金属材料及其热处理.ppt
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1、机械工程材料,总 复 习,使用性能,工艺性能,纯金属,合金,工业用钢,有色金属及其合金,铸铁,结晶,塑性变形,热处理,一、性能, 使用性能 1、力学性能 刚度 强度 (3)塑性 (4)硬度 冲击韧性 断裂韧性,2、化学性能 耐蚀性:材料在介质中抵抗腐蚀的能力。 抗氧化性:材料在高温下抵抗氧化作用的能力。 3、耐磨性:材料抵抗磨损的能力。, 工艺性能 1、铸造性能:液态金属的流动性、填充性、收缩率、偏析倾向。 2、锻造性能:成型性与变形抗力。 3、切削性能:对刀具的磨损、断屑能力及导热性。 4、焊接性能:产生焊接缺陷的倾向。 5、热处理性能:淬透性、耐回火性、二次硬化、回火脆性。,二、晶体结构,
2、 纯金属的晶体结构 1、理想金属 晶体:原子呈规则排列的固体。 晶格:表示原子排列规律的空间格架。 晶胞:晶格中代表原子排列规律的最小几何单元., 三种常见纯金属的晶体结构, 立方晶系的晶面指数和晶向指数 晶面指数:晶面三坐标截距值倒数取整加( ) 晶向指数:晶向上任一点坐标值取整加 立方晶系常见的晶面和晶向 晶面族与晶向族 指数不同但原子排列完全相同的 晶面或晶向。 密排面和密排方向 同滑移面与滑移方向 在立方晶系中,指数相同的晶面与晶向相互垂直。,2、实际金属, 多晶体结构:由多晶粒组成的晶体结构。 晶粒:组成金属的方位不同、外形不规则的小晶体. 晶界:晶粒之间的交界面。 晶体缺陷晶格不完
3、整的部位 点缺陷 空位:晶格中的空结点。 间隙原子:挤进晶格间隙中的原子。 置换原子:取代原来原子位置的外来原子。, 线缺陷位错 晶格中一部分晶体相对另一部分晶体沿某一晶面发生局部滑移, 滑移面上滑移区与未滑移区的交接线. 面缺陷晶界和亚晶界 亚晶粒:组成晶粒的尺寸很小、位向差也很小的小晶块。亚晶界:亚晶粒之间的交界面。 晶界的特点: 原子排列不规则;阻碍位错运动;熔点低;耐蚀性低;产生内吸附;是相变的优先形核部位。,金属的晶粒越细,晶界总面积越大,位错障碍越多;需要协调的具有不同位向的晶粒越多,使得金属塑性变形的抗力越高。 晶粒越细,单位体积内同时参与变形的晶粒数目越多,变形越均匀,在断裂前
4、将发生较大塑性变形。强度和塑性同时增加,在断裂前消耗的功大,因而韧性也好. 细晶强化:通过细化晶粒来提高强度、硬度和塑性、韧性的方法。, 合金的晶体结构 合金:由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质。如碳钢、合金钢、铸铁、有色合金。 相:金属或合金中凡成分相同、结构相同,并与其他部分有界面分开的均匀组成部分。 1、固溶体:与组成元素之一的晶体结构相同的固相. 置换固溶体:溶质原子占据溶剂晶格结点位置形成的固溶体。多为金属元素之间形成的固溶体。, 间隙固溶体:溶质原子处于溶剂晶格间隙所形成的固溶体。 为过渡族金属元素与小原子半径非金属元素组成。 铁素体:碳在-Fe中的固溶体。 奥氏体:碳在
5、-Fe中的固溶体。 马氏体:碳在-Fe中的过饱和固溶体。 固溶强化:随溶质含量增加,固溶体的强度、硬度提高,塑性、韧性下降的现象。,马氏体的硬度主要取决于其含碳量,并随含碳量增加而提高。 金属化合物:与组成元素晶体结构均不相同的固相. 正常价化合物 如Mg2Si 电子化合物 如Cu3Sn 间隙化合物:由过度族元素与C、N、H、B等小原子半径的非金属元素组成。 分为结构简单的间隙相和复杂结构的间隙化合物。,强碳化物形成元素:Ti、Nb、V 如TiC、VC 中碳化物形成元素:W、Mo、Cr 如Cr23C6 弱碳化物形成元素:Mn、Fe 如Fe3C 性能比较:强度:固溶体纯金属 硬度:化合物固溶体纯
6、金属 塑性:化合物固溶体纯金属, 金属化合物形态对性能的影响 基体、晶界网状:强韧性低 晶内片状:强硬度提高,塑韧性降低 颗粒状: 弥散强化:第二相颗粒越细,数量越多,分布越均匀,合金的强度、硬度越高,塑韧性略有下降的现象。 固溶体与化合物的区别:结构;性能;表达方式, 合金元素在钢中的作用,1、强化铁素体; 2、形成化合物第二相强化 3、扩大(C,Mn,Ni,Co)或缩小(Cr,Si,W,Mo)A相区 4、使S、E点左移 5、影响A化 6、溶于A(除Co外), 使C曲线右移, Vk减小, 淬透性提高. 7、除Co、Al外,使Ms、Mf点下降。,8、提高耐回火性(淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降
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- 金属材料 及其 热处理
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