第2章钢铁材料及其在汽车上的应用课件.ppt

掌握金属的结晶过程，了解金属的晶体结构； 熟悉铁碳合金的基本相和组织，理解铁碳合金相图的含义； 熟悉常用碳素钢的性能、牌号和用途； 掌握热处理工艺的原理，以及各种热处理的工艺过程和用途； 了解合金元素在钢中的主要作用，熟悉合金钢的性能、牌号和用途； 了解粉末冶金工艺、特点及其应用。 晶格、晶胞，常见金属的晶格类型，晶体缺陷； 金属的结晶过程，金属的同素异构转变，合金的晶体结构和结晶； 铁碳合金的基本相和组织，Fe-Fe3C相图中的点线的含义，合金组织，成分和温度的变化规律，铁碳相图的应用； 碳素钢、碳及常存杂质对碳素钢的性能影响，碳素钢的分类，常用碳素钢的性能、牌号、用途； 钢在加热与冷却时的组织转变过程，常用的热处理工艺方法； 合金钢的定义、分类、牌号，常用合金钢的性能和用途； 铸铁的分类，铸铁的石墨化，各种铸铁的性能、牌号和用途。 金属晶格结构、组织和特点，常用金属材料的性能及其用途。 金属材料在不同的使用场合下，所要求的力学性能、物理性能、化学性能以及工艺性能各不相同。虽然都是金属材料，不同成分和不同状态下的性能差异也非常大。造成金属材料性能差异的主要原因是由于金属材料内部结构的不同。 非晶体中的质点，是杂乱无章地堆积在一起，无规则可循。 晶体具有规则的外形。 晶体具有固定的熔点。 晶体具有各向异性。 体心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格 单晶体 晶格空位 置换原子 间隙原子 刃型位错（a） 螺形位错 （b） 谢谢大家！ 2.4.1 钢在加热时的组织转变 加热是各种热处理必不可少的第一道工序。加热的目的是使钢部分或完全处于奥氏体状态。通常将这种加热转变过程称为钢的奥氏体化，加热时奥氏体化的程度及晶粒大小，对其冷却转变过程及最终的组织和性能都有极大的影响。 以共析钢（含碳量Wc为0.77%）为例，加热前其内部组织是珠光体，其中的铁素体和渗碳体间隔排列成片层状，加热时奥氏体的转变过程可分为奥氏体的形核、奥氏体晶核长大、剩余渗碳体溶解和奥氏体成分的均匀化四个阶段。 2.4.2 钢在冷却时组织转变 常用的冷却方式有等温冷却和连续冷却两种。 等温冷却是将加热到奥氏体状态的钢快速冷却到A1以下某—温度并保温停留一段时间，使其在该温度下发生组织转变，然后再冷却到室温。 连续冷却则是指将加热到奥氏化状态的钢，以不同的冷却速度连续冷却至室温，并在连续冷却过程中发生组织转变。 等温冷却 连续冷却 过冷奥氏体的等温转变 过冷奥氏体的连续等温转变 2.4.3 钢的普通热处理 钢的退火 钢的正火 退火是把钢加热到适当的温度，经过一定时间的保温，然后缓慢冷却（一般为随炉冷却），以获得接近平衡组织的热处理工艺。其主要目的是减少钢锭、铸件、锻肧等的化学成分及组织的不均匀性，细化晶粒，降低硬度，消除内应力，以及为淬火做好组织准备。 钢材或钢件加热 Ac3（对于亚共析钢）或Accm（对于过共析钢）以上30℃～50℃，保温适当时间后，使之完全奥氏体化，然后在空气中均匀冷却，以得到珠光体组织的热处理工艺称为正火。正火后组织以索氏体为主。 钢的退火与正火的选用 改善切削加工性 在一般生产中，低碳钢通过正火可提高硬度，改善切削性能；中碳钢既可采用退火，也可采用正火；含碳0.45%～0.6%的高碳钢则必须采用完全退火；过共析钢用正火消除网状渗碳体后再进行球化退火。 使用性能方面 对钢件的性能要求不太高，可采用正火作为最终热处理。如果零件尺寸较大或形状较复杂，应选择退火。 经济性方面 正火比退火生产周期短，操作简便。故在可能条件下，特别是在大批量生产时应优先考虑以正火代替退火。 退火与正火属于同一类型热处理方式，在选择时从以下几方面考虑： 2.4.4 钢的淬火 淬火是指将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（共析钢与过共析钢）以上的某一温度，保温后以大于临界冷却速度Vc进行快速冷却，使奥氏体转变为马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺。淬火的目的就是获得马氏体，以提高钢的力学性能，其实质是奥氏体化后进行马氏体转变（或下贝氏体转变）。 理想淬火冷却曲线示意图 2.4.5 钢的回火 减少或消除内应力 淬火钢内往往存在很大的内应力，并导致韧性下降、零件变形和开裂，回火可消除内应力，防止工件变形或开裂。 获得工件所要求的力学性能 淬火钢件硬度高，脆性大，为满足各种工件不同的性能要求。可以通过适当回火来调整硬度，获得所需的塑性和韧性。 稳定工件尺寸 通过回火可以使组织趋于稳定，以保证工件在使用过程中不再发生变形。 改善某些合金钢的切削性能 常采用高温回火，使碳化物适当聚集，降低硬度，以利于切削加工。 回火是把淬火钢加热到Ac1以下的某一温度保温后进行冷却的热处理工艺。