材料与成形辅导课课件.ppt

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1、课外辅导课一、,材料及成形技术A(1),材料及成形技术B(1),1,材料与成形辅导课,目前(第7周结束), 材料与成形（）B（1）主要的重点内容有：,1.材料的力学性能和晶体结构 强度、硬度、塑性、韧性 基本概念；主要指标；实验方法；计算公式等。 纯金属的晶体结构和结晶过程 晶向指数、晶面指数； 3种常见晶格的晶格常数、致密度 3种晶格缺陷 结晶过程和细化晶粒的3种办法 合金的晶体结构 固溶体、化合物、机械混合物的性能特征,2,材料与成形辅导课,2. 二元合金相图和杠杆定律: 匀晶、共晶、共析、包晶转变的概念,各类相图 的形态特征 匀晶相图的区域(相组成、组织组成),冷却曲线, 组织转变过程分

2、析 共晶相图的区域(相组成、组织组成),冷却曲线, 组织转变过程分析 用杠杆定律计算相组成物或组织组成物各自所占 的比例 一定要先文字回答相是？组织是？再画出杠杆，列出计算式，最后的答案一定要是百分数。,3,材料与成形辅导课,3. 铁碳合金及Fe-Fe3C相图 平衡相、平衡组织；相图的形态和各区域组织 特征点线： 0.0218%(室温用0)、0.77%、2.11%、 4.3%、6.69%；727、1148 亚共析、共析、过共析、亚共晶、共晶、过共晶 6种铁碳合金的冷却曲线和组织转变过程 亚共析、共析、过共析钢的室温平衡组织及金相 照片特征，会用杠杆定律计算各相或组织的比例。 从材料组织分析含碳

3、量与力学性能的关系： c1%时，随碳量增加，硬度；强度、塑性和韧性,4,材料与成形辅导课,会写包晶、共晶、共析转变式 包晶转变式：L 0.53 + 0.09 0.17 共晶转变式：用相表达 L 4.3 2.11 + Fe3C 用组织表达 L4.3 Ld4.3 共析转变式：用相表达 0.77 0.0218 + Fe3C 用组织表达 0.77 P 0.77 4. 热处理 热处理时的组织与性能的变化分析: 加热时：实现奥氏体化（用相图分析）； 冷却时：过冷奥氏体将实现珠光体或贝氏体或 马氏体转变（用TTT也称C曲线分析）,A,5,材料与成形辅导课,例1. 书80页第2题,图示为五种材料的应力-应变曲

4、线：45钢，铝青铜，35钢， 硬铝，纯铜。试问： (1) 当外加应力为300 MPa时，各材料处于什么状态？ (2) 有一用35钢制作的轴，使用中发现弹性弯曲较大，如改用45钢 制作该轴，能否减少弹性变形？ (3) 有一用35钢制作的轴，使用中发现塑性变形较大，如改用45钢 制作该轴，能否减少塑性变形？,有关拉伸曲线的题目,关键知识点:拉伸曲线的4个阶段 弹变, 屈服, 塑变, 断裂 答: (1) 弹变，塑变，屈服， 塑变，断裂,(2) 35钢换成45钢, 不能减少弹性 变形, 因为两者的E相同,(3) 35钢换成45钢, 能减少塑性 变形, 原因要分2段讲,绿线 黄线,6,材料与成形辅导课,

5、这类题目也可以稍微变化一下,比如: (一)比较这五种材料的 抗拉强度 屈服强度（屈服点） 刚度 塑性。 (二)计算这五种材料的 屈强比 比屈服强度 比抗拉强度,45钢，铝青铜， 35钢，硬铝， 纯铜。,7,材料与成形辅导课,例2. 书81页第9题,有关匀晶相图、杠杆定律的题目,（）两相的成份(直接在图上读出): 液相L(Ni)= 45 % 固相(Ni)= 80 %,（）各相的相对质量(杠杆定律计算),80,45,L,60,（）两相的质量比(仍采用上述杠杆计算）,L: =(80-60):(60-45)=4:3,（）各相的质量 WL =57.14% * 50 = 28.57 Kg W =42.86

6、% * 50 = 21.43 Kg,注意: 相对质量也称为质量百分数,一定要用百分数表达； 质量是绝对质量，用代号W或M都可以，结果不要用分数,8,材料与成形辅导课,例. 书81页第10题,有关区域相组成、组织组织及匀晶、共晶、共析、包晶、脱溶等转变的题目,（1）标出（1）、（2）区域中存在的相； （2）标出（3）、（4）、（5）区域中的组织； （3）相图中包括哪几种转变？写出它们的反应式。,9,材料与成形辅导课,解:,C,D,L,L +,30,75,相图及各区域的相组成物如下：,L +C,90,C + ,例4. 书81页第12题,10,材料与成形辅导课,C,D,L,L +,30,75,相图及

7、各区域的组织组成物如下：,L +C,90,（C+ ）,+ CII,C+ （C+ ）,+ CII+ （C+ ）,11,材料与成形辅导课,D=40%的合金在刚刚完成共晶转变时, 其组织 组成物为 ，列杠杆计算:,C,D,30,40,75,+,( C+),40-30,75-30,100%,=22.22%,( C+),=,=,75-40,75-30,100%,=77.78%,( C+),初生晶 (液相中生成),共晶体 (层片状),L +,( C+ ),+ CII,30,40,75,12,材料与成形辅导课,C,D,力学性能,硬度,塑、韧,强度,30,力学性能（强、硬、塑、韧）与相图的关系如下：,13,材

8、料与成形辅导课,例5. 书81页第13题,有关铁碳相图、冷却曲线、相、组织、杠杆定律的题目,45钢的结晶过程通过画冷却曲线来描述, 如左图 45钢室温的相组成物:, +Fe3C,45钢室温的组织组成物: F+P 室温下组织的相对量, 列杠杆计算,F,0,0.45,0.77,P,14,材料与成形辅导课,T10钢的结晶过程通过画冷却曲线来描述, 如左图 T10钢室温的相组成物:, +Fe3C,T10钢室温的组织组成物: P+ Fe3C 室温下组织的相对量, 列杠杆计算,0.77,P,1.0,6.69,F,e3C,15,材料与成形辅导课,16,材料与成形辅导课,17,材料与成形辅导课,18,材料与成

9、形辅导课,材料及成形技术A(1),材料及成形技术B(1),课外辅导课二、,19,材料与成形辅导课,4. 热处理 热处理时的组织与性能的变化分析: 加热时：实现奥氏体化（用相图分析）； 冷却时：过冷奥氏体将实现珠光体或贝氏体或 马氏体转变（用TTT也称C曲线分析）,P,S,B下,B上,20,材料与成形辅导课,退火、正火、淬火、回火的加热温度、冷却方 式及主要目的。 防止淬火变形和开裂的三种办法及各自的优缺 点和应用场合。（双液、分级、等温淬火） 起始晶粒度、本质晶粒度；淬透性、淬硬性 对本质粗晶粒钢热处理时，要严格控制加热温 度、加热速度、保温时间（快速加热、短时间保温） 热处理组织（非平衡冷却

10、组织）：S、T、 B 、 M、回火S、回火T、回火M的定义与性能特征； 上B、下B、低碳M、高碳M在显微镜下的形态 特征及性能区别,21,材料与成形辅导课,5. 钢铁材料 钢铁材料的分类、牌号意义及主要用途。 Q235与Q345（以295分界）, 45 , T8与T8A , T10; 20CrMnTi,40Cr,60Si2Mn ,GCr15;38CrMoAl*(渗氮) 9SiCr, W18Cr4V; 2Cr13, 4Cr13,1Cr18Ni9Ti; HT150, HT300; KTH300-06, KTZ500-06; QT800-2 直接浇 浇前放孕育剂 先浇白口再长时间石墨化退火 浇前放孕

11、育剂 和球化剂,除Mn外的合金元素，阻碍A长大、细化晶粒 除Co外的合金元素，使C曲线右移、提高淬透性,碳钢中的有益杂质（锰、硅） 有害杂质（硫-热脆、磷-冷脆、氢-氢脆）,22,材料与成形辅导课,6.强化金属材料的方法 细晶强化（同时提高强、硬、塑、韧） 如孕育铸铁的强度高于普通灰口铸铁 固溶强化（强、硬提高，塑、韧略下降） 如铁素体的强度高于纯铁 弥散强化（强、硬提高，塑、韧下降） 又称为第二相强化 如珠光体的强度高于铁素体 形变强化（强、硬提高，塑、韧下降） 如冷拉钢丝的强度高于退火态钢丝,23,材料与成形辅导课,7.典型零件的选材与热处理方案 预备热处理: 目的: 改善切削加工性能,

12、消除铸、锻、焊等 毛坯制造过程中产生的热应力 方法:完全退火, 球化退火, 正火,最终热处理,目的: 调整零件的最终性能, 以满足使用要求 方法: 淬火+高温回火, 淬火+中温回火, 淬火+低温回火, 表面淬火+低温回火, 表面渗碳+淬火+低温回火, 表面渗氮,24,材料与成形辅导课,1.建筑用钢(钢窗、钢门、钢筋) Q235;不热处理,(轴、齿轮),(小销、轴、螺钉),不重要的零件 Q235, 20, 25等; 不热处理或正火,重要的受力或传动零件45、40Cr等; 淬火+高温回火,2.机械零件,典型实例:,弹性元件60、65、60Si2Mn等; 淬火+中温回火,(弹簧、弹性垫圈),(导柱、

13、导套),心韧面硬的零件20、25、20CrMnTi; 表面渗碳+淬火+低温回火,耐腐蚀,容器、管道等1Cr18Ni9Ti,螺栓、叶片、齿轮等2Cr13,不热处理,调质,25,材料与成形辅导课,3.工具,锯条等手工低速刀具T10、T12等, 淬火+低温回火 手术刀、西餐刀、切菜刀等医用和食品加工刀具 4Cr13,淬火+低温回火,手锤、扳手等韧性工具T7、T8等, 淬火+中温回火,4.机床底座、床身等箱体壳体件HT200、HT350等 (重型机床用高牌号);铸后去应力退火 5.弯头、三通、阀门等薄壁耐蚀件KTH300-06等, 铸后石墨化退火 6.曲轴等形状复杂的重载件QT600-3、ZG200-

14、 400等,正火或淬火+高温回火,26,材料与成形辅导课,例1. 书81页第15题,有关TTT曲线的题目,7个直径为10mm的共析钢(T8)小试样加热到相变点A1以上30，按图中a-f 所示的各曲线进行冷却，指出最终的组织，并说明各属于什么热处理方法?,P,S,T,B上,B下,M+A残,M,c,M+A残,M+A残,T+M+A残,B上,S+T,S,P,水淬,分级淬火,油淬,等温淬火,正火,正火,等温退火,27,材料与成形辅导课,例2.,6个直径为10毫米的共析钢试样按下图所示的方式进行不同的热处理，请指出1-10点所获得的组织。,有关TTT曲线 的题目,P,S,T,B上,B下,P,M+A残,A过

15、冷,T+M+A残,A过冷+B下,B下+M+A残,B下,B下,A过冷+S,S+T,28,材料与成形辅导课,高质量、一般质量的小轴,例3. 书82页第16题,有关铁碳相图、冷却曲线、热处理的题目,45号钢，（1）画铁碳合金相图（钢的部分），画冷却曲线，标组织转变过程； （2）制造高质量、一般质量的小轴，请分别选择两种合适的热处理方案； （3）在曲线上画出两种热处理方案的工艺曲线，指出各自的室温组织。,包晶,共析,高质量小轴调质，工艺曲线如图中2，室温组织：回火 一般质量小轴正火, 工艺曲线如图中1, 室温组织：F+S+T,29,材料与成形辅导课,例4. 书82页第17题,确定下列钢件的退火方法，并

16、指出退火的目的及退火的组织。 （1）经冷轧后的15钢钢板，要求降低硬度； （2）ZG270-500的铸造齿轮； （3）改善60钢、T12钢的切削加工性能。,例5. 书82页第18题,说明直径为10mm的45钢试样分别经下列温度加热：700、760、850、1100，保温后在水中冷却得到的室温组织。 改变1:换材料, T12钢, 其他不变 改变2:换冷却方式, 45钢, 油中冷却 改变3:换材料, 换冷却方式, T12钢, 油中冷却,30,材料与成形辅导课,分析思路:1.加热到温后的组织(用相图分析),700 :F+P, P+Fe3CII ; 760 :F+A, A+Fe3CII 850 :A,

17、 A+Fe3CII 1000 :均为粗大A;,T12,45,45钢 T12钢,31,材料与成形辅导课,2.不同冷却后的组织(用CCT图分析),水冷: M+A残,油冷: F + T+B上+B下+M+A残,空冷: F +S+ T,炉冷,炉冷: F +P,A 转 变,水冷,油冷,空冷,非A组织保留,45钢,32,材料与成形辅导课,2.不同冷却后的组织(用CCT图分析),水冷: M+A残,油冷: Fe3CII + T+M+A残,空冷: Fe3CII +S+ T,炉冷,炉冷: Fe3CII +P,A 转 变,水冷,油冷,空冷,非A组织保留,T12钢,33,材料与成形辅导课,34,材料与成形辅导课,35,材料与成形辅导课,