工程材料小抄

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1、亚共析钢的组织由铁素体和珠光体所组成。其中铁素体呈块状。珠光体中 铁素体与渗碳体呈片状分布。 共析钢的组织由珠光体所组成。 过共析钢的 组织由珠光体和二次渗碳体所组成，其中二次渗碳体在晶界形成连续的网 络状。共同点：钢的组织中都含有珠光体。热脆：S在钢中以FeS形成存在， FeS会与Fe形成低熔点共晶，当钢材在1000C1200C压力加工时，会沿 着这些低熔点共晶体的边界开裂，钢材将变得极脆现象。冷脆： P 使室温下 的钢的塑性、韧性急剧降低，并使钢的脆性转化温度有所升高，使钢变脆， 这种现象。钢的热处理为了改变钢材内部的组织结构，以满足对零件的加 工性能和使用性能的要求所施加的一种综合的热加

2、工工艺过程。 基本类型 普通热处理和表面热处理（包括表面淬火和化学热处理） 起始晶粒度：是 指在临界温度以上，奥氏体形成刚刚完成，其晶粒边界刚刚接触时的晶粒 大小。实际晶粒度：是指在某一具体的热处理加热条件下所得到的晶粒尺 寸。本质晶粒度：根据标准试验方法，在93010C保温足够时间（3-8小 时）后测定的钢中晶粒的大小。 珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物。 索氏体:在650600C温度范围内形成层片较细的珠光体。屈氏体:在600 550C温度范围内形成片层极细的珠光体。贝氏体：过饱和的铁素体和渗碳 体组成的混合物。马氏体：碳在a -Fe中的过饱和固溶体。过冷奥氏体：处 于临界点以下的不稳定

3、的将要发生分解的奥氏体称为过冷奥氏体。 残余奥 氏体： M 转变结束后剩余的奥氏体。淬透性：钢在淬火时获得马氏体的能力。 淬硬性：钢在理想条件下进行淬火硬化（即获得马氏体）所能达到的的最 高硬度。调质处理：淬火后的高温回火。 变质处理：在液态金属结晶前， 特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点， 使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒。 本质细晶 粒钢：加热到临界点以上直到930C，随温度升高，晶粒长大速度很缓慢。 珠光体类型组织分别是珠光体（P）、索氏体（S）和屈氏体（T）。马氏体组织 基本类型板条马氏体和片状马氏体退火的主要目的均匀钢的化学成分及组织

4、，细化晶粒，调整硬度，并消除内应力和加工硬化，改善钢的切削加工 性能并为随后的淬火作好组织准备。 生产上常用的退火操作有完全退火、 等温退火、球化退火、去应力退火 应用范围完全退火和等温退火用于亚共 析钢成分的碳钢和合金钢的铸件、锻件及热轧型材。有时也用于焊接结构。 球化退火主要用于共析或过共析成分的碳钢及合金钢。去应力退火主要用 于消除铸件、锻件、焊接件、冷冲压件（或冷拔件）及机加工的残余内应 力。淬火的目的是使奥氏体化后的工件获得尽量多的马氏体并配以不同温 度回火获得各种需要的性能。 淬火方法有单液淬火法、双液淬火法、等温 淬火法和分级淬火法。 回火的目的是降低淬火钢的脆性，减少或消除内应

5、 力，使组织趋于稳定并获得所需要的性能。 回火操作有低温回火、中温回 火、高温回火。表面淬火的目的 是使工件表层得到强化，使它具有较高的 强度，硬度，耐磨性及疲劳极限，而心部为了能承受冲击载荷的作用，仍 应保持足够的塑性与韧性。表面淬火方法： 1.感应加热表面淬火；2.火焰加 热表面淬火。渗碳钢（20CrMnTi汽车变速齿轮）用来制造渗碳零件的钢，如桥梁、车辆、 压力容器、起重设备，锻造正火加工齿形非渗碳部位镀铜保护渗 碳一预冷直接淬火+低温回火一喷丸一磨齿。调质钢（40Cr）经调质处理后 使用的钢，柴油机曲轴、连杆、螺栓，下料锻造退火（或正火）粗 加工一调质一精加工一装配。弹簧钢（60Si2

6、Mn）用来制造各种弹性零件如 板簧、螺旋弹簧等的钢，扁钢剪断加热压弯成形后余热淬火+中温回火 喷丸一装配。刃具钢（9SiCr）用来制造车刀、铣刀、锉刀、钻头等刃具的 钢，圆板牙工艺：下料球化退火机加工淬火+低温回火磨平面抛 槽一开口。高速钢（W18Cr4V）是一种高合金工具钢，常用于车刀、铣刀、 高速钻头，铣刀工艺：下料锻造球化退火机加工淬火+多次回火 喷砂一磨加工一成品。模具钢（Cr12）用于冷冲压模、热锻压模、挤压模电火花加工一成品。量具钢（CrWMn）用于制造卡尺、千分尺、样板等各种 测量工具钢，块规工艺：锻造球化退火机加工淬火冷处理回火 粗磨低温人工时效精磨低温去应力回火研磨。 不锈钢

7、 （ 1Cr18Ni9Ti ）是某些在大气和一般介质中具有较高化学稳定性的钢。用 途：刀具、阀门、轴承等。耐磨钢（MnB）主要是指在强烈冲击载荷作用下 发生硬化的高锰钢，用于衬板、齿板、铲板。 空间点阵：将晶体内部结构抽象成无数个点按一定方式在空间做有规则的 周期性分布，这些点的总体为空间点阵。 过冷：液态金属必须冷却到理论 结晶温度Tm以下某个温度T时才开始结晶的现象。细晶强化：晶粒尺寸越 小，金属的强度、硬度越高，塑性、韧性越好。 共晶相图：液相组元无限 互溶，固相组元有限溶解的合金系，当溶质超出固溶体溶解极限时，冷却 过程中发生共晶转变，这类合金构成的相图称为。 匀晶相图：两组元在液 态

8、和固态都无限互溶的合金系匀晶系，匀晶系合金的相图称为。包晶相图： 两组元液态无限互溶，固态无限互溶，并发生包晶转变的合金系相图。 过 冷奥氏体：在临界点一下存在的将要发生转变的不稳定的奥氏体。 正火： 将工件加热到Ac3或Accm以上30-80,保温后从炉火取出在空气中冷却。 珠光体转变：奥氏体通过形核和长大的过程来完成向珠光体转变。 贝氏体 转变：钢的过冷奥氏体在珠光体转变温度以下、马氏体转变温度以上的温 度范围内,发生一种半扩散相变。马氏体转变：经奥氏体化的钢快速冷却, 原子来不及进行扩散而发生的一种无扩散型相变。金属常见三中晶体结构： fee、bee、hep。液态金属结晶的宏观现象：过冷

9、和潜热释放，微观过程： 形核和长大。碳素钢按用途分碳素结构钢、优质碳素钢和碳素工具钢。 滑 移的本质是错位在分切应力作用下的移动。 片状珠光体按间距分珠光体、 索氏体、托氏体。液态金属结晶时形核的 驱动力是两相自由能之差， 阻力 是界面能，形核条件：能量条件，总能量变化小于0，能量起伏来满足；结 构条件，结构起伏。 趁热打铁：钢在高温处于面心立方结构，低温处于体 心立方结构，这两种晶体结构的滑移系数相同，但面心立方结构的滑移方 向为3而体心立方的滑移方向为2，故前者的塑性变形能力强于后者，所以 打铁是会将其加热到高温面心立方结构。点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位

10、 间隙原子、置换原子等。线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向 上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。面缺陷：原子排列不规 则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。 影响 无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变，从而使晶体强度增加。 同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在 着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒。亚晶界： 两相邻亚晶粒间的边界。 刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对 于另一部分晶体的局部滑移而造成。滑移部分与未滑移部分的交界线即为 位错

11、线。如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的 边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口。 单晶体：如果一块晶体，其内部的 晶格位向完全一致。 多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构。 过冷度：实际 结晶温度与理论结晶温度之差。 自发形核：在一定条件下，从液态金属中 直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。 非自发形核：是液态金属依附在 一些未溶颗粒表面所形成的晶核。 变质处理：在液态金属结晶前，特意加 入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶 时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒。 变质剂：在浇注 前所加入的难熔杂质称为变质剂。a Fe、Cr、V属于体心立方晶

12、格；Y -Fe、Al、Cu、Pb属于面心立方晶格；Mg、Zn属于密排六方晶格;晶向 是指晶格中各种原子列的位向，用晶向指数来表示，形式为 Hhki；晶 面是指晶格中不同方位上的原子面，用晶面指数来表示，形式为。金属结晶的基本规律金属结晶的基本规律是形核和核长大。 晶核的形成率 和成长率受到过冷度的影响，随着过冷度的增大，晶核的形成率和成长率 都增大，但形成率的增长比成长率的增长快；同时外来难熔杂质以及振动 和搅拌的方法也会增大形核率。 在铸造生产中控制晶粒大小 采用：变质处 理，钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来控制晶粒大小 在生产中如何应用变质处理 在液态金属结晶前，特意加入某

13、些难熔固态颗 粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大 增加，从而提高了形核率，细化晶粒。机械振动、搅拌加工硬化：随着 塑性变形的增加，金属的强度、硬度迅速增加；塑性、韧性迅速下降的现 象。回复：为了消除金属的加工硬化现象，将变形金属加热到某一温度， 以使其组织和性能发生变化。在加热温度较低时，原子的活动能力不大， 这时金属的晶粒大小和形状没有明显的变化，只是在晶内发生点缺陷的消 失以及位错的迁移等变化，因此，这时金属的强度、硬度和塑性等机械性 能变化不大，而只是使内应力及电阻率等性能显著降低。 再结晶：被加热 到较高的温度时，原子也具有较大的活动能力，使晶粒的外形开始

14、变化。 从破碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒。和变形前的晶粒形状相似，晶格类 型相同。重结晶：由于温度变化，引起晶体重新形核、长大，发生晶体结 构的改变。热加工：将金属加热到再结晶温度以上一定温度进行压力加工。 冷加工：在再结晶温度以下进行的压力加工。 热加工益处，可使铸态金属 中的气孔焊合，从而使其致密度得以提高。可使铸态金属中的枝晶和柱状 晶破碎，从而使晶粒细化，机械性能提高。可提高零件使用寿命。合金：通过熔炼，烧结或其它方法，将一种金属元素同一种或几种其它元 素结合在一起所形成的具有金属特性的新物质。 组元：组成合金的最基本 的、独立的物质。 相：在金属或合金中，凡成分相同、结构相同并与其它

15、 部分有界面分开的均匀组成部分。 相图：用来表示合金系中各个合金的结 晶过程的简明图解。 固溶体：合金的组元之间以不同的比例混合，混合后 形成的固相的晶格结构与组成合金的某一组元的相同。 置换固溶体：溶质 原子代替溶剂晶格结点上的一部分原子而组成的固溶体。 间隙固溶体：溶 质原子填充在溶剂晶格的间隙中形成的固溶体。 金属间化合物：合金的组 元间发生相互作用形成的一种具有金属性质的新相。 机械混合物：合金的 等模具的钢，冲孔落料模工艺：锻造退火机加工淬火+回火精磨或 组织由不同的相以不同的比例机械的混合在一起。枝晶偏析：实际生产中， 合金冷却速度快，原子扩散不充分，使得先结晶出来的固溶体合金含高

16、熔 点组元较多，后结晶含低熔点组元较多，这种在晶粒内化学成分不均匀的 现象。比重偏析：是由组成相与溶液之间的密度差别所引起的。如果先共 晶相与溶液之间的密度差别较大，则在缓慢冷却条件下凝固时，先共晶相 便会在液体中上浮或下沉，从而导致结晶后铸件上下部分的化学成分不一 致。固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度 升高的现象。弥散强化：合金中以固溶体为主再有适量的金属间化合物弥 散分布，会提高合金的强度、硬度及耐磨性，这种强化方式为弥散强化。共晶反应：指一定成分的液体合金，在一定温度下，同时结晶出成分和晶 格均不相同的两种晶体的反应。 包晶反应：指一定成分的固相与一定成分 的液相作用，形成另外一种固相的反应过程。 共析反应：由特定成分的单 相固态合金，在恒定的温度下，分解成两个新的，具有一定晶体结构的固 相的反应。共同点：反应都是在恒温下发生，反应物和产物都是具有特定 成分的相，都处于三相平衡状态。由于条件（温度或压力）变化引起金属晶体结构的