金属材料与热处理课件2010ppt

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1、从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。第一章第一章金属的晶体结构与结晶金属的晶体结构与结晶金属的特性和金属键；晶体与非晶体；金属的特性和金属键；晶体与非晶体；金属晶体结构是决定性能的内在基本因素之一；金属晶体结构是决定性能的内在基本因素之一；实际晶体中晶体缺陷普遍存在，对金属的许多性质，尤其实际晶体中晶体缺陷普遍存在，对金属的许多性质，尤其是力学性能有着重大的影响；是力学性能有着重大的影响；纯金属结晶过程；纯金属结晶过程；晶粒细化对提高金属材料力学性能的显著作用，凝固时细晶粒细化对提高金属材料力

2、学性能的显著作用，凝固时细化晶粒的途径和方法。化晶粒的途径和方法。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。v金属金属金属键结合。v具有正的电阻温度系数、导电性和导热性、延展性和金属光泽。v固体:晶体和非晶体。v绝大多数金属与合金都是晶体。v晶体：原子在空间呈有规则的周期性重复排列。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，

3、但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。金属原子间的键合特点金属键共有价电子电子云键无方向性和饱和性从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。晶体与非晶体最本质的区别在于：（1）晶体的原子、离子、分子等质点是规则排列，而非晶体中这些质点是无规则堆积在一起的。天然晶体的外形对称性。（2）晶体具有明显、固定的熔点熔点。如铁的熔点为1538，铜的熔点为1083。（3）晶体有各向异性。金属是晶体，晶体学理论研究金属的内部结构。液体液体非晶体非晶体 蜂蜡、玻璃 等。从使用情况来看，闭胸式的使用

4、比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式

5、盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。一、一、晶体学简介晶体学简介1晶体结构模型理想晶体中，原子规则排列，原子在空间周期性地重复，每个原子具有相同的环境。假设：原子、离子等为固定不动的刚性小球；将原子、离子等抽象为几何的点。a 原子堆垛模型从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2、晶格、空间点阵、晶胞、晶格、空间点阵、晶胞空间点阵：几何

6、点(原子)在空间排列的阵列。晶格：几何点(原子)排列的空间格架。晶胞：晶格中体积最小，对称性最高的平行六面体。是能代表原子排列形式特征的最小几何单元。点阵参数：点阵常数a,b,c；棱间夹角 ,。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。P晶胞在三维空间的重复排列，构成点阵。c 晶格从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。 a ab bc c zyxd 晶胞从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构

7、之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。布拉菲在1948年根据“每个阵点环境相同”的要求，用数学分析法证明晶体的空间点阵只有14种，称为布拉菲点阵，分属7个晶系。二、 金属晶体典型结构从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。晶系 轴(棱边)之间的夹角三斜晶系单斜晶系斜方晶系正方晶系菱方晶系六方晶系立方晶系从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。三种典型

8、晶体结构体心立方体心立方面心立方面心立方密排六方密排六方从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。晶胞中所含原子数晶胞中所含原子数 晶胞中所含原子数是指一个晶胞内真正包含的原子数目。晶胞中所含原子数是指一个晶胞内真正包含的原子数目。 配位数配位数 是指在晶体结构中，与任一原子最近邻且等距离的原子数。是指在晶体结构中，与任一原子最近邻且等距离的原子数。致密度致密度 是指晶胞中原子所占体积分数，即是指晶胞中原子所占体积分数，即K = n v/ V K = n v/ V 。式中，。式中，n n为为晶胞所含

9、原子数、晶胞所含原子数、vv为单个原子体积、为单个原子体积、V V为晶胞体积。为晶胞体积。 原子半径原子半径 原子半径是指晶胞中原子密度最大方向相邻两原子之间距离的原子半径是指晶胞中原子密度最大方向相邻两原子之间距离的一半。一半。 从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。体心立方晶格参数Cr、V、Mo、W和-Fe等30多种 1.2 金属晶体典型结构从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。体心立方晶格参

10、数1.2 金属晶体典型结构从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。体心立方晶格参数1.2 金属晶体典型结构从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。BACDEFGHaaa2aAEFCa2a3abcc晶体结构特征分析：1、点阵参数a=b=c=902、晶胞中原子数=1+81/8=23、原子半径r=3/4a4、8配位数越大，原子排列越紧密。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部

11、敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。5、致密度=晶胞中所含原子占体积的总和/晶胞体积=nV原子/V晶胞从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。面心立方晶格参数Al、Cu、Ni和-Fe等约20种 1.2 金属晶体典型结构从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。面心立方晶格参数1.2 金属晶体典型结构从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开

12、式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。面心立方晶格参数1.2 金属晶体典型结构从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。a从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。fcc晶体结构特征：1点阵参数：a=b=c= =2晶胞原子数：N=3+1=43原

13、子半径r=2a/44配位数=125致密度=nv/V=(43r3/4)/a3=0.74Fe(9121394)、Cu、Ni、Al、Ag等从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(三三)密排六方结构密排六方结构金属有：Zn、Mg、Be、-Ti、-Co等晶体结构特征：1、点阵参数：a1=a2=a3=a，1=2=3=1200平面轴X1、X2、X3和Z轴的夹角=9OOZ轴的单位长度=c，一般用a、c两个量来度量。2、晶胞原子数N=Ni+Nf/2+Nc/6=3+2/2+12/6=63、原子半径：当c/a=1.6

14、33时，三层原子紧挨着，此时d=a，r=a/2。4、配位数=125、致密度=0.74从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。ZX1X2X3从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。结构类型 晶胞原子数晶格常数 原子半径配位数致密度体心立方体心立方 2a3a/480.6

15、8面心立方面心立方 4a2a/4120.74密排六方密排六方 6a，ca/2120.74金属中常见的三种晶体结构特征小结（金属中常见的三种晶体结构特征小结（P5）从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。四、晶向指数和晶面指数四、晶向指数和晶面指数晶向晶向在晶体点阵中，由阵点组成的任一直线，代表着晶体空间内的一个方向，称为晶向。晶面晶面在晶体点阵中，由阵点所组成的任一平面，代表着晶体的原子平面，称为晶面。1晶向指数晶向指数晶向指数用数字符号定量地表示晶向，这种数字符号称为晶向指数。从使用情况来看，闭

16、胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。晶向指数的标定方法：晶向指数的标定方法：(1)确定坐标系，对立方晶系选用三轴直角坐确定坐标系，对立方晶系选用三轴直角坐标系，标系，X、Y、Z轴互相垂直，以晶格常数轴互相垂直，以晶格常数a、b、c作为三个轴的单位长度。作为三个轴的单位长度。(2)以晶向上的任一原子作为坐标原点，找出以晶向上的任一原子作为坐标原点，找出该晶向上另一原子的坐标值，并化为最小整数。该晶向上另一原子的坐标值，并化为最小整数。(或者从座标原点引一条平行于待测晶向的直线或者从座标原点引一条平行于待测晶向的直

17、线)(3)uvw从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。晶向族同一种晶体结构中空间位向不同，但原子排列情况相同的一系列晶向。：100、010、001、100、010001。：110、101、011、110、101、0112晶面指数晶面指数用数字符号定量地表示晶面从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。晶面指数标定方法(1)以晶胞的三条互相垂直的棱边为座标轴X、Y、Z，坐标原点0应位于待定晶面之外。(2

18、)以晶格常数为单位求出待定晶面在各轴上的截距。(3)取各截距的倒数，最小整数化，(hkl)晶面族晶面族晶面指数的数字相同，但排列顺序不同的一系列晶面。原子排列完全相同。用hkl表示。如在立方晶系中：100晶面族包括(100)、(010)、(001)、(100)、(010)、(001)。111晶面族包括(111)、(111)、(111)、(111)、(111)、(111)、(111).(111)从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、

19、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。晶面及晶向的原子密度晶面及晶向的原子密度 不同晶体结构中不同晶面、不不同晶体结构中不同晶面、不同晶向上的原子排列方式和排列同晶向上的原子排列方式和排列紧密程度是不一样的。下页的两紧密程度是不一样的。下页的两个表给出了体心立方晶格和面心个表给出了体心立方晶格和面心立方晶格中各主要晶面、晶向上立方晶格中各主要晶面、晶向上的原子排列方式和紧密程度。的原子排列方式和紧密程度。从使用情况来看，闭胸

20、式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。五、晶体的五、晶体的同素异构转变同素异构转变(多晶型性转变多晶型性转变)金属由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的现金属由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的现象称之为象称之为同素异构转变同素异构转变。（温度、

21、压力）。（温度、压力）如如Fe晶体，晶体，室温室温912，体心立方，体心立方，-Fe，9121394，面心立方，面心立方，-Fe，1394熔点熔点1538，体心立方，体心立方，- -Fe。Fe,Mn,Ti,Co等少数金属具有同素异构转变。等少数金属具有同素异构转变。性能随之变化。性能随之变化。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。六、晶体的各向异性不同晶面和晶向上原子密度不同，原子间距离不同，结合力不同晶体在不同方向上的力学、物理和化学性能有所差异各向异性。 -Fe单晶体，密排方向111的弹性模

22、量E=290,000MN/m2，而非密排方向100的E=135,000MN/m2。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。 1. 多晶体与亚结构 结晶方位完全一致的晶体称为“单晶体”，如图3所示。单晶体在不同晶面和晶向的力学性能不同，这种现象称为“各向异性”。 实际金属晶体内部包含了许多颗粒状的小晶体，每个小晶体内部晶格位向一致，而各小晶体之间晶格位向不同。小晶体称为“晶粒”，晶粒与晶粒之间的界面称为“晶界”。在晶界上原子排列是不规则的。这种由多晶粒构成的晶体结构称为“多晶体”，如图4所示，多晶体

23、呈现各向同性。 七、实际金属的晶体结构七、实际金属的晶体结构 图3单晶体图4多晶体43从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2.多晶体的伪各向同性多晶体的伪各向同性如如Fe，不同方向上，不同方向上E均为均为210000MN/m2左右。左右。原因：实际材料为多晶体，各单晶粒分布的方原因：实际材料为多晶体，各单晶粒分布的方向不同，各向异性相互抵消，而呈现无向性。向不同，各向异性相互抵消，而呈现无向性。伪各向同性。伪各向同性。晶粒（单晶体）晶粒（单晶体）从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构

24、之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2晶体缺陷晶体缺陷原子的不规则排列产生晶体缺陷。晶体缺陷在材料组织控制（如扩散、相变）和性能控制（如材料强化）中具有重要作用。点缺陷：在三维空间各方向上尺寸都很小的缺陷。如空位、间隙原子、异类原子等。线缺陷：在两个方向上尺寸很小，而另一个方向上尺寸较大的缺陷。主要是位错。面缺陷：在一个方向上尺寸很小，在另外两个方向上尺寸较大的缺陷。如晶界、相界、表面等。p理想晶体：理想晶体：是指晶体中原子严格地成，完全规则和完整的排列，在每个晶格结点上都有原子排列而成的晶体。如理想晶胞在三维空间重复堆砌就构成理想的单晶体

25、。p实际晶体：实际晶体：多晶体+晶体缺陷p晶体缺陷：晶体缺陷：是晶体内部存在的一些原子排列不规则和不完整的微观区域，按其几何尺寸特征，可分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三类。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3.1 点缺陷点缺陷一、一、点缺陷的类型点缺陷的类型（1）空位：肖脱基空位离位原子进入其它空位或迁移至晶界或表面。弗兰克尔空位离位原子进入晶体间隙。（2）间隙原子：位于晶体点阵间隙的原子。（3）置换原子：位于晶体点阵位置的异类原子。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾

26、构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。二、线缺陷二、线缺陷位错位错：两维尺寸很小：两维尺寸很小，一维尺寸大的原子不规则排列，一维尺寸大的原子不规则排列一列或若干列原子有规律的错排现象。一列或若干列原子有规律的错排现象。刃型位错：刃型位错：(1)有一额外半原子面；有一额外半原子面；(2)位错线是一个具有一定宽度的细长晶格畸变管道。位错线是一个具有一定宽度的细长晶格畸变管道。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之

27、中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。螺型位错螺型位错混合位错混合位错从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2位错密度和金属材料强度的关系位错密度和金属材料强度的关系(1)位错在晶体中存在形态位错网络，密度高时互相缠绕，形成位错缠结。(2)位错密度单位体积包含的位错总长度=L/V退火软化金属中=10101012

28、m-2冷变形金属中=10151016m-2。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。300MPa2000MPa13400MPa(3)金属强度和位错的关系金属铁须晶(直径1.6m)：13400MPa，退火工业纯铁：300MPa，强化处理合金钢：2000MPa。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。三三面缺陷面缺陷 两维尺寸很大两维尺寸很大, ,第三向尺寸很小第三向尺寸很小类型类型：晶体表面、晶界、亚晶

29、界、层错、相界晶体表面、晶界、亚晶界、层错、相界晶界：晶界：小角度晶界小角度晶界相邻晶粒的位向差小于相邻晶粒的位向差小于10的晶的晶界。基本上由位错构成。界。基本上由位错构成。大角度晶界大角度晶界相邻晶粒的位向差大于相邻晶粒的位向差大于10的晶的晶界。原子排列比较混乱，结构比较复杂。界。原子排列比较混乱，结构比较复杂。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。亚晶界：亚晶界：晶粒内部位向差小于晶粒内部位向差小于1的亚结构，也称为亚晶粒，的亚结构，也称为亚晶粒，亚晶之间的界面，称为亚晶界。通常由位错构

30、成。亚晶之间的界面，称为亚晶界。通常由位错构成。亚晶界亚晶界从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。相界相界：不同结构的晶粒之间的界面：不同结构的晶粒之间的界面界面结构类型界面结构类型:共格界面共格界面,半共格半共格,非共格非共格从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3金属的结晶与铸锭本章学习要点：本章学习要点：形核条件形核条件结晶过程及结晶的微观机理结晶过程及结晶的微观机理影响铸造中晶粒大小的因素

31、及控制影响铸造中晶粒大小的因素及控制结晶后的组织特征结晶后的组织特征从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。液体 - 固体（晶体 或 非晶体）- 凝固凝固凝固凝固液体 - 晶体 - 结晶结晶结晶结晶 晶体晶体液体液体结晶结晶从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。一一金属结晶现象金属结晶现象1热力学条件热力学条件热力学系统转变的方向和限度转变的可能性热力学第二定律：在等温等压条件下，物质系统总是自发地

32、从自由能较高的状态向自由能较低的状态转变。 G=G(转变后转变后)G(转变前转变前)0只有存在只有存在T时，时，才才能能保保证证G0，使使LS存在过冷度存在过冷度T的的原因原因。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2.金属结晶的宏观现象金属结晶的宏观现象1.过冷现象过冷现象2.结晶潜热结晶潜热(Lm)Gv=-LmT/Tm从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。二二结晶的过程结晶的过程结晶的过程：形

33、核与长大形核与长大1形核：形核：形核方式有两种：均匀形核，即新相晶核在母相内自发地形成；非均匀形核，即新相晶核在母相与外来夹杂的相界面处优先形成。工程实际中材料的凝固主要以非均匀形核方式进行，但均匀形核的基本规律十分重要，它不仅是研究晶体材料凝固问题的理论基础，而且也是研究固态相变的基础。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（1）、均匀形核）、均匀形核 均匀形核（均质形核）是指在均匀单一的母相中形成新相结晶核心的过程。均匀形核的能量和结构条件 在过冷的液态金属中，晶胚形成的同时，体系自由能的变

34、化包括转变为固态的那部分体积引起的自由能下降和形成晶胚新表面引起的自由能的增加。假设单位体积自由能的下降为 Gv(Gv0) ，比表面能为，晶胚假设为球体，其半径为r ,则晶胚形成时体系自由能的变化为: G= 4r3Gv/3+4r2 从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。当 rrc 时，晶胚的长大使系统自由能降低，这样的晶胚称为临界晶核，rc为临界晶核半径。 可

35、见，过冷度 T 越大， rc 越小，即形核的机率增加。形成临界晶核需要的能量称为临界晶核形核功 Gc,即上式表明，形成临界晶核时液、固相之间的自由能差只能供给所需要的表面能的三分之二，另外的三分之一则需由液体中的能量起伏来提供。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。金属形核三个条件：金属形核三个条件：(1).过冷度（过冷度（T）(2).结构起伏结构起伏(3).能量起伏能量起伏瞬时1瞬时2经研究发现在略高于熔点时，液态金属的结构具有以下特点：是近程有序远程无序结构，见右图；存在着能量起伏和结构起伏

36、。局部的近程有序局部的近程有序从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（2）、非均匀形核）、非均匀形核假定固相晶胚以球冠状形成于基底B的平面上，如图5-9所示,设固相晶核表面的曲率半径为r，晶核与基体面的接触角为，球冠底圆半径为R.在（0，）之间（2-3cos+cos3）恒小于1即非均匀形核功很小，在很小的T下即可形核。而且，角越小，润湿越好，则越易生核。总之，非均匀形核比均匀生核容易。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中

37、已很少使用，在此不再说明。(3)形核率形核率（N=cm-3s1）：单位时间单位体积液相中单位时间单位体积液相中所形成的晶核数目。所形成的晶核数目。意义意义:N越大，结晶后获越大，结晶后获得的晶粒越细小，材料的强得的晶粒越细小，材料的强度高，韧性也好。度高，韧性也好。控制因素控制因素:N=N1N2N1受形核功影响的因受形核功影响的因子；（子；（TN1）N2受扩散控制的因子。受扩散控制的因子。（TN2）从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。实际生产中过冷度实际生产中过冷度均匀形核均匀形核(自发形核自

38、发形核)：核来源于结构起伏过冷度：过冷度：T=0.2Tm非均匀形核（非自发形核非均匀形核（非自发形核）：核来源于金属溶液中的第二相杂质粒子。形核功下降故其过冷度：形核功下降故其过冷度：T=0.02Tm从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2晶核的长大晶核的长大“枝晶生长枝晶生长”方式方式常见常见从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、

39、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。三、晶粒大小及控制三、晶粒大小及控制（1）晶粒大小对材料性能的影响常温下，金属的晶粒越细小，强度和硬度越高，塑性和韧性也越好。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（2）铸造中控制晶粒大小每个晶核长成一个晶粒，形核率越大，长大速度越小，则单位体积中的晶粒数目越多，晶粒越细小。凡促进形核，抑制长大的因素，都能细化晶粒。在工业上常用的方法有：增加过冷度增加过冷度T变质处理变质处理振动、搅动：机械方法、电磁波搅拌、振动、搅动：机械

40、方法、电磁波搅拌、趋声波趋声波搅拌等搅拌等。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。四四金属铸锭的组织与缺陷金属铸锭的组织与缺陷1、铸锭三晶区、铸锭三晶区从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（一）表层细晶区（一）表层细晶区形成原因：（1）过冷度T大。（2）模壁作为非均匀形核的位置。（二）柱状晶区二）柱状晶区形成原因：(1)细晶区形成后，模壁温度升高，结晶前沿过冷度T逐渐减小，不易形成新的晶核，而已

41、形成的细晶区中某些晶粒可以长大。(2)垂直于模壁方向散热最快，晶体沿相反方向择优生长成柱状晶。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（三）中心等轴粗晶区（三）中心等轴粗晶区形成原因：形成原因：（1）液体温度全部降到结晶温度以下，可同时形核。（2）杂质集中与此，降低了液体的熔点，满足了结晶对过冷度的要求。（3）散热失去了方向性，各方向长大速度相差不大。长成等轴晶。由于过冷度T不大，晶粒较粗大。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程

42、施工中已很少使用，在此不再说明。等轴晶柱状晶优点：无方向性，无明显弱面，热加工性能好。缺点：显微缩孔多，致密性差。优点：结构致密缺点：1、由于结晶位向一致，性能有方向性，热加工性能差。2、两个不同方向柱状晶的结合处，杂质多，强度低，称为弱面，热轧时易破断。等轴晶和柱状晶体性能比较等轴晶和柱状晶体性能比较从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2铸锭组织的控制铸锭组织的控制一般有三个晶区，凝固条件复杂，在某些情况下只有柱状晶区，而有的只有等轴晶区。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中

43、有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（一）影响柱状晶生长的因素：（一）影响柱状晶生长的因素：（1）铸锭模的冷却能力）铸锭模的冷却能力柱状晶的长大速度与己凝固固相的温度梯度和液相的温度梯度有关，固相的温度梯度越大，或液相的温度梯度越小，则柱状晶的长大速度便越大。铸锭模及刚结晶的固体的导热能力越大，越有利于柱状晶的生长。对尺寸较大的铸件，若增加金属铸模的厚度，提高铸模的冷却能力，都会增加柱状晶。但对尺寸较小的铸件，若铸模冷却能力很大，反而促进等轴晶的发展（增加形核率），如在小连铸小截面钢坯时，采用水冷结晶器，就可使连铸锭全部获得细小的等轴晶粒。从使

44、用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（2）浇注温度与浇注速度）浇注温度与浇注速度提高浇注温度和浇注速度，使温度梯度增大，有利于柱状晶发展。（3）熔化温度）熔化温度熔化温度越高，液态金属过热度越大，非金属夹杂物溶解越多，非均匀形核数目减少，从而减少了柱状晶前沿液体中形核的可能性，有利于柱状晶区的发展。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3铸锭缺陷铸锭缺陷常见的缺陷有缩孔、气孔及夹杂物等。（一）缩孔一

45、）缩孔大多数金属液态密度要小于固态，因此结晶时要发生体积收缩。缩孔分为集中缩孔和分散缩孔（缩松）两类。1、集中缩孔2、分散缩孔从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(二二)气孔气孔(气泡气泡)铸锭中的主要气体是氢，其次是氮和氧，在铸锭（件）凝固过程中析出的气泡来不及上浮，就会留在铸锭(件)中，给材料的性能造成不利影响。（三）夹杂物（三）夹杂物钢锭（件）中的夹杂物根据来源分为两类:外来夹杂物：如在浇注过程中混入的耐火材料等。内生夹杂物：如氧化物夹杂、硫化物夹杂、氮化物夹杂等。夹杂物的存在，对铸锭（

46、件）的性能产生不良影响。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。1金属的塑性变形金属的塑性变形一一金属变形的方式金属变形的方式1.弹性变形弹性变形2.塑性变形塑性变形3.断断裂裂成形成形失效失效第二章第二章 金属的塑性变形与再结晶金属的塑性变形与再结晶动画3 常见的各种外载荷从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。19动画4 低碳钢的应力应变图二、二、工程应力应变曲线工程应力应变曲线从使用情况来看，闭

47、胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。二二单晶体的塑性变形单晶体的塑性变形从单晶体到多晶体的塑性变形从单晶体到多晶体的塑性变形塑性变形方式：滑移；孪生塑性变形方式：滑移；孪生F从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3动画1 单晶体正应力拉伸 1. 塑性变形 金属在外力作用下，内部产生应力和应变。当应力小于屈服强度时，内部只发生弹性应变；当应力超过屈服强度时，迫使组成金属的晶粒内部产生滑移或孪晶，同时晶粒间也产生滑移

48、和转动，因而形成了宏观的塑性变形。 1 1）弹性变形及破断）弹性变形及破断 当金属受外力作用时，外力可分为正应力和切应力，正应力使金属产生弹性变形或破断,见动画1。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。 2 2）单晶体塑性变形）单晶体塑性变形实验表明，晶体只有在切应力的作用下才会发生塑性变形。室温下，单晶体的塑性变形主要是通过滑移和孪生进行的。滑移是指在切应力作用下，晶体的一部分相对于晶体的另一部分沿滑移面作整体滑动，动画2为单晶体在切应力作用下的滑移变形过程。4动画2 单晶体在切应力作用下的滑

49、移变形从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。孪生是指在切应力作用下，晶体的一部分原子相对于另一部分原子沿某个晶面转动，使未转动部分与转动部分的原子排列呈镜面对称。单晶体在切应力 作用下的孪生变形过程见动画3。动画3 孪生变形3 3）孪生）孪生5从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。 （一）滑移及相关概念（一）滑移及相关概念 滑移：滑移：晶体的一部分晶体的一部分沿着一定的晶面和晶向相沿着一定的晶面和

50、晶向相对另一部分发生相对的平对另一部分发生相对的平行滑动，滑动的距离为原行滑动，滑动的距离为原子间距的整数倍。这种变子间距的整数倍。这种变形方式称为形方式称为。滑移带滑移线高锰钢中的滑移带，X500从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2滑移特点滑移特点发生在发生在最密排晶面最密排晶面，滑移方向为滑移方向为最密排晶向最密排晶向；弹弹性性伸伸长长弹性歪扭弹性歪扭断断裂裂塑性变形塑性变形（滑移滑移） 只在切应力下发生，存在只在切应力下发生，存在临界分切应力。临界分切应力。F从使用情况来看，闭胸式的使

51、用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。k的影响因素：的影响因素：取决于金属本性，与外力无关，取向无关；取决于金属本性，与外力无关，取向无关；s的影响因素：的影响因素：与与k有关；有关；与取向有关。与取向有关。滑移两部分相对移动的距离是原子间距的滑移两部分相对移动的距离是原子间距的整数倍，滑移后滑移面两边的晶体位向仍保整数倍，滑移后滑移面两边的晶体位向仍保持一致；持一致；(本质：位错的运动本质：位错的运动)从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少

52、使用，在此不再说明。位错运动位错运动 由于位错运动只是少量原子的微量移动，因而其所需的临界切应力远远小于刚性滑移，这也就是塑性变形在外力远未达到理论临界切应力时就已大量发生的原因所在。 近代塑性理论研究与实践证明，晶体内的滑移或孪生不是晶体两部分之间的整体刚性滑动或转动，而是通过位错运动来实现的。位错是晶体内部的一种线缺陷，是局部晶体内某一列或若干列原子发生错排而造成的晶格扭曲现象，如动画4所示。动画4 位错运动6从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。滑移面滑移面滑移前滑移前PP滑移后滑移后力偶

53、力偶 伴随晶体的转动和旋转，滑移面转向与外伴随晶体的转动和旋转，滑移面转向与外力平行方向，滑移方向旋向最大切应力方向力平行方向，滑移方向旋向最大切应力方向；从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3滑移系及滑移系数的实际意义滑移系及滑移系数的实际意义（1）各晶体结构的滑移系）各晶体结构的滑移系体心立方体心立方(b.c.c)面心立方面心立方(f.c.c)(110)111滑移面：滑移面：110 (110),(011),(101), (110),(011),(101)滑移方向：滑移方向：111滑移系数：

54、滑移系数：62=12(111)110滑移面：滑移面：111 (111),(111),(111), (111);滑移方向：滑移方向：110滑移系数滑移系数: 43=12从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（2）滑移系数目的实际意义）滑移系数目的实际意义判断塑性变形能力判断塑性变形能力滑移系数目愈多，塑性愈好；滑移系数目愈多，塑性愈好；滑移系数相同时，滑移方向多者塑性较好。滑移系数相同时，滑移方向多者塑性较好。塑性变形的能力：塑性变形的能力：f.c.cb.c.ch.c.p从使用情况来看，闭胸式的使

55、用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。三三多晶体的塑性变形多晶体的塑性变形多晶体塑性变形特点多晶体塑性变形特点单个晶粒与单晶体一致；单个晶粒与单晶体一致；各晶粒的变形具不同时性：各晶粒的变形具不同时性：分批、逐次。原因：取向不同。分批、逐次。原因：取向不同。变形具不均匀性变形具不均匀性:晶粒内部与边界；晶粒之间晶粒内部与边界；晶粒之间晶界晶界从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。多晶体变形抗多晶体变形抗(阻阻)力力单晶体单

56、晶体晶界阻碍位错运动；晶界阻碍位错运动；位向差位向差晶粒之间须协调晶粒之间须协调意义：意义：晶界强化晶界强化从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2塑性变形对金属组织和性能的影响塑性变形对金属组织和性能的影响一一塑性变形对组织结构影响塑性变形对组织结构影响1晶粒变形：等轴状晶粒变形：等轴状拉长拉长纤维组织、带状组织纤维组织、带状组织性能各向异性性能各向异性 2 亚结构的细化亚结构的细化 铸态铸态d = 10-2 cm；塑变后；塑变后d = 10-410-6 cm 原因：位错受阻后塞积、缠结原因：

57、位错受阻后塞积、缠结亚晶界亚晶界 晶粒分化为许多位向略有差异的小晶块晶粒分化为许多位向略有差异的小晶块 变形中的晶粒碎化变形中的晶粒碎化晶格较晶格较完整的完整的亚晶块亚晶块严重畸变区严重畸变区从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3产生形变织构产生形变织构定义：金属塑性变形到很大程度（定义：金属塑性变形到很大程度（70%）时，晶粒发生转动，各晶粒的位向趋于一时，晶粒发生转动，各晶粒的位向趋于一致，这种有序化的结构。致，这种有序化的结构。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式

58、盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。 织构造成性能各向异性，变形不均匀，织构造成性能各向异性，变形不均匀，产品产生产品产生“制耳制耳”现象。现象。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。二二塑性变形对金属性能的影响塑性变形对金属性能的影响1加工硬化加工硬化定义：定义：随变形度增大，金属的强硬度随变形度增大，金属的强硬度显著增高而塑韧性明显下降的现象显著增高而塑韧性明显下降的现象。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾

59、构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。原因：位错增殖理论原因：位错增殖理论。意义：意义：1.强化手段强化手段形变强化；形变强化；2.有利于塑性变形均匀进行。有利于塑性变形均匀进行。3.有利于金属构件的工作安全有利于金属构件的工作安全性性不利：再变形难；不利：再变形难；解决办法：冷加工之间的再解决办法：冷加工之间的再结晶退火结晶退火s 位错位错 退火态退火态 ( =106108cm-2)理论强度值理论强度值金属须金属须 加工硬化态加工硬化态(=10111012cm-2)从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程

60、施工中已很少使用，在此不再说明。2产生残余应力产生残余应力第一类内应力第一类内应力宏观内应力宏观内应力工件不同部位工件不同部位第二类内应力第二类内应力微观内应力微观内应力晶粒之间或内部不同区域晶粒之间或内部不同区域第三类内应力第三类内应力点阵畸变点阵畸变(位错、空位位错、空位)。1%；变形；变形910%；应；应力集中，裂纹力集中，裂纹残余应力消除方法：去应力退火残余应力消除方法：去应力退火残余应力的应用：喷丸处理残余应力的应用：喷丸处理提高表面强度提高表面强度拉拉 s 压压压压拉拉S从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中

61、已很少使用，在此不再说明。3 性能出现方向性性能出现方向性 形变织构，形变织构，70%4 其它性能的影响其它性能的影响 物理：电阻物理：电阻，导电、导磁性，导电、导磁性 化学：化学活性化学：化学活性，耐蚀性，耐蚀性 消除：消除： 去应力退火去应力退火 从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3金属及合金的回复与再结晶金属及合金的回复与再结晶一一形变金属与合金在加热过程中的变化形变金属与合金在加热过程中的变化1.组织转变的原因：组织转变的原因：TAc1：相变驱动力（体积自由能）：相变驱动力（体积自由

62、能）TT再再T再再0.4T熔熔；实际；实际:+100200显微组织显著变化显微组织显著变化等轴无畸变新晶粒；等轴无畸变新晶粒；亚结构：位错密度大大降低；亚结构：位错密度大大降低；性能显著变化：性能显著变化：HB、；、内应力完全消除。内应力完全消除。三、三、再结晶及晶粒长大再结晶及晶粒长大从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3影响影响T再再的因素的因素T熔熔：T熔熔，T再再如：如：Fe:1538450;Pb(Sn):300(200)0;W:330011001200原因：原子间结合力强，难扩散原因

63、：原子间结合力强，难扩散纯度：纯度纯度：纯度，杂质，杂质%，T再再变形程度：变形程度：变形程度变形程度，T再再原因：原因：储存能储存能，驱动力，驱动力从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（二）（二）晶粒长大晶粒长大随随T，t，晶粒长大，晶粒长大1驱动力：驱动力：界面能界面能2长大方式：长大方式：“大吃小大吃小”；晶界拉直晶界拉直:120，近六边，近六边形（直晶界最稳定，自发过程）。形（直晶界最稳定，自发过程）。120120120从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、

64、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（三）（三）影响再结晶晶粒度的因素影响再结晶晶粒度的因素（1）加热温度：）加热温度：T，d原因：原子扩散能力强、原因：原子扩散能力强、晶界易迁移晶界易迁移从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（2）预先变形量：均匀度）预先变形量：均匀度=1090%：,d=210%：异常长大：异常长大90%

65、：异常长大：异常长大原因：原因：驱动力因素驱动力因素形核因素形核因素形变织构因素形变织构因素二次再结晶：形变量很大时二次再结晶：形变量很大时(9095%)或在较高温度下某或在较高温度下某些晶粒的异常长大过程。些晶粒的异常长大过程。避开临界变形量避开临界变形量（210%）从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（3）合金元素、杂质及第二相质点均阻碍）合金元素、杂质及第二相质点均阻碍晶界运动晶界运动细化；细化；分布愈弥散、细小、量多分布愈弥散、细小、量多细化效果好细化效果好（四）再结晶退火（四）再结晶

66、退火目的：目的：中间退火：消除加工硬化；中间退火：消除加工硬化；冷拔铁铬铝电阻丝生产中：冷拔铁铬铝电阻丝生产中：氢气保护再结晶退火氢气保护再结晶退火无相变金属的细晶强化（如无相变金属的细晶强化（如Al、Cu等）：等）：冷塑变冷塑变+再结晶退火再结晶退火细化的再结晶晶粒细化的再结晶晶粒从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。四、四、金属的热加工金属的热加工（1）热加工与冷加工区别）热加工与冷加工区别（2）热加工对组织与性能影响）热加工对组织与性能影响a.金属热加工与冷加工的概念金属热加工与冷加工的概

67、念热加工：热加工：TT再再；冷加工：冷加工：TT再再；冷热加工的相对性冷热加工的相对性例：例：W在在1000非热加工；非热加工；Sn、Pb在室温为热加工；在室温为热加工；从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。b.热加工对组织、性能的影响热加工对组织、性能的影响钢材的热锻与热轧钢材的热锻与热轧1消除铸态组织缺陷：消除铸态组织缺陷：（1）气孔、疏松、微裂纹的焊合；）气孔、疏松、微裂纹的焊合；宏观组织致密化；宏观组织致密化；（2）破碎粗大的铸态晶粒；再结晶过程）破碎粗大的铸态晶粒；再结晶过程晶粒细化；

68、晶粒细化；（3）减轻枝晶偏析）减轻枝晶偏析实际热加工温度远高于再结晶温度实际热加工温度远高于再结晶温度成分均匀化成分均匀化塑韧性塑韧性，热加工组织优于铸态，热加工组织优于铸态从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2改善第二相、夹杂的分布改善第二相、夹杂的分布纤维组织（流线）纤维组织（流线）：铸态组织的：铸态组织的枝晶偏析、枝晶偏析、夹杂物分布沿加工方向细碎延伸形成的组织。夹杂物分布沿加工方向细碎延伸形成的组织。使流线与力性方向分布合理使流线与力性方向分布合理从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。

69、敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3缺陷：存在带状组织与纤维组织缺陷：存在带状组织与纤维组织带状组织：复相合金中各个相沿热加工带状组织：复相合金中各个相沿热加工方向交替呈带或层状组织。方向交替呈带或层状组织。比较纤维组织：区域偏析比较纤维组织：区域偏析(成分偏析、夹成分偏析、夹杂物分布杂物分布)沿加工方向延伸形成的组织。沿加工方向延伸形成的组织。力性的各向异性力性的各向异性从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。第三章第三章二元合金

70、的相结构与相图二元合金的相结构与相图组元：组成材料最基本的、独立的物质，简称元组元：组成材料最基本的、独立的物质，简称元。组元可以是组元可以是纯元素纯元素，如金属元素，如金属元素Cu、Ni、Al、Ti、Fe等，以及非金属元素等，以及非金属元素C、N、B、O等；也可等；也可以是以是化合物化合物如如A1203、SiO2、Zr02、TiC、BN、Ti02等。材料可由单一组元组成，如纯金属、等。材料可由单一组元组成，如纯金属、A1203晶晶体等，也可以由多种组元组成，如体等，也可以由多种组元组成，如Al-Cu-Mg金属金属材料、材料、MgO-A1203-SiO2系陶瓷材料。系陶瓷材料。 从使用情况来看

71、，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。合合金金：是是指指由由两两种种或或两两种种以以上上的的金金属属、或或金金属属与与非非金金属属经经熔熔炼炼或或用用其其他他方方法法制制成成的的具具有有金金属属特特性性的的物物质。质。例例如如:应应用用最最为为广广泛泛的的铁铁和和碳碳组组成成的的合合金金、铜铜和和锌锌组组成成的的铜铜合合金金等等。由由于于合合金金的的强强度度高高以以及及其其他他的的性性能能特特点点，所所以以在在工工业业上上得得到到广广泛泛地地应应用用。由由两两个个组组元元组组成成的的合合金金，称称为为二二元元

72、合合金金。三三个个组组元元组组成成的的合合金金称为三元合金，依此类推。称为三元合金，依此类推。 从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。相：相：合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构和合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分。性质并以界面相互隔开的均匀组成部分。材料的性能与各组成相的性质、形态、数量直接材料的性能与各组成相的性质、形态、数量直接相关。不同的相具有不同的晶体结构，虽然相的相关。不同的相具有不同的晶体结构，虽然相的种类极为繁多，但根据相的结构特点可以归纳为

73、种类极为繁多，但根据相的结构特点可以归纳为两大类：固溶体与中间相。两大类：固溶体与中间相。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。 1 1 合金的相结构合金的相结构一、相的分类一、相的分类（一）（一）固溶体固溶体 合金的组元之间以不同的比例相互混合，量多的称作溶剂，量少的称作溶质。 溶质组元加入到溶剂组元的晶格中，溶质组元加入到溶剂组元的晶格中，而不改变溶而不改变溶剂的晶体结构类型而形成的合金剂的晶体结构类型而形成的合金相称之为固溶体。相称之为固溶体。（二）（二）金属化合物金属化合物 定义：溶质组

74、元加入到溶剂组元中，改变了溶质组元加入到溶剂组元中，改变了溶剂溶剂的晶体结构类型的晶体结构类型，而形成一种，而形成一种新结构的合金相新结构的合金相。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。二二合金的相结构合金的相结构（一）固溶体固溶体工业上的金属材料，绝大部分是以固溶体为基体的。?1、固溶体的分类固溶体的分类*按溶质原子在晶格中所占的位置分类（1）置换固溶体置换固溶体溶质原子占据溶剂晶格结点所形成的固溶体。（2）间隙固溶体间隙固溶体溶质原子填入溶剂晶格的空隙位置所形成的固溶体。从使用情况来看，闭胸

75、式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。*按固溶度分类（1）有限固溶体（2）无限固溶体*按溶质原子与溶剂原子的相对分布分类（1）无序固溶体（2）有序固溶体置换固溶体间隙固溶体从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2置换固溶体及影响因素置换固溶体及影响因素 置换固溶体中溶质与溶剂可以有限固溶，也可以无限互溶，如铜与镍可无限互溶，锌在铜中最大溶解度为39%，铅几乎不溶解于铜。其溶解度与以下几个因素有关：（1）原子尺寸因素）

76、原子尺寸因素原因原因：当溶质原子进入溶剂晶格后，原子半径的不同引起溶剂晶格的点阵畸变点阵畸变，固溶体能量升高，升高的能量叫畸变能畸变能。r=rA-rB/rA.r越大，一个溶质原子引起的点阵畸变能也就越大，溶质原子能溶入溶剂中的数量便越少，固溶体的溶解度就愈小；相反，当r较小时，可获得较大固溶度的固溶体，如果其他条件有利甚至还可以形成无限固溶体。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(2) (2) 晶体结构因素晶体结构因素 组元间晶体结构相同时，固溶度一般都较大，而且组元间晶体结构相同时，固溶度一

77、般都较大，而且有可能形成无限固溶体。有可能形成无限固溶体。若组元间晶体结构不同，便若组元间晶体结构不同，便只能形成有限固溶体。只能形成有限固溶体。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（3）电子浓度因素）电子浓度因素电子浓度指合金晶体中的价电子数与原子数之比C电子=VA（100-w）+VBw/100VA、VB分别为溶剂和溶质的原子价w为固溶体中溶质B的原子百分数。根据能带理论，在一定的金属晶体结构的单位体积根据能带理论，在一定的金属晶体结构的单位体积中，能容纳的价电子数（自由电子数）是有一定限度

78、的，中，能容纳的价电子数（自由电子数）是有一定限度的，超过这个限度，会引起能量升高，结构不稳定。超过这个限度，会引起能量升高，结构不稳定。面心立方固溶体的极限电子浓度为1.36；体心立方固溶体极限电子浓度为1.48。如二价锌在铜中的最大溶解度为二价锌在铜中的最大溶解度为38%，三价的镓为20%，四价的锗为12%，五价的砷为7%。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再

79、说明。（4）电负性差因素电负性差因素 两元素间电负性差越小，则越易形成固溶体，而且两元素间电负性差越小，则越易形成固溶体，而且所形成的固溶体的溶解度也就越大；随两元素所形成的固溶体的溶解度也就越大；随两元素间间电负电负性差增大，固溶度减小，当溶质与溶剂的电负性差很性差增大，固溶度减小，当溶质与溶剂的电负性差很大时，往往形成比较稳定的金属化合物。大时，往往形成比较稳定的金属化合物。 综上所述，综上所述，尺寸因素，电负性差、电子浓度及晶体尺寸因素，电负性差、电子浓度及晶体结构结构是影响固溶体溶解度的四个主要因素，当此四个是影响固溶体溶解度的四个主要因素，当此四个因素均有利时，有可能形成无限固溶体。

80、这四个因素因素均有利时，有可能形成无限固溶体。这四个因素并非相互独立，其统一理论是金属及合金的并非相互独立，其统一理论是金属及合金的电子理论。电子理论。 从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3间隙固溶体间隙固溶体 只有原子半径接近于溶剂晶格某些间隙半径的溶质原子，才有可能进入溶剂晶格的间隙中而形成间隙固溶体。这些溶质原子通常都是一些原子半径小于0.1nm0.

81、1nm的非金属元素，如氢（0.046nm）、氧（0.061nm）、氮（0.071nm）、碳（0.077nm），硼（0.097nm）。而溶剂元素则都是过渡族元素。尽管溶质原子的半径很小，但仍较溶剂的晶格间隙大，当它们溶入溶剂晶格的间隙时，都会使溶剂晶格产生畸变，点阵常数增大，畸变能升高。间隙固溶体间隙固溶体只能是有限固溶体，它们的溶解度都很小。只能是有限固溶体，它们的溶解度都很小。 从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾

82、构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。4固溶体的特点固溶体的特点虽然固溶体仍保持着溶剂的晶格类型，但由于第二组元的加入，与纯组元相比，结构还是发生了变化, 无论是置换固溶体还是间隙固溶体，均能引起均能引起固溶体的硬度、强度升高、溶质原子与溶剂原子的固溶体的硬度、强度升高、溶质原子与溶剂原子的尺寸差别越大，溶质原子的浓度越高，其强化效果尺寸差别越大，溶质原子的浓度越高，其强化效果就越大。就越大。这种由于溶质原子的固溶而引起的强化效强化效应，称为固溶强化。应，称为固溶强化。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工

83、程施工中已很少使用，在此不再说明。(二二)、金属化合物、金属化合物 不同元素之间所形成的中间相往往在晶体结构、结合键不同元素之间所形成的中间相往往在晶体结构、结合键等方面都不相同，由于中间相具有一定的金属性，所以亦等方面都不相同，由于中间相具有一定的金属性，所以亦称为金属化合物。称为金属化合物。1正常价化合物正常价化合物成分固定不变，可用化学式表示。如Mg2Si、Mg2Sn、MgS、MnS等。具有较高的硬度，脆性较大。常作为有色金属的强化相常作为有色金属的强化相。2电子化合物电子化合物不遵守原子价规律，而是按一定的电子浓度电子浓度的比值的比值形成的化合物。电子浓度不同，化合物的晶格类型也不同。

84、从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3尺寸因素化合物过渡族元素和原子半径较小的氢、氮、碳、硼原子半径较小的氢、氮、碳、硼组成。r非/r金0.59时，复杂晶体结构的化合物，间隙化合物间隙化合物。(1)间隙相性能特点：极高的熔点和硬度极高的熔点和硬度。用途：硬质合金和高硬度工模具的重要组织组成。(2)间隙化合物间隙化合物如钢中的Fe3C、Cr23C6、Fe3W3

85、C等。性能特点：很高的熔点和硬度很高的熔点和硬度，但不如间隙相用途：钢中的重要强化相。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2二元合金相图的建立二元合金相图的建立 相图:是描述系统的状态、温度、压力及成分之间关系的一种图解。

86、 相律是描述材料在不同条件下相平衡状态所遵循的法规，是理解、分析相图十分重要的理论依据。 f=c-p+2 1从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。相相变：变：相与相之间的转变；固态相变固态相变：固态下相与相之间的转变；相平衡与平衡相：相平衡与平衡相：如果系统中，在一定的外界条件下（温度、压力），各相经历很长时间都不互相转化，则各相处于平衡状态，称之为相平衡相平衡；这时的相就叫在这种条件下的平衡相平衡相。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的

87、城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。一、二元相图的表示方法一、二元相图的表示方法在常压下，用直角坐标系，横座标表示合金成分，纵座标表示温度。图中任意一点标为表象点。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。二元相图的成分表示方法（1）成分的表示方法 材料的成分是指材料各组元在材料中所占的数量。此数量可以用质量分数或摩尔分数表示。如果没有特别说明，通常是指质量分数。两者间可按下式进行换算（以二元系为例）：从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些

88、年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。二、相图的建立时间温度温度成分热分析法建立热分析法建立Cu-Ni相图相图固相线固相线液相线液相线从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。三、杠杆定律杠杆定律在二元相图的两相区，可以用杠杆定律确定各相的相对含量。証明:设合金的总质量为1液相的质量为WL，固相的质量为W则:WL+W=1另:WLCL+WC=1C由以上两式可以得出从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不

89、再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3匀晶相图匀晶相图1定义：两组元在液态和固态均无限互溶的两组元在液态和固态均无限互溶的二元合金相图。二元合金相图。如CuNi、AgAu、CrMo、MoW等合金系2相图分析相图分析从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。液相线固相线CuNi二元相图冷却曲线点：A：纯Cu理论熔点B：纯Ni理论熔点线：AB:液相线;AB:固相线；区间：两个单相区：L相、相一个

90、两相区：L+相区匀晶转变式：L从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3.枝晶偏析现象：枝晶内部化学成分不均匀原因：冷却过程非无限缓慢，扩散不完全枝晶内部中心区域与边部区域化学成分不均匀称之为枝晶偏析从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。4二元共晶相图二元共晶相图1定义：两组元在液态无限互溶，在固态时相互有限互溶，发生共晶转变，形成共晶组织的二元系相图称为二元共晶相图。例如：PbSn、PbSb、Ag

91、Cu、PbBi等合金系相图都是二元共晶相图。共晶转变式：LEM+N从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。PbSnSn%T, C液相线液相线L固相线固相线 + L+ L + 固溶线固溶线 固溶线固溶线共晶相图ABEMNFG2.共晶相图简介从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。共晶相图PbSnT, CL + L + L + 共晶反应线共晶反应线表示从表示从M点到点到N点点范围的合金，在范围的合金，在该

92、温度上都要发该温度上都要发生不同程度上的生不同程度上的共晶反应。共晶反应。ce共晶点共晶点表示表示E点成分的合点成分的合金冷却到此温度金冷却到此温度上发生完全的共上发生完全的共晶转变。晶转变。LE M + NABEMNFG从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。PbSnT, CL + L + L + 183MNE1.共晶转变在恒温下进行。2.转变结果是从一种液相中结晶出两个不同的固相。3.存在一个确定的共晶点。在该点凝固温度最低。4.成分在共晶线范围的合金都要经历共晶转变。共晶转变要点须知共晶相图

93、从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3合金结晶过程从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。5包晶相图包晶相图1定义：两组元在液态无限溶解，在固态相互有限溶解，并发生包晶转变的二元合金系相图。PtAg、SnSb、CuSn、CuZn系等。包晶转变式：L+从使用情况来

94、看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2相图分析相图分析液相线ACB；固相线APDB；溶解度曲线PE、DF单相区L、；两相区L、L、三相区PDC（包晶转变线）包晶转变式：LC+PD从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3合金结晶过程从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开

95、式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。共析转变共析转变： ( + ) 共析共析体体ABT, C + + + cedL + L6 6 共析相图从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。共晶反应、包晶反应、共析反应图型与反应式比较从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。1纯铁、铁碳合金纯铁、铁碳合金铁碳合金铁碳合金应用最广泛的合金应用最广泛的合金一、

96、一、铁碳合金中的基本相和基本组织铁碳合金中的基本相和基本组织(一一)纯铁冷却中晶体结构变化：纯铁冷却中晶体结构变化：15381394912LFeFeFebccfccbcc第四章第四章铁碳合金铁碳合金从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。ANG纯铁的冷却曲线Fe-Fe3C相图（局部）从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（二）铁碳合金中的基本相和基本组织1基本组元：Fe、C2基本相：铁素体()：C在

97、BCCFe中的固溶体；奥氏体()：C在FCCFe中的固溶体；渗碳体(Fe3C)：Fe与C形成的金属化合物。良好塑韧性钢中基体相硬、脆钢中强化相从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3组织Fe-C合金成分范围宽，相构成只三个，但性能差别大，原因：相之间具体组合方式不同，或单相或混合相存在不同组织，不同的组织结构对Fe-C合金的机械性能有重要影响。FPFe3Cb(MN/m2)23075030(%)50200ak(j/cm2)160300HB80200800从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式

98、盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。L+Fe3CFe-Fe3C 相图相图从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。点、线、区及其意义点、线、区及其意义液相线液相线ABCD固相线固相线AHJECF包晶线包晶线HJB(1495)LB+HJ共晶线共晶线ECF(1148)LCE+Fe3C共析线共析线PSK（727）SP+Fe3CES线线的溶解度曲线的溶解度曲线PQ线线的溶解度曲线的溶解度曲线GS线线先共析先共析析出线析出线J点包晶点14950.17%

99、CC点共晶点11484.3%CS点共析点7270.77%CE点的最大溶碳量2.11%CP点的最大溶碳量0.0218%C从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。1.铁碳合金的平衡结晶过程及组织铁碳合金分类工业纯铁工业纯铁Wc0.0218钢钢含碳量Wc2.11铸铁铸铁含碳量 Wc2.11根据组织特征，将铁碳合金分为七种类型：（1）工业纯铁Wc0.0218（2）共析钢Wc=0.77（3）亚共析钢Wc=0.02180.77（4）过共析钢Wc=0.772.11（5）共晶白口铁Wc=4.3（6）亚共晶白口铁W

100、c=2.114.3（7）过共晶白口铁Wc=4.306.69从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。1245678从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。工业纯铁的室温组织从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。1234727时发生共析转变：时发生共析转变：S(PFe3C)=P从使用情况来看，闭胸式的使用比

101、较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。计算珠光体中铁素体和渗碳体的相对含量？计算珠光体中铁素体和渗碳体的相对含量？2.114.30.771148727P点点0.02186.69KWF=SK/PK=(6.690.77)/(6.690.0008100%=88%WFe3C=188%=12%从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。123456从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城

102、市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。Wc=0.20%Wc=0.40%亚共析钢的室温组织从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。0.02186.690.77727F+Fe3C相相区区0.4计算计算WC=0.4%钢中的组织组成物钢中的组织组成物 先共析先共析F和和P的含量的含量？WF先先=(0.770.40)/(0.770.0008)100%=48%WP=148%=52%计算相组成物计算相组成物 铁素体铁素体和和Fe3C的含量？的含量？WF=(6.690.40)/(6.690.0008)100%

103、=94%WFe3C=194%=6%从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。过共析钢过共析钢相构成：相构成：F+Fe3C组织构成：组织构成：Fe3C+P从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。硝酸酒精浸蚀苦味酸浸蚀过共析钢的室温组织从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。123L+Fe3C(A+Fe3C+F

104、e3C)=Ld(P+Fe3C+Fe3C)=Ld从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。共晶白口铁的室温组织从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。K1234L+Fe3C亚共晶白口铁亚共晶白口铁组织构成：组织构成：P+Fe3C+Ld从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。亚共晶白口铁的室温组织从使用情况来看

105、，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。1234L+Fe3C过共晶白口铁过共晶白口铁组织构成：组织构成：Fe3C+Ld从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。过共晶白口铁的室温组织从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响（一）（一）对相构成及平衡

106、组织的影响对相构成及平衡组织的影响从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（二）对机械性能的影响（二）对机械性能的影响铁素体是软韧相，渗碳体是硬脆相，珠光体的性能介与两者之间。随着含碳量的增加，铁素体减少，渗碳体增加，钢的强度、硬度升高，而塑性、韧性降低。在铸铁部分，由于出现了以渗碳体为基的莱氏体组织，材料有较高的硬度，但脆性很大，韧性很低，不能进行塑性加工，而且不能承受冲击载荷。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少

107、使用，在此不再说明。出现网状出现网状Fe3C从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。一一杂质元素对钢性能的影响杂质元素对钢性能的影响少量的锰、硅、硫、磷及微量的氧、氢、氮等元素，它们会影响到钢的质量和性能。（一）锰的影响脱氧剂。有益元有益元素素，碳钢中不超过0.8%，（1）固溶强化；（2）形成MnS，消除硫的有害影响。（二）硅的影响脱氧剂，有益元素有益元素，碳钢中含量不超过0.5%，固溶强化。4碳钢碳钢从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城

108、市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（三）硫的影响有害元素，矿石和燃料带入。以FeS夹杂物形式存在晶界上“热脆热脆”，原因：形成Fe+FeS共晶，熔点为989，低于热加工的加热温度1150，而导致热加工时开裂。若钢中含氧量高时，还会形成熔点更低（940）的Fe+FeO+FeS三相共晶，危害更大。防止热脆：加入适当的Mn，由于Mn与S的化学亲和力大于Fe，优先形成MnS，MnS的熔点为1600，高于热加工温度，避免了热脆的发生。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（四）磷的影响有害杂质元素

109、，矿石和生铁等炼钢原料带入。磷在钢中固溶强化作用很强，但同时剧烈地降低钢的韧性，尤其是低温韧性，称为“冷脆冷脆”。（五）氮、氢、氧等徽量气体的影响1、氮会引起钢的时效。即低碳钢在径过快速冷却或冷形变后，在随后放置的过程中，硬度升高而塑性降低的现象。2、氢会引起氢脆和白点，使材料的韧性大大降低，是非常严重的缺陷。3、氧主要以各种氧化物夹杂物存在于钢中，如FeO、A12O3、SiO2、MnO、CaO、MgO等，对钢的塑性、韧性、疲劳强度等影响很大。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。5碳钢分类、编

110、号及用途碳钢分类、编号及用途1分类分类按化学成分：按化学成分：低、中、高碳钢：低、中、高碳钢：0.25%；0.25%0.6%；0.6%用用途：结构钢途：结构钢工具钢工具钢质量：优质、高级优质、普通；质量：优质、高级优质、普通；(S、P)从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2钢编号钢编号反映：成分、用途反映：成分、用途（1）普通碳素结构钢）普通碳素结构钢（0.06%0.4%）力性要求力性要求Q195、Q215、Q235、Q255、Q275；Q235-AF与旧标准的对比：与旧标准的对比：Q235A

111、3-构件用钢构件用钢从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(2)优质碳素结构钢优质碳素结构钢(0.06%0.70%)成分成分08F、10、20:塑韧性、焊接性好塑韧性、焊接性好 冷冲、焊接、渗碳件冷冲、焊接、渗碳件调质后综合机性好调质后综合机性好调质件调质件强度高、弹性极限高强度高、弹性极限高弹性元件弹性元件 25、30、35、40、45 : 50、60、65 : 从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再

112、说明。(3) 碳素工具钢（碳素工具钢（0.65%1.35%） T7、T8：一定韧性一定韧性冲头、锤子、凿子冲头、锤子、凿子T9、T10：硬度高、韧性适中；：硬度高、韧性适中； 钻头、手锯条、刨刀钻头、手锯条、刨刀 T12(A)、T13： 硬度高、韧性低硬度高、韧性低 锉、刮刀、量具锉、刮刀、量具从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。第五章、钢的热处理第五章、钢的热处理一、热处理的目的、实质和工艺要素1.热处理的目的：获得所需的组织和性能组织和性能2.热处理的实质：通过热热处处理理工工艺艺控制产生

113、固固态态相相变变获得组织和性能3.热处理工艺要素： 加热加热（加热速度、加热温度），保温保温（保温时间）冷却冷却（冷却速度）从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。示意图示意图T(温度）温度）临界温度临界温度热处理工艺曲线详图热处理工艺曲线详图从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使

114、用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。热处理的理论依据：热处理的理论依据：铁碳合金相图铁碳合金相图从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。二、钢在加热与冷却时的滞后特点二、钢在加热与冷却时的滞后特点热处理的理论依据：热处理的理论依据：铁碳合金平衡相图铁碳合金平衡相图,但但实际转变温度比相图实际转变温度比相图上的临界温度有一定上的临界温度有一定的的滞后现象滞后现象，即：，即：过过冷冷

115、(r)、过热过热(c)A3Ac3Ar3A1Ac1Ar1AcmAccm-Arcm从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。5.1钢在加热时的转变钢在加热时的转变一、固态相变类型：一、固态相变类型：扩散性相变半扩散性相变非扩散性相变二、奥氏体的形成二、奥氏体的形成 钢加热到临界点以上的温度，形成奥氏体的过程又称奥氏体化。 奥氏体是碳在-Fe中的间隙型固溶体，具有面心立方晶格，在光镜下通常是多边形晶粒组织。 在钢的各种组织中，奥氏体的比体积最小，线膨胀系数大，热导率低。奥氏体的屈服强度很低，塑性很好，易于

116、变形加工成形，钢的锻造和轧制均在奥氏体状态下进行。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。皆转变成奥氏皆转变成奥氏体（体（A A） 钢的奥氏体化钢的奥氏体化 从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(1)(1)奥氏体生核奥氏体生核(2)(2)奥氏体长大奥氏体长大(3)(3)残余渗碳体溶解残余渗碳体溶解(4)(4)奥氏体均匀化奥氏体均匀化从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、

117、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。亚共析钢亚共析钢需加热到需加热到Ac3以上，以上，共析钢共析钢需加热到需加热到Ac1以上，以上，过共析钢过共析钢需加需加热到热到Accm以上，才能得到成分均匀单一的奥氏体组织。以上，才能得到成分均匀单一的奥氏体组织。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。三、三、A晶粒长大与影响因素晶粒长大与影响因素v在钢加热奥氏体化以后，若继续保温或升温，奥氏体晶粒将会长大。v奥氏体晶粒的长大机制与再结晶晶粒长大机制相似，小晶粒被吞并，大晶

118、粒长大以及晶界平直化。v加热温度越高奥氏体晶粒长大速度越快，保温时间越长晶粒长得越大。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。钢中奥氏体晶粒的大小直接影响到冷却后的组钢中奥氏体晶粒的大小直接影响到冷却后的组织和性能。奥氏体晶粒细小，则其转变产物的晶粒织和性能。奥氏体晶粒细小，则其转变产物的晶粒也较细小，性能较好；反之，转变产物的晶粒则粗也较细小，性能较好；反之，转变产物的晶粒则粗大，而且其性能也较差。大，而且其性能也较差。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式

119、盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(a)刚刚完成奥氏体化的晶粒大小称为“起起始始晶晶粒粒度度”。(b)“实实际际晶晶粒粒度度”是在具体的加热温度、保温时间的条件下获得的晶粒大小。(c)“本本质质晶晶粒粒度度”表明奥氏体晶粒长大倾向(经93010，保温38小时后测得奥氏体晶粒大小) 晶粒度大小在58级为本质细晶粒钢，14级为本质粗晶粒钢。1.奥氏体晶粒度的概念：晶粒度晶粒度N表示，晶粒度通常表示，晶粒度通常分分8级评定，级评定，1级最粗，级最粗，8级最细，若比级最细，若比10级还细，级还细，则为超细晶粒。则为超细晶粒。晶粒度级别与晶粒大小的关系为：从使用情况来看，闭胸

120、式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2.影响晶粒度的因素(1)加热温度和时间的影响加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒度越粗大。 (2)含C量的影响 (3)残余渗碳体 (4)合金元素的影响 选用含有一定选用含有一定合金元素合金元素的钢的钢大多数合金元素，如大多数合金元素，如r、Mo、T等，在钢中均可以形成难溶于奥等，在钢中均可以形成难溶于奥氏体的氏体的碳化物碳化物，如，如Cr

121、7C3、C、Mo2C、VC、TiC等，等，分布在晶粒边界上，分布在晶粒边界上，阻碍阻碍奥氏体晶粒长大；奥氏体晶粒长大；Al：形成不溶于：形成不溶于A的氧化物和氮化物；的氧化物和氮化物；Si，Ni，Co促进石墨化，自由存在元素促进石墨化，自由存在元素Cu等等阻碍阻碍奥奥氏体晶粒长大；氏体晶粒长大；Mn、P加速加速A长大。长大。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。v过过冷冷奥奥氏氏体体在不同的温度区间会发生三种不同的转变。v(a)在A1550C区间发生珠光体转变，转变的产物是珠珠光光体体(P)，其

122、硬度值较低，在1140HRC之间；v(b)550CMs点区间发生贝氏体转变，产物是贝氏体贝氏体(B)，硬度值较高在4055HRC之间；v(c)在在Ms点点以以下下将发生马氏体转变，得到马马氏氏体体(M)，马氏体的硬度很高，可达到60HRC以上。5.2钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。共析钢共析钢等温冷却转变曲线（等温冷却转变曲线（C曲线）曲线）TTT高温转变：在A1550之间中温转变：在550Ms(230)之间低温转变：在Ms(230)Mf(50)之间从使用情

123、况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。一、一、珠光体的形成及其组织珠光体的形成及其组织(1)粒状P温度：A1附近附近长时间保温Fe3C以粒状分布于F基体上形成的混合组织。采用球化处理工艺可以得到粒状珠光体组织。Fe3C的量由钢的C%决定；Fe3C的尺寸、形状由球化工艺决定。(2)片状P (a)珠光体在Al650C区间形成，片间距约大于0.4m； (b)索氏体在650600C之间形成，片间距较小约0.40.2m； (c)屈氏体形成温度在600550C，片间距小于0.2m。 从使用情况来看，闭胸式的使用比较

124、广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。 首先在奥氏体晶界处形成首先在奥氏体晶界处形成FeFe3 3C C的的核心，然后不断长核心，然后不断长大，周围奥氏体将发生晶格改组转变为铁素体，铁素体的生成促使渗碳体的长大和大，周围奥氏体将发生晶格改组转变为铁素体，铁素体的生成促使渗碳体的长大和形核，长大的渗碳体可以分枝，它们共同生长的结果便得到形核，长大的渗碳体可以分枝，它们共同生长的结果便得到层片的分布层片的分布。在一个奥在一个奥氏体晶粒中可能有数氏体晶粒中可能有数处形核，各自分形核，各自分别发展成不同的展成不同的领域域，直到奥氏体完

125、全消失。直到奥氏体完全消失。此外，渗碳体形核与原奥氏体有一定的位向关系，所以珠光体在奥氏体中常此外，渗碳体形核与原奥氏体有一定的位向关系，所以珠光体在奥氏体中常为几种几种特定方向。特定方向。 从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(3)P的性能珠光体组织的基体是铁素体，其硬度与屈服强度很低，塑性很好，靠硬而脆的渗碳体分散在其中来强化。因此珠光体的力学性能主要取决于渗碳体的分散度(即珠光体的片间距)和渗碳体的形状。强硬度：P粒PST从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、

126、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。珠光体3800索氏体8000屈氏体8000从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。二、马氏体组织形态及性能二、马氏体组织形态及性能 钢中的马氏体马氏体是碳在 Fe中的过中的过饱和固溶体饱和固溶体，具有体心正方体心正方晶格。一、马氏体转变的主要特点一、马氏体转变的主要特点1过冷A冷到Ms点以下发生(共析钢230C)；2无扩散型相变,具有瞬时性;3沿一定的惯析面及位向关系切变共格形核;正方度：c/a4马氏体转变具有不完全性残残A;

127、A;5在一个温度范围内完成的（Ms-Mz）;6马氏体形成时体积膨胀,在钢中造成很大的内应力。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。v二、钢中马氏体的组织形态二、钢中马氏体的组织形态1板条状马氏体2片状马氏体图8-16板条状马氏体示意图图8-17片状马氏体示意图从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。低碳马氏体的组织形态高碳马氏体的组织形态从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾

128、构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。三、马氏体高硬度高强度的原因：1.相变强化（位错，孪晶）；2.碳原子固溶强化等。种类含C量形态亚结构强化方式M板1.0%双凸镜状孪晶固溶和孪晶强化马氏体的塑性和韧性与马氏体的亚结构有密切的关系，同样强度的板条马氏体的塑性和韧性比片状马氏体要好得多。1.片状马氏体的亚结构主要是孪晶，孪晶使马氏体中的滑移系显著地减少(仅有体心立方金属的14)，使滑移困难，强度升高而塑性和韧性严重下降；2.片状马氏体C过饱和大，c/a大，畸变大，残余应力大。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但

129、在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。三、贝氏体组织形态及性能三、贝氏体组织形态及性能v钢中的贝氏体转变是钢经奥氏体化后，过冷到珠光体转变和马氏体转变之间的中温温度发生的转变，又称中温转变中温转变（550CMs）。v在贝氏体转变的温度区间，铁和合金元素的原子已经很难扩散，只有碳原子可以扩散，因此，贝氏体为半扩散型相变半扩散型相变。v贝氏体是由过饱和过饱和铁素体和渗碳体两相组成的铁素体和渗碳体两相组成的混合物混合物，钢中贝氏体的形态比较复杂，最常见的基本形态是上贝氏体和下贝氏体上贝氏体和下贝氏体。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但

130、在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。一、组织形态一、组织形态1.上贝氏体的形成温度比较高，对于共析钢约在550350C之间，在光镜下可以看到上贝氏体呈羽毛状羽毛状。上贝氏体是由大致平行的板条状平行的板条状铁素体和分布在板条间的不连续的渗碳体组成铁素体和分布在板条间的不连续的渗碳体组成的。的。 2.下贝氏体的形成温度是在中温区的下部，对于共析钢约为350240C之间。在光镜下下贝氏体呈黑针状黑针状。下贝氏体的铁素体片中分布有铁素体片中分布有细片状碳化物，碳化物的取向与铁素体片的长细片状碳化物，碳化物的取向与铁素体片的长轴约成轴约成5565 角。角。铁素体中有较高密度的位高密度的

131、位错。具有更大的过饱和度。错。具有更大的过饱和度。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。图8-19贝氏体示意图a)上贝氏体b)下贝氏体从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。二、贝氏体的力学性能二、贝氏体的力学性能1.贝氏体中的铁素体晶粒细小，位错密度高，晶粒细小

132、，位错密度高，有一定的过饱和度，所以强度和硬度较高。有一定的过饱和度，所以强度和硬度较高。贝氏体中的渗碳体是强化相，渗碳体的数量越多，贝氏体的强度和硬度越高，而塑性、韧性越差。 2.上贝氏体中的铁素体板条较宽铁素体板条较宽，比珠光体的片间距还大，渗碳体分布在渗碳体分布在F之间之间，不仅塑性变形抗力低，而且易于裂纹传播，因此上贝氏体的抗拉强度和断裂强度较低，韧性较差。3.下贝氏体中的铁素体片比较细薄，片内有铁素体片比较细薄，片内有较高密度的位错，而且碳化物弥散分布在铁素较高密度的位错，而且碳化物弥散分布在铁素体片中，片间距小体片中，片间距小，因此，下贝氏体具有较高下贝氏体具有较高的强度和较好的韧

133、性，特别是其韧脆转变温度的强度和较好的韧性，特别是其韧脆转变温度较低。较低。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。一、TTT图1.TTT图的建立过冷奥氏体等温等温转变曲线又称TTT图或C曲线。a.图中左边的曲线是转变开始线，右边的曲线是转图中左边的曲线是转变开始线，右边的曲线是转变完了线。变完了线。b.它它的的上上部部向向A1线线无无限限趋趋近近，它它的的下下部部与与Ms线线相相交。交。Ms点是奥氏体开始向马氏体转变的温度。点是奥氏体开始向马氏体转变的温度。c.c.过过冷冷奥奥氏氏体体开开始始转

134、转变变需需要要经经过过一一段段孕孕育育期期，在在550500C等等温温时时孕孕育育期期最最短短，转转变变最最快快，称称为为C曲线的曲线的“鼻子鼻子”。5.3过冷过冷A A冷却转变曲线图冷却转变曲线图从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2、测出过冷奥氏体在恒温下转变、测出过冷奥氏体在恒温下转变开始开始时间。时间。3、测出过冷奥氏体在恒温下转变、测出过冷奥氏体在恒温下转变终了终了时间时间步骤：步骤：1、对共析钢进行一系列不同过冷度的等温对共析钢进行一系列不同过冷度的等温对对共析钢共析钢进行等温冷却

135、测定，可获得过冷奥氏进行等温冷却测定，可获得过冷奥氏体等温转变曲线（也称体等温转变曲线（也称C曲线）。曲线）。4、在温度、在温度时间坐标中把开始时间、时间坐标中把开始时间、完成上述步骤后，即可画出完成上述步骤后，即可画出图图1.2.9所示共析钢所示共析钢C曲线！曲线！本本页页完完冷却冷却实验，实验，如：如：700、650、600、550度等。度等。终了时间终了时间分别连接起来。分别连接起来。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全

136、部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。共共共共析析析析钢钢钢钢CC曲曲曲曲线线线线本本页页完完2.过冷A产物在TTT图中的分布从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3.影响TTT图的因素：(1)C的影响a.亚共析钢b.过共析钢(2)合金元素的影响(3)加热温度和保温时间Co例外从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。二、过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCT） 在绝大多数

137、情况下奥氏体转变是在连续冷却的条件下进行的。因此，研究过冷奥氏体连续冷却转变图(CCT图)，有更大的实际意义。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。v不同冷却速度下，过冷奥氏体开始转变的时间和温度不同，冷冷却却速速度度越越快快，开开始始转转变变所所需需的的时时间间越越短短，转转变温度越低变温度越低:v(a)在连续冷却条件下，共共析析碳碳钢钢不不发发生生贝贝氏氏体体转转变变。若冷却速度小小于于33.4C/s时时，奥氏体将全部转变成珠光体，v(b)若冷却速度在3、2曲线之间，则奥氏体冷却到500C时

138、，已有相当一部分奥氏体转变为珠光体，而而尚尚未未转转变变的的奥奥氏氏体体将将停停止止转转变变，直直到到冷冷却却到到Ms点点以以下下发发生马氏体转变。生马氏体转变。v(c) 若冷却速度大于大于140C/s，过冷奥氏体将不会发生分解转变，将一直冷却到将一直冷却到Ms点以下发生马氏体转变点以下发生马氏体转变。连续冷却过程中，奥氏体不发生分解转变的最低速度，连续冷却过程中，奥氏体不发生分解转变的最低速度，称为称为临界冷却速度(意义？)。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。5.4钢的退火与正火钢的退火与

139、正火一、钢的退火一、钢的退火1.退火的目的：(1)降低硬度，提高切削加工性能；(2)提高塑性，便于冷变形加工；(3)细化晶粒或消除组织缺陷，改善使用性能，(4)消除铸造偏析，均匀化学成分；(5)消除内应力，稳定工件尺寸，减小变形，防止开裂；(6)消除淬火过热影响，再进行重新淬火;(7). 脱氢，防止白点。 从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2.退火的分类：1)加热温度在Ac3点以上30-50C保温一段时间后随炉冷至500C空冷的过程称为完全退火完全退火；图9-1完全退火工艺1-普通退火；2-

140、等温退火从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。 2)加热温度在Ac1与Acm点之间的称为不完全退火或球化退火； 3) 加热温度在Ac1点以下称为低温退火；还有扩散退火等退火工艺（目的：去应力或均匀化）。图9-2T7T12钢球化退火工艺从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。二、钢的正火二、钢的正火1.将钢加热到上临界点(A3、Acm)以上，进行完全奥氏体化，然后在空气中冷却(有时吹风或喷雾冷却)的热

141、处理过程称为正火。2.正火与退火相比，冷却速度比较快，接近共析成分的碳钢(含碳量为Wc=0.6%1.4)正火后得到珠光体或索氏体的伪共析组织；中碳钢正火后的组织是少量铁素体加伪共析组织；对于低碳钢，正火后的组织中珠光体量多,片细(与退火相比较)。3.目的从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。钢的淬火是，将钢加热到临界点30-50C以上，保温一定时间进行奥氏体化

142、，然后在水或油中快速冷却，使奥氏体冷却到Ms点以下发生马氏体转变的热处理工艺。钢的淬火组织主要是马氏体，虽然马氏体不是热处理所要得到的最终组织，但马氏体再经适当的回火，可以使钢获得需要的组织和使用性能，最终达到热处理的目的。5.5钢的淬火钢的淬火从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。一、淬火加热温度一、淬火加热温度 淬火加热温度的确定应以获得晶粒细小成分均匀的奥氏体为原则，以便得到细小的马氏体组织。1亚共析钢的淬火加热温度约为Ac3+(30-50) C，亚共析合金钢可以是Ac3+(30-70)C

143、。 2. 对于过共析钢，淬火前的组织应是粒状珠光粒状珠光体，体，淬火加热温度为Al+(30-50)C。 从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。二、淬火冷却二、淬火冷却1理想的淬火冷却速度理想的淬火冷却速度 淬火时，工件的冷却速度必须大于临界冷却速度才能获得马氏体组织。2. 2. 冷却介质冷却介质 盐水水油（冷却速度）图9-3理想的冷却速度示意图从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。三、淬透性三、淬

144、透性1.淬透性定义 淬透性淬透性是钢的一种热处理工艺性能，表征钢在淬火时所能得到的淬硬层深度。一般将有50%分解产物加50%马氏体组织(又称半马氏体组织)处的深度定义为淬硬层深度，从表面到半马氏体处又称为淬透层淬透层。同样形状和尺寸的工件，在同样条件下淬火，由于所用的钢种不同，淬硬层的深度不同，淬硬层深的钢淬透性好。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。图9-4淬透性与冷却速度关系从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很

145、少使用，在此不再说明。2影响淬透性因素 淬透性的好坏取决于钢的过冷奥氏体的稳定性，过冷奥氏体稳定性越大，分解转变的孕育期越长，C曲线越向右移，临界冷却速度越小，越容易得到马氏体，钢的淬透性越好。亚共析钢：亚共析钢：C C增高，淬透性提高；增高，淬透性提高；过共析钢：过共析钢：C C增高，淬透性降低；增高，淬透性降低；除除CoCo以外，溶入奥氏体的合金元素，都增以外，溶入奥氏体的合金元素，都增大奥氏体的稳定性，使淬透性提高；大奥氏体的稳定性，使淬透性提高；A A化温度越高淬透性增大。化温度越高淬透性增大。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年

146、的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3.淬透性的意义淬透性的意义 钢的淬透性在生产中有很重要的意义。在拉压或剪切载荷下服役的工件，希望其整个截面上性能均匀一致，由于所用钢种的淬透性差，淬硬层浅，只有表面很浅一层强度高，其他部位性能低，不能充分发挥材料的潜力。所以对于截面较大的重要工件，应选用淬透性好的钢种，便于工件在淬火时能够淬透，使截面获得均匀的组织和性能。对于形状比较复杂，或者变形要求严格的工件，如果选用淬透性好的钢，可以在较缓和的淬火剂中淬火，减少淬火应力和变形。淬透性很好的合金钢，甚至可以在空气中冷却得到马氏体组织。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式

147、盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。四、淬火方法四、淬火方法1单液淬火单液淬火 工件在奥氏体化以后，放入一种冷却介质中一直冷却到室温，如图9-7中的曲线1。2 2双液淬火双液淬火 如图9-7中的曲线2所示，工件加热奥氏体化后，首先放入水中冷却到Ms温度附近，再快速转移到油中较慢地冷却到室温。3 3分级淬火分级淬火 将奥氏体化的工件先置于温度约为Ms点的盐浴或碱浴中冷却，待工件内外温度一致后，再取出在油中或空气中冷却，如图中的曲线3所示。 从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很

148、少使用，在此不再说明。4 4等温淬火等温淬火 将奥氏体化的工件先置于温度约高于Ms点的盐浴或碱浴中冷却，待工件内外温度一致后，再取出在油中或空气中冷却，如图中的曲线4所示。5 5局部淬火局部淬火6 6冷处理冷处理从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。图9-7常用的淬火方式冷却曲线从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。 淬火状态的钢是不稳定的；过饱和碳的马氏体要发生脱溶分解；残余奥氏体是高温相处于过

149、冷状态，也要发生转变；淬火应力要逐渐松弛。 钢的回火是将淬火钢加热至A1以下的某一温度，保温，然后冷却到室温的一种热处理工艺。 回火可以减少或消除应力，可以根据加热温度调整回火后所得到的组织和性能，稳定尺寸，使工件达到服役状态的要求。 5.6钢的回火钢的回火从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。一、淬火钢在回火时的组织转变100C M未分解,组织：M+残A；100-200C M开始分解，正方度降低，碳脱熔析出渗碳体（Fe2.4C）,组织：过饱和的固溶体+ 渗碳体+残A回火M；200-300C 残

150、余A分解为M或下B，硬度和强度并不下降（Why？）；300-400C M分解为F()+Fe3C，渗碳体转变为Fe3C；400C 固溶体回复再结晶，c/a下降到1变为体心立方结构，亚结构明显减少或消失。 从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。二、常用的三种回火工艺常用的三种回火工艺(1)低温回火低温回火 温度：150250C； 组织：回火马氏体； 主要目的：是降

151、低钢中的淬火残余应力和脆性； 性能特点：高的硬度(58-64HRC)和耐磨性，疲劳强度高。 适用场合：各种高碳钢工具、冷作模具、滚动轴承和渗碳的结构件都采用淬火低温回火工艺。对于尺寸稳定性要求很高的精密零件(如高精密滚动轴承)，需经低温长时间回火或多次低温回火，稳定组织和充分消除残余应力。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(2)中温回火中温回火温度：350

152、500C；组织：一般得到回火屈氏体；性能特点：是具有一定的韧性，同时又有较高的弹性极限和屈服强度；应用场合：主要应用于各种弹簧零件。(3)高温回火高温回火温度：500650C；组织：回火索氏体；目的：获得强度、硬度和塑性、韧性有良好配合的综合力学性能。淬火加高温回火处理，通常称为调质处理，或简称调质。应用场合：各种重要的结构零件，如各种轴、齿轮、连杆和其他重要的连接件等等。Why不在不在250-350 C回火回火回火脆性回火脆性从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比

153、较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。 工件在服役时，经常要求表面与心部有不同的性能。例如，发动机的曲轴，轴颈与连杆接触要求高硬度耐磨，心部要求有良好的综合力学性能。解决这种问题的办法是采用表面热处理，使心部和表面具有不同的成分、组织和性能。表面热处理主要包括表面淬火和表面化学热处理等。5.7钢的表面热处理钢的表面热处理从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。一、表面淬火一、表面淬火表面淬火是利用快速加热的方法，只将工件的表层奥

154、氏体化，然后淬火。表面淬火不改变化学成分，只改变表层组织，心部组织并不发生变化。1感应加热表面淬火2火焰加热表面淬火从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。图9-8感应加热表面淬火示意图从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3表面淬火后钢的组织与性能表面加热淬火时

155、，通常不一直冷到底，利用心部的余热使工件进行自回火，或者表面淬火后进行一次低温回火。(1)表面淬火后的组织表面淬火后的组织 由于表面淬火时的加热特点，工件截面温度分布不均匀，淬火后的组织分布，由表面至内层可分为三个区间。(2)表面淬火后的力学性能特点表面淬火后的力学性能特点从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。 化学热处理是通过改变工件表层的化学化学热处理是通过改变工件表层的化学组成和组织结构，来获得对其心部和表层组成和组织结构，来获得对其心部和表层不同性能要求的热处理方法。将工件置于不同性能要

156、求的热处理方法。将工件置于含有欲渗元素的活性介质中，加热到预定含有欲渗元素的活性介质中，加热到预定的温度并保温一定的时间，使该元素渗入的温度并保温一定的时间，使该元素渗入要求的深度，以改变表层的成分和组织。要求的深度，以改变表层的成分和组织。5.8钢的化学热处理钢的化学热处理从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。化学热处理的基本程序大致如下：化学热处理的基本程序大致如下：(1)将工件加热到一定温度，有利于渗入元素活性原子被它吸收；(2)由化合物分解或离子转变得到渗入元素的活性原子；(3)活性原子

157、被吸附，并溶入工件表面，形成固溶体并在活性原子浓度很高时还可形成化合物；(4)渗入原子在一定温度下，由表层向内扩散，形成一定的扩散层。1 1化学热处理的基本过程化学热处理的基本过程 (1)分解：分解：(2)吸收：吸收：(3)扩散：扩散：从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2常见工业化学热处理(1)渗渗C钢种：低中碳钢钢种：低中碳钢渗渗C温度：温度：900-950C种类：气体、固体、液体渗碳法种类：气体、固体、液体渗碳法原理原理:扩散扩散组织：组织：渗碳层深度：渗碳层深度：从使用情况来看，闭胸式

158、的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(2)渗渗N N(3)C,N共渗共渗(4)渗渗B3. 作用机理(1)固溶强化固溶强化(2)C,N,BN,B化物的弥散强化物的弥散强化化从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开

159、式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。第六章第六章合金钢合金钢6.1概述概述一一多钢种原因多钢种原因碳钢：价廉、实用；力性取决于碳含量。碳钢：价廉、实用；力性取决于碳含量。碳钢的性能不足：碳钢的性能不足：（1）淬透性低；水淬，）淬透性低；水淬，D临临=1520mm（2）强度、屈强比较低；）强度、屈强比较低；20钢与钢与16Mn的的s：240、360MN/m2；40钢与钢与35CrNi3Mo的的s/b：0.43、0.74（3）回火稳定性差，综合机性不高；）回火稳定性差，综合机性不高；碳素工具钢碳素工具钢T使使200,V切切5m/min;（4）不能满足特殊性能要求）不能满

160、足特殊性能要求-合金钢的产生合金钢的产生从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。二、合金钢分类（按用途分类）：二、合金钢分类（按用途分类）：（1）结构钢：建筑及工程用钢、构件用钢：如钢架、桥梁、车辆等机器制造用钢：各种零件、包括轴承、弹簧等（2）工具钢：刃具钢模具钢量具钢（3）特殊钢：不锈钢耐热钢耐磨钢电工钢从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。三、合金钢的编号三、合金钢的编号(1)合金结构钢钢号表

161、示：“数字数字1元素数字元素数字2”数字1：两位数字表示平均含碳量的万分之几元素：合金元素数字2：表示合金元素含量的百分之几对数字对数字2：(a)合 金 元 素 含 量 小 于 1.5 ， 不 标 ， 如 16Mn,C:0.120.20,Mn:1.201.60.(b)合金元素在1.52.49，2.53.49.相应标为2，3，.。 如 36Mn2Si： C:0.36%,Mn1.51.8%,Si0.40.7%.(c)有些合金元素含量很低，但对钢起到重要作用，所以要标出，如V, Ti, Nb, Al, B, 稀土，例20MnVB, V0.070.12%,B0.0010.005%.从使用情况来看，闭胸

162、式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(2)合金工具钢(a)含碳量大于等于1.0，不标含碳量，例CrMn钢，C:1.31.5%；(b)含碳量小于1.0，在钢号前以千分之几表示，例9Mn2V,C:0.850.95%；(c)合金元素与合金结构钢标法相同。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。(3)轴承钢“滚铬数字”或“GCr+数字”，碳含量不标。铬含量为数字的千分之几滚铬轴承钢：C，0.951.15%；Cr，0.401.

163、65%。例GCr15，Cr:1.5%左右(4)不锈钢、耐热钢符号前面的数字为平均含碳量的千分之几，主要合金元素以百分之几。例1Cr18Ni9, C0.12% (0.1%左右)，Cr=17-19%,Ni=8-11%含碳量C0.08，用0表示，例0Cr18Ni9Ti,C0.08%含碳量C0.03，用00表示，例00Cr18Ni10,C0.03%从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。6.2合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用一、钢中的合金元素一、钢中的合金元素1.合金元素在钢中存在形式：合金元素在

164、钢中存在形式：(1)可以溶入可以溶入，中形成固溶体；中形成固溶体；Ni，Co，Mn能与-Fe形成无限固溶体，Cr、V能与-Fe形成无限固溶体，Mo、W、Ti等可与Fe形成有限固溶体。(2)可可以以与与铁铁形形成成化化合合物物，还还可可以以单单独独形形成成特特殊殊的的碳化物；碳化物；少量情况下还可以以自由态存在。少量情况下还可以以自由态存在。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2合金元素对铁的同素异构转变点的影响合金元素对铁的同素异构转变点的影响(1)扩大奥氏体区的元素：这类元素有Mn，Ni,C

165、o，C，N，Cu等；(2)封闭奥氏体区的元素:这类元素有Cr，W、Mo、Ti、V、Al、Si、P等。(3)缩小奥氏体区的元素：这类元素有B，Nb，Ta，Zr等从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。3.3.合金元素对铁碳相图的影响合金元素对铁碳相图的影响(1).(1).合金元素对共析转变温度的影响合金元素对共析转变温度的影响 凡是扩大奥氏体区的元素均会降低凡是扩

166、大奥氏体区的元素均会降低A1线，如线，如Ni、Mn等，凡是缩小奥氏体区的元素均能提高等，凡是缩小奥氏体区的元素均能提高A1线，如线，如W，Cr，Mo等合金元素对等合金元素对A3点的影响与点的影响与Al点的影响点的影响是一致的；是一致的；(2)(2)合金元素对共析点含碳量的影响合金元素对共析点含碳量的影响 合金元素只要溶入奥氏体中合金元素只要溶入奥氏体中, ,都能降低钢的共析含都能降低钢的共析含碳量碳量( (即使即使S S点左移点左移) )。4.合金元素与碳的作用合金元素与碳的作用(1).碳化物形成元素：碳化物形成元素：Mn、Cr、Mo、W、V、Nb、Zr、Ti（由弱至强）（由弱至强）(2).非

167、碳化物形成元素：非碳化物形成元素：Ni、Co、Cu、Al、Si、N、B从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。5.对钢热处理的影响对钢热处理的影响(1)对加热时相转变的影响对加热时相转变的影响奥氏体均匀化难度加大奥氏体均匀化难度加大(2)对对C曲线的影响曲线的影响右移；提高淬透性右移；提高淬透性;Ms、Mf,AR；(3)合金元素对回火过程的影响合金元素对回火过程的影响a.提高钢的回火稳定性提高钢的回火稳定性钢在回火过程中抵抗软化的能力钢在回火过程中抵抗软化的能力。Why?合金碳化物稳定性高合金碳化

168、物稳定性高意义：在相同温度下回火合金钢比碳钢有更高的强硬度；意义：在相同温度下回火合金钢比碳钢有更高的强硬度；相同强度下可在更高温度下回火，有更好韧性。相同强度下可在更高温度下回火，有更好韧性。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。b.二次硬化：二次硬化：含较多含较多W、Mo、V、Ti及较高及较高C%的钢回火时，硬的钢回火时，硬度不是随回火温度升度不是随回火温度升高单调下降，而是到高单调下降，而是到某一温度后反而开始某一温度后反而开始增大（增大（400），并），并在另一更高温度在另一更高温度（5

169、50）达到峰值。）达到峰值。回火温度，回火温度，HRC200400600604020+5%Mo+2%Mo0.35C%产生二次硬化的原因：产生二次硬化的原因：a. 减缓碳的扩散，而推迟马氏体分解；减缓碳的扩散，而推迟马氏体分解；b.提高残余提高残余A转变的温度范围，使残余转变的温度范围，使残余A 在回火时分解成在回火时分解成M；c.由于由于Ti、V、Mo、W等在等在500600度范围内回火时将沉淀折出这些度范围内回火时将沉淀折出这些元素的特殊碳化物。元素的特殊碳化物。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不

170、再说明。(4)合金元素对回火脆性的影响合金元素对回火脆性的影响回火脆性一般是在回火脆性一般是在250-350与与450-650两个温度范围内回火时出现的，它使钢的韧两个温度范围内回火时出现的，它使钢的韧性显著降低。前者为低温回火脆性或第一类回性显著降低。前者为低温回火脆性或第一类回火脆性后者称为高温回火脆性或第二类回火脆火脆性后者称为高温回火脆性或第二类回火脆性。性。消除方法：消除方法：1.避免在回火脆性温度回火；避免在回火脆性温度回火；2.加入加入Si,Mo,W等合金元素。等合金元素。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施

171、工中已很少使用，在此不再说明。合金元素作用小结：合金元素作用小结：v提高淬透性：提高淬透性：Mn、Cr、B、Ni、W、Mov固溶强化：固溶强化：Si、Mn、Niv细化晶粒：细化晶粒：Al、V、Ti、W、Mo、Nb、Zrv提高回火稳定性：提高回火稳定性：W、Mo、V、Si、Crv消除高温回火脆性：消除高温回火脆性：W、Mo从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。6.3合金结构钢合金结构钢低合金结构钢、易切钢、调质钢、渗碳钢、低合金结构钢、易切钢、调质钢、渗碳钢、弹簧钢、滚动轴承钢弹簧钢、滚动轴承钢一

172、、低合金结构钢一、低合金结构钢1.成分特点：成分特点：C0.2%成型、焊接性要求成型、焊接性要求淬透性、淬硬性；淬透性、淬硬性；Me(3%)Mn：固溶强化固溶强化V、Ti、Nb：弥散强化、细化晶粒弥散强化、细化晶粒2.性能：性能：与碳钢比强度更高，塑韧性更好。与碳钢比强度更高，塑韧性更好。TK脆性转变温度脆性转变温度；3.使用状态：使用状态：热轧、正火（组织：细热轧、正火（组织：细F+P）4.典型钢种：典型钢种：15MnV、16Mn、14MnNbTaKTK从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。普

173、通低合金结构钢牌号Q345C质量等级质量等级345MPa屈服强度屈服强度从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。典型普低钢应用典型普低钢应用Q460钢含Mo、B，正火组织为B，强度高，用于石化中温高压容器。压力容器压力容器南京长江大桥南京长江大桥Q345钢(16Mn)综合性能好，用于船舶、桥梁、车辆等大型钢结构。Q390钢含V、Ti、Nb，强度高，用于中等压力的容器。万吨远洋轮万吨远洋轮从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中

174、已很少使用，在此不再说明。二二、渗碳钢渗碳钢渗碳工艺用途：表面硬、心部韧，齿轮等。渗碳工艺用途：表面硬、心部韧，齿轮等。1成分特点：成分特点：低低C（0.1%0.25%）Me：Cr、Ni、Mn、B；V、Ti、Nb(2%)淬透性，淬透性，强韧性强韧性细化晶粒细化晶粒2性能：性能：表面硬耐磨、心部韧抗冲击。表面硬耐磨、心部韧抗冲击。3使用状态：使用状态：渗碳渗碳+淬火淬火+低温回火低温回火组织：组织：表面表面(高碳回火马氏体高碳回火马氏体)心部心部(低碳回火马氏体低碳回火马氏体或？或？)4典型钢种：典型钢种：15MnB、20CrMnTi、20MnVB从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构

175、之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。活塞销活塞销(20Cr)圆圆锥锥齿齿轮轮从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。20CrMnTi钢制造齿钢制造齿轮的热处理工艺曲线轮的热处理工艺曲线从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。三、三、调质钢调质钢调质工艺：淬火调质工艺：淬火+高温回火，汽车主轴、连杆高温回火，汽车主轴、连杆1成分特点：成分特点：中中C

176、（0.25%0.5%）Me：Cr、Ni、Mn、Si；W、Mo等等(5%)2性能：性能：综合机械性能综合机械性能；3使用状态：使用状态：淬火淬火+高温回火高温回火组织：回火索氏体组织：回火索氏体4典型钢种：典型钢种：45、40Cr、35CrNi3Mo淬透性淬透性高温回火脆性高温回火脆性从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。柴油机凸轮轴柴油机凸轮轴柴油机曲轴柴油机曲轴从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说

177、明。四、四、弹簧钢弹簧钢1成分：成分：中高碳（中高碳（0.45%0.7%）Me：Mn、Cr;淬透性淬透性Si:S/b(屈强比屈强比)2性能：性能：S;-1疲劳强度疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力。3使用状态：使用状态：淬火淬火+中温回火中温回火组织：回火屈氏体组织：回火屈氏体4典型钢种：典型钢种：65、60Si2Mn、65Si2MnWA从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。汽车板簧汽车板簧大型热卷弹簧大型热卷弹簧

178、热卷大弹簧热卷大弹簧弹簧丝弹簧丝从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。五、五、滚动轴承钢滚动轴承钢成分：成分：高碳（高碳（1%C）低铬（）低铬（1.5%Cr）低硫磷）低硫磷（0.02%S，0.027%P）低夹杂）低夹杂使用态：使用态：球化退火球化退火+淬火淬火+低温回火低温回火高碳回火马氏体高碳回火马氏体+弥散细小碳化物弥散细小碳化物典型钢种：典型钢种：GGr15、GGr9极细回火马氏体极细回火马氏体+ +细粒状碳化物细粒状碳化物+ +少量残余奥氏体少量残余奥氏体从使用情况来看，闭胸式的使用比较

179、广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。为了保持淬火后的高硬度及尺寸稳定性，有时仅在100-150进行长时间的加热(10-50小时)，这种低温长时间的回火称为“尺寸尺寸稳定稳定”处理或时效处理。处理或时效处理。从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。6.4合金工具钢合金工具钢用途：刃、量、模具钢。用途：刃、量、模具钢。成分：碳素、低合金工具钢、高速钢。成分：碳素、低合金工具钢、高速钢。主要介绍主要介绍刃具钢刃具钢1刃具钢性能要求：刃

180、具钢性能要求：高硬度高硬度(HRC60-65)、高耐磨性；、高耐磨性；一定韧性：抗拉压弯扭和冲击一定韧性：抗拉压弯扭和冲击高速切削高速切削高温强硬度、热稳定性高温强硬度、热稳定性高红硬性：高红硬性：钢在高温条件下仍能钢在高温条件下仍能保持足够高的硬度的能力。保持足够高的硬度的能力。碳素钢缺点：淬透性低（小尺寸、形状简单）碳素钢缺点：淬透性低（小尺寸、形状简单）热稳定性差、红硬性低：热稳定性差、红硬性低：低速低速从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。量量具具刃刃具具模模具具从使用情况来看，闭胸式的

181、使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。2合金化特点：合金化特点：高碳：高碳：0.7%1.7%C，淬透性和硬度；淬透性和硬度；Cr、W、Mo、V：红硬性；红硬性；Si：回火稳定性；回火稳定性；Mn、Cr、Si：提高淬透性。：提高淬透性。Me45%:低合金工具低合金工具钢；5%Me10%:中；中；10%Me：高：高3低合金工具钢低合金工具钢成分：成分：0.8%1.5%C;Me13%： 提高基体电极电位；致密氧化膜；提高基体电极电位；致密氧化膜；单相铁素体单相铁素体(3)添加添加Ni: n/8；单相奥氏体；单相奥氏体从使用情

182、况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。4.典型不锈钢典型不锈钢(一一)Cr13型：型：0.1%0.4%C;1318Cr较高碳；较低较高碳；较低Cr1Cr13、2Cr13、3Cr13、9Cr18耐蚀原理：耐蚀原理：1.钝化：钝化：基体中合基体中合Cr量量11.7%的含铬不锈钢能在的含铬不锈钢能在阳极阳极(负极负极)区域基体表面上形成一层富铬的氧化区域基体表面上形成一层富铬的氧化物保护膜，这层膜会阻碍阳极区域的反应，并增物保护膜，这层膜会阻碍阳极区域的反应，并增加电极电位致使基体电化学腐蚀过程减缓，从而加电

183、极电位致使基体电化学腐蚀过程减缓，从而使不锈钢获得一定的耐蚀性。使不锈钢获得一定的耐蚀性。2.提高基体电极电位提高基体电极电位从使用情况来看，闭胸式的使用比较广泛。敞开式盾构之中有挤压式盾构、全部敞开式盾构，但在近些年的城市地下工程施工中已很少使用，在此不再说明。（二）（二）Cr17型：型： C15% 低碳高铬低碳高铬1Cr17、1Cr17Mo2Ti耐蚀原理：形成单相耐蚀原理：形成单相F（三）（三）18-8型：型： C0.1% ; 18%Cr, 9%Ni 奥氏体型奥氏体型 （低碳高铬高镍）（低碳高铬高镍）1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9(Ti)耐蚀原理：形成单相耐蚀原理：形成单相A