不锈钢热处理知识
敏化处理：18-8钢系列的奥氏体不锈钢在450℃～850℃（此区间常称为敏化温度）短时间加热，使其具有晶间腐蚀倾向。这是因为碳在奥氏体不锈钢中的溶解度与温度有很大影响。奥氏体不锈钢在经400℃～850℃的温度范围内（敏化温度区域）时，会有高铬碳化物（Cr23C6）析出，当铬含量降至耐腐蚀性界限之下，此时存在晶界贫铬，会产生晶间腐蚀，严重时材料能变成粉末。该方法一般只在不锈钢晶间腐蚀试验时采用。
（2）固溶热处理：将奥氏体不锈钢加热到1100℃左右，使碳化物相全部或基本溶解，碳固溶于奥氏体中，然后快速冷却至室温，使碳达到过饱和状态（碳已经稳定了，没有能力和机会与铬形成高铬碳化物）。
不同的不锈钢固溶化的温度烧有不同, 304,316等奥氏体不锈钢一般是1050℃,奥氏体-铁素体双相不锈钢要高一点,可到1150℃.
固溶热处理：将奥氏体不锈钢加热到1100℃左右，使碳化物相全部或基本溶解，碳固溶于奥氏体中，然后快速冷却至室温，使碳达到过饱和状态（碳已经稳定了，没有能力和机会与铬形成高铬碳化物）。这种热处理方法为固溶热处理。
固溶热处理中的快速冷却似乎象普通钢的淬火，但此时的‘淬火’与普通钢的淬火是不同的，前者是软化处理，后者是淬硬（形成马氏体）。后者为获得不同的硬度所采取的加热温度也不一样，但没到
1100℃。我是搞火电的，回答可能不太全面，谁知道的可以继续补充。
在电厂中，奥氏体不锈钢管进行冷弯加工，容易产生形变诱发马氏体相变（很拗口，其实就是产生了马氏体），容易引起耐蚀性的下降。ASME标准规定，当加工量超过一定量时就必须进行固溶处理（3）稳定化处理：为避免碳与铬形成高铬碳化物，在奥氏体钢中加入稳定化元素（如Ti和Nb），在加热到875℃以上温度时，能形成稳定的碳化物。这是因为Ti（或Nb）能优先与碳结合，形成TiC （或NbC），从而大大降低了奥氏体中固溶碳的浓度（含量），起到了牺牲Ti（或Nb）保护Cr的目的。含Ti（或Nb）的奥氏体不锈钢（如：1Cr18Ni9Ti，1Cr18Ni9Nb）经稳定化处理后比进行固溶热处理更具有良好的综合机械性能。
稳定化处理：为避免碳与铬形成高铬碳化物，在奥氏体钢中加入稳定化元素（如Ti和Nb），在加热到875℃以上温度时，能形成稳定的碳化物（由于Ti和Nb能优先与碳结合，形成TiC或NbC），大大降低了奥氏体中固溶碳的浓度（含量），从而起到了牺Ti和Nb 保Cr的目的。
经稳定化处理比进行固溶热处理的奥氏体不锈钢，具有更好的综合机械性能。
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（4）所以，有晶间腐蚀倾向的奥氏体不锈钢应进行固溶热处理或稳
定化处理
不锈钢材料常识
1.什么是不锈钢？
不锈钢是在普通碳钢的基础上，加入一组铬的质量分数（ wCr ）合金元素的钢材，它在空气作用下能保持金属光泽，也就是具有不生锈的是由于在这类钢中含有一定量的铬合金元素，能使钢材表面形成一层不溶介质的坚固的氧化薄膜（钝化膜），使金属与外界质隔离而不发生化学作类钢中，有些除含较多的铬（ Cr ）外，还匹配加入较多的其他合金元素（ Ni ），使之在空气中、水中、蒸汽中、都具有很好的化学稳定性，而种酸、碱、盐的水溶液中也有足够的稳定性，甚至在高温或低温环境中，其耐腐蚀的优点。
2.不锈钢分类方法有几种？
按主要化学组成分铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等；也能特点分成耐酸不锈钢和耐热不锈钢等；通常以金相组织进行分类。按金为：铁素体(F)型不锈钢、马氏体(M)型不锈钢、奥氏体—铁素体(A—F)锈钢、奥氏体—马氏体(A—M)型双相不锈钢和沉淀硬化(PH)型不锈钢。
(1) 铁素体型不锈钢 F 铁素体具有磁性，它的内部显微组织为铁素体质量分数在 11.5%～32.0% 范围内。但是碳的含量极低 <0.2%,不可淬火。量的提高，其耐酸性也提高，加入钼（Mo）后，则可提高耐酸腐蚀性和抗的能力。
(2) 马氏体型不锈钢 M 其显微组织为马氏体，马氏体不锈钢同样也具这类钢中铬的质量分数为 11.5%-18.0% 但碳的质量分数最高达 0.6% 。碳高，提高了钢的强度和硬度。在这类钢中加入的少量镍可以促使生成马氏又能提高其耐蚀性。这类钢具有一定的耐蚀性和较好的热稳定性以及热强作为温度低于700℃ 以下长期工作的耐热钢使用。它广泛用来制造对韧性
度要求较高的零件，如汽轮机的叶片、内燃机排气阀和医疗器械。
(3) 奥氏体型不锈钢 F 其显微组织为奥氏体，它是在高铬不锈钢中（26%）添加适当的镍（镍的质量分数为 8%-25%）而形成的，具有奥氏体型能利用热处理使晶粒细化，也不能经过淬火来提高其硬度。这类钢的冷加度高，通常没有磁性，经过冷作可在钢内析出少量铁素体或马氏体的组织少量磁性。奥氏体型的钢板的综合性能最好，既有足够的强度，又有极好时硬度也不高，这也是它们被广泛采用的原因之一。奥氏体型不锈钢同绝其它金属材料相似，其抗拉强度、屈服强度和硬度，随着温度的降低而提则随着温度降低而减小。其抗拉强度在温度 15～800 范围内增大较快，温降低时则变化缓慢，而屈服强度有增长是较为均匀的。更重要的是：随着低，其冲击韧度减少缓慢，并不存在脆性转变温度。
(4)其他特殊材料的应用领域开发出特殊材料。例如:所说的奥氏体一双钢,
其显微组织为奥氏体加铁素体。它含有 18-25% 的铬， 4-7% 的镍以及 4镍、镍 - 铜、镍 - 铬以及其他以镍 - 铬为基础的特殊不锈钢也属于此类殊材料具有特殊的特性，有固定的材料名称，如
ronifer,Nikrofer,AIIoy,ferrotherm,HasteIIoy,IncoIoy,InconeI,Mone 材料也有属材料号及其化学成份。
3.中国与世界各地区不锈钢钢号近似对照
304不锈钢；
C≤0.08 Cr 18.0～20.0 Ni8.00～10.50 屈服强度（N/mm2）≥205
抗拉强度≥520
延伸率（%）≥40
硬度HB ≤187 HRB≤90 HV ≤200
密度7.93 g·cm-3
比热c(20℃)0.502 J·(g·C)-1
热导率λ/W(m·℃)-1 (在下列温度/℃)
20 100 500
12.1 16.3 21.4
线胀系数α/(10-6/℃) (在下列温度间/℃)
20～100 20～200 20～300 20～400
16.0 16.8 17.5 18.1
电阻率0.73 Ω·mm2·m-1
熔点 1398～1420℃
316L不锈钢
C≤0.03 Ni12.00～15.00 Mo ≥175 Mn<=2.0
Si<=1.0 Cr16--18 Mo1.8-2.5 S<=0.030 P<=0.035 屈服强度（N/mm2）≥480
抗拉强度延伸率（%）≥40
硬度HB≤187 HRB≤90 HV≤200
密度7.87 g·cm-3
比热c(20℃)0.502 J·(g·C)-1
热导率λ/W(m·℃)-1 (在下列温度/℃)
100 300 500
15.1 18.4 20.9
线胀系数α/(10-6/℃) (在下列温度间/℃)
20～100 20～200 20～300 20～400 20～500 16.0 17.0 17.5 17.8 18.0
电阻率0.71 Ω·mm2·m-1
熔点 1371～1398℃
回答1）现在最常用的两种不锈钢304，316（或对应于德/欧标的
1.4308,1.4408），316与304在化学成分上的最主要区别就是316含
Mo，而且一般公认，316的耐腐蚀性更好些，比304在高温环境下更耐腐蚀。所以在高温环境下，工程师一般都会选用316材料的零部件。但所谓事无绝对，在浓硫酸环境下，再高温度也千万别用316！不然这事可就出大了。学机械的人都学过螺纹，还记得为了防止在高温情况下螺纹咬死，需要涂抹的一种黑乎乎的固体润滑剂吧：二硫化钼（MoS2）,从它就得出了2点结论不是：[1]Mo确实是一种耐高温的物质（知道黄金用什么坩埚熔吗？
钼坩埚！）。[2]：钼很容易和高价硫离子反应生成硫化物。呵呵，所以没有任何一种不锈钢是超级无敌耐腐蚀的。说到底，不锈钢就是一块杂质
（不过这些杂质可都比钢更耐腐蚀^^）较多的钢，是钢就可以和别的物质反应。
2）304及316表示的是不锈钢
3）第一个数字3表示钢类为镍铬奥氏体钢
4）后两位数字表示序号
5）具体钢材成分可见《ASME锅炉及压力容器规范 II材料 A篇铁基材料》（上册）P434
316和317不锈钢（317不锈钢的性能见后）是含钼不锈钢种。
317不锈钢中的钼含量略高明于316不锈钢.由于钢中钼，该钢种总的性能优于310和304不锈钢，高温条件下，当硫酸的浓度低于15％和高于85％时，316不锈钢具有广泛的用途。
316不锈钢还具有良好的而氯化物侵蚀的性能，所以通常用于海洋环境。
316L不锈钢的最大碳含量0.03,可用于焊接后不能进行退火和需要最大耐腐蚀性的用途中。
耐腐蚀性
耐腐蚀性能优于304不锈钢，在浆和造纸的生产过程中具有良好的耐腐蚀的性能。
而且316不锈钢还耐海洋和侵蚀性工业大气的侵蚀。耐热性在1600度以下的间断使用和在1700度以下的连续使用中，316不锈钢具有好的耐氧化性能。
在800-1575度的范围内，最好不要连续作用316不锈钢，但在该温度范围以外连续使用316不锈钢时，该不锈钢具有良好的耐热性。
316L不锈钢的耐碳化物析出的性能比316不锈钢更好，可用上述温度范围。
热处理
在1850-2050度的温度范围内进行退火，然后迅速退火，然后迅速冷却。
316不锈钢不能过热处理进行硬化。
焊接
316不锈钢具有良好的焊接性能。可采用所有标准的焊接方法进行焊接。焊接时可根据用途，分别采用316Cb、316L或309Cb不锈钢填料棒或焊条进行焊接。为获得最佳的耐腐蚀性能，316不锈钢钢的焊接断面需要进行焊后退火处理。如果使用316L不锈钢，不需要进行焊后退火处理。
典型用途纸浆和造纸用设备热交换器、染色设备、胶片冲洗设备、管道、沿海区域建筑物外部用材料。
6）奥氏体不锈钢中的碳在奥氏体晶粒中的溶解度与温度有很大关系。奥氏体不锈钢在400℃～850℃的温度范围内（敏化温度区域）时使用，会有高铬碳化物（Cr23C6）在晶界析出，导致奥
氏体晶界的铬含量降低，从而导致晶界区域的耐蚀性降低，因此奥氏体不锈钢一般存在晶间腐蚀倾向。为了防止奥氏体不锈钢的晶间腐蚀，因此对奥氏体不锈钢应进行固溶热处理或稳定化处理。
7）固溶热处理：将奥氏体不锈钢加热到1050℃以上，使碳化物相全部或基本溶解在奥氏体晶粒中，即碳固溶于奥氏体中，然后快速冷却至室温，使碳达到过饱和状态（碳已经稳定了，没有能力和机会与铬形成高铬碳化物）。这种热处理方法为固溶热处理。
8）固溶热处理中的快速冷却似乎象普通钢的淬火，但此时的‘淬火’与普通钢的淬火是不同的，前者是软化处理，后者是淬硬（形成马氏体）。后者为获得不同的硬度所采取的加热温度也不一样，但没到1050℃。
9）稳定化处理：为避免碳与铬形成高铬碳化物，在奥氏体钢中加入稳定化元素（如Ti和Nb），在加热到875℃以上温度时，能形成稳定的碳化物（由于Ti和Nb能优先与碳结合，形成TiC或NbC），大大降低了奥氏体中固溶碳的浓度（含量），从而起到了牺Ti和Nb保Cr的目的。
10）经稳定化处理比进行固溶热处理的奥氏体不锈钢，具有更好的性能。
11）注意稳定化处理的不锈钢和固溶处理的不锈钢牌号是不同的。
经过稳定化处理的不锈钢国内一般使用321，固溶处理的不锈钢国内一般使用0Cr18Ni9。
稳定化处理。一般是在固溶处理后进行，常用于含Ti、Nb的18-8钢，固处理后，将钢加热到850～880℃保温后空冷，此时Cr的碳化物完全溶解，脱而钛的碳化物不完全溶解，且在冷却过程中充分析出，使碳不可能再形成铬的碳化物，因而有效地消除了晶间腐蚀。
是针对含Ti或Nb的奥氏体不锈钢而言的。一般在奥氏体不锈钢中加入与C的亲和力较大的Ti或Nb，从而消除晶界的贫Cr区，避免晶间腐蚀的发生。
但奥氏体不锈钢经过固溶处理（目的是形成均一的奥氏体组织，从而提高不锈钢的耐酸蚀能力）后，Ti或Nb和Cr都溶入了奥氏体中，以后在经受400-800℃温度范围内的加热后，因为Ti或Nb的含量很少，而且扩散速度又慢，所以Cr碳化物的析出仍然优先，所以Ti和Nb起不到防止贫Cr的作用。
因此一般进行稳定化处理，就是在固溶处理后进行一次类似正火的处理，温度需要在Cr碳化物的溶解温度之上，Ti或Nb碳化物的溶解温度之下，而且又是Ti或Nb析出强烈的温度范围。
12）
金属学与热处理第二版复习总结 哈工大（威海）14级苏同学 此文档只总结了部分重要概念与影响因素（不包含第八章、第十二章、第十三章） 另外，第十章、十一章的热处理的具体工艺也是重点，此文档没有涉及。 概念 金属最外层的电子数很少，一般为1～2个，不超过3个。 金属键 ?原子共用自由电子形成 ?无饱和性和方向性。 金属晶体 原子排列密度高，能变形，导电，导热。 金属原子特点 ?外层电子少，易失去 ?有自由电子 ?金属离子与自由电子形成键。 ?金属键无方向性 ?有良好的塑性 晶体：各向异性是晶体区别于非晶体的一个重要标志
柏氏矢量的意义及特征 ?反映位错的点阵畸变总量 ?反映晶体的滑移量及方向 ?与位错线有确定的位置关系 ?具有守恒性 相界 共格界面、半共格界面、非共格界面三类。共格界面界面能最低?界面处晶体缺陷集中，原子能量高 ?界面是氧化、腐蚀的优先发生地 ?界面是固态相变的有效形核位置 ?界面原子的扩散速度远高于晶内 ?存在内吸附现象。异类原子可降低界面能时，会向界面偏聚 ?界面阻碍位错运动，组织越细小，强度硬度越高 ?界面能越大，界面迁移速度越大；晶粒长大可以降低界面能。 固溶体结晶的特点 （１）异分结晶：固相成分与液相成分不同，晶体与母相成分不同称为异分结晶（选择结晶）。 （２）固溶体结晶需要在一定的温度范围：每一温度下，结晶出一定数量的固相。温度的降低，固相的数量增加成分分别沿着固相线和液相线变化 非平衡凝固总结： （1）固相平均成分线和液相平均成分线偏离固相线与液相线。 冷却速度越快，偏离越严重
（2）固溶体成分不均匀。 先结晶部分总是富高熔点组元，后结晶的部分富低熔点组元。 区域偏析、晶内偏析、枝晶偏析 （3）结晶温度。凝固终结温度低于平衡凝固时的终结温度。 伪共晶——靠近共晶点附近合金得到全部共晶组织 离异共晶——共晶组织没有显示出共晶的特征 不平衡共晶——在不该出现共晶的合金里出现共晶组织 孪生变形的特点 （1）切应力作用下发生，临界切应力远大于滑移时。 （2）是一种均匀切变。 （3）孪晶有对称关系。 在一定范围内改变了晶体的取向。 多晶体塑性变形的特点 ?各晶粒变形不同时性 ?晶粒间、晶粒内变形的不均匀性 ?相邻晶粒变形的协调性 ? 配位数：一个原子周围最近邻并且等距离的原子的个数。 致密度——晶胞中原子所占的体积 0.74 12 6 密排六方 0.74 12 4 面心立方 0.68 8 2 体心立方 致密度 配位数 原子数 原子半径 a r 4 3= a r 2 1= a r 4 2=
合金元素对不锈钢组织和性能的影响 1铬 决定不锈钢耐蚀性的主要元素是铬。这是由于钢中含有足够量的铬时，钢在氧化性介质中就可形成以Cr2O3为基体的稳定的表面防护膜；同时，铬能够有效地提高固溶体（铁素体、马氏体或奥氏体）的电极电位，从而使钢不受腐蚀。铬对提高钢的电极电位是遵循n/8规律的。即当铬良达到n/8原子（1/8、2/8、3/8…或12.5%、25%、37.5%…）时，电极电位有一个跃增，见下图铬的原子浓度占1/8（即12.5%），若以质量计，为11.7%，所以铬不锈钢的含铬量都在12%以上。 2碳 碳的影响主要表现在两方面，一方面它是稳定奥氏体的元素，并且作用很大，相当于镍的30倍；另一方面，由于碳和铬的亲和力很强，它与铬可形成一系列的复杂碳化物，其成分随钢中含铬量的不同而异，含铬量少于10%
时，主要是渗碳体型碳化物（Fe，Cr）3C；在高铬钢中则形成复杂的碳化物（Cr，Fe）7C3或（Cr，Fe）23C6。因此，钢中含碳两越高，其抗腐蚀性就越低。对于不锈钢来说，要求耐蚀性是主要目底，故不锈钢的含碳量一般都较低，大多数仅为0.1～0.2%，一般不超过0.4%。只有在少数情况下，例如用作滚动轴承、弹簧和刃具时，由于要求高的硬度和耐磨性，才将含碳量提高至0.85%～0.95%（如9Cr18钢）。但为了保持一定的耐蚀性，这；类钢的含铬量也相应地要高些。 3镍 镍是形成奥氏体的合金元素，但镍的作用只有与铬配合时才会充分发挥出来，若单独使用镍而不使用铬，低碳镍钢要获得纯奥氏体的单相组织，含镍量需高达24%，事实上含镍量达到27%时才能提高钢的耐蚀性，故在不锈钢中没有单独以镍作为合金元素的。当镍和铬配合时，镍提高钢的耐蚀作用就显著地表现出来。 向铁素体不锈钢中加入少量的镍，即可使金相组织由单相铁素体转变为铁素体和奥氏体两相状态，这样就可通过热处理来改善和提高其机械性能。例如，单相铁素体的Cr17钢是不能通过热处理提高机械强度的，其抗拉强度只有400MN/m2左右，但加入2%镍的Cr17Ni2钢，经10000C油冷淬火和3000C回火后，抗拉强度可达1100MN/m2。这是由于镍的加入，组织具有γ→α的转变的缘故。
1 热处理的目的、分类、条件； 定义：通过加热、保温和冷却的方法，使金属的内部组织结构发生变化，从而获得所要求的性能的一种工艺方法。 目的：1、消除毛坯中的缺陷，改善工艺性能，为切削加工或热处理做组织和性能上的准备。2、提高金属材料的力学性能，充分发挥材料的潜力，节约材料延长零件使用寿命。 分类： 特点：热处理区别于其他加工工艺如铸造、压力加工等的特点是只通过改变工件的组织来改变性能，而不改变其形状。 热处理条件： （1）有固态相变发生的金属或合金 （2）加热时溶解度有显著变化的合金 热处理过程中四个重要因素: (1)加热速度V；(2)最高加热温度T; (3)保温时间h; (4)冷却速度Vt. 2 什么是铁素体、奥氏体、渗碳体？其结构与性能； Ac1、Ar1、Ac3、Ar3、Accm、Arcm临界温度的意义；奥氏体的形成条件；奥氏体界面形核的原因/条件；以共析钢为例，详细分析奥氏体的形成机理；影响奥氏体转变速度的因素；影响奥氏体晶粒长大的因素； 铁素体：碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体,以F或α表示；
结构：体心立方结构；组织：多边形晶粒 性能：铁素体的塑性、韧性很好（δ=30～50%、aKU=160～200J／cm2），但强度、硬度较低(ζb=180～280MPa、ζs=100～170MPa、硬度为50～80HBS)。其力学性能几乎与纯铁相同。 奥氏体γ-Fe中的间隙固溶体；用A或γ表示 结构：面心立方晶格 性能：奥氏体常存在于727℃以上，是铁碳合金中重要的高温相，强度和硬度不高，但塑性和韧性很好(ζb≈400 MPa、δ≈40～50%、硬度为160～200HBS)，易锻压成形。钢材热加工都在γ区进行。 组织：多边形等轴晶粒，在晶粒内部往往存在孪晶亚结构渗碳体：铁与碳形成的金属化合物，是钢铁中的强化相，高温下可分解，Fe3C →3Fe+C(石墨) 。 结构：复杂斜方 性能：渗碳体中碳的质量分数为6.69%，熔点为1227℃，硬度很高(800HBW)，塑性和韧性极低(δ≈0、aKU≈0)，脆性大。渗碳体是钢中的主要强化相，其数量、形状、大小及分布状况对钢的性能影响很大。 由于碳在α-Fe中的溶解度很小，因而常温下碳在铁碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在。
金属材料与热处理含答 案 集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]
《金属材料与热处理》期末考试试卷(含答案) 班级数控班姓名学号分数 一、填空题：每空1分，满分30分。 1.金属材料与热处理是一门研究金属材料的、、热处理与金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。 2.本课程的主要内容包括金属材料的、金属的、金属学基础知识和热处理的基本知识。 3.金属材料的基本知识主要介绍金属的及的相关知识。 4.金属的性能主要介绍金属的和。 5.金属学基础知识讲述了铁碳合金的和。 6.热处理的基本知识包括热处理的和。 7.物质是由原子和分子构成的，其存在状态可分为气 态、、。 8.固态物质根据其结构特点不同可分为和。 9.常见的三种金属晶格类型有、、密排六方晶格。 10.常见的晶体缺陷有点缺陷、、。 11.常见的点缺陷有间隙原子、、。 12.常见的面缺陷有金属晶体中的、。 13.晶粒的大小与和有关。 14.机械零件在使用中常见的损坏形式有变形、及。 15.因摩擦而使零件尺寸、和发生变化的现象称为磨损。 二、判断题：每题1分，满分10分。
1.金属性能的差异是由其内部结构决定的。（） 2.玻璃是晶体。（） 3.石英是晶体。（） 4.食盐是非晶体。（） 5.晶体有一定的熔点，性能呈各向异性。（） 6.非晶体没有固定熔点。（） 7.一般取晶胞来研究金属的晶体结构。（） 8.晶体缺陷在金属的塑性变形及热处理过程中起着重要作用。（） 9.金属结晶时，过冷度的大小与冷却速度有关。（） 10.冷却速度越快，过冷度就越小。（） 三、选择题：每题2分，满分20分。 1.下列材料中不属于晶体的是（） A.石英 B.食盐 C.玻璃 D.水晶 2.机械零件常见的损坏形式有（） A.变形 B.断裂 C.磨损 D.以上答案都对 3.常见的载荷形式有（） A.静载荷 B.冲击载荷 C.交变载荷 D.以上答案都对 4.拉伸试样的形状有（） A.圆形 B.矩形 C.六方 D.以上答案都对 5.通常以（）代表材料的强度指标。 A.抗拉强度 B.抗剪强度 C.抗扭强度 D.抗弯强度 6.拉伸试验时，试样拉断前所能承受的最大应力称为材料的（） A.屈服点 B.抗拉强度 C.弹性极限 D.以上答案都对 7.做疲劳试验时，试样承受的载荷为（）。
金属学与热处理总结 一、金属的晶体结构 重点内容：面心立方、体心立方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，八面体、四面体间隙个数；晶向指数、晶面指数的标定；柏氏矢量具的特性、晶界具的特性。 基本内容：密排六方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，密排面上原子的堆垛顺序、晶胞、晶格、金属键的概念。晶体的特征、晶体中的空间点阵。 晶胞：在晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小的几何单元，用来分析原子排列的规律性，这个最小的几何单元称为晶胞。 金属键：失去外层价电子的正离子与弥漫其间的自由电子的静电作用而结合起来，这种结合方式称为金属键。 位错：晶体中原子的排列在一定范围内发生有规律错动的一种特殊结构组态。位错的柏氏矢量具有的一些特性： ①用位错的柏氏矢量可以判断位错的类型；②柏氏矢量的守恒性，即柏氏矢量与回路起点及回路途径无关；③位错的柏氏矢量个部分均相同。 刃型位错的柏氏矢量与位错线垂直；螺型平行；混合型呈任意角度。 晶界具有的一些特性： ①晶界的能量较高，具有自发长大和使界面平直化，以减少晶界总面积的趋势；②原子在晶界上的扩散速度高于晶内，熔点较低；③相变时新相优先在晶界出形核；④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蚀和氧化；⑥常温下晶界可以阻止位错的运动，提高材料的强度。 二、纯金属的结晶 重点内容：均匀形核时过冷度与临界晶核半径、临界形核功之间的关系；细化晶粒的方法, 铸锭三晶区
的形成机制。 基本内容：结晶过程、阻力、动力，过冷度、变质处理的概念。铸锭的缺陷；结晶的热力学条件和结构条件，非均匀形核的临界晶核半径、临界形核功。 相起伏：液态金属中，时聚时散，起伏不定，不断变化着的近程规则排列的原子集团。 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差称为过冷度。 变质处理：在浇铸前往液态金属中加入形核剂，促使形成大量的非均匀晶核，以细化晶粒的方法。 过冷度与液态金属结晶的关系：液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。从热力学的角度上看，没有过冷度结晶就没有趋动力。根据Rk= 1..，T可知当过冷度T为零时临界晶核半 径R k为无穷大，临界形核功（1订2 ）也为无穷大。临界晶核半径R k与临界形核功为无穷大时，无法形核，所以液态金属不能结晶。晶体的长大也需要过冷度，所以液态金属结晶需要过冷度。 细化晶粒的方法：增加过冷度、变质处理、振动与搅拌。 铸锭三个晶区的形成机理：表面细晶区：当高温液体倒入铸模后，结晶先从模壁开始，靠近模壁一层的液体产生极大的过冷，加上模壁可以作为非均质形核的基底，因此在此薄层中立即形成大量的晶核，并同时向各个方向生长，形成表面细晶区。柱状晶区：在表面细晶区形成的同时，铸模温度迅速升高，液态金属冷却速度减慢，结晶前沿过冷都很小，不能生成新的晶核。垂直模壁方向散热最快，因而晶体沿相反方向生长成柱状晶。中心等轴晶区：随着柱状晶的生长，中心部位的液体实际温度分布区域平缓，由于溶质原子的重新分配，在固液界面前沿出现成分过冷，成分过冷区的扩大，促使新的晶核形成长大形成等轴晶。由于液体的流动使表面层细晶一部分卷入液体之中或柱状晶的枝晶被冲刷脱落而进入前沿的液体中作为非自发生核的籽晶。 三、二元合金的相结构与结晶 重点内容：杠杆定律、相律及应用。 基本内容：相、匀晶、共晶、包晶相图的结晶过程及不同成分合金在室温下的显微组织。合金、成分过冷；非平衡结晶及枝晶偏析的基本概念。 相律：f = c -p + 1其中，f为自由度数，c为组元数，p为相数。 伪共晶：在不平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的亚共晶或过共晶合金也可能得到全部共晶组织，这种共晶组织称为伪共晶。 合金：两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼或烧结、或用其它方法组合而成的具有金属特性的物质。 合金相：在合金中，通过组成元素（组元）原子间的相互作用，形成具有相同晶体结构与性质，并以明确界面分开的成分均一组成部分称为合金相。 四、铁碳合金 重点内容：铁碳合金的结晶过程及室温下的平衡组织，组织组成物及相组成物的计算 基本内容：铁素体与奥氏体、二次渗碳体与共析渗碳体的异同点、三个恒温转变。 钢的含碳量对平衡组织及性能的影响；二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体相对量的计算；五种渗碳体的来源及形态。
敏化处理：18-8钢系列的奥氏体不锈钢在450℃～850℃（此区间常称为敏化温度）短时间加热，使其具有晶间腐蚀倾向。这是因为碳在奥氏体不锈钢中的溶解度与温度有很大影响。奥氏体不锈钢在经400℃～850℃的温度范围内（敏化温度区域）时，会有高铬碳化物（Cr23C6）析出，当铬含量降至耐腐蚀性界限之下，此时存在晶界贫铬，会产生晶间腐蚀，严重时材料能变成粉末。该方法一般只在不锈钢晶间腐蚀试验时采用。 （2）固溶热处理：将奥氏体不锈钢加热到1100℃左右，使碳化物相全部或基本溶解，碳固溶于奥氏体中，然后快速冷却至室温，使碳达到过饱和状态（碳已经稳定了，没有能力和机会与铬形成高铬碳化物）。 不同的不锈钢固溶化的温度烧有不同, 304,316等奥氏体不锈钢一般是1050℃,奥氏体-铁素体双相不锈钢要高一点,可到1150℃. 固溶热处理：将奥氏体不锈钢加热到1100℃左右，使碳化物相全部或基本溶解，碳固溶于奥氏体中，然后快速冷却至室温，使碳达到过饱和状态（碳已经稳定了，没有能力和机会与铬形成高铬碳化物）。这种热处理方法为固溶热处理。 固溶热处理中的快速冷却似乎象普通钢的淬火，但此时的‘淬火’与普通钢的淬火是不同的，前者是软化处理，后者是淬硬（形成马氏体）。后者为获得不同的硬度所采取的加热温度也不一样，但没到1100℃。我是搞火电的，回答可能不太全面，谁知道的可以继续补充。 在电厂中，奥氏体不锈钢管进行冷弯加工，容易产生形变诱发马氏体相变（很拗口，其实就是产生了马氏体），容易引起耐蚀性的下降。ASME标准规定，当加工量超过一定量时就必须进行固溶处理 （3）稳定化处理：为避免碳与铬形成高铬碳化物，在奥氏体钢中加入稳定化元素（如Ti和Nb），在加热到875℃以上温度时，能形成稳定的碳化物。这是因为Ti（或Nb）
《金属材料与热处理》期末考试试卷(含答案) 班级数控班姓名学号分数 一、填空题：每空1分，满分30分。 1.金属材料与热处理是一门研究金属材料的、、热处理与金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。 2.本课程的主要内容包括金属材料的、金属的、金属学基础知识和热处理的基本知识。 3.金属材料的基本知识主要介绍金属的及的相关知识。 4.金属的性能主要介绍金属的和。 5.金属学基础知识讲述了铁碳合金的和。 6.热处理的基本知识包括热处理的和。 7.物质是由原子和分子构成的，其存在状态可分为气态、、。 8.固态物质根据其结构特点不同可分为和。 9.常见的三种金属晶格类型有、、密排六方晶格。 10.常见的晶体缺陷有点缺陷、、。 11.常见的点缺陷有间隙原子、、。 12.常见的面缺陷有金属晶体中的、。 13.晶粒的大小与和有关。 14.机械零件在使用中常见的损坏形式有变形、及。 15.因摩擦而使零件尺寸、和发生变化的现象称为磨损。 二、判断题：每题1分，满分10分。 1.金属性能的差异是由其内部结构决定的。（） 2.玻璃是晶体。（） 3.石英是晶体。（） 4.食盐是非晶体。（） 5.晶体有一定的熔点，性能呈各向异性。（） 6.非晶体没有固定熔点。（） 7.一般取晶胞来研究金属的晶体结构。（） 8.晶体缺陷在金属的塑性变形及热处理过程中起着重要作用。（） 9.金属结晶时，过冷度的大小与冷却速度有关。（） 10.冷却速度越快，过冷度就越小。（） 三、选择题：每题2分，满分20分。 1.下列材料中不属于晶体的是（） A.石英 B.食盐 C.玻璃 D.水晶 2.机械零件常见的损坏形式有（） A.变形 B.断裂 C.磨损 D.以上答案都对 3.常见的载荷形式有（） A.静载荷 B.冲击载荷 C.交变载荷 D.以上答案都对 4.拉伸试样的形状有（） A.圆形 B.矩形 C.六方 D.以上答案都对 5.通常以（）代表材料的强度指标。 A.抗拉强度 B.抗剪强度 C.抗扭强度 D.抗弯强度 6.拉伸试验时，试样拉断前所能承受的最大应力称为材料的（）
(一)淬火--将钢加热到Ac 3或Ac 1 以上，保温一段时间，使之奥氏体化后，以 大于临界冷速的速度冷却的一种热处理工艺。 淬火目的：提高强度、硬度和耐磨性。结构钢通过淬火和高温回火后，可以获得较好的强度和塑韧性的配合；弹簧钢通过淬火和中温回火后，可以获得很高的弹性极限；工具钢、轴承钢通过淬火和低温回火后，可以获得高硬度和高耐磨性；对某些特殊合金淬火还会显著提高某些物理性能(如高的铁磁性、热弹性即形状记忆特性等)。 表面淬火--表面淬火是将钢件的表面层淬透到一定的深度，而心部分仍保持未淬火状态的一种局部淬火的方法。分类——感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火、电解液加热表面淬火、激光加热表面淬火、电子束加热表面淬火、离子束加热表面淬火、盐浴加热表面淬火、红外线聚焦加热表面淬火、高频脉冲电流感应加热表面淬火和太阳能加热表面淬火。 单液淬火——将奥氏体化后的钢件投入一种淬火介质中，使之连续冷却至室温(图9-1a线)。淬火介质可以是水、油、空气(静止空气或风)或喷雾等。 双液淬火——双液淬火方法是将奥氏体化后的钢件先投人水中快冷至接近M S 点，然后立即转移至油中较慢冷却(图9-1b线)。 分级淬火——将奥氏体化后的钢件先投入温度约为M S 点的熔盐或熔碱中等温保持一定时间，待钢件内外温度一致后再移置于空气或油中冷却，这就是分级淬火等温淬火--奥氏体化后淬入温度稍高于Ms点的冷却介质中等温保持使钢发生下贝氏体相变的淬火硬化热处理工艺。 等温淬火与分级淬火的区别是：分级淬火的最后组织中没有贝氏体而等温淬火组织中有贝氏体。。。根据等温温度不同，等温淬火得到的组织是下贝氏体、下贝氏体+马氏体以及残余奥氏体等混合组织。 (二)回火--将淬火后的钢/铁，在AC1以下加热、保温后冷却下来的金属热处理 工艺。回火的目的：为了稳定组织，减小或消除淬火应力，提高钢的塑性和韧性，获得强度、硬度和塑性、韧性的适当配合，以满足不同工件的性能要求。 第一类回火脆性：①淬火钢在250~400℃回火后出现韧性降低的现象称为第一类回火脆性，又称为低温回火脆性。几乎所有工业用钢都在一定程度上具有这类回火脆件，而且脆性的出现与回火时冷却速度的快慢无关。 第二类回火脆性：①指合金钢(含有Cr、Ni、Mn、Si等元素的合金钢)淬火并在450~650℃回火后产生低韧性的现象，也称为高温回火脆性。。。。。回火后缓冷促进回火脆性，而快冷抑制回火脆性。 (三)正火--是将工件加热至Ac3或Acm以上40~60℃，保温一段时间后，从 炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。 目的：——如果终锻温度比较高和锻造后冷却速度比较慢，会出现网状碳化物的缺陷。这种网状碳化物在球化退火时不易被消除，需要在球化退火前用正火工艺进行消除。 (四)退火——将钢加热到临界温度Ac1以上或以下温度，保温一定时间，然后缓慢冷却(如 炉冷、坑冷、灰冷等)获得接近平衡组织的热处理工艺称为退火 退火作用——退火过程使组织由非平衡向平衡过度，它可以均匀钢的化学成分及组织，消除铸造偏析，细化晶粒；消除内应力，稳定工件尺寸，减小变形，防止开裂；降低硬度，提高切削加工性能，一般硬度的最佳切削范围为170~230HB；提高塑性，便于冷变形加工；消除淬火后的过热组织以便再进行重新淬火；脱氢，防止白点等。6.5.3 退火工艺的分类
金属热处理基础知识大全 金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。 1．金属组织 金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。 合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。 相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。 固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。 固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。 化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。 机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。 铁素体：碳在a-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。 奥氏体：碳在g-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。 渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c）。 珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c 含碳0.8%） 莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%）
金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。 为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。 在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。 公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。 随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。 1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。 1850～1880年，对于应用各种气体(诸如氢气、煤气、一氧化碳等)进行保护加热曾有一系列专利。1889～1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。
第1章金属和合金的晶体结构 1.1金属原子的结构特点：最外层的电子数很少，一般为1～2个，不超过3个。 金属键的特点：没有饱和性和方向性 结合力：当原子靠近到一定程度时，原子间会产生较强的作用力。结合力＝吸引力＋排斥力结合能＝吸引能＋排斥能（课本图1.2） 吸引力：正离子与负离子（电子云）间静电引力，长程力 排斥力：正离子间，电子间的作用力，短程力 固态金属原子趋于规则排列的原因：当大量金属原子结合成固体时，为使固态金属具有最低的能量，以保持其稳定状态，原子间也必须保持一定的平衡距离。 1.2晶体：基元在三维空间呈规律性排列。晶体结构：晶体中原子的具体排列情况， 也就是晶体中的这些质点在三维空间有规律的周期性的重复排列方式。 晶格：将阵点用直线连接起来形成空间格子。晶胞：保持点阵几何特征的基本单元 三种典型的金属晶体结构（要会画晶项指数，晶面指数） 共带面：平行或相交于同一直线的一组晶面组成一个晶带，这一组晶面叫做共带面 晶带轴：同一晶带中所有晶面的交线互相平行，其中通过坐标原点的那条直线。 多晶型转变或同素异构转变：当外部的温度和压强改变时，有些金属会由一种晶体结构向另一种晶体结构转变。 1.3合金：两种或两种以上金属元素，或金属元素与非金属元素，经熔炼、烧结或其它方法组合而成并具有金属特性的物质。组元：组成合金最基本的独立的物质，通常组元就是组成合金的元素。相：是合金中具有同一聚集状态、相同晶体结构，成分和性能均一，并以界面相互分开的组成部分。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：按溶质原子在溶剂晶格中的位置：置换固溶体与间隙固溶体。按溶质原子在固体中的溶解度：分为有限固溶体和无限固溶体。按溶质原子在固溶体内分布规则：分为有序固溶体和无序固溶体 固溶强化：在固体溶液中，随着溶质浓度的增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性韧性下降。 间隙相：当非金属原子半径与金属原子半径的比值小于0.59时，将形成具有简单晶体结构的金属间化合物。间隙化合物：与间隙相相反（比值大于0.59）。 1.4点缺陷：⑴空位⑵间隙原子⑶置换原子。线缺陷：线缺陷就是各种类型的位错。它是指晶体中的原子发生了有规律的错排现象。（刃型位错、螺型位错、混合型位错）滑移矢量：表示位错的性质，晶格畸变的大小的物理量（刃型位错的柏氏矢量与其位错线相垂直；螺形位错的柏氏矢量与其位错线平行。）。 面缺陷：晶体的面缺陷包括晶体的外表面（表面或自由界面）和内界面两类，其中的内界面又有晶界、亚晶界、 小角度晶界、大角度晶界：两相邻晶粒位向差小于或大于10° 相界面的结构有三类：共格界面、半共格界面、非共格界面 习题3 、5做一下 第2章纯金属的结晶 2.1结晶：结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。 同素异构转变：金属从一种固态过渡为另一种固体晶态的转变 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。过冷是结晶的必要条件。（金属不同过冷度也不同，金属纯度越高过冷度越大。过冷度的速度取决于，冷却速度越大过冷度越大实际洁净无度越低，反之） 金属结晶:孕育—出现晶核—长大—金属单晶体 2.2从液体向固体的转变使自由能下降.液态金属结晶时，结晶过程的推动力是 自由能差降低（△F）是自由能增加，阻力是自身放热
《JB/T 9197-2005不锈钢和耐热钢热处理》热处理方法选择 《JB/T 9197-2005不锈钢和耐热钢热处理》是机械行业于2008年6月4日发布，11月1日实施的行业标准，其中规定了不锈钢和耐热钢热处理的方法及所用的设备、工艺、工艺材料、质量检验和安全技术。其中热处理方法的选择有： 一、热处理不可强化的不锈钢和耐热钢 1.要求提高抗腐蚀性能和抗塑性、消除冷作硬化的工件，应进行固溶处理。 2.对于形状复杂不宜固溶处理的工件，可边井于去应力退火。 3.含钦或妮的不锈钢，为了获得稳定的抗腐蚀性能，可进行稳定化退火。 二、热处理可强化的不锈钢和耐热钢 1.要求提高强度、硬度和抗腐蚀性能的工件，应进行淬火加低温回火处理。 2.要求较高的强度和弹性极限、而对抗腐蚀性要求不高的工件，应进行淬火加中温回火处理。 3.要求得到良好的力学性能和一定的抗腐蚀性能的工件，应进行淬火加高温回火处理。 4.要求消除加工应力、降低硬度和提高塑性的工件，可进行退火处理。
5.要求改善原始组织的工件，可进行正火加高温回火的预备热处理。 6.要求得到良好的力学性能和抗腐蚀性能的沉淀硬化型不锈钢工件，可进行固溶加时效，固溶加深冷处理或冷变形加时效等调整处理。 三焊接组合件 1.由热处理可强化的不锈钢和耐热钢构成的焊接组合件，根据工件图样的要求，可进行淬火加回火或去应力退火。 2.由热处理不可强化的不锈钢和耐热钢构成的焊接组合件，要求改善焊缝区域组织和抗腐蚀性能以及较充分地消除应力时，可进行固溶处理。对于形状复杂不宜进行固溶处理的焊接组合件，可采用去应力退火。 3.由热处理可强化与不可强化的不锈钢和耐热钢构成的焊接组合件，当要求以抗腐蚀性能为主时，应变进行固溶处理加低温回火:当要求以力学性能为主时，应进行淬火加低温回火或中温回火处理。对于形状复杂的焊接组合件，可进行去应力退火或高温回火。
奥氏体不锈钢的热处理工艺 依据化学成分、热处理目的的不同,奥氏体不锈钢常采用的热处理方式有固溶化处理、稳定化退火处理、消除应力处理以及敏化处理等。 1 固溶化处理 奥氏体不锈钢固溶化处理就是将钢加热到过剩相充分溶解到固溶体中的某一温度,保持一定时间之后快速冷却的工艺方法。奥氏体不锈钢固溶化热处理的目的是要把在以前各加工工序中产生或析出的合金碳化物,如(FeCr)23C6等以及σ相重新溶解到奥氏体中,获取单一的奥氏体组织(有的可能存在少量的δ铁素体),以保证材料有良好的机械性能和耐腐蚀性能,充分地消除应力和冷作硬化现象。固溶化处理适合任何成分和牌号的奥氏体不锈钢。 2 稳定化退火 稳定化退火是对含稳定化元素钛或铌的奥氏体不锈钢采用的热处理方法。采用这种方法的目的是利用钛、铌与碳的强结合特性,稳定碳,使其尽量不与铬结合,最终达到稳定铬的目的,提高铬在奥氏体中的稳定性,避免从晶界析出,确保材料的耐腐蚀性。 奥氏体不锈钢稳定化处理的冷却方式和冷却速度对稳定化效果没有多大影响,所以,为了防止形状复杂工件的变形或为保证工件的应力最小,可采用较小的冷却速度,如空冷或炉冷。 3 消除应力处理 确定奥氏体不锈钢消除应力处理工艺方法,应根据材质类型、使用环境、消除应力目的及工件形状尺寸等情况,注意掌握一些原则。 去除加工过程中产生的应力或去除加工后的残留应力。可采用固溶化处理加热温度并快冷,I类、II类奥氏体不锈钢可采用较缓慢的冷却入式。为保证工件最终尺寸的稳定性。可采用低的加热温度和缓慢的冷却速度。为消除很大的残留应力。消除在工作环境中可能产生新应力的工件的残余应力或为消除大截面焊接件的焊接应力,应采用因溶化加热温度,III 类奥氏体不锈钢必须快冷。这种情况最好选用I类或II类奥氏体不锈钢,加热后缓慢冷却,消除应力的效果更好。为消除只能采用局部加热方式工件的残留应力。应采取低温度加热并缓慢冷却的方式。 4 敏化处理 敏化处理实际上不属于奥氏体不锈钢或其制品在生产制造过程中应该采用的热处理方法。而是作为在检验奥氏体不锈钢抗晶间腐蚀能力进行试验时所采用的一个程序。 敏化处理实质上是使奥氏体不锈钢对晶间腐蚀更敏感化的处理。对—些特殊使用场合,为更严格地考核材料的抗晶间腐蚀能力,在某些标准中,对奥氏体尽锈钠的敏化制度规定得更为苛刻,依据工件将来使用的温度及材料的含碳里以及是否含钳元素等因素而采用不同的敏化制度。有的还对敏化处理的升、降温速度加以控制。所以,在判定奥氏体不锈钢晶间腐蚀倾向性大小时,应注意采用的敏化制度。 5 奥氏体不锈钢的冷加工强化及去应力处理 奥氏体不锈钢不能用热处理方法强化,但可以通过冷加工变形得以强化(冷作硬化、形变强化),会使强度提高、塑性下降。奥氏体不锈钢或制品(弹簧,螺栓等)经冷加工变形强化后,存在较大的加工应力,这种应力的存在导致在应力腐蚀环境中使用时,增加了应力腐蚀的敏
硬度 金属抵抗更硬物体压入表面的能力，称为硬度。硬度是反映金属材料局部塑性变形的抵抗能力。根据试验方法和测量围的不同，硬度可分为布氏、洛氏、维氏等几种。 1、布氏硬度（HB）布氏硬度是用淬火硬化后的钢球（直径有：2.5、5、10毫米三种）作为压印器，以一定的压力P压入被测金属材料表面，这时在被测金属材料表面留下压坑。 根据压坑面积的大小，可用下式计算出布氏硬度值，用符号HB表示为 HB=P/F（公斤/毫米2） 式中P——钢球所加的负荷（公斤）； F——压坑面积（毫米2）。 布氏硬度是用单位压坑面积所受负荷的大小来表示的。一般硬度值都不需要经过计算，在生产中用放大镜测出压坑直径，再根据压印器钢球直径D和压力负荷P直接查表，便可得出HB的值。布氏硬度在标注时不写单位，如HB=212。 测量不同金属材料时所用的压印器和负荷等标准，也可以查表。用布氏硬度法测得的硬度值准确，因为压坑大，不会由于表面不平或组织不均匀而引起误差。但压坑太大有损表面，所以布氏硬度一般不宜作成品检验，只适合测量硬度不高的原材料，如毛坯、铸件、锻件、有色金属及合金等。 2、洛氏硬度（HR）洛氏硬度法是用金刚石做的呈120°的圆锥体，或直径为1.58毫米的淬火钢球，作为压印器，在一定的负荷下压入金属表面，根据压坑的深浅来测量金属材料的硬度，（根据压坑深度）可把硬度数值从表盘上直接读出来。 根据测量硬度围不同，洛氏硬度可分为HRA、HRB、HRC三种。它们的适用围与压印器、负荷的选定可根据下表查出， 洛氏硬度的选用标准 洛氏硬度没有单位，测量方法简单，压坑小，不影响零件表面质量，测量硬度围广，但不如布氏硬度精确度高。HRA适宜测量高硬度材料；HRB适宜测量有色金属及硬度低的材料；HRC适宜测量淬火、回火后的金属材料。 3、维氏硬度（HV）维氏硬度试验的原理与布氏硬度法相似，只不过它的压印器是136°的四棱锥金刚石，以一定的负荷压入平整的试样表面，然后测出四棱锥压坑的对角线长度d，算出压坑面积F，用单位面积所受负荷的大小来表示维氏硬度值，即 HV= P/F（公斤/厘米2） 维氏硬度测量精确、硬度测量围大，尤其能很好地测量薄试样的硬度。维氏硬度所加载荷较小时，又称为显微硬度（用HM表示），可测量试样表面各种组成相的硬度。 各种硬度值相互对照。它们是通过不同硬度测量法，测同一硬度金属材料时得到的不同硬度指标值。如HB=351，相当于HRC=38，HV=361。硬度是检验毛坯、成品等性能的重要指标。一般刃具的硬度要求HRC=60～63，结构零件的硬度要求HRC=25～40，弹簧或弹性零件的硬度要求HRC=40～48，切削加工零件的硬度要求HRC=20～36。 钢的硬度与其含碳量有关，随着钢中的含碳量的不断增加，硬度也不断增高。
金属学与热处理章节重点总 结 -标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
第1章金属和合金的晶体结构 1.1金属原子的结构特点：最外层的电子数很少，一般为1～2个，不超过3个。 金属键的特点：没有饱和性和方向性 结合力：当原子靠近到一定程度时，原子间会产生较强的作用力。结合力＝吸引力＋排斥力结合能＝吸引能＋排斥能（课本图1.2） 吸引力：正离子与负离子（电子云）间静电引力，长程力 排斥力：正离子间，电子间的作用力，短程力 固态金属原子趋于规则排列的原因：当大量金属原子结合成固体时，为使固态金属具有最低的能量，以保持其稳定状态，原子间也必须保持一定的平衡距离。 1.2晶体：基元在三维空间呈规律性排列。晶体结构：晶体中原子的具体排列情况， 也就是晶体中的这些质点在三维空间有规律的周期性的重复排列方式。 晶格：将阵点用直线连接起来形成空间格子。晶胞：保持点阵几何特征的基本单元 三种典型的金属晶体结构（要会画晶项指数，晶面指数） 共带面：平行或相交于同一直线的一组晶面组成一个晶带，这一组晶面叫做共带面 晶带轴：同一晶带中所有晶面的交线互相平行，其中通过坐标原点的那条直线。 多晶型转变或同素异构转变：当外部的温度和压强改变时，有些金属会由一种晶体结构向另一种晶体结构转变。 1.3合金：两种或两种以上金属元素，或金属元素与非金属元素，经熔炼、烧结或其它方法组合而成并具有金属特性的物质。组元：组成合金最基本的独立的物质，通常组元就是组成合金的元素。相：是合金中具有同一聚集状态、相同晶体结构，成分和性能均一，并以界面相互分开的组成部分。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：按溶质原子在溶剂晶格中的位置：置换固溶体与间隙固溶体。按溶质原子在固体中的溶解度：分为有限固溶体和无限固溶体。按溶质原子在固溶体内分布规则：分为有序固溶体和无序固溶体 固溶强化：在固体溶液中，随着溶质浓度的增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性韧性下降。 间隙相：当非金属原子半径与金属原子半径的比值小于0.59时，将形成具有简单晶体结构的金属间化合物。间隙化合物：与间隙相相反（比值大于0.59）。 1.4点缺陷：⑴空位⑵间隙原子⑶置换原子。线缺陷：线缺陷就是各种类型的位错。它是指晶体中的原子发生了有规律的错排现象。（刃型位错、螺型位错、混合型位错）滑移矢量：表示位错的性质，晶格畸变的大小的物理量（刃型位错的柏氏矢量与其位错线相垂直；螺形位错的柏氏矢量与其位错线平行。）。 面缺陷：晶体的面缺陷包括晶体的外表面（表面或自由界面）和内界面两类，其中的内界面又有晶界、亚晶界、 小角度晶界、大角度晶界：两相邻晶粒位向差小于或大于10° 相界面的结构有三类：共格界面、半共格界面、非共格界面 习题3 、5做一下 第2章纯金属的结晶 2.1结晶：结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。 同素异构转变：金属从一种固态过渡为另一种固体晶态的转变 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。过冷是结晶的必要条件。（金属不同过冷度也不同，金属纯度越高过冷度越大。过冷度的速度取决于，冷却速度越大过冷度越大实际洁净无度越低，反之） 金属结晶:孕育—出现晶核—长大—金属单晶体 2.2从液体向固体的转变使自由能下降.液态金属结晶时，结晶过程的推动力是
抗大气、酸、碱、盐等介质腐蚀作用的不锈耐酸钢总称。要达到不锈耐蚀作用,含铬(Cr)量不少于13%；此外可加入镍(Ni)或钼(Mo)等来增加效果。由于合金种类及含量不同，种类繁多。 不锈钢特点：耐蚀好，光亮度好，强度高；有一定弹性；昂贵。 不锈钢材料特性: 1、铁素体型不锈钢：其含Cr量高,具有良好耐蚀性及高温抗氧化性能。 2、奥氏体不锈钢：典型牌号如1Cr18Ni9,1Cr18Ni9T1无磁性,耐蚀性能良好,温强度及高温抗氧化性能好,塑性好,冲击韧性好,且无缺口效应,焊接性能优良,因而广泛使用。这种钢一般强度不高,屈服强度低,且不能通过热处理强化,但冷压,加工后,可使抗拉强度高,且改善其弹性,但其在高温下冷拉获得的强度易化。不宜用于承受高载荷。 3、马氏体不锈钢：典型如2Cr13,GX-8,具磁性,消震性优良,导热性好,具高强度和屈服极限,热处理强化后具良好综合机械性能。加含碳量多,焊后需回为处理以消除应力、高温冷却易形成8氏体,因此锻后要缓冷,并应立即进行回火。主要用于承载部件。 例： SUS 301 弹性不锈钢 SUS 304 不锈钢 10Cr18Ni9 它是一种奥氏体不锈钢,淬火不能强化,只能消除冷作硬化和获得良好的抗蚀,淬火冷却必须在水是进行,以保证得到最好的抗蚀性;在900℃以下有稳定的抗氧化性。适于各种方法焊接;有晶间腐蚀倾向,零件长期在腐蚀介质、水中及蒸汽介质中工作时可能遭受晶界腐蚀破坏;钢淬火后冷变形塑性高,延伸性能良好,但切削加工性较差。 1Cr18Ni9 它是标准的18-8型奥氏体不锈钢,淬火后能强化,但此时具有良好的耐蚀性和冷塑性变形性能；因塑性和韧性很高,切削性较差；适于各种方法焊接；由于含碳量较0Cr18ni9高,对晶界腐蚀敏感性较焊接后需热处理,一般不适宜用作耐腐蚀的焊接件；在850℃以下空气介质、以及750℃以下航空燃料燃烧产物的气氛中肯有较稳定的抗氧化性。 Cr13Ni4Mn9 它属奥氏体不锈耐热钢,淬火不能强化,钢在淬火状态下塑性很高,可时行深压延及其它类型的冷冲压;钢的切削加工性较差;用点焊和滚焊焊接的效果良好,经过焊
热处理复习重点 第一章金属材料基础知识 1. 材料力学性能 （1）材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力称为强度。强度有多种指标，如屈服强度（σs）、抗拉强度（σb）、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。 （2）塑性是指材料受力破坏前承受最大塑性变形的能力，指标为伸长率（δ）和断面收缩率（φ），δ和φ越大，材料的塑性越好。 （3）材料受力时抵抗弹性变形的能力称为刚度，其指标是弹性模量（弹性变形范围内，应力与应变的比值）。 （4）硬度（材料表面局部区域抵抗更硬物体压入的能力） a. 布氏硬度（测较低硬度材料） 用一定直径的钢球或硬质合金球，在一定载荷的作用下，压入试样表面，保持一定时间后卸除载荷，所施加的载荷与压痕表面积的比值。HBS（钢球，<450）、HBW（硬质合金球，>650）。 b. 洛氏硬度（测较高硬度材料） 利用一定载荷将交角为120°的金刚石圆锥体或直径为1.588mm的淬火钢球压入试样表面，保持一定时间后卸除载荷，根据压痕深度确定的硬度值。HRA（金刚石圆锥，20~80）、HRB （1.588mm钢球，20~100）、HRC（金刚石圆锥，20~70） c. 维氏硬度（适用范围较广） 维氏硬度其测定原理基本与布氏硬度相同，但使用的压头是锥面夹角为136°的金刚石正四棱锥体。 （5）冲击韧性 材料抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力。通常用冲击功A k来度量，A k是冲击试样在摆锤冲击试样机上一次冲击试验所消耗的冲击功。 （6）疲劳强度 材料在规定次数（钢铁材料为107次，有色金属为108次）的交换载荷作用下，不发生断裂时的最大应力，用σ-1表示。 2. 铁碳相图
第二章钢的热处理原理 1. 钢的临界温度 A c1——加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度 A c3——加热时先共析铁素体全部溶入奥氏体的终了温度 A ccm——加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度 A r1——冷却时奥氏体向珠光体转变的开始温度 A r3——冷却时奥氏体开始析出先共析铁素体的温度 A rcm——冷却时奥氏体开始析出二次渗碳体的温度 2. 钢在加热时的转变 （1）共析钢由珠光体向奥氏体的转变包括以下四个阶段：奥氏体形核（相界面处）、奥氏体晶核长大、剩余渗碳体溶解、奥氏体成分均匀化。 （2）铁素体向奥氏体的转变的速度远比渗碳体溶解速度快的多。所以转变过程中珠光体中总是铁素体首先消失，铁素体全部转化为奥氏体时，可以认为奥氏体长大完成。 （3）影响奥氏体形成速度的因素：加热温度、加热速度、化学成分、原始组织。 （4）加热速度越快，奥氏体形成的开始温度和终了温度越高，而孕育期和转变时间越短，奥氏体形成速度越快。 （5）钢中含碳量越高，奥氏体形成速度越快；碳化物形成元素减小碳在奥氏体中的扩散速度，故减慢奥氏体的形成速度；费碳化物形成元素增大碳在奥氏体中的扩散速度，因而加快了奥氏体中的形成速度。 （6）当钢的化学成分相同时，原始组织越细，相界面面积越大，形核率越高，奥氏体形成速度越快。 （7）奥氏体的晶粒度可以用起始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度等描述。 （8）起始晶粒度是指把钢加热到临界温度以上，奥氏体转变刚刚完成，其晶粒边界刚刚接触时的奥氏体晶粒大小；实际晶粒度是指钢在某一具体的热处理或热加工条件下实际获得的奥氏体晶粒大小；本质晶粒度表示在规定的加热条件下奥氏体晶粒长大的倾向。1~4级为本质粗晶粒度，5~8级为本质细晶粒度。 （9）影响奥氏体晶粒长大的因素：加热温度和保温时间、加热速度、钢的化学成分、原始组织。 （10）实际生产中采取快速加热和短时保温的方法获得细小晶粒。 （11）当成分一定时，原始组织越细，碳化物弥散度越大，则奥氏体晶粒越细。与粗珠光体相比，细珠光体总是易于获得细小而均匀的奥氏体晶粒。片状珠光体比球状珠光体在加热时奥氏体晶粒易于粗化。 （12）时效强化：合金元素经固溶处理后，获得过饱和固溶体。在随后的室温放置或低温加热保温时，第二相从过饱和固溶体中析出，引起强度，硬度以及物理和化学性能的显著变化。 3. 钢在冷却时的转变 （1）常用的冷却方式有两种： 等温冷却——将奥氏体状态的钢迅速由高温冷却到临界点以下某一温度等温停留一段时间，使奥氏体在该温度下发生组织转变，然后再冷到室温。过冷奥氏体等温转变曲线（TTT曲线或C曲线） 连续冷却——将奥氏体状态的钢以一定的速度连续从高温冷到室温，使奥氏体在一个温度范围内发生连续转变。过冷奥氏体连续转变曲线（CCT曲线） （2）TTT曲线反映转变开始和转变终了时间，转变产物的类型以及转变量与时间、温度之间的关系。 （3）在A1温度以下某一确定温度，过冷奥氏体转变开始线与纵坐标之间的水平距离为过冷