第一章金属固态相变概论资料

➢ 高科技提高了热处理的内涵：
➢ 激光热处理
➢ 电子束热处理
➢ 等离子热处理
美国热处理技术发展线路图
➢ 真空热处理
➢ 形变热处理
➢ 化学热处理
美国热处理技术发展线路图
远景目标： 减少能源消耗80% 缩短工艺周期50% 降低生产成本75% 实现热处理件零畸变 实现热处理件质量零分散度（相对于标准） 提高热处理炉寿命10倍 降低热处理炉价格50% 实现热处理生产零排放
三、热处理是古老的技术又是尖端的技术
制陶----人类自觉进行热处理的最早事例 铜及其合金的中间退火----人类金属热处理的开端 甘肃永靖秦魏家遗址出土约公元前1700年的青铜椎分析：基 体组织－－再结晶固溶体，晶粒粗大，共析组织沿加工方 向变形 再结晶退火 陨石加工中的退火----人类最早的钢铁热处理 退火在自然金加工中的应用----金箔
成分→热处理→组织形态→性能→应用 3、任务 ⑴正确选材和合理制定热处理工艺 ⑵重视理论研究，初步掌握材料相变的基本规律 ⑶初步掌握组织与性能的关系 ⑷培养初步的科研能力
二、本课程的基本内容
➢ 热处理相变研究:奥氏体相变、珠光体相变、马氏 体相变、贝氏体相变、回火相变、脱溶沉淀与时效
➢ TTT、CCT图研究
四、主要参考资料
➢ 刘云旭，《金属热处理原理》，机械工业出版社 ➢ 刘永铨，《钢的热处理》，冶金工业出版社 ➢ 戚正风，《金属热处理原理》，机械工业出版社 ➢ 赵连城，《金属热处理原理》，哈尔滨工业大学出版社 ➢ G.克劳斯著，谢希文等译，《钢的热处理原理》，冶金工
业出版社 ➢ 胡光立 谢希文 《钢的热处理（原理和工艺）》，西工大
国际工业界公认：“热处理技术的先进程度是保证机械制造 技术先进与否和保证产品质量关键因素。”
在机床制造中约60-70%的零件要经过热处理。 在汽车、拖拉机制造业中需热处理的零件达70-80%。 至于模具、滚动轴承则要100%经过热处理。
热处理的发展现状及趋势
➢ 热处理可以决定产品的内在质量
➢ 热处理技术是通过控制材料原子的排列方式来控制材料的使用性能
热处理与材料强化关系 材料微观强化机制：
➢晶界强化 ➢固溶强化 ➢位错强化 ➢沉淀强化和弥散强化 ➢调幅分解强化 ➢有序强化
强化原理----基本途径----热处理技术
热处理的作用和地位
热处理区别于其他加工工艺如铸造、压力加工等的特点是只 通过改变工件的组织来改变性能，而不改变其形状。
铸造
轧制
热处理的作用和地位
➢ 从河北满城出土的西汉佩剑及书刀，检验结果发现其心部为低碳钢，表 层为明显的高碳层。表明早在二千年前，我国已采用了淬火工艺和渗碳 工艺。
➢ 古代铸铁柔化处理技术：早在春秋（公元前770～前476年），战国 （公元前475～前221年）时代，用生铁铸造生产工具和生活工具。这 些铁器一般是白口铸铁，性硬而脆。故进行柔化处理。
出版社
第一章 金属固态相变基础
固态金属 温度、压力变化 组织、结构改变 固态相变理论是金属热处理的理论依据和实践基础。
1.1金属固态相变概论 1.1.1主要分类 一、按热力学分类 1、一级相变：相变时新旧两相的化学势相等，但化学势一级偏微商 不等的相变。最常见的相变。 2、二级相变：相变时新旧两相的化学势相等，化学势一级偏微商 也相等，但化学势二级偏微商不等的相变。有序化转变、磁性转变
《天工开物》－－宋应星
18卷：乃粒（五谷）、乃服（纺织）、彰施（染色）、粹精（粮食加 工）、作咸（制盐）、甘嗜（制糖）、陶埏（陶瓷）、冶铸（铸造）、 舟车（车船）、锤锻（锻造） 、燔石（烧造）、膏液（油脂）、杀青 （造纸） 、五金（冶金）、佳兵（兵器）、丹青（朱墨）、曲蘖（制 酒） 、珠玉 等 《天工开物》中记载：“凡熟铁、钢铁，已经炉锤，水火未济，其质未 坚。乘其出火之时，入清水淬之，名曰健钢健铁。言乎未健之时，为钢 为铁，弱性尤存也。”由此可看出最早的热处理工艺是在锻造过程中结 合起来的，很可能就是原始状态的形变热处理。
首次记述了今俗称为“焖钢法”的箱式渗碳制钢工艺
热处理的作用和地位
热处理作用：
•提高和控制材料性能 •消除或降低各种铸、锻、焊等热加工工 艺造成的缺陷、细 化晶粒、消除偏析、降低内应力。 •减轻产品重量 •提高产品可靠性和使用寿命
没有“万能”的材料，只有“最好”的材料！ 热处理是达到材料使用效能的重要技术与工艺手段！
金属固态相变原理
Principle of solid-state phase transformation of metals
授课教师：
绪论
一、本课程研究的对象及任务 1、研究金属在固态下相变（加热，保温，冷却时的相变）的基本规 律（原理）及相变产物的组织形态与性能间的关系。 2、本课程研究的线索
百度文库
二、按平衡状态图分类 分类：平衡转变、不平衡转变 1、平衡相变(equilibrium transformation)
固态金属----缓慢加热或冷却----获得符合相图的平衡组织 1） 同素异构（allotropic）转变
纯金属：温度和压力改变时----有一种晶体结构转变为另一种晶 体结构的过程------Fe、Ti、Co、Sn 2）多形性转变
➢ 西汉时司马迁所铸的《史记·天官书》中就有“水与火合为（火卒） ➢ 东汉班固所著《汉书 王褒传》中有“…….巧冶干将之朴，清水（火
卒）其锋”
➢ 战国中晚期出土的钢铁兵器是目前我国看到的最早淬火器件（1974年 在河北易县燕下都出土）。
➢ 从辽阳三道壕出土的西汉钢剑，经金相检查，发现其内部组织完全符合 现代的淬火马氏体组织；
蒲元
三国时蜀国人，长于淬钢。所制造的刀特别锋利。传说可将装满铁珠的竹筒 砍断，故曰神刀。蒲元提出：用汉江之水淬火不行，必须用蜀江之水（“汉 中的水钝弱，不任淬；蜀水爽烈”）。 三点：１）蜀地冶炼业的发达；２）前人制刀技巧和经验的继承； ３）高超的热处理技术－－淬火工艺
綦毋怀文
南北朝著名冶金家，曾用熔态的生铁灌注到未经锻打的熟铁中，使铁渗碳而 成钢；并以熟铁为刀背，使刀富于弹性和韧性；用牲畜的溺和脂来浴淬，使 刀锋刚利，称为“宿铁刀”。－－灌钢法 块炼法－块炼渗碳钢－百炼钢－炒钢－灌钢 淬火介质的选用－－双液淬火法