γ -Fe 1394º c
面心立方
α- Fe 912º c 室温
体心立方
第二章
铁碳合金
1、固溶体： 铁素体、
奥氏体
2、化合物： 渗碳体Fe3C 3、机械混合 物：珠光体、 莱氏体
(1) 铁素体： •碳在-Fe中的固溶体称铁素体, 用F 或 表示。 •碳在δ-Fe中的固溶体称δ -铁素体，用δ 表示。 都是体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力 铁素体 很低,在727℃时最大为0.0218%， 室温下仅为0.0008%。 铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁相似。 (2) 奥氏体: 碳在 -Fe中的固溶体称奥氏体。用A或 表示。 是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体大，1148℃时 最大为2.11%。组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。强度低、 塑性好， 钢材热加工都在 区进行。 碳钢室温组织中无奥氏体。
•钢的牌号尾部还可用符号标志其冶炼时的脱氧程度。 F：未完全脱氧的沸腾钢；Z：已完全脱氧的镇静钢。 （2） Q235：用途最广的碳素结构钢，属低碳钢，通常热 轧成钢板、型钢、钢管、钢筋等。塑性、韧性较好。
2、优质碳素结构钢：硫、磷量小于0.035％，主要用于制 造较为重要的机件。 优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，这两位数字是钢 中平均含碳量的万分数。 • 08、10、15、20、25：低碳钢。塑性好，易于拉拔、冲 压、挤压、锻造和焊接。
三、合金钢：为改善钢的某些性能、特意加
入一种或几种合金元素所炼成的钢，或者钢 中的含硅量大于0.5％，或者钢中的含锰量大 于1.0％。
1、合金结构钢：比碳素钢具有更好的力学性能，热处 理性能优良，便于制造尺寸较大、形状较复杂或要 求淬火变形小的零件，如16Mn、20Cr、40Mn2 2、合金工具钢：主要用于制造刃具、模具和量具，适 于制造形状复杂、尺寸较大、切削速度较高或工作 温度较高的工具和模具，如9Cr2、CrWMn、9SiCr、 W18Cr4V 3、特殊性能钢：不锈钢、耐热钢、磁钢、耐磨钢
二、碳素钢（碳钢） ：含碳量在1.5％以 下，并含有硅、锰、磷、硫等杂质。
1、碳素结构钢：含碳量小于0.38％
（1）常用牌号：Q215、Q235、Q255
• 数字表示该钢种在厚度小于16mm时的最低屈服点(Mpa)
•钢的牌号尾部，可用A、B、C、D表示钢的质量等级。A 为普通级，B、C、D表示硫磷含量较低的优等级别。
二、同素异构转变 物质在固态下晶体结构随温度变化的现象称同素异构转变。 金属的同素异构转变的慨念
金属在固态下，随着温度的改变其 晶体结构发生变化的现象。
金属的同素异构转变的意义
可以用热处理的方法即可通过加 热、保温、冷却来改变材料的组织， 从而达到改善材料性 能的目的。
Байду номын сангаасδ-Fe 1538cº
体心立方
奥氏体
(3) 渗碳体：即Fe3C, 含碳6.69%, 用Fe3C或Cm表示。 Fe3C硬度高、强度低(b35MPa), 脆性大, 塑性几乎为零 Fe3C是一个亚稳相，在一定条件下可发生分解： Fe3C→3Fe+C(石墨), 该反应对铸铁有重要意义。 由于碳在-Fe中的溶解度很小，因而常温下碳在铁碳合金中主要 以Fe3C或石墨的形式存在。 (4)珠光体：是奥氏体发生共析转 变所形成的铁素体与渗碳体的共 析体（P）。 (5)莱氏体：是液态铁碳合金发生 共晶转变所形成的奥氏体与渗碳 钢中的渗碳体 体的共晶体（Ld）。硬度高，塑 性差。
铸铁中的石墨
两种反应：
1、共晶反应 一定成分的液相在一定的温度下同时结晶出两种成分和结构 均不相同的固相的反应。
2 、共析反应
一定成分的固相在一定的温度下同时析出两种成分和结构均 不相同的 新的固相的反应。
第四节 工业用钢简介
钢是含碳量小于2.11％的铁碳合金。
一、钢的分类
含碳量对工艺性能的影响 ① 切削性能: 中碳钢合适 ② 可锻性能: 低碳钢好 ③ 焊接性能: 低碳钢好 ④ 铸造性能: 共晶合金好
Fs A0
Fb A0
2、塑性：金属材料产生塑性变形而不被破坏的能力。 延伸率δ： l1 l0 100% 断面收缩率ψ： A0 A1 100% l0 A0
说明：
用断面缩率表示塑性比伸长率更接 近真实变形。
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
二、硬度：金属材料抵抗局部变形，特别是塑 性变形、压痕的能力。
金属工艺学
第一篇
金属材料导论
第一章 金属材料的主要性能 第一节 金属材料的力学性能 金属材料的力学性能又称机械性能，是 材料在力的作用下所表现出来的性能。 金属材料的主要力学性能：强度、塑性、 硬度、韧性、疲劳强度等
一、强度与塑性
应力 = P/F0 应变 = (l-l0)/l0 1、强度：金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。 •屈服点：拉伸试样产生屈服现象时的应力。 s •抗拉强度：金属材料在拉断前所能承受的最大应力。 b
•30、35、40、45、50、55：中碳钢。强度、硬度较高， 淬火后硬度可显著提高。
•60、65、70、75：高碳钢。经淬火、回火后，不仅强度、 硬度提高，且弹性优良，常用来制造小弹簧、发条、钢丝 绳、轧辊等。
3、碳素工具钢：含碳量0.7％～1.35％，淬火后有较高硬 度（>HRC60）和良好的耐磨性，常用于制造锻工、木工、 钳工工具和小型模具。淬透性和红硬性较差。 常用牌号：T8、T10、T10A、T12 • 后面的数字表示钢中平均含碳量的千分数 •T8：共析钢，韧性好，多用于制造承受冲击的工具，如 錾子、锻工工具等； •T10、T10A：硬度较高，有一定韧性，常用于制造锯条、 小冲模等； •T12：硬度高，耐磨性好，脆性大，适用于不承受冲击的 耐磨工具，如钢锉、刮刀等。
1、布氏硬度（HB） 2、洛氏硬度（HR）
三、韧性：金属材料断裂前吸收的变形能 量。
韧性常用指标为冲击韧度。 冲击韧度常采用摆锤式冲击试验机测定。 冲击韧度：
Ak k ( J / cm 2 ) A
冲击值大小受 试样形状、表面 粗糙度、内部组 织、环境温度影 响。
四、疲劳强度
疲劳断裂：承受疲劳载荷的零件 发生断裂时，其应力值大大低于该 材料的强度极限。