鋼鐵是鋼和鑄鐵的總稱，是國民經(jīng)濟中應用最廣泛的工程材料。工業(yè)用鋼按化學成分可分為碳素鋼（簡稱碳鋼）和合金鋼兩大類。由于碳鋼容易冶煉，價格低廉，可以滿足一般工程機械、機械零件及工具的性能要求。合金鋼是在碳鋼基礎上，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...
金屬材料 鋼材分類及用途
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金屬材料 
金屬材料 鋼的氮化
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、疲勞強度及耐蝕性的化學熱處理工藝，也稱為滲氮。 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提供活性氮原子，反應如下： 2NH3 ＝＝＝3H2+ 2［N］ 由于氨的分解在200℃以上開始，鐵素體對氮有一定的溶解能力，所以氮化溫度不高，不超過鋼的...
金屬材料 鋼的化學熱處理過程
鋼的化學熱處理 化學熱處理是另一種表面強化熱處理技術，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，以改變表層的化學成分和組織，從而達到表面強化的目的。各種化學熱處理的基本過程包括以下3個階段。 ①分解 工件處于某種介質(zhì)中，介質(zhì)在加熱過程中分解出滲入元素的活性原子。 ②吸收 工件表面對活性原子進...
金屬材料 淬火成鋼的最簡單方法
在鋼材的生產(chǎn)實際中，許多機械零件如軸、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上述要求。 表面淬火是通過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，因此，在...
金屬材料 鋼的固態(tài)相變
鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻過程中，會發(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。 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，在機械制造工藝中占有十分重要...
金屬材料 鋼的淬透性主要決定因素
鋼的淬透性是指鋼在淬火時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量硬度的...
金屬材料 鋼的回火
鋼的回火是將淬火鋼重新加熱到A c1點以下適當溫度，保溫一定時間，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。這是因為鋼的淬火組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，同時淬火工件中存在著很大的內(nèi)應力，若不及時回火，會使工件發(fā)生變形甚至開裂。回火的目的就是為了消除工件淬火后...
金屬材料 鋼的淬火工藝和方法
淬火是將鋼加熱到A c3或A c1以上，保溫一定時間使其奧氏化，再以大于臨界冷卻速度進行快速冷卻，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...
金屬材料 鋼的退火可分為幾種
將鋼加熱到適當溫度，保溫一定時間，隨后緩慢冷卻以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝，這一過程稱為退火。退火的主要目的在于減少鋼材化學成分和組織的不均勻性，消除內(nèi)應力、調(diào)整和改善鋼材的力學性能和工藝性能，并為最終熱處理作好組織準備。 鋼的退火工藝種類很多，可分為完全退火、不完全退火、等溫退火、球化退火、去應力退火等這幾種。...
金屬材料 過共析鋼奧氏體化過程
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程： （1）奧氏體的形成 共析鋼在A1點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）兩相組成的機械混合物；因此珠光體向奧氏體（A）的轉(zhuǎn)變過程中必須進行晶格的改組和鐵、碳原子的擴散。奧氏體的形成是通過形核及長大過程來實現(xiàn)的...
金屬材料 鋼的正火
鋼的正火是將鋼加熱到A c3或A ccm以上30～50℃，保溫一定時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，形成的組織更細一些（共析碳鋼正火后獲得索氏體組織），因而鋼的力學性能也有所提高。 正火的主要應用范圍如下： 圖1．4．16 退火和正火的加熱溫度范圍 ...
金屬材料 鐵碳合金相圖詳解（相圖分析及應用）
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)上沒有使用價值。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作為一個組元，含碳量6.69%的Fe3 C作為另一組元的F...
金屬材料 鐵碳合金的基本組織與性能
鐵是具有同素異構(gòu)的金屬。低于912℃時，F(xiàn)e呈體心立方晶格（α-Fe），在912～1 394℃時，F(xiàn)e呈面心立方晶格（γ-Fe），在1 394～15 383℃時，F(xiàn)e又呈體心立方晶格（δ-Fe）。鐵碳合金在液態(tài)時鐵和碳可以無限互溶；在固態(tài)時碳能溶于鐵的晶格中，形成間隙固溶體。當含碳量超過鐵的溶解度時，多余的碳便與鐵形成...
金屬材料 二元合金相圖的建立和分析
合金相圖是用來表示合金系的平衡相與成分、溫度之間關系的圖形，又稱合金狀態(tài)圖或合金平衡相圖。應用合金相圖，可清晰了解合金在緩慢加熱或冷卻過程中的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律。所以，相圖是進行金相組織分析、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 相圖都是通過實驗方法建立起來的，最常用的是熱分析法...
金屬材料 機械混合物的名詞解釋
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)量百分數(shù)組合而成的物質(zhì)稱為機械混合物。例如，鐵素體和滲碳體在某種條件下形成的機械混合物稱為珠光體。機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。
金屬材料 金屬化合物的名詞解釋
合金中溶質(zhì)含量超過溶劑的溶解度后，會出現(xiàn)新相。這個新相可能是另一種固溶體，也可能是晶格類型和性能完全不同于任一組元的新相，稱為金屬化合物。一般可用化學分子式表示，如Fe3 C，TiC，CuZn等。 金屬化合物一般具有熔點高、硬度高、脆性大的特點，在合金中主要作為強化相，如Fe3 C在鋼中存在，將使鋼的強度、硬度、耐磨性...
金屬材料 固溶體的名詞解釋
某種元素的晶格中溶入其他元素原子組成的相稱為固溶體。形成固溶體后，晶格保持不變的組元稱為溶劑；晶格消失或被溶解的組元稱為溶質(zhì)。由此可知，固溶體的晶格類型與溶劑組元相同，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)量百分數(shù)。在一定條件下，溶質(zhì)元素在固溶體中的極限濃度稱為固溶體的溶解度。凡溶解度有一定限...
金屬材料 合金是什么
（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、能獨立存在的物質(zhì)稱為組元（簡稱元）。一般來說，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...
金屬材料 何為金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變
金屬在固態(tài)下，由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的過程稱為同素異構(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)變過程如圖1．2．8所示，從圖中可以看出，純鐵在1 538℃時開始結(jié)晶，在1 538～1 394℃時為體心立方晶格，稱為δ-Fe；溫度下降到1 394～912℃時為面心立方晶格，稱為γ-Fe；在91...
金屬材料 金屬的結(jié)晶的基本過程
金屬的性能與其組織有關，而組織與結(jié)晶過程有關，因而要了解金屬的結(jié)晶規(guī)律，以便控制結(jié)晶過程，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)的過程稱為凝固。如果凝固的固態(tài)物質(zhì)是晶體，則這種凝固又稱為結(jié)晶。一...