2.4 钢和铸铁的分类与表示方法 2.2 铁碳合金相图（铁碳状态图） 2.2.1 基本概念 （1） 组元： 组成材料最基本的、独立的物质称为组元。 （2）相与组织 ① 相：具有相同的化学成分、晶体结构，并且有界面分开的均匀组成部分。 ② 组织：用肉眼或在显微镜下所观察到材料内部的微观形貌图像。 2.2.2 Fe – C合金状态图 （1）什么是铁碳合金状态图？ 它是表示铁和碳两组元组成的合金体系中合金状态与温度、成分之间关系的图解。即表示在极其缓慢冷却(或加热)条件下(接近平衡件条下)，不同成分的铁碳合金的状态或组织随温度而变化的一种图解。又称平衡图，或相图。 2.2.2 Fe – C合金状态图 （2） 铁碳相图的实用意义 它不仅指出了不同成分铁碳合金的结晶或熔化温度，在不同温度下的组成相及相对量，更重要的是根据铁碳合金状态图，还能确定当温度、合金成分改变时合金组识、性能的变化规律，从而可以正确制定铁碳合金的铸造，焊接，压力加工、热处理等生产工艺过程以及为创造新合金指出方向。因此，铁碳合金状态图是研究铁碳合金成分，组识以及由它们所决定的合金性能之间变化规律的重要工具。 2.2.2 Fe – C合金状态图 （3）表示方法 在铁碳合金中，铁和碳可形成一系列化合物如Fe3C、Fe2C、FeC等（如图2.3所示），但是当碳含量超过5％的铁碳合金，性能很脆，没有实用价值，因此，现在研究的铁碳合金状态图，只是从Fe和Fe3C这一部分的状态图。所以，铁碳合金状态图也可认为是Fe和Fe3C这两个组元所组成的二元合金状态图。图中纵坐标表示温度，横坐标表示合金成分（通常用组元的重量百分数表示）。 2.2.2 Fe – C合金状态图 （4） Fe – C 相图分析 ①基本相与组织 I 铁素体（F, α ） 碳原子溶入α-Fe中所形成的间隙固溶体，称为铁素体（F， α ），BCC晶格。 性能特点: 其力学性能如下:σb=250～300MPa，σS=98～66MPa,δ=30%～50%,ψ=70%80%,aK=300J/cm2,布氏硬度值为80～100HBS。 组织特征: 为呈明亮的多边形晶粒（见右图）。 奥氏体（A， γ ） 碳原子溶入γ-Fe中所形成的间隙固溶体称为奥氏体（A， γ ），FCC晶挌。性能特点: A的塑性良好，无磁性，强度和硬度比F高。其力学性能如下：σb=400～800MPa，δ=40%～50%,布氏硬度值为170～220HBS。组织特征: 呈多边形晶粒，晶界较F平直，晶粒内