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工程材料

第一章金属材料的主要性能

金属材料的性能分为：

使用性能；物理化学机械性能，工艺性能；焊接性能

使用性能：

材料在使用过程中所表现出来的性能。

工艺性能：

材料在制成零件过程中所表现出的性能。

即材料对于零件制造工艺的适应性。

1.1金属材料的机械性能

机械性能：

材料受外力作用时所反映出来的性能。

（力学性能）即在各种载荷作用下其抵抗变形的性能。

一、弹性、塑性和强度

1.弹性:

是指金属材料受力外力作用时产生变形，当外力除去后能恢复原来形状的性能。

金属材料的弹性指标是弹性极限（σe），表示：

金属材料在发生永久变形之前单位面积上所能承受的最大外力。

2.塑性：

是金属材料受力外力作用下，产生永久变形而不致引起破坏的性能。

常用的塑性指标：

①延伸率

其中：

l为变形后的长度；l0为变形前长度。

②断面收缩率

其中：

F为变形后的断面面积；F0为变形前的断面面积。

其中：

F为变形后的断面面积；F0为变形前的断面面积。

3.强度：

材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。

常用指标：

①屈服强度：

σs材料在外力作用下开始屈服时的应力。

σ0.2──产生0.2%塑性变形时的应力。

②抗拉强度σb：

材料在拉断前所能承受的最大应力。

测定方法：

拉伸试验一般情况下材料的变形随应力的增加而增加,但应力达到某一值时,在应力没有增加而变形大量产生时,就叫材料发生了屈服。

二、硬度：

材料抵抗更硬物体压入能力，也可以看作是材料对局部塑性变形的是机械零件生产过程中对零件性能进行检测的一个重要指标，与材料的强度有相应对应关系。

1.布氏硬度HB①只适于测量硬度不高的材料HBS<450HBW<650；②不适于测量成品和薄件。

2.洛氏硬度HRC

HRC──测量经过热处理后的硬度。

（一般用1490N的力）

HRA──测量经过化学热处理后的表面。

HRB──测量有色金属，退火钢和铸铁等硬度较低材料。

维氏硬度HV①测量硬度高的薄件②测量过程比较麻烦

三、冲击韧性:

材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力。

测量方法：

一次摆锤冲击试验不能直接用于设计计算，只能作为抵抗冲击能力的参考性指标。

四、疲劳强度（σ-1）

1.疲劳破坏：

材料在σ<<σs（σb）的情况下由于受交变载荷作用而断裂的现象

2.疲劳强度：

材料经无数次交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力。

测量方法：

弯曲疲劳试验钢材:

N＝107色金属:

N＝108

第二章晶体结构与结晶

2.1金属的晶体结构

一、晶体概念；晶体是指其原子（原子团或离子）按一定的几何形状作有规律的重复排列的物体。

晶格：

通常把晶体中的原子假想为几何结点，并用直线从其中心连接起来，使之构成一个空间格子。

晶面：

晶格中各种方位的原子面。

晶向：

晶格中由原子（结点）所组成的任一直线，都能代表晶体空间的一个方向。

晶胞：

能代表晶格特征的最小几何单元。

非晶体的原子则是无规律、无次序地堆聚在一起的。

晶格常数：

晶胞的各边尺寸a、b、c表示，（长度单位为10-10m）及各边之间的夹角分别以α、β及γ表示。

晶格常数：

晶胞的各边尺寸a、b、c表示，（长度单位为10-10m）及各边之间的夹角分别以α、β及γ表示。

各种晶体由于其晶格类型和晶格常数不同，则呈现出不同的物理、化学及力学性能：

二、金属晶体与非金属晶体

金属晶体：

大多数金属是通过金属键结合使金属构成晶体。

非金属晶体：

是通过离子键或共价键结合使其构成晶体。

由于金属与非金属构成晶体的方式不同，则金属晶体与非金属晶体呈现出不同的物理、化学及力学性能：

三、常见的金属晶格

1.体心立方晶格原子数：

8*1/8+1=2致密度：

晶胞中原子所占的体积与晶胞体积之比，0.68。

具有体心立方晶格的金属有：

α－Fe、Cr、Mo、W等

2.面心立方晶格原子数：

8*1/8＋6*1/2=4致密度：

0.74具有面心立方晶格的金属有：

r-Fe、（912～1394℃的纯铁）、铜（Cu）、铝（AI）、镍（Ni）等

3.密排六方晶格原子数：

12*1/3＋2*1/2+3=6原子数：

12*1/3＋2*1/2+3=6具有密排六方的晶格的金属有：

铍（Be）、镁（Mg）、锌（Zn）、镉（Cd）等

四、单晶体及单晶体的各向异性单晶体具有各向异性的特征，即在晶体的各个晶向上具有不同的物理、化学和力学性能。

单晶体具有各向异性的特征，即在晶体的各个晶向上具有不同的物理、化学和力学性能。

2.2实际金属结构

一、多晶体结构晶粒：

具有不规则外形颗粒状的小晶体。

晶界：

晶粒与晶粒之间的界面。

多晶体：

由多个晶粒组成的晶体。

多晶体金属不显示各向异性。

晶粒大小对材料性能影响很大，在常温下，晶粒愈小，材料的强度愈高，塑性、韧性愈好。

二、晶体缺陷

1、点缺陷

点缺陷是指“空位”、“置换原子”和“间隙原子”。

空位是指在正常的晶格结点上出现原子空缺；置换原子是指结点上的原子被异类原子所置换；间隙原子是在晶格的间隙中点缺陷对材料的机械性能会产生一定的影响，但更主要的是影响材料的物理与化学性能

2、线缺陷（位错）

线缺陷是晶体中呈线状分布的缺陷。

实际金属晶粒内存在着大量的位错，晶体中的位错密度以单位体积中位错线的总长度来表示，单位是cm/cm3或cm/cm2。

在退火状态下，位错密度通常在l06~108cm/cm3范围内。

位错的密度对材料的机械性能会产生极大的影响。

3、面缺陷面缺陷主要指金属中的晶界、亚晶界等。

亚晶粒：

晶粒内还存在着许多小尺寸和小位向差（一般几十分到1°～2°）的小晶块。

亚晶界：

两相邻的亚晶粒间的边界。

面缺陷数量的增加能提高金属材料的综合机械性能。

2.4金属的结晶

一、结晶的概念

凝固：

由液态转变为固态的过程。

结晶：

由液态转变为晶体的过程。

金属凝固→金属结晶

结晶过程：

是原子由不规则排列的液体状态逐步过渡到原子作规则排列的晶体状态的过程。

结晶理论结晶温度的测定：

测定方法为热分析法结晶时的温度曲线（冷却曲线）

过冷度△T：

理论结晶温度T0与实际结晶温度T1之差。

温度以上为液体金属，随着热量向外界散失，温度不断下降，当降至T0温度时，液体金属开始结晶，由于结晶潜热的放出，补偿了冷却时散失的热量，所以冷却曲线出现水平台阶，即结晶在恒温下进行。

待结晶终止，固体金属的温度继续下降，直至室温。

二、金属的结晶过程

1.形核：

①自发形核：

在一定过冷度下，液体中的原子自发地聚集在一起按照一定的几何形状排列起来形成结晶的核心（自发晶核）。

②非自发形核：

在一定过冷度下，液体中的原子依靠外来质点形成结晶核心（外来晶核）。

2.长大：

一般以树枝方式长大

三、晶粒大小及其影响因素

1.晶粒度的概念晶粒度是晶粒大小的量度，用单位体积中晶粒的数目Z、或单位面积上晶粒的数目Z、表示，也可以用晶粒的平均线长度（或直径）表示。

2.影响因素①形核率Ｎ：

单位时间内单位体内形成的晶核数。

②长大率Ｇ：

单位时间内晶核长大的长度。

3.细化晶粒的方法①增大过冷度②变质处理（孕育处理）：

增加外来晶核细化晶粒的方法③振动结晶：

将技晶打碎，成为新的晶粒。

四、金属的同素异晶转变

1.同素异晶转变──在固态下金属的晶格类型发生变化的现象。

2.主要特点①也是一个结晶的过程。

（由一种排列方式转变为另一种排列方式）遵循结晶的基本规律（二次结晶，重结晶）。

②形核只能在一定的地方形成（晶界、特定的晶面）

③过冷倾向大④伴随体积的变化──引起较大的内应力（组织应力）

五、金属铸锭的组织特点

第三章金属的塑性变形

1.表面细晶粒层2.柱状晶粒层3.中心粗大等轴晶粒层

3.1单晶体、多晶体的塑性变形

一、塑性变形的基本形式

1.滑移：

在切应力的作用下，晶体的一部分相对另一部分沿着一定的晶面发生一定距离的移动，应力去除后不能恢复原状。

2.孪生：

在切应力的作用下，晶体的一部分相对另一部分，沿着一定的晶面（孪生面）产生一定角度的切变，应力去除后不能恢复原状。

二、单晶体的塑性变形

1.滑移面：

是原子排列密度最大的晶面。

2.滑移方向：

是沿着原子密度最大方向。

3.滑移系：

是由一个滑移面和其上的一个滑移方向构成。

4.滑移系数愈多，金属的塑性愈好，特别是其中的滑移方向的作用更大。

5.正应力（与滑移系相垂直的分力）只使晶体产生弹性变形，切应力（与滑移系相平行的分力）使晶体产生塑性变形。

6.单晶体的塑性变形实质是位错的运动。

7.塑性变形的过程也是位错增殖的过程。

三、多晶体的塑性变形

1.晶界的影响：

晶界使位错运动受到较大的阻力，难以发生变形。

2.晶粒愈细愈晶界愈多，则金属的强度就愈高。

3.晶粒愈细，在单位体积内的晶粒数愈多，金属的总变形量可分散到更多的晶粒中，使变形愈均匀。

4.晶粒愈细，晶界曲折愈多，可阻碍裂纹的扩展。

5.细晶粒的金属材料具有较高的强度和良好的韧性与塑性。

即良好的综合性能。

6.多晶体的塑性变形分为晶粒内塑性变形和晶粒间转动两部分。

§3.2金属的塑性变形

一、变形强化（加工硬化）

随着金属塑性变形的进行，其强度硬度增加而塑性韧性下降的现象。

二、织构（加工硬化）

随着金属塑性变形量的增加，各晶粒的位向也沿着变形的方向发生转变，当变形量达到足够大的程度（70％～90%）时，绝大部分晶粒的某一位向将与外力方向大体趋向一致的现象。

三、回复

把变形金属在较低的温度加热时，虽然不会引起金属内的显微组织发生明显的变化，但点缺陷、位错将会运动并发生重新分布，从而使晶体内的某些空位和间隙原子合并，位错相消，缺陷数量减少，晶格畸变程度降低，残余内应力部分消失。

回复后，变形金属的晶粒大小和形态不会发生明显的变化。

因此，变形金属的强度、硬度及塑性等性能亦变化不大，但其内应力、电阻等则明显降低。

四、再结晶

1.概念：

当经冷变形的金属加热到再结晶温度以上时，金属以一些碎晶、杂质为核心，形成细小的等轴晶粒,使加工硬化彻底消除，塑性完全恢复的现象。

2.再结晶温度：

3.影响再结晶晶粒度的因素

加热条件的影响：

加热温度升高或加热时间延长都使晶粒增大；

变形度的影响：

当变形度达到某一值（一般金属为2％一10%）时，由于金属变形度不大而且不均匀，再结晶时形核数目少，故获得的晶粒特别粗大。

这种获得异常粗大晶粒的变形度，称为临界变形度。

§3.4金属的热加工

一、热加工──在再结晶温度以上进行的加工。

二、热加工对金属组织和性能影响

a.晶粒得到细化，缺陷被消除机械性能得的提高

b.形成纤维组织──性能是方向性

三、纤维组织的合理利用

a.零件最大正应力方向与纤维方向平行。

b.零件最大切应力方向与纤维方向垂直。

C.纤维沿零件轮廓形状分布不被切断。

第四章二元合金

基本概念

合金：

以一种金属为基础，加入其它金属元素或非金属元素，经过熔合而成的具有金属特性的物质。

组元：

组成合金的元素，或独立的基本单元。

按组元数二元合金钢铁Fe-C黄铜Cu-Zn三元合金硬铝Al－Cu－Mg四元合金保险丝Sn－Bi－Cd－Pb

相：

合金中具有相同成分和相同结构（相同聚集状态）的均匀部分。

§4.1合金的相结构

一、固溶体

合金在固态时，组元间会互相溶解，形成一种在某一组元晶格中包含有其他组元的新相，这种新相称为固溶体。

固溶强化：

因形成固溶体而引起合金强度、硬度升高的现象。

根据溶质原子在溶剂晶格中所占据的位置，可将固溶体分为：

置换固溶体──B置换了晶格中A的位置。

间隙固溶体──B存在A晶格的间隙中。

例：

Cu──Ni合金、α——Fe，ν——Fe都是固容体。

1.置换固溶体

根据溶质原子在晶格中的位置可分为有序和无序固溶体。

根据溶质的溶解度可分为有限和无限固溶体。

影响溶质溶解度的因素有：

晶格类型；组元原子直径的相对大小；电负性的差别；电子浓

度的影响

2.间隙固溶体

间隙固溶体的溶解度与溶质原子半径及溶剂的晶格类型有关。

3.金属化合物：

合金组元在固态下相互作用而形成的一种具有金属性质的新相。

1）特点：

①晶体结构不同于组元②具有高的熔点和硬度、脆性大作为合金的强化相。

2）分类：

①正常价化合物是指符合一般化合物的原子价规律的化合物

②电子化合物主导因素是合金的电子浓度

③间隙化合物是由过渡族金属元素与原子半径较小的C、N、H、B等非金属元素形成

间隙化合物分为：

A.间隙相当非金属原子半径与金属原子半径的比值小于0.59时，将形成具有简单晶格的间隙化合物

B.具有复杂结构的间隙化合物，例如钢铁中的Fe3C、Mn3C、Fe4W2C、Cr7C3等

形成间隙相时，它的晶格与其组元的晶格不同

§4.2二元合金相图

一、二元相图的建立

1.相图建立的方法

热分析法──通过观察温度随时间的变化,从而探知物体内部组织变化的方法。

冷却曲线——是合金在冷却过程中的温度与时间的曲线。

2.相图的建立（Cu─Ni）

①配制不同成分的Cu-Ni合金

②作出各成分的冷却曲线

③找出各冷却曲线上的临界点

④将临界点描入温度──成分坐标中

⑤连接相应点成光滑曲线

二、匀晶相图（Cu——Ni相图）

二元匀晶相图：

两组元在液态和固态均能无限互溶所构成的相图。

1.相图分析

基本相：

为液相（L）和固相（α固溶体）

点分析：

tA=1083℃纯铜的熔点，tB=1451℃纯镍的熔点

线分析：

AB液相线，AB固相线

域分析：

液相线之上的区域为液相区，固相线以下的为固相区，而两线之间的区域为液固两相共存区。

2.结晶过程

成分Ⅰ结晶过程：

T——>T1——>T4——>T室温

晶内偏析：

在一个晶粒内部化学成分不均匀的现象。

化学成分不均匀→晶内偏析→扩散退火

四、共晶相图（Pb-Sn）

共晶反应：

一定成分的合金，在一定温度下，从液相中同时析出由两种不同固相的过程。

1.相图分析

基本相：

L相—液相；

α相─Sn溶于Pb中形成的固溶体；

β相─Pb溶于Sn中形成的固溶体。

点分析：

A—纯铅的熔点；B—纯锡的熔点；

C—共晶反应时α固溶体成分及锡的最大溶解度；

D—共晶反应时β固溶体成分及铅的最大溶解度；

E—共晶点线分析：

AEB—液相线；ACEDB—固相线；CED—共晶线；

CF—Sn在Pb中的溶解度线；DG─Pb在Sn中的溶解度线。

六、共析相图

共析反应：

一定成分的合金，在一定温度下，从固相中同时析出由两种新固相的过程。

第五章铁碳合金

5.1铁碳合金的基本相和基本组织

一、铁碳合金中的基本相

1、铁素体（F）──C在α－Fe中形成的间隙固溶体晶格形式：

体心立方溶解度：

727℃0.0218%C室温0.0008%性能：

与纯铁相似，常作为钢的基体

2、奥氏体（A）──C在γ－Fe中形成的间隙固溶体晶体形式：

面心立方溶解度：

727℃0.77%C，1148℃2.11%C性能：

具有高的塑性。

一般存在于高温,常作为锻造组织

3渗碳体（Fe3C）──Fe与C的化合物晶体形式：

复杂斜方成分：

6.69%C性能：

硬而脆常作为钢中的强化相

二、基本组织

1、珠光体（P）──F和Fe3C组成片层相间的机械混合物成分：

0.77%C性能：

综合机械性能较高

2、莱氏体

高温莱氏体（Ld）──727℃以上，A+Fe3C低温莱氏体（Ld）──727℃以下，P+Fe3C性能：

硬而脆无利用价值

3、铁素体、奥氏体和渗碳体也可以称为相应的单相组织

§5.2铁碳合金相图

1、点分析A：

纯铁的熔点（1538℃）。

C：

共晶点，降温时发生共晶反应的成分、温度点。

（1148℃，液相成分为4.3%C）E：

共晶反应时，从液相中同时析出A相的成分及碳在γ－Fe（A）的最大溶解度（2.11%C）。

G：

纯铁中A与F的同素异构点（912℃）。

S：

共析反应点，降温时A发生共析反应的成分与温度。

（727℃，奥氏体的成分为0.77%C）P：

共析反应时，析出F的成分及在912℃以下F中的最大溶解度（0.02%C）。

Q：

室温下F中碳的最大溶解度（0.0008%C）。

2、线分析

ES：

A冷却时析出Fe3C的开始线（Acm）GS：

A冷却时析出F的开始线（A3）PSK：

共析反应线（A1）PQ：

C在F中溶解度曲线（降温时脱溶析出Fe3CⅢ点状或不连续网状Fe3CⅢ棒状）

4.结晶过程（钢）

5.铁碳相图的组织分区

铁素体：

含碳量的范围为小于0.020%C。

（工业纯铁）铁素体加珠光体：

含碳量的范围为0.020～0.77%C。

（亚共析钢）珠光体：

含碳量的范围为0.77%C。

（共析钢）珠光体加渗碳体：

含碳量的范围为0.77～2.11%C（过共析钢）

四、铁碳合金的成分与性能的关系

二、碳钢分类

碳钢的分类方法很多，下面介绍三种。

（一）按钢的wc分1．低碳钢wc≤0.25％。

2．中碳钢wc：

在0.25％～0.6％之间。

3．高碳钢wc＞0.6％。

（二）按钢的质量分类主要是根据钢中含有害杂质S、P的多少来分：

普通碳素钢钢中，wS≤0.055%,wP≤0.045％。

优质碳素钢钢中，wS、wP均≤0.040%。

高级优质碳素钢钢中wS≤0.030%,wP≤0.035％。

（三）按用途分类1．碳素结构钢2．碳素工具钢

§6.2钢热处理的基本原理

一、钢在加热时的组织转变

1.钢加热时的组织转变特点1）晶格的重构2）碳原子的重新分配

2.共析钢加热时的组织转变1）组织转变P-A2）奥氏体的形成过程①A晶核的形成②A晶核的长大③残余Fe3C的分解④A的均匀化

3.非共析钢加热时的组织转变当珠光体转变成奥氏体后,还有渗碳体或先共析的铁素体向奥氏体转变。

4.加热温度实际生产中的加热多不是极其缓慢的，故存有一定的滞后现象，也就是需要一定的过热转变才能充分进行。

通常将加热时实际转变温度位置用AC1、AC3、Accm表示。

5.奥氏体的晶粒度

按照GB6394-86《金属平均晶粒度测定法》规定，通常将A的标准晶粒度分为12级，其中：

1～4级为粗晶粒，5～8为细晶粒，8～12级为超细晶粒。

起始晶粒度：

钢进行加热时，当珠光体刚刚全部转变为奥氏体时的奥氏体晶粒度。

实际晶粒度：

钢在某一具体的热处理或热加工条件下实际获得的奥氏体晶粒度。

本质细晶粒钢与本质粗晶粒钢。

6.3钢在冷却时的组织转变

一、冷却方式1.等温冷却：

将加热到A的钢先以较快的冷却速度冷却到A1线以下一定温度，然后进行保温使A在等温下发生组织转变，转变完后再冷却到室温。

2.连续冷却：

将加热到A的钢一直连续冷却到室温，使钢中的A在一

个温度范围内完成组织转变。

二、奥氏体冷却转变的产物

1.过冷奥氏体：

在临界温度以下尚未转变的奥氏体（尚未发生转变，并存在于非奥氏体区的奥氏体）

2.珠光体：

形成条件：

是奥氏体冷却至Ar1～550℃扩散转变所形成的产物。

组织形态：

是F和Fe3C片层相间的机械混合物。

根据冷却到不同的温度，产物形成不同的片间距以将珠光体分为：

珠光体的性能随片间距减小其强度和硬度升高，而塑性和韧性有所降低。

、

3）贝氏体（B）贝氏体转变为半扩散型转变（铁原子不扩散，原地发生晶体结构的转变，碳原子扩散）。

根据转变温度和转变产物的形态不同分为：

上贝氏体B上：

形成条件：

在550℃～350℃进行等温冷却。

组织形态：

在含碳量过饱和的F晶界上分布着短棒状的渗碳体，机械性能差，无实际用途。

下贝氏体B下：

形成条件：

在350℃～Ms进行等温冷却。

组织形态：

在含碳量过饱和的F上分布着颗粒状的渗碳体，综合机械性能较好。

4）马氏体（M）：

组织形态：

是C在α-Fe中极度过饱和的固溶体。

形成温度：

Ms～Mf。

其中:

Ms为马氏体转变的开始温度，Mf为马氏体转变的结束温度。

马氏体的性能：

具有高硬度，但韧性很差连续冷却时发生马氏体的转变：

根据M形态不同分：

板条状（低碳）σHB↓δαk↑，

当奥氏体中：

C<0.2％时则为100%的板条马氏体。

片状（针状高碳）HB↑脆性大，

当奥氏体中：

C>1.0％时则为100%的片状马氏体。

马氏体转变特点：

⑴转变速度极快，内应力较大；⑵一般为降温转变；⑶转变是不彻底的；⑷晶格发生严重畸变。

冷处理：

将淬火工件放在0℃以下继续冷却，使A′转变成M的方法。

三、奥氏体等温转变曲线

1.共析钢过冷奥氏体曲线的建立

2.C曲线的分析

A‘产生转变产物所需要的时间称为孕育区。

在大约550℃孕育期最短，A‘最不稳定，此处常称为C曲线的鼻尖。

鼻尖是制定热处理工艺主要考虑的因素之一。

Vk是临界冷却速度（A‘全转变成M的最小冷却速度）

3.影响C曲线的因素

①C的影响:

亚共析钢──C↑c曲线右移;过共析钢──C↑c曲线右移

②合金元素的影响：

除钴和大于2.5%A1铝外，其它元素溶入A中都能增加A'的稳定性使C曲线右移,除此之外还会对C曲线图形产生影响。

碳素钢的C曲线随|X-0.77|的增加，而左移。

③加热温度和保温时间

加热温度越高，保温时间越长，A'越趋稳定，C曲线右移。

4．A‘的连续冷却转变continuouscoolingtransformation

5.非共钢的A等温冷却转变曲线

§6.4钢的退火和正火

退火和正火通常作为预备热处理。

一、退火

1.目的:

①降低硬度，改善切削加工性。

②消除应力，防止变形或开裂。

2.工艺1）完全退火[Ac3＋（30～50）℃]①操作：

将工件加热到Ac3＋（30～50）℃后，进行充分保温，使奥氏体成分均匀化后，随炉或缓慢冷却到室温。

②获得的组织：

获得珠光体组织。

③应用：

常用于中碳钢和高碳亚共析钢

2）球化退火[Ac1＋（20～30）℃]

（不完全退火）①操作：

将工件加热到Ac1＋（20～30）℃后，进行长时间保温，使片状渗碳体球化后，随炉或缓慢冷却到室温。

②获得的组织：

获得球状的渗碳体+球光体。

③应用：

主要用于过共析钢及合金工具钢。

3）去应力退火（低温退火）[Ac1以下通常为500～650℃]

①操作：

将钢件随炉缓慢加热（100～150℃／h）至500～650℃（<Ａ1），经一段时间保温后，随炉缓慢冷却（50～100℃／h）至300～200℃以下出炉。

②获得的组织：

获得马氏体③应用：

主要用于消除铸件、锻件、焊接件或切削加工过程中残留的应力。

二、正火

1.目的与应用：

①适当提高低碳钢和低碳合金钢的硬度，便于切削加工。

②作为普通结构零件的最终处理。

（中碳钢）③消除过共析钢中的网状Fe3C,为球化退火作好组

织准备。

2.工艺

将钢件加热至Ａc3（亚共析钢）或Ａccm（过共析钢）以上30－50℃，保温后从炉中取出，在空气中冷却的一种操作。

§6.5钢的淬火

一、淬火工艺

1.目的获得含碳量极度过饱和的铁素体→马氏体（M）或颗粒状的渗碳+含碳量过饱和的铁素体。

2.工艺与应用钢的淬火是将钢加热到临界点之上，保温后急速冷却的热处理操作。

1）加热温度：

亚共析钢Ac3+30～50℃过共析钢Ac1+30～50℃

2）冷却介质

①水：

易得、价廉、冷却能力较强。

但在Ｍ转变区的冷速太大易造成变形或开裂并且对水温变化敏感，水温升高冷却能力急剧下降。

用于Vk大的碳钢件。

可加入少量的盐或碱可提高冷却能力

②油：

在Ms冷速小，故变形开裂的倾向小，但在C曲线鼻尖处冷速低，用于Vk小的合金钢及小件。

③盐水：

优点高温区的冷却能力较大，略为水的十倍，冷却能力受温度影响小。

缺点在低温区（200￣300℃）的冷速过大，而且对工件有一定的锈蚀作用。

碱水：

它在高温区的冷却能力比食盐水还大，而在低温区的冷速则与之相似，另外它可与已氧化的工件表面作用而析出氢，使氧化皮脱落，淬火后表面洁净，不需要清理。

二、淬火方法

1.单液淬火

工艺：

将奥氏体化后钢件直接浸入一种冷却介质中，一直冷却到近室温后取出。