布氏硬度和洛氏硬度對(duì)照表.pdf

硬度知識(shí) 一 硬度簡(jiǎn)介 硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力 它是金屬材料的重要性能指標(biāo)之一 一般硬度越高 耐磨 性越好 常用的硬度指標(biāo)有布氏硬度 洛氏硬度和維氏硬度 1 布氏硬度布氏硬度 HB 以一定的載荷 一般 3000kg 把一定大小 直徑一般為 10mm 的淬硬鋼球壓入材料表面 保持一段時(shí)間 去 載后 負(fù)荷與其壓痕面積之比值 即為布氏硬度值 HB 單位為公斤力 mm2 N mm2 2 洛氏硬度洛氏硬度 HR 當(dāng) HB 450 或者試樣過(guò)小時(shí) 不能采用布氏硬度試驗(yàn)而改用洛氏硬度計(jì)量 它是用一個(gè)頂角 120 的金 剛石圓錐體或直徑為 1 59 3 18mm 的鋼球 在一定載荷下壓入被測(cè)材料表面 由壓痕的深度求出材料的 硬度 根據(jù)試驗(yàn)材料硬度的不同 分三種不同的標(biāo)度來(lái)表示 HRA 是采用 60kg 載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度 用于硬度極高的材料 如硬質(zhì)合金等 HRB 是采用 100kg 載荷和直徑 1 58mm 淬硬的鋼球 求得的硬度 用于硬度較低的材料 如退火 鋼 鑄鐵等 HRC 是采用 150kg 載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度 用于硬度很高的材料 如淬火鋼等 3 維氏硬度維氏硬度 HV 以 120kg 以內(nèi)的載荷和頂角為 136 的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面 用材料壓痕凹坑的表面積除 以載荷值 即為維氏硬度 HV 值 kgf mm2 注 洛氏硬度中 HRA HRB HRC 等中的 A B C 為三種不同的標(biāo)準(zhǔn) 稱為標(biāo)尺 A 標(biāo)尺 B 標(biāo)尺 C 洛氏硬度試驗(yàn)是現(xiàn)今所使用的幾種普通壓痕硬度試驗(yàn)之一 三種標(biāo)尺的初始?jí)毫鶠?98 07N 合 10kgf 最后 根據(jù)壓痕深度計(jì)算硬度值 標(biāo)尺 A 使用的是球錐菱形壓頭 然后加壓至 588 4N 合 60kgf 標(biāo)尺 B 使用的是直徑 為 1 588mm 1 16 英寸 的鋼球作為壓頭 然后加壓至 980 7N 合 100kgf 而標(biāo)尺 C 使用與標(biāo)尺 A 相同的球錐菱 形作為壓頭 但加壓后的力是 1471N 合 150kgf 因此標(biāo)尺 B 適用相對(duì)較軟的材料 而標(biāo)尺 C 適用較硬的材料 實(shí)踐證明 金屬材料的各種硬度值之間 硬度值與強(qiáng)度值之間具有近似的相應(yīng)關(guān)系 因?yàn)橛捕戎凳怯善鹗妓苄?變形抗力和繼續(xù)塑性變形抗力決定的 材料的強(qiáng)度越高 塑性變形抗力越高 硬度值也就越高 但各種材料的換 算關(guān)系并不一致 本站 硬度對(duì)照表 一文對(duì)鋼的不同硬度值的換算給出了表格 請(qǐng)查閱 二 硬度對(duì)照表 根據(jù)德國(guó)標(biāo)準(zhǔn) DIN50150 以下是常用范圍的鋼材抗拉強(qiáng)度與維氏硬度 布氏硬度 洛氏硬度的對(duì)照表 抗拉強(qiáng)度 Rm N mm2 維氏硬度 HV 布氏硬度 HB 洛氏硬度 HRC 250 80 76 0 270 85 80 7 285 90 85 2 305 95 90 2 320 100 95 0 335 105 99 8 350 110 105 370 115 109 380 120 114 400 125 119 415 130 124 430 135 128 450 140 133 465 145 138 480 150 143 490 155 147 510 160 152 530 165 156 545 170 162 560 175 166 575 180 171 595 185 176 610 190 181 625 195 185 640 200 190 660 205 195 675 210 199 690 215 204 705 220 209 720 225 214 740 230 219 755 235 223 770 240 228 20 3 785 245 233 21 3 800 250 238 22 2 820 255 242 23 1 835 260 247 24 0 850 265 252 24 8 865 270 257 25 6 880 275 261 26 4 900 280 266 27 1 915 285 271 27 8 930 290 276 28 5 950 295 280 29 2 965 300 285 29 8 995 310 295 31 0 1030 320 304 32 2 1060 330 314 33 3 1095 340 323 34 4 1125 350 333 35 5 1115 360 342 36 6 1190 370 352 37 7 1220 380 361 38 8 1255 390 371 39 8 1290 400 380 40 8 1320 410 390 41 8 1350 420 399 42 7 1385 430 409 43 6 1420 440 418 44 5 1455 450 428 45 3 1485 460 437 46 1 1520 470 447 46 9 1555 480 456 47 7 1595 490 466 48 4 1630 500 475 49 1 1665 510 485 49 8 1700 520 494 50 5 1740 530 504 51 1 1775 540 513 51 7 1810 550 523 52 3 1845 560 532 53 0 1880 570 542 53 6 1920 580 551 54 1 1955 590 561 54 7 1995 600 570 55 2 2030 610 580 55 7 2070 620 589 56 3 2105 630 599 56 8 2145 640 608 57 3 2180 650 618 57 8 660 58 3 670 58 8 680 59 2 690 59 7 700 60 1 720 61 0 740 61 8 760 62 5 780 63 3 800 64 0 820 64 7 840 65 3 860 65 9 880 66 4 900 67 0 920 67 5 940 68 0 硬度試驗(yàn)是機(jī)械性能試驗(yàn)中最簡(jiǎn)單易行的一種試驗(yàn)方法 為了能用硬度試驗(yàn)代替某些機(jī)械性能試驗(yàn) 生 產(chǎn)上需要一個(gè)比較準(zhǔn)確的硬度和強(qiáng)度的換算關(guān)系 實(shí)踐證明 金屬材料的各種硬度值之間 硬度值與強(qiáng)度值之間具有近似的相應(yīng)關(guān)系 因?yàn)橛捕戎凳怯善?始塑性變形抗力和繼續(xù)塑性變形抗力決定的 材料的強(qiáng)度越高 塑性變形抗力越高 硬度值也就越高 下面是本站根據(jù)由實(shí)驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)公式制作的快速計(jì)算器 有一定的實(shí)用價(jià)值 但在要求數(shù)據(jù)比較精確 時(shí) 仍需要通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得 三 硬度換算公式 1 肖氏硬度 HS 勃式硬度 BHN 10 12 2 肖式硬度 HS 洛式硬度 HRC 15 3 勃式硬度 BHN 洛克式硬度 HV 4 洛式硬度 HRC 勃式硬度 BHN 10 3 硬度測(cè)定範(fàn)圍 HS 100 HB 500 HRC 70 HV 1300 洛氏硬度 布氏硬度 HB10 3000 維氏硬度 HV HRCHRA 59 580 7676 59 080 5666 58 580 2655 58 080 0645 57 579 7635 57 079 5625 56 579 2615 56 078 9605 55 578 6596 55 078 4538587 54 578 1532578 54 077 9526569 53 576 6520560 53 076 3515551 52 576 1509543 52 076 9503535 51 576 6497527 51 076 3492520 50 576 1486512 50 075 8480504 硬 換算表 HV HRC HBSHV HRCHBS HV HRC HBS 940 68 560 53 300 29 8 284 920 67 5 550 52 3 505 295 29 2 280 900 67 540 51 7 496 290 28 5 275 880 66 4 530 51 1 488 285 27 8 270 860 65 9 520 50 5 480 280 27 1 265 840 65 3 510 49 8 473 275 26 4 261 820 64 7 500 49 1 465 270 25 6 256 800 64 490 48 4 456 265 24 8 252 780 63 3 480 47 7 448 260 24 247 760 62 5 470 46 9 441 255 23 1 243 740 61 8 460 46 1 433 250 22 2 238 720 61 450 45 3 425 245 21 3 233 700 60 1 440 44 5 415 240 20 3 228 690 59 7 430 43 6 405 230 18 680 59 2 420 42 7 397 220 15 7 670 58 8 410 41 8 388 210 13 4 660 58 3 400 40 8 379 200 11 650 57 8 390 39 8 369 190 8 5 640 57 3 380 38 8 360 180 6 630 56 8 370 37 7 350 170 3 620 56 3 360 36 6 341 160 0 610 55 7 350 35 5 331 600 55 2 340 34 4 322 590 54 7 330 33 3 313 580 54 1 320 32 2 303 570 53 6 310 31 294 附錄 G 鋼的硬度值換算 續(xù) 附錄 G 鋼的硬度值換算 續(xù) 表 1 鋼的維氏硬度 HV 與其他硬度和強(qiáng)度的近似換算值 a 續(xù) 布氏硬度 10 mm 鋼 球 3000 kg 負(fù)荷 b 洛氏硬度 b 表面洛氏硬度 表面金剛石圓錐壓頭 維 氏 硬 度 標(biāo) 準(zhǔn) 鋼 球 鎢 硬 質(zhì) 合 金 鋼 球 A 標(biāo)尺 60 kg 負(fù)荷 金剛 圓錐 壓頭 標(biāo)尺 100 kg 負(fù)荷 金剛圓 錐壓頭 標(biāo) 尺 100 kg 負(fù)荷 金剛圓 錐壓頭 標(biāo) 尺 100 kg 負(fù)荷 金剛圓 錐壓頭 15 N 標(biāo)尺 15 kg 負(fù)荷 30 N 標(biāo)尺 30 kg 負(fù)荷 45 N 標(biāo)尺 45 kg 負(fù)荷 肖 氏 硬 度 抗拉強(qiáng)度 近似值 Mpa 1000psi 維 氏 硬 度 HV HBS HBW HRA HRB HRC HRD HR15NHR30NHR45N HS b HV 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 370 360 350 340 330 320 310 300 295 290 285 280 350 341 331 322 313 303 294 284 280 275 270 265 350 341 331 322 313 303 294 284 280 275 270 265 69 2 68 7 68 1 67 6 67 0 66 4 65 8 65 2 65 8 64 5 64 2 63 8 370 360 350 340 330 320 310 300 295 290 285 280 350 341 331 322 313 303 294 284 280 275 270 265 350 341 331 322 313 303 294 284 280 275 270 265 69 2 68 7 68 1 67 6 67 0 66 4 65 8 65 2 65 8 64 5 64 2 63 8 109 0 108 0 107 0 105 5 104 5 103 5 37 7 36 6 35 5 34 4 33 3 32 3 31 0 29 8 29 2 28 5 27 8 27 1 53 6 52 8 51 9 51 1 50 2 49 4 48 4 47 5 47 1 46 5 46 0 45 3 79 2 78 6 78 0 77 4 76 8 76 2 75 6 74 9 74 6 74 2 73 8 73 4 57 4 56 4 55 4 54 4 53 6 52 3 51 3 50 2 49 7 49 0 48 4 47 8 40 4 39 1 37 8 36 5 35 2 33 9 32 5 31 1 30 4 29 5 28 7 27 9 37 7 36 6 35 5 34 4 33 3 32 3 31 0 29 8 29 2 28 5 27 8 27 1 53 6 52 8 51 9 51 1 50 2 49 4 48 4 47 5 47 1 46 5 46 0 45 3 79 2 78 6 78 0 77 4 76 8 76 2 75 6 74 9 74 6 74 2 73 8 73 4 57 4 56 4 55 4 54 4 53 6 52 3 51 3 50 2 49 7 49 0 48 4 47 8 40 4 39 1 37 8 36 5 35 2 33 9 32 5 31 1 30 4 29 5 28 7 27 9 50 47 45 42 41 40 1170 170 1130 164 1095 159 1070 155 1035 150 1005 146 980 142 950 138 935 136 915 133 905 131 890 129 370 360 350 340 330 320 310 300 295 290 285 280 370 360 350 340 330 320 310 300 295 290 285 280 275 270 265 260 255 250 245 240 275 270 265 260 255 250 245 240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 95 90 85 261 256 252 247 243 238 233 228 261 256 252 247 243 238 233 228 219 209 200 190 181 171 162 152 143 133 124 114 105 95 90 86 81 261 256 252 247 243 238 233 228 261 256 252 247 243 238 233 228 219 209 200 190 181 171 162 152 143 133 124 114 105 95 90 86 81 63 5 63 1 62 7 62 4 62 0 61 6 61 2 60 7 63 5 63 1 62 7 62 4 62 0 61 6 61 2 60 7 102 0 101 0 99 5 98 1 96 7 95 0 93 4 91 5 89 5 87 1 85 0 81 7 78 7 75 0 71 2 66 7 62 3 56 2 52 0 48 0 41 0 26 4 25 6 24 8 24 0 23 1 22 2 21 3 20 3 26 4 25 6 24 8 24 0 23 1 22 2 21 3 20 3 18 0 15 7 13 4 11 0 8 5 6 0 3 0 0 0 44 9 44 3 43 7 43 1 42 2 41 7 41 1 40 3 44 9 44 3 43 7 43 1 42 2 41 7 41 1 40 3 73 0 72 6 72 1 71 6 71 1 70 6 70 1 69 6 73 0 72 6 72 1 71 6 71 1 70 6 70 1 69 6 47 2 46 4 45 7 45 0 44 2 43 4 42 5 41 7 47 2 46 4 45 7 45 0 44 2 43 4 42 5 41 7 27 1 26 2 25 2 24 3 23 2 22 2 21 1 19 9 27 1 26 2 25 2 24 3 23 2 22 2 21 1 19 9 38 37 36 34 33 32 30 29 28 26 25 24 22 21 20 875 127 855 124 840 122 825 120 805 117 795 115 780 113 765 111 730 106 695 101 670 97 635 92 605 88 580 84 545 79 515 75 490 71 455 66 425 62 390 57 275 270 265 260 255 250 245 240 275 270 265 260 255 250 245 240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 95 90 85 a 在本表中用黑體字表示的值與按 ASTM E140 表 1 的硬度轉(zhuǎn)換值一致 由相應(yīng)的 SAE ASM ASTM 聯(lián)合會(huì)列出的 b 括號(hào)里的數(shù)值是超出范圍的 只是提供參考 利用布氏硬度壓痕直徑直接換算出工件的洛氏硬度利用布氏硬度壓痕直徑直接換算出工件的洛氏硬度 在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng) 由于受檢測(cè)儀器的限制 經(jīng)常使用布氏硬度計(jì)測(cè)量大型淬火件的硬度 如果想知道該 工件的洛氏硬度值 通常的方法是 先測(cè)量出布氏硬度值 然后根據(jù)換算表 查出相對(duì)應(yīng)的洛氏硬度值 這種方式顯然有些繁瑣 那么 能否根據(jù)布氏硬度計(jì)的壓痕直徑 直接計(jì)算出工件的洛氏硬度值呢 答 案當(dāng)然是肯定的 根據(jù)布氏硬度和洛氏硬度換算表 可歸納出一個(gè)計(jì)算簡(jiǎn)單且容易記住的經(jīng)驗(yàn)公式 HRC 479 100D 4 其中 D 為 10mm 鋼球壓頭在 30KN 壓力下壓在工件上的壓痕直徑測(cè)量值 該公式計(jì) 算出的值與換算值的誤差在 0 5 1 范圍內(nèi) 該公式在現(xiàn)場(chǎng)用起來(lái)十分方便 您不妨試一試 附錄 金屬工藝學(xué) 金屬工藝學(xué)是一門(mén)研究有關(guān)制造金屬機(jī)件的工藝方法的綜合性技術(shù)學(xué)科 主要內(nèi)容 1 常用金屬材料性能 2 各種工藝方法本身的規(guī)律性及應(yīng)用 3 金屬機(jī)件的加工工藝過(guò)程 結(jié)構(gòu)工藝性 熱加工 金屬材料 鑄造 壓力加工 焊接 目的 任務(wù) 使學(xué)生了解常用金屬材料的性質(zhì)及其加工工藝的基礎(chǔ)知識(shí) 為學(xué)習(xí)其它相關(guān)課程及以后從事機(jī) 械設(shè)計(jì)和制造方面的工作奠定必要的金屬工藝學(xué)的基礎(chǔ) 以綜合為基礎(chǔ) 通過(guò)綜合形成能力 第一篇 金屬材料 第一章 金屬材料的主要性能 兩大類 1 使用性能 機(jī)械零件在正常工作情況下應(yīng)具備的性能 包括 機(jī)械性能 物理 化學(xué)性能 2 工藝性能 鑄造性能 鍛造性能 焊接性能 熱處理性能 切削性能等 第一節(jié) 金屬材料的機(jī)械性能 指力學(xué)性能 受外力作用反映出來(lái)的性能 一 彈性和塑性 1 彈性 金屬材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生變形 當(dāng)外力去掉后能恢復(fù)其原來(lái)形狀的性能 力和變形同時(shí)存在 同時(shí)消失 如彈簧 彈簧靠彈性工作 2 塑性 金屬材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生永久變形而不至于引起破壞的性能 金屬之間的連續(xù)性沒(méi)破壞 塑性大小以斷裂后的塑性變形大小來(lái)表示 塑性變形 在外力消失后留下的這部分不可恢復(fù)的變形 3 拉伸圖 金屬材料在拉伸過(guò)程中彈性變形 塑性變形直到斷裂的全部力學(xué)性能可用拉伸圖形象地表示出來(lái) 以低碳鋼為例 b k s e l 將金屬材料制成標(biāo)準(zhǔn)式樣 在材料試驗(yàn)機(jī)上對(duì)試件軸向施加靜壓力 P 為消除試件尺寸對(duì)材料性能的影響 分別以應(yīng)力 即單位面積上的 拉力 4P d2 和應(yīng)變 單位長(zhǎng)度上的伸長(zhǎng)量 l l0 來(lái)代替 P 和 l 得到應(yīng)力 應(yīng)變圖 1 彈性階段 oe e 彈性極限 2 屈服階段 過(guò) e 點(diǎn)至水平段右端 s 塑性極限 s 屈服點(diǎn) 過(guò) s 點(diǎn)水平段 說(shuō)明載荷不增加 式樣仍繼續(xù)伸長(zhǎng) P 一定 P F 一定 但真實(shí)應(yīng)力 P F1 因?yàn)樽冃?F1 發(fā)生永久變形 3 強(qiáng)化階段 水平線右斷至 b 點(diǎn) P 變形 b 強(qiáng)度極限 材料能承受的最大載荷時(shí)的應(yīng)力 4 局部變形階段 bk 過(guò) b 點(diǎn) 試樣某一局部范圍內(nèi)橫向尺寸突然急劇縮小 縮頸 試樣橫截面變小 拉力 4 延伸率和斷面收縮率 表示塑性大小的指針 1 延伸率 l0 式樣原長(zhǎng) l1 拉深后長(zhǎng) 2 斷面收縮率 F0 原截面 F1 拉斷后截面 1 越大 材料塑性越好 2 與 區(qū)別 拉伸圖中 彈 塑 mas 塑 3 一般 5 為塑性材料 5 為脆性材料 5 條件屈服極限 0 2 有些材料在拉伸圖中沒(méi)有明顯的水平階段 通常規(guī)定產(chǎn)生 0 2 塑性變形的應(yīng)力作為屈服極限 稱為條件屈服極限 二 剛度 金屬材料在受力時(shí)抵抗彈性變形的能力 1 材料本質(zhì) 彈性模量 在彈性范圍內(nèi) 應(yīng)力與應(yīng)變的比值 其大小主要決定材料本身 相當(dāng)于單位元元變形所需要的應(yīng)力 tg 2 幾何尺寸 形狀 受力 相同材料的 E 相同 但尺寸不同 則其剛度也不同 所以考慮材料剛度時(shí)要把 E 形狀 尺寸同時(shí)考慮 還要考慮受 力情況 三 強(qiáng)度 強(qiáng)度指金屬材料在外力作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力 按作用力性質(zhì)的不同 可分為 抗拉強(qiáng)度 抗壓強(qiáng)度 抗彎強(qiáng)度 w 抗剪強(qiáng)度 b 抗扭強(qiáng)度 n 常用來(lái)表示金屬材料強(qiáng)度的指標(biāo) 屈服強(qiáng)度 Pa N m2 Ps 產(chǎn)生屈服時(shí)最大外力 F0 原截面 抗拉強(qiáng)度 Pa N m2 Pb 斷裂前最大應(yīng)力 s b在設(shè)計(jì)機(jī)械和選擇評(píng)定材料時(shí)有重要意義 因金屬材料不能在超過(guò) s的條件下工作 否則會(huì)塑變 超過(guò) b工 作 機(jī)件會(huì)斷裂 s b之間塑性變形 壓力加工 四 硬度 金屬抵抗更硬的物體壓入其內(nèi)的能力 是材料性能的綜合物理量 表示金屬材料在一個(gè)小的體積范圍內(nèi)的抵抗彈性變形 塑性變形或斷裂的能力 1 布式硬度 HB 用直徑 D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球 在一定壓力 P 下 將鋼球垂直地壓入金屬表面 并保持壓力到規(guī)定的時(shí)間后卸 荷 測(cè)壓痕直徑 d 用刻度放大鏡測(cè) 則 HB P F N mm2 單位一般不寫(xiě) F 壓痕面積 HBS 壓頭用淬火鋼球 HBW 壓頭用硬質(zhì)合金球 l 因鋼球存在變形問(wèn)題 不能測(cè)太硬的材料 適于 HBS107 不疲勞破壞 2 疲勞破壞原因 材料有雜質(zhì) 表面劃痕 能引起應(yīng)力集中 導(dǎo)致微裂紋 裂紋擴(kuò)展致使零件不能承受所加載荷突然破壞 3 預(yù)防措施 改善結(jié)構(gòu)形狀 避免應(yīng)力集中 表面強(qiáng)化 噴丸處理 表面淬火等 第二節(jié) 金屬材料的物理 化學(xué)及工藝性能 一 物理性能 比重 計(jì)算毛坯重量 選材 如航天件 輕 熔點(diǎn) 鑄造 鍛造溫度 再結(jié)晶溫度 熱膨脹性 鐵軌 模鍛的模具 量具 導(dǎo)熱性 鑄造 金屬型 鍛造 加熱速度 導(dǎo)電性 電器元件 銅 鋁 磁性 變壓器和電機(jī)中的硅鋼片 磨床 工作臺(tái) 二 化學(xué)性能 金屬的化學(xué)性能 決定了不同金屬與金屬 金屬與非金屬之間形成化合物的性能 使有些合金機(jī)械性能高 有些合金 抗腐蝕性好 有的金屬在高溫下組織性能穩(wěn)定 如耐酸 耐堿等 如化工機(jī)械 高溫工作零件等 三 工藝性能 金屬材料能適應(yīng)加工工藝要求的能力 鑄造性 可鍛性 可焊性 切削加工形等 思考題 1 什么是應(yīng)力 應(yīng)變 線應(yīng)變 2 頸縮現(xiàn)象發(fā)生在拉伸圖上哪一點(diǎn) 如果沒(méi)發(fā)生頸縮 是否表明該試樣沒(méi)有塑性變形 3 0 2 的意義 能在拉伸圖上畫(huà)出嗎 4 將鐘表發(fā)條拉成一直線 這是彈性變形還是塑性變形 如何判定變形性質(zhì) 5 為什么沖擊值不直接用于設(shè)計(jì)計(jì)算 第二章 金屬和合金的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶 第一節(jié) 金屬的晶體結(jié)構(gòu) 一基本概念 固體物質(zhì)按原子排列的特征分為 晶體 原子排列有序 規(guī)則 固定熔點(diǎn) 各項(xiàng)異性 非晶體 原子排列無(wú)序 不規(guī)則 無(wú)固定熔點(diǎn) 各項(xiàng)同性 如 金屬 合金 金剛石 晶體 玻璃 松香 瀝青 非晶體 晶格 原子看成一個(gè)點(diǎn) 把這些點(diǎn)用線連成空間格子 結(jié)點(diǎn) 晶格中每個(gè)點(diǎn) 晶胞 晶格中最小單元 能代表整個(gè)晶格特征 晶面 各個(gè)方位的原子平面 晶格常數(shù) 晶胞中各棱邊的長(zhǎng)度 及夾角 以 A 1A 10 8cm 度量 金屬晶體結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別在于晶格類型 晶格常數(shù) 二 常見(jiàn)晶格類型 1 體心立方晶格 Cr W Fe Mo V 等 特點(diǎn) 強(qiáng)度大 塑性較好 原子數(shù) 1 8 X8 1 2 20 多種 2 面心立方晶格 Cu Ag Au Ni Al Pb Fe 塑性好 原子數(shù) 4 20 多種 4 密排六方晶格 Mg Zn Be Cr Ti Cd 鎘 純鐵在室溫高壓 130 x108N M2 成 Fe 原子數(shù) 1 6 x12 1 2 x2 3 6 30 多種 三 多晶結(jié)構(gòu) 單晶體 晶體內(nèi)部的晶格方位完全一致 多晶體 許多晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu) 各項(xiàng)同性 晶粒 外形不規(guī)則而內(nèi)部晶各方位一致的小晶體 晶界 晶粒之間的界面 第二節(jié) 金屬的結(jié)晶 一 金屬的結(jié)晶過(guò)程 初次結(jié)晶 1 結(jié)晶 金屬?gòu)囊后w轉(zhuǎn)變成晶體狀態(tài)的過(guò)程 晶核形成 自發(fā)晶核 液體金屬中一些原子自發(fā)聚集 規(guī)則排列 外來(lái)晶核 液態(tài)金屬中一些外來(lái)高熔點(diǎn)固態(tài)微質(zhì)點(diǎn) 晶核長(zhǎng)大 已晶核為中心 按一定幾何形狀不斷排列 晶粒大小控制 晶核數(shù)目 多 細(xì) 晶核長(zhǎng)得慢也細(xì) 冷卻速度 快 細(xì) 因冷卻速度受限 故多加外來(lái)質(zhì)點(diǎn) 晶粒粗細(xì)對(duì)機(jī)械性能有很大影響 若晶粒需細(xì)化 則從上述兩方面入手 結(jié)晶過(guò)程用冷卻曲線描述 2 冷卻曲線 溫度隨時(shí)間變化的曲線 熱分析法得到 1 理論結(jié)晶溫度 實(shí)際結(jié)晶溫度 時(shí)間 s T 過(guò)冷 液態(tài)金屬冷卻到理論結(jié)晶溫度以下才開(kāi)始結(jié)晶的現(xiàn)象 2 過(guò)冷度 理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié) 晶溫度之差 實(shí)際冷卻快 結(jié)晶在理論溫度下 二 金屬的同素異購(gòu)轉(zhuǎn)變 二次結(jié)晶 重結(jié)晶 同素異構(gòu)性 一種金屬能以幾種晶格類型存在的性質(zhì) 同素異購(gòu)轉(zhuǎn)變 金屬在固體時(shí)改變其晶格類型的過(guò)程 如 鐵 錫 錳 鈦 鈷 以鐵為例 Fe 1394 Fe 912 Fe 體心 面心 體心 因?yàn)殍F能同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 才有對(duì)鋼鐵的各種熱處理 晶格轉(zhuǎn)變時(shí) 體積會(huì)變化 以原子排列不同 第三節(jié) 合金的晶體結(jié)構(gòu) 一 合金概念 合金 由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬與非金屬組成的具有金屬特性的物質(zhì) 組元 組成合金的基本物質(zhì) 如化學(xué)元素 黃銅 二元 金屬化合物 相 在金屬或合金中 具有相同成分且結(jié)構(gòu)相同的均勻組成部分 相與相之間有明顯的界面 如 純金屬 一個(gè)相 溫度升高到熔點(diǎn) 液固兩相 合金液態(tài)組元互不溶 幾個(gè)組元 幾個(gè)相 固體合金中的基本相結(jié)構(gòu)為固溶體和金屬化合物 還可能出現(xiàn)由固溶體和金屬化合物組成的混合物 二 合金結(jié)構(gòu) 1 固溶體 溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格而仍保持溶劑晶格類型的金屬晶體 根據(jù)溶質(zhì)在溶劑晶格中所占的位置不同 分為 1 置換固溶體 溶質(zhì)原子替代溶劑原子而占據(jù)溶劑晶格中的某些結(jié)點(diǎn)位置 所形成的固溶體 溶質(zhì)原子 溶劑原子直徑相差不大時(shí) 才能置換 如 Cu Zn Zn 溶解度有限 Cu Ni 溶解度無(wú)限 晶格畸變 固溶強(qiáng)化 畸變時(shí)塑性變形阻力增加 強(qiáng) 硬增加 這是提高合金機(jī)械性能的一個(gè)途徑 2 間隙固溶體 溶質(zhì)原子嵌入各結(jié)點(diǎn)之間的空隙 形成固溶體 溶質(zhì)原子小 與溶劑原子比為 0 59 溶解度有限 也固溶強(qiáng) 化 2 金屬化合物 合金各組成元素之間相互作用而生成的一種新的具有金屬性質(zhì) 可用分子式表示的物質(zhì) 如 Fe3C WC 特點(diǎn) 1 較高熔點(diǎn) 較大脆性 較高硬度 2 在合金中作強(qiáng)化相 提高強(qiáng)度 硬度 耐磨性 而塑性 韌性下降 如 WC TiC 可通過(guò)調(diào)整合金中的金 屬化合物的數(shù)量 形態(tài) 分布來(lái)改變合金的性能 3 機(jī)械混合物 固溶體 金屬化合物 固 固 綜合性能 4 二元合金狀態(tài)圖的構(gòu)成 合金系 由給定的組元可以配制成一系列成分含量不同的合金 這些合金組成一個(gè)合金系統(tǒng) 為研究合金系的合金成分 溫度 結(jié)晶組織之間的變化規(guī)律 建立合金狀態(tài)圖來(lái)描述 合金狀態(tài)圖 合金系結(jié)晶過(guò)程的簡(jiǎn)明圖解 實(shí)質(zhì) 溫度 成分作標(biāo)圖 是在平衡狀態(tài)下 加熱冷卻都極慢的條件下 得到的 二 二元合金狀態(tài)圖的建立 以 Pb 鉛 Sb 銻 合金為例 1 配置幾種 Pb Sb 成分不同的合金 2 做出每個(gè)合金的冷卻曲線 3 將每個(gè)合金的臨界點(diǎn)標(biāo)在溫度 成分坐標(biāo)上 并將相通意義的點(diǎn)連接起來(lái) 即得到 Pb Sb 合金的狀態(tài)圖 A B D C E 液相線 ACB 固相線 DCE 單相區(qū) 只有一個(gè)相 兩相區(qū) 兩個(gè)相 ACD BCE c 共晶點(diǎn) 作業(yè) 第三章 鐵碳合金 1 鐵碳合金的基本組織 液態(tài) Fe C 無(wú)限互溶 固態(tài) 固溶體 金屬化合物 t 1538 Fe C 鐵素體 F 1394 Fe C 奧氏體 A 912 Fe C 鐵素體 F s 一鐵素體 碳溶于 Fe 形成的固溶體 鐵素體 F 體心立方 顯微鏡下為均勻明亮的多邊形晶粒 性能 韌性很好 因含 C 少 強(qiáng) 硬不高 45 50 HBS b 250Mpa 含碳 727 0 02 二 奧氏體 碳溶于 Fe 中形成的固溶體 A 面心立方 顯微鏡下多邊形晶粒 晶界較 F 平直 性能 塑性好 壓力加工所需要組織 含碳最高 1147 2 11 HBS 170 220 三滲碳體 金屬化合物 Fe3C 復(fù)雜晶格 含碳 6 69 性能 硬高 HB sw 800 脆 作強(qiáng)化相 在一定條件下會(huì)分解成鐵和石墨 這對(duì)鑄造很有意義 四 珠光體 P F Fe3C 機(jī)械混合物 含碳 0 77 組織 兩種物質(zhì)相間組成 性能 介于兩者之間 強(qiáng)度較高 硬度 HBS 250 五 萊氏體 727 A Fe 3C Ld 高溫萊氏體 700 塑性極差 2 鐵碳合金狀態(tài)圖 是表明平衡狀態(tài)下含C不大于 6 69 的鐵碳合金的成分 溫度與組織之間關(guān)系 是研究鋼鐵的成分 自治和性能之間 關(guān)系的基礎(chǔ) 也是制定熱加工工藝的基礎(chǔ) 含 C 6 69 在工業(yè)上午實(shí)際意義 而含 C6 69 時(shí) Fe 與 C 形成 Fe3C 故可看成一個(gè)組元 即鐵碳合金狀態(tài)圖實(shí)際為 Fe Fe3C 的狀態(tài)圖 一鐵碳合金狀態(tài)圖中點(diǎn)線面的意義 1 各特性點(diǎn)的含義 1 A 純鐵熔點(diǎn) 含 C 0 1538 2 C 共晶點(diǎn) 4 3 1148 3 D Fe3C 熔點(diǎn) 6 69 1600 4 E C 在 A 中最大溶解度 2 11 1148 5 F Fe3C 成分點(diǎn) 6 69 1148 6 G Fe 與 Fe 轉(zhuǎn)變點(diǎn) 0 912 7 K Fe3C 成分點(diǎn) 6 69 727 8 P C 在 Fe 中最大溶解度 0 02 727 9 S 共析點(diǎn) 0 77 727 10 Q C 在 Fe 中溶解度 0 0008 室溫 2 主要線的意義 1 ACD 液相線 液體冷卻到此線開(kāi)始結(jié)晶 2 AECF 固相線 此線下合金為固態(tài) 3 ECF 生鐵固相線 共晶線 液體 Ld 4 AE 鋼的固相線 液態(tài)到此線 A 5 GS A3 A 到此線開(kāi)始析出 F 6 ES Acm A 到此線開(kāi)始析出 Fe3C 7 PSK A1 共析線 A 同時(shí)析出 P F Fe3C 3 主要區(qū)域 1 ACE 兩相區(qū) L A 2 DCF 兩相區(qū) L Fe3C1 3 AESG 單相區(qū) A 4 GPS A F 兩相區(qū) 二 鋼鐵分類 1 工業(yè)純鐵 含 C 0 0218 組織 F 2 鋼 含碳 0 0218 2 11 共析鋼 含 C 0 77 P 亞共析鋼 含 C0 77 P Fe3C11 3 鐵 含 C 2 11 6 69 共晶生鐵 4 3 C Ld 亞共晶生鐵 4 3 C Ld Fe3C1 三 典型合金結(jié)晶過(guò)程分析 1 共析鋼 L L A A P 2 亞共析鋼 L A L A A F F P 3 過(guò)共析鋼 L L A A A Fe3C11 Fe3C1 P 4 共晶鐵 L Ld Ld 5 亞共晶鐵 L 1 點(diǎn) L A A Ld P Ld 6 過(guò)共晶鐵 L 1 點(diǎn) L Fe3C1 2 點(diǎn) Ld Fe3C1 3 點(diǎn) Fe3C1 Ld 四 鐵碳合金狀態(tài)圖的應(yīng)用 1 鑄造 確定澆鑄溫度 選材 共晶點(diǎn)附近鑄造性能好 2 鍛造 鍛造溫度區(qū)間 A 3 焊接 焊接缺陷用熱處理改善 根據(jù)狀態(tài)圖制定熱處理工藝 3 鋼的分類和應(yīng)用 按化學(xué)成分 碳鋼 2 11 C 少量 Si Mn S P 等雜質(zhì) 合金鋼 加入一種或幾種合金元素 一 碳鋼 1 含碳量對(duì)碳鋼性能的影響 0 9 C C 硬 強(qiáng) 塑 韌 FeC 分布晶界 脆性 2 鋼中常見(jiàn)雜質(zhì)對(duì)性能的影響 Si 溶于 F 強(qiáng)化 F 強(qiáng) 硬 塑 韌 含量 0 03 0 4 有益作用不明顯 Mn 1 溶于 F Fe3C 引起固溶強(qiáng)化 2 與 FeS 反應(yīng) MnS 比重輕 進(jìn)入熔渣 如量少 有益作用不明顯 S FeS FeS Fe 共晶體 熔點(diǎn) 985 分布晶界 引起脆性 熱脆 P 溶于 F 是強(qiáng)度 硬度 但室溫塑性 韌性 冷脆 3 碳鋼的分類碳鋼的分類 1 按含碳量分 低碳鋼 0 6 C 2 按質(zhì)量分 含 S P 多少分 普通鋼 S 0 055 P 0 045 優(yōu)質(zhì)鋼 S P 0 04 高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 S 0 03 P0 6 C 4 碳鋼的編號(hào)和用途碳鋼的編號(hào)和用途 1 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q235 數(shù)字表示屈服強(qiáng)度 單位 Mpa 2 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 正常含錳量的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 0 25 0 8 Mn 較高含錳量 0 15 0 6 C 0 7 1 0 Mn 0 6 C 0 9 1 2 Mn 08 10 15 20 25 強(qiáng) 塑 沖壓件 焊件 30 35 40 45 50 55 60 強(qiáng) 硬 彈簧 軸 齒輪 耐磨件 65 70 75 80 85 耐磨件 數(shù)字表示含 C 萬(wàn)分 8 之幾 3 碳素工具鋼 T7T8 T13 數(shù)字表示含 C 千分之幾 高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼加 A 含 Mn 高 加 Mn T8MnA 二二 合金鋼合金鋼 常加合金元素 Mn Si Cr Ni Mo W V Ti B 硼 稀土元素 Xt 等 1 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 數(shù) 元素符號(hào) 數(shù) 表示 數(shù) 含碳萬(wàn)分之幾 符號(hào) 合金元素 符號(hào)后面數(shù)表示含合金 1 5 不標(biāo) 1 5 標(biāo) 2 若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 后加后加 A 如 60Si2Mn 0 6 C 2 Si 1 5 Mn 18Cr2Ni4WA 0 18 C 2 Cr 4 Ni 1 0 不標(biāo) 如 9SiCr 板牙 絲錐 0 9 C 1 5 Si 1 5 Cr CrWMn 長(zhǎng)鉸刀 絲錐 拉刀 精密絲杠 高速鋼 含 C 1 0 也不標(biāo) W18Cr4V 0 7 0 8 C 18 W 4 Cr 400 工作 耐磨鋼 高錳鋼水韌處理 沖擊下工作 表面產(chǎn)生加工硬化 并有馬試體在滑移面形成 表面硬度達(dá) HB450 550 表 面耐磨 心部為 A 水韌處理 鋼加熱到臨界點(diǎn)以上 1000 1100 保溫 碳化物全容于 A 水冷 因冷速快 無(wú)法析出碳化物 成單一 A 組織 5 常用非金屬材料 一 高分子材料 天然 羊毛 橡膠 人工合成 塑料 人工橡膠 粘結(jié)劑等 有機(jī)玻璃 尼龍 丙綸 氯綸 商品名 工程塑料 環(huán)氧樹(shù)脂 聚甲醛 塑料手表中零件 聚酰亞胺 絕緣 二 陶瓷 耐磨 耐蝕 脆 刀片 砂輪 三 復(fù)合材料 磨削軟片 聚酰亞胺 金剛石 4 金屬零件選材的一般原則 產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)成本如何 與材料選擇的是否恰當(dāng)有直接關(guān)系 機(jī)械零件進(jìn)行選材時(shí) 主要考慮零件的工作條件 材料的工藝性能和產(chǎn)品的成本 基本原則如下 1 滿足零件工作條件 受力狀態(tài) 機(jī)械性能 基本 k 等 工作溫度環(huán)境介質(zhì) 使用環(huán)境 高溫 耐熱 抗腐蝕 不銹鋼 高硬度 工具鋼 2 材料的工藝性能 零件的生產(chǎn)方法不同 直接影響其質(zhì)量和生產(chǎn)成本 如 灰口鐵 鑄造性能 切削加工性很好 可鍛性差 3 經(jīng)濟(jì)性 價(jià)值 功能 成本 如 耐腐蝕容器 1 普通碳素鋼 5000 元 用一年 2 奧氏體不銹鋼 40000 元 用 10 年 3 鐵素體不銹鋼 15000 元 用 6 年 1 2 3 1 1 25 2 第四章 鋼的熱處理 1 概述 一 鋼的熱處理 把鋼在固態(tài)下加熱到一定的溫度進(jìn)行必要的保溫 并以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s到室溫 以改變鋼的 內(nèi)部組織 從而得到所需性能的工藝方法 只改變組織和性能 而不改變其形狀和大小 熱處理是改善材料性能的重要手段之一 能提高產(chǎn)品質(zhì)量 延長(zhǎng)機(jī)件 壽命 節(jié)約金屬材料 所以 重要機(jī)件都要經(jīng)過(guò)熱處理 提問(wèn)提問(wèn) 前面學(xué)過(guò)的改善金屬材料性能的手段 固溶強(qiáng)化 熱處理工藝曲線 各種熱處理都可以用溫度 時(shí)間的坐標(biāo)圖形表示 溫度 保溫 臨界溫度 加熱 冷卻 時(shí)間 應(yīng)用廣泛 機(jī)械制造業(yè)中 70 零件需熱處理 汽車 拖拉機(jī) 制造業(yè) 70 80 量具 刃具 模具 滾動(dòng)軸承等 100 二 目的 1 冶金 鍛 鑄 焊毛坯或成品 消除缺陷 改善工藝性能 為后續(xù)加工 如機(jī)加 做好組織 性能 準(zhǔn)備 退火 正火 2 是鋼件的機(jī)械性能提高 達(dá)到鋼件的最終使用性能指標(biāo) 以滿足機(jī)械零件或工具使用性能要求 淬火 回 火 表面淬火 化學(xué)處理 l 依據(jù) 狀態(tài)圖 2 熱處理過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變 一 鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 1 臨界溫度 狀態(tài)圖上 A1 共析線 P A 臨界溫度 A3 A 析出 F F A 極緩慢冷卻 Acm A 析出 Fe3C 實(shí)際加熱臨界溫度 Ac1 Ac3 A 過(guò)熱 Accm 實(shí)際冷卻臨界溫度 Ar1 P Ar3 A 析出 F 過(guò)冷 Arcm 析出 Fe3C 2 組織轉(zhuǎn)變 1 共析鋼 P F Fe3C A 1 A 晶核形成 F 和 Fe3C 界面上先形成 A 晶核 因界面原子排列不規(guī)則 缺陷多 能量低 2 A 晶核長(zhǎng)大 F 晶格轉(zhuǎn)變 Fe3C 不斷溶入 A A 晶核不斷生成 長(zhǎng)大 F 轉(zhuǎn)變快 先消失 3 殘余滲碳體的溶解 隨保溫時(shí)間加長(zhǎng) 殘余 Fe3C 逐漸溶入 A 4 A 成分均勻化 A 轉(zhuǎn)變完成后 各處含 C 濃度不均勻 繼續(xù)保溫 C 充分?jǐn)U散 得到單一的均勻 A 這個(gè)過(guò)程是 A 重結(jié)晶的過(guò)程 2 亞共析鋼 F P Ac1 F A Ac3 A 3 過(guò)共析鋼 P Fe3C Ac1 A Fe3C Accm A 晶粒粗化 二 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 鋼在室溫時(shí)的機(jī)械性能不僅與加熱 保溫有關(guān) 與冷卻過(guò)程也有關(guān) 1 冷卻方式 1 連續(xù)冷卻 時(shí)加熱到 A 的鋼 在溫度連續(xù)下降的過(guò)程中發(fā)生組織轉(zhuǎn)變 水冷 油冷 空冷 正火 爐冷 退火 2 Ar1 2 1 等溫冷卻 使加熱到 A 的鋼 先以較快的速度冷卻到 Ar1線下某一溫度 成為過(guò)冷 A 保溫 使 A 在等 溫下發(fā)生組織轉(zhuǎn)變 轉(zhuǎn)變完 再冷卻到室溫 等溫退火 等溫淬火 2 共析鋼冷卻時(shí)的等溫轉(zhuǎn)變 以共析鋼為例 進(jìn)行一系列不同過(guò)冷度的等溫冷卻實(shí)驗(yàn) 可以測(cè)出過(guò)冷奧氏體在恒溫下開(kāi)始轉(zhuǎn)變和轉(zhuǎn)變終了的 時(shí)間 畫(huà)到 溫度 時(shí)間 坐標(biāo)系中 然后 把開(kāi)始轉(zhuǎn)變的時(shí)間和轉(zhuǎn)變終了的時(shí)間分別連接起來(lái) 即得到共析鋼的奧氏 體等溫轉(zhuǎn)變曲線 又叫 C 曲線 1 高溫產(chǎn)物 Ar1 650 P 層片較厚 500X 顯微鏡 HRC10 20 650 600 細(xì)珠光體 索氏體 S HRC25 35 層片較薄 800 1000X 600 550 極細(xì)珠光體 屈氏體 T HRC30 40 層片極薄 l a 以上三種均為 F Fe3C 層片相間的珠光體 只是層片厚度不同 l b 由于過(guò)冷度從小到大 原子活動(dòng)能力由強(qiáng)到弱 致使析出的滲 碳體和鐵素體層片越來(lái)越來(lái)薄 l c 珠光體層片越薄 塑變抗力越大 強(qiáng) 硬越大 2 中溫產(chǎn)物 550 350 上貝氏體 B上 電鏡下觀察 滲碳體不連續(xù) 短桿狀 分布于許多平行而密集的鐵素體條之間 350 230 下貝氏體 B下 比 B上 有較高強(qiáng) 硬 韌 塑 片狀過(guò)飽和 F 和其內(nèi)部沉淀的碳化物組織 因?yàn)檫^(guò) 飽和 F 有析出 Fe3C 傾向 但過(guò)冷度太大 導(dǎo)致碳原子沒(méi)能擴(kuò)散超出 F 片 只是在片內(nèi)沿一定晶面聚集 沉淀出 碳化物粒子 3 低溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物 230 50 馬氏體 M 殘余 A 馬氏體 過(guò)飽和的 固溶體 M 由于溫度低 原子活動(dòng)能力低 晶格轉(zhuǎn)變完成 但是 C 原子不能從面心中擴(kuò)散出來(lái) 仍留在體心中 形成過(guò)飽和 固溶體 晶格嚴(yán)重畸形 M 硬 HRC65 塑 韌 0 3 共析鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 連續(xù)冷卻可能發(fā)生幾種轉(zhuǎn)變 很復(fù)雜 共析鋼連續(xù)冷卻 只有珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)和馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū) 珠光體轉(zhuǎn)變區(qū) 三條線構(gòu)成 開(kāi)始 終了 終止線 冷卻速度過(guò) 開(kāi)始 終了 線 組織為珠光體 冷卻速度過(guò) 開(kāi)始 終止 線 組織為珠光體和馬氏體 冷卻速度不過(guò)珠光體區(qū) 則為 M 3 鋼的熱處理工藝 熱處理 整體熱處理 退火 正火 淬火 回火 表面熱處理 表面淬火 化學(xué)熱處理 滲碳 滲氮 一一 退火退火 將鋼件加熱到高于或低于鋼的臨界點(diǎn) 保溫一定時(shí)間 隨后在爐內(nèi)或埋入導(dǎo)熱性較差的介質(zhì)中緩慢冷卻 以獲得 接近平衡的組織 這種工藝叫 目的目的 1 降低硬度 切削加工 2 細(xì)化晶粒 改善組織 提高機(jī)械性能 3 消除內(nèi)應(yīng)力 淬火準(zhǔn)備 4 提高塑性 韌性 冷沖壓 冷拉拔 1 完全退火完全退火 將鋼加熱到 Ac3以上 30 50 保溫一定時(shí)間后 緩慢冷卻以獲得接近平衡狀態(tài)組織 P F 的熱處理 工藝 目的目的 通過(guò)完全重結(jié)晶 使鍛 鑄 焊件降低硬度 便于切削加工 同時(shí)可消除內(nèi)應(yīng)力 使 A 充分轉(zhuǎn)變成正常的 F 和 P 應(yīng)用應(yīng)用 亞共析鋼 不能用于共析鋼 在 Accm 以上緩冷 會(huì)析出網(wǎng)狀滲碳體 Fe3C 脆性 2 不完全退火完全退火 將共析鋼或過(guò)共析鋼加熱到 Ac1 以上 20 30 適當(dāng)保溫 緩慢冷卻的熱處理工藝 又叫球化 退火 目的 使珠光體組織中的片狀滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)榱罨蚯驙?這種組織能將低硬度 改善切削加工性 并為以后淬火做準(zhǔn) 備 減小變形和開(kāi)裂的傾向 應(yīng)用 共析鋼 過(guò)共析鋼 球化退火 3 等溫退火 將鋼件加熱到 Ac3A 亞共析鋼 或 Ac1 共析鋼或過(guò)共析鋼 以上 保溫后較快地冷卻到稍低于 Ar1 的溫度 再等溫處理 A 轉(zhuǎn)變成 P 后 出爐空冷 目的 節(jié)省退火時(shí)間 得到更均勻的組織 性能 應(yīng)用 合金工具鋼 高合金鋼 4 去應(yīng)力退火 將鋼加熱到 Ac1 以下某一溫度 約 500 650 保溫后緩冷 又叫低溫退火 目的 消除內(nèi)應(yīng)力 應(yīng)用 鑄 鍛 焊 不發(fā)生相變 重結(jié)晶 例子 杯裂 5 再結(jié)晶退火 將鋼件加熱到再結(jié)晶溫度以上 150 250 即 650 750 保溫 空冷 目的 發(fā)生再結(jié)晶 消除加工硬化 應(yīng)用 冷扎 冷拉 冷壓等 可能相變 6 擴(kuò)散退火 均勻化退火 高溫進(jìn)行 目的 消除偏析 應(yīng)用 鑄件 二 正火 鋼件加熱到 Ac3 亞 或 Accm 過(guò)共 以上 30 50 保溫 空冷 正火作用與退火相似 區(qū)別是正火冷速快 得到非平衡的珠光體組織 細(xì)化晶粒 效果好 能得到片層間距較小的珠 光體組織 與退火對(duì)比 碳素結(jié)構(gòu)鋼 HB 碳素工具鋼 HB 含碳量 工藝 0 25 0 25 0 65 0 65 0 85 0 7 1 3 退火 150 150 220 220 229 187 217 球化 正火 156 156 228 230 280 229 341 實(shí)踐表明 工件硬度 HB170 230 時(shí) 對(duì)切削有利 正火目的 1 提高機(jī)械性能 2 改善切削加工性 3 為淬火作組織準(zhǔn)備 大晶粒易開(kāi)裂 對(duì)于過(guò)共析鋼 正火能減少二次滲碳體的析出 使其不形成連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 有利于縮短過(guò)共析鋼的球化 退火過(guò)程 經(jīng)正火和球化退火的過(guò)共析鋼有較高的韌性 淬火就不易開(kāi)裂 用于生產(chǎn)過(guò)共析鋼的工具的工藝路線 鍛造 正火 球化退火 切削加工 淬火 回火 磨 低碳鋼 正火代替退火 中 C 鋼 正火代調(diào)質(zhì) 但晶粒不均 三 淬火 將鋼件加熱到 Ac3 亞 或 Ac1 過(guò) 以上 30 50 經(jīng)過(guò)保溫 然后在冷卻介質(zhì)中迅速冷卻 以獲得高硬度組織的一種熱 處理工藝 目的 提高硬度 耐磨性 應(yīng)用 工具 模具 量具 滾動(dòng)軸承 組織 馬氏體 下貝氏體 淬火冷卻 決定質(zhì)量 理想冷卻速度兩頭慢中間快 減少內(nèi)應(yīng)力 1 常用淬火法 1 單液淬火 普通淬火 在一種淬火介質(zhì)中連續(xù)冷卻至室溫 如碳鋼水冷 缺點(diǎn) 水冷 易變形 開(kāi)裂 油冷 易硬度不足 或不均 優(yōu)點(diǎn) 易作 易自動(dòng)化 2 雙液淬火 先