第7章金属材料,思考题.ppt

材料科学与工程学院 材料科学与工程学院 材料工程基础—纤维的制备 第10章 金属材料 习 题 1 对钢进行退火和正火的目的？加热温度？如何冷却？ 2 钢淬火后为什么要进行回火？回火时组织和性能有何变化？ 3 合金产生时效强化的条件是什么？如何进行时效强化？ 4 按下表对常用的热处理方法进行总结 热处理方法 工艺特点 组织 性能 适用范围 退火 正火 淬火+回火 渗碳+淬火+低温回火 淬火+时效 习 题 1、说明下述牌号的成分并说明各属于哪一类钢？45，T8A，38CrMoAlA，9CrSi，LF11，LC4，ZL203，H80，HPb59-1，QSn10-1，K211 2、碳钢在哪些方面具有局限性？ 3、为什么不锈钢必须含12%以上Cr？比较各类不锈钢的特点。 4、铸铁与钢相比，在组织和性能上有何不同？ 5、铝合金、镁合金和钛合金各有何特点？简述其应用范围。 6、比较黄铜和青铜在组成和性能上的差异。 10-1-1 热处理的理论基础 一、金属材料的主要强化方式 固溶强化：形成固溶体，晶格畸变，强度、硬度提高，塑性、韧性下降。 细晶强化：晶粒细化，晶界增加，塑性变形，动态再结晶。 加工硬化：加工致塑性变形，强度、硬度提高，塑性、韧性下降。 时效强化：过饱和固溶体在一定温度下析出第二相或形成细小等轴晶。 第二相强化：固溶析出第二相，马氏体回火相变，共晶析出 复合强化：第二相弥散强化 热处理与金属强化的关系？ §10-1金属材料热处理 二、固态相变 热力学条件：系统自由能降低，内因 动力学条件：相变的速度，外因（温度、压力） 晶体学：晶核形成和晶体长大，粘度 热处理如何促进固态相变？ 10-1-2 钢的热处理 一、钢的热处理原理 相变：在加热和冷却过程中产生相变（温度、加热速率，保温时间） 组织转变：加热过程中奥氏体的形成（组织均化） 共析钢的奥氏体形成过程 二、钢的普通热处理 1、退火：加热到一定温度进行保温，然后缓慢冷却到600℃以下，再在空气中冷却至室温的过程。 完全退火：目的是细化晶粒、降低硬度、提高塑性、消除铸造偏析，组织发生再结晶。 不完全退火(球化退火)：加热至Ac1 +（20~40 ℃ ），通过渗碳体的不完全溶解使片状珠光体网状渗碳体组织转变为球状，以降低硬度、改善切削性能，同时为淬火提供良好的原始组织。 扩散退火：消除钢锭中化学成分偏析。扩散退火后，一般需再进行完全退火，以细化晶粒。 再结晶退火：消除加工硬化，提高塑性。 去应力退火：消除加工过程中残余内应力，稳定工件尺寸，特点是加热温度低，保温时间长。 2、正火：加热到Ac3以上温度并保温，出炉空冷至室温。完全退火比，正火温度略高，冷却速度快，机械性能好。 正火目的： 1）正火作为一般结构件的最终热处理 2）改善亚共晶钢的切削性能 3）消除或减少过共晶钢的网状先共析渗碳体组织，为球化退火作准备 3、淬火：加热到临界点（Ac1或Ac3 ）以上，保温后快速冷却，使奥氏体转变为马氏体的过程。钢在淬火时的组织和性能的变化： 1）获得由奥氏体转变为马氏体的条件 2）转变过程只有相变而无扩散，即化学成分无改变 3）马氏体转变不依靠已形成马氏体晶体的长大，而是依靠出现新的马氏体晶核。 4）马氏体具有高硬度，耐磨性好，机械性能优异。 淬火温度、保温时间、冷却速率、冷却方法 不同热处理时的加热和冷却方式 奥氏体晶核形成温度 钢的淬硬性与淬透性 淬硬性：表示钢能够淬硬的程度，用钢在正常淬火条件下能达到的最高硬度表示。淬硬性主要取决于碳含量。 淬透性：指钢在淬火时获得马氏体层深度的能力。淬透层的深度是从表面至半马氏体层（50%马氏体+50%屈氏体）的深度。钢的淬透性取决于其化学成分和临界冷却速度Vk。 4、回火：是将淬火冷却后的钢件重新加热到A1以下的某温度，保温后再空冷至室温。因淬火后的工件内部存在较大的内应力，回火主要是消除内应力，稳定工件尺寸。回火后材料的强度和硬度降低，塑性和韧性提高。 三、钢的表面淬火和化学热处理 1、表面淬火：感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火 2、化学热处理： 渗碳：加热至一定温度使活性碳原子渗入工件表面，渗碳量一般不超过0.3%，渗碳后需进行淬火和低温回火处理才能有效地发挥渗碳的作用。 渗氮：使工件表面氮化，以提高表面硬度、耐磨性、疲劳强度、耐蚀性和热硬性。渗氮温度比渗碳低，工件变形小。 碳氮共渗（氰化）：在炉膛中通入煤油和氨分解气体。 四、钢的热处理新工艺 1、无氧化加热：用保护气氛加