热处理工艺培训 金属材料及金属学基础.ppt

2011 年1月6日
热处理工艺培训
第一章:金属材料及金属学基础
一、金属材料分类
1、黑色金属以铁、锰、铬为代表形成的具有金属特性的物质。
2、有色属:铜、铝、镁、钛及其合金。
二、金属材料性能
1、金属材料的使用性能:强度、塑性、硬度(HB、HRC、HV)、韧性、疲劳强度。
2、金属材料工艺性能:铸造性能、压力加工性能、焊接性能、切削加工性能、热处理性能。
二、Fe-Fe3C相图
温度℃
碳含量ω(C)%
含义
A
1538
0
纯铁的熔点
B
1495

包晶转变时液态合金的成分
C
1148

共晶点 Lc  →  AE+Fe3C
D
1227

Fe3C的熔点
E
1148

碳在γ-Fe中的最大溶解度
F
1148

Fe3C的成分
G
912
0
α-Fe→ γ-Fe同素异构转变点(A3)
H
1495

碳在δ-Fe中的最大溶解度
J
1495

包晶点LB+ δH →  AJ
K
727

Fe3C的成分
N
1394
0
γ-Fe→ δ-Fe同素异构转变点(A4)
P
727

碳在α-Fe中的最大溶解度
S
727

共析点(A1) AS→ FP+Fe3C
Q
600 20

600 20 ℃时碳在α-Fe中的溶解度
(一).铁碳合金的组元
1. Fe   过渡族元素,熔点为1538℃, , 继续冷却到1394℃及912℃时, 先后发生两次同素异构转变.
    工业纯铁的机械性能   
σb 180 ~230 MPa   
100 ~170 MPa     
δ 30%~50%     
ψ 70%~80%      
ak ×106 ~2×106J/m2 硬度 50 ~80 HB
2. Fe3C
       Fe3C是Fe与C的一种具有复杂结构的间隙化合物, 通常称为渗碳体, 用Cm表示。
    渗碳体的机械性能
抗拉强度
σb
延伸率
δ
断面收缩率
ψ
冲击韧度
ak
硬度
30 MPa
0
0
0
800 HB
Fe3C
渗碳体根据生成条件不同有条状、网状、片状、粒状等形态, 对铁碳合金的机械性能有很大影响.
(二).铁碳相图中的单相区
1. 液相(L)区    液相L是铁与碳的液溶体.
2. δ相区δ相为高温铁素体,是碳在δ-Fe中的间隙固溶体,呈体心立方晶格,在1394℃以上存在,在1495℃时溶碳量最大,%.  
, 用符号 F或α表示, 是碳在 α-Fe 中的间隙固溶体, ,%, 在727 ℃时溶碳量最大, %.   
4. γ相区γ相常称奥氏体,用符号 A或γ表示,是碳在γ-Fe 中的间隙固溶体,,在1148 ℃%.
5. Fe3C相区   Fe3C相是一个化合物相.
(三).Fe-Fe3C相图中的三相区
(包晶反应线), J为包晶点.   %<w(C)<%的铁碳合金在平衡结晶过程中均发生包晶反应: + δ = γ (1495 ℃).
  (共晶反应线), C点为共晶点. % <w(C)< %之间的铁碳合金, 在平衡结晶过程中均发生共晶反应:=  Le( +Fe3C ) (1148 ℃).共晶反应的产物是奥氏体与渗碳体的共晶混和物, 称莱氏体, 以符号 Le表示.
    (共析反应线),  % <w(C)< %的铁碳合金, 在平衡结晶过程中均发生共析反应:=P(α+Fe3C)  (727 ℃). 共析反应的产物是铁素体与渗碳体的共析混合物, 称珠光体, 以符号P表示.
(四).特性曲线
GS线又称A3线,是在冷却过程中,由A析出F的开始线. 
ES线  是碳在A中的固溶线, 通常叫做Acm线。由于在1148 ℃%, 而在727 ℃%, %的铁碳合金自1148℃冷至727 ℃的过程中, 将从A中析出Fe3CII。Acm线亦为从A中开始析出Fe3CII的临界温度线。 
 PQ线  是碳在F中固溶线。在727 ℃时F