机械制造基础课题二——钢的热处理.pptx

课题一
钢的热处理
熟悉钢的热处理工艺知识
掌握金属中常见的晶格类型和金属的实际晶体结构
掌握钢在热处理时的组织转变规律
学****目标
金属的组织结构决定其性能
不同金属材料具有不同性能——不同材料的化学成分与组织结构不同
相同材料热加工或热处理工艺不同性能也不同
相关知识
加热
保温
冷却
内部组织结构改变
性能改变
机械设备中重要的零件及各类工具几乎都需要经过热处理才能正常使用
学****情境一金属的晶体结构
固态物质
原子排列
晶体
非晶体
原子呈周期性规则排列,具有固定的熔点和各向异性的特征
原子排列无规则,没有固定的熔点,具有各向同性的特征
晶体的特点是:
①原子在三维空间呈有规则的周期性重复排列。
②具有一定的熔点,如铁的熔点为1538℃,铜的熔点为1083℃。
③晶体的性能随着原子的排列方位而改变,即单晶体具有各向异性。
非晶体的特点是:
①原子在三维空间呈不规则的排列。
②没有固定熔点,随着温度的升高将逐渐变软,最终变为有明显流动性的液体。如塑料、玻璃、沥青等。
③各个方向上的原子聚集密集大致相同,即具有各向同性。
一、常见的晶格类型
晶体由原子规则排列组成
将原子抽象为点,用线连接构成晶格
组成晶格的最小几何单元称为晶胞
1、体心立方晶格
每个晶胞原子数n=8×1/8+1=2(个)
属于体心立方晶格类型的金属有α-Fe(912℃以下的钝铁)、铬、钼、钨、钒等
2、面心立方晶格
每个晶胞中的原子数为n=8×1/8+6×1/2=4(个)
属于面心立方晶格类型的金属有γ-Fe(1394-912℃的钝铁)、铝、铜、银、镍、铅等。
3、密排六方晶格
密排六方晶胞中的原子数n=12×1/6+2×1/2+3=6(个)
属于面心立方晶格类型的金属有镁、锌、铍、镉等
二、金属的实际晶体结构
单晶体
多晶体
单晶体即原子排列得非常整齐,晶格位向完全一致,且无任何缺陷存在,具有各向异性的特征
多晶体即由许多位向不同的晶体组成,且其内部还存在着多种晶体缺陷
晶粒:外形不规则的微小单晶体
晶界:各晶粒之间的界面
晶粒内部晶格位向基本上是一致的,但各个晶粒彼此之间的位向却不同
三、金属的晶体缺陷
面缺陷
点缺陷
线缺陷
定义:晶体内部原子排列受到干扰(热运动、杂质)而出现不规则的区域
1、点缺陷
起因:某些原子,某种原因(热振动、偶然偏差),脱离本应该在的位置
常见的:晶格空位和间隙原子
影响:晶格空位和间隙原子导致晶格畸变改变晶体的各项性能
置换原子:原有的原子被其它原子替换
2、线缺陷
定义:晶体的某一平面上沿着某一方向伸展的呈线状分布的缺陷
与点缺陷的区别:不是某几个原子的错位,而是某一列或若干列原子发生了某种有规律的错排现象
常见类型:刃型位错、螺旋位错
极大的影响金属的力学性能
3、面缺陷
一个晶粒过渡到另一个晶粒时,晶界处出现的一个原子排列不规则的过渡层
实际金属的晶粒又由许多小晶块构成,小晶块称为亚晶粒,亚晶粒的交界面称为亚晶界
定义:主要由晶界和亚晶界引起,呈界面状分布的缺陷
晶界、亚晶界处的原子有更强的活动能力,易被腐蚀,加热时首先熔化,有着较高的强度和硬度