第一篇 金属材料导论

3Fe + C石墨
三、机械混合物 珠光体P 珠光体P （F+Fe3C）和莱氏体
Ld＝ Ld＝A＋C 727～1148℃。（高温莱氏体） 727～1148℃。（高温莱氏体） 。（高温莱氏体 Ld′＝ Ld′＝P＋C 20～727℃。（低温莱氏体） 20～727℃。（低温莱氏体） 。（低温莱氏体
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第三章 钢的热处理
概述
热处理只改变材料组织性能，而不改 变其形状和大小。 基本过程为：加热---保温---冷却 零件经适当热处理后，可以提高强度 和硬度，增强耐磨性或改善塑性，切 削加工性等。
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热处理方法
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第一章 金属材料的主要性能
重点：金属材料的力学性能 重点 难点：力学性能各个指标代表的物理含义 难点
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第一篇《金属材料导论》 § 1-1 金属材料的力学性能
一、金属材料的主要力学性能：强度、塑性、硬度、韧 金属材料的主要力学性能：强度、塑性、硬度、 疲劳强度等 性、疲劳强度等。 二、硬度 硬度—金属材料抵抗局部变形 特别是塑性变形、 金属材料抵抗局部变形， 硬度 金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压 痕的能力。 痕的能力。 硬度直接影响到材料的耐磨性和切削加工性。 硬度直接影响到材料的耐磨性和切削加工性。 常用的硬度有：布氏硬度HB 洛氏硬度HR HB、 常用的硬度有：布氏硬度HB、洛氏硬度HR
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合金结构钢
钢
合金工具钢
特殊性能钢
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§2-5 零件选材的一般原则
1.应满足零件的工作要求 1.应满足零件的工作要求 例如：受力状态，工作温度，环境介质等 例如：受力状态，工作温度，环境介质等 2.应能满足工艺性能要求 2.应能满足工艺性能要求 3.必须重视材料的经济性 3.必须重视材料的经济性
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退火 正火 普通热处理 淬火 回火 表面淬火 表面热处理
火焰加热 感应加热(高、中、低频)
热处理
化学热处理 形变 特殊热处理 真空 其他
渗碳 氮化 碳氧共渗 其他
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a
b S
0
纯金属的冷却曲线（理想状态） 纯金属的冷却曲线（理想状态）
τ
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第一篇《金属材料导论》 形核 晶核长大 晶粒长大
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二、纯铁的晶体结构
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§ 2-2 铁碳合金的基本组织
组元—组成合金的元素，称为组元。 组元—组成合金的元素，称为组元。合金总的稳定化合物也 可作组元，例如Fe 可作组元，例如Fe3C 在合金中，凡化学成分和晶格构造相同、 相—在合金中，凡化学成分和晶格构造相同、并与其他部分 有界面分开的均匀组成部分，称为相。 有界面分开的均匀组成部分，称为相。 钢液是液相。 铁碳合金的组织—按显微镜下各相的形态特征， 铁碳合金的组织—按显微镜下各相的形态特征，又可分成不 同的组织：固溶体、金属化合物， 机械混合物。 同的组织：固溶体、金属化合物，和机械混合物。
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§ 2-3 铁碳合金状态图
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特性点的符号 A C D E G P S Q 温度t/ 温度t/ ℃ 1538 1148 1227 1148 912 727 727 室温 含碳量 wc% 0 4.3 6.69 2.11 0 0.02 0.77 0.0008 含义 纯铁的熔点 共晶点 渗碳体的熔点 碳在奥氏体中的最大溶解度 γ-Te同素异晶转变点 α-Te γ-Te同素异晶转变点 碳在铁素体中的最大溶解度 共析点 碳在铁素体中的溶解度
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思考题
1、将钟表发条拉成一直线，问这是弹性变形 将钟表发条拉成一直线， 将钟表发条拉成一直线 还是塑性变形？怎样判断它的变形性质？ 还是塑性变形？怎样判断它的变形性质？ 2、疲劳破坏有什么危害？在什么情况下发生 疲劳破坏有什么危害？ 疲劳破坏有什么危害 疲劳破坏，产生原因是什么？ 疲劳破坏，产生原因是什么？如何提高零件 的疲劳强度？ 的疲劳强度？
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第一篇《金属材料导论》 三、强度与塑性
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1、强度：金属材料在力作用下，抵抗塑性变形和断 裂的能力，以屈服点和抗拉强度最为常用。屈服点 和抗拉强度在选择、评定金属材料和设计机械零件 时具有重要意义。若不允许产生塑性变形，以屈服 点作为强度设计依据；脆性材料，以抗拉强度为依 据 2、塑性：金属材料产生塑性变形而不被破坏的能力， 以伸长率δ和断面收缩ψ率表示。
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§2-4 工业用钢简介
钢的分类 按化学成分分：碳素钢、合金钢两大类 两大类。 按化学成分分：碳素钢、合金钢两大类。 按用途分：结构钢、工具钢和特殊性能钢三类。 按用途分：结构钢、工具钢和特殊性能钢三类。 按质量分：普通钢，优质钢和高级优质钢三类。 按质量分：普通钢，优质钢和高级优质钢三类。 按脱氧程度分：镇静钢， 按脱氧程度分：镇静钢，沸腾钢等
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第一篇 金属材料导论
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主要内容
第一章金属材料的主要性能 第二章铁碳合金 第三章钢的热处理 本篇重点：金属材料的主要性能、 本篇重点：金属材料的主要性能、铁碳合 金的基本组织和铁碳合金相图、 金的基本组织和铁碳合金相图、钢的热处 理方法
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第二章 铁碳合金
§ 2.1 纯铁的晶体结构及其同素异晶结构 § 2.2 铁碳合金的基本组织 § 2.3 铁碳合金状态图 § 2.4 工业用钢简介 2.5零件选材的一般原则 § 2.5零件选材的一般原则 重点：铁碳合金的基本组织、铁碳合金相图 难点：铁碳合金相图
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第一篇《金属材料导论》 一、固溶体
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铁素体、奥氏体
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VC、WC、CuZn、 二、化合物：Fe3C、Fe2.4C、VC、WC、CuZn、Cu21Zn22， 化合物： 渗碳体Fe 硬而脆，可呈片状、网状、球状等。 渗碳体Fe3C，硬而脆，可呈片状、网状、球状等。 Fe3C
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第一篇《金属材料导论》 § 2-1 纯铁的晶体结构及其同素异晶结构
一、金属的结晶 ºC L Tº
a：结晶开始点 结晶开始点 b：结晶终了点 ： 时间变化，固体 时间变化， 增加，但金 增加， 属的温度并 不下降，这 不下降， 是由于金属 结晶时放出 热量，致使 热量， 温度不下降。 温度不下降。
四、韧性：以冲击韧度作为常用指标 五、疲劳强度
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第一篇《金属材料导论》 § 1-2金属材料的物理、化学及工艺性能 一、物理性能 二、化学性能 三、工艺性能 1、铸造性 2、可锻性 3、焊接性 4、切削加工性
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碳素钢 合金钢 碳素结构钢 优质碳素结构钢 碳素工具钢 低合金结构钢 渗碳钢 调质钢 弹簧钢 滚动轴承钢 刃具钢 模具钢 量具钢 不锈钢 耐热钢 耐磨钢 其它