第一章 钢铁材料及热处理

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1、材料是人类生产和生活的物质基础；石器时代现代社会的三大支柱：材料青铜器时代铁器时代能源信息我国是世界上最早使用金属材料的国家之一。材料的使用是人类文明的体现：第一章钢铁材料及热处理纯金属：合金：合金的优点：单一金属元素所组成的物质。例：FeAlCuAu…力学性能好；加工性能好；价格便宜。金属材料由两种或两种以上金属元素或金属与非金属元素相互熔合且具有金属性质的物质，如钢、青铜等。§1金属材料的性能一材料性能的内容使用性能：加工性能：物理性能、化学性能、力学性能。亦称工艺性能，即适应于各种加工工艺的能力。

2、二金属材料的力学性能（一）力学性能：亦称机械性能，指材料抵抗外力作用的能力。（二）力学性能的内容：强度、塑性、硬度、韧性等1、强度1）概念：金属材料在静载荷的作用下，抵抗变形和断裂的能力。静载荷：对材料缓慢施加的外力。2）强度的种类：抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗扭强度等。3）抗拉强度的测定：（静拉伸试验）步骤：将欲测材料制成如图所示拉伸试棒；载荷A0L0装机缓慢加载，直到拉断；试验机自动绘出拉伸曲线。分析曲线：弹性极限：材料保持完全弹性变形所能承受的最大应力；材料在外力作用下开始产生明显塑性变形的最

3、小应力；材料断裂前所能承受的最大应力，又称抗拉强度；(MPa)低碳钢拉伸曲线′强度极限：屈服极限：（屈服强度）2塑性及其衡量指标塑性：材料在外力作用下产生塑性变形而不发生断裂的能力。伸长率：δ↑ψ↑则塑性越好试样拉断后其标距长度的相对伸长值。试样拉断后断口处横截面面积的相对收缩量。A0AkL0L1断面收缩率：3硬度a布氏硬度：HBb洛氏硬度：HRC1概念：金属表面抗硬物压入的能力。硬度的换算公式：10HRC≈HB用淬火钢球做压头，表示为HBS，其最大有效测量值是450HBS；用硬质合金球做为压头，表示为

4、HBW，最大有效测量值为650HBW。（有效值范围是20HRC～67HRC）硬度值较稳定，数据重复性好；测量费时，压痕面积大，不适于成品检验。测量简单迅速，压痕小，可用于成品检验。数据重复性较差，应多点测量。2种类：硬度符号压头类型总压力/kgf应用HRA金刚石圆锥60硬质合金、表面淬火钢HRB淬火钢球100软钢、退火钢、铜合金HRC金刚石圆锥150淬火钢件适用：灰铸铁、非铁金属、较软钢材材料抵抗冲击载荷的能力。ak=Ak/A0(J/cm2)4冲击韧性Ak：冲击吸收功AK=G(H1－H2)×9.8JA0

5、：试样横截面积§2纯金属的晶体结构和结晶晶体的原子在空间做有规则的排列；一晶体结构的基本知识（一）基本概念晶体：非晶体：1晶格：晶体中原子排列的格式。2晶胞：晶格中的一个基本单元。原子的排列是不规则的。1体心立方晶格：2面心立方晶格：3密排六方晶格：晶胞是一个立方体。属于这类晶格的金属有Cr、Mo、W、V等。纯铁在912℃以下也具有体心立方晶格结构。α-Fe晶胞是一个立方体。这类晶格的金属有Cu、AL、Ni、Au、Ag等。纯铁在912℃—1394℃为面心立方晶格结构。γ-Fe晶胞是一个正六棱柱。镁、锌等

6、金属具有密排六方晶格结构。（二）晶格的类型二纯金属的结晶1结晶：原子由无序状态排列的液体转变为按一定几何形状排列的晶体，这个转变过程叫结晶。2结晶过程：a产生细小的晶体（晶核）—形核；b晶核长大，同时产生新的晶核；c形成晶粒。晶粒越细小机械性能就越好。晶粒：晶体中晶格位向基本一致的区域。晶界：晶粒之间原子排列不规则的区域。多晶体结构：由许多晶粒组成的结构。实际结晶温度Tn；其随金属的冷却速度V冷变化而变化平衡结晶温度（理论结晶温度）T0；纯金属的T0是一恒定值过冷度ΔT=T0-TnV冷↑Tn↓ΔT↑时间

7、温度TnT0ΔT3结晶温度和冷却曲线(金属结晶时，温度随时间的变化关系曲线)5晶粒大小对机械性能的影响V冷↑→Tn↓ΔT↑→晶粒越细→力学性能越好。晶核数目晶核长大的速度ΔT↑→晶核数目↑→每一个晶核长大的余地越小→晶粒越细↑↑↑↑晶粒越细→晶界越多α-Fe15381394912液体（L）δ-Feγ-Fe℃时间1538℃以上为液体，L1538-1394℃具有体心立方晶格，δ-Fe1394-912℃具有面心立方晶格,γ-Fe912℃以下具有体心立方晶格，α-Fe同素异晶转变：晶格类型随温度改变而改变的现象

8、。重结晶：固态下晶格类型的转变，亦存在生核和长大的过程。纯铁的力学性能：σb=250MPaδ=50%80HB，软而韧。三金属的同素异晶转变纯铁的分类：§3合金的结构与状态图一基本概念1组元：组成合金的最基本的、能独立存在的物质，简称元。2相：在合金中凡是化学成份相同、晶格结构相同，并有界面与其它部分分割开的一个均匀区域，称为相。二合金的结构（一）固溶体组成合金的各组元在凝固后仍能保持溶解状态而形成均匀的固相。1定义：固溶体是单相组织，其晶格