机械工程材料复习资料(5)

3、铁碳合金相图

点：符号、成分、温度线：液固相线、水A

平线、固溶线、固δ H温 J N度溶体转变线 A+δ相区标注组织组成物标注复相组织组成物： P(F+珠光体P(F+ Fe3C) Le(A+莱氏体Le(A+ Fe3C) Le’(P+Fe3C) Le’(P+Fe典型合金结晶过程(以共析钢为例)

L+δ B

A D N G

1538 1538℃ HJB 1495 1495℃ 1227 1227℃ ECF 1148 1148℃ 1394 1394℃ PSK 727 727℃ 912 912℃ L D L+A C A+ Fe3C LeLe+ Fe3CⅠ Le+

A G

EA+

L+ Fe3C F

F

A+F

P Q FeP+F

S Fe3CⅡ A+ Fe3CⅡ+Le PP++Le’ Fe3CⅡ P+ Fe3CⅡ+Le’

K

F+ Fe3C Le’ Le’Le’+ Fe3CⅠ Le’

F+ Fe3CⅢ

C%

Fe3C的

典型合金的结晶过程(以共析钢为例)温度

时间

杠杆定律的应用

㈠热处理原理 1、加热时的转变

奥氏体化步骤：A形核；A晶核长大；残余渗碳体溶解；A成分均匀化。 奥氏体化后的晶粒度：

初始晶粒度：奥氏体化刚结束时的晶粒度。 实际晶粒度：给定温度下奥氏体的晶粒度。 本质晶粒度：加热时奥氏体晶粒的长大倾向。2、冷却时的转变

⑴等温转变曲线及产物

2、冷却时的转变

⑴等温转变曲线及产物A1

650 650℃ A过冷A 600过冷A 600℃ A 550 550℃

A过冷A S A→S T A→T

A→P P

P S T B上

A过冷A

B A→B上

350 350℃A过冷A B A→B下

B下 M+A’ M+A’ M时间

MSM A→M

Mf

C⑵用C曲线定性说明连续冷却转变产物

C根据与C曲线交点位置判断转变产物A均匀A

A细A

A1正火 ) (空冷)

等温退火退火 ) (炉冷)

500-650 500- 650℃

350-500 350- 500℃

MS P Mf

) 150- 250℃ (水冷) 150-250

淬火

S回淬火 ) (油冷) T回分级淬火

? T+S回

? S PP B下时间8

等温淬火

? M回 P? M+A’ T+M+A’ T+B下+M+A’ S M+A’ T+M+A’+M+A’ M+A’ M+A’

3、回火时的转变

碳钢：马氏体的分解；残余奥氏体分解；ε-碳化物转变为Fe3C；Fe3C聚集长大和铁素体

多边形化。

W18Cr4V钢：560℃三次回火。析出W、Mo、V的碳化物，产生二次硬化。回火冷却时，A’转变为M。每次回火加热都使前一次的淬火马氏体回火。

强化钢铁材料最经济有效的热处理工艺是淬火+回火,它包含了四种基本强化方法。

五、工业用金属材料 ㈠工业用钢

工业用钢(续)钢种滚动轴承钢耐磨钢碳素工具钢低合金工具钢高速钢 C%典型牌号合金元素作热处理用+ Cr: Cr:提高淬球退+淬,+透性,耐磨火+低温耐蚀性回火 A Mn:形成A Mn:组织水韧处理使用状态下组性能用途织 M回+ A’(少 A’高耐磨滚动轴 )+量)+ )+颗粒状σ1高σ-1承 Fe3C a足够akM+表：M+ M+碳化物

0.95~ GCr15 1.10 1.0~ 1.3 ZGMn13

A心：A M回+ A’(少 A’ )+量)+ )+颗粒状 Fe3C M回+ A’(少 A’ )+量)+ )+颗粒状 Fe3C

高耐磨铲齿，耐冲击履带板高硬度冲子、高耐磨丝锥、锉刀高硬度低速刃高耐磨具高热硬高速刃高硬度具高耐磨

0.65~ T7~T13 1.35 0.75~ 9SiCr 1.5 0.7~ 1.5 W18Cr4V

+球退+淬+火+低温回火+ Si Cr Si、Cr Cr:提球退+淬+火+低温高淬透性回火Cr: Cr:提高淬透 W V性；W、V:提高热硬、耐磨性

锻、退火、 M回+ A’(少 A’+淬火+三 )+量)+ )+颗粒状碳次回火化物

工业用钢(续)钢种 C%典型牌号 Cr12 Cr12MoV 5CrNiMo 5CrMnMo 3Cr2W8V1Cr13,2Cr13

冷作 1.4~模具 2.3钢热锻 0.5~模钢 0.6压铸 0.3~模钢 0.6不锈钢耐热钢

合金元素作热处理用 Cr: Cr:提高淬透锻， MoV性。MoV:提退，淬 MoV:+火+低温高耐磨性合金元素作回火调质用同调质钢合金元素作用同高速钢 Cr: Cr:提高耐蚀 Ni:性；Ni: Ni:形成 Ti: A;Ti: Ti:防止晶间腐蚀+淬火+回火调质+淬火+低温回火不能热处理

使用状态下组织

性能

用途冷冲模挤压模热锻模

) M回+ A’(少量)+高硬度 A’颗粒状碳化物高耐磨

S回

抗热疲劳

) M回+ A’(少量)+抗热疲压铸模 A’,劳,耐磨颗粒

状碳化物

0.03 - 3Cr13,4Cr13 0.030.95 0Cr131Cr18Ni9Ti 15CrMo,12Cr1MoV 15CrMo CrMo,12Cr1MoV 4Cr9Si2,1Cr11MoV

S回M回 F A

固溶处理

高耐蚀 (性(随 C% C%增,加,耐蚀 )性下降)高热强,性,高抗氧化性

汽轮机叶片

医疗器械硝酸氮肥工业

化工管道锅炉零件气阀,,叶片

1Cr18Ni9Ti

Cr,Si:提高抗氧 Cr,Si Si:; Mo:提高T T化性;Mo: V,Ti:弥散强再；V,Ti:; Ni:形成A组 A化; Ni:织

正火 F+P调质 S回固溶 A

过热器管

㈡铸铁

石墨化：铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程。牌号举例获得方法液态金属石+墨化+孕育处理

铸铁名称

组织

热处理

用途机床床身车轮壳，管接头柴油机曲轴

( P基体(F、P、去应力， F+P)++片状消除白 (最低抗拉强度口，表面铁 250 MPa)为250MPa) 250MPa石墨淬火+ ( P) KTZ450 -06 KTZ450白口+石基体(F、P)石墨化可锻 (最低抗拉强度墨化退火+团絮状石退火 450 MPa, 450MPa铸铁为450MPa,最低墨 HT250灰铸6%)延伸率为6%)

QT500球墨 QT500-7

(最低抗拉强度铸铁为500MPa,最低 500 MPa, 500MPa 7%)延伸率为7%)

液态金属石+墨化+球化+处理+孕育处理

( P基体(F、P、可进行 F+P)++球状各种热石墨处理

㈡铸铁 石墨化：铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程。

㈢有色金属及其合金合金牌号举例 LF5 LY11铝合金 LC4 LD7 ZL102 ZL201 ZL301 ZL401铜合金钛合金 H68 HPb59 -1 HPb59QAl7 TC4牌号含义 5号防锈铝合金 11 11号硬铝合金 4号超硬铝合金 7号锻铝合金 Al Si铸造合金 2号Al-Si AlAl Cu铸造合金 1号Al-Cu AlAl Mg铸造合金 1号Al-Mg AlAl Zn铸造合金 1号Al-Zn Al68%Cu(32%Zn)黄铜含68%Cu(32%Zn) 68%Cu(32%Zn) 59%Cu,1%Pb含59%Cu,1%Pb(40% 59%Cu,1%Pb(40% Zn) Zn)黄铜 7%含7%Al的铝青铜 7%Alα 4号α+β型钛合金 Sn Sn基轴承合金 Pb Pb基轴承合金性能耐蚀、塑性好强硬度高高强可锻、耐温耐蚀,铸造性好耐热,强度较高耐蚀,高强高强,铸造性好塑性好高强用途冷成型件冲压模锻件受力大结构件锻件汽缸、活塞较高温高强件舰船配件汽车飞机零件冷变形件船舶及化工零件

高强,耐磨,耐蚀船舶飞机零件高强,耐蚀,耐热<400℃航空件耐磨,导热,耐蚀重型动力轴承高温高强低速低载设备

巴氏合 ZSnSb11Cu6金 ZPbSb16Sn16Cu2