核电站培训材料2

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第二,章,章,金,金,属,属学,基,基础,2.1,晶,晶,体,体结,构,构,2.2晶,体,体缺,陷,陷,2.3,相,相、,组,组织,、,、相,变,变,2.4,合,合金,相,相图,2.5,金,金属,的,的塑,性,性变,形,形,2.6,钢,钢的,热,热处,理,理,2.7,材,材,料,料的,常,常见,缺,缺陷,2.1,晶,晶,体,体结,构,构,自然,界,界存,在,在的,固,固态,物,物质,可,可分,为,为晶,体,体和,非,非晶,体,体两,大,大类,。,。,在,在晶,体,体中,，,，组,成,成晶,体,体的,原,原子,、,、离,子,子、,分,分子,等,等质,点,点是,呈,呈规,则,则排,列,列的,。,。,而在,非,非晶,体,体中,，,，这,些,些质,点,点是,无,无规,则,则的,堆,堆积,在,在一,起,起的,。,。,在反,应,应堆,中,中使,用,用的,金,金属,和,和非,金,金属,大,大多,是,是晶,体,体。,为了,研,研究,晶,晶体,中,中物,质,质质,点,点排,列,列的,规,规律,性,性，,将,将实,际,际存,在,在的,原,原子,、,、离,子,子或,原,原子,集,集团,等,等物,质,质质,点,点，,抽,抽象,为,为纯,粹,粹的,几,几何,点,点而,完,完全,忽,忽略,它,它们,的,的物,质,质性,。,。,这样,抽,抽象,出,出的,几,几何,点,点称,为,为阵,点,点。,阵,阵点,在,在空,间,间周,期,期性,的,的规,则,则排,列,列就,称,称为,空,空间,点,点阵,。,。,晶体,是,是规,则,则排,列,列的,2.1.1,空间,点,点阵,的,的主,要,要特,征,征,每个,阵,阵点,在,在空,间,间都,具,具有,完,完全,相,相同,的,的环,境,境，,如,如果,把,把连,接,接任,意,意两,个,个阵,点,点矢,量,量的,始,始端,放,放到,第,第三,个,个结,点,点上,，,，则,此,此矢,量,量的,终,终点,必,必定,落,落在,第,第四,个,个结,点,点上,。,。,晶胞-在,空,空间,点,点阵,中,中我,们,们可,以,以选,择,择一,个,个小,的,的平,行,行六,面,面体,作,作基,本,本单,元,元，,称,称为,晶,晶胞,。,。整,个,个空,间,间点,阵,阵可,以,以看,作,作是,由,由很,多,多大,小,小和,形,形状,完,完全,相,相同,的,的晶,胞,胞紧,密,密地,堆,堆垛,在,在一,起,起而,形,形成,的,的。,空间,点,点阵,选择,晶,晶胞,应,应满,足,足下,列,列条,件,件：,1）晶,胞,胞的几,何,何形状,应,应与宏,观,观晶体,具,具有同,样,样的对,称,称性。,2）平,行,行六面,体,体内相,等,等的棱,和,和角的,数,数目应,最,最多。,3）当平,行,行六面体,的,的棱间存,在,在直角时,，,，直角数,目,目应最多,。,。,4）在满,足,足上述条,件,件的前提,下,下，晶胞,应,应具有最,小,小的体积,。,。,晶胞的表,示,示方法,晶胞的棱,边,边分别用,单,单位矢量a、b,、,、c 来,表,表示；,棱边之间,的,的夹角分,别,别用（c、b间,）,），（a、c间,）,），（a、b间,）,）来表示,。,。,参数 a,、,、b、c,称,称为点,阵,阵常数；,而,而 a、b、c、,、,称为晶,胞,胞的六个,参,参数。,根据6个,点,点阵参数,间,间的相互,关,关系，可,将,将全部空,间,间点阵归,属,属于7种,类,类型(晶,系,系)。按,照,照每个,阵,阵点的周,围,围环境相,同,同的要,求,求，能够,反,反映空间,点,点阵全部,特,特征的单,位,位平面六,面,面体只有14种，,称,称空间点,阵,阵(布拉,菲,菲点阵),。,。,表示晶胞,的,的六个参,数,数,2.1.2 七大,晶,晶系：（,参,参见图2.1）,a. 三,斜,斜晶系：abc，,90,b. 单,斜,斜晶系：abc，,=90,c. 六,角,角晶系（,六,六方）：a=bc，=,=90,，=120,d. 三,角,角晶系（,菱,菱方）：a=b=c，=,=90,e. 正,交,交晶系：abc，,=,=90,f.,四,四方晶系,：,：a=bc,，,，=90,g.,立,立,方,方,晶,晶,系,系,：,：a=b=c,，,，,=,=,=90,图2.1,各,各,晶,晶,系,系,的,的,单,单,位,位,晶,晶,胞,胞,a.,三,三,斜,斜,晶,晶,系,系,：,：a,b,c,，,，,90,b.,单,单,斜,斜,晶,晶,系,系,：,：a,b,c,，,，,=,=90,c.,六,六,角,角,晶,晶,系,系,（,（,六,六,方,方,）,）,：,：a=b,c,，,，,=,=90,，,，,=120,d.,三,三,角,角,晶,晶,系,系,（,（,菱,菱,方,方,）,）,：,：a=b=c,，,，,=,=,90,e.,正,正,交,交,晶,晶,系,系,：,：a,b,c,，,，,=,=,=90,f.,四,四,方,方,晶,晶,系,系,：,：a=b,c,，,，,=,=,=90,g.,立,立,方,方,晶,晶,系,系,：,：a=b=c,，,，,=,=,=90,2.1.3,晶,晶,面,面,指,指,数,数,和,和,晶,晶,向,向,指,指,数,数,晶,面,面,指,指,数,数,是,根,根,据,据,晶,晶,面,面,与,与,单,单,位,位,晶,晶,胞,胞,的,的,三,三,个,个,座,座,标,标,轴,轴,相,相,交,交,的,的,截,截,距,距,大,大,小,小,的,的,倒,倒,数,数,来,来,确,确,定,定,的,的,。,。,确,定,定,晶,晶,面,面,指,指,数,数,可,可,按,按,下,下,列,列,步,步,骤,骤,进,进,行,行,：,：,1,）,）,用,用,轴,轴,长,长,单,单,位,位,量,量,出,出,该,该,面,面,在,在,三,三,个,个,晶,晶,轴,轴,的,的,截,截,距,距,。,。,2,）,）,取,取,得,得,数,数,值,值,的,的,倒,倒,数,数,。,。,3,）,）,求,求,出,出,三,三,个,个,倒,倒,数,数,的,的,比,比,值,值,，,，,使,使,其,其,成,成,简,简,单,单,倒,倒,数,数,比,比,。,。,4）再把所,得,得到的三个,整,整数放入小,括,括弧中，（hkl）,。,晶面指数并,非,非只代表一,个,个晶面的方,位,位，而是代,表,表一族平行,晶,晶面。另,外,外，在晶体,内,内凡晶面间,距,距和晶面上,原,原子的分布,完,完全相同，,只,只是空间位,向,向不同的晶,面,面可以归并,为,为同一晶面,族,族，以hk l,表,表示。,晶向指数：表示空间点,阵,阵中由原子,组,组成的某一,平,平行直线族,中,中任一直线,的,的方位。,可以从这一,族,族中选定通,过,过原点的直,线,线来表示。,用,用该直线上,离,离原点最近,的,的原子坐标,表,表示该直线,的,的方位，即,得,得到晶向指,数,数。晶向指,数,数常用字母uvw表示,，,，并用方括,号,号括起来，uvw,。,。,在立方晶系,中,中，点阵中,的,的晶向指数,与,与相同的晶,面,面指数的晶,面,面相垂直。,如,如：（111）晶面族,，,，其晶向指,数,数是111,相同指数的,晶,晶面与晶向,互,互相垂直,立方晶系的,一,一些重要晶,面,面,立方晶系的,一,一些重要晶,向,向,六方晶系的,一,一些重要晶,面,面,六方晶系的,一,一些重要晶,向,向,2.1.4,典,典型晶体,结,结构,典型的金属,晶,晶体结构,FCC，BCC，HCP,陶瓷（离子,化,化合物）的,典,典型晶体结,构,构,AB（NaCl），AB,2,（CaF,2,）,典型晶胞-1（FCC,）,）,图 2-2 面心立方点阵,典型晶胞-2（BCC,）,）,图2-3 体心立方点阵,典型晶胞-3（HCP,）,）,图2-4 密排六方点阵,面心立方,体心立方,密排六方,晶胞原子数,8,1/8,+1=2,晶格常数,a,a,a,c,晶胞中最小原子间距,a,a,密排方向,110,111,11 0,致密度,0.74,0.68,0.74,配位数,12,8,12,Ag，Cu，Al，Au,Cr，Fe，W,Mg，Zr，Be,2.1.5,四,四面体间,隙,隙与八面体,间,间隙,在晶胞结构,中,中，存在间,隙,隙。若在晶,胞,胞间隙中放,入,入刚性球，,能,能放入球的,最,最大半径为,间,间隙半径。,面心立方的,四,四面体间隙,有,有8个，间,隙,隙半径为：0.225r，八面体,间,间隙有4个,，,，间隙半径,为,为：0.414r，（,见,见图2-7,）,）；,体心立方的,四,四面体间隙,有,有12个，,间,间隙半径为,：,：0.291r， 八,面,面体间隙有6个，间隙,半,半径为：0.154r,（,（见图2-8）；,密排六方的,四,四面体间隙,有,有12个，,间,间隙半径为,：,：0.225r，八面,体,体间隙有6,个,个，间隙半,径,径为：0.414r（,见,见图2-9,）,）。,FCC结构,间,间隙,BCC结构,的,的间隙,HCP结构,间,间隙,2.2,晶,晶体缺陷,实际金属的,晶,晶体结构是,有,有缺陷的。,缺陷形成的,原,原因很多，,金,金属在凝固,、,、冷加工、,热,热加工、形,变,变、辐照、,再,再结晶、同,素,素异构转变,中,中等都可以,使,使原子排列,的,的规律性在,局,局部区域遭,到,到破坏，产,生,生晶体缺陷,。,。,2.2.1,点,点缺陷,空位,当原子受到,热,热震动、辐,照,照、形变等,，,，阵点原子,获,获得能量离,开,开平衡位置,而,而产生一种,点,点缺陷。,间隙原子若该离位原,子,子迁移到晶,格,格间的空隙,处,处，并停留,在,在那儿，成,为,为一个间隙,原,原子，那麽,就,就成为了另,一,一种点缺陷,。,。,若该离位原,子,子迁移到金,属,属表面，则,称,称该缺陷为肖脱基（Schottky）缺陷。,若该,原,原子,留,留在,间,间隙,中,中，,形,形成,空,空位-间,隙,隙对,，,，则,称,称该,缺,缺陷,为,为弗兰,克,克尔,（,（Frankle,）,）缺,陷,陷。,在空,位,位和,间,间隙,原,原子,周,周围,，,，由,于,于原,子,子间,的,的平,衡,衡遭,到,到破,坏,坏，,引,引起,晶,晶格,畸,畸变,，,，产,生,生应,力,力场,，,，使,位,位错,运,运动,阻,阻力,增,增加,，,，从,而,而使,强,强度,提,提高,。,。,晶体,缺,缺陷,（,（,点缺,陷,陷,）,a,） 肖脱基缺陷 b） 弗兰克尔缺陷,图2-12 点缺陷,异类原子,形,形成的点,缺,缺陷,2.2.2 线,缺,缺陷,线缺陷：是在晶体,的,的某一平,面,面上，沿,着,着某一方,向,向向外延,伸,伸开的一,种,种缺陷。,这,这种缺陷,在,在一个方,向,向上的尺,寸,寸很大，,而,而另两个,方,方向的尺,寸,寸很短。,这,这类缺陷,的,的具体形,式,式是各种,类,类型的位,错,错。,位错的基,本,本类型有,两,两种：,刃型位错,：刃型位,错,错有一个,额,额外的半,原,原子面。,为,为晶体中,已,已滑移区,与,与未滑移,区,区的边界,线,线。但它,必,必与滑移,方,方向相垂,直,直，也垂,直,直于滑移,矢,矢量。,在位错线,周,周围的过,渡,渡区（畸,变,变区）每,个,个原子具,有,有较大的,平,平均能量,。,。但该区,只,只有几个,原,原子间距,宽,宽，所以,刃,刃型位错,是,是线缺陷,。,。 ：,螺型位错,：晶体上,下,下两部的,原,原子排面,，,，在某些,区,区域，上,下,下吻合的,次,次序发生,错,错动，这,样,样就造成,了,了一个上,下,下原子排,面,面不相吻,合,合的地带,，,，此过渡,地,地带即为,螺,螺型位错,。,。螺型位,错,错无额外,半,半原子面,，,，原子错,排,排是呈轴,对,对称的。,螺,螺型位错,周,周围的点,阵,阵畸变随,离,离位错线,距,距离的增,加,加而急剧,减,减少，故,它,它也是包,含,含几个原,子,子宽度的,线,线缺陷。,晶体缺陷,（,（线缺陷,）,）,a） 刃型位错 b） 螺型位错,图2-14 位错,2.2.3 面,缺,缺陷,面缺陷是,两,两个方向,的,的尺寸很,大,大，而第,三,三个方向,的,的尺寸很,小,小的缺陷,。,。如晶界,、,、相界、,孪,孪晶界、,堆,堆垛层错,都,都是面缺,陷,陷。,晶体缺陷,（,（面缺陷,）,）,a） 晶界 b）层错,图2-15 面缺陷,孪晶界,2.3,相,相、组织,、,、相变,相,： 金属,或,或合金中,具,具有同一,成,成分，同,一,一状态的,均,均一组成,，,，并有界,面,面与其它,部,部分分开,的,的均匀组,成,成部分称,为,为相。,如液相和,固,固相。固,相,相中又有,固,固溶体相,和,和化合物,相,相等。,与固溶体,结,结构相同,的,的组元称,为,为溶剂，,一,一般在合,金,金中含量,较,较多；另,一,一组元就,称,称为溶质,。,。如铁碳,合,合金中的,铁,铁素体是,碳,碳溶于铁,的,的体心立,方,方中所形,成,成的，而,奥,奥氏体是,碳,碳溶于铁,的,的面心立,方,方中所形,成,成的，铁,素,素体和奥,氏,氏体都是,固,固溶体。,组织：,材料经,过,过磨、,抛,抛、侵,蚀,蚀后，,在,在金相,显,显微镜,下,下可以,看,看到的,金,金属内,部,部的微,观,观形貌,，,，称为,显,显微组,织,织，简,称,称为组,织,织。,组织由,数,数量、,形,形态、,大,大小和,分,分布方,式,式不同,的,的各种,相,相组成,。,。组织,可,可以由,单,单相组,成,成，如,纯,纯铁的,室,室温平,衡,衡组织,，,，是单,相,相铁素,体,体。而,碳,碳质量,分,分数为0.77%的,铁,铁碳合,金,金（共,析,析钢）,的,的室温,平,平衡组,织,织是珠,光,光体，,它,它是由,粗,粗片状,的,的铁素,体,体相和,细,细片状,的,的渗碳,体,体相相,间,间组成,的,的有机,混,混合物,，,，是组,织,织。,相变,： 由于温,度,度，成分或,压,压力的变化,而,而导致金属,或,或合金发生,相,相的分解，,合,合成或晶体,结,结构的转变,过,过程称为相,变,变。由一相,转,转变为另一,相,相时，其化,学,学成分，内,部,部结构都发,生,生突然的变,化,化。例如，,铁,铁在不同的,温,温度可出现,三,三种相，即,：,：-Fe,、,、-Fe,和,和液态铁。,又,又如在常温,时,时的铁碳合,金,金系，常有,-Fe的,固,固溶体及化,合,合物Fe,3,C两种相,所,所组成。,2.4,二,二元合,金,金相图,1）合金,：熔合两,种,种或两种,以,以上的金,属,属或金属,与,与非金属,所,所得到的,复,复合体称,为,为合金。,2）组元,：构成合,金,金的最基,本,本的化学,个,个体称为,组,组元。,二元合金,相,相图简介,合金相图,是,是用图解,的,的方法表,示,示合金系,中,中合金的,状,状态、温,度,度和成分,之,之间的关,系,系。二元,相,相图是指,系,系统组元,为,为二的，,以,以温度和,成,成分为坐,标,标来表示,合,合金状态,的,的图。,利,利用相图,可,可以知道,各,各种成分,的,的合金在,不,不同温度,有,有哪些相,，,，以及温,度,度变化时,可,可能发生,什,什么变化,。,。在生产,实,实践中，,合,合金相图,可,可以作为,制,制定合金,熔,熔炼、锻,造,造、热处,理,理工艺的,重,重要依据,。,。,相图,：二元相,图,图是考虑,体,体系在成,分,分和温度,两,两个变量,下,下的热力,学,学平衡状,态,态。,二元相图,的,的横坐标,表,表示成分,，,，纵坐标,表,表示温度,。,。如果体,系,系由A，B两组元,组,组成，横,坐,坐标一端,为,为组元A,，,，而另一,端,端表示组,元,元B，那,么,么体系中,任,任意两组,元,元不同配,比,比的成分,均,均可在横,坐,坐标上找,到,到相应的,点,点。,匀晶相图,二元共晶,相,相图,包晶反应,相,相图,共析反应,相,相图,合金的性,能,能与相图,的,的关系,固溶体的,性,性能与溶,质,质元素的,溶,溶入量有,关,关，溶质,溶,溶入量越,大,大，晶格,畸,畸变越大,，,，合金的,强,强度、硬,度,度就越高,。,。,相图中液,相,相线与固,相,相线之间,距,距离越小,，,，液态合,金,金结晶的,温,温度范围,越,越窄，对,浇,浇铸和铸,造,造质量越,有,有利。合,金,金的液相,线,线与固相,线,线之间的,温,温度范围,越,越大，形,成,成枝晶偏,析,析的倾向,就,就越大，,液,液体的流,动,动性差，,因,因为先结,晶,晶出的树,枝,枝晶会阻,碍,碍未结晶,液,液体的流,动,动，增加,分,分散缩孔,。,。因此铸,造,造合金常,选,选共晶或,接,接近共晶,成,成分。,单,相,相,合,合,金,金,的,的,锻,锻,造,造,性,性,能,能,好,好,，,，,合,合,金,金,为,为,单,单,相,相,组,组,织,织,时,时,变,变,形,形,抗,抗,力,力,小,小,、,、,变,变,形,形,均,均,匀,匀,、,、,不,不,易,易,开,开,裂,裂,。,。,双,双,相,相,组,组,织,织,的,的,合,合,金,金,变,变,形,形,能,能,力,力,差,差,些,些,，,，,特,特,别,别,是,是,组,组,织,织,中,中,存,存,在,在,有,有,较,较,多,多,化,化,合,合,物,物,相,相,时,时,更,更,甚,甚,，,，,因,因,为,为,化,化,合,合,物,物,相,相,都,都,很,很,脆,脆,。,。,2.5,金,金,属,属,及,及,合,合,金,金,的,的,塑,塑,性,性,变,变,形,形,单,晶,晶,体,体,的,的,塑,塑,性,性,变,变,形,形,1滑,移,移,单晶体,的,的滑移,是,是晶体,在,在切应,力,力作用,下,下，当,外,外力超,过,过金属,的,的弹性,极,极限时,，,，晶体,的,的一部,分,分沿一,定,定的晶,面,面（滑,移,移面）,上,上的一,定,定的方,向,向（滑,移,移方向,）,）相对,于,于另一,部,部分发,生,生相对,位,位移，,这,这种现,相,相称为,滑,滑移（,参,参见图2-21）。,滑,滑移是,通,通过位,错,错运动,进,进行的,。,。,位错运,动,动造成,的,的滑移,滑移系,当外力,超,超过金,属,属的弹,性,性极限,时,时，晶,体,体沿某,一,一特定,晶,晶面的,相,相对位,移,移称为,滑,滑移。,滑移一,般,般发生,在,在原子,排,排列最,紧,紧密的,晶,晶面上,并,并沿原,子,子排列,最,最紧密,的,的方向,（,（滑移,方,方向）,进,进行,。,。,滑移系,越,越多材,料,料的塑,性,性越好,。,。,FCC,结,结构滑,移,移系,滑移面,111,滑移方,向,向,110,滑移系4,3=12,BCC结,构,构滑,移,移系,滑移,面,面,110,滑移,方,方向,111,滑移,系,系6,2=12,HCP结,构,构滑,移,移系,滑移,面,面,（底,面,面）,滑移,方,方向,（底,面,面对,角,角线,）,）,滑移,系,系1,3=3,孪生,在切,应,应力,作,作用,下,下晶,体,体的,一,一部,分,分相,对,对于,另,另一,部,部分,沿,沿一,定,定晶,面,面（,孪,孪生,面,面）,和,和晶,向,向（,孪,孪生,方,方向,）,）发,生,生切,变,变的,变,变形,过,过程,称,称为,孪,孪生,。,。发,生,生切,变,变、,位,位向,改,改变,的,的这,一,一部,分,分晶,体,体成,为,为孪,晶,晶。,孪,孪晶,与,与未,变,变形,部,部分,晶,晶体,原,原子,分,分布,形,形成,对,对称,。,。孪,生,生所,需,需的,临,临界,切,切应,力,力比,滑,滑移,的,的大,得,得多,，,，孪,生,生只,在,在滑,移,移很,难,难进,行,行的,情,情况,下,下发,生,生。,滑,滑移,系,系较,少,少的,密,密排,六,六方,晶,晶格,金,金属,，,，如,锆,锆、,镁,镁、,锌,锌、,镉,镉比,较,较容,易,易发,生,生孪,生,生，,孪,孪生,发,发生,时,时，,孪,孪晶,中,中每,层,层原,子,子沿,孪,孪生,方,方向,的,的位,移,移是,原,原子,间,间距,的,的分,数,数倍,孪生,多晶,体,体的,塑,塑性,变,变形,在多,晶,晶体,中,中由,于,于各,晶,晶粒,的,的位,向,向不,同,同，,存,存在,很,很多,晶,晶界,，,，晶,界,界上,原,原子,排,排列,不,不规,则,则，,阻,阻碍,位,位错,运,运动,，,，使,变,变形,抗,抗力,增,增大,。,。因,此,此晶,粒,粒越,细,细，,变,变形,抗,抗力,越,越大,，,，金,属,属的,强,强度,也,也越,大,大。,多晶,体,体变,形,形时,，,，晶,粒,粒分,批,批逐,步,步地,变,变形,。,。晶,粒,粒越,细,细，,金,金属,变,变形,越,越分,散,散，,金,金属,的,的塑,性,性就,越,越高,。,。,金属,塑,塑性,变,变形,到,到很,大,大程,度,度（70%以,上,上）,时,时，,晶,晶粒,发,发生,转,转动,，,，使,各,各晶,粒,粒的,位,位向,趋,趋于,一,一致,，,，形,成,成择,优,优取,向,向，,这,这种,有,有序,化,化的,结,结构,叫,叫织,构,构。,2.5.3,材,材料,的,的热,加,加工,与,与冷,加,加工,金属,塑,塑性,变,变形,的,的加,工,工方,法,法是,冷,冷加,工,工还,是,是热,加,加工,不,不是,以,以是,否,否加,热,热来,分,分，,而,而是,以,以发,生,生变,形,形时,的,的温,度,度处,于,于再,结,结晶,温,温度,以,以下,还,还是,以,以上,来,来分,。,。,热加,工,工对,组,组织,性,性能,的,的影,响,响：,热,热加,工,工能,消,消除,铸,铸态,金,金属,中,中的,气,气孔,、,、疏,松,松、,微,微裂,纹,纹，,提,提高,金,金属,致,致密,度,度，,消,消除,枝,枝晶,间,间偏,析,析，,改,改善,夹,夹杂,物,物、,第,第二,相,相分,布,布等,，,，因,此,此可,以,以明,显,显提,高,高机,械,械性,能,能，,尤,尤其,提,提高,材,材料,的,的韧,性,性。,冷加,工,工对,组,组织,性,性能,的,的影,响,响,金属,在,在再,结,结晶,温,温度,以,以下,进,进行,的,的塑,性,性变,形,形加,工,工称,为,为冷,加,加工,。,。经,过,过冷,加,加工,，,，金,属,属材,料,料的,强,强度,、,、硬,度,度增,加,加，,塑,塑性,、,、韧,性,性下,降,降。,因,因此,冷,冷加,工,工也,是,是一,种,种重,要,要的,强,强化,手,手段,。,。冷,加,加工,后,后金,属,属中,的,的晶,粒,粒发,生,生较,大,大的,变,变化,，,，晶,粒,粒被,拉,拉长,、,、压,扁,扁，,有,有的,发,发生,破,破碎,，,，到,一,一定,的,的程,度,度就,不,不能,再,再继,续,续加,工,工，,如,如需,要,要继,续,续变,形,形的,话,话，,就,就要,进,进行,再,再结,晶,晶退,火,火，,恢,恢复,塑,塑、,韧,韧性,后,后才,能,能进,一,一步,加,加工,。,。,2.6,钢,钢,的,的热,处,处理,热处,理,理是,将,将固,态,态金,属,属在,一,一定,介,介质,中,中加,热,热到,一,一定,的,的温,度,度、,并,并在,这,这个,温,温度,保,保持,一,一定,的,的时,间,间，,然,然后,以,以一,定,定的,冷,冷却,方,方式,冷,冷却,下,下来,，,，从,而,而改,变,变金,属,属工,件,件整,体,体或,表,表面,组,组织,，,，获,取,取所,需,需性,能,能的,工,工艺,。,。,钢的,热,热处,理,理是,运,运用,不,不同,的,的加,热,热和,冷,冷却,手,手段,，,，通,过,过改,变,变钢,的,的内,部,部组,织,织结,构,构，,来,来改,善,善钢,的,的加,工,工工,艺,艺性,能,能或,使,使用,性,性能,。,。热,处,处理,可,可以,显,显著,改,改善,钢,钢的,机,机械,性,性能,，,，从,而,而增,加,加材,料,料的,强,强度,并,并延,长,长其,使,使用,寿,寿命,。,。,铁碳合金相,图,图,铁碳合金相,图,图实际是Fe-Fe,3,C相图，铁,碳,碳合金的组,元,元是纯铁与Fe,3,C。铁存在,同,同素异晶转,变,变。,Fe-Fe,3,C相图中的,固,固溶体都是,间,间隙固固溶,体,体。由于,-Fe与,-Fe晶,格,格中的间隙,特,特点不同，,所,所以它们溶,解,解碳的能力,不,不同。,碳原子溶于,铁形成的,固,固溶体称为,铁素体,，溶于铁,形,形成的固溶,体,体称为,奥氏体,。碳含量超,过,过限度后，,剩,剩余的碳有,两,两种可能的,存,存在方式：,渗碳体,或,石墨,。在通常情,况,况下，铁碳,合,合金是按Fe-Fe,3,C系进行转,变,变。,Fe-Fe,3,C相图可以,分,分析如下：,ABCD为,液,液相线，AHJECF,为,为固相线。,整,整个相图主,要,要有包晶、,共,共晶和共析,三,三个恒温转,变,变等所组成,：,：,1）在HJB水平线（1495,）,）发生包晶,转,转变;,L,B,+,E,。转变的产,物,物是奥氏体,。,。此转变仅,发,发生在含碳0.09-0.53%的铁碳,合,合金中。,2）在ECF水平线（1148,）,）发生共晶,转,转变：L,C,E,+Fe,3,C.转变产,物,物是奥氏体,和,和渗碳体的,机,机械混合物,，,，称为莱氏,体,体。含碳2.11-6.69%的,铁,铁碳合金都,发,发生这个转,变,变。,3）在PSK水平线（727）,发,发生共析转,变,变：,S,P,+Fe,3,C。转变产,物,物是铁素体,和,和渗碳体的,机,机械混合物,，,，称为珠光,体,体。所有含,碳,碳量超过0.02%的,铁,铁碳合金都,发,发生这种转,变,变。共析转,变,变温度常标,为,为A1温度,。,。,钢的结晶过,程,程,2.6.2,热,热处理,及材料性能,改,改变(1),1退火：,加,加热到临界,点,点以上（如,：,：亚共析钢,加,加热到Ac3以上30,50）,，,，然后保温,一,一段时间再,缓,缓慢冷却，,得,得到接近平,衡,衡状态的组,织,织的热处理,过,过程称为退,火,火。退火的,目,目的是消除,热,热加工缺陷,，,，消除偏析,或,或软化材料,，,，为下一工,序,序做准备。,2正火：,加,加热到临界,点,点以上40-60（Ac3或Acm），然,后,后保温，得,到,到完全奥氏,体,体组织并均,匀,匀化再空冷,。,。正火的目,的,的是使组织,均,均匀化，细,化,化。,热处理,及材料性能,改,改变(2),3淬火：,加,加热到Ac3或Ac1,之,之上30-50，保,温,温一段时间,，,，再急冷（,使,使之发生马,氏,氏体相变）,。,。淬火的目,的,的是获得马,氏,氏体组织，,再,再经不同温,度,度回火后得,到,到所要求的,性,性能。,4. 回,火,火：在A1,以,以下温度加,热,热并以适当,方,方式冷却。,目,目的是消除,应,应力，得到,性,性能所需要,的,的相应组织,，,，使钢的强,度,度和塑韧性,配,配合良好。,如,如低温回火,后,后得到强度,高,高、耐磨的,回,回火马氏体,组,组织，中温,回,回火后得到,弹,弹性好的屈,氏,氏体组织，,高,高温回火后,得,得到综合性,能,能优良的索,氏,氏体组织等,。,。,热处理,及材料性能,改,改变(3),5. 调,质,质处理：是,淬,淬火+高温,回,回火的工艺,，,，目的是得,到,到强度和塑,性,性皆佳的综,合,合性能。由,于,于这种处理,可,可以得到优,良,良的综合性,能,能，因此被,广,广泛使用，,同,同时获得了,这,这个专用名,。,。,6. 固溶,处,处理：在有,色,色金属（如,铝,铝合金）或,不,不发生相变,的,的材料（如,奥,奥氏体不锈,钢,钢）中。进,行,行类似淬火,的,的工艺，其,目,目的是得到,过,过饱和固溶,体,体，即在高,温,温下保温一,段,段时间，让,第,第二相完全,溶,溶入固溶体,中,中，再急冷,下,下来，这种,热,热处理工艺,称,称为固溶处,理,理。固溶处,理,理的目的是,为,为时效或沉,淀,淀硬化创造,条,条件，通过,时,时效、沉淀,均,均匀析出第,二,二相，处理,获,获得所需要,的,的性能。,热处理,及材料性能,改,改变(4),7时效,：,是在一定温,度,度下保持一,定,定的时间（,类,类似回火）,，,，使经固溶,处,处理后的材,料,料中均匀弥,散,散地析出第,二,二相，以获,得,得我们所需,性,性能的一种,热,热处理。有,时,时固溶后的,材,材料即使不,进,进行时效处,理,理，搁置一,段,段时间，也,会,会析出第二,相,相，这种过,程,程叫自然时,效,效。材料在,自,自然时效的,过,过程中性能,也,也会发生变,化,化，但这种,变,变化是不可,控,控的。因此,一,一般对这种,材,材料固溶后,要,要及时进行,人,人工时效。,。,回复与再结,晶,晶,：,回复(去应,力,力退火）,：在T1以,下,下加热(0.25-0.3 T,熔,熔 )。以,消,消除内应力,，,，减少晶格,畸,畸变。此时,强,强度，硬度,保,保持不变，,塑,塑性上升，,应,应力消除明,显,显。,再结晶,：在T1-T2之间加,热,热。消除加,工,工硬化，降,低,低硬度，提,高,高塑性，为,再,再加工作准,备,备。 最低,再,再结晶温度,为,为(0.35-0.4)T熔 ，,而,而实际用（0.5-0.7）T,熔,熔 因为金,属,属中的杂质,和,和合金元素,会,会阻碍原子,扩,扩散和晶界,迁,迁移。,热,处,处,理,理,及,材,材,料,料,性,性,能,能,改,改,变,变(5),冷,变,变,形,形,材,材,料,料,在,在,加,加,热,热,时,时,的,的,组,组,织,织,示,示,意,意,图,图,2.7,材,材,料,料,的,的,常,常,见,见,缺,缺,陷,陷,金,属,属,材,材,料,料,的,的,常,常,见,见,缺,缺,陷,陷,有,有,：,：,（1,）,）,偏,偏,析,析,；,；,（,（2,）,）,非,非,金,金,属,属,夹,夹,杂,杂,；,；,（,（3,）,）,疏,疏,松,松,；,；,（,（4,）,）,折,折,叠,叠,；,；,（,（5,）,）,白,白,点,点,；,；,（,（6,）,）,过,过,热,热,；,；,（7,）,）,过,过,烧,烧,；,；,（,（8,）,）,织,织,构,构,；,；,（,（9,）,）,缩,缩,管,管,残,残,余,余,；,；,（,（10,）,）,板,板,材,材,分,分,层,层,；,；,（11,）,）,脱,脱,碳,碳,；,；,（,（12,）,）,渗,渗,碳,碳,等,等,。,。,过,热,热,组,组,织,织,过,热,热,组,组,织,织,发,裂,裂,（,（,白,白,点,点-,横,横,向,向,）,）,白,点,点,（,（,纵,纵,向,向,断,断,口,口,）,）,过,烧,烧,过,烧,烧,缩,孔,孔,演,讲,讲,完,完,毕,毕,，,，,谢,谢,谢,谢,观,观,看,看,！,！,