金属工艺学基础知识

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1、金属工艺学基础知识1.弹性变形：材料受外力作用时产生变形，当外力去除后恢复其原来形状，这种随外力消失而消失的变形，称为弹性变形。一、两种基本变形FFF2.塑性变形:材料在外力作用下产生永久的不可恢复的变形，称为塑性变形。FFF在低碳钢拉伸曲线中，把F-Δl坐标换成σ-ε（应力—应变）就可以直接在图上读出力学性能指标，并且不需要做成标准试样。二、低碳钢的拉伸曲线强度材料在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。工程上常用的金属材料的强度指标有屈服强度(σs)和抗拉强度(σb)等.不同的金属材料拉伸曲线低碳钢铸铁典型塑性材料的拉伸曲线典型脆性材料1.布氏硬度原

2、理：布氏硬度试验是指用一定直径的球体（钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，用测量的表面压痕直径计算硬度的一种压痕硬度试验。三、硬度材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。最常用的硬度指标有：布氏硬度（HB)和洛氏硬度(HRA-C)。布氏硬度和洛氏硬度试验原理和使用范围均不相同；使用刚球压头时布氏硬度值用符号HBS表示；使用硬质合金压头时用符号HBW表示。在实际测试时，不必用公式计算，一般用读数显微镜测出压痕直径d，然后根据d大小查表，即可求出所测的硬度值。应用：测量比较软的材料。测量范围HBS<450、HBW<650的金属

3、材料。优缺点：压痕大，测量准确，但不能测量成品件。原理2.洛氏硬度加初载荷加主载荷卸除主载荷读硬度值应用范围20~671500N120°金刚石圆锥体HRC25~1001000N1.588mm钢球HRB70~85600N120°金刚石圆锥体HRA常用洛氏硬度标度的试验范围四、铁及铁碳合金组织1.纯铁的晶体结构三种常见的金属的晶格类型：体心立方面心立方密排六方晶体中的原子排列2.金属的同素异构转变1538cº1394ºc912ºc室温δ-Feγ-Feα-Fe体心立方面心立方体心立方金属的同素异构转变的慨念金属在固态下，随着温度的改变其晶体结构发生变化的现象。

4、金属的同素异构转变的意义可以用热处理的方法即可通过加热、保温、冷却来改变材料的组织，从而达到改善材料性能的目的。3.铁碳合金组织（1）.铁素体F：C→α－Fe中形成的固溶体。单相、层片状、体心立方晶格。（2）.奥氏体A：C→γ－Fe中形成的固溶体。单相、层片状、面心立方晶格。（3）.渗碳体K：Fe3C，硬度极高，塑形、韧性极低，伸长率和冲击韧度近于零。（4）.珠光体P：F＋Fe3C两相，机械混合物。0.77％C。强度高、硬度较高。（5）.莱氏体Ld、Ld′：两相机械混合物，含碳量：4.3％C。Ld＝A＋Fe3C727～1148℃。（高温莱氏体）Ld′＝P

5、＋Fe3C20～727℃。（低温莱氏体）总结：硬度最高的是渗碳体，强度最好的是珠光体，高温下奥氏体塑性最好，常温下铁素体塑性最好，莱氏体硬度较高。组织名称组织特点碳最大溶解度力学性能奥氏体A碳溶于Υ-Fe中所形成的固溶体2.11％质软、塑性好δ＝40％～50％，σb=400～850MPa，HBW＝170～220铁素体F碳溶于α-Fe中所形成的固溶体0.0218％塑性和韧性较好δ＝30％～50％，σb=100～240MPa，HBW＝50～80渗碳体K具有复杂斜方结构间隙化合物6.69％塑性、韧性几乎为零，脆、硬，HBW＝800珠光体PWC=0.77％的奥氏

6、体同时析出F与Fe3C的机械混合物δ=20％～25％，σb=600～800MPa，HBW＝170～230表一钢的成分、组织与性能的关系五、铁碳合金状态图分析渗碳体的熔点共晶点共析线共析点纯铁的熔点共晶线ACD线—液相线AECF线—固相线碳在奥氏体中的最大溶解度A3线Acm铁碳合金相图中主要特性点的含义特性点的符号温度t/℃含碳量wc%含义ACDEGPSQ1538114812271148912727727室温04.36.692.1100.020.770.0008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α-Teγ-Te同素异晶转变点碳在铁素体中的

7、最大溶解度共析点碳在铁素体中的溶解度相图中主要线的含义ACD线—液相线是不同成分铁碳合金开始结晶的温度线。AECF线—固相线各种成分的合金均处在固体状态。结晶温度终止线。ECF水平线—共晶线含碳量为4.3%的液态合金冷却到此线时，在1148℃由液态合金同时结晶出奥氏体和渗碳体的机械混合物，此反应称为共晶反应。PSK水平线—共析线（A1线）含碳量为0.77%的奥氏体冷却到此线时，在727℃同时析出铁素体和渗碳体的机械混合物，此反应称为共析反应。GS线—（A3线）是冷却时奥氏体转变为铁素体的开始线。ES线—称Acm线是碳在奥氏体中的溶解度线，实际上是冷却时由

8、奥氏体中析出二次渗碳体的开始线。典型合金结晶过程分析铁碳合金含碳量为2.11%—