金属材料结构与性能ppt

化学热处理
奥氏体化：金属材料（钢材）加热其相转变临界温 度以上时，将获得奥氏体组织。
热处理的“四把火”
分类
退火
定义
将金属缓慢加热到一定温度，保持 足够时间，然后以适宜速度冷却。
目的
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； 细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。
正火
将工件加热至Ac3或Acm以上 使晶粒细化和碳化物分布均匀化，去除 40~60℃，保温一段时间后，从炉中 材料的内应力，降低材料的硬度。 取出在空气中或喷水、喷雾或吹风 冷却的金属热处理工艺。 将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变， 或Ac1（过共析钢）以上某一温度， 得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以 保温一段时间，使之全部或部分奥 不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、 氏体1化，然后以大于临界冷却速度 硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等 的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等 温）进行马氏体（或贝氏体）转变 的热处理工艺。 将淬火后的钢，在AC1以下加热、保 用以减低或消除淬火钢件中的内应力， 温后冷却下来的热处理工艺 或降低其硬度和强度，以提高其延性或 韧性。
金属化合物
合金中溶质含量超过溶剂的溶解度时将出现新相， 这个新相可能是一种晶格类型和性能完全不同于 任意合金组元的化合物，它是由合金组元发生相 互作用而形成的一种具有金属特性的物质。
合金的相结构特征
类别
固溶体
分类
置换固溶体，间 隙固溶体
在合金中的位置及作用
基体相，提高塑性及韧性
力学性能特点
塑，韧性好，强度 比纯组元高
碳与铁形成的一种 化合物Fe3C，一般 含碳6.67％，是一 种具有极高硬度的 脆性化合物，塑性， 韧性几乎为零。 渗碳体也是共析珠 光体的组成之一。
珠光体（P）
奥氏体冷却时，在727℃ 发生共析转变的产物， 碳质量分数平均为 Wc=0.77％。 显微组织为由铁素体片 与渗碳体片交替排列 的片状组织。 珠光体的片间距离取决 于奥氏体分解时的过 冷度，过冷度越大， 所形成的珠光体片间 距离越小。
金属化合物 正常价化合物， 电子化合物，间 隙化合物
强化相，提高强度，硬度及耐磨 熔点高[键能决 定？]，硬度高，脆 性 性大
铁系合金的组织结构
奥氏体（A）
碳溶解在r-Fe中的间隙固 溶体，它仍保持r-Fe的 面心立方晶格，晶界比 较直，呈规则多边形。 其溶碳能力较大，在 727℃时溶碳为wc=0.77 ％，1148℃时可溶碳 2.11％ 在大于727℃高温下才能 稳定存在。 奥氏体塑性好，是绝大多 数钢种在高温下进行压 力加工时所要求的组织
淬火
回火
超耐热合金
• 超耐热合金的定义 • 超耐热合金的分类 • 提高超耐热合金性能
定义：在700-1200℃高温下仍能长时间保所需力学性能， 具抗氧化，抗腐蚀能力，且能满意工作的金属材料。 分类:铁基，镍基，钴基 超耐热合金典型组织是奥氏体基体，在基体上弥散着 碳化物，金属化合物等强化相，增强合金的抗氧化性和抗 腐蚀能力的作用。 提高性能的途径： 在钢中加入对氧的亲和力比铁强的Cr，Si，Al等，可以优 先形成稳定，致密的Cr2O3，Al2O3或SiO2等氧化物保护膜。 采用定向凝固和粉末冶金来提高合金的高温强度。
金属材料
金属的概况
黑色金属（铁，铬，锰金属及其合金） 金属 轻有色金属 有色金属 重有色金属 贵金属 稀有金属 放射性金属
金属材料结构与性能
金属晶体结构 合金基本结构与性能 铁系合金的组织wk.baidu.com构 金属材料热处理
金属晶体结构
晶型结构 体心立方 面心立方 密排六方
具体金属有：
α-Fe，Li，
Na，K，Rb，
Cs，Ca，Sr，
Ba，V等
体心立方
面心立方
代表金属有：γ-Fe， Sr，Cu，Ag，Al等
密排六方
单晶材料（各向异性）：晶格位向（或方位）一致的 晶体，而所谓的位向（方位）一致，是指晶体中的原 子（或离子，或分子）按一定几何形状做周期性排列 的规律没有破坏。
多晶材料（各向同性）：整块金属材料包含着许多小 晶体，每个小晶体内的晶格位向是一致的，而各小晶 体之间彼此方位不同。
金属材料热处理
根据加热，保温和冷却工艺方法的不同，热处理 工艺大致分为整体热处理，表面热处理，化学热 处理。
分类 整体热处理 特点 对工件整体进行穿透加热 常用方法 退火，正火，淬火+回火，调 质等
表面热处理
仅对工件的表面进行的热处理 表面淬火和回火（感应加热淬 火），气相沉积等 工艺 改变工件表层的化学成分，组 渗碳，渗氮，碳氮共渗，氮碳 共渗，渗金属，多元共渗等 织和性能
金相组织
在显微镜下所观察到的金属材料各种类晶粒 的显微形态，即晶粒的形状，大小，数量和分 布等情况。 金属材料的组织决定了金属材料的性能。 金属的晶粒越细，金属材料在室温时的强度， 硬度就越高，塑性和韧性也越好。
合金的基本结构与性能
纯金属
局限，不能满足各种使用 要求 相由纯组元组成
合金
应用广泛 相特征分为固溶体和金属 间化合物等
马氏体（M）
晶体结构为体心四方结构。 碳在α -Fe中的过饱和固溶 体。 中高碳钢中加速冷却通常 能获得这种组织。 具有较高强度和硬度。
铁素体（F）
碳溶解在α -Fe立方晶体 中的间隙固溶体,具有 体心立方晶格。 力学性能：塑性，韧性 好，而强度，硬度低。 铁素体还是珠光体组织 的基体。
渗碳体（C）
不稳定，易氧化造成性能 性质稳定，力学性能出色，
固溶体
间隙固溶体常见于原子 半径较小的元素 （B,C,N,H原子）参与 形成的合金。 置换固溶体：溶剂晶格 中的某些晶格点位置 被溶质原子取代
固溶强化
由于溶质原子的溶入，使固溶体的晶格发生畸变， 位错的移动受到了阻碍。结果使金属材料的变 形抗力增大，强度，硬度升高。 固溶强化是金属材料强化的重要途径之一。