機(jī)械工程師職業(yè)培訓(xùn)三工程材料

1、機(jī)械工程師職業(yè)培訓(xùn)(三,機(jī)械工程師職業(yè)素質(zhì)培訓(xùn),第二部分 工程材料,2.0 基本要求 熟悉常用金屬材料的性能、試驗(yàn)方法及其選用。 熟悉鋼的熱處理原理。 掌握常用金屬材料的熱處理方法及選用。 了解常用工程塑料、特種陶瓷、復(fù)合材料的種類及應(yīng)用,2.1工程材料的分類和性能,2.1.1 工程材料的分類（P32） 按功能和用途分： 結(jié)構(gòu)材料、功能材料 按組成特點(diǎn)分： 金屬材料、陶瓷材料、高分子材料、復(fù)合材料,2.1.2工程材料的性能 工程材料的性能主要包括工藝性能和使用性能。 工藝性能是指材料使用某種工藝方法進(jìn)行加工的難易程度（相對(duì)性）。 使用性能是指材料在正常工作條件下所表現(xiàn)出來的力學(xué)性能、物理性能和

2、化學(xué)性能,2.1.2.1 力學(xué)性能 材料的力學(xué)性能是指材料在不同環(huán)境（溫度、介質(zhì)）下，承受各種外加載荷（拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、沖擊、交變應(yīng)力等）時(shí)所表現(xiàn)出的力學(xué)特征。簡(jiǎn)單地說，力學(xué)性能是指材料在外力作用下表現(xiàn)出來的性能。主要力學(xué)性能指標(biāo)：硬度、強(qiáng)度、塑性、韌性、耐磨性和缺口敏感性等。 材料力學(xué)性能主要取決于材料的組織成分和晶體結(jié)構(gòu),1. 硬度 硬度( hardness ):是指材料抵抗其他硬物體壓入其表面的能力。 常用測(cè)量硬度的方法,1)布氏硬度 HB ( Brinell-hardness,布氏硬度計(jì),測(cè)量壓痕球形面積,適用范圍,450HBS,650HBW,特別適用于測(cè)定灰鑄鐵、軸承合金等具

3、有粗大晶?；蚪M成相的金屬材料的硬度及鋼件退火、正火和調(diào)質(zhì)厚的硬度。不宜在產(chǎn)品上進(jìn)行試驗(yàn),符號(hào)HBS或HBW之前的數(shù)字表示硬度值，符號(hào)后面的數(shù)字按順序分別表示球體直徑、載荷及載荷保持時(shí)間。如:120HBS10/1000/30表示直徑為10mm的鋼球在1000kgf（9.807kN）載荷作用下保持30s測(cè)得的布氏硬度值為120,2)洛氏硬度 HR ( Rockwll hardness,10HRCHBS,壓頭： 圓錐角1200的金剛石圓錐體 小淬火滾球,測(cè)量壓痕深度,廣泛用于熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)，常用于檢查淬火后的硬度,操作迅速簡(jiǎn)單，可在工件上直接試驗(yàn)，但檢測(cè)結(jié)果離散度較大,3)維氏硬度 HV ( dia

4、mond penetrator hardness,測(cè)量壓痕對(duì)角線比較長(zhǎng)度,壓頭： 兩對(duì)面夾角1360的金剛石四棱錐體,特點(diǎn)：試驗(yàn)力任意選取，壓痕測(cè)量精度高，硬度值準(zhǔn)確，但需查表或計(jì)算效率低,4)肖氏硬度 HS 是一種動(dòng)載荷試驗(yàn)法，較為方便，可在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量大型工件的硬度，缺點(diǎn)是精度較低,5)努氏硬度 HK 是一種顯微硬度試驗(yàn)法，對(duì)表面淬火硬度或鍍層、滲層等薄層區(qū)域硬度測(cè)定以及截面上的硬度分布的測(cè)定較為方便,6)里氏硬度 HL 是一種新型的反彈式硬度測(cè)量方法，便于攜帶，常用于測(cè)量大型鑄鍛件、永久組裝部件等，精度較高，可自動(dòng)轉(zhuǎn)換成洛氏硬度、布氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度，并可直接打印結(jié)果,2.強(qiáng)度指標(biāo),

5、1)拉伸試樣 GB6397-86規(guī)定金屬拉伸試樣有： 圓形、矩形、異型及全截面 常用標(biāo)準(zhǔn)圓截面試樣。 長(zhǎng)試樣：L0=10d0; 短試樣：L0=5d0,拉伸試樣,k,o,g,f,拉伸曲線,op段：比例彈性變形階段； pe段：非比例彈性變形階段； 平臺(tái)或鋸齒（s段）：屈服階段； sb段：均勻塑性變形階段，是強(qiáng)化階段。 b點(diǎn)：形成了“縮頸”。 bk段：非均勻變形階段，承載下降，到k點(diǎn)斷裂。 斷裂總伸長(zhǎng)為Of，其中塑形變形Og(試樣斷后測(cè)得的伸長(zhǎng))，彈性伸長(zhǎng)gf,屈服強(qiáng)度: 產(chǎn)生明顯塑性變形的最低應(yīng)力值,屈服強(qiáng)度( 塑性變形量為0.2%，微量塑性變形,屈服點(diǎn) s 、屈服強(qiáng)度0.2是零件設(shè)計(jì)的主要依據(jù)；

6、也是評(píng)定金屬?gòu)?qiáng)度的重要指標(biāo)之一,抗拉強(qiáng)度：試樣在斷裂前所能承受的最大應(yīng)力,它表示材料抵抗斷裂的能力。 是零件設(shè)計(jì)的重要依據(jù)；也是評(píng)定金屬?gòu)?qiáng)度的重要指標(biāo)之一,3.塑性: 是指材料在載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的能力,1)斷面收縮率: 是指試樣拉斷處橫截面積的收縮量S與原始橫截面積S0之比,S0 - S 1 = - 100% S0,2)伸長(zhǎng)率:是指試樣拉斷后的標(biāo)距伸長(zhǎng)量 L 與原始標(biāo)距L 0之比,l 1 - l0 = - 100% l0,l=lub = l/l0=lu/l0 + lb/l0,10% 屬塑性材料,塑性指標(biāo)不直接用于計(jì)算，但任何零件都需要一定塑性。 防止過載斷裂； 塑性變形可以緩解

7、應(yīng)力集中、削減應(yīng)力峰值,4.沖擊韌性( notch toughness ): 材料在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力,沖擊試驗(yàn)機(jī),沖擊試樣和沖擊試驗(yàn)示意圖,5.疲勞強(qiáng)度( fatigue strength ): 表示材料經(jīng)無數(shù)次交變載荷作用而不致引起斷裂的最大應(yīng)力值,6.剛度：將材料抵抗彈性變形的能力稱為剛度。 彈性模量：彈性下應(yīng)力與應(yīng)變的比值,表示材料抵抗彈性變形的能力。即： E= / 材料的E越大，剛度越大； E對(duì)組織不敏感； 零件的剛度主要決定于E，也與形狀、截面等有關(guān)，一般用AE表示,2.1.2.2物理性能： 密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性、磁性等； 2.1.2.3化學(xué)性能： 耐腐蝕

8、性、抗氧化性、化學(xué)穩(wěn)定性等； 2.1.2.4工藝性能： 鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性、熱處理工藝性等,例1.（25. 2007單選2分）精度較高，便于攜帶，常用于測(cè)量大型鑄鍛件和永久組裝件的硬度計(jì) A）洛氏硬度計(jì) B）布氏硬度計(jì) C）維氏硬度計(jì) D）里氏硬度計(jì) 例2.（8. 2006單選1）測(cè)定灰鑄鐵、軸承合金等具有粗大晶?；蚪M成相的金屬材料的硬度及鋼件退火、正火及調(diào)質(zhì)后的硬度常采用 A）洛氏硬度試驗(yàn) B）布氏硬度試驗(yàn) C）維氏硬度試驗(yàn) D）努氏硬度試驗(yàn) 例3.(24. 2005單選2）廣泛用于鋼件淬火后的硬度檢測(cè)儀器是：A）洛氏硬度計(jì) B）布氏硬度計(jì) C）維氏硬度計(jì) D）肖氏硬度

9、計(jì),例4 （12. 2011單選1分）常用于檢測(cè)零件較薄硬化層（如0.1mm厚）硬度的儀器是：A）布氏硬度計(jì) B）洛氏硬度計(jì)C）肖氏硬度計(jì) D）維氏硬度計(jì) 例5.（7. 2006單選1分）材料在無數(shù)次交變應(yīng)力作用下而不致引起斷裂的最大應(yīng)力稱為 A）斷裂強(qiáng)度 B）疲勞強(qiáng)度 C）抗拉強(qiáng)度 D）屈服強(qiáng)度,例6.（52. 2004簡(jiǎn)答5分）金屬材料力學(xué)性能的主要指標(biāo)有哪些（至少列舉5項(xiàng)）？用符號(hào)表示常規(guī)力學(xué)性能的五項(xiàng)指標(biāo)。 答：硬度、強(qiáng)度、塑性、韌性、剛度、耐磨性、缺口敏感性等。超常規(guī)力學(xué)性能的五項(xiàng)指標(biāo)： b 、e 、 、 a k,2.2 金屬材料及其熱處理,2.2.0 考核知識(shí)點(diǎn) （1）熟悉晶體的兩

10、大特性，金屬最常見的三種晶體結(jié)構(gòu)類型，實(shí)際金屬材料中的晶體缺陷，常用的三種細(xì)化晶粒方法，純金屬在固體下的兩種轉(zhuǎn)變，合金相結(jié)構(gòu)的三種類型； （2）熟悉鐵碳合金相圖中固態(tài)下的幾種基本組織，各主要點(diǎn)溫度、碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及意義，典型鐵碳合金結(jié)晶過程分析，碳對(duì)鐵碳平衡組織和性能的影響、相圖的應(yīng)用,3）熟悉金屬材料常見的化學(xué)分析方法，金相分析方法，無損探傷方法及適用范圍； （4）熟悉鋼的熱處理原理（鐵碳合金平衡圖、鋼在加熱、冷卻、回火時(shí)的轉(zhuǎn)變） （5）熟悉典型零件（軸類、彈簧、齒輪類、滾動(dòng)軸承類、模具類、工具類、鑄鐵件類、有色金屬類等）的熱處理應(yīng)用。 （6）熟悉金屬材料的選擇和使用原則,7）掌握鋼的常規(guī)熱處

11、理（退火、正火、淬火、回火、時(shí)效等）、表面淬火（火焰淬火、感應(yīng)加熱淬火）、化學(xué)熱處理（滲碳、滲氮、碳氮共滲等）、鑄鐵（灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、合金鑄鐵等）熱處理、有色金屬（鋁合金、銅合金等）熱處理方法的選用。 （8）了解熱處理設(shè)備（燃燒爐、電阻爐、真空爐、感應(yīng)加熱電源及淬火機(jī)床,2.2.1金屬的晶體結(jié)構(gòu),2.2.1.1晶體的特性：熔點(diǎn)和各項(xiàng)異性 固態(tài)物質(zhì)按其原子（或分子）聚集狀態(tài)可分為晶體和非晶體兩大類。在晶體中，原子（或分子）按一定的幾何規(guī)律作周期性地排列 。非晶體中原子（或分子）則是無規(guī)則的堆積在一起。（如松香、玻璃、瀝青,2.2.2.2金屬的晶體結(jié)構(gòu) 由于金屬鍵結(jié)合力較強(qiáng)，

12、是金屬原子總趨于緊密排列的傾向，故大多數(shù)金屬屬于以下三種晶格類型,1、體心立方晶格,2、面心立方晶格,81812（個(gè),8186124（個(gè),3、密排六方晶格,晶體缺陷 晶體內(nèi)部的某些局部區(qū)域，原子的規(guī)則排列受到干擾而破壞，不象理想晶體那樣規(guī)則和完整。把這些區(qū)域稱為晶體缺陷,121621236（個(gè),這些缺陷的存在，對(duì)金屬的性能（物理性能、化學(xué)性能、機(jī)械性能）將產(chǎn)生顯著影響，如鋼的耐腐蝕性，實(shí)際金屬的屈服強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于通過原子間的作用力計(jì)算所得數(shù)值。 根據(jù)晶體缺陷的幾何形態(tài)特征，可將其分為以下三類： 點(diǎn)缺陷 線缺陷 面缺陷,點(diǎn)缺陷空位和間隙原子和置換原子,線缺陷位錯(cuò),晶體中，某處有一列或若干列原子發(fā)生

13、有規(guī)律的錯(cuò)排現(xiàn)象，稱為位錯(cuò)。其特征是在一個(gè)方向上的尺寸很長(zhǎng)，而另兩個(gè)方向的尺寸很短。最常見最基本的位錯(cuò)是刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò) 位錯(cuò)的存在以及位錯(cuò)密度的變化，對(duì)金屬的性能如強(qiáng)度、塑性、疲勞等都起著重要影響。如金屬材料的塑性變形與位錯(cuò)的移動(dòng)有關(guān)。冷變形加工后金屬出現(xiàn)了強(qiáng)度提高的現(xiàn)象（加工硬化），就是由于位錯(cuò)密度的增加所致,面缺陷晶界和亞晶界,實(shí)際金屬材料是多晶體材料，則在晶體內(nèi)部存在著大量的晶界和亞晶界。晶界和亞晶界實(shí)際上是一個(gè)原子排列不規(guī)則的區(qū)域，該處晶體的晶格處于畸變狀態(tài)，能量高于晶粒內(nèi)部，在常溫下強(qiáng)度和硬度較高，在高溫下則較低，晶界容易被腐蝕等,2.2.2.3金屬的結(jié)晶,結(jié)晶：晶體物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)

14、變成固態(tài)的過程。凝固：非晶體由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)的過程。 結(jié)晶的一般過程,過冷現(xiàn)象 過冷度 T = T0 T1 過冷是結(jié)晶的必要條件,結(jié)晶的一般規(guī)律,形核 長(zhǎng)大,形核、長(zhǎng)大,實(shí)際金屬的多晶粒結(jié)構(gòu),晶粒的粗細(xì)對(duì)金屬力學(xué)性能影響頗大。晶粒愈細(xì)，其強(qiáng)度、韌性和塑性也愈好。 細(xì)化晶粒的三種途徑,2.2.2.4金屬在固態(tài)下的轉(zhuǎn)變 純金屬在固態(tài)下的轉(zhuǎn)變有兩種： 同素異晶轉(zhuǎn)變 磁性轉(zhuǎn)變（純鐵磁性轉(zhuǎn)變溫度768度,純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式,純鐵的冷卻曲線,2.2.2.5合金的相結(jié)構(gòu),由于組元間相互作用不同，固態(tài)合金的相結(jié)構(gòu)可分為固溶體和金屬化合物兩大類。 1、固溶體 合金在固態(tài)下，組元間能夠互相溶解而形成的均勻相

15、稱為固溶體,不管溶質(zhì)原子處于溶劑原子的間隙中或者代替了溶劑原子都會(huì)使固溶體的晶格發(fā)生畸變，使塑性變形抗力增大，結(jié)果使金屬材料的強(qiáng)度、硬度增高。這種通過溶入溶質(zhì)元素形成固溶體，使金屬材料的強(qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象，稱為固溶強(qiáng)化,2、金屬化合物 金屬化合物的晶格類型與形成化合物各組元的晶格類型完全不同，一般可用化學(xué)分子式表示。鋼中滲碳體（Fe3C）是由鐵原子和碳原子所組成的金屬化合物，它具有復(fù)雜的晶格形式。 金屬化合物的性能不同于任一組元，其溶點(diǎn)一般較高、硬而脆。當(dāng)它呈細(xì)小顆粒均勻分布在固溶體基體上時(shí)，將使合金的強(qiáng)度、硬度和耐磨性明顯提高，這一現(xiàn)象稱為彌散強(qiáng)化,金屬化合物在合金中常作為強(qiáng)化相存在，它是

16、許多合金鋼、有色金屬和硬質(zhì)合金的重要組成相。 3、金屬混合物 絕大多數(shù)合金的組織都是固溶體與少量金屬化合物組成的金屬混合物，其性質(zhì)取決于固溶體與金屬化合物的數(shù)量、大小、形態(tài)和分布狀況,鐵碳合金固態(tài)下的幾種基本組織,1.鐵素體 ( F ) ：碳溶于Fe中的間隙固溶體,2.2.2鐵碳合金相圖,2.奧氏體 ( A ) 碳溶于-Fe中形成的間隙固溶體,奧氏體組織金相圖,3. 滲碳體 ( Fe3C ) 鐵與碳形成的金屬化合物,滲碳體組織金相圖,4.珠光體 ( P,鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物,5.萊氏體 ( Ld,奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物,Fe - Fe3C 相圖,Fe - Fe3C 相圖,A,

17、C,D,E,F,G,S,P,Q,1148,727,L,A,L+A,6.69%C,Ld,Ld+Fe3C,A+Ld+Fe3C,F,A+F,P,Ld,K,P+Fe3C,P+Ld+Fe3C,Ld+Fe3C,P+F,P+Fe3C,F+ Fe3C,A+ Fe3C,L+ Fe3C,A+Fe3C,鐵碳合金相圖各主要線的意義,ABCD為液相線，AHJECF為固相線。 三條水平線,包晶反應(yīng)：在一定溫度下，由一固定成份的液相與一個(gè)固定成份的固相作用，合成另一個(gè)成份固定的固相反應(yīng)。 液固固 共晶反應(yīng)：由某一成份的液相在一定溫度下同時(shí)結(jié)晶出兩種不同成份的固相反應(yīng)。 液固固 共析反應(yīng)：在一定溫度下，一固定成份的固相同時(shí)分

18、解成兩種成份與結(jié)構(gòu)均不相同的固相反應(yīng)。 固固固,四條重要的線: GS是冷卻過程中由相析出 相的開始線 ES是C在 Fe中的溶解度曲線 PQ是C在 Fe中的溶解度曲線 HN是C在 Fe中的溶解度曲線 。 重要的成份點(diǎn):如下表,五個(gè)單相區(qū)： ABCD以上液相L區(qū) AHNA 相區(qū) NJESGN 相區(qū) GPQ以左 相區(qū) DFKFe3C相區(qū) 七個(gè)兩相區(qū)： 分別存在于相鄰兩個(gè)單相區(qū)之間： L 、LA、L Fe3C、 A、AF、A Fe3C 、F Fe3C,2.2.2.1典型鐵碳合金相圖過程分析,ingot iron ) 共析鋼 ( eutectoid steel ) 亞共析鋼 ( hypoeutectoi

19、d steel ) 過共析鋼 ( hypereutectoid steel ) 共晶白口鐵 ( eutectoid white iron ) 亞共晶白口鐵( hypoeutectoid white iron ) 過共晶白口鐵( hypereutectoid white iron,鋼,生鐵,工業(yè)純鐵,1.工業(yè)純鐵 ( Wc 0.0218,2. 共析鋼 ( Wc = 0.77,共析鋼組織金相圖,3.亞共析鋼 ( Wc = 0.45,亞共析鋼組織金相圖,4.過共析鋼 ( Wc = 1.2,過共析鋼組織金相圖,5.共晶白口鐵 ( Wc = 4.3,共晶白口鐵組織金相圖,6.亞共晶白口鐵 ( Wc =

20、3.0,亞共晶白口鐵組織金相圖,7.過共晶白口鐵 ( Wc = 5.0,過共晶白口鐵組織金相圖,2.2.2.2碳對(duì)鐵碳合金平衡組織和性能的影響,碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)平衡組織的影響。 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)力學(xué)性能的影響。 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)工藝性能的影響,碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)平衡組織的影響,碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)力學(xué)性能的影響 低碳鋼組織多為鐵素體，強(qiáng)度、硬度較低，而塑性、韌性很高。隨含碳量的增加，鐵素體不斷減少，珠光體不斷增加，導(dǎo)致強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降，0.9時(shí)，組織中主要是珠光體，強(qiáng)度達(dá)到最大值。當(dāng)大于1.0%時(shí)由于網(wǎng)狀Fe3CII出現(xiàn)，導(dǎo)致鋼強(qiáng)度下降。工業(yè)用鋼一般不超過1.3%1.4,碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)力學(xué)性能的

21、影響,2.2.2.3Fe - Fe3C相圖的應(yīng)用,1.為選擇材料提供依據(jù),分析零件的工作條件, 根據(jù)鐵碳合金成分、組織、性能之間的變化規(guī)律進(jìn)行選擇材料。(P30) 低碳鋼（0.10%0.25%）: 塑性、韌性好 中碳鋼（0.25%0.60%）：綜合性能好 高碳鋼（0.60%1.30%）：硬度高、耐磨性好,2.制定熱加工工藝方面的應(yīng)用 Fe - Fe3C相圖總結(jié)了不同成份鐵碳合金在緩慢冷卻時(shí)組織隨溫度變化的規(guī)律，為制定鑄造、鍛造、熱處理、焊接工藝提供了依據(jù),2.2.3金屬材料化學(xué)成分分析和金相分析,2.2.3.1化學(xué)成份分析（P42-43） 常用方法有：化學(xué)分析法、火花鑒別法、光頻分析法和看譜鏡

22、法，最傳統(tǒng)較準(zhǔn)確的方法是化學(xué)分析法。 氣體容量定碳法（P42,2.2.3.2金相分析（P43-44） 原材料缺陷的低倍檢驗(yàn)（宏觀檢驗(yàn)）：用肉眼或低倍放大鏡 斷口分析：宏觀觀察、光鏡分析、電鏡分析 顯微組織檢驗(yàn)：光鏡分析、電鏡分析、金相圖像自動(dòng)分析儀,2.2.3.3無損檢測(cè)（P44） 射線檢測(cè) 超聲檢測(cè) 渦流檢測(cè) 磁粉探傷等,2.2.4 金屬材料熱處理,2.2.4.1 鋼的熱處理,熱處理的定義：將鋼在固態(tài)下加熱到預(yù)定溫度并在該溫度下保持一段時(shí)間，然后以一定的速度冷卻，以改變鋼的內(nèi)部組織，提高鋼的性能，延長(zhǎng)機(jī)器使用壽命的熱加工工藝。(加熱保溫冷卻,熱處理的主要目的:提高鋼的性能,熱處理的應(yīng)用范圍:

23、整個(gè)制造業(yè),熱處理的原理:鋼中組織變化規(guī)律,熱處理的分類,1.熱處理的原理 (1)鐵碳合金平衡圖 FeFe3C平衡圖中的臨界點(diǎn)（A1、A3、Acm）是加熱和冷卻溫度選擇的主要依據(jù),2)鋼在加熱時(shí)的組織變化 鋼通過加熱到奧氏體，而是否得到完全的奧氏體，以及奧氏體的均勻程度和晶粒大小，對(duì)隨后奧氏體冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的性能有很大影響。 珠光體向奧氏體的轉(zhuǎn)變是通過奧氏體晶核的產(chǎn)生（形核）和長(zhǎng)大兩個(gè)過程實(shí)現(xiàn)的。為了獲得均勻一致的奧氏體，必須加熱到足夠高的溫度和保持一定時(shí)間，才能使奧氏體均勻化。 奧氏體晶粒的大小決定了冷卻時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物晶粒的大小。 奧氏體晶粒度: 起始晶粒度:珠光體剛剛轉(zhuǎn)變成奧氏體的晶粒

24、大小,A,A 形核,A 長(zhǎng)大,殘余Fe3C溶解,A 均勻化,奧氏體的形成,實(shí)際晶粒度: 是指在具體的加熱條件下所得到的奧氏體晶粒度。 本質(zhì)晶粒度:在93010 保溫38h后奧氏體的晶粒大小。是度量鋼本身晶粒隨溫度升高, 晶粒長(zhǎng)大的程度。 加熱速度愈快，加熱溫度愈高，過熱度也愈大，這時(shí)鋼在較高溫度下轉(zhuǎn)變，得到的奧氏體起始晶粒度比較細(xì)小。實(shí)際生產(chǎn)中采用高溫、短時(shí)的加熱方法就可以獲得較高力學(xué)性能的晶粒組織。 鋼中進(jìn)入微量鋁、鈦、釩、鎢、鉬、鎳、硅、銅等都會(huì)阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大；錳和磷有促使晶粒長(zhǎng)大的傾向,鋼的本質(zhì)晶粒度示意圖,3)鋼在冷卻時(shí)的組織變化 鋼加熱轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體后，冷卻方式和速度不同，所得到的

25、組織和性能就大不一樣，所以采用什么冷卻方式來控制鋼的組織和性能具有決定性意義,鋼在熱處理時(shí)的冷卻方式：等溫、連續(xù) 過冷奧氏體的等溫冷卻轉(zhuǎn)變 過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變,1)鋼在熱處理時(shí)的冷卻方式,共析碳鋼 TTT 曲線建立過程示意圖,A1,2)過冷奧氏體的等溫冷卻轉(zhuǎn)變,轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能,珠光體型 ( P ) 轉(zhuǎn)變 ( A1550 ),A1650 : P ; 525HRC; 片間距為0.60.7m ( 500,650600 : 細(xì)片狀P-索氏體(S); 片間距為0.20.4m (1000); 2536HRC,600550:極細(xì)片狀P-屈氏體(T); 片間距為0.2m ( 電鏡 ); 3540H

26、RC,轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能,貝氏體型 ( B ) 轉(zhuǎn)變 ( 550230 ),550350: B上; 4045HRC,轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能,貝氏體型 ( B ) 轉(zhuǎn)變 ( 550230 ),350230: B下; 5060HRC,轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能,馬氏體型 ( M ) 轉(zhuǎn)變 ( 230 -50 ),1定義:馬氏體是一種碳在 Fe中的 過飽和固溶體,2轉(zhuǎn)變特點(diǎn): 在一個(gè)溫度范圍內(nèi)連續(xù)冷卻完成; 轉(zhuǎn)變速度極快,即瞬間形核與長(zhǎng)大; 無擴(kuò)散轉(zhuǎn)變( Fe、C原子均不擴(kuò)散 ), M與原A的成分相同,造成晶格畸變。 轉(zhuǎn)變不完全性, QM = f ( T,3馬氏體的晶體結(jié)構(gòu): 由于碳的過飽和作 用,使 F

27、e晶格由體心立方變成體心正方晶格,4馬氏體的組織形態(tài): 板條狀 - 低碳馬氏體(0.2%C ); 3050HRC ; = 917,4馬氏體的組織形態(tài): 針、片狀 - 高碳馬氏體(1%C); 66HRC左右 ; 1,5馬氏體的性能:主要取決于馬氏體中的碳濃度,亞共析鋼的TTT曲線,P + F,S + F,T,B,M + A殘,過共析鋼的TTT曲線,P + Fe3C,S + Fe3C,T,B,M + A殘,影響 TTT 曲線形狀位置的因素,1奧氏體中含碳量的影響,2奧氏體中含合金元素的影響: 除Co、Al (2.5% ) 外,所有合金元 素溶入奧氏體中,會(huì)引起,3加熱溫度和保溫時(shí)間的影響: 加熱溫

28、度越高, 保溫時(shí)間越長(zhǎng), 碳化物溶解充分, 奧氏體成分均勻, 提高了過冷奧氏體的穩(wěn)定性, 從而 使 TTT曲線向右移,3)過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變,共析碳鋼 CCT 曲線建立過程示意圖,Pf,Ps,A+P,K,Ms,Mf,共析碳鋼 TTT 曲線與CCT曲線的比較,在連續(xù)冷卻過程中 TTT 曲線的應(yīng)用,V1 = 5.5/s : 爐冷 ; P,V2 = 20/s : 空冷 ; S,V3 = 33/s : 油冷;T+M+A殘,V4 138/s : 水冷 ; M+A殘,4.鋼的整體熱處理,預(yù)備熱處理 : 退火 ; 正火,最終熱處理 : 淬火 ; 回火,一般零件生產(chǎn)的工藝路線,1）鋼的退火,1)定義:

29、把零件加溫到適當(dāng)溫度,保溫一段時(shí)間,然后緩慢冷卻（隨爐冷卻,2)目的: 消除應(yīng)力; 降低硬度，以改變切削性能; 細(xì)化晶粒，均勻成分，為最終熱處理作好組織準(zhǔn)備,3) 種類,2)鋼的正火,1)定義: 把零件加溫到臨界溫度(Ac3或Acm)以上 3050,保溫一段時(shí)間,然后在空氣中冷卻。把零件加熱到 Ac3線以上1001500C的正火稱為高溫正火,2)目的: 消除應(yīng)力; 調(diào)整硬度; 細(xì)化晶粒，均勻成分，為最終熱處理 作好組織準(zhǔn)備。 常用于消除過析鋼中網(wǎng)狀滲碳體,3) 工藝參數(shù),4)熱處理后的組織:S (Wc=0.61.4%) S+F (Wc0.6,5) 應(yīng)用范圍: 1.預(yù)備熱處理:調(diào)整低、中碳鋼的硬

30、 度;消除過共析鋼中的Fe3C（網(wǎng)狀）。 2.最終熱處理:用于力學(xué)性能要求不 高的普通零件,3）鋼的淬火,1)定義: 把零件加溫到臨界溫度以上 30 50,保溫一段時(shí)間,然 后快速冷卻 ( 水冷,2)目的: 為了獲得馬氏體組織,提高鋼 的硬度和耐磨性,3) 工藝參數(shù),3)工藝參數(shù),4)熱處理后的組織,6) 淬火冷卻介質(zhì),1理想淬火冷卻介質(zhì),2常用的淬火冷卻介質(zhì),7) 常用的淬火方法,8) 鋼的淬硬性 ( Hardening of steel,1定義:是指鋼在淬火后所能達(dá)到的最 高硬度,2影響鋼的淬硬性的因素:主要取決于 馬氏體的含碳量,9) 鋼的淬透性 ( Hardenability of s

31、teel,1定義:是指鋼在淬火時(shí)所能得到的淬 硬層 (馬氏體組織占50%處) 的 深度,2影響鋼的淬透性的因素:主要是臨界 淬火冷卻速度VK 的大小, VK 越 大,鋼的淬透性越小,工件淬硬層與冷卻速度的關(guān)系,3淬硬性與淬透性之間的關(guān)系,4淬透性的大小對(duì)鋼的熱處理后的力學(xué)性能的影響,4) 鋼的回火,1)定義: 把淬火后的零件重新加溫到 Ac1線以下某個(gè)溫度,保溫一段時(shí)間,然后冷卻（一般空冷，也水冷或油冷）到室溫,2)目的: 消除淬火應(yīng)力,降低脆性; 穩(wěn)定工件尺寸; 調(diào)整淬火零件的力學(xué)性能,3) 工藝參數(shù),淬火 + 高溫回火 = 調(diào)質(zhì)處理,淬火 + 高溫回火 = 調(diào)質(zhì)處理,3.鋼的表面淬火,1)

32、 定義:是一種不改變鋼表層化學(xué)成 分,但改變表層組織的局部熱 處理工藝,2) 工藝特征:通過快速加熱使鋼的表 層奧氏體化,然后急冷,使表層 形成馬氏體組織,而心部仍保 持不變,3)表面淬火用鋼,選用中碳或中碳低合金鋼。40、45、40Cr、40MnB等,4)表面淬火加工的方法: 感應(yīng)加熱( 高、中、工頻 )、火 焰加熱、電接觸加熱法等,1感應(yīng)加熱表面淬火,1)感應(yīng)加熱的基本原理,感應(yīng)電流 - 渦流,集膚效應(yīng),2)工藝要求: * 表面淬火前,必須對(duì)零件進(jìn)行正火 或調(diào)質(zhì)處理,以保證零件有良好的 基體。 * 表面淬火后,必須對(duì)零件進(jìn)行低溫 回火處理,以降低淬火應(yīng)力和脆性,3)生產(chǎn)特點(diǎn): 淬火件的質(zhì)量

33、好; 工件變 形小;不易氧化及脫碳;淬火層容易 控制;生產(chǎn)率高。設(shè)備投資大,不適 于復(fù)雜形狀零件和小批量生產(chǎn),2火焰加熱表面淬火,1)火焰加熱表面淬火的基本方法,2)火焰加熱表面淬火的特點(diǎn),設(shè)備簡(jiǎn)單, 操作方便, 成本低。 *淬火質(zhì)量不穩(wěn)定。 *適于單件、小批量及大型零件的生產(chǎn),時(shí)效處理,目的：進(jìn)一步消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定工件尺寸。 方法：高溫時(shí)效、低溫時(shí)效，自然時(shí)效,4.化學(xué)熱處理 ( Chemical Heat Treatment,1)定義:將零件置于一定的化學(xué)介質(zhì) 中 , 通過加熱、保溫,使介質(zhì) 中一種或幾種元素原子滲入 工件表層,以改變鋼表層的化 學(xué)成分和組織的熱處理工藝,2) 化學(xué)熱處理的

34、基本過程,2吸收: 活性原子被零件表面吸收和溶 解,3擴(kuò)散: 活性原子由零件表面向內(nèi)部擴(kuò) 散, 形成一定的擴(kuò)散層,3) 化學(xué)熱處理進(jìn)行的條件,1 滲入元素的原子必須是活性原子, 而 且具有較大的擴(kuò)散能力,2零件本身具有吸收滲入原子的能力, 即對(duì)滲入原子有一定的溶解度或能 與之化合, 形成化合物,4) 化學(xué)熱處理的種類: 滲碳; 滲氮; 碳氮 共滲; 滲硼; 滲鋁; 滲硫; 滲硅; 滲鉻等,1.鋼的滲碳 ( Carburize of steel,1)定義: 向鋼的表面滲入碳原子的過程,2)目的: 獲得具有表硬耐磨里韌性能的零件,3)用鋼,低碳鋼和低碳合金鋼。如20、20Cr,4)方法: 固體、氣

35、體(常見)、液體滲碳,5)設(shè)備: 井式滲碳爐、可控氣氛爐、真空爐,18CrMnMo、12Cr2Ni4A、20CrMnMo,6)工藝: 加熱溫度為900950; 滲碳時(shí)間一般為39小時(shí),7)滲碳后的組織,8) 滲碳后的熱處理工藝,淬火,9) 熱處理后的組織,低碳M回+F,M回+Cm+A殘,低碳 合金鋼,F+P,M回+Fe3C+A殘,低碳鋼,2.鋼的滲氮 ( Nitridation of steel,2)目的:獲得具有表硬、耐疲勞和耐蝕性以及熱硬性里韌性能的零件,3)用鋼,中碳合金鋼,4)方法:氣體滲氮、液體滲氮、離子滲氮。 （常用,1)定義: 向鋼的表面滲入氮原子的過程,5)工藝:加熱溫度500

36、600; 保溫時(shí)間0.30.5mm/2050h,6)熱處理特點(diǎn): 滲氮前需調(diào)質(zhì)處理; 滲氮后不需熱處理,7)滲氮處理后的組織 表層 : Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、 MoN、TiN、VN。 心部 : S回,8)常用的鋼種 : 35 CrMo、18CrNiW、 38 CrMoAlA ( 氮化王牌鋼 ) 等,滲碳與滲氮的工藝特點(diǎn),3.鋼的碳氮共滲-氰化處理 ( Carbonitriding of steel,1)定義:向鋼的表面同時(shí)滲入碳和氮原 子的過程,3)方法,固體碳氮共滲,氣體碳氮共滲,液體碳氮共滲,高溫,中溫,低溫,2)目的:獲得具有表硬里韌性能的零件,4)工藝,2.2.4.2鑄鐵

37、熱處理 鑄鐵的力學(xué)性能主要受基本組織和石墨所控制，因此強(qiáng)化鑄鐵時(shí)，一方面要改變石墨的數(shù)量大小、形狀和分布，盡量減少石墨的有害作用；另一方面又要通過合金化、熱處理或表面處理方法調(diào)整基本組織，提高基體性能，以改善鑄鐵的強(qiáng)韌性,1.灰鑄鐵的熱處理（簡(jiǎn)單熱處理） （1）消除內(nèi)應(yīng)力退火（人工實(shí)效） 1）目的:消除鑄鐵件鑄造后產(chǎn)生的很大的內(nèi)應(yīng)力。 2）工藝方法：將鑄件緩慢加熱到500560 適當(dāng)保溫（每10mm截面保溫2h）后，隨爐緩慢冷卻至150200 出爐空冷。 （2）消除鑄件白口、降低硬度的退火或正火 1）退火工藝： 800950 14h，隨爐緩冷，使部分滲碳體分解，最終得到鐵素體珠光體的基體組織。

38、 2）正火工藝： 800950 14h空冷,3）表面淬火 1）目的:提高灰鑄鐵件表速度面強(qiáng)度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度。 2）工藝方法：感應(yīng)加熱、火焰加熱、電接觸加熱等工藝。 2.可鍛鑄鐵熱處理（產(chǎn)生） 1）目的:可鍛鑄鐵本身就是白口鑄鐵通過石墨化退火得到的。 2）工藝方法： 9501000 3040h，然后以200300 /h爐速冷卻到770后，再以極緩慢的冷卻23 /h冷卻至720 左右再空冷，得到珠光體可鍛鑄鐵；也可從高溫加熱后緩冷至680，長(zhǎng)時(shí)間（1530h）等溫保持，使珠光體中滲碳體,分解為鐵素體石墨出爐空冷得鐵素體可鍛鑄鐵。 3.球墨鑄鐵（可以象鋼一樣進(jìn)行各種熱處理） （1）退火 1）消除

39、內(nèi)壓力退火（工藝與灰鑄鐵同） 2）高溫退火：消除白口，得高韌性的鐵素體球鐵 3）低溫退火：用于基體組織中無共晶滲碳體且珠光體含量較高，要求具有較高塑性、韌性的鑄件。 （2）正火：目的是細(xì)化組織，提高球鐵的強(qiáng)度、硬度和韌性。 （3）調(diào)質(zhì)處理：提高球鐵的強(qiáng)度和韌性（比正火高）。 （4）等溫淬火：提高球鐵的綜合性能,2.2.4.3有色金屬熱處理 1.鋁合金熱處理 （1）變形鋁合金熱處理 1）擴(kuò)散退火：消除合金鑄錠中的晶內(nèi)偏析。 2）再結(jié)晶退火：消除各種加工應(yīng)力、提高塑性。 3）去應(yīng)力退火：在150360 內(nèi)低于再結(jié)晶溫度下退火，消除應(yīng)力保持強(qiáng)度。 4)回歸處理：僅用于經(jīng)淬火和自然實(shí)效處理過的零件，將

40、零件在硝鹽中迅速加熱到200250 23min后在水中冷卻。目的是恢復(fù)得到過飽和固溶體淬火相，便于校正、加工。 5)淬火、時(shí)效：2AI2、2Al4、2B11合金：5005 2090min，淬水，室溫自然時(shí)效96144h,2）鑄造鋁合金熱處理 1）退火： 29010 35h，消除內(nèi)應(yīng)力穩(wěn)定鑄件尺寸。 2）淬火、時(shí)效：ZL104鋁合金缸體：5355 4h固溶處理， 1755 9h時(shí)效。 2.銅合金熱處理 只有一部分銅合金提高熱處理可以得到強(qiáng)化。 （1）去應(yīng)力退火 （2）再結(jié)晶退火：去除冷作硬化，恢復(fù)塑性 （3）均勻化退火：去除鑄件內(nèi)應(yīng)力 （4）淬火時(shí)效 （5）淬火回火,2.2.4.4 熱處理設(shè)備

41、1.燃料爐：以重油、煤氣、煤（或焦炭）等為燃料的加熱爐 2.電阻爐：以電阻體為加熱器的電爐。 1）空氣爐：加熱工件易氧化脫碳，已逐漸淘汰 2)鹽浴爐：以熔鹽作為加熱介質(zhì)的電子爐。 適合于小批量、多品種的產(chǎn)品零件淬火（特別是高速鋼刀具高合金小模具）。 鹽浴爐分為：堿浴爐、硝鹽爐、高速鋼分級(jí)鹽浴爐、中溫鹽浴爐、高溫鹽浴爐等 3)井式氣體滲碳爐（碳氮共滲）、井式氣體氮碳共滲爐,4)保護(hù)氣氛加熱電爐 保護(hù)氣氛裝置：甲醇低溫催化裂解裝置、氨燃燒發(fā)生裝置，廣泛用于淬火、正火、化學(xué)熱處理； 保護(hù)氣氛加熱爐：為了滿足各種零件淬火、回火需要有各式各樣的設(shè)備，可以連續(xù)生產(chǎn)，勞動(dòng)強(qiáng)度低，效率高質(zhì)量好。具有廣闊發(fā)展前

42、途。 5)真空爐：按用途分為：真空退火爐、真空淬火爐、真空回火爐、真空滲碳爐、真空釬焊爐、真空燒結(jié)爐等。是熱處理的主要設(shè)備。 6)全固態(tài)高頻、中頻、超音頻感應(yīng)加熱電源,2.2.4.5典型零件熱處理應(yīng)用舉例 (1)軸類零件 (2)彈簧類零件 (3)齒輪類零件 (4)軸承類零件 (5)模具類 (6)工具類 (7)鑄鐵、鑄鋼件 (8)有色金屬,2.2.5材料分類及選擇 2.2.5.1常用金屬材料分類 常用金屬材料分為：鋼、鑄鐵、有色金屬等。 1.鋼：碳素鋼、合金鋼 碳素鋼： 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 碳素結(jié)構(gòu)鋼（低碳鋼、中碳鋼） 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 碳素工具鋼 （高碳鋼,1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼:其冶煉容易、價(jià)廉，力學(xué)

43、性能上能滿足一般工程結(jié)構(gòu)及普通機(jī)器零件的性能要求。一般不熱處理，直接使用。通常一板材、帶材及各種型材來供應(yīng)。 Q195、Q215、Q235塑性好，焊接性能高，強(qiáng)度較低，一般用于工程結(jié)構(gòu)和受力不大的機(jī)器零件； Q255、Q275可用于制造受力中等的機(jī)器零件,2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：主要用于制造機(jī)器零件，一般要用熱處理提高力學(xué)性能。* 45 - Wc = 45%00 08、08F、10、10F：韌性、塑性高,優(yōu)良冷成型和焊接性能，常冷軋成薄板。 15、20、25：韌性、塑性高,優(yōu)良冷成型和焊接性能，適宜制作冷沖壓件、焊接件以及小型滲碳件，如活塞銷、樣板 30、35、40、45、50調(diào)質(zhì)后具有優(yōu)良的綜合

44、力學(xué)性能，如軸類件。 50 、55、65：經(jīng)淬火中溫回火有高彈性，常用作小載荷小尺寸彈簧,3）碳素工具鋼,T7、T7A經(jīng)淬火低溫回火制造承受振動(dòng)與沖擊載荷要求高韌性的工具如鑿子、錘子、木工工具等。 T8、T8A 經(jīng)熱處理后制造承受振動(dòng)與沖擊載荷，要求足夠韌性和較高硬度的各種工具如簡(jiǎn)單模子、沖頭、剪金屬剪子、木工工具、煤礦用鑿等,T10、T10A制造不受振動(dòng)，在刃口有少許韌性的工具如刨刀、沖模、絲錐、板牙等。 T12、T12A制造不受振動(dòng)、要求極高硬度的工具，如鉆頭、絲錐、銼刀、刮刀等,合金結(jié)構(gòu)鋼：主要用于制造重要工程結(jié)構(gòu)和機(jī)器零件，它是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛、用量最多的鋼種,合金結(jié)構(gòu)鋼：主要用于制造

45、重要工程結(jié)構(gòu)和機(jī)器零件，它是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛、用量最多的鋼種,4）低合金結(jié)構(gòu)鋼,Q345鋼(16Mn)綜合性能好，用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。 14CrMnMoVB鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，強(qiáng)度高（屈服強(qiáng)度大于650），用于石化中溫（低于6500）高壓容器,2.牌號(hào): Q 345 C,5) 合金滲碳鋼,1）對(duì)滲碳鋼的性能要求:表硬里韌,2）對(duì)滲碳鋼的含碳量的要求:低碳,3）滲碳鋼的熱處理特點(diǎn),低淬透性合金滲碳鋼 鋼含合金元素總量3 % 15Cr、20Cr、20Mn2。用 于受力小的耐磨件，如柴 油機(jī)的活塞銷、凸輪軸等,活塞銷( 20Cr,中淬透性合金滲碳鋼 鋼含合金元素總量在4 %左 右。20 C

46、rMn、20CrMnTi、 20Mn2TiB。用于中等載荷 的耐磨件，如變速箱齒輪,柴油機(jī)凸輪軸,高淬透性合金滲碳鋼 鋼含合金元素總量在 4 % 6 %。18Cr2NiWA、 20Cr2Ni4A等。用于大載荷 的耐磨件，如柴油機(jī)曲軸,柴油機(jī)曲軸,6)合金調(diào)質(zhì)鋼,1）對(duì)調(diào)質(zhì)鋼的性能要求,既強(qiáng)又韌,良好的綜合力學(xué)性能,2）對(duì)調(diào)質(zhì)鋼的含碳量的要求,中碳,3）調(diào)質(zhì)鋼的熱處理特點(diǎn),淬火 + 高溫回火( 500650,合金調(diào)質(zhì)鋼的牌號(hào),40Cr 40Mn 40MnB 35CrMo 38 Cr Mo Al A 25Cr2Ni4WA,低淬透性調(diào)質(zhì)鋼,鋼含合金元素總量3 ,40Cr、40MnB(硼)等,中淬透性

47、調(diào)質(zhì)鋼,鋼含合金元素總量在4 %左右,38 CrSi、35 CrMo 等,常用于制造截面尺寸較大的火車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、連桿等零件,常用于制造截面尺寸較小或載荷較小的連桿、 螺栓、機(jī)床主軸等零件,高淬透性調(diào)質(zhì)鋼,鋼含合金元素總量在4 % 10 ,制造大截面重載荷零件，如汽輪機(jī)主軸、 航空發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、連桿零件等,38 Cr Mo Al A、40 Cr Mn Mo、 25 Cr2 Ni4 W A等,7）合金彈簧鋼,1）對(duì)彈簧鋼的性能要求,2）對(duì)彈簧鋼含碳量的要求,中、高碳,3）熱成型彈簧鋼的熱處理特點(diǎn),淬火 + 中溫回火( 450550,高的e、高的s/ b、高的-1、良好的韌性,合金彈簧鋼的牌號(hào),65

48、、65 Mn、55 Si 2 Mn、 60 Si 2 Mn、50 Cr V A、 50 Cr Mn A、55 Si Mn Mo V Nb,65、65 Mn、 60 Si 2 Mn、 70Si 3 MnA制造截面 小于25mm的各種螺旋彈簧、板彈簧等,50 Cr V A、50 Cr Mn A、55 Si Mn Mo V Nb、 60 Si 2 MnBRe、65 Si 2 MnWA制造截面 小于等于30mm ，并在350400高溫工作的重載彈簧如閥門彈簧、內(nèi)燃機(jī)氣閥彈簧等,8)滾動(dòng)軸承鋼 ( bearing steel,1）性能要求,高的硬度強(qiáng)度和耐磨性; 高的接觸疲勞強(qiáng)度; 足夠的韌性和耐蝕性;

49、 高的純凈度,2）化學(xué)成分特點(diǎn),高碳, Wc = 0.91.1%。 主加Cr, 0.41.65 % 輔加Si、Mn。 優(yōu)質(zhì)鋼材,3）熱處理特點(diǎn),球化退火+ 淬火+ 低溫回火,極細(xì)回火馬氏體+細(xì)粒狀碳化物+少量殘余奧氏體,4）滾動(dòng)軸承鋼的牌號(hào),G Cr9 Si Mn,5）鉻軸承鋼制造軸承的工藝路線,鍛造 球化退火 機(jī)加工 淬火 + 冷處理 ( 60 80;1h ) 低溫回火 磨削加工 穩(wěn)定化處理 ( 120 130；5 10h,性能要求,高硬度、高耐磨性,足夠的強(qiáng)度和韌性，對(duì)刃口或型腔溫度高的工具還要有一定熱穩(wěn)定型 或耐疲勞性,9）合金工具鋼,9Mn2V、9CrSi、9Cr2、9CrWMn等高碳

50、低合金工具鋼，主要用于制作低速、中速切削刀具、中等負(fù)荷的冷成型模具及量具； 5CrMnMo、 5CrNiMo制作熱鍛模； 3Cr2W8V制作高壓力壓模、鉚釘或螺釘熱壓模、壓鑄模等； Cr12MoV鋼制作冷切剪刀、圓鋸、切邊模、標(biāo)準(zhǔn)工具與量具等； 高速鋼：W18Cr4V、 W6Mn5Cr4V2制作車刀、銑刀、刨刀、鉆頭等，還廣泛應(yīng)用于冷、熱變形模具。 （10）其它特殊性能鋼：不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等,1) 性能要求,高硬度、高耐磨性、高的紅硬性(600時(shí),HRC63以上) 、有一定的強(qiáng)度和韌性,高速鋼 - 鋒鋼、風(fēng)鋼 ; 18 4 1 鋼,2) 化學(xué)成分特點(diǎn),高碳 0.71.5,鎢 18,鉬 5

51、,鉻 4,釩1.5,保證高硬度,退火狀態(tài)下形成M6C碳化物, 在560左右回火時(shí), 彌散析 出W2C, 造成二次硬化, 提高 鋼的紅硬性,1%Mo的作用等同于2%W,形成Cr23C6碳化物;提高鋼的 淬透性,形成VC, 硬度極高, 提高鋼的 硬度和耐磨性, 產(chǎn)生二次硬化,3) W18Cr4V鋼的生產(chǎn)工藝及熱處理特點(diǎn),鑄造:高速鋼屬于萊氏體鋼,鑄態(tài)組織中含有大量呈魚骨狀分布的粗大共晶碳化物M6C,鋼的韌性大 幅下降,鍛造:魚骨狀碳化物不能用熱處理來消除,只能依 靠反復(fù)多次鍛打來?yè)羲?球化退火:消除應(yīng)力,調(diào)整組織,便于機(jī)加工, 為淬火作好組織準(zhǔn)備,球化退火后的組織 : S + 粒狀 Cm,淬火 :

52、 1280; 淬火后的組織:M+Cm+A殘(2025,三次570回火 在570回火時(shí) , 產(chǎn)生二次硬化,三次570回火,淬火后A殘約2025 ,第一次回火后A殘約剩1518 ,第二次回火后A殘約剩35 ,第三次回火后A殘約剩12 ,回火后的組織: M回 + Cm + A殘 ( 1 2 ,組織硬度為65HRC以上,2.鑄鐵 鑄鐵是指一系列主要由鐵、碳和硅組成的合金總稱，與鋼相比，雖然較低抗拉強(qiáng)度、塑性、韌性，但都具有優(yōu)良的鑄造性、可切削加工性、減振性，生產(chǎn)成本較低，在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用,1）灰鑄鐵 碳主要以片狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵；具有高的抗壓強(qiáng)度、優(yōu)良的耐磨性和消振性，低的缺口敏感性。HT100

53、、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350等主要用于制造汽車、拖拉機(jī)中氣缸、氣缸套、機(jī)床床身等承受壓力和振動(dòng)的零件,2）球墨鑄鐵 碳主要以球狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵；既具有灰鑄鐵的優(yōu)點(diǎn)，又具有中碳鋼的抗拉強(qiáng)度、彎曲疲勞強(qiáng)度及良好的塑性和韌性,3）可鍛鑄鐵 碳主要以團(tuán)絮狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵；由于可鍛鑄鐵中的石墨呈團(tuán)絮狀，對(duì)基體的割裂作用較小，因此它的力學(xué)性能比灰鑄鐵高，塑性和韌性好，但可鍛鑄鐵并不能進(jìn)行鍛壓加工,4）蠕墨鑄鐵 碳主要以蠕蟲狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵。其抗拉強(qiáng)度、塑性、疲勞強(qiáng)度均優(yōu)于灰鑄鐵而接近球鐵，而它的導(dǎo)熱性、鑄造性、可切削加工性優(yōu)于球鐵而與灰鑄鐵相當(dāng)。用于在熱循環(huán)載荷

54、條件下工作的零件。如鋼錠模、玻璃模具、柴油機(jī)氣缸，以及液壓閥的閥體、耐壓泵的泵體等。 3.有色金屬（P39、40） 有色金屬及合金與鋼鐵相比有許多優(yōu)良特性，如特殊的電磁熱性能，耐腐蝕性及高的比強(qiáng)度等。 （1）鋁及鋁合金 （2）銅及銅合金,鋁及鋁合金,一.鋁的性能特點(diǎn): 密度小;導(dǎo)電及導(dǎo)熱 性能好;抗大氣腐蝕性好;塑性高;強(qiáng) 度低;無磁性;無打擊火花;加工工藝 性好等,二.純鋁的分類,高純鋁 L0104,工業(yè)高純鋁 L0、L00,工業(yè)純鋁 L15,三.鋁合金的分類,鋁合金 的分類,形變鋁合金,鑄造鋁合金,防銹鋁合金（不能熱處理強(qiáng)化,硬鋁合金（能熱處理強(qiáng)化,四.鋁合金的熱處理,退火 ( annea

55、l ) 時(shí)效強(qiáng)化 ( ageing strengthening ) 回歸 ( regression,一) 退火,1.形變鋁合金的退火: *消除應(yīng)力,硬度 不變。 *消除加工硬化, 降低硬度,便于 冷塑性加工,2.鑄造鋁合金的退火 : 消除應(yīng)力; 均勻成分,二) 時(shí)效強(qiáng)化,1.定義: 在固溶處理后的合金隨時(shí)間延 續(xù)而發(fā)生進(jìn)一步強(qiáng)化的現(xiàn)象,三) 回歸 ( regression,時(shí)效組織,原淬火組織,人工時(shí)效后的鋁合金沒有回歸現(xiàn)象,五.常用的鋁合金,形變鋁合金 鑄造鋁合金,一) 形變鋁合金 ( deformation aluminum alloy,1.防銹鋁合金 ( LF ) : Al Mn 通過固溶強(qiáng)化提高鋁合金的 強(qiáng)度和抗蝕性 ( 比純鋁好 )。 例如:LF21。 Al Mg 通過固溶強(qiáng)化提高鋁合金的 強(qiáng)度和抗蝕性 ( 比純鋁輕 )。 例如:LF2、LF6等,2.硬鋁合金 ( LY ) : Al Cu Mg 通過 時(shí)效強(qiáng)化提鋁合金強(qiáng)度, 但耐蝕性不高。LY1、 LY11、LY12,3.超硬鋁合金 ( LC ) : Al Zn Mg Cu 通過 時(shí)效強(qiáng)化和形成的強(qiáng)化相, 使鋁合金達(dá)到最高的硬度和 強(qiáng)度。但耐蝕性較差。LC4、 LC9,飛機(jī)主起落架,4.鍛鋁合金 ( LD ) : Al Mg Si Cu 具有良好的熱塑性, 通過固溶處理和人工時(shí)效 來提高鋁合金的力學(xué)性能。 LD5