为什么要学金属工艺学(机械工程材料工艺学)

为什么要学金属工艺学(机械工程材料工艺学)内容摘要：

氏体中开始析出渗碳体线（碳在奥氏体中的固溶线）。 （ 5） PSK 线－ A1 线：共析线； 共析反应 A→ P（ F＋ C）共晶体。 （ 6） PQ 线－碳在铁素体中的溶解度曲线。 这种由铁素体中析出的渗碳体为三次 渗碳体。 ： 含碳量分类： 工业纯铁： C≤ ％ C 钢： ％ C≤ ％ 白口铁： ％ C％ 钢分类： 共析钢： ％ P 亚共析钢： C％ P＋ F 过共析钢： C％ P＋ C 共晶白口铁分类： 共晶白口铁： ％ C Ld′ 亚共晶白口铁： C％ C Ld′＋ P＋ C 过共晶白口铁： C％ C Ld′＋ C 三、钢在结晶过程中的组织转变 实验：热分析法－（ C： 0－ ％）实用价值。 ： ％ C： L→ L＋ A→ A→ P 分析：在 727℃ 发生共析反应， A 中含碳多少。 P 中含碳多少。 （ 727℃ :F＝ ％、 C＝ ％） ： ％ C： L→ L＋ A→ A→ A＋ F→ P＋ F 分析： ① A→ A＋ F 在→点以上 A 中含碳多 少。 随着温度降低， A 中含碳是 逐渐增加还是减少。 13 ② A＋ F→ P＋ F 在冷却到→点时， A 中含碳增加到 ％ C，发生共析反应 A→ P，727℃时， P、 F 各占百分多少。 727℃ : F＝ ％、 P＝ ％。 20℃ :F＝ ％、 C＝ ％。 ： ％ C： L→ L＋ A→ A→ A＋ C→ P＋ C （ P＝ ％、 C＝ ％） 分析： ① A→ A＋ C 在→点以上， A 中含碳多少。 C 中含碳多少。 在→点以下， 随着温度降低， A 中含碳逐渐增加还是减少。 ② A＋ C→ P＋ C 当冷却到→时， A 中含 碳逐渐减少到 ％ C，发生共析反 应 A→ P， 727℃ ,P、 C 相对含量是多少。 Ⅵ .亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁请学生自行分析。 铁碳合金的组织和性能： 工业纯铁： F 塑性好。 亚共析钢： F＋ P 取决于 F、 P 的含量。 共析钢： P 强度高。 过共析钢： P＋ C 取决于 P、 C 的含量（ C 为网状的二次渗碳体，脆、不合格）。 亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁自行分析。 力学性能和含碳量的关系曲线图。 力学性能 Ψδ αku HB σS σb 含碳量（钢 ≤ ％ C） 0 － Fe3C 状态图的应用。 正确选材： ① .C≤ ％，低碳钢：塑性好，韧性好。 ② ％ C％，中碳钢：综 合机械性能好。 ③ .％ ≤ C≤ ％，高碳钢：硬度高，耐磨性好。 14 制定工艺性能： ① 铸造方面： 共晶成分的铁碳合金铸造时，组织致密，不易偏析。 ② 锻造方面： 钢加热到固相线 AE 以下 200℃ 及 A3 线上 170℃之间，利用奥氏体塑性好。 ③ 焊接方面： ④ 热处理方面： 课堂讨论：碳对铁碳合金组织和性能的影响。 布置作业： 课后总结： 第四节 工业用钢简介 复习旧课：碳对铁碳合金组织和性能的影响。 一、钢的分类 碳钢的分类、编号和用途： 分类： ① 低碳钢： ％ C ① 亚共析钢： ～ ％ C。 ② 中碳钢： ％ ≤ C% ②共析钢： ％ C。 ③ 高碳钢： ％ C≤ ％ ③过共析钢： ～ ％ C。 质量： ① 普通碳素钢： S≤ ％、 P≤ ％。 ② 优质碳素钢： S≤ ％、 P≤ ％。 （和国际不接轨） ③ 高级优质碳素钢： S≤ ％、 P≤ ％。 用途： ①碳素结构钢： ② 碳素工具钢： 冶炼： ① 平炉钢（逐渐淘汰） ② 转炉钢（使用） ③ 电 弧炉钢。 酸碱性： ①酸性钢 ②碱性钢 ③中性钢。 钢的分类：碳素钢和合金钢。 二、碳素钢： 钢中杂质含量对其性能的影响 Mn： ～ ％ Mn，有益元素，脱氧剂。 提高钢的强度和硬度，特别是降低钢的的脆性。 Si： ％ Si，有益元素，脱氧剂。 提高钢的强度。 S： ％，有害元素，热脆（红脆性）。 （ FeS＋ Fe）为共晶体， 985℃为液体。 硫的含量越高，热脆性越严重。 P： ％，有害元素，冷脆。 使钢常温下其塑性和韧性急剧下降，脆性转变温度升高，在低 温时，这种现象更加严重。 15 H： ％，有害元素，氢脆，白点。 过多的氢分子会导致钢的开裂。 总之，杂质元素对钢材的性能与质量影响很大，必须严格控制在所规定的范围内。 碳素钢分如下三类： （ 1）普通碳素结构钢： 新： Q235A（ F、 b、 Z）、 σs≥ 235MPa。 旧：甲类钢： A A A ……… A7 满足机械性能要求的。 乙类钢： B B B ……… .B7 满足化学性能要求的。 特类钢： C C …… ..C5 满足机械和化学性能要求的。 通常用于制造型材、螺钉、铁钉、铁丝、建 筑材料等。 （ 2）优质碳素结构钢： 普通含锰量钢： ～ ％ Mn。 较高含锰量钢： ～ ％ Mn。 举例： 45： ％ C 左右、 ～ ％ Mn 左右。 45Mn ： ％ C 左右、 ～ ％ Mn 左右。 常用于齿轮、主轴、连杆 → 45。 弹簧、板簧、发条 → 6 65Mn。 （ 3） .碳素工具钢： 优质碳素工具钢： T＋数字。 高级优质碳素工具钢： T＋数字＋ A。 举例： T T T ……… .T14。 含义： ％、 ％、 ％ …… .％ T7A、 T8A、 T9A、 ……… .T14A。 主要用于剪刀、斧头、锯子、锉刀等。 三、合金钢： 钢：非合金钢、低合金钢、合金钢。 合金钢：低合金钢、合金钢。 碳钢在 200℃时，机械性能剧烈下降，而合金钢在 650℃时，其机械性能才略为下降。 质量：优质钢、高级优质钢（ A）、特级优质钢（ E）。 起首两位数字表示平均含碳量的万分之几，其后的符号表示所含的主要元素；若元素含量 ％，不标数，元素含量 ≥ ％，其后的数表示其百分含量。 最后标“ A”则称为高级优质合金结构 钢（滚动轴承钢除外）。 例： 12CrNi3： ％ C、 Cr％、 3％ Ni 20CrMnTi： ％ C、 Cr、 Mn、 Ti％ 15Cr、 20Mn2B、 55Si2MnA 当含碳量 ≥ ％时，不标含碳量数 当含碳量 ％时，起首数表示含碳量的千分之几。 合金元素同上。 例： 9Mn2V： ％ C、 2％ Mn、 V％ CrWMn： C≥ ％、 Cr、 W、 Mn％。 W18Cr4V、 W12Cr4V4Mo、 9SiCr。 16 起首数表示含碳量的千分之几，若起首为 “ 0”，则表示含碳量 ％；若起首数为“ 00”，则表示含碳量为 ≤ ％，合金元素同上。 例： 9Cr18： ％ C、 18％ Cr。 1Cr18Ni9Ti： ％ C、 18％ Cr、 9％ Ni、 Ti％。 0Cr17Mn13Mo2V： C％、 17％ Cr、 13％ Mn、 2％ Mo、 N％ 0Cr18Ni9Ti、 1Cr1 1Cr2 0Cr17Ti。 第五节 零件选材的一般原则 选择材料的一般原则如下： 要求：安全第一。 ：质量第一。 ：效率第一。 （以铁代钢，以铸代锻） 问答题： 一、根据铁碳合金状态图，说明下列原因： ％的钢比含碳 ％的钢硬度高。 ％的钢比含碳 ％的钢强度高。 ，铸铁宜铸造成形。 T T10 钢比锯 20 钢费力，锯条宜钝。 1100℃ 含碳 ％的钢能锻造，而含碳 ％的生铁不能锻造。 ，而吊车用的钢缆却用中碳钢。 材料均是高碳钢。 、刻字刀具均用高碳钢。 0 10 号钢。 二、选择对应的材料： 45 65 A3（ Q235A） T13 T8A 10 ZG280－ 500。 弹簧 主轴 螺钉 锯子 锉子 箱体 油箱盖。 布置作业： 课后总结： 第一节 概述 复习旧课：碳素钢的分类和牌号及其应用。 第四章 钢的热处理 现代工业生产中，为了不断提高金属下材料的机械性能，采用两种方法： ①合金化法－碳钢中加入合金元素（调整钢的化学成分）。 ②热处理法－碳钢进行工艺处理（调整钢的组 织）。 热处理：钢在固态范围内，通过加热、保温、冷却，改变金属材料的内部组织，改变材料的力学性能。 一个条件，三个过程： Sold hot－ keep－ cold。 分类： 普通热处理：退火、正火、淬火、回火。 17 热处理 表面淬火：火焰加热和感应加热法。 表面热处理 化学热处理：渗碳、渗氮、二元、多元共渗。 ٭【 第一节：热处理的基本原理】（教课书省略） 一、钢的加热和保温时的组织转变： 绝大多 数的热处理均是把钢加热到使其转变为奥氏体组织且尽量保持细小的晶粒。 （冷却）时组织转变的温度。 AC1－加热时，珠光体转变为奥氏体的温度。 Ar1－冷却时，奥氏体转变为珠光体的温度。 AC3－加热时，铁素体转变为奥氏体。 Ar3－冷却时，奥氏体转变为铁素体的开始温度。 ACCm－加热时，二次渗碳体在奥氏体中的溶解的终了温度。 ArCm－冷却时，二次渗碳体从奥氏体中析出的终了温度。 钢号： 10 25 30 50 T10 T12 AC1： 727 735 732 727 730 730 AC3： 876 840 813 774 Ar3： 850 824 796 755 Ar1： 710 710 714 718 718 713 ACCm： 800 820 加热、冷却时的理想温度： A A ACm 实际加热温度： AC AC ACCm （ 0~＋ 20℃ ） 实际冷却温度： Ar Ar ArCm （ 0～－ 20℃ ） ： 以共析钢为例： ① 加热到 AC1以下时，依然是 P； ②加热到 AC1时， A 晶核产生； ③继续加热， A 晶核长大， F→ A、 C 溶解； ④残余 C 溶解； ⑤均匀化。 亚共析钢、过共析钢分析： 共析钢等温曲线图 ℃（温度） 18 A1 600 550 500 230 Ms － 50 Mf 0 1 10 102 103 104 105 106 S（时间）。