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鋼鐵是鋼和鑄鐵的總稱(chēng)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中應(yīng)用最廣泛的工程材料。工業(yè)用鋼按化學(xué)成分可分為碳素鋼（簡(jiǎn)稱(chēng)碳鋼）和合金鋼兩大類(lèi)。由于碳鋼容易冶煉，價(jià)格低廉，可以滿(mǎn)足一般工程機(jī)械、機(jī)械零件及工具的性能要求。合金鋼是在碳鋼基礎(chǔ)上，有目的地加入某些金屬或非金屬元素而得到的多元合金，其目的是顯著地改變或提高合金鋼的某些特殊要求性能，使鋼材能...

鋼的氮化是向鋼的表面層滲入氮原子以提高表層的硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度及耐蝕性的化學(xué)熱處理工藝，也稱(chēng)為滲氮。 1）氣體氮化 這種方法是向井式爐中通入氨氣，利用氨氣受熱分解來(lái)提供活性氮原子，反應(yīng)如下： 2NH3　＝＝＝3H2+ 2［N］ 由于氨的分解在200℃以上開(kāi)始，鐵素體對(duì)氮有一定的溶解能力，所以氮化溫度不高，不超過(guò)鋼的...

鋼的化學(xué)熱處理 化學(xué)熱處理是另一種表面強(qiáng)化熱處理技術(shù)，其方法是將工件置于特定介質(zhì)中加熱和保溫，使一種或幾種元素滲入工件表面，以改變表層的化學(xué)成分和組織，從而達(dá)到表面強(qiáng)化的目的。各種化學(xué)熱處理的基本過(guò)程包括以下3個(gè)階段。 ①分解　工件處于某種介質(zhì)中，介質(zhì)在加熱過(guò)程中分解出滲入元素的活性原子。 ②吸收　工件表面對(duì)活性原子進(jìn)...

在鋼材的生產(chǎn)實(shí)際中，許多機(jī)械零件如軸、齒輪、凸輪等，要求表面有較高的耐磨性，而心部則要求有足夠的塑性和韌性。采用表面淬火可以適應(yīng)上述要求。 表面淬火是通過(guò)快速加熱使鋼表層奧氏體化，然后淬火冷卻，這樣表層便可獲得硬而耐磨的馬氏體組織，而心部組織并未發(fā)生變化，仍保持著較高的塑韌性。由于這一熱處理工藝具有一系列優(yōu)點(diǎn)，因此，在...

鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻過(guò)程中，會(huì)發(fā)生一系列組織轉(zhuǎn)變即發(fā)生固態(tài)相變。在不同的溫度、時(shí)間和冷卻條件下，材料將形成不同的組織和性能。鋼的固態(tài)相變是熱處理的理論基礎(chǔ)。 鋼的熱處理是將鋼在固態(tài)下施以不同的加熱、保溫和冷卻，以改變其組織，從而獲得所需性能的一種工藝。熱處理是一種重要的金屬熱加工工藝，在機(jī)械制造工藝中占有十分重要...

鋼的淬透性是指鋼在淬火時(shí)能夠獲得淬硬深度的能力，它是鋼材固有的一種熱處理工藝性能。在規(guī)定的試驗(yàn)條件下淬火，鋼的淬硬層深度越大，則鋼的淬透性就越好。因此，淬透性的高低可以用規(guī)定條件下淬透層深度的大小來(lái)表示。一般規(guī)定從淬火件表面至半馬氏體區(qū)（馬氏體與非馬氏體組織各占一半的地方）的距離為淬透層深度，而半馬氏體處可用測(cè)量硬度的...

鋼的回火是將淬火鋼重新加熱到A c1點(diǎn)以下適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻的熱處理工藝。淬火鋼不經(jīng)回火一般不能直接使用。這是因?yàn)殇摰拇慊鸾M織由淬火馬氏體和殘余奧氏體所組成，它們都是不穩(wěn)定的組織，而淬火馬氏體又極脆，同時(shí)淬火工件中存在著很大的內(nèi)應(yīng)力，若不及時(shí)回火，會(huì)使工件發(fā)生變形甚至開(kāi)裂?；鼗鸬哪康木褪菫榱讼ぜ慊鸷?..

淬火是將鋼加熱到A c3或A c1以上，保溫一定時(shí)間使其奧氏化，再以大于臨界冷卻速度進(jìn)行快速冷卻，從而發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。淬火的目的主要是為了獲得馬氏體，淬火后再經(jīng)回火可提高鋼的硬度和耐磨性。它是強(qiáng)化鋼材最重要的熱處理方法。 （1）淬火工藝 1）淬火加熱溫度 碳鋼的淬火加熱溫度選擇范圍如圖1．4．17所示。 對(duì)...

將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，隨后緩慢冷卻以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝，這一過(guò)程稱(chēng)為退火。退火的主要目的在于減少鋼材化學(xué)成分和組織的不均勻性，消除內(nèi)應(yīng)力、調(diào)整和改善鋼材的力學(xué)性能和工藝性能，并為最終熱處理作好組織準(zhǔn)備。 鋼的退火工藝種類(lèi)很多，可分為完全退火、不完全退火、等溫退火、球化退火、去應(yīng)力退火等這幾種。...

奧氏體化是鋼的組織轉(zhuǎn)變的基本條件。下面首先以共析鋼為例，分析奧氏體的形成過(guò)程： （1）奧氏體的形成 共析鋼在A1點(diǎn)以下全部為珠光體組織，珠光體（P）是鐵素體（F）和滲碳體（Fe3 C）兩相組成的機(jī)械混合物；因此珠光體向奧氏體（A）的轉(zhuǎn)變過(guò)程中必須進(jìn)行晶格的改組和鐵、碳原子的擴(kuò)散。奧氏體的形成是通過(guò)形核及長(zhǎng)大過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的...

鋼的正火是將鋼加熱到A c3或A ccm以上30～50℃，保溫一定時(shí)間后從爐中取出在空氣中冷卻得到珠光體基體組織的熱處理工藝。與退火的明顯區(qū)別是，正火的冷卻速度更快一些，形成的組織更細(xì)一些（共析碳鋼正火后獲得索氏體組織），因而鋼的力學(xué)性能也有所提高。 正火的主要應(yīng)用范圍如下： 圖1．4．16　退火和正火的加熱溫度范圍 ...

鐵碳合金相圖是研究鋼、生鐵（鑄鐵）的基本工具。鋼的含碳量小于2.11%，生鐵（鑄鐵）的含碳量為2.11%～6.69%，大于6.69%的鐵碳合金工業(yè)上沒(méi)有使用價(jià)值。因此，目前鐵碳合金相圖的含碳量不是0～100%的完整的圖形，而只研究0～6.69% C的部分，即Fe作為一個(gè)組元，含碳量6.69%的Fe3 C作為另一組元的F...

鐵是具有同素異構(gòu)的金屬。低于912℃時(shí)，F(xiàn)e呈體心立方晶格（α-Fe），在912～1 394℃時(shí)，F(xiàn)e呈面心立方晶格（γ-Fe），在1 394～15 383℃時(shí)，F(xiàn)e又呈體心立方晶格（δ-Fe）。鐵碳合金在液態(tài)時(shí)鐵和碳可以無(wú)限互溶；在固態(tài)時(shí)碳能溶于鐵的晶格中，形成間隙固溶體。當(dāng)含碳量超過(guò)鐵的溶解度時(shí)，多余的碳便與鐵形成...

合金相圖是用來(lái)表示合金系的平衡相與成分、溫度之間關(guān)系的圖形，又稱(chēng)合金狀態(tài)圖或合金平衡相圖。應(yīng)用合金相圖，可清晰了解合金在緩慢加熱或冷卻過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律。所以，相圖是進(jìn)行金相組織分析、制訂鑄造、鍛壓、焊接、熱處理熱加工工藝的重要依據(jù)。 2.4.1　二元合金相圖的建立 相圖都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法建立起來(lái)的，最常用的是熱分析法...

固溶體、金屬化合物是組成合金的基本相。由兩種或兩種以上的相按一定質(zhì)量百分?jǐn)?shù)組合而成的物質(zhì)稱(chēng)為機(jī)械混合物。例如，鐵素體和滲碳體在某種條件下形成的機(jī)械混合物稱(chēng)為珠光體。機(jī)械混合物的性能取決于各組成相的性能，以及各相的數(shù)量、形狀、大小和分布。

合金中溶質(zhì)含量超過(guò)溶劑的溶解度后，會(huì)出現(xiàn)新相。這個(gè)新相可能是另一種固溶體，也可能是晶格類(lèi)型和性能完全不同于任一組元的新相，稱(chēng)為金屬化合物。一般可用化學(xué)分子式表示，如Fe3 C，TiC，CuZn等。 金屬化合物一般具有熔點(diǎn)高、硬度高、脆性大的特點(diǎn)，在合金中主要作為強(qiáng)化相，如Fe3 C在鋼中存在，將使鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性...

某種元素的晶格中溶入其他元素原子組成的相稱(chēng)為固溶體。形成固溶體后，晶格保持不變的組元稱(chēng)為溶劑；晶格消失或被溶解的組元稱(chēng)為溶質(zhì)。由此可知，固溶體的晶格類(lèi)型與溶劑組元相同，顯微形貌也與溶劑相同。 固溶體的濃度通常是指固溶體中溶質(zhì)所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。在一定條件下，溶質(zhì)元素在固溶體中的極限濃度稱(chēng)為固溶體的溶解度。凡溶解度有一定限...

（1）合金。一種金屬元素與其他金屬元素或非金屬元素，經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其他方法結(jié)合成具有金屬特性的物質(zhì)稱(chēng)為合金，如碳鋼是鐵和碳組成的合金；黃銅是銅和鋅組成的合金。 （2）組元 組成材料的最基本、能獨(dú)立存在的物質(zhì)稱(chēng)為組元（簡(jiǎn)稱(chēng)元）。一般來(lái)說(shuō)，組元是組成該材料的元素，但穩(wěn)定的化合物也可以作為組元。例如，黃銅的組元是銅和鋅，青銅...

金屬在固態(tài)下，由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的過(guò)程稱(chēng)為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。如鐵、鈦、錳、錫等均有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的性能。純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變過(guò)程如圖1．2．8所示，從圖中可以看出，純鐵在1 538℃時(shí)開(kāi)始結(jié)晶，在1 538～1 394℃時(shí)為體心立方晶格，稱(chēng)為δ-Fe；溫度下降到1 394～912℃時(shí)為面心立方晶格，稱(chēng)為γ-Fe；在91...

金屬的性能與其組織有關(guān)，而組織與結(jié)晶過(guò)程有關(guān)，因而要了解金屬的結(jié)晶規(guī)律，以便控制結(jié)晶過(guò)程，形成希望得到的組織和性能。 2.2.1　純金屬的結(jié)晶 （1）結(jié)晶的概念 除少數(shù)粉末冶金制品外，絕大多數(shù)金屬制件都是經(jīng)過(guò)熔化、冶煉和澆注而獲得的，這種由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程稱(chēng)為凝固。如果凝固的固態(tài)物質(zhì)是晶體，則這種凝固又稱(chēng)為結(jié)晶。一...