________1)对加热时奥氏体形成元素过程的影响a对奥氏体形核的影响:Cr、Mo、W、V等元素强烈推迟奥氏体形核;Co、Ni等元素有利于奥氏体形核。5灰口铸铁及其热处理:☆灰口铸铁的抗拉强度和塑性都很低。这是石墨对基体的严重割裂所造成的。经过孕育处理后的灰口铸铁具有较高的强度和硬度,可用来制造机械性能要求较高的铸件。如气缸[1]、曲轴[2]、凸轮[3]、机床床身等。☆热处理不能改变石墨的形态和分布。对提高灰口铸铁整体机械性能的作用不大,因此生产中主要用来消除铸铁件内应力、改善切削加工性能和提高表面耐磨性等。a消除内应力退火(又称人工时效)b消除铸件白口、降低硬度的退火c表面淬火▲________经过孕育处理后的灰口铸铁叫做________。________就是在浇注前向铁水中加入孕育剂,使铁水内同时生成大量均匀分布的非自发核心,因而获得细小的均匀石墨片,并细化基体组织,提高铸铁强度。常用的孕育剂有两种。一种为硅类合金,另一类是硅钙合金。6球墨铸铁及其热处理球墨铸铁的石墨呈球状,具有很高的强度,又具有良好的塑性和韧性,其综合机械性能接近于钢,因其铸造性能好,成本低廉,生产方便,在工业中得到了广泛的应用。球墨铸铁常用来替代钢制造某些重要零件,如曲轴、连杆[4]、凸轮轴[5]等。球墨铸铁的热处理主要有退化、正火、调质、等温淬火等。第八章,有色金属及其合金二,铝及铝合金1铝合金的分类及用途:分为变形铝合金(包括非热处理强化、可热处理强化两部分)和铸造铝合金两大类。2铝合金的主要强化方法:1)固溶强化3)细晶强化4)冷变形强化2)沉淀强化(固溶+时效处理)固溶处理(淬火)+时效处理是铝合金强化的一种重要手段。铝合金中主要的沉淀强化相有:1)θ-CuAl2相2)S相(Al2CuMg)3)η-MgZn相4)β相(Mg2Si)5)δ相(AlLi)▲铝合金时效的基本过程:以4%Cu-Al合金为例,它包括以下四下阶段:1形成铜原子富集区G. P区(与母相共格)2铜原子富集区有序化,形成过渡相θ’’(与母相共格,但弹性应力场增大)3形成过渡相θ’(与母相局部共格)4形成稳定的θ相4%Cu-Al合金时效的基本过程可以概括为:α→G.P区→θ(两撇)→θ(一撇)→θ(CuAl2)+α二,镁及镁合金镁:密排六方点阵,冷变形较困难,屈服强度和弹性模量较低,耐蚀性镁合金:1具有高的化学冶金性2抗蠕变性好3铸造性能好4对振动能量吸收性能好5屏蔽作用好6可回收性好1镁合金的分类:分为铸造镁合金和变形镁合金两大类。镁合金系主要包括:1)Mg-Mn-Zr系;MB15、MB25 2)Mg-Mn系:MB1、MB83)Mg-Al-Zn系:ZM5 4)Mg-RE-Zr系:耐热镁合金5)镁锂合金(Mg-Li)是超轻型结构合金2镁合金的强化方法与铝合金一样:固溶强化、沉淀强化、细晶强化。3热处理特点:1)组织粗大,达不到平衡态,熔点比平衡状态低,镁合金淬火加热温度比较低,淬火加热保温时间比铝合金长得多2)生产中易出现不平衡组织,易分段加热,防止过快3)淬火冷却,空冷或70-100度水冷4)人工时效长采用5)热处理切忌用硝盐浴炉加热,防爆炸,扩散速度慢。三,铜及铜合金1铜合金的分类及应用分类:有黄铜、青铜、和白铜,溶质元素均降低铜的导电性及导热性。强化方法:固溶强化及沉淀强化。■黄铜分为:1)普通黄铜(Cu-Zn合金),如H62、H70。制作电气零件,弹壳、散热器[6]等。2)复杂黄铜:锡黄铜、铅黄铜、铝黄铜等。用钟表零件,船舶零件,涡轮等。■青铜分为:铜和锡铝铍硅锰铬锆钛等组成的合金的统称1)锡青铜QSn6.5-0.1轴承、弹簧2)铝青铜QAl9-4耐磨抗蚀零件、齿轮、轴承3)铍青铜QBe2弹性元件■白铜(Cu-Ni合金):以Ni为主要合金元素的铜合金如B30。用做船舶仪表,化工机械零件等。四,钛及钛合金1,钛合金的分类:钛合金可以根据成分和室温基本组织特点分为:α-钛合金、α+β型钛合金和β型钛合金。钛合金的主要强化方法:固溶强化、沉淀强化。(1)α-钛合金α-钛合金多属于钛-铝系。添加合金元素铝是因为铝有较低的密度,而且铝能显著低使室温和高温下的α相强化。α-钛合金的组织稳定,抗蠕变性能好,焊接性好,可在较高温度下长期稳定地工作,特点是不能热处理强化,通常在退火状态下使用,只有中等水平的室温强度。TA4、TA5、TA6主要用作钛合金的焊丝材料。TA7可用于制造发动机压气机[7]盘和叶片等零件。(2)α+β型钛合金退火组织由α+β两相组成,一般以Ti-Al为基再添加适量的β稳定元素如V、Cr、Mo等。它兼有α和β钛合金的优点,具有较高的耐热性,热加工较容易,又能通过热[8]处理强化。但焊接性能不如α钛合金。、α+β合金具有较高的机械性能和优良的高温变形能力,能较顺利地进行各种热加工并能通过淬火时效处理。TC4(Ti-6Al-4V)合金应用最广,其产量占世界各国钛合金总产量的60%,可用作火箭发动机外壳[9]、航空发动机压气机盘和叶片、结构锻件等。(3)β型钛合金新型β型钛合金具有良好的冷热加工性能、易焊接、耐腐蚀,可通过固溶时效处理获得较高的机械性能及强度与断裂韧性的配合。特点是在淬火状态具有良好的塑性,淬火时效后具有很高的强度,可达到α+β钛合金的水平,同时具有更佳的工艺性能、用作宇航工业的结构材料,如制造螺栓、铆钉、冷轧板材、带材等。2,钛合金的热处理钛合金热处理强化的基本原理,既与铝合金相似,属于淬火时效强化类型;又与钢的热处理相似,也有马氏体相变。钛合金淬火后能不能得到介稳定相[10],是判断钛合金能否热处理强化的条件。(1)退火:消除应力退火、再结晶退火(2)淬火和时效▲名词解释1,奥氏体形成元素:扩大γ区的元素:即奥氏体形成元素。指在γ-Fe中有较大的溶解度,并能扩大γ相存在的温度范围,使A3下降、A4上升。如Mn,Ni,Co,C,N,Cu等。1,铁素体形成元素:扩大α区的元素:即铁素体形成元素:指在α—Fe中有较大溶解度,并使γ-Fe不稳定的元素。它们能缩小γ相区,而扩大α相存在的温度范围,使A3上升、A4下降。如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等。2,回火[11]稳定性:回火稳定性即是钢对于回火时所发生的软化过程的抗力。许多合金元素可以使回火过程中各阶段的转速大大减慢,并推向更高的温度发生,提高回火温度性较强的元素有V、Si、Mo、W、Ni、Mn、Co等。4,二次硬化:若钢种含有足够的碳化物形成元素如W、V、Mo等,淬火后再500-600℃回火时,将形成并析出如W2C、Wo2C和VC等弥散分布的合金碳化物,使合金钢的强度、硬度不降反升,并可达到一个峰值,此称为“二次硬化”现象。5,变质(孕育)处理:就是在浇注前向铁水中加入孕育剂,使铁水内同时生成大量均匀分布的非自发核心,因而获得细小的均匀石墨片,并细化基体组织,提高铸铁强度。常用的孕育剂有两种。一种为硅类合金,另一类是硅钙合金。6,固溶强化:是利用电缺陷对金属基体进行强化的一种合金化方法。基体的方式是通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属强度、硬度升高。7,微合金钢:凡是在基体化学成分中添加了微量(不大于0.20%)的合金元素(钛、铌、钒),从而使其中一种或几种性能具有明显变化的钢,都可称为微合金钢。8,白铜9,青铜10,α钛合金11,α+β钛合金,
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1)对加热时奥氏体形成元素过程的影响
a对奥氏体形核的影响:Cr、Mo、W、V等元素强烈推迟奥氏体形核;Co、Ni等元素有利于奥氏体形核。
5灰口铸铁及其热处理:
☆灰口铸铁的抗拉强度和塑性都很低。这是石墨对基体的严重割裂所造成的。经过孕育处理后的灰口铸铁具有较高的强度和硬度,可用来制造机械性能要求较高的铸件。如气缸[1]、曲轴[2]、凸轮[3]、机床床身等。
☆热处理不能改变石墨的形态和分布。对提高灰口铸铁整体机械性能的作用不大,因此生产中主要用来消除铸铁件内应力、改善切削加工性能和提高表面耐磨性等。
a消除内应力退火(又称人工时效)
b消除铸件白口、降低硬度的退火c表面淬火
▲________
经过孕育处理后的灰口铸铁叫做________。________就是在浇注前向铁水中加入孕育剂,使铁水内同时生成大量均匀分布的非自发核心,因而获得细小的均匀石墨片,并细化基体组织,提高铸铁强度。常用的孕育剂有两种。一种为硅类合金,另一类是硅钙合金。
6球墨铸铁及其热处理
球墨铸铁的石墨呈球状,具有很高的强度,又具有良好的塑性和韧性,其综合机械性能接近于钢,因其铸造性能好,成本低廉,生产方便,在工业中得到了广泛的应用。球墨铸铁常用来替代钢制造某些重要零件,如曲轴、连杆[4]、凸轮轴[5]等。
球墨铸铁的热处理主要有退化、正火、调质、等温淬火等。
第八章,有色金属及其合金
二,铝及铝合金
1铝合金的分类及用途:分为变形铝合金(包括非热处理强化、可热处理强化两部分)和铸造铝合金两大类。
2铝合金的主要强化方法:1)固溶强化3)细晶强化4)冷变形强化
2)沉淀强化(固溶+时效处理)
固溶处理(淬火)+时效处理是铝合金强化的一种重要手段。
铝合金中主要的沉淀强化相有:1)θ-CuAl2相2)S相(Al2CuMg)3)η-MgZn相4)β相(Mg2Si)5)δ相(AlLi)
▲铝合金时效的基本过程:
以4%Cu-Al合金为例,它包括以下四下阶段:
1形成铜原子富集区G. P区(与母相共格)
2铜原子富集区有序化,形成过渡相θ’’(与母相共格,但弹性应力场增大)
3形成过渡相θ’(与母相局部共格)
4形成稳定的θ相
4%Cu-Al合金时效的基本过程可以概括为:
α→G.P区→θ(两撇)→θ(一撇)→θ(CuAl2)+α
二,镁及镁合金
镁:密排六方点阵,冷变形较困难,屈服强度和弹性模量较低,耐蚀性
镁合金:1具有高的化学冶金性2抗蠕变性好3铸造性能好4对振动能量吸收性能好5屏蔽作用好6可回收性好
1镁合金的分类:分为铸造镁合金和变形镁合金两大类。
镁合金系主要包括:
1)Mg-Mn-Zr系;MB15、MB25 2)Mg-Mn系:MB1、MB8
3)Mg-Al-Zn系:ZM5 4)Mg-RE-Zr系:耐热镁合金
5)镁锂合金(Mg-Li)是超轻型结构合金
2镁合金的强化方法与铝合金一样:固溶强化、沉淀强化、细晶强化。
3热处理特点:1)组织粗大,达不到平衡态,熔点比平衡状态低,镁合金淬火加热温度比较低,淬火加热保温时间比铝合金长得多2)生产中易出现不平衡组织,易分段加热,防止过快
3)淬火冷却,空冷或70-100度水冷4)人工时效长采用
5)热处理切忌用硝盐浴炉加热,防爆炸,扩散速度慢。
三,铜及铜合金
1铜合金的分类及应用
分类:有黄铜、青铜、和白铜,溶质元素均降低铜的导电性及导热性。强化方法:固溶强化及沉淀强化。
■黄铜分为:1)普通黄铜(Cu-Zn合金),如H62、H70。制作电气零件,弹壳、散热器[6]等。2)复杂黄铜:锡黄铜、铅黄铜、铝黄铜等。用钟表零件,船舶零件,涡轮等。
■青铜分为:铜和锡铝铍硅锰铬锆钛等组成的合金的统称
1)锡青铜QSn6.5-0.1轴承、弹簧2)铝青铜QAl9-4耐磨抗蚀零件、齿轮、轴承3)铍青铜QBe2弹性元件
■白铜(Cu-Ni合金):以Ni为主要合金元素的铜合金如B30。用做船舶仪表,化工机械零件等。
四,钛及钛合金
1,钛合金的分类:钛合金可以根据成分和室温基本组织特点分为:α-钛合金、α+β型钛合金和β型钛合金。钛合金的主要强化方法:固溶强化、沉淀强化。
(1)α-钛合金
α-钛合金多属于钛-铝系。添加合金元素铝是因为铝有较低的密度,而且铝能显著低使室温和高温下的α相强化。α-钛合金的组织稳定,抗蠕变性能好,焊接性好,可在较高温度下长期稳定地工作,特点是不能热处理强化,通常在退火状态下使用,只有中等水平的室温强度。TA4、TA5、TA6主要用作钛合金的焊丝材料。TA7可用于制造发动机压气机[7]盘和叶片等零件。
(2)α+β型钛合金
退火组织由α+β两相组成,一般以Ti-Al为基再添加适量的β稳定元素如V、Cr、Mo等。它兼有α和β钛合金的优点,具有较高的耐热性,热加工较容易,又能通过热[8]处理强化。但焊接性能不如α钛合金。、
α+β合金具有较高的机械性能和优良的高温变形能力,能较顺利地进行各种热加工并能通过淬火时效处理。TC4(Ti-6Al-4V)合金应用最广,其产量占世界各国钛合金总产量的60%,可用作火箭发动机外壳[9]、航空发动机压气机盘和叶片、结构锻件等。
(3)β型钛合金
新型β型钛合金具有良好的冷热加工性能、易焊接、耐腐蚀,可通过固溶时效处理获得较高的机械性能及强度与断裂韧性的配合。特点是在淬火状态具有良好的塑性,淬火时效后具有很高的强度,可达到α+β钛合金的水平,同时具有更佳的工艺性能、用作宇航工业的结构材料,如制造螺栓、铆钉、冷轧板材、带材等。
2,钛合金的热处理
钛合金热处理强化的基本原理,既与铝合金相似,属于淬火时效强化类型;又与钢的热处理相似,也有马氏体相变。钛合金淬火后能不能得到介稳定相[10],是判断钛合金能否热处理强化的条件。
(1)退火:消除应力退火、再结晶退火
(2)淬火和时效
▲名词解释
1,奥氏体形成元素:扩大γ区的元素:即奥氏体形成元素。指在γ-Fe中有较大的溶解度,并能扩大γ相存在的温度范围,使A3下降、A4上升。如Mn,Ni,Co,C,N,Cu等。
1,铁素体形成元素:扩大α区的元素:即铁素体形成元素:指在α—Fe中有较大溶解度,并使γ-Fe不稳定的元素。它们能缩小γ相区,而扩大α相存在的温度范围,使A3上升、A4下降。如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等。
2,回火[11]稳定性:回火稳定性即是钢对于回火时所发生的软化过程的抗力。许多合金元素可以使回火过程中各阶段的转速大大减慢,并推向更高的温度发生,提高回火温度性较强的元素有V、Si、Mo、W、Ni、Mn、Co等。
4,二次硬化:若钢种含有足够的碳化物形成元素如W、V、Mo等,淬火后再500-600℃回火时,将形成并析出如W2C、Wo2C和VC等弥散分布的合金碳化物,使合金钢的强度、硬度不降反升,并可达到一个峰值,此称为“二次硬化”现象。
5,变质(孕育)处理:就是在浇注前向铁水中加入孕育剂,使铁水内同时生成大量均匀分布的非自发核心,因而获得细小的均匀石墨片,并细化基体组织,提高铸铁强度。常用的孕育剂有两种。一种为硅类合金,另一类是硅钙合金。
6,固溶强化:是利用电缺陷对金属基体进行强化的一种合金化方法。基体的方式是通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属强度、硬度升高。
7,微合金钢:凡是在基体化学成分中添加了微量(不大于0.20%)的合金元素(钛、铌、钒),从而使其中一种或几种性能具有明显变化的钢,都可称为微合金钢。
8,白铜
9,青铜
10,α钛合金
11,α+β钛合金,
题目解答
答案
合金元素对钢中相变过程的影响 变质(孕育)处理 孕育铸铁 变质(孕育)处理