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1、金屬材料基礎 材料機械性能 金屬的晶體結構及結晶 Fe-Fe3 3C2 2平衡相圖 鋼材的分類 塑模用鋼及其性能 內容綱要 一、材料機械性能 金屬材料在各種外力作用下所表現出來的性能稱為机械金屬材料在各種外力作用下所表現出來的性能稱為机械金屬材料在各種外力作用下所表現出來的性能稱為机械金屬材料在各種外力作用下所表現出來的性能稱為机械性能。金屬的機械性能主要包括性能。金屬的機械性能主要包括性能。金屬的機械性能主要包括性能。金屬的機械性能主要包括: : : :強度、塑性、硬度、韌性及強度、塑性、硬度、韌性及強度、塑性、硬度、韌性及強度、塑性、硬度、韌性及疲勞強度等。疲勞強度等。疲勞強度等。疲勞強度
2、等。 1. 1. 1. 1.強度強度強度強度: : : : 強度是金屬材料在靜載荷作用下，抵抗變形和破斷的強度是金屬材料在靜載荷作用下，抵抗變形和破斷的強度是金屬材料在靜載荷作用下，抵抗變形和破斷的強度是金屬材料在靜載荷作用下，抵抗變形和破斷的 能力。能力。能力。能力。 A.A.A.A.彈性极限彈性极限彈性极限彈性极限 : : : : 材料在外力作用下只產生彈性變形時所能材料在外力作用下只產生彈性變形時所能材料在外力作用下只產生彈性變形時所能材料在外力作用下只產生彈性變形時所能 承受的最大應力稱為彈性极限，符號承受的最大應力稱為彈性极限，符號承受的最大應力稱為彈性极限，符號承受的最大應力稱為彈
3、性极限，符號e e e e。 B. B. B. B.屈服极限屈服极限屈服极限屈服极限 : : : : 材料產生屈服現象時的應力稱為屈服极限材料產生屈服現象時的應力稱為屈服极限材料產生屈服現象時的應力稱為屈服极限材料產生屈服現象時的應力稱為屈服极限 或屈服強度或屈服強度或屈服強度或屈服強度, , , ,符號符號符號符號S S S S。 C.C.C.C.抗拉強度抗拉強度抗拉強度抗拉強度: : : : 材料在拉斷前所能承受的最大應力為抗拉強度材料在拉斷前所能承受的最大應力為抗拉強度材料在拉斷前所能承受的最大應力為抗拉強度材料在拉斷前所能承受的最大應力為抗拉強度 或強度极限，符號或強度极限，符號或強度
4、极限，符號或強度极限，符號b b b b。2. 2. 2. 2.塑性塑性塑性塑性: : : : 金屬材料在斷裂前發生塑性變形的能力稱為塑性。金屬材料在斷裂前發生塑性變形的能力稱為塑性。金屬材料在斷裂前發生塑性變形的能力稱為塑性。金屬材料在斷裂前發生塑性變形的能力稱為塑性。延伸率延伸率延伸率延伸率 ( ( ( ()和斷面收縮率和斷面收縮率和斷面收縮率和斷面收縮率( ( ( ()是衡量金屬材料塑性的指標。是衡量金屬材料塑性的指標。是衡量金屬材料塑性的指標。是衡量金屬材料塑性的指標。3. 3. 3. 3. 衝擊韌性衝擊韌性衝擊韌性衝擊韌性: : : : 金屬材料抵抗衝擊載荷作用而不破壞的能力，稱為衝
5、擊韌金屬材料抵抗衝擊載荷作用而不破壞的能力，稱為衝擊韌金屬材料抵抗衝擊載荷作用而不破壞的能力，稱為衝擊韌金屬材料抵抗衝擊載荷作用而不破壞的能力，稱為衝擊韌 性性性性。4. 4. 4. 4.疲勞強度疲勞強度疲勞強度疲勞強度: : : : 疲勞強度又稱疲勞极限。減少零件的應力集中，改善零件疲勞強度又稱疲勞极限。減少零件的應力集中，改善零件疲勞強度又稱疲勞极限。減少零件的應力集中，改善零件疲勞強度又稱疲勞极限。減少零件的應力集中，改善零件 表面質量及使零件表面保留壓應力均能有效地提高零件的表面質量及使零件表面保留壓應力均能有效地提高零件的表面質量及使零件表面保留壓應力均能有效地提高零件的表面質量及使
6、零件表面保留壓應力均能有效地提高零件的 疲勞強度。疲勞強度。疲勞強度。疲勞強度。 5. 5. 5. 5.硬度硬度硬度硬度: : : : 硬度即指材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或划硬度即指材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或划硬度即指材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或划硬度即指材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或划 痕的能力，它是各種零件和工具必須具備的性能指標之一，痕的能力，它是各種零件和工具必須具備的性能指標之一，痕的能力，它是各種零件和工具必須具備的性能指標之一，痕的能力，它是各種零件和工具必須具備的性能指標之一， 也是熱處理主要的質量檢驗標準。也是熱處理主要的質量檢
7、驗標準。也是熱處理主要的質量檢驗標準。也是熱處理主要的質量檢驗標準。 (1).(1).(1).(1).檢測方法檢測方法檢測方法檢測方法: : : : 就是用一定幾何形狀的壓頭，在一定載荷下，壓入被測就是用一定幾何形狀的壓頭，在一定載荷下，壓入被測就是用一定幾何形狀的壓頭，在一定載荷下，壓入被測就是用一定幾何形狀的壓頭，在一定載荷下，壓入被測 金屬材料表面，根據被壓入程度來測定其硬度值。金屬材料表面，根據被壓入程度來測定其硬度值。金屬材料表面，根據被壓入程度來測定其硬度值。金屬材料表面，根據被壓入程度來測定其硬度值。 (2).(2).(2).(2).表示方法表示方法表示方法表示方法: : : :
8、 壓入硬度測定法壓入硬度測定法壓入硬度測定法壓入硬度測定法( ( ( (如佈氏硬度、洛氏硬度等如佈氏硬度、洛氏硬度等如佈氏硬度、洛氏硬度等如佈氏硬度、洛氏硬度等); ); ); );回跳硬度測回跳硬度測回跳硬度測回跳硬度測 定法定法定法定法( ( ( (如肖氏硬度、里氏硬度如肖氏硬度、里氏硬度如肖氏硬度、里氏硬度如肖氏硬度、里氏硬度) ) ) )等，而在現場生產中常用的等，而在現場生產中常用的等，而在現場生產中常用的等，而在現場生產中常用的 是壓入硬度測定法，即佈氏硬度、洛氏硬度等是壓入硬度測定法，即佈氏硬度、洛氏硬度等是壓入硬度測定法，即佈氏硬度、洛氏硬度等是壓入硬度測定法，即佈氏硬度、洛氏
9、硬度等。A.A.A.A.布氏硬度布氏硬度布氏硬度布氏硬度( ( ( (HB):HB):HB):HB): 它是用一定直徑的球體它是用一定直徑的球體它是用一定直徑的球體它是用一定直徑的球體( ( ( (淬硬鋼球或硬質合金球淬硬鋼球或硬質合金球淬硬鋼球或硬質合金球淬硬鋼球或硬質合金球) ) ) )，以相應，以相應，以相應，以相應 的試驗力壓入被測鋼料表面，經規定保持時間后卸除試驗的試驗力壓入被測鋼料表面，經規定保持時間后卸除試驗的試驗力壓入被測鋼料表面，經規定保持時間后卸除試驗的試驗力壓入被測鋼料表面，經規定保持時間后卸除試驗 力，用測量表面壓痕直徑來計算硬度的一種壓痕硬度方法。力，用測量表面壓痕直
10、徑來計算硬度的一種壓痕硬度方法。力，用測量表面壓痕直徑來計算硬度的一種壓痕硬度方法。力，用測量表面壓痕直徑來計算硬度的一種壓痕硬度方法。B.B.B.B.洛氏硬度洛氏硬度洛氏硬度洛氏硬度( ( ( (HRC):HRC):HRC):HRC): 洛氏硬度值是用洛氏硬度相應標尺刻度滿量程洛氏硬度值是用洛氏硬度相應標尺刻度滿量程洛氏硬度值是用洛氏硬度相應標尺刻度滿量程洛氏硬度值是用洛氏硬度相應標尺刻度滿量程(100)(100)(100)(100)與殘余與殘余與殘余與殘余 壓痕深度增量之差計算硬度值，壓痕深度增量之差計算硬度值，壓痕深度增量之差計算硬度值，壓痕深度增量之差計算硬度值，HRHRHRHR值可直
11、接從表盤顯示數值可直接從表盤顯示數值可直接從表盤顯示數值可直接從表盤顯示數 字中得出。字中得出。字中得出。字中得出。 常用洛氏硬度及適用範圍常用洛氏硬度及適用範圍 二、金屬的晶體結構及結晶 晶體晶體晶體晶體是指原子是指原子是指原子是指原子( ( ( (或分子或分子或分子或分子) ) ) )按一定幾何形狀有規律地排列的按一定幾何形狀有規律地排列的按一定幾何形狀有規律地排列的按一定幾何形狀有規律地排列的固態物質。屬晶體的物質的有食鹽、天然金鋼石、鐵等，所固態物質。屬晶體的物質的有食鹽、天然金鋼石、鐵等，所固態物質。屬晶體的物質的有食鹽、天然金鋼石、鐵等，所固態物質。屬晶體的物質的有食鹽、天然金鋼石
12、、鐵等，所有的固體金屬和合金都是晶體。有的固體金屬和合金都是晶體。有的固體金屬和合金都是晶體。有的固體金屬和合金都是晶體。 晶體內部原子是有規則秩序地排列的。為了便於分析和晶體內部原子是有規則秩序地排列的。為了便於分析和晶體內部原子是有規則秩序地排列的。為了便於分析和晶體內部原子是有規則秩序地排列的。為了便於分析和描述金屬晶體中原子的排列情況，示意地將原子看成一個小描述金屬晶體中原子的排列情況，示意地將原子看成一個小描述金屬晶體中原子的排列情況，示意地將原子看成一個小描述金屬晶體中原子的排列情況，示意地將原子看成一個小球，球，球，球，( ( ( (圖圖圖圖A A A A是晶體中原子在空間作有規
13、則排列的簡單模型是晶體中原子在空間作有規則排列的簡單模型是晶體中原子在空間作有規則排列的簡單模型是晶體中原子在空間作有規則排列的簡單模型) ) ) )。用。用。用。用假想的線條將各原子的中心連結起來，這樣就得到一個抽象假想的線條將各原子的中心連結起來，這樣就得到一個抽象假想的線條將各原子的中心連結起來，這樣就得到一個抽象假想的線條將各原子的中心連結起來，這樣就得到一個抽象化了的空間格架化了的空間格架化了的空間格架化了的空間格架( ( ( (圖圖圖圖B)B)B)B)。這種用於描述原子在晶體排列形式的這種用於描述原子在晶體排列形式的這種用於描述原子在晶體排列形式的這種用於描述原子在晶體排列形式的空
14、間格架稱為結晶格子，簡稱空間格架稱為結晶格子，簡稱空間格架稱為結晶格子，簡稱空間格架稱為結晶格子，簡稱晶格晶格晶格晶格。 晶胞晶胞晶胞晶胞就是在晶體中取出一個能完全代表晶體中原子排就是在晶體中取出一個能完全代表晶體中原子排就是在晶體中取出一個能完全代表晶體中原子排就是在晶體中取出一個能完全代表晶體中原子排列特征的几何單位列特征的几何單位列特征的几何單位列特征的几何單位( ( ( (圖圖圖圖C)C)C)C)。ABC體心立方晶格體心立方晶格面心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格密排六方晶格 金屬的結晶過程就是金屬的結晶過程就是金屬的結晶過程就是金屬的結晶過程就是晶核的形成晶核的形成晶核的形成晶核的形
15、成及及及及晶核長大晶核長大晶核長大晶核長大兩個過程。兩個過程。兩個過程。兩個過程。每種金屬都有一定的晶格類型，但在不同溫度下，同一種金每種金屬都有一定的晶格類型，但在不同溫度下，同一種金每種金屬都有一定的晶格類型，但在不同溫度下，同一種金每種金屬都有一定的晶格類型，但在不同溫度下，同一種金屬可能具有不同類型的晶格。金屬在固態下隨溫度的改變，屬可能具有不同類型的晶格。金屬在固態下隨溫度的改變，屬可能具有不同類型的晶格。金屬在固態下隨溫度的改變，屬可能具有不同類型的晶格。金屬在固態下隨溫度的改變，由一種晶格轉變為另一晶格，這種現象稱為金屬的由一種晶格轉變為另一晶格，這種現象稱為金屬的由一種晶格轉變
16、為另一晶格，這種現象稱為金屬的由一種晶格轉變為另一晶格，這種現象稱為金屬的同素異構同素異構同素異構同素異構轉變轉變轉變轉變。由同素異構轉變所得的不同晶體，稱為同素異構體。由同素異構轉變所得的不同晶體，稱為同素異構體。由同素異構轉變所得的不同晶體，稱為同素異構體。由同素異構轉變所得的不同晶體，稱為同素異構體。同素異構體一般用希腊字母同素異構體一般用希腊字母同素異構體一般用希腊字母同素異構體一般用希腊字母、等表示。如純鐵等表示。如純鐵等表示。如純鐵等表示。如純鐵的同素異構轉變表示的同素異構轉變表示的同素異構轉變表示的同素異構轉變表示: : : : 金屬的同素異構轉變與液態金屬的結晶有相似之處，即金
17、屬的同素異構轉變與液態金屬的結晶有相似之處，即金屬的同素異構轉變與液態金屬的結晶有相似之處，即金屬的同素異構轉變與液態金屬的結晶有相似之處，即同素異構轉變有一定的轉變溫度；同樣遵循晶核形成和晶核同素異構轉變有一定的轉變溫度；同樣遵循晶核形成和晶核同素異構轉變有一定的轉變溫度；同樣遵循晶核形成和晶核同素異構轉變有一定的轉變溫度；同樣遵循晶核形成和晶核長大的結晶規律；轉變時也有結晶潛熱的放出和過冷現象，長大的結晶規律；轉變時也有結晶潛熱的放出和過冷現象，長大的結晶規律；轉變時也有結晶潛熱的放出和過冷現象，長大的結晶規律；轉變時也有結晶潛熱的放出和過冷現象，所以同素異構轉變也是一個結晶過程，通常稱為
18、所以同素異構轉變也是一個結晶過程，通常稱為所以同素異構轉變也是一個結晶過程，通常稱為所以同素異構轉變也是一個結晶過程，通常稱為重結晶。重結晶。重結晶。重結晶。 合金是由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬元素與非金合金是由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬元素與非金合金是由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬元素與非金合金是由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬元素與非金屬元素熔合而成，具有金屬特性的物質。組成合金最基本的屬元素熔合而成，具有金屬特性的物質。組成合金最基本的屬元素熔合而成，具有金屬特性的物質。組成合金最基本的屬元素熔合而成，具有金屬特性的物質。組成合金最基本的獨立的物質稱為組元。一般說來，組元是組成
19、合金的元素。獨立的物質稱為組元。一般說來，組元是組成合金的元素。獨立的物質稱為組元。一般說來，組元是組成合金的元素。獨立的物質稱為組元。一般說來，組元是組成合金的元素。合金的結構可分為：合金的結構可分為：合金的結構可分為：合金的結構可分為：固溶體、金屬化合物和多種晶體的机械固溶體、金屬化合物和多種晶體的机械固溶體、金屬化合物和多種晶體的机械固溶體、金屬化合物和多種晶體的机械混合物混合物混合物混合物。固溶體固溶體固溶體固溶體: : 組成合金的組元在液態相互溶解，結晶時，以一組元為組成合金的組元在液態相互溶解，結晶時，以一組元為組成合金的組元在液態相互溶解，結晶時，以一組元為組成合金的組元在液態相
20、互溶解，結晶時，以一組元為基體保持其原有的晶格類型，其它組元的原子均勻地分布在基體保持其原有的晶格類型，其它組元的原子均勻地分布在基體保持其原有的晶格類型，其它組元的原子均勻地分布在基體保持其原有的晶格類型，其它組元的原子均勻地分布在基體組元的晶格里，形成均勻一致的固體，此合金就稱為固基體組元的晶格里，形成均勻一致的固體，此合金就稱為固基體組元的晶格里，形成均勻一致的固體，此合金就稱為固基體組元的晶格里，形成均勻一致的固體，此合金就稱為固溶體。根椐溶質原子在溶濟晶格中所占據的位置不同，可分溶體。根椐溶質原子在溶濟晶格中所占據的位置不同，可分溶體。根椐溶質原子在溶濟晶格中所占據的位置不同，可分溶
21、體。根椐溶質原子在溶濟晶格中所占據的位置不同，可分為為為為間隙固溶體和置換固溶體間隙固溶體和置換固溶體間隙固溶體和置換固溶體間隙固溶體和置換固溶體。金屬化合物金屬化合物金屬化合物金屬化合物: : 組成合金的各組元，按照一定的原子數量比，相互組成合金的各組元，按照一定的原子數量比，相互組成合金的各組元，按照一定的原子數量比，相互組成合金的各組元，按照一定的原子數量比，相互化合而成的一種完全不同於原組元晶格的固體物質，稱化合而成的一種完全不同於原組元晶格的固體物質，稱化合而成的一種完全不同於原組元晶格的固體物質，稱化合而成的一種完全不同於原組元晶格的固體物質，稱為金屬化合物。為金屬化合物。為金屬化
22、合物。為金屬化合物。金屬化合物可用分子式表示，如金屬化合物可用分子式表示，如金屬化合物可用分子式表示，如金屬化合物可用分子式表示，如FeFeFeFe3 3 3 3C C C C、CuAlCuAlCuAlCuAl2 2 2 2等。等。等。等。機械化合物機械化合物機械化合物機械化合物: : 組成合金的組元既不是純組元，也不是固溶體或化組成合金的組元既不是純組元，也不是固溶體或化組成合金的組元既不是純組元，也不是固溶體或化組成合金的組元既不是純組元，也不是固溶體或化合物，合物，合物，合物， 而是兩種或兩種以上的純組元、固溶體、化合物而是兩種或兩種以上的純組元、固溶體、化合物而是兩種或兩種以上的純組元
23、、固溶體、化合物而是兩種或兩種以上的純組元、固溶體、化合物以彌散的混合物的形式組成在一起的固體物質，稱為機以彌散的混合物的形式組成在一起的固體物質，稱為機以彌散的混合物的形式組成在一起的固體物質，稱為機以彌散的混合物的形式組成在一起的固體物質，稱為機械混合物。械混合物。械混合物。械混合物。 三、Fe-Fe3C平衡相圖鐵素體鐵素體鐵素體鐵素體: : : : 碳溶于碳溶于碳溶于碳溶于FeFeFeFe中的間隙固溶體，稱為鐵素體。用符號中的間隙固溶體，稱為鐵素體。用符號中的間隙固溶體，稱為鐵素體。用符號中的間隙固溶體，稱為鐵素體。用符號 “ “ “ “F”F”F”F”表示。由於碳和鐵的原子直徑和晶格類
24、型等存在著表示。由於碳和鐵的原子直徑和晶格類型等存在著表示。由於碳和鐵的原子直徑和晶格類型等存在著表示。由於碳和鐵的原子直徑和晶格類型等存在著 很大差異，所以當它們以固溶體形式存在時，只能是很大差異，所以當它們以固溶體形式存在時，只能是很大差異，所以當它們以固溶體形式存在時，只能是很大差異，所以當它們以固溶體形式存在時，只能是 間隙固溶體，并且其固溶度是有限的。由於鐵素體的間隙固溶體，并且其固溶度是有限的。由於鐵素體的間隙固溶體，并且其固溶度是有限的。由於鐵素體的間隙固溶體，并且其固溶度是有限的。由於鐵素體的 晶格類型是體心立主，處於立方體中心的原子使立方晶格類型是體心立主，處於立方體中心的原
25、子使立方晶格類型是體心立主，處於立方體中心的原子使立方晶格類型是體心立主，處於立方體中心的原子使立方 體的空隙分散，不利於碳原子體的空隙分散，不利於碳原子體的空隙分散，不利於碳原子體的空隙分散，不利於碳原子 的溶入。因此鐵素體所的溶入。因此鐵素體所的溶入。因此鐵素體所的溶入。因此鐵素體所 能溶入碳的數量很少，其最大固溶度為含能溶入碳的數量很少，其最大固溶度為含能溶入碳的數量很少，其最大固溶度為含能溶入碳的數量很少，其最大固溶度為含0.0218%(727)0.0218%(727)0.0218%(727)0.0218%(727)。 室溫時鐵素體中碳的固溶度只有室溫時鐵素體中碳的固溶度只有室溫時鐵素
26、體中碳的固溶度只有室溫時鐵素體中碳的固溶度只有0.0008%0.0008%0.0008%0.0008%。 鐵碳合金的基本組織鐵碳合金的基本組織 鐵素體是鐵碳合金室溫下的主要組織，起著基體相的作鐵素體是鐵碳合金室溫下的主要組織，起著基體相的作鐵素體是鐵碳合金室溫下的主要組織，起著基體相的作鐵素體是鐵碳合金室溫下的主要組織，起著基體相的作 用。用。用。用。奧氏體奧氏體奧氏體奧氏體: : : : 碳溶于碳溶于碳溶于碳溶于FeFeFeFe中的間隙固溶體，稱為奧氏體。用符號中的間隙固溶體，稱為奧氏體。用符號中的間隙固溶體，稱為奧氏體。用符號中的間隙固溶體，稱為奧氏體。用符號 “ “ “ “A”A”A”A
27、”表示。奧氏體的最大固溶度為含碳表示。奧氏體的最大固溶度為含碳表示。奧氏體的最大固溶度為含碳表示。奧氏體的最大固溶度為含碳2.11%(1148)2.11%(1148)2.11%(1148)2.11%(1148)。 奧氏體是鐵碳合金的高溫組織，在平衡條件下，它的奧氏體是鐵碳合金的高溫組織，在平衡條件下，它的奧氏體是鐵碳合金的高溫組織，在平衡條件下，它的奧氏體是鐵碳合金的高溫組織，在平衡條件下，它的 最低存在溫度是最低存在溫度是最低存在溫度是最低存在溫度是727727727727。在該溫度下奧氏體的成份是一。在該溫度下奧氏體的成份是一。在該溫度下奧氏體的成份是一。在該溫度下奧氏體的成份是一 固定值
28、固定值固定值固定值: : : :含碳含碳含碳含碳0.77%0.77%0.77%0.77%。滲碳體滲碳體滲碳體滲碳體: : : : 滲碳體是鐵和碳形成的間隙化合物。用符號滲碳體是鐵和碳形成的間隙化合物。用符號滲碳體是鐵和碳形成的間隙化合物。用符號滲碳體是鐵和碳形成的間隙化合物。用符號“FeFeFeFe3 3 3 3C”C”C”C”表表表表 示。它的含碳量為示。它的含碳量為示。它的含碳量為示。它的含碳量為6.69%6.69%6.69%6.69%，是一個固定值。滲碳體具有，是一個固定值。滲碳體具有，是一個固定值。滲碳體具有，是一個固定值。滲碳體具有 復雜的晶體結構，很硬、很脆、幾乎沒有塑性，它是復雜
29、的晶體結構，很硬、很脆、幾乎沒有塑性，它是復雜的晶體結構，很硬、很脆、幾乎沒有塑性，它是復雜的晶體結構，很硬、很脆、幾乎沒有塑性，它是 鐵碳合金中的強化相。因此滲碳體的形態、大小、多鐵碳合金中的強化相。因此滲碳體的形態、大小、多鐵碳合金中的強化相。因此滲碳體的形態、大小、多鐵碳合金中的強化相。因此滲碳體的形態、大小、多 少及分佈對鐵碳合金的性能有直接影響。通過不同的熱少及分佈對鐵碳合金的性能有直接影響。通過不同的熱少及分佈對鐵碳合金的性能有直接影響。通過不同的熱少及分佈對鐵碳合金的性能有直接影響。通過不同的熱 處理方法，可以改變滲碳體在鐵碳合金中的形態、大小、處理方法，可以改變滲碳體在鐵碳合金
30、中的形態、大小、處理方法，可以改變滲碳體在鐵碳合金中的形態、大小、處理方法，可以改變滲碳體在鐵碳合金中的形態、大小、 多少及分佈，從而改變材料的性能。這正是熱處理的重多少及分佈，從而改變材料的性能。這正是熱處理的重多少及分佈，從而改變材料的性能。這正是熱處理的重多少及分佈，從而改變材料的性能。這正是熱處理的重 要原理之一要原理之一要原理之一要原理之一 。 珠光體珠光體珠光體珠光體: : : : 珠光體是鐵素體和滲碳體的機械混合物。用符號珠光體是鐵素體和滲碳體的機械混合物。用符號珠光體是鐵素體和滲碳體的機械混合物。用符號珠光體是鐵素體和滲碳體的機械混合物。用符號“P”P”P”P” 表示。珠光體是
31、平衡條件下含碳量為表示。珠光體是平衡條件下含碳量為表示。珠光體是平衡條件下含碳量為表示。珠光體是平衡條件下含碳量為0.77%0.77%0.77%0.77%的奧氏體的奧氏體的奧氏體的奧氏體 在在在在727727727727進行共析轉變的產物，當珠光體中鐵素體和進行共析轉變的產物，當珠光體中鐵素體和進行共析轉變的產物，當珠光體中鐵素體和進行共析轉變的產物，當珠光體中鐵素體和 滲碳體是片層相間的形態時，稱片狀珠光體。經過滲碳體是片層相間的形態時，稱片狀珠光體。經過滲碳體是片層相間的形態時，稱片狀珠光體。經過滲碳體是片層相間的形態時，稱片狀珠光體。經過 一定的熱處理，可以得到鐵素體基體分佈著顆粒狀一定
32、的熱處理，可以得到鐵素體基體分佈著顆粒狀一定的熱處理，可以得到鐵素體基體分佈著顆粒狀一定的熱處理，可以得到鐵素體基體分佈著顆粒狀 的滲碳體，稱為粒狀珠光體。的滲碳體，稱為粒狀珠光體。的滲碳體，稱為粒狀珠光體。的滲碳體，稱為粒狀珠光體。 萊氏體萊氏體萊氏體萊氏體: : : : 萊氏體是奧氏體與滲碳體的機械混合物，即碳的質萊氏體是奧氏體與滲碳體的機械混合物，即碳的質萊氏體是奧氏體與滲碳體的機械混合物，即碳的質萊氏體是奧氏體與滲碳體的機械混合物，即碳的質 量分數量分數量分數量分數( ( ( (含碳量含碳量含碳量含碳量) ) ) )為為為為4.3%4.3%4.3%4.3%的液態鐵碳合金。在的液態鐵碳合
33、金。在的液態鐵碳合金。在的液態鐵碳合金。在727727727727以以以以 上是奧氏體和滲碳體的機械混合物，稱為高溫萊氏體，上是奧氏體和滲碳體的機械混合物，稱為高溫萊氏體，上是奧氏體和滲碳體的機械混合物，稱為高溫萊氏體，上是奧氏體和滲碳體的機械混合物，稱為高溫萊氏體， 用用用用“Ld”Ld”Ld”Ld”表示表示表示表示; ; ; ;低於低於低於低於727727727727則是珠光體和滲碳體的機械則是珠光體和滲碳體的機械則是珠光體和滲碳體的機械則是珠光體和滲碳體的機械混混混混 合物，稱為低溫萊氏體，用合物，稱為低溫萊氏體，用合物，稱為低溫萊氏體，用合物，稱為低溫萊氏體，用“LdLdLdLd”表示
34、。表示。表示。表示。四、鋼材的分類 一、合金鋼概念一、合金鋼概念在鋼材化學成分中添加入合金元素，用以保在鋼材化學成分中添加入合金元素，用以保證一定的生產和加工工藝以及所需求的組織證一定的生產和加工工藝以及所需求的組織與性能的鐵基合金稱為與性能的鐵基合金稱為合金鋼合金鋼。1. 1. 1. 1.按用途分類按用途分類按用途分類按用途分類: : : : (1).(1).結構鋼結構鋼結構鋼結構鋼: :A.A.工程構件用鋼工程構件用鋼工程構件用鋼工程構件用鋼; ;B.B.機器零件用鋼機器零件用鋼機器零件用鋼機器零件用鋼: :B-1.B-1.調質鋼調質鋼調質鋼調質鋼; ;B-2.B-2.彈簧鋼彈簧鋼彈簧鋼彈
35、簧鋼; ;B-3.B-3.滲碳、氮化鋼滲碳、氮化鋼滲碳、氮化鋼滲碳、氮化鋼; ;B-4.B-4.滾動軸承鋼。滾動軸承鋼。滾動軸承鋼。滾動軸承鋼。(2).(2).工具鋼工具鋼工具鋼工具鋼: :A.A.刃具鋼刃具鋼刃具鋼刃具鋼; ;B.B.量具鋼量具鋼量具鋼量具鋼; ;C.C.模具鋼模具鋼模具鋼模具鋼: :C-1.C-1.冷作模具鋼冷作模具鋼冷作模具鋼冷作模具鋼; ;C-2.C-2.熱作模具鋼熱作模具鋼熱作模具鋼熱作模具鋼; ;(3).(3).(3).(3).特殊性能鋼特殊性能鋼特殊性能鋼特殊性能鋼: : : :A.A.A.A.耐蝕鋼耐蝕鋼耐蝕鋼耐蝕鋼; ; ; ;B.B.B.B.耐熱鋼耐熱鋼耐熱
36、鋼耐熱鋼; ; ; ;C.C.C.C.耐磨鋼耐磨鋼耐磨鋼耐磨鋼; ; ; ;二、合金鋼的二、合金鋼的分類分類2. 2. 2. 2.按鋼的化學成份分類按鋼的化學成份分類按鋼的化學成份分類按鋼的化學成份分類: : : : (1).(1).(1).(1).碳素鋼碳素鋼碳素鋼碳素鋼; ; ; ; (2). (2). (2). (2).合金鋼合金鋼合金鋼合金鋼: : : : A.A.A.A.低合金鋼低合金鋼低合金鋼低合金鋼( ( ( (合金元素合金元素合金元素合金元素5%);5%);5%);5%); B.B.B.B.中合金鋼中合金鋼中合金鋼中合金鋼( ( ( (合金元素合金元素合金元素合金元素510%)
37、;510%);510%);510%); C.C.C.C.高合金鋼高合金鋼高合金鋼高合金鋼( ( ( (合金元素合金元素合金元素合金元素10%)10%)10%)10%) D.D.D.D.其它如錳鋼、鉻鋼等。其它如錳鋼、鉻鋼等。其它如錳鋼、鉻鋼等。其它如錳鋼、鉻鋼等。 3. 3. 3. 3.按碳含量分類按碳含量分類按碳含量分類按碳含量分類: : : : (1).(1).(1).(1).低碳鋼低碳鋼低碳鋼低碳鋼( ( ( (C0.25%);C0.25%);C0.25%);C0.25%); (2). (2). (2). (2).中碳鋼中碳鋼中碳鋼中碳鋼( ( ( (C0.250.6%);C0.250.
38、6%);C0.250.6%);C0.250.6%); (3). (3). (3). (3).高碳鋼高碳鋼高碳鋼高碳鋼( ( ( (C0.6%)C0.6%)C0.6%)C0.6%)。淬淬淬淬硬性硬性硬性硬性 鋼材在正常淬火條件下，可能得到的最高硬鋼材在正常淬火條件下，可能得到的最高硬鋼材在正常淬火條件下，可能得到的最高硬鋼材在正常淬火條件下，可能得到的最高硬 度值的大小，是表示鋼淬火時獲得硬度高低的度值的大小，是表示鋼淬火時獲得硬度高低的度值的大小，是表示鋼淬火時獲得硬度高低的度值的大小，是表示鋼淬火時獲得硬度高低的 能力。能力。能力。能力。淬透性淬透性淬透性淬透性 指鋼淬火時得到淬硬層深度大小
39、的能力。指鋼淬火時得到淬硬層深度大小的能力。指鋼淬火時得到淬硬層深度大小的能力。指鋼淬火時得到淬硬層深度大小的能力。淬透性和淬硬性的區別一、塑模工作環境一、塑模工作環境一、塑模工作環境一、塑模工作環境塑模一般都是在較高的溫度和壓力環境下進行工作的塑模一般都是在較高的溫度和壓力環境下進行工作的塑模一般都是在較高的溫度和壓力環境下進行工作的塑模一般都是在較高的溫度和壓力環境下進行工作的 。塑模。塑模。塑模。塑模在高溫的高壓作用下，模腔的澆注系統均受到熔融塑料的流在高溫的高壓作用下，模腔的澆注系統均受到熔融塑料的流在高溫的高壓作用下，模腔的澆注系統均受到熔融塑料的流在高溫的高壓作用下，模腔的澆注系統
40、均受到熔融塑料的流動摩擦和沖擊，此外，在脫模過程中，還承受固化後的塑件動摩擦和沖擊，此外，在脫模過程中，還承受固化後的塑件動摩擦和沖擊，此外，在脫模過程中，還承受固化後的塑件動摩擦和沖擊，此外，在脫模過程中，還承受固化後的塑件與澆注系統凝料（就是料頭）所產生的刮摩，從而導致模腔與澆注系統凝料（就是料頭）所產生的刮摩，從而導致模腔與澆注系統凝料（就是料頭）所產生的刮摩，從而導致模腔與澆注系統凝料（就是料頭）所產生的刮摩，從而導致模腔和澆注系統表壁發生一定程度的磨損，尤其在成型帶有玻璃和澆注系統表壁發生一定程度的磨損，尤其在成型帶有玻璃和澆注系統表壁發生一定程度的磨損，尤其在成型帶有玻璃和澆注系統
41、表壁發生一定程度的磨損，尤其在成型帶有玻璃纖維等硬質填料的塑料時，磨損更加嚴重；纖維等硬質填料的塑料時，磨損更加嚴重；纖維等硬質填料的塑料時，磨損更加嚴重；纖維等硬質填料的塑料時，磨損更加嚴重；塑模工作過程中，塑模工作過程中，塑模工作過程中，塑模工作過程中，有時還會受到腐蝕作用，其原因主要是來自高溫塑料分解後有時還會受到腐蝕作用，其原因主要是來自高溫塑料分解後有時還會受到腐蝕作用，其原因主要是來自高溫塑料分解後有時還會受到腐蝕作用，其原因主要是來自高溫塑料分解後揮發出的腐蝕性氣體，如：成型聚氯乙烯，阻燃型或難燃型揮發出的腐蝕性氣體，如：成型聚氯乙烯，阻燃型或難燃型揮發出的腐蝕性氣體，如：成型聚
42、氯乙烯，阻燃型或難燃型揮發出的腐蝕性氣體，如：成型聚氯乙烯，阻燃型或難燃型塑料（如難燃型塑料（如難燃型塑料（如難燃型塑料（如難燃型ABSABSABSABS等）和氟塑料時，高溫下分解等）和氟塑料時，高溫下分解等）和氟塑料時，高溫下分解等）和氟塑料時，高溫下分解HClHClHClHCl、SO2SO2SO2SO2和和和和HFHFHFHF等氣體均對模腔和澆注系統表壁有嚴重的腐蝕作用。等氣體均對模腔和澆注系統表壁有嚴重的腐蝕作用。等氣體均對模腔和澆注系統表壁有嚴重的腐蝕作用。等氣體均對模腔和澆注系統表壁有嚴重的腐蝕作用。五、塑模用鋼及其性能二、塑模的失效形式二、塑模的失效形式二、塑模的失效形式二、塑模的
43、失效形式由於塑模經常是在高溫和高壓的工作環境下成型塑件，因由於塑模經常是在高溫和高壓的工作環境下成型塑件，因由於塑模經常是在高溫和高壓的工作環境下成型塑件，因由於塑模經常是在高溫和高壓的工作環境下成型塑件，因而模腔表壁在高的成型壓力和高的成型溫度作用下，局部而模腔表壁在高的成型壓力和高的成型溫度作用下，局部而模腔表壁在高的成型壓力和高的成型溫度作用下，局部而模腔表壁在高的成型壓力和高的成型溫度作用下，局部將發生損壞而導致塑模不能使用的現象叫做塑模失效將發生損壞而導致塑模不能使用的現象叫做塑模失效將發生損壞而導致塑模不能使用的現象叫做塑模失效將發生損壞而導致塑模不能使用的現象叫做塑模失效 。塑塑
44、塑塑模一般有以下幾種失效形式：模一般有以下幾種失效形式：模一般有以下幾種失效形式：模一般有以下幾種失效形式： 塑性變形塑性變形塑性變形塑性變形 表面磨損表面磨損表面磨損表面磨損 熱疲勞熱疲勞熱疲勞熱疲勞 斷裂斷裂斷裂斷裂 三、塑模用鋼的基本性能三、塑模用鋼的基本性能三、塑模用鋼的基本性能三、塑模用鋼的基本性能: : : : 返回良好的機械加工性能良好的機械加工性能良好的機械加工性能良好的機械加工性能良好的鏡面加工性能良好的鏡面加工性能良好的鏡面加工性能良好的鏡面加工性能良好的放電加工性能良好的放電加工性能良好的放電加工性能良好的放電加工性能高的耐磨性高的耐磨性高的耐磨性高的耐磨性足夠的韌性足夠的韌性足夠的韌性足夠的韌性耐腐蝕耐腐蝕耐腐蝕耐腐蝕不易變形不易變形不易變形不易變形 四、常見塑模鋼的特性及用途四、常見塑模鋼的特性及用途四、常見塑模鋼的特性及用途四、常見塑模鋼的特性及用途: : : :
