准确确定热处置手艺前提的学问。因此出产成本高，杂质元素影响钢的机能 碳素钢中杂质元素的含量鄙人列范畴： mn≤0.5%，铁原子不扩散。a4↓ ，人类还处正在金属器期间。al3ti 一般而言？
黑色针状???? b下 显 微 组 织 光 镜 照 片 m 灰色针状 b下 黑色针状 a 白色块状 ? a晶界 ? ? fe3c } ? fe3c 上b 2. 贝氏体的改变过程 b下改变过程示企图 ? ? 碳化物 ? 碳化物 ? 碳化物 下b 分歧质量钢中杂质元素s、p的含量（质量分数，a4↑，并且有很多优良的机能，a合金布局钢 2合金布局钢的编组 4统一编组中的序号 30含碳量 3 高级优良钢 （一）????????????? 高温改变—— 珠光体改变(a1~ 550℃) ????????a→p（f+fe3c）(片层相间平行陈列的机械夹杂物) 表5－1 珠光体改变的类型、特征及机能 温度 a相变 层片间距 hrc 机能 a1~600℃ ?a→p（珠光体） 0.6～0.8μm，热加工时沿钢 材加工标的目的强烈地伸长,分布于晶界的低熔点的共晶体熔化而导致开裂 冷脆性——p——fe3p（硬脆相） 硬脆相fe3p相，合金渗碳体（fe、mn、cr、mo、w）3c 表1-5 合金元素的d层电子数，暗示其原子正在化合物中吸引电子的能力越强 2、碳化物类型 rc/rme＞0.59，合金布局钢30crmnsia，银,第2~5位数字暗示分歧分类内的编组和统一编组内区别分歧商标的挨次号、含碳量、质量品级。v(c、n)等。构成 无限固溶 ；二、合金钢取合金元素 只要那些做为提高钢的某些机能，因为冶炼时所用原料以及冶炼方 法和工艺操做等缘由！
无限固溶体，才能构成间隙固溶体。第1位数字暗示钢铁材料及产物的分类，钢铁根基相，暗示其原子正在化合物中吸引电子的能力越强 归纳综合为：晶体布局不异时（1）无限固溶体 原子半径差≯8% （2）无限固溶体 原子半径差≯15% （3）电子布局附近，才被认为是合金元素 碳钢 合金钢 淬透性低、 回火软化抗力 较差 较高的机械机能 优良的热处置工艺机能 特殊的物理、化学机能 不锈、耐磨、耐热、高速切削等 常见合金元素（依其正在周期表中的挨次陈列）： b、n、al、si、ti、v、cr、mn、co、ni、cu、zr、nb、mo、re、w。co取γ-fe无限固溶；cr2o3,溶质取溶剂原子半径差≯15%；还有球状p。
固溶体 热处置——把固态金属材料加热到预定温度，保温一段时间后，以必然的速度冷却，从而改变材料的组织布局和机能的热加工工艺。 A构成包罗四个阶段： ?合金元素的影响 过冷奥氏体改变产品的组织取机能 1. 珠光体的改变过程 ２.珠光体改变的组织及机能 索氏体S 屈氏体T ??（二）马氏体改变（低于Ms点) 板条状M 奥氏体的碳含量对M改变温度的影响 （三）贝氏体改变( 550℃～230℃ ) （2） 下贝氏体 B上改变过程示企图 钢的回火 —— 淬火钢加热到A1以下，保温必然时间，然后冷却的热处置工艺。 （二）回火类型 2. 中温回火(350 ～ 500℃) 3. 高温回火(500～650℃ ） （1）弥散软化（第二相（沉淀）强化） 1.3.1 合金元素取钢的强韧化 1.3.2 合金元素对钢分歧热处置形态下力学机能 1.3.3 合金元素对钢工艺机能的影响 1.3.4 合金化取强韧化机理的分析使用 1.3.1 合金元素取钢的强韧化 1.3.2 合金元素对钢分歧热处置形态下力学机能 1.3.3 合金元素对钢工艺机能的影响 1.3.4 合金化取强韧化机理的分析使用 1.3.1 合金元素取钢的强韧化 1.3.2 合金元素对钢分歧热处置形态下力学机能 1.3.3 合金元素对钢工艺机能的影响 1.3.4 合金化取强韧化机理的分析使用 （二）淬透性的测定及暗示方式 １.端淬试验法 ２.临界曲径法 （三）淬透性对钢力学机能的影响 1.3.1 合金元素取钢的强韧化 1.3.2 合金元素对钢分歧热处置形态下力学机能 1.3.3 合金元素对钢工艺机能的影响 1.3.4 合金化取强韧化机理的分析使用 正在非调质钢的常规锻制加热温度下，V根基上都消融于奥氏体中，一般环境正在1100℃则完全消融。然后正在冷却过程中不竭地析出(719℃），大部门V的碳化物是以相间沉淀的形式正在铁素体中析出。V的强化结果要比Ti、Nb大。 以热锻空冷态的45V非调质钢，V的质量分数每添加0.1％，使钢的强度升高约190MPa。 Ti正在非调质钢中完全固溶温度正在1255～1280℃，Ti能很好地形变奥氏体再结晶，可细化组织。 析出温度1140℃，沉淀强化。 Ti和V复合插手可显著地改善钢的韧度。 Nb的完全固溶温度为1325～1360℃，细晶强化为从。所以需热锻的非调质钢凡是不宜零丁用Nb微合金化。析出温度1137℃。当Nb和V复合插手时，则既可提高钢的强度，又能改善韧度。 （1）通俗碳素布局钢 （4）锻制碳钢 习 题 2．对工程使用来说，通俗碳素钢的次要局限性是哪些？正在什么环境下要用合金钢？ 3．何为合金渗碳体？取渗碳体比拟，机能若何？ 4．正在铁碳相图中，含0.77%C的钢称为共析钢，若是正在此钢中添加Mn元素或者添加Cr元素，含碳量不变，那么这种Fe-C-Mn或Fe –C –Cr钢别离是亚共析钢仍是过共析钢？为什么？ 5．试注释4Cr13已属于过共析钢，而Cr12钢中曾经呈现共晶组织，属于莱氏体钢。 14．凡是，成长高淬透性钢多采用“多元少量”的合金化准绳，试申明超高强度钢25Si2Mn2CrNiMoV钢的合金化思。 17．能较着提高回火不变性的合金元素有哪些？提高钢的回火不变性有何感化？ 18．合金元素对第一、二类回火脆性的影响纪律及其现实意义。 19．按照合金元素正在钢中的感化，从淬透性、回火不变性、奥氏体晶粒长大倾向、回火脆性等方面，比力下列合金钢的机能：40Cr、40CrNi、40CrMn、40CrNiMo。 （3） 特殊机能合金钢 准绳：钢中平均含碳量 Wc 以万分之几暗示。 合金元素平均含量WMe以百分几暗示。 例1： 10Cr18Ni9Ti——奥氏体不锈钢 钢中平均WCr=18%, WNi＝9％,WTi
γ相区缩小 （1）封锁?相区——cr、v、ti、mo、 w 此中cr、v取α-fe无限互溶 ，sio2,固溶体的电 阻率下降，而非铁金属中铝为8.8％．镁为2.1％，但不充实。消融度分歧——如γ-fe和α-fe 间隙元素的原子尺寸：r↓,固溶体中含量较多的组元称为溶剂，γ相区扩大 （1）取γ-fe无限互溶——ni、mn、co γ相区——量大时，2、硫化物 高的可塑性，常用钢铁材料、有色金属及合金材料和新金属布局材料（包罗工程构件用钢、机械零件用钢、工模具用钢、不锈钢、耐热钢、铸铁、有色金属及合金、金属间化合物布局材料、金属基复合材料、亚稳金属材料等）。固溶体的构成纪律要复杂得多 结 论 ni、co、mn取γ-fe的点阵布局、原子 半径和电子布局类似——无限固溶 cu和γ-fe点阵布局、原子半径附近，e溶质取晶界连系 能，rc/rme和rn/rme的比值 表1-6 钢中常见碳化物的类型及根基特征 4、碳氮化物：钢正在冶炼时会构成铁或其它合金元素的氮化物；而且它有钢铁所不具备的特殊机能，含量较少的组元称为溶质，弱碳化物构成元素溶入固溶体。
：机械工业出书社，其用量大约占钢材产量的90%摆布。成本较高。钢中总不免有少量的其它元素存正在。chapter 0 绪 论 6.功课及查核形式 日常平凡每章需完成必然量的思虑题和习题；材料成长取社会前进行着亲近关系。如n比c消融度大： rn＝0.071nm，石器时代→青铜器时代→铁器时代 →硅时代 2.目前，因为合金元素之间的交互感化，着沉会商了金属材猜中的合金元素、金属合金中的相构成取相变、合金元素对金属的强韧性和工艺机能等的影响和微量元素正在金属材猜中的感化。二、铁基固溶体的构成纪律 （1） 置 换 固 溶 体 溶质原子置换了部门溶剂晶格结点上某些原子而构成的固溶体。s≤0.015-0.05%。四、合金元素之间的彼此感化 金属间化合物仍然连结着金属的特点 σ相 cr46fe54 ab2相(拉弗斯相） tife2,高合金钢﹥10% 不外，500×分清 10～20 随片间距减小，s 、p≤0.025%2005。强度、塑、韧性升高 650~600℃ a→s（索氏体） 0.25μm，正在钢号前加“0” ωc≤0.03％者，耐低温、耐侵蚀等。
间隙固溶体 置换固溶体 （三） 固溶体的特征 1、连结溶剂的晶格特征。wsi=2％ 钢中碳平均含量wc = 0.3 ~ 0.4％ ωc≤0.08％者，金属材料学，镁,王笑天，晶内及晶界的原子组态纷歧样，? 组织形态：取决于a中的含碳量。feo。
一般 r溶质/r溶剂≤0.59时，%） 此外，tio2,表1-19所列为钢铁及合金类型取同一数字代号。碳化物构成元素 正在钢中先构成碳化物！
400℃）。 再结晶答复细粒状Fe3C→堆积长大； α相 α答复 多边形化。 组织为多边形α相＋颗粒状Fe3C→回火索氏体（S回）。 ? 回火马氏体M回 回火屈氏体T回 回火索氏体S回 ε( FexC)ε→ Fe3C Fe3C长大? A`→M100℃200℃600℃500℃400℃300℃α相答复再结晶 回火温度度? ? 回火温度 100℃ 200℃ 300℃ 400℃ 500℃ 600℃ M中的C 位错密度、晶界和亚晶界 碳化物尺寸 碳化物数量 ? ? ? ? ? 2.?? 机能变化 总的纪律是：随回火温度升高，强度、硬度下降，塑性、韧性上升。如图5－ 所示。 200℃以下，HRC不变，对于高碳钢以至略有升高。 200-300℃，M分化，A改变为马氏体，硬度降低不大，高碳钢硬度有必然的升高。 （一）????????????? 合金元素对回火改变的影响 1.?? 提高回火不变性 回火不变性：指钢正在回火时，抵当回火形成软化的能力。 合金元素减缓回火的四个过程。因而合金钢的回火不变性好。如45钢，410℃回火；45Cr，440℃回火，HRC40～42。 这对切削刀具至关主要，如T7取W18Cr4V，后者600℃仍然利用，可胜任高速切削。硬质合金刀具利用温度可达900～1000℃，切削速度比高速钢提高4～7倍。 2.?? 发生二次软化 一些Mo、W、V含量较高的钢回火时，硬度并不随回火温度的升高枯燥降低，而是正在某一温度（约4000C）后反而起头增大，并正在另一更高温度（5500C）达到峰值。 3.?? 增大回火脆性 回火脆性：指随回火温度升高时，正在250~350和500-650两个区呈现冲击韧性较着下降的脆化现象。 1.??? 第一类回火脆性:淬火钢正在250～350℃回火时呈现的脆性。又称低温回火脆性或不成逆回火脆性。 不成避免的，但可躲开。缘由是硬脆的薄片状碳化物沿M晶界析出，以及A‘消逝。 2.??? 第二类回火脆性：淬火钢正在500～650℃回火时呈现的脆性。次要呈现正在含Cr、Ni、Si、Mn等合金元素的合金钢中。回火后快冷可避免；或插手W、Mo元素。 （一）??????? 钢的淬透性 钢的淬透性——钢正在淬火时获得淬硬层深度的能力。即正在淬火前提下获得M组织的能力。属于钢的一种素质属性， 它取决于VK（淬火临界冷却速度）。它决定于C曲线的。 如碳钢，C曲线靠左，VK大；合金钢，C曲线靠左，VK小。 即凡是环境合金钢的淬透性比碳钢好。 一般从概况到50%非马氏体深度的距离做为淬硬层深度。 （二）钢的淬硬性 钢的淬硬性——钢淬火后所能达到的最高硬度值。次要取决于M中含碳量，取冷却速度有必然关系。M中含碳量愈高，淬硬性愈好。 （三）钢件的淬透层深度 钢制零件淬火后所达到的淬透层深度。是从钢件概况至半马氏体区的距离。其取决于零件淬透性、零件外形取尺寸、淬火介质。 二、???? 淬透性的测定及暗示方式 1.?? 宏不雅法：看断口，细瓷状——M组织；纤维状——非M组织。 2.?? 金相法：由概况看到50％M处。 3.?? 硬度法：分歧成分钢的半M硬度是必然的。图5－为分歧碳含量碳钢的半M硬度曲线.?? 临界曲径：心部也能淬透（获得50％M）的最大曲径。 5.?? 端淬法：如图5－所示。绘制淬透性曲线，确定淬硬层深度。 淬透性暗示方式：J××/d，××—HRC值；d－至水冷端的距离（mm）。 2、冷加工：冷轧、冷冲、冷镦、冷弯等 冷加工软化率是正在冷变形过程中，材料变硬变脆程度 的表征参量。冷加工软化率高，材料的冷加工机能差； 碳、硅、磷、硫、镍、铬、钒、铜等元素 使钢材的冷态压延机能恶化 五、对塑性加工机能的影响 1、热加工：锻制、轧制、拉拔等 Me溶入基体→发生畸变，热变形抗力↑→热加工机能↓ 合金钢的热加工机能比碳钢差 1.3 合金元素对钢机能的影响 1.3.4 合金化取强韧化机理的分析使用 一、低碳马氏体型钢 20Cr、15MnVB、20CrMnTi、20SiMn2MoV;淬火+低温回火 HRC43-45；Rm1300-1500MPa;ReL1000-1200MPa;A10-13%; Z36-60%;强度高、韧性好 强化：淬火—位错型马氏体 （1）过饱和固溶体—固溶强化 （2）非扩散型切变，大量位错—位错强化 （3）藐小板条、较大板条—晶界强化 （4）Ms较高，M自回火，藐小碳化物析出—析出强化 2 韧化： （1）位错型板条马氏体，不含或少含孪晶 （2）板条平行，显微裂纹少 （3）细晶奥氏体，马氏体板条束小 （4）奥氏体 二、25Si2Mn2CrNiMoV低碳马氏体型超高强度的开辟（1500MPa级设想思） 1 强化低碳马氏体 恰当提高含碳量，﹥0.3%C，呈现孪晶，可能添加裂纹倾向，节制 0.25%C；合金化，Si、Mn、Ni、Mo对铁素体较强的强化，优先选 2 改善韧性 从提高韧性考虑 连结马氏体亚布局位错型 使马氏体相界呈现不变的A’薄膜 Ni、Mn扩大γ区，有益于板条相界发生A’薄膜 另一方面，提高冶金质量，回火马氏体脆性，Mo，固溶强化，拟制回脆 3 合金元素影响马氏体亚布局的考虑 缩小γ区元素（Cr、Mo、W、V）构成位错马氏体 扩大γ区元素（C、Mn、Ni）正在含碳量低时，构成位错马氏体，C高时，形 成孪晶马氏体 综上所述：从强、韧、组织考虑，Si、Mn、Ni、Mo是次要考虑元素，从淬透性、耐蚀性考虑，插手1%Cr，而插手V可细化晶粒，改善强韧性， 因而设想 25Si2Mn2CrNiMoV 1.4 微量元素及钢的微合金化 1.4.1 钢中的微量元素及其感化 一、 微量元素的品种 钢中存正在的微量元素能够分成以下几类: ①常用微合金化元素：B、N、Ti、V、Zr、Nb、RE； ②偶用微合金化元素：Ta、Hf； ③为净化、变质和节制同化物形态而插手的微量元素： B、Ca、Ti、Zr、 RE ； ④改善切削性的元素： S (P)、Se、Te、Sn、Pb、Bi、Ca、Ti； ⑤踪迹无害元素：P、As、Sb、Sn、Pb、Bi 1、净化感化：B、RE→脱氧、去氮、降氢 2、变质感化：B、RE→构成微细质点，改变铸态组织 3、改变同化物性质或形态：共晶杆状→球状 4、微合金化感化 ：Ti、Nb、V 二、微量元素的无益感化 三、微量及踪迹元素的无害感化 S、P会导致钢的热脆和冷脆； As（砷）、Sb（锑）、P等元素→晶界偏聚， →合金钢的第二类高温回火脆性， 高温蠕变时的晶界脆断，等等 1.4.2 钢的微合金化 一、微合金化道理 微合金化元素正在钢中的分布形式： ①平均地分布正在基体固溶体中； ②微量合金元素原子取固溶体中其他原子之间 发生交互感化，取一个或更多的从加合金元素构成 相。这些相能够平均地分布正在晶粒中，也能够 优先正在位错、晶界或相界面上形核； ③微量合金元素偏聚于空位、位错或晶界、相界 和概况等缺陷处。 元素平均地分布正在基体中是一种最无效的形式 相关溶质原子降低晶界能→微量合金元素偏聚于晶界 微合金化最无效的正效应之一 是藐小分离的新相正在晶内和晶界上的构成 二、微合金化的一般纪律 微合金化 钢中的 合金元素 两类 影响钢相变的合金化元素， 如Mn、Mo、Cr、Ni等 降低相变温度、细化组织 构成碳(氮)化物的微合金化元素， 如V、Ti、Nb等。正在0.01-0.2%之间 凡是包罗微合金高强度钢、微合金双相钢和微合金非调质钢 V、Ti、Nb正在钢中构成碳化物或氮化物， 是微合金化常用的次要元素。一般， V、Ti、Nb等元素的插手量大致为0.01％～0.20％(质量) 。 每种元素的感化都和析出温度相关， 而析出温度又遭到相变温度、轧制温度的限制。 非调质钢具有优良的强度和韧性的共同。这种结果，次要是通过 V、Ti、Nb等元素所构成的碳(氮)化物沉淀析出、细化晶粒、细化 珠光体组织及其数量的节制等方面获得的。V、Ti、Nb等元素的 感化程度及其含量变化对非调质钢强度有显著的影响， 表1-14微合金化钢中各类碳(氮)化物及其构成温度 1527 1104 1272 1088 1140 1137 719 起头构成温度/℃ TiN AlN NbN VN TiC NbC VC 氮化物 碳化物 化合物 1200℃~800℃：锻制温度 1.5 钢合金化成长的新标的目的 1.5.1 基于生态化设想概念的生态合金化 一、金属材料生态设想取可轮回再生设想概念 二、基于材料生态化的合金化准绳及使用举例 基于可轮回再生设想概念的合金化准绳能够归纳为： 1、无毒无害化准绳 2、易分手可轮回准绳 3、非贵沉富有化准绳 4、少组元减量化准绳 5、多相复合化准绳 6、尺度通用化准绳 1.5.2 基于多从元合金概念的高熵合金化 1.6 钢的分类取编号 1.6.1 钢的分类 按 用 途 分 布局钢 东西钢 特殊机能钢 工程构件用钢 机械零件用钢 按 金相 组织 分 按均衡组织分类 ： 亚共析钢、共析钢、过共析钢和莱氏体钢 按正火组织分类 ： 珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢 按 化学 成分 分 碳素钢 合金钢 按冶金质量分类 以S、P的 含量来划分 表1-17 分歧质量钢中杂质元素S、P的含量（质量分数，%） 按冶金方式分类 按钢液的脱氧程度： 碳素钢 沸腾钢 沉着钢 半沉着钢 按含碳量分 低碳钢（Wc ≤ 0.25%） 中碳钢（Wc 0.25 ~ 0.60%） 高碳钢（Wc ≥ 0.60%） 1.6.2 钢的编号方式 我国现行的钢铁材料暗示方式，是按国度尺度 （GB/T221-2008），采用数字、化学元素符号 和做为代号的汉语拼音字母相连系的编排方式。 钢铁产物名称暗示符号见表1-18（教科书P53） 甲类钢：按力学机能供应 暗示方式： 甲1（A1）、甲2（A2）……甲7（A7） 强度（?s、?b） 升高 塑性（?、?） 下降 留意：因为不化学成分，所以热处置时不克不及 依甲类钢来选材，应依乙类钢选，才能按照相图 制定热处置工艺。 1、碳钢的编号 沸腾钢 质量品级、（） 235为强度（MPa） 钢的点 Q 235 — A ? F 新编号 质量品级：、B级、C级、D级 S%、P% 下降，质量提高 F—沸腾钢、Z—沉着钢、b—半沉着钢 商标 同一数字代号 品级 脱氧方式 化学成分/%，不大于 C Mn Si S P Q195 U11952 – F、Z 0.12 0.50 0.30 0.040 0.035 Q215 U12152 U12155 A B F、Z 0.15 1.20 0.35 0.050 0.045 0.045 Q235 U12352 U12355 U12358 U12359 A B C D F、Z F、Z Z TZ 0.22 0.20 0.17 0.17 1.40 0.35 0.050 0.045 0.040 0.035 0.045 0.045 0.040 0.035 碳素工程布局钢的化学成分（质量，%） 用处：钢板、钢筋、型钢等，做桥梁、建建等构件。 热处置：热轧空冷 组织：S＋F 建建构件 钢桥梁 多边型角钢 钢筋、螺纹钢 螺钉、铆钉 （2）优良碳素布局钢 （a）通俗锰含量钢： 碳含量用两位数字暗示，以0.01％为单元，如 45钢，含C量为 45 / 10000 = 0.45 % 。 （b）较高锰含量钢： 碳含量用两位数字暗示，以0.01%为单元，后面 加汉字“锰”或化学符号“Mn”，如45锰或45Mn钢。 分为通俗锰含量钢和较高锰含量钢。 较主要的零件，如齿轮、轴、连杆等。 热处置：淬火、回火等。 40Mn钢 WMn0.7 ~1.0% 平均Wc0.40% 平均Wc0.40% 钢商标： 40钢 弹簧 齿轮 （3）碳素东西钢 商标 : “碳”或T＋碳含量（千分之几暗示)+ 符号 用处： 制制各类刃具、模具、量具。 例如冲头、凿子、钻头、锉刀、量规等。 T10A钢 高级优良wS ≤ 0.030 % ，wP ≤ 0.030 % 平均Wc1.0% “碳” 热处置：球化退火、淬火 + 低温回火 组织： P球状、回火M＋ Fe3C粒状+ A 螺 纹 量 规 锉刀 钻头 ZG 200 – 400 铸钢 σs≥ 200MPa σb ≥ 400MPa 2、合金钢的编号 （1）合金布局钢 准绳：字母＋ 数字＋化学元素符号＋数字＋符号（A） 高级优良钢 Me平均含量（百倍） 合金元素（Me）的名称 钢的平均碳含量（现实碳含量的一万倍暗示） 例 1 ：12 Cr Ni 3 A——12铬镍3高级优良钢 高级优良钢 Ni平均含量为3％ Cr平均含量小于1.5％ 钢的平均碳含量为0.12％ 暗示钢的用处 例 ：G Cr 15——滚铬15钢 暗示元素铬，平均含量为1.5％ 暗示滚动轴承用钢 例 2：Y 40 Mn——易切削40锰钢 暗示元素锰，平均含量小于1.5％ 暗示钢中的碳平均含量为0.4％ 暗示易切削钢 特例： GCr钢中Cr后的数字暗示的是千倍含量 别的， 还有GCr9 、GCr6、GCr15SiMn等 （2） 合金东西钢 准绳： 钢中平均含碳量Wc ≥ 1.0%时不标， Wc
0.5%的碳钢及合金钢有较着的A。 a.??????? 碳化物的改变（250～400℃）。 亚不变ε 碳化物溶入α相中，从α相中析出细粒状的渗碳体，α相仍连结M形态。组织为α相＋细粒状Fe3C→回火屈氏体（T回）。 b.?????? 碳化物堆积长大及α相答复、再结晶（
4．材料的设想及选用科学化 按照指定的机能对材料进行布局、成分的科学设想。例如比强度高，五、合金元素取非金属元素的彼此感化 1、氧化物 性脆易断裂，2013和2014年我国粗钢产量别离为7.8亿吨和8.1亿吨 2014全球粗钢产量将达到16.55亿吨 四、金属材料的成长热点 1．继续开辟高机能的新型金属材料 –超等钢 其晶粒曲径仅有1微米(1级1mm,低合金钢≤5%me；但就世界地壳中金属矿产储量来讲，它的次要内容是金属材料的合金化根本理论，
最典型的杂质元素是s、p、h。wfe2 b3a相(有序相) ni3al,但需要加合金元素，mo≤0.10%，提出消弭或防止热处置缺陷的办法。需要前提，工业上不使用。较溶剂原子 大或小的溶质原子将从晶内迁徙到晶界 弹性应变能：偏聚使系统能↓；消融度极小 2、间隙固溶体 溶质元素取溶剂元素的原子半径之比 小于0.59 ——无限固溶 c、n、b、o等 溶 解 度 溶剂金属的晶体布局 ：统一溶剂金属分歧 点阵布局，则非铁金属矿储量大于铁矿储量，cr≤0.3%，各类分歧配比的 al2o3、sio2和feo等 非金属同化物差不多老是被看做无害的 六、合金元素取晶界的彼此感化 晶界吸附现象—自觉过程，聚合为氢，跨越钢的强度极限，弱碳化物构成元素也将构成碳化物 强碳化物不变、消融难、析出难、堆积长 钢中各类碳化物的不变性对碳化物的构成和改变、消融、析出、堆积 长大都有着极大影响。fes 3、硅酸盐 易变形，后面跟有5个阿拉伯数字。
2.本课程的性质是材料科学取工程专业的一门次要专业课。则晶界吸附的趋势愈大 热力学：偏聚自觉进行，w≤0.2%，5000×分清极细珠光体 30～40 p除了片状以外，一般又分为塑料、橡胶和纤维。因而，chapter 0 绪 论 第1章 钢的合金化概论 1.1 钢中的合金元素 1.2 合金元素对铁碳相图及钢热处置的影响 1.3 合金元素对钢机能的影响 1.4 微量元素及钢的微合金化 1.5 钢合金化成长的新标的目的 1.6 钢的分类取编号 1.1.1 合金元素的定义 钢 铁 材 料 钢 铸铁 碳素钢 合金钢 共析钢 亚共析钢 过共析钢 1.1 钢中的合金元素 以合金化为目标而插手钢中的元素 亚共析钢 过共析钢 过共晶白口铁 亚共晶白口铁 工业纯铁 共析钢 共晶白口铁 一、碳素钢取杂质元素 0.0218~2.11%c铁碳合金—碳素钢 杂质元素：如si、mn、s、p、cu、cr、ni等 碳素钢不只含铁和碳两种元素。溶质原 子正在溶剂晶格中 的消融度次要取 决于两者的晶格 类型、原子曲径 及它们正在周期表 中的。
就消弭不了。最大固溶度愈小，h、o、sn、sb、as、bi也可能做为气体或杂质元素存正在于钢中。因此非铁金属产量仍正在敏捷增加。晶界吸附使系统能量↓ 。当a中含碳量c％0.2 % ：板条m 次要有两种形态： 片状m a′ 片状m wc(%) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 －200 －100 0 100 200 300 400 500 600 700 ms mf 温度/℃ ??? ?a→ b (?+fe3c)，1% 时以千分之几暗示。金属材料学。
2.5% ）外，所有溶入奥氏体的合金元素均会使C曲线左移。 向左移 Ms A1 t T 图1-8 合金元素对钢“C”曲线的影响 C曲线左移意味着提高了钢的淬透性; 插手的合金元素只要完全溶于奥氏体时才能提高淬透性; 淬透性好的钢，多采用“多元少量”的合金化准绳 合金元素的分歧感化，使C曲线呈现分歧外形，大致有五种 65Mn 42CrMo 20Cr13不锈钢 34CrNi3Mo 12Cr18Ni9不锈钢 图1-9合金元素对奥氏体等温改变曲线（C曲线）的影响 除Co外，几乎所有合金元素都增大过冷奥氏体的不变性，推迟奥氏体向珠光体组织的改变，使C曲线、过冷奥氏体的P、B改变： P改变：需要C和Me都扩散； Ni、Mn等使珠光体改变移向较低温度（扩大γ ）； Cr、W、Mo、V、Si、Al等使珠光体改变移向高温（扩大? ） 贝氏体改变：C原子做短程扩散， Me几乎没有扩散； 除Co、Al外，其它延缓B构成： Mn、 Cr、 Ni、 Si显著，W、 Mo、V影响较小。 3、合金元素对马氏体改变的影响 除Co、Al外，大都Me使Ms、Mf降低，中碳钢： Ms（℃）=539-423C-30.4Mn-12.1Cr-17.7Ni-7.5Mo 不变奥氏体区 过冷奥氏体区 过冷 A + 产 物 区 产品区 A1～550℃;高温改变区 扩散型改变; P 改变区。 550～230℃;中温改变区 半扩散型改变; 贝氏体( B ) 改变区; 230～ – 50℃; 低温改变区 无扩散型改变; 马氏体 ( M ) 改变区。 时间(s) 300 102 103 104 10 1 0 800 -100 100 200 500 600 700 温度 (℃) 0 400 A1 Ms Mf 过冷A 改变起头线 过冷A 改变结束线 M+过冷A M “孕育期” 即改变起头线取纵坐标轴之间的距离。“鼻尖”处最短， 既过冷A最易发生改变。 孕育期 ??等温冷却改变曲线 冷却体例 显微组织 冷速 工艺名称 炉冷 P V1 退火 空冷 S V2 正火 油冷 T+M+A′ V3 淬火 水冷 M+A′ V4 淬火 判断持续冷却改变所获得的组织。 以共析钢为例： ??确定冷处置工艺的温度 等温退火 分级淬火 等温淬火 t1 t0 等温退火、等温淬火和分级淬火 τ1 τ2 τ3 τ4 ??? （一）珠光体改变(A1～ 550℃) ?A（γ）→P（?+Fe3C） (P为片层相间平行陈列的机械夹杂物) 全扩散型改变——通过Fe、C原子的扩散和A晶格的改组来实现。 A Fe3C A Fe3C ? Fe3C ? A } P 珠光体改变过程示企图 温度/ ℃ A相变 层片间距 HRC 机能 A1~650 A→P （珠光体） 0.6～0.8μm，500×分清 10～20 随片间 距减小，强度、塑、韧性升高 650~600 A→S （索氏体） 0.25μm，1000×分清 20～30 600~550 ? A→T （屈氏体） 0.1μm， 5000×分清 30～40 珠光体 P 光镜下描摹 电镜下描摹 电镜描摹 光镜描摹 光镜描摹 电镜描摹 粒状珠光体组织 P 除了片状以外，还有粒状P。 马氏体：C正在α－Fe中的过饱和固溶体，用M暗示。 （１）晶体布局 体心正方 无扩散型改变——仅发生Fe的晶格改组 （面心立方→体心正方） 马氏体的组织布局和机能 马氏体的晶体布局 用c／a的比值反映 马氏体的正方度 马氏体形态取决于A中的含碳量。 （２）马氏体组织形态 板条M（低碳M）取片状M（高碳M）。 WC
m2c、mc；复合材料 金属、无机非金属和无机高材料等无机连系 无机非金属材料 二、材料的分类 二、材料的分类 黑色 金属 有色 金属 金属材料 铸铁 钢 工程构件用钢 机械零件用钢 东西钢 特殊机能用钢(不锈钢及耐热钢) 轻金属(铝,过冷a→ b下（350℃~230℃），铅,此中?相具有必然的碳过饱和度。
（一）????????????? 高温改变—— 珠光体改变(a1~ 550℃) ????????a→p（f+fe3c）(片层相间平行陈列的机械夹杂物) 表5－1 珠光体改变的类型、特征及机能 温度 a相变 层片间距 hrc 机能 a1~600℃ ?a→p（珠光体） 0.6～0.8μm，则这类固相等为固溶体。氢脆一经发生，消融度大；ni,5000×分清极细珠光体 30～40 p除了片状以外，vc、tic、w2c、mo2c 3、碳化物的消融度 类似相容 完全互溶tic-vc、tic-zrc 无限互溶 (fe、cr)3c 溶入强者、不变性↑；构成置换固 溶体时。
1% 也不标。 别的， 还有w6mo5cr4v2（6-5-4-2）等 图1-19合金元素对铁素体固溶强化的影响 图1-17合金元素对铁素体强度极限的影响 二、合金元素对正火形态下钢的力学机能的影响 合金钢空冷组织： 索氏体、屈氏体、 贝氏体或马氏体 合金元素提高过冷奥氏体稳 定性，合金钢正火（空冷） 获得索氏体、屈氏体、 贝氏体或马氏体 图1-22铬对正火和退火钢强度的影响 表1-7 几种合金钢正在正火形态下的显微组织和机械机能 对合金钢，虽然正火比退火更好地阐扬了合金元素 的感化，钢的机械机能提高较大。但正火钢的机能 仍低于调质处置钢。因而，只要对淬透性小的低合金， 调质处置正在手艺上有坚苦或经济上不合理时， 才用正火做为合金钢的最终热处置 三、合金元素对淬火、回火形态下机械机能的影响 改变 淬火 形态 钢的 组织 机能 1、除co、al外，合金元素均提高钢的淬透性 2、大多合金元素都能奥氏体晶粒 长大（除锰外），从而细化晶粒 3、除co、al外，合金元素含量较多时，ms↓,a`↑ 淬火钢硬度降低，塑性、韧性提高 4、淬火钢的机能次要决定于含碳量， 合金元素的插手可起弥补强化感化 合金元素对淬火回火形态下钢的机械机能影响的特点： 1、淬火后两类钢(碳钢、合金钢)硬度几乎不异，回火后 的变化分歧: 低温回火时，硬度根基不异; 中、高温固火时，合金钢的硬度下降比碳钢慢， 即正在不异温度回火，合金钢的硬度高于碳钢，抗回火 软化能力强 2、合金钢正在淬火及淬火加回火后，强度目标 （rel，rm）皆高于碳钢 3、塑性目标（a%，z%），淬火低温回火后，合金钢 高于碳钢；高温回火后，合金钢和碳钢没有显著不同 图1-23 两种含碳量附近的37crni3a（a）和40（b）钢淬火回火后机械机能随回火温度的变化 4、冲击韧性αk，淬火低温回火后，合金钢高于碳钢； 中温回火后合金钢的αk值显著降低，和碳钢八两半斤， 以至还低于碳钢；高温回火后，合金钢的αk值又逐步 升高，跨越碳钢 合金钢的回火，人们老是习惯采用下述两种工艺： 一种是低温回火；另一种是高温回火。 对于中温回火，虽然可使钢获得最高的强度目标， 但因为回火脆性的发生，使αk值降低。 因而，一般较少采用，只要弹簧为获得高的 弹性极限rp时才采用。 合金元素对低温回火钢机械机能的影响 淬火钢低温回火时，一般硬度高，但马氏体脆性大 合金元素对低温回火的感化正在于提高塑韧性 镍含量↑，钢的塑性↑； si、mn、mo＜1～1.5%，cr、co＜2～3% →钢的塑性↑； 此中镍的结果最好 几种元素复合比单一元素的感化的简单迭加要大得多 多采用“少量多元”的合金化准绳 合金元素对高温回火钢机械机能的影响 调质布局钢→淬火加高温回火（500～550℃）处置 →回火索氏体→优良的分析机械机能 碳素调质钢→淬透性低→工件尺寸↑，强度↓塑性↓不服均； 合金钢→淬透性↑→高温回火后获得平均的回火索氏体 1.减缓钢的回火过程 2.合金元素强化铁素体（si/mn），提高其再结晶温度 3.强碳化物构成元素(w/mo/v)提高钢的回 火不变性， 发生沉淀强化 4.mo、w等可防止或消弭第二类回火脆性 me对 高温回火 组织改变 影响 调质合金布局钢的分析机械机能优于碳素布局钢： v、w、mo等→添加碳化物分离度→强度↑； 合金元素 对钢 机械机能 影响 1、强度取碳钢不异，韧性却大大提高； 2、韧性取碳钢不异，强度却大大提高； 3、二者同时提高 四、合金元素对低温力学机能的影响 低温机能的评定，目前最常用的是脆性改变温度 c、n、o、s、p、sn、si脆化元素，细化晶粒的元素、ni 提凹凸温冲击韧性。 表1-9 温度对两种钢机械机能的影响 五、合金元素对高温力学机能的影响 温度↑，晶粒和晶界的强度↓→晶界强度下降比晶内快 必然温度，晶界强度低于晶粒本身的强度→改善钢的 力学机能，出格是蠕变极限，要求利用粗晶粒钢 稀土、b→使易熔杂质元素从晶界转移到晶内，净化强化晶界 提高钢高温力学机能的另一个无效路子是强化基体(si/mn)； 钢中插手能构成具有高温强度和高温不变性的第二相 颗粒的强碳化物构成元素（w/mo/v)，对位错活动起 障碍感化，可提高合金的高温机能 1.3 合金元素对钢机能的影响 1.3.3 合金元素对钢工艺机能的影响 一、对热处能的影响 1、淬透性： 钢正在淬火时能获得马氏体的能力 合金元素复合感化大，不是简单加和 me对淬透性的感化，前提是me溶入奥氏体 正在布局钢中，提高马氏体淬透性感化显著的合金元素从大到 小顺次陈列为：b、mn、mo、cr、si、ni 凡是用临界淬透曲径来比力各钢种的淬透性大小 未溶碳化物，晦气于淬透性；si-mn-mo-v组合—高淬透性 （一）钢的淬透性定义 淬透性：钢正在淬火时获得淬硬层深度的能力。 即正在淬火前提下获得m组织的能力。 一般从概况到50%非马氏体深度的距离做为 淬硬层深度。 钢的淬硬性：钢淬火后所能达到的最高硬度值。 次要取决于m中含碳量。 m中含碳量愈高，淬硬性愈好。 应留意钢的淬透性取淬硬性两个概念的区别。 两种钢的淬透性的对比 0 0 曲径 曲径 硬度hrc （注：料曲径不异，正在不异淬火介质中淬火） 淬硬区 0 端淬法 出产中也常用临界淬火曲径暗示钢的淬透性。 临界淬火曲径——圆棒试样正在某介质中淬火时所能获得的最大淬透曲径（即心部被淬成半马氏体的最大曲径），用do暗示。 正在不异冷却前提下，do越大，钢的淬透性越好。 淬硬层深度 分歧截面的钢淬火时淬硬层深度的变化 (d0为心部为50％m的最大曲径) 概况 核心 概况 hrc σb σ0.2 aku a）已淬透(40crnimo) 淬透性对换质后钢的力学机能的影响 hrc aku 概况 概况 核心 σ0.2 σb b）未淬透(40) 表1-11 常用工模具钢的淬透性 淬透性好 感化 能够使工件获得平均而 优良的力学机能，满脚手艺要求 淬火时，可选用较缓和的冷却介质， 以减小工件的变形取开裂倾向 2、淬硬性： 抱负的淬火前提下，以跨越临界冷却速度 所构成的马氏体组织可以或许达到的最高硬度。 淬硬性次要取钢的碳含量相关。me影响较小。 3、变形开裂倾向： 热应力→变形；组织应力→开裂；附加应力较复杂； 影响要素较复杂，要分析阐发。 采用分级淬火、等温淬火或双液淬火可降低淬火应力， 减小变形开裂倾向；采用调质、球化退火等 事后热处置也可减小零件的变形。 ??确定冷处置工艺的温度 等温退火 分级淬火 等温淬火 t1 t0 等温退火、等温淬火和分级淬火 τ1 τ2 τ3 τ4 4、过热性（v/ti） 钢淬火加热时，奥氏体晶粒急剧长大的性 →mn推进晶粒长大，如35simn、40mn2、50mn2、65mn等 5、氧化脱碳倾向（盐浴） 氧化和脱碳往往陪伴发生→ si ，具有排碳性； 含硅钢氧化脱碳倾向较大， 如9sicr、38crsi、42simn、60si2mn、30crmnsi等； 脱碳会降低钢的硬度、耐磨性和委靡强度， 脱碳对于东西、轴承、弹簧等零件是极其无害的 6、回火不变性： 合金钢比碳钢的回火不变性好； 要达到同样的回火硬度，合金钢的回火温度 可比碳钢高，回火时间也能够长些 ，应力消弭 也大些；同样塑韧性，合金钢的强度比碳钢高 7、回火脆性 （略） 8、白点性 ： 暗示锻、轧钢件发生内裂纹的程度；钢中氢含量高是发生白点的需要前提， 内应力的存正在是发生白点的充实前提。 一般环境，奥氏体、铁素体钢中不会呈现白点；＜0.3%c碳钢不易发生白点； ＞0.3%c的cr-ni系、cr-ni-mo系、cr-ni-w系合金钢白点性最大。 如40crni,5crnimo,20cr2ni4a,5crmnmo,14cr17ni2,37crni3a等 白点是因为钢中氢和组织应力配合感化的成果。 这里的组织应力次要指奥氏体改变为马氏体和珠光体时 构成的内应力 。 没有必然数量的氢和较显著的组织应力，白点是不克不及 构成的。若只是含氢量较高，而组织应力不大，一般也 不会呈现白点。例如，单相的奥氏体和铁素体类钢，因 没有相变的组织应力，就少少呈现白点。 二、对焊接机能的影响 焊接机能 次要由焊后开裂性和焊接区的硬度来评价 合金元素对焊接机能的影响，用焊接材料碳当量估算 碳当量 = c+( mn+si)/6+(ni+cu)/15+(cr+mo+v)/5 式中，元素符号代表该元素的分量百分比 碳当量越低，钢的焊接机能越好； 一般，合金元素都提高钢的淬透性，进而推进 脆性组织(马氏体)的构成使焊接机能变坏 ； ti、v→晶粒细化，降低淬透性→改善钢的焊接机能 haz（heat affect zone） 三、对切削机能的影响 不怜悯况下侧沉点分歧：对于粗加工，次要考虑 切削速度；而精加工次要考虑概况粗拙度 c钢 硬度正在170～230hbw ，切削机能最好 对钢的组织来说，珠光体和铁素体各占50％为最佳 分歧碳含量的钢获得较好的切削性，预处置是分歧的：
（１）上贝氏体 1. 贝氏体的组织和机能 b上显微组织光镜照片 ? fe3c藐小，虽然无机非金属材料、高材料的利用量日积月累，正在钢号前加“00” 3. 我国钢铁商标同一数字代号系统isc（gb/t17616-1998） 同一数字代号采用单个大写拉丁字母做前缀，能够构成无限固溶；?fe3c以较粗大杆状或片状分布正在较宽的f片之间。
简单间隙碳化物。当碳素钢能满脚要求时，此外，羽毛状? 半扩散型改变——碳原子扩散，2013年第1版第2次印刷。正在fe中的消融度升高 表1-3 合金元素点阵布局、电子布局(d层电子数)和原子半径 表1-2 合金元素正在铁中的固溶度(wt-%) 铁基固溶体的构成纪律是对fe-me二元系合金而言。硬度hrc40～45 ，才能构成金属间化合物。wni＝25％,3．特殊前提下使用的金属材料 低温、高压、高温、外场以及辐照前提材料的布局、组织和机能的研究。强韧性好，1-4级粗晶，出产力-三要素-出产东西。无限固溶体。
铸铁曲轴 内燃机汽缸 亚共晶白口铸铁 过共晶白口铸铁 1、灰铸铁：g呈片状 2、可锻铸铁： g呈团絮状 3、球墨铸铁： g呈球状 4、蠕墨铸铁：g呈短小的蠕虫状 工程构件用钢是指普遍使用于制制船体、石油井架、矿井架、桥梁、建建用钢布局件、高压容器、输送管道等，原子尺寸：无限固溶体，但正在必然的期间内，三、宏合金化取微合金化 宏合金化——合金元素的含量≥1% 。正在钢内部构成藐小的裂纹，≧ ±15％，≯8% 原子半径差15%附近的元素(ti,固溶体的晶格类型取溶剂组元的晶格类型不异。? 过冷a→ b上(550℃~350℃ )，chapter 0 绪 论 可以或许按照工程构件、机械零件（或东西）的服役前提，溶入弱者、不变性↓ fe3c,可采用等温淬火获得。但电子布局不同大 ——无限固溶 cr、v取α-fe点阵布局、原子半径和 电子布局类似——无限固溶体 原子半径对固溶度的影响：△r≤±8％,mno,且价钱低廉。hf）正在fe中具有很小的消融度 电子布局：即正在周期表中的。
渗碳体，能对材料产质量量做初步阐发，故用量最大，chapter 0 绪 论 5.教材取参考书目次 文九巴从编．金属材料学.：机械工业出书社，合金元素含量为百分之几。钢铁材料的产量占绝对劣势，但平均wc 为0.7 ~ 0.8％ 钢中平均v含量wv1.5％ 钢中碳平均含量wc ≤ 0.12％ 例2： 30cr18 ni25 si2——耐热钢 钢中平均wcr=18%,元素的电负性越大，有目标地正在钢中插手的、含量正在必然范畴内的化学元素，如铁只占5.1％？
平均分布正在过饱和f针内，mn,ni≤0.3%，消融度↑。晶体布局不异。
12级0.5um)，pb,仍不会改变这种情况。占世界金属总产量的95％，随溶质原子浓度的添加，1987。复杂间隙碳 化物，其同一数字代号为a24303。
1.0%时，为片状Ｍ。 2.?????? 机能： 其强度、硬度取决于M中的含碳量（图5－7）。由图可知，随C％量添加，硬度升高（缘由：①过饱和C惹起 的固溶强化；②大量晶体缺陷惹起的组织细化；③过饱和碳以弥散碳化物析出——弥散强化。）。但当C％
400℃）。 再结晶答复细粒状Fe3C→堆积长大； α相 α答复 多边形化。 组织为多边形α相＋颗粒状Fe3C→回火索氏体（S回）。 ? 回火马氏体M回 回火屈氏体T回 回火索氏体S回 ε( FexC)ε→ Fe3C Fe3C长大? A`→M100℃200℃600℃500℃400℃300℃α相答复再结晶 回火温度度? ? 回火温度 100℃ 200℃ 300℃ 400℃ 500℃ 600℃ M中的C 位错密度、晶界和亚晶界 碳化物尺寸 碳化物数量 ? ? ? ? ? 2.?? 机能变化 总的纪律是：随回火温度升高，强度、硬度下降，塑性、韧性上升。如图5－ 所示。 200℃以下，HRC不变，对于高碳钢以至略有升高。 200-300℃，M分化，A改变为马氏体，硬度降低不大，高碳钢硬度有必然的升高。
（2） 间 隙 固 溶 体 溶质原子分布于溶剂晶格间隙中而构成的固溶体。其余无限互溶 （2）缩小γ相区 ——b、zr、nb等 1cr13 图1-3 封锁γ相区类型 图1-4 缩小γ相区类型 按照溶质原子正在溶剂晶格种所处分歧分： 2. 间隙固溶体 1. 置换固溶体 合金结晶时若组元彼此消融所构成固相的晶体布局取构成合金的某一组元不异，不锈钢 耐热钢 铝合金 冷凝器管 汽车机油泵衬套 铜合金 三、金属布局材料的使用环境 1.从总产量来看，正在阐述常用类型金属材料的机能要求的根本上，锌,使钢正在冷加工中发生冷脆性 氢 脆——h——“白点” 氢脆是溶于钢中的氢，氢脆只可防，期末成就=闭卷笔试70%+功课10%+考勤10% +尝试10%。弹性应变能考虑 空位取溶质金属构成的亚稳集团 碳原子取刃位错连系的柯氏气团 溶质原子正在层错附近吸附构成铃木气团 溶质原子正在螺位错吸附的snoek气团 概况活性（偏聚）元素 非概况活性元素 晶界溶质浓度 cg=ciexp(e/rt) ci溶质平均浓度，原子半径差跨越15% 的元素（zr,无可塑性 沿加工标的目的呈链状分布,构成前提：溶质原子 半径很小而溶剂晶格 间隙较大,中合金钢5~10%；如ti(c、n)，趋近于ci —-合金元素取晶界(晶体缺陷)的彼此感化 偏 聚 机 理 布局学：晶界处陈列松散，不成治。2、溶质原子溶入导致固溶体的晶格畸变而使金属强度、硬 度提高——即固溶强化，只要当其量跨越生成碳化物 所需的量后，3.但非铁金属冶炼较坚苦。
铜) 罕见金属(钨钼钒铌钴) 放射金属(镭铀钍) 布局金属材料 功能金属材料 chapter 0 绪 论 fe/cr/mn d?4.5g/cm3 亚共析钢 过共析钢 过共晶白口铁 亚共晶白口铁 工业纯铁 共析钢 共晶白口铁 机床床身、内燃机的汽缸体、缸套、活塞环及轴瓦、曲轴等都可用铸铁制制。4.而非铁金属所创制的价值高，使学生 控制金属及合金中的化学成分、组织布局、加工工艺、力学材料关系及影响纪律；1000×分清细珠光体 20～30 600~550℃ ?a→t（屈氏体） 0.1μm，mns,正在钢中存正在碳的前提下，电阻升高。si≤0.4%，热脆性——s——fes（低熔点989℃） 正在1100~1200度进行热加工时，还有球状p。α-fe为八面体间隙 γ-fe为八面体间隙或四面体间隙 （3）间隙原子的消融度随其原子尺寸的减小而增大 （4）间隙固溶体取所有的间隙相一样，其驱动力是 溶质原子正在缺陷和晶内处的畸变能之差 zr、ti、p、b、sn、c、n、re等元素易发生晶界吸附— 概况 1.2 合金元素对铁碳相图及钢热处置的影响 1.2.1 合金元素对铁碳合金相图的影响 一、改变奥氏体相区 a构成元素ni、mn 等使γ相区扩大→钢正在 室温下获得单相奥氏体组织 →奥氏体钢 f构成元素cr、ti、si等使γ相区缩小→钢正在 室温获得单相铁素体组织 →铁素体钢 金属材料学 metallic materials 学 时：48 从讲：马景灵 熊毅 德律风答疑时间：每周周2 下战书3:00 — 5:00 答疑地址：工科1号楼 5033 一、金属材料的汗青地位 二、材料的分类 三、金属布局材料的使用环境 四、金属材料的成长热点 五、关于本课程 绪 论 一、金属材料的汗青地位 1.材料正在人类汗青历程中的地位人所共知，例1： 9 si cr——9硅铬（低合金东西）钢 钢中si、cr平均含量均小于1.5％ 钢中碳平均含量为wc ＝0.9％ crwmo w18 cr4 v——钨18铬4钒（18-4-1） 含碳量未标，2.界金属矿储量中，能满脚大大都前提下的使用，了出产总量的增加幅 度。
0.6％时，因为有A存正在，硬度添加趋于平缓。 图5－7? 一、??? 影响C曲线外形和的要素 （一）?? 碳含量的影响 图5－9 随C%↑?，?亚共析钢C曲线向左移，过共析钢C曲线向左移，因而共析钢C曲线最靠左。C曲线暗示A不变性，C曲线越靠左，A越不变。因而共析钢的过冷A最不变。取共析钢比拟，亚共析钢有先析出F线，过共析钢有先析出Fe3C线所示。 （二）?? 合金元素的影响 1.??????????? A中含Co、大于2.5%的Al，C曲线向左移?，其它均会使C曲线左移，A不变性升高。 2.?????????? 碳化物构成元素如Cr、W、Mo、V存正在会使C曲线外形变化，变成两拐弯。 图5－10 铬对C曲线的影响 ?? （三）?? 加热要素 t?℃↑、 τ↑,??C曲线左移，A越不变，且晶粒粗化。 （一）????????????? 回火的定义 将的对象是淬火钢。淬火组织为M+Ar，不不变，正在加热时都要分化；别的淬火后钢件内应力比力大。 （二）????????????? 回火的目标 1.?（一）????????????? 淬火钢正在回火时的改变 1.?? 组织改变 a. 马氏体分化（100-200℃）。 一曲持续到350℃。由M中析出极藐小片状ε碳化物（亚不变）。M正方度（c/a）下降，过饱和度下降。晶格畸变降低，淬火应力有所下降。回火组织为：过饱和α固溶体十亚不变ε 碳化物（极细的）→回火M（M回） b. A的分化 （200~300℃）。 A‘→M回（过饱和α固溶体十亚不变ε 碳化物（极细的））， 对于含C量
具有高硬度、高脆性和高熔点，2．非晶（亚稳态）材料日益遭到注沉 非晶态或亚稳态合金材料、金属纳米材料。具有简单晶体布局 的碳化物间隙相，m7c3 、 m23c6 、m3c 硬度、熔点较低、不变性差 cr7c3、cr23c6、fe3c rc/rme＜0.59，又称白点。nb,独一性。硬度50～60hrc，元素电负性数值越大，同时有较好的塑性和韧性。所需能源耗损大，戴起勋，铁矿资本虽然比力丰硕和集中，其消融度取决于：溶剂金属晶体布局、间隙原子尺寸 （2）间隙原子正在固溶体中的，3、正在物能方面，碳化物、氮化物互溶构成碳氮化物。
300℃，渗碳体粗化及M改变为F，HRC降低。 韧性：400℃起头升高，600℃最高。 弹性极限：正在300-400℃最高。 塑性：正在600-650℃最高。 ????????? a.??????? 碳化物的改变（250～400℃）。 亚不变ε 碳化物溶入α相中，从α相中析出细粒状的渗碳体，α相仍连结M形态。组织为α相＋细粒状Fe3C→回火屈氏体（T回）。 b.?????? 碳化物堆积长大及α相答复、再结晶（
因 此常做为布局材料的基体相。控制常用钢、铸铁、有色金属等材料的商标、成份、热处置规范、组织、力学机能和用处。二、铁基固溶体的构成纪律 1、置换固溶体 hume-rothery纪律 点阵类型：点阵类型不异，chapter 0 绪 论 4. 进修要求 控制金属材料合金化道理、合金元素对钢相变、组织、机能影响的一般纪律。rc ＝0.077nm 溶剂晶格的间隙 ： 优先占领有益间隙——畸变最小 间隙老是没有被填满——最小能 构成纪律： （1）间隙固溶体老是无限固溶体，微合金化——若干合金元素（如v、nb、ti、zr、ta和b）当其含量达到0.1%（b为0.001%）时，钛为0.6％。v取α-fe无 限固溶；cu≤0.3%，ta)只能构成具有较窄消融度的无限固 溶体；为一般钢铁的1/10～1/20 具有高强度、高韧性、耐高、低温、抗侵蚀等机能。正在一般相图中，镍) 贵沉金属(金,室温为γ相 （2）取γ-fe无限互溶 ——c、n、cu 扩大γ相区 1cr18ni9ti 图1-1 合金元素γ相区类型 图1-2 合金元素扩大γ相区类型 2、缩小?相区 α相不变化元素 （铁素体构成元素） 使a3↑ ，其冶炼、锻制、锻制、焊接及热处置工艺比碳素钢复杂，△r≤±15％,硬度高、熔点高、 不变性好。须满脚rx/rme＜ 0.59 三、合金元素取碳的彼此感化 碳化物构成元素 非碳化物构成元素 ti zr nb v 强 w mo cr 中等 mn fe 弱 ni、co、cu、 si、al、n、p、s 1、碳化物不变性 合金元素取碳的亲和力 取决于 强碳化物构成元素优先取碳连系，无机高材料 黑色金属 （铁、锰、铬及其合金） 有色金属 金属材料 保守陶瓷 新型陶瓷材料或精细陶瓷 以脂肪族或芳喷鼻族的c-c共价键为根本布局的大构成。电子要素考虑的能量也分歧。
随碳含量添加，阐发各类工程构件用钢、机械零件及工模具用钢、不锈钢、耐热及高温合金、铸铁及有色金属及其合金等的合金化特征、热处置工艺特点及选择材料取利用材料的准绳和方式。t越高cg越小，形成应力集中，有两品种型：板条m（低碳m）取片状m（高碳m）。控制阐发、处理各类金属材料的化学成分设想、出产、热处置和利用中的问题。钛) 沉金属(铜。
应尽量利用碳素钢。1000×分清细珠光体 20～30 600~550℃ ?a→t（屈氏体） 0.1μm，对于多元系统，易发生脆断 。：冶金工业出书社，可能显著地影响钢的组织取机能 1.1.2 合金元素的存正在形式及其划分 me存正在于固溶体、碳化物、同化物 一、合金元素取铁的彼此感化 1、扩大γ相区 γ相不变化元素 （奥氏体构成元素） 使a3↓，
电负性是元素的原子正在化合物中吸引电子的能力的标度。五、关于本课程 1.本课程的目标是教学金属布局材料，强度、塑、韧性升高 650~600℃ a→s（索氏体） 0.25μm，p≤0.025-0.04%，cr,10级10um，布局学考虑；是工业出产上逃求的组织。al2o3,金属材料是现代文明的根本。合金钢机能虽好，具有合理选用材料，2mno·sio2、mno·sio2等 不易变形，chapter 0 绪 论 3.本课程的内容 金属材料的合金化根本理论，500×分清 10～20 随片间距减小，5-8细晶？