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金属学热处理自主学习PPT

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金属学与热处理课件-09-钢的热处理ppt.ppt

金属学与热处理课件-09-钢的热处理ppt.ppt

——专指溶入 A 中的Me，或者说成 分均匀化的。
0.5C
T
0.9C+0.5Mn 0.9C+1.2Mn
0.9+2.8Mn
Mn%↑ ，C曲线右移
τ
0.5C+2%Cr
0.5C+4%Cr
0.5C+8%Cr
τ
Cr%↑ ，C曲线右移
非碳化物形成元素：只改变C曲线位置 Co，Al，Ni，Cu，Si
T
Si
Co,Al Co, Al 外所有合金元素
例：球化退火，要求获得粒状珠光体 → 要求A 中 C 不均匀 → 控制第三、四阶段
三 奥氏体晶粒度及影响因素
1. 奥氏体晶粒度
奥氏体晶粒度表示奥氏体晶粒大小，工业上一般分为8级。 1 - 4 粗; 5 - 8 细，
8级以上 极细;
计算式： n = 2 N-1
N：晶粒度级别
n：1平方英寸视场中所包含的平均晶粒数(100X)。
1 高温转变产物 ——Fe、C均扩散 亚共析钢： F+P; 共析钢： P； 过共析钢： P+Fe3C
┗ 珠光体（Pearlite）类型
化学成分与晶格类型的转变均靠扩散实现 ——扩散类型
2 中温转变产物
——Fe不扩散，C部分扩散 α(C过饱和的）+Fe3C的机械混合物 ┗ 贝氏体类型( B) 化学成分的变化靠扩散实现 晶格类型的转变非扩散性 ——半扩散性
** 实际中由于CCT曲线测量难，可用TTT曲线代替CCT曲线作定性 分析，判断获得M的难易程度。
** 连续冷却的VC值是等温冷却C曲线中与鼻点相切的VC的1.5倍，故 可用等温冷却C曲线中VC代替或估算.
钢的珠光体转变
1 珠光体的组织形态

金属学与热处理ppt课件

金属学与热处理ppt课件
16
残余变形—— 试件断裂之后保留下来的塑性变形。
ΔL=L1-L0
延伸率：A＝
L1 L0 100% L0
A≥5％——塑性材料
A<5％——脆性材料
断面收缩率
Z＝
A0 A1 100% A0
17
低碳钢在拉伸时的力学性能
18
P
A
de
b
s e p
bc a
O
o1 f e g
△L
金属材料及热处理 基本知识
1
1.金属材料及热处理基本知识
使用性能：为了保证机械零件、设备、结构件等能正常工作，材 料所具备的性能。
包括力学性能（强度、硬度、刚度、塑性、韧性等），物理性能 （密度、熔点、导热性、热膨胀性等），化学性能（耐蚀性、热 稳定性等）。使用性能决定了材料的应用范围，使用安全可靠性 和使用寿命。
国家标准规定《金属拉伸试验方法》 （GB228—2002)
L
对圆截面试样：
L=10d
L=5d
对矩形截面试样： L11.3 A L5.65A11形截面t bl0
l01.13 A0 l05.65A0
GB/T2975-1998；GB/T228-2002
12
万能试验机
13
14
15
拉伸试验视频
工艺性能：材料在被制成机械零件、设备、结构件的过程中适应 各种冷、热加工的性能，例如焊接、铸造、热处理、压力加工、 切削加工等方面的性能。工艺性能对制造成本、生产效率、产品 质量有重要的影响。
2
3
4
1.1材料力学基本知识
材料的力学性能：材料在外力作用下所表现的一些性能。 指标：强度、硬度、刚度、塑性、韧性等。 可以通过拉伸试验测量得到。

金属学与热处理-1.2-金属的晶体结构课件.ppt

金属学与热处理-1.2-金属的晶体结构课件.ppt
C
B
A
C
C层
B
A
A
ABABABAB ABCABCABC
B层 ACACACAC ACBACBACB
25
26
ABCA ABA
27
面心立方晶格密排面的堆垛方式 28
密排六方晶格密排面的堆垛方式
29
典型金属晶体中原子间的间隙
四面体空隙（tetrahedral interstice），由4个球体所构成， 球心连线构成一个正四面体； 八面体空隙（octahedral interstice），由6个球体构成，球 心连线形成一个正八面体。
r 3a 4
r 2a 4
ra 2
14
配位数与致密度
➢配位数和致密度定量地表示原子排列的紧密程度。 ➢配位数（coordination number，CN）：晶体结构中 任一原子周围最近且等距离的原子数。 ➢致密度（K）：晶胞中原子所占的体积分数，
K nv V
式中，n为晶胞原子数，v原子体积，V晶胞体积。
22
晶体中原子的堆垛方式
面心立方和密排六方结构的致密度均为0.74， 是纯金属中最密集的结构。 面心立方与密排六方虽然晶体结构不同，但配 位数与致密度却相同，为搞清其原因，必须研究 晶体中原子的堆垛方式。 面心立方与密排六方的最密排面原子排列情况 完全相同，但堆垛方式不一样。
23
24
A
A
C
B A
(11 1)
59
练习4：下图标注了立方晶体的4个晶面，在每个晶 面上给出了3个晶面指数，选择正确的答案。
60
ACF
FN
ABD’E’
A’F’
AFI
BC
ADE’F’
O’M

金属学 与热处理ppt课件

金属学 与热处理ppt课件

绪论
四、学习方法 前后联系，理论与实践、实验联系。 五、主要参考书 《金属学与热处理》崔忠圻主编（第1版） 六、金属材料及研究手段发展史简介
第一章 金属与合金的晶体结 构
【重点】1.金属晶体学的基本概念 2.金属中常见的三种晶体结构及特征参数 3.晶向及晶面指数的确定 4.合金相的结构及性能特征 5.晶体缺陷及其对金属材料性能的容】知识点1 金属原子间的结合 知识点2 金属的晶体结构 知识点3 合金相结构 知识点4 实际金属的晶体结构
第二节 金属的晶体结构
• 2、晶面及晶面指数(hkl)的确 定 • 晶面对面：在晶体中，由一系 列原子所组成的平面。
• 晶面指数的确定步骤：
• 1）设空间坐标（坐标原点设在 所求晶面外）； • 2）求截距； • 3）求截距的倒数； • 4）将截距的倒数化为最小整数 ； • 5）将最小整数列入圆括号中。
110 [ 110 ] [ 101 ] [ 011 ] [ 1 10 ] [ 1 01 ] [ 0 1 1 ] [ 1 1 0 ] [ 10 1 ] [ 01 1 ] [ 1 1 0 ] [ 1 0 1 ] [ 0 1 1 ]
111 [ 111 ] [ 1 11 ] [ 1 1 1 ] [ 11 1 ] [ 1 1 1 ] [ 1 1 1 ] [ 1 1 1 ] [ 1 1 1 ]
•
第二节 金属的晶体结构
• 三、三种典型的金属晶体结构 • 1、面心立方结构 • 例:γ -Fe Al Cu等
• 2、体心立方结构 • 例:α -Fe W Cr等
• 3、密排六方结构 • 例: Zn Mg Be等
4.晶体结构特征参数
2 a 4
3 a 4

金属热处理ppt课件

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碳钢分类
按钢中含碳量多少分： 低碳钢 Wc < 0.25% 中碳钢 Wc = 0.25%—0.6% 高碳钢 Wc > 0.6%
低碳钢
特点： 塑性好、韧性好、硬度强度低〔软刚〕、耐 磨性差。
热处置： 通常情况下将其进展渗碳，然后淬火，再低 温回火后运用。
中碳钢
特点： 热加工及切削性能良好，强度硬度比低碳钢 高，韧性塑性低于低碳钢，焊接性能较差。
金属热处理
金属热处置：是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的 温度，并在此温度中坚持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。
金属热处置的意义：是经过改动工件内部的显微组织，或改动工 件外表的化学成分，赋予或改善工件的运用性能。其特点是改善工件 的内在质量，而这普通不是肉眼所能看到的。
金属热处置过程：包括加热、保温、冷却三个过程，有时只需加 热和冷却两个过程。
按用途分类 按钢的用途可分为：构造钢、工具钢和特 殊性能钢
构造钢又分为：工程构件用钢和机器零件 用
工具钢分为：刃具钢、量具钢、模具钢
特殊性能钢分为：不锈钢、耐热钢等
按金相组织分类
按退火态的金相组织可分为：亚共析钢、 共析钢、过共析钢三种。
按正火态的金相组织可分为：珠光体钢、 贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢等四种。
弹簧、钢丝 绳等
连杆、齿轮 及轴类
58～65 35～50 20～30
热处置中的“四把火〞
热处理方式
定义
作用
退火 正火 淬火 回火
将金属构件加热到高于或低于 临界点，保持一定时间，随后
缓慢冷却。
降低硬度，改善切削加工性；消除残余应 力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向使金
属内部组织达到或接近平衡状态。

金属学与热处理全套教程-第1章-3.ppt

金属学与热处理全套教程-第1章-3.ppt

简单结构间隙化合物 VC NbC TaC
硬度HV 285 2840 201 2050 155
0
0
0
熔点/℃ 308 3472± 265 3680± 398
0
20
0
50
0
WC
1730
2785 ±5
MoC
148 0
252 7
复杂结构间隙化合物
Cr23 C6
1650
Fe3 C ～800
1577
1227
§1.3 合金相结构 相
固溶体
中间相(金属化合物)
间隙固溶体
置换固溶体
§1.3 合金相结构
固溶体
合金的组元通过溶解形 成一种成分及性能均匀 的、且结构与组元之一 相同的固相，称为固溶 体。与固溶体结构相同 的组元为溶剂，另一组 元为溶质。
固溶体的分类
⑴按溶质原子在溶剂晶格中的 位置，固溶体可分为置换固溶 体与间隙固溶体两种。
间隙固溶体
置换固溶体
⑵ 按溶质原子在固体中的溶 解度，固溶体可分为有限固溶 体和无限固溶体两种。
⑶ 按溶质原子在固溶体内分 布是否有规则，固溶体分为有 序固溶体和无序固溶体两种。
置换固溶体的固溶度
④晶体结构类型相同
固溶体的性能
通过形成固溶体而产生晶格畸变， 使金属强度和硬度提高的现象称 为固溶强化。
正常价化合物
电子化合物
间隙相
间隙化合物
化学式类型 M4X M2X
MX
钢中可能遇到的间隙相化学式
Fe4 N ，Nb4 C， Mn4 C
Fe2 N，Cr2N，W2C，Mo2C
TaC，TiC，ZrC，VC TiN，ZrN，VN MoN，CrN，WC

金属学与热处理10.1PPT

金属学与热处理10.1PPT
56
钢的理想淬火冷却速度
57
冷却速度 ➢ 高温T＞650℃,慢冷,可以减少热应力。 ➢ 中温650℃～400℃ ,快冷,避开C曲线的鼻尖,保 证全部获得M。 ➢ 低温400℃以下，特别是300～200℃ 发生M转 变时要求慢冷，↓M转变时的组织应力
淬火介质的要求 ➢ 鼻点冷速大, MS附近冷速小； ➢ 稳定，成本低； ➢ 安全;无毒；不腐蚀工件。
（a）固溶强化 （b）细晶强化 （c）位错强化 （d）第二相强化
对奥氏体本质晶粒度的描述中错误的是（）
A.晶粒度在5－8级者称为本质细晶粒钢；
B.本质细晶粒钢晶粒一定比本质粗晶粒钢的晶粒细；
C.本质晶粒度不是实际晶粒度；
D.本质粗晶粒钢加热时奥氏体晶粒长大倾向大；
2
奥氏体晶粒度的影响因素很多，下列叙述中不正确的是（）
28
2 钢的正火
正火是将亚共析钢加热到Ac3+30-50℃，共析钢加热 到Ac1+30-50℃，过共析钢 加热到Accm+30-50℃保温 后空冷的工艺。
正火比退火冷却速度大。
正火后的组织：
➢ <0.6%C时，组织为F+S； ➢ 0.6%C时，组织为S 。
正火温度
29
➢正火的目的
⑴ 细化晶粒，消除铸锻焊件组织缺陷. ⑵ 对于低、中碳钢(≤0.6C%)，目的与退火的相同。 ⑶ 对于过共析钢，用于消除网状二次渗碳体，为球化 退火作组织准备。 ⑷ 型材或大型复杂铸钢件的最终热处理。 要改善切削性能，低碳钢用正火，中碳钢用退火或正 火,高碳钢用球化退火。
A. A1以下温度进行的转变
B. A1～500℃温度范围内进行转变
C. A1～MS温度范围内进行的转变
D. A1以下比较高的温度范围进行的转变

金属学与热处理课件PPT课件

金属学与热处理课件PPT课件
.
r0 rc
25
D G =3 4r3D G v+4r2s
r
=
rc
时，将
rc
= 2s
DGv
= 2sTm
DHf DT
代入DＧ表达式，
得DＧ的极大值为：
DGc
=34rc3
DGv +4rc2
s=1[4( 2s )2s]
3 DGv
=13[4rc2s]=136DH s3T2f m .2
1 DT2
>0
26
DGc
C. 形核功
右图中，当rc<r <r0时， r↑，DG，但DG＞ ０。说明体系自由能 仍大于零，即晶核表 面能大于体积自由能， 形核阻力大于驱动力。
.
r0 rc
24
部需的自成在 分要部由的这 为对分能表个 形形，的面半 核核需下能径 功作要降不范 。功另来能围
，外补完内 故供偿全， 称给，由晶 不，不体核 足即足积形
能差DGv为：
DGv= -DHf -TDS= -DHf+TDHf /Tm= -DHf DT/Tm
可见：T＝Tm时，过冷度DT = 0， DGv= 0, 没有结晶驱动力， 不能凝固。
因此实际结晶温度必须低于理论结晶温度，这样才能满足结 晶的热力学条件。这就说明了.为什么必须过冷的根本原因1。0Biblioteka 2.2、金属结晶的结构条件
核易于进行。
.
27
形核功从何而来？
液态金属中不仅存在结构起伏，而且存在能量 起伏，也即液态金属不同区域内的自由能也并 不相同，因此形核功可通过体系的能量起伏来 提供。
当体系中某一区域的高能原子附着在临界晶核上， 将释放一部分能量，一个稳定的晶核即可形成。
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三、面缺陷 1. 晶体表面 • 晶体表面是指金属与真空或气体、液体等外部介质相接触的界面。 处于这种界面上的原子，会同时受到晶体内部的自身原子和外部 介质原子或分子的作用力。 • 影响表面能的因素主要有：外部介质的性质、裸露晶面的原子密 度、晶体表面的曲率
2. 晶界 • 晶体结构相同但位相不同的晶粒之间的晶面称为晶粒间界。 3. 亚晶界 • 晶块之间的内界面称为晶粒间界，简称亚晶界。 4. 相界 • 具有不同晶体结构的两相之间的分界面称为相界。相界的结构有 三类，即共格界面、半共格界面和非共格界面。 5. 晶界特性 • 由于晶界的结构与晶粒内部有所不同，就使晶界具有一系列不同 于晶粒内部的特性。晶界能越高，晶界越不稳定。
二、线缺陷 1. 刃型位错 • 刃型位错有一额外半原子面； • 位错线是一个具有一定宽度的细长晶格畸变管道，其中既有正应 变，又有切应变；
• 位错线与晶体的滑移方向相垂直，位错线运动的方向垂直于位错 线。
2. 螺型位错 • 螺型位错没有额外半原子面；
• 螺型位错线是一个具有一定宽度的细长的晶格畸变管道，其中只 有切应变，而无正应变； • 位错线与晶体的滑移方向平行，位错线运动的方向与位错线垂直。 3. 柏氏矢量 • 刃型位错的柏氏矢量与其位错线相垂直； • 螺型位错的柏氏矢量与其位错线相平行。
• 晶体结构：晶体中原子在三维空间有规律的周期性的具体排列方 式。
• 空间点阵：由这些阵点有规则地周期性重复排列所形成的三维空 间阵点称为空间点阵。 三、3种典型的金属晶体结构 1. 体心立方结构 • 晶胞的三个棱边长度相等，三个轴间夹角均为90°，构成立方体。 除了在晶胞的八个角上各有一个原子外，在立方体的中心还有一 个原子。 3 • 原子半径为 r 4 a ，原子数为2，配位数为8，致密度约为0.68
§第二节 金属的晶体结构
• 金属中原子的排列是有规则的，而不是杂乱无章的。
• 晶体：原子在三维空间作有规则的周期性排列的物质，金属一般 均为晶体。 • 在晶体中原子排列的规律不同，其性能也不同。
一、晶体的特性
• 晶体具有一定的熔点（熔点就是晶体向非结晶状态的液体转变的 临界温度）。
• 晶体在不同方向上测量其性能（如导电性、导热性、热膨胀性、 弹性和强度等）时，表现出或大或小的差异，称之为各向异性或 异向性。 二、晶体结构与空间点阵
金属学与热处理
第一章 金属的晶体结构
§第一节 金属
• 金属的定义：金属是具有正的电阻温度系数的物质，其电阻随温 度的升高而增加；而非金属的电阻温度系数为负值。 • 金属与非金属的本质区别：金属随温度的升高而升高，而非金属 则相反。 • 晶体的结构包括：晶体中原子是如何相互作用并结合起来的；原 子的排列方式和分布规律；各种晶体的特点及差异等。
பைடு நூலகம்
2. 间隙原子 • 处于晶格间隙中的原子即为间隙原子。 • 间隙原子是一种热平衡缺陷，在一定温度下有一平衡浓度，对于 异类间隙原子来说，常将这一平衡浓度称为固溶度或 溶解度。 3. 置换原子 • 占据在原来基体原子平衡位置上的异类原子称为置换原子。 • 置换原子在一定温度下也有一个平衡浓度值，一般称为固溶度或 溶解度，通常它比间隙原子的固溶度大得多。
§第三节 实际金属的晶体结构
一、点缺陷 • 常见的点缺陷有三种，即空位、间隙原子和置换原子。 1. 空位 • 在某一温度下的某一瞬间，总有一些原子具有足够高的能量，以 克服周围原子对它的约束，脱离原来的平衡位置迁移到别处，在 原来位置上出现了空结点，这就是空位。脱离平衡位置的原子大 致有三个去处：一是迁移到晶体的表面上，这样所产生的空位叫 肖脱基空位；二是迁移到晶格的间隙中，这样所形成的空位叫弗 兰克尔空位；三是迁移到其他空位处，这样虽然不产生新的空位， 但可使空位变换位置。
• 面心立方和密排六方两种间隙完全相似 ，八面体间隙半径为 0.146a，四面体间隙半径为0.06a，只是间隙中心在晶胞中的位置 不同。
四、晶向指数和晶面指数 • 由一系列原子所组成的平面称为晶面； • 通常以[uvw]表示晶向指数，若晶向指向坐标为负方向时，则坐标 值中出现负值，这时在晶向指数的这一数字之上冠以负号； • 晶面指数的一般表示形式为（hkl），如果所求晶面在坐标轴上的 截距为负值，则在相应的指数上加一负号； • 与晶向指数相似，某一晶面指数并不只代表某一具体晶面，而是 代表一组相互平行的晶面，即所有相互平行的晶面都具有相同的 晶面指数。
2. 面心立方结构 • 在晶胞的八个角上各有一个原子，构成立方体，在立方体六个面 的中心各有一个原子。 • 原子半径为 r 42 a ，原子数为4，配位数为12，致密度约为0.74 3. 密排六方结构 • 在晶胞的12个角上各有一个原子，构成六方柱体，上底面和下底 面的中心各有一个原子，晶胞内还有三个原子。 • 原子半径为a/2，原子数为6，配位数为12，致密度为0.74
4. 晶体中的原子堆垛方式及间隙 1. 晶体中的原子堆垛方式 • 密排六方结构的堆垛顺序是AB AB AB……，面心立方的堆垛方式是 ABC ABC ABC……，体心立方的堆垛方式是AB AB AB…… 2. 晶体中的间隙 • 体心立方有两种间隙：一种是八面体间隙，间隙半径约为0.067a ； 另一种是四面体间隙，间隙半径约为0.126a；
一、金属原子的结构特点 • 最外层的电子数很少，一般为1-2个，最多不超过3个。由于这些 外层电子与原子核的结合力弱，所以很容易脱离原子核的束缚而 变成自由电子，此时的原子即变为正离子。因此常将金属元素称 为正电性元素。 二、金属键 • 贡献出价电子的原子，则变为正离子，沉浸在电子云中，它们依 靠运动于其间的公有化的自由电子的静电作用而结合起来，这种 结合方式叫做金属键，它没有饱和性和方向性。