金屬材料與熱處理__ppt課件

1、 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理 一、金屬材料的歷史地位一、金屬材料的歷史地位 二、二、金屬材料的分類金屬材料的分類 三、金屬結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用情況三、金屬結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用情況 四、金屬材料發(fā)展的歷史四、金屬材料發(fā)展的歷史 五、金屬材料的發(fā)展熱點(diǎn)五、金屬材料的發(fā)展熱點(diǎn) 六、關(guān)于本課程六、關(guān)于本課程 緒緒 論論 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 一、金屬材料的歷史地位一、金屬材料的歷史地位 1.1.材料材料發(fā)展與社會(huì)進(jìn)步有著密切關(guān)系發(fā)展與社會(huì)進(jìn)步有著密切關(guān)系, ,它是衡量人它是衡量人 類類社會(huì)文明程度社會(huì)文明程度的標(biāo)志之一，金屬材料是現(xiàn)代文的標(biāo)志之一，金屬材料是現(xiàn)代文 明的基礎(chǔ)。明的基礎(chǔ)。 石器時(shí)代石器時(shí)代青銅器時(shí)

2、代青銅器時(shí)代鐵器時(shí)代鐵器時(shí)代 2.2.目前，人類還處在金屬器時(shí)期。雖然無機(jī)非金目前，人類還處在金屬器時(shí)期。雖然無機(jī)非金 屬材料、高分子屬材料、高分子材料材料的使用量與日俱增，但在可的使用量與日俱增，但在可 預(yù)見的時(shí)期內(nèi)，仍不會(huì)改變這種狀況。預(yù)見的時(shí)期內(nèi)，仍不會(huì)改變這種狀況。 二、金屬材料的分類二、金屬材料的分類 黑色黑色 金屬金屬 有色有色 金屬金屬 金 屬 材 料 鑄鐵鑄鐵 鋼鋼 工程構(gòu)件用鋼工程構(gòu)件用鋼 機(jī)器零件用鋼機(jī)器零件用鋼 工具鋼工具鋼 特殊性能用鋼特殊性能用鋼(不銹鋼及耐熱鋼不銹鋼及耐熱鋼) 輕金屬輕金屬( (鋁鋁, ,鎂鎂, ,鈦鈦) ) 重金屬重金屬(銅銅,鋅鋅,鉛鉛,鎳鎳)

3、貴重金屬貴重金屬(金金,銀銀) 稀有金屬稀有金屬(鎢鉬釩鈮鈷鎢鉬釩鈮鈷) 放射金屬放射金屬(鐳鈾釷鐳鈾釷) 結(jié)構(gòu)金屬材料結(jié)構(gòu)金屬材料 功能金屬材料功能金屬材料 三、金屬結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用情況三、金屬結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用情況(1)(1) 1.從總產(chǎn)量來看，從總產(chǎn)量來看，鋼鐵材料的產(chǎn)量占絕對優(yōu)勢，鋼鐵材料的產(chǎn)量占絕對優(yōu)勢， 占世界金屬總產(chǎn)量的占世界金屬總產(chǎn)量的95，而且有許多良好的而且有許多良好的 性能，能滿足大多數(shù)條件下的應(yīng)用，價(jià)格低廉。性能，能滿足大多數(shù)條件下的應(yīng)用，價(jià)格低廉。 2.在世界金屬礦儲(chǔ)量中，鐵礦資源雖然比較豐富在世界金屬礦儲(chǔ)量中，鐵礦資源雖然比較豐富 和集中，但就世界地殼中金屬礦產(chǎn)儲(chǔ)量來講，

4、和集中，但就世界地殼中金屬礦產(chǎn)儲(chǔ)量來講， 則非鐵金屬礦儲(chǔ)量大于鐵礦儲(chǔ)量，如則非鐵金屬礦儲(chǔ)量大于鐵礦儲(chǔ)量，如鐵只占鐵只占 5.1，而非鐵金屬中鋁為，而非鐵金屬中鋁為8.8鎂為鎂為2.1， 鈦為鈦為0.6。 3. 非鐵金屬非鐵金屬冶煉較困難冶煉較困難，所需能源消耗大，因，所需能源消耗大，因 而生產(chǎn)成本高，限制了生產(chǎn)總量的增長。而生產(chǎn)成本高，限制了生產(chǎn)總量的增長。 4.非鐵金屬所創(chuàng)造的價(jià)值高，并且它有鋼鐵所非鐵金屬所創(chuàng)造的價(jià)值高，并且它有鋼鐵所 不具備的不具備的特殊性能特殊性能，例如比強(qiáng)度高，耐低溫、，例如比強(qiáng)度高，耐低溫、 耐腐蝕等，因而非鐵金屬產(chǎn)量仍在迅速增長。耐腐蝕等，因而非鐵金屬產(chǎn)量仍在迅速

5、增長。 三、金屬結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用情況三、金屬結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用情況(2)(2) 四、金屬材料發(fā)展的歷史四、金屬材料發(fā)展的歷史(1) 1.公元前公元前3800年，年，出現(xiàn)人工冶煉的出現(xiàn)人工冶煉的銅器銅器，我國在，我國在公公 元前元前3000年年出現(xiàn)出現(xiàn)錫青銅錫青銅甘肅東鄉(xiāng)馬家窯文甘肅東鄉(xiāng)馬家窯文 化的青銅刀（含化的青銅刀（含610Sn）。商、周時(shí)期是）。商、周時(shí)期是 中國青銅器的鼎盛時(shí)期。中國青銅器的鼎盛時(shí)期。 2.自自公元前公元前12世紀(jì)世紀(jì)起起鐵器鐵器在地中海東岸地區(qū)使用日在地中海東岸地區(qū)使用日 廣。到公元前廣。到公元前10世紀(jì)，鐵工具比青銅工具應(yīng)用世紀(jì)，鐵工具比青銅工具應(yīng)用 更普遍。公元前更普遍

6、。公元前8世紀(jì)到公元前世紀(jì)到公元前7世紀(jì)，北非和世紀(jì)，北非和 歐洲相繼進(jìn)入鐵器時(shí)代。歐洲相繼進(jìn)入鐵器時(shí)代。 3. 中國古代中國古代鋼鐵及非鐵金屬鋼鐵及非鐵金屬的生產(chǎn)技術(shù)和熱的生產(chǎn)技術(shù)和熱 處理技術(shù)，在明末科學(xué)家宋應(yīng)星所著處理技術(shù)，在明末科學(xué)家宋應(yīng)星所著天天 工開物工開物中有詳細(xì)的闡述。中有詳細(xì)的闡述。 4.現(xiàn)代冶金技術(shù)現(xiàn)代冶金技術(shù)的發(fā)展自的發(fā)展自19世紀(jì)中葉世紀(jì)中葉的轉(zhuǎn)爐的轉(zhuǎn)爐 煉鋼和平爐煉鋼開始。煉鋼和平爐煉鋼開始。19世紀(jì)末的電弧爐世紀(jì)末的電弧爐 煉鋼和煉鋼和20世紀(jì)中葉的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼及世紀(jì)中葉的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼及 爐外精煉技術(shù)，使?fàn)t外精煉技術(shù)，使鋼鐵鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化。工業(yè)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)

7、代化。 四、金屬材料發(fā)展的歷史四、金屬材料發(fā)展的歷史 (2) 5.在在非鐵金屬冶金非鐵金屬冶金方面，方面，19世紀(jì)世紀(jì)80年代年代發(fā)電發(fā)電 機(jī)的發(fā)明，使電解法提純銅的工業(yè)方法得機(jī)的發(fā)明，使電解法提純銅的工業(yè)方法得 以實(shí)現(xiàn)，開創(chuàng)了電冶金新領(lǐng)域；同時(shí)，用以實(shí)現(xiàn)，開創(chuàng)了電冶金新領(lǐng)域；同時(shí)，用 熔鹽電解法將氧化鋁加入熔融冰晶石，電熔鹽電解法將氧化鋁加入熔融冰晶石，電 解得到廉價(jià)的鋁，使解得到廉價(jià)的鋁，使鋁鋁成為僅次于鐵的第成為僅次于鐵的第 二大金屬；二大金屬；20世紀(jì)世紀(jì)40年代，年代，用鎂作還原劑用鎂作還原劑 從四氯化鈦制得純鈦，并使真空熔煉加工從四氯化鈦制得純鈦，并使真空熔煉加工 等技術(shù)逐步成熟后

8、，等技術(shù)逐步成熟后，鈦及鈦合金鈦及鈦合金的廣泛應(yīng)的廣泛應(yīng) 用得以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，其他非鐵金屬也陸續(xù)用得以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，其他非鐵金屬也陸續(xù) 實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。 四、金屬材料發(fā)展的歷史四、金屬材料發(fā)展的歷史(3) 6. 19世紀(jì)末世紀(jì)末，出現(xiàn)了，出現(xiàn)了新型的合金鋼如高速工新型的合金鋼如高速工 具鋼、高錳鋼、鎳鋼和鉻不銹鋼，具鋼、高錳鋼、鎳鋼和鉻不銹鋼，并在并在20 世紀(jì)發(fā)展為門類眾多的合金鋼體系。與此世紀(jì)發(fā)展為門類眾多的合金鋼體系。與此 同時(shí)，鋁合合、鎂合金、銅合金、鈦合金同時(shí)，鋁合合、鎂合金、銅合金、鈦合金 和難熔金屬及合金等也先后形成工業(yè)規(guī)模和難熔金屬及合金等也先后形成工業(yè)規(guī)模 生產(chǎn)。

9、生產(chǎn)。 7. 20世紀(jì)中葉，新金屬材料世紀(jì)中葉，新金屬材料研究發(fā)展迅猛。研究發(fā)展迅猛。 如如非晶態(tài)合金、金屬基復(fù)合材料、金屬間非晶態(tài)合金、金屬基復(fù)合材料、金屬間 化合物結(jié)構(gòu)材料、金屬納米材料化合物結(jié)構(gòu)材料、金屬納米材料等。等。 四、金屬材料發(fā)展的歷史四、金屬材料發(fā)展的歷史(4) 五、金屬材料的發(fā)展熱點(diǎn)五、金屬材料的發(fā)展熱點(diǎn) 1繼續(xù)重視高性能的新型金屬材料繼續(xù)重視高性能的新型金屬材料 l具有高強(qiáng)度、高韌性、耐高、低溫、抗腐蝕等性能。具有高強(qiáng)度、高韌性、耐高、低溫、抗腐蝕等性能。 2非晶（亞穩(wěn)態(tài)）材料日益受到重視非晶（亞穩(wěn)態(tài)）材料日益受到重視 l非晶態(tài)或亞穩(wěn)態(tài)合金材料、金屬納米材料。非晶態(tài)或亞穩(wěn)態(tài)

10、合金材料、金屬納米材料。 3特殊條件下應(yīng)用的金屬材料特殊條件下應(yīng)用的金屬材料 l低溫、高壓、高溫、外場以及輻照條件材料的結(jié)構(gòu)、低溫、高壓、高溫、外場以及輻照條件材料的結(jié)構(gòu)、 組織和性能的研究。組織和性能的研究。 4材料的設(shè)計(jì)及選用科學(xué)化材料的設(shè)計(jì)及選用科學(xué)化 l按照指定的性能對材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)、成分的科學(xué)設(shè)計(jì)。按照指定的性能對材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)、成分的科學(xué)設(shè)計(jì)。 六、關(guān)于本課程六、關(guān)于本課程(1) 1. 本課程的目的本課程的目的是講授金屬結(jié)構(gòu)材料的物理冶是講授金屬結(jié)構(gòu)材料的物理冶 金問題，使學(xué)生掌握金屬及合金中的化學(xué)成金問題，使學(xué)生掌握金屬及合金中的化學(xué)成 分、組織結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)過程、環(huán)境對金屬材料分、組織

11、結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)過程、環(huán)境對金屬材料 各種性能的影響的基本規(guī)律；各種性能的影響的基本規(guī)律； 掌握常用金屬材料的化學(xué)成分設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、掌握常用金屬材料的化學(xué)成分設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、 熱處理和使用中的問題。熱處理和使用中的問題。 2.本課程的主要內(nèi)容本課程的主要內(nèi)容 金屬材料的合金化基礎(chǔ)理論金屬材料的合金化基礎(chǔ)理論 碳鋼、合金鋼碳鋼、合金鋼 鑄鐵鑄鐵 有色金屬及合金有色金屬及合金 六、關(guān)于本課程六、關(guān)于本課程(2) 3. 學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求 掌握金屬材料合金化原理、合金元素對鋼相變、掌握金屬材料合金化原理、合金元素對鋼相變、 組織、性能影響的一般規(guī)律。組織、性能影響的一般規(guī)律。 掌握常用鋼、鑄鐵、高溫合金、有色金屬

12、等材掌握常用鋼、鑄鐵、高溫合金、有色金屬等材 料的牌號、成分、熱處理規(guī)范、組織、力學(xué)性料的牌號、成分、熱處理規(guī)范、組織、力學(xué)性 能和用途。能和用途。 能夠根據(jù)工程構(gòu)件、機(jī)器零件（或工具）的服能夠根據(jù)工程構(gòu)件、機(jī)器零件（或工具）的服 役條件，合理選用材料，確定熱處理工藝等。役條件，合理選用材料，確定熱處理工藝等。 能對產(chǎn)品質(zhì)量作初步分析，提出消除或預(yù)防熱能對產(chǎn)品質(zhì)量作初步分析，提出消除或預(yù)防熱 處理缺陷的措施。處理缺陷的措施。 六、關(guān)于本課程六、關(guān)于本課程(3) 4.成績考核方式成績考核方式 期末試卷期末試卷 （80%）+ 平時(shí)綜合（平時(shí)綜合（20%） 5.教材與參考書教材與參考書 吳承建、陳國

13、良、強(qiáng)文江編著。吳承建、陳國良、強(qiáng)文江編著。金屬材金屬材 料學(xué)料學(xué)，北京：冶金工業(yè)出版社，北京：冶金工業(yè)出版社，2000。 王笑天主編。金屬材料學(xué)，北京：機(jī)械工王笑天主編。金屬材料學(xué)，北京：機(jī)械工 業(yè)出版社，業(yè)出版社，1987。 王曉敏主編。工程材料學(xué)，北京：機(jī)械工王曉敏主編。工程材料學(xué)，北京：機(jī)械工 業(yè)出版社，業(yè)出版社，1999。 六、關(guān)于本課程六、關(guān)于本課程(4) 第一單元第一單元 金屬材料與機(jī)械產(chǎn)品 制造過程簡介 金屬材料的基本概念金屬材料的基本概念 金屬材料是由金屬元素或以金屬元素金屬材料是由金屬元素或以金屬元素 為主要材料構(gòu)成的并具有金屬特性的工程為主要材料構(gòu)成的并具有金屬特性的工程

14、 材料。材料。 金 屬 材 料 純純 金金 屬屬 合合 金金 金屬材料的分類金屬材料的分類 金 屬 材 料 黑色黑色 金屬金屬 有色有色 金屬金屬 非合金鋼非合金鋼 低合金鋼低合金鋼 合金鋼合金鋼 鑄鐵鑄鐵 滑動(dòng)軸承合金滑動(dòng)軸承合金 鈦及鈦合金鈦及鈦合金 其他非鐵合金其他非鐵合金 銅及銅及銅銅合金合金 鋁鋁及及鋁鋁合金合金 Steelmaking flowlines Steel Finishing flowlines 機(jī)械產(chǎn)品的制造過程機(jī)械產(chǎn)品的制造過程 使用 制 造 設(shè) 計(jì) 機(jī) 械 產(chǎn) 品 加 工 工 藝 鑄造鑄造 壓力加工壓力加工 焊接焊接 粉末冶金粉末冶金 切削加工切削加工 特種加工特種

15、加工 熔焊熔焊 壓焊壓焊 釬焊釬焊 金屬材料的性能金屬材料的性能 力力 學(xué)學(xué) 性性 能能 物物 理理 性性 能能 化化 學(xué)學(xué) 性性 能能 化化 學(xué)學(xué) 性性 能能 第二單元 金屬材料的性能金屬材料的性能 力學(xué)性能力學(xué)性能 力學(xué)性能 指金屬在力的作用指金屬在力的作用 下所顯示出的與彈性和非彈性反下所顯示出的與彈性和非彈性反 應(yīng)相關(guān)或涉及應(yīng)力應(yīng)相關(guān)或涉及應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的應(yīng)變關(guān)系的 性能，如彈性、強(qiáng)度、硬度、塑性能，如彈性、強(qiáng)度、硬度、塑 性、韌性等性、韌性等 強(qiáng)度與塑性強(qiáng)度與塑性 材料的拉伸曲線材料的拉伸曲線 1、oe段：段：直線、彈性變性直線、彈性變性 2、es段：段：曲線、彈性變形曲線、彈性變形

16、+塑性變形塑性變形 3、s s段：段：水平線（略有波動(dòng)）明顯的塑水平線（略有波動(dòng)）明顯的塑 性變形屈服現(xiàn)象，作用的力基本不變，試性變形屈服現(xiàn)象，作用的力基本不變，試 樣連續(xù)伸長。樣連續(xù)伸長。 4、sb曲線：曲線：彈性變形彈性變形+均勻塑性變形。均勻塑性變形。 5、b點(diǎn)：點(diǎn)：出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，即試樣局部截面出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，即試樣局部截面 明顯縮小試樣承載能力降低，拉伸力達(dá)到明顯縮小試樣承載能力降低，拉伸力達(dá)到 最大值，試樣即將斷裂。最大值，試樣即將斷裂。 強(qiáng)度指材料抵抗塑性變形和斷裂的能力強(qiáng)度指材料抵抗塑性變形和斷裂的能力 。 強(qiáng)度的指標(biāo)強(qiáng)度的指標(biāo) 2 2、抗拉強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度 指試樣拉斷前所承受的最大

17、拉應(yīng)力。指試樣拉斷前所承受的最大拉應(yīng)力。 其物理意義是在于它反映了最大均勻變形的抗力其物理意義是在于它反映了最大均勻變形的抗力。 1 1、屈服點(diǎn)、屈服點(diǎn) Rm = F Fm m/S/S0 0 當(dāng)材料的內(nèi)應(yīng)力當(dāng)材料的內(nèi)應(yīng)力R RR Rm m時(shí)，材料將產(chǎn)生斷裂。時(shí)，材料將產(chǎn)生斷裂。 Rm常用作脆性材料的選材和設(shè)計(jì)的依據(jù)。常用作脆性材料的選材和設(shè)計(jì)的依據(jù)。 符號：符號： Re 材料產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最小應(yīng)力材料產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最小應(yīng)力 R Re e= = F Fs s/S/S0 0 Fs：試樣屈服時(shí)所承受的拉伸力（試樣屈服時(shí)所承受的拉伸力（N） S0 ：試樣原始橫截面積（：試樣原始橫截面積（mm） 塑

18、性指標(biāo)塑性指標(biāo) 塑性是材料在靜載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力。評定指標(biāo)是塑性是材料在靜載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力。評定指標(biāo)是 斷后伸長率和斷面收縮率。斷后伸長率和斷面收縮率。 1 1、斷后伸長率、斷后伸長率 A A 2 2、斷面收縮率、斷面收縮率 Z Z 指試樣拉斷后標(biāo)距的伸長量與原標(biāo)距長度的百分比。指試樣拉斷后標(biāo)距的伸長量與原標(biāo)距長度的百分比。 指試樣拉斷后縮項(xiàng)處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。指試樣拉斷后縮項(xiàng)處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。 A=(L=(Lu u-Lo)/Lo x 100%-Lo)/Lo x 100% Lu:Lu:拉斷拉伸試樣對接后

19、測出的標(biāo)距長度拉斷拉伸試樣對接后測出的標(biāo)距長度 Lo:Lo:拉伸試樣的原始標(biāo)距拉伸試樣的原始標(biāo)距 Z=(So-Su)/So x 100%Z=(So-Su)/So x 100% So: :拉伸試樣原橫截面積。拉伸試樣原橫截面積。 S Su u: :拉伸試樣斷口處的橫截面積拉伸試樣斷口處的橫截面積 硬度 引言：引言： 1 1、定義定義：指材料局部表面抵抗塑性變形和破壞的能力。：指材料局部表面抵抗塑性變形和破壞的能力。 它是衡量材料軟硬程度的指標(biāo)，其物理含義與試驗(yàn)方法它是衡量材料軟硬程度的指標(biāo)，其物理含義與試驗(yàn)方法 有關(guān)。有關(guān)。 2 2、硬度的測試方法硬度的測試方法 布氏硬度布氏硬度 洛氏硬度洛氏硬

20、度 維氏硬度維氏硬度 肖氏硬度肖氏硬度 1 1、布氏硬度試驗(yàn)、布氏硬度試驗(yàn)（布氏硬度計(jì)） 原理原理: :用一定直徑的球體（淬火鋼球或硬質(zhì)合金球）以相應(yīng)的試驗(yàn)力用一定直徑的球體（淬火鋼球或硬質(zhì)合金球）以相應(yīng)的試驗(yàn)力 壓入待測材料表面，保持規(guī)定時(shí)間并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后卸除試驗(yàn)力，測量壓入待測材料表面，保持規(guī)定時(shí)間并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后卸除試驗(yàn)力，測量 材料表面材料表面壓痕直徑壓痕直徑，以計(jì)算硬度的一種壓痕硬度試驗(yàn)方法。，以計(jì)算硬度的一種壓痕硬度試驗(yàn)方法。 2 2、布氏硬度值布氏硬度值 用球面壓痕單位面積上所承受有平均壓力用球面壓痕單位面積上所承受有平均壓力 表示。表示。 如：120HBS 500HBW 4

21、4、測量范圍、測量范圍 用于測量灰鑄鐵、結(jié)構(gòu)鋼、非鐵金屬及非金屬材料等用于測量灰鑄鐵、結(jié)構(gòu)鋼、非鐵金屬及非金屬材料等. . 3 3、優(yōu)缺點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn) （1 1）測量值較準(zhǔn)確，重復(fù)性好，可測組織不均勻材料（鑄鐵）測量值較準(zhǔn)確，重復(fù)性好，可測組織不均勻材料（鑄鐵） （2 2）可測的硬度值不高可測的硬度值不高 （3 3）不測試成品與薄件不測試成品與薄件 （4 4）測量費(fèi)時(shí)，效率低測量費(fèi)時(shí)，效率低 1 1、洛氏硬度試驗(yàn)、洛氏硬度試驗(yàn)（洛氏硬度計(jì)） 原理原理: : 用金剛石圓錐或淬火鋼球，在試驗(yàn)力的作用下壓入試樣表面，用金剛石圓錐或淬火鋼球，在試驗(yàn)力的作用下壓入試樣表面， 經(jīng)規(guī)定時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，用測量的

22、殘余壓痕深度增量來計(jì)算硬度的一經(jīng)規(guī)定時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，用測量的殘余壓痕深度增量來計(jì)算硬度的一 種壓痕硬度試驗(yàn)。種壓痕硬度試驗(yàn)。 2 2、洛氏硬度值、洛氏硬度值 用測量的殘余壓痕深度表示?？蓮谋肀P上直接讀用測量的殘余壓痕深度表示?？蓮谋肀P上直接讀 出。出。如：如：50HRC50HRC 4 4、測量范圍、測量范圍 用于測量用于測量淬火鋼、硬質(zhì)合金淬火鋼、硬質(zhì)合金等材料等材料. . 3 3、優(yōu)缺點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn) （1 1）試驗(yàn)簡單、方便、迅速試驗(yàn)簡單、方便、迅速 （2 2）壓痕小，可測成品，薄件壓痕小，可測成品，薄件 （3 3）數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，應(yīng)測三點(diǎn)取平均值數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，應(yīng)測三點(diǎn)取平均值 （4 4）不應(yīng)測

23、組織不均勻材料，如鑄鐵。不應(yīng)測組織不均勻材料，如鑄鐵。 1 1、維氏硬度試驗(yàn)、維氏硬度試驗(yàn) 原理原理: :用夾角為用夾角為136136的金剛石四棱錐體壓頭，使用很小試驗(yàn)力的金剛石四棱錐體壓頭，使用很小試驗(yàn)力F F （49.03-980.07N49.03-980.07N）壓入試樣表面，測出壓痕對角線長度）壓入試樣表面，測出壓痕對角線長度d d。 2 2、維氏硬度值、維氏硬度值 用壓痕對角線長度表示。用壓痕對角線長度表示。如：如：640HV640HV。 4 4、測量范圍、測量范圍 常用于測薄件、鍍層、化學(xué)熱處理后的表層等。常用于測薄件、鍍層、化學(xué)熱處理后的表層等。 3 3、優(yōu)缺點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn) （1 1

24、）測量準(zhǔn)確，應(yīng)用范圍廣（硬度從極軟到極硬）測量準(zhǔn)確，應(yīng)用范圍廣（硬度從極軟到極硬） （2 2）可測成品與薄件可測成品與薄件 （3 3）試樣表面要求高，費(fèi)工。試樣表面要求高，費(fèi)工。 韌性 金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力 稱為沖擊韌性。 常用一次擺錘沖擊彎曲，試驗(yàn)來測定金屬材 料的沖擊韌性。 u沖擊試樣 u沖擊試樣的原理及方法：沖擊韌度越大， 表示材料的沖擊韌性越好。 u小能量多次沖擊試驗(yàn) 疲勞強(qiáng)度 疲勞概念： 在交變應(yīng)力作用下，零件所承受的 應(yīng)力低于材料的屈服點(diǎn)，但經(jīng)過較 長時(shí)間的工作后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā) 生完全斷裂的現(xiàn)象稱為金屬的疲勞。 疲勞斷裂時(shí)無明顯的宏觀朔性變形， 斷裂前沒有預(yù) 兆

25、，而是突然破壞； 引起疲勞斷裂的應(yīng)力很低，常常低 于材料的屈服點(diǎn)； 疲勞破壞的宏觀斷口由兩部分組成。 疲勞破壞的特征 N 1 N1 2 N2 3 N3 疲 勞 曲 線 示 意 圖 疲勞曲線是指交變 應(yīng)力與循環(huán)次數(shù)的 關(guān)系曲線。 疲勞曲線和疲勞極限 物理性能 密度 熔點(diǎn) 導(dǎo)熱性 導(dǎo)電性 熱膨脹性 磁性 化學(xué)性能 耐蝕性 抗氧化性 化學(xué)穩(wěn)定性 金屬的工藝性能金屬的工藝性能 工藝性能是指金屬材料對 不同加工工藝方法的應(yīng)能 力。 金屬（材料）及合金在鑄造工藝中獲得優(yōu)良鑄 件的能力稱為鑄造性能。 1、流動(dòng)性：熔融金屬的流動(dòng)能力稱為流動(dòng)性。 主要受金屬化學(xué)成份和澆注溫度等的影響。 2、收縮性：鑄件在凝固和

26、冷卻過程中，其體積 和尺寸減小的現(xiàn)象稱為引縮性。 3、偏析傾向：金屬凝固后，內(nèi)部化學(xué)成分和組 織的不均勻現(xiàn)象稱為偏析。 鑄造性能： 鍛造性能： 用鍛壓成形方法獲得優(yōu)良鍛件的 難易程度稱為鍛造性能。 鑄鐵不能鍛壓 。 焊接性能： 大量接性能是指金屬材料對焊接加 工的適應(yīng)性。 切削加性能：切削加工（性能） 金屬材料的難易程度稱為切削加工 性能。 第三單元 金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶 晶體與非晶體晶體與非晶體 非晶體：非晶體：在物質(zhì)內(nèi)部，凡原子呈無序堆積狀 況的，稱為非晶體。如：普通玻璃、松香、 樹脂等。 晶體：晶體：凡原子呈有序、有規(guī)則排列的物質(zhì)， 金屬的固態(tài)、金剛石、明礬晶體等。 性能：性能：晶體有固

27、定的熔、沸點(diǎn)，呈各向異性， 非晶體沒有固定熔點(diǎn)，而且表現(xiàn)為各向同性。 一、金屬材料的晶體結(jié)構(gòu) 晶格和晶胞： 表示原子在晶體中排列規(guī)律的空間格架叫做晶 格。 能完整地反映晶格特征的最小幾何單元，稱為 晶胞。 晶面和晶向： 在晶體中由一系列原子組成的平面，秋為晶面。 通過兩個(gè)或兩個(gè)以上原子中心的直線，可代表 晶格空間排列的一定方向，稱為晶向 晶體結(jié)構(gòu)的概念 體心立方晶格：它的晶胞是一個(gè)立方體，原子位于立方 體的八個(gè)頂角上和立方體的中心。如：鉻（Cr）、釩 （V）、鎢（W）、鉬（Mo）及-Fe 面心立方晶格：它的晶胞也是一個(gè)立方體，原子位于立 方體的八個(gè)頂角上和立方體六個(gè)面的中心。 如：鋁 （Al）

28、、銅（Cu）、鉛（Pb）、鎳（Ni）及-Fe 密排六方晶格：它的晶胞是一個(gè)正六棱柱體，原子排列 在柱體的每個(gè)頂角上和上、下底面的中心，另外三個(gè) 原子排列在柱體內(nèi)。屬于這種晶格類型的金屬有鎂 （Mg）、鈹（Be）、鎘（Cd）、及鋅（Zn）等。 金屬晶格的類型 金屬材料的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)金屬材料的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu) 點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷 晶體中呈點(diǎn)狀的缺陷，即在三維晶體中呈點(diǎn)狀的缺陷，即在三維 空間上尺寸都很小的晶體缺陷空間上尺寸都很小的晶體缺陷 線缺陷線缺陷 三維空間的兩個(gè)方向上尺寸很小三維空間的兩個(gè)方向上尺寸很小 的晶體缺陷的晶體缺陷 面缺陷面缺陷 在二維方向上尺寸很大，在第三在二維方向上尺寸很大，在第三 個(gè)方

29、向上尺寸很小，呈面狀分布的缺陷個(gè)方向上尺寸很小，呈面狀分布的缺陷 金屬由原子不規(guī)則排列的金屬由原子不規(guī)則排列的 液體轉(zhuǎn)變?yōu)樵右?guī)則排液體轉(zhuǎn)變?yōu)樵右?guī)則排 列的固體的過程稱為結(jié)列的固體的過程稱為結(jié) 晶。晶。 純金屬的冷卻曲線及過純金屬的冷卻曲線及過 冷度。冷度。 用熱分析法進(jìn)行研究用熱分析法進(jìn)行研究 純金屬的冷卻曲線純金屬的冷卻曲線(理論理論) 純金屬的冷卻曲線純金屬的冷卻曲線(實(shí)際實(shí)際) 二、純金屬的結(jié)晶二、純金屬的結(jié)晶 純金屬的結(jié)晶過程純金屬的結(jié)晶過程 結(jié)晶結(jié)晶 結(jié)束結(jié)束 晶核晶核 長長 大大 形形 核核 與與 晶晶 核核 長長 大大 形形 核核 溶溶 液液 u晶粒大小對金屬材料力學(xué)性能的影

30、響晶粒大小對金屬材料力學(xué)性能的影響 u控制晶粒大小的方法控制晶粒大小的方法 （1）加快液態(tài)金屬材料的冷卻速度；）加快液態(tài)金屬材料的冷卻速度； （2）變質(zhì)處理）變質(zhì)處理 （3）采用機(jī)械振動(dòng)、超聲波振動(dòng)和電）采用機(jī)械振動(dòng)、超聲波振動(dòng)和電 磁振動(dòng)等；磁振動(dòng)等； 金屬材料結(jié)晶后晶粒的控制金屬材料結(jié)晶后晶粒的控制 三、金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變?nèi)?、金屬的同素異?gòu)轉(zhuǎn)變 金屬在固態(tài)下，隨溫度的改變有一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪痪Ц竦默F(xiàn)金屬在固態(tài)下，隨溫度的改變有一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪痪Ц竦默F(xiàn) 象稱為象稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。 具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的金屬有：鐵、鈷、鈦、錫、錳等。同一金具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的金屬有：鐵、鈷、鈦、錫、錳

31、等。同一金 屬的同素異構(gòu)晶體按其穩(wěn)定存在的溫度，由低溫到高溫依次用屬的同素異構(gòu)晶體按其穩(wěn)定存在的溫度，由低溫到高溫依次用 希臘字母希臘字母，等表示等表示 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變是由晶核的形成同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變是由晶核的形成 與晶核的長大兩個(gè)基本過程完成，與晶核的長大兩個(gè)基本過程完成， 新晶核在原晶界處生成新晶核在原晶界處生成 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變有過冷（過熱）同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變有過冷（過熱） 現(xiàn)象，并且轉(zhuǎn)變時(shí)具有較大的過現(xiàn)象，并且轉(zhuǎn)變時(shí)具有較大的過 冷度冷度 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變過程中，有相變同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變過程中，有相變 潛熱產(chǎn)生，在冷卻曲線上出現(xiàn)水潛熱產(chǎn)生，在冷卻曲線上出現(xiàn)水 平線段，但這種轉(zhuǎn)變在固態(tài)下進(jìn)平線段，但這種轉(zhuǎn)變在固態(tài)下

32、進(jìn) 行的，它與液體結(jié)晶相比具有不行的，它與液體結(jié)晶相比具有不 同之處同之處 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時(shí)常伴有金屬材同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時(shí)常伴有金屬材 料體積的變化料體積的變化 四、合金的相結(jié)構(gòu)四、合金的相結(jié)構(gòu) u組元組元 u合金系合金系 u相相 u組織組織 基本概念基本概念 合金的相結(jié)構(gòu)合金的相結(jié)構(gòu) 固溶體固溶體 置換固溶體置換固溶體 間隙固溶體間隙固溶體 金屬氧化物金屬氧化物 機(jī)械混合物機(jī)械混合物 五、合金的結(jié)晶五、合金的結(jié)晶 1.合金的結(jié)晶過程合金的結(jié)晶過程 2.合金結(jié)晶冷卻曲線合金結(jié)晶冷卻曲線 形成單相固溶體的結(jié)晶冷卻曲線形成單相固溶體的結(jié)晶冷卻曲線 形成單相混合物或共晶體的結(jié)晶冷形成單相混合物或共晶體的結(jié)

33、晶冷 卻曲線卻曲線 形成機(jī)械混合物的冷卻曲線形成機(jī)械混合物的冷卻曲線 六、金屬材料鑄錠組織特征六、金屬材料鑄錠組織特征 1.鑄錠的組織結(jié)構(gòu)鑄錠的組織結(jié)構(gòu) 表面細(xì)晶粒區(qū)表面細(xì)晶粒區(qū) 柱狀晶粒區(qū)柱狀晶粒區(qū) 等軸晶粒區(qū)等軸晶粒區(qū) 2.定向結(jié)晶和單晶定向結(jié)晶和單晶 七、金屬材料塑性變形與再結(jié)晶七、金屬材料塑性變形與再結(jié)晶 金屬材料塑性變形金屬材料塑性變形 塑性變形實(shí)質(zhì)塑性變形實(shí)質(zhì) 冷變形強(qiáng)化冷變形強(qiáng)化 回復(fù)回復(fù) 再結(jié)晶再結(jié)晶 晶粒長大晶粒長大 八、金屬材料焊接接頭組織八、金屬材料焊接接頭組織 焊縫焊縫 熔合區(qū)熔合區(qū) 熱影響區(qū)熱影響區(qū) 過熱區(qū)過熱區(qū) 正火區(qū)正火區(qū) 部分相變區(qū)部分相變區(qū) 鐵素體鐵素體 概念

34、概念：碳溶解在：碳溶解在-Fe中形成的間隙固溶體中形成的間隙固溶體 稱為鐵素體。稱為鐵素體。 符號符號：F， 體心立方晶格體心立方晶格 溶解能力溶解能力：溶解度很小，在：溶解度很小，在727時(shí)，時(shí)， 碳在碳在-Fe中的最大溶碳量為中的最大溶碳量為0.0218%， 隨溫度的降低逐漸減小。隨溫度的降低逐漸減小。 性能性能：由于鐵素體的含碳量低，所以：由于鐵素體的含碳量低，所以 鐵素體的性能與純鐵相似。即有良好鐵素體的性能與純鐵相似。即有良好 的塑性和韌性，強(qiáng)度和硬較低。的塑性和韌性，強(qiáng)度和硬較低。 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖 第四單元第四單元 奧氏體奧氏體 概念概念：碳溶解在：碳溶解在Fe中形成的間

35、隙固溶體稱中形成的間隙固溶體稱 為奧氏體。為奧氏體。 符號符號：A， 面心立方晶格面心立方晶格 溶碳能力溶碳能力：較強(qiáng)。在：較強(qiáng)。在1148時(shí)時(shí) 可溶可溶C 為為2.11%，在，在727時(shí)，時(shí)， 可溶可溶C為為0.77%。 性能性能：強(qiáng)度、硬度不高，具有：強(qiáng)度、硬度不高，具有 良好的塑性，是絕大多數(shù)鋼在良好的塑性，是絕大多數(shù)鋼在 高溫進(jìn)行鍛造和扎制時(shí)所要求高溫進(jìn)行鍛造和扎制時(shí)所要求 的組織。的組織。 珠光體珠光體 概念概念：是鐵素體與碳光體的混合物：是鐵素體與碳光體的混合物 符號符號： P ，是鐵素體和滲碳體片層相間，交替排，是鐵素體和滲碳體片層相間，交替排 列。列。 溶碳能力溶碳能力：在：在

36、727時(shí)，時(shí)，C=0.77% 性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)：取決于鐵素體和滲碳體的性能，強(qiáng)度：取決于鐵素體和滲碳體的性能，強(qiáng)度 較高，硬度適中，具有一定的塑性。較高，硬度適中，具有一定的塑性。 萊氏體萊氏體 概念概念：是含碳量為：是含碳量為4.3%的液態(tài)鐵碳合金在的液態(tài)鐵碳合金在 11480C時(shí)從液體上中間結(jié)晶出的奧氏體和滲碳體時(shí)從液體上中間結(jié)晶出的奧氏體和滲碳體 的混合物。的混合物。 符號符號：Ld（高溫萊氏體，溫度（高溫萊氏體，溫度727）由于奧）由于奧 氏體在氏體在727時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，所以在室溫下的萊時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，所以在室溫下的萊 氏體由珠光體和滲碳體組成叫低溫萊氏體。氏體由珠光體和滲碳體組成叫

37、低溫萊氏體。Ld表表 示示 溶碳能力溶碳能力：C=4.3% 性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)：硬度很高，塑性很差。：硬度很高，塑性很差。 珠光體珠光體 概念概念：是鐵素體與碳光體的混合物：是鐵素體與碳光體的混合物 符號符號： P ，是鐵素體和滲碳體片層相間，交替排，是鐵素體和滲碳體片層相間，交替排 列。列。 溶碳能力溶碳能力：在：在727時(shí)，時(shí)，C=0.77% 性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)：取決于鐵素體和滲碳體的性能，強(qiáng)度較：取決于鐵素體和滲碳體的性能，強(qiáng)度較 高，硬度適中，具有一定的塑性高，硬度適中，具有一定的塑性 二、鐵碳合金相圖二、鐵碳合金相圖 鐵碳合金的分類鐵碳合金的分類 鋼鋼：0.0218%C2.11%的鐵碳合

38、的鐵碳合 金金 亞共析鋼：亞共析鋼：0.0718%C0.77% 共析鋼：共析鋼：C=0.77% 過共析鋼：過共析鋼：0.77%C2.11% 白口鑄鐵白口鑄鐵：2.11%C6.69% 亞共晶白口鑄鐵：亞共晶白口鑄鐵：2.11%C4.3% 共晶白口鑄鐵：共晶白口鑄鐵：C=4.3% 過晶白口鑄鐵：過晶白口鑄鐵：4.3%C6.69% 四、鐵碳合金相圖的應(yīng)用四、鐵碳合金相圖的應(yīng)用 選材方面選材方面 鑄造方面鑄造方面 壓力加工方面壓力加工方面 熱處理方面熱處理方面 焊接方面焊接方面 第五單元第五單元 非合金鋼非合金鋼 一、硅一、硅 1、來源：煉鋼后期作脫氧劑帶入；、來源：煉鋼后期作脫氧劑帶入； 2、對鋼的

39、性能影響：提高鋼的強(qiáng)度、硬度；、對鋼的性能影響：提高鋼的強(qiáng)度、硬度； 3、是鋼中的有益元素。、是鋼中的有益元素。 二、錳二、錳 1、來源：煉鋼脫氧劑。、來源：煉鋼脫氧劑。 2、對鋼的性能影響：提高鋼的強(qiáng)度與硬度。、對鋼的性能影響：提高鋼的強(qiáng)度與硬度。 3、是鋼中的有益元素、是鋼中的有益元素 三、硫三、硫 1、來源：生鐵帶入；、來源：生鐵帶入； 2、對鋼的性能影響：對鋼造成熱脆性；、對鋼的性能影響：對鋼造成熱脆性； 3、是鋼中的有害元素。、是鋼中的有害元素。 四、磷四、磷 1、來源：生鐵帶入；、來源：生鐵帶入； 2、對鋼的性能影響，對鋼造成冷脆性；、對鋼的性能影響，對鋼造成冷脆性； 3、是鋼中的

40、有害元素。、是鋼中的有害元素。 二、非合金鋼的分類二、非合金鋼的分類 按鋼的含碳量分類：按鋼的含碳量分類： 1、低碳鋼：、低碳鋼：C0.25% 2、 中碳鋼：中碳鋼：0.25%C0.6% 3、高碳鋼：、高碳鋼：C0.6% 二、按鋼的質(zhì)量分類：二、按鋼的質(zhì)量分類： 1、普通鋼：、普通鋼：S0.05%，P0.045% 2、優(yōu)質(zhì)鋼：、優(yōu)質(zhì)鋼：S0.035%， P0.035% 3、高級優(yōu)質(zhì)鋼：、高級優(yōu)質(zhì)鋼：S0.025%， P0.025% 三、按鋼的用途分類：三、按鋼的用途分類： 1、結(jié)構(gòu)鋼：主要用于制造各、結(jié)構(gòu)鋼：主要用于制造各 種機(jī)械零件和工程構(gòu)件。種機(jī)械零件和工程構(gòu)件。C 0.7% 2、工具鋼：

41、主要用于制造各、工具鋼：主要用于制造各 種刀具、模具和量具。其含碳種刀具、模具和量具。其含碳 量大于量大于0.70% 三、非合金鋼鋼的牌號及用途三、非合金鋼鋼的牌號及用途 牌號：牌號：Q屈服點(diǎn)數(shù)值，質(zhì)量等屈服點(diǎn)數(shù)值，質(zhì)量等 級符號和脫氧方法符號；級符號和脫氧方法符號； 性能：一般；性能：一般； 應(yīng)用：廠房、橋梁、船舶、鉚應(yīng)用：廠房、橋梁、船舶、鉚 釘、螺釘、螺母等。釘、螺釘、螺母等。 例如：例如：Q235-AF：表示屈服點(diǎn)為：表示屈服點(diǎn)為 235Mpa的的A級沸騰鋼級沸騰鋼 一、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：一、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼： 牌號：用兩位數(shù)字表示鋼中平均含碳量的十分之幾。牌號：用兩位數(shù)字表示鋼中平均含碳

42、量的十分之幾。 分類：分類： 1）、）、0825鋼，屬于低碳鋼鋼，屬于低碳鋼 性能：強(qiáng)度、硬度較低、塑性、韌性及焊接性良好；性能：強(qiáng)度、硬度較低、塑性、韌性及焊接性良好； 用途：沖壓件、焊接結(jié)構(gòu)件及滲碳件用途：沖壓件、焊接結(jié)構(gòu)件及滲碳件 如：深如：深 沖器件、壓力容器等。沖器件、壓力容器等。 2）、）、3055鋼鋼 屬于中碳鋼屬于中碳鋼 性能：較高的強(qiáng)度和硬度，是塑性和韌性隨含性能：較高的強(qiáng)度和硬度，是塑性和韌性隨含 碳量的增加而逐步降低。碳量的增加而逐步降低。 用途：制作受力較大的機(jī)械零件。用途：制作受力較大的機(jī)械零件。 如：連如：連 桿、曲軸、齒輪等桿、曲軸、齒輪等 3）、）、60鋼以上鋼

43、以上 屬于高碳鋼。屬于高碳鋼。 性能：有較高的強(qiáng)度、硬度和彈性；性能：有較高的強(qiáng)度、硬度和彈性； 用途：制造較高強(qiáng)度、耐磨性和彈性的零件用途：制造較高強(qiáng)度、耐磨性和彈性的零件 如：氣如：氣 門彈簧、彈簧墊圈等門彈簧、彈簧墊圈等 碳素工具鋼：碳素工具鋼： 牌號：牌號：T+數(shù)字（平均含碳數(shù)字（平均含碳 量的千分?jǐn)?shù)）量的千分?jǐn)?shù)） 如：如：T12A：表示平均含碳：表示平均含碳 量為量為1.2%的高效優(yōu)質(zhì)碳素工具的高效優(yōu)質(zhì)碳素工具 鋼。鋼。 T7T8：鉆頭、模具等：鉆頭、模具等 T9T10：絲錐、板牙等：絲錐、板牙等 T11T13：銼刀、削刀等：銼刀、削刀等 鑄造碳鋼：鑄造碳鋼： 牌號：牌號：ZG+數(shù)字

44、數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字 第一組數(shù)字：屈服點(diǎn)第一組數(shù)字：屈服點(diǎn) 第二組數(shù)字：抗拉強(qiáng)度值第二組數(shù)字：抗拉強(qiáng)度值 如：如：ZG270500， 應(yīng)用：制造形狀復(fù)雜力學(xué)性能要應(yīng)用：制造形狀復(fù)雜力學(xué)性能要 求較高的機(jī)械零件。求較高的機(jī)械零件。 第六單元第六單元 鋼材的熱處理鋼材的熱處理 一、熱處理：一、熱處理： 熱處理熱處理是將固態(tài)金屬或合金采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱、保溫和是將固態(tài)金屬或合金采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱、保溫和 冷卻以獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。冷卻以獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。 熱處理的目的：熱處理的目的： 提高零件的使用性能；提高零件的使用性能； 充分發(fā)揮鋼材的潛力；充分發(fā)揮鋼材的潛力； 延

45、長零件的使用壽面；延長零件的使用壽面； 改善工件的工藝性能，提高加工質(zhì)量，減小刀具的磨損改善工件的工藝性能，提高加工質(zhì)量，減小刀具的磨損。 鋼的熱處理方法：退火、正火、淬火、回火及表面熱處理等五鋼的熱處理方法：退火、正火、淬火、回火及表面熱處理等五 種。種。 熱處理使鋼性能發(fā)生變化的原因：熱處理使鋼性能發(fā)生變化的原因： 由于鐵有同素異轉(zhuǎn)變，從而使鋼在加熱和冷卻過程中，發(fā)生了由于鐵有同素異轉(zhuǎn)變，從而使鋼在加熱和冷卻過程中，發(fā)生了 組織與結(jié)構(gòu)變化。組織與結(jié)構(gòu)變化。 二、鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變二、鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 鋼的奧氏體化鋼的奧氏體化 奧氏體晶核的形成及長大；奧氏體晶核的形成及長大； 殘余滲碳

46、件的溶解；殘余滲碳件的溶解； 奧氏體的均勻化；奧氏體的均勻化； 在熱處理工藝中，鋼保溫的目的是：在熱處理工藝中，鋼保溫的目的是： 、為了使工件熱透；、為了使工件熱透； 、使組織轉(zhuǎn)變完全；、使組織轉(zhuǎn)變完全； 、使奧氏體成分均勻。、使奧氏體成分均勻。 奧氏體晶粒的長大：奧氏體晶粒的長大： 加熱溫度越高，保溫時(shí)間越長，奧氏體晶粒越大加熱溫度越高，保溫時(shí)間越長，奧氏體晶粒越大 三、鋼材在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變?nèi)摬脑诶鋮s時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變 等溫轉(zhuǎn)變圖的建立等溫轉(zhuǎn)變圖的建立 過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能 珠光體轉(zhuǎn)變：珠光體轉(zhuǎn)變： 溫

47、度：溫度：A15500C珠光體珠光體 HRC A16500C珠光體珠光體P 25 6500C6000C索氏體索氏體S 2535 6000C5500C屈氏體屈氏體T 3540 貝氏體型轉(zhuǎn)變：貝氏體型轉(zhuǎn)變： 5500CMs貝氏體貝氏體B 4045 5500C3500C上貝氏體上貝氏體B上上 3500CMs下貝氏體下貝氏體B下下 4555 馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變 碳在碳在Fe中的過飽和固溶體，稱為馬氏體，用符號中的過飽和固溶體，稱為馬氏體，用符號M表表 示，體心正方晶格。示，體心正方晶格。 馬氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)：馬氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)： 轉(zhuǎn)變溫度：轉(zhuǎn)變溫度：MsMf 轉(zhuǎn)變速度極快；轉(zhuǎn)變速度極快； 轉(zhuǎn)變體積發(fā)生膨

48、脹；轉(zhuǎn)變體積發(fā)生膨脹； 轉(zhuǎn)變不徹底。轉(zhuǎn)變不徹底。 性能特點(diǎn)：針狀馬氏體：硬度高、脆性大；板條馬氏體：性能特點(diǎn)：針狀馬氏體：硬度高、脆性大；板條馬氏體： 強(qiáng)度、韌性較好強(qiáng)度、韌性較好 馬氏體的硬度主要取決于含碳量。馬氏體的硬度主要取決于含碳量。 過冷奧氏體等溫度轉(zhuǎn)變圖的應(yīng)用。過冷奧氏體等溫度轉(zhuǎn)變圖的應(yīng)用。 在等溫轉(zhuǎn)變圖上估計(jì)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，確定馬氏體臨界在等溫轉(zhuǎn)變圖上估計(jì)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，確定馬氏體臨界 冷卻速度冷卻速度 四、退火與正火四、退火與正火 退火退火 概念：將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間，然概念：將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間，然 后緩慢冷卻（一般隨爐冷卻）的熱處理工藝稱后緩慢冷

49、卻（一般隨爐冷卻）的熱處理工藝稱 為退火。為退火。 退火的主要目的是：降低鋼的硬度，提高塑性，退火的主要目的是：降低鋼的硬度，提高塑性， 以利于切削加工及冷變形加工；細(xì)化晶粒，均以利于切削加工及冷變形加工；細(xì)化晶粒，均 勻鋼的組織及成分，改善鋼的性能或?yàn)橐院蟮膭蜾摰慕M織及成分，改善鋼的性能或?yàn)橐院蟮?熱處理作組織上的準(zhǔn)備；消除鋼中的殘余內(nèi)應(yīng)熱處理作組織上的準(zhǔn)備；消除鋼中的殘余內(nèi)應(yīng) 力，以防止變形幫開裂。力，以防止變形幫開裂。 退火的方法：退火的方法： 完全退火：完全退火： 完全退火是將鋼加熱到完全奧氏體（完全退火是將鋼加熱到完全奧氏體（Ac3以上以上30500C），）， 隨之緩慢冷卻，以獲得接

50、近平衡狀態(tài)組織的工藝方法。隨之緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的工藝方法。 應(yīng)用：中碳鋼及低、中碳合金結(jié)構(gòu)鋼的鍛件、鑄件、熱應(yīng)用：中碳鋼及低、中碳合金結(jié)構(gòu)鋼的鍛件、鑄件、熱 軋型材等。軋型材等。 球化退火：球化退火是將鋼加熱到球化退火：球化退火是將鋼加熱到AC1以上以上20300C， 保溫一定得時(shí)間，以不大于保溫一定得時(shí)間，以不大于500C/H得冷卻速度隨爐得冷卻速度隨爐 冷卻，使鋼終碳化物呈球狀得工藝方法。應(yīng)用：適冷卻，使鋼終碳化物呈球狀得工藝方法。應(yīng)用：適 用于共析鋼及過共析鋼。如碳素工具鋼，合金工具用于共析鋼及過共析鋼。如碳素工具鋼，合金工具 鋼、軸承鋼等。鋼、軸承鋼等。 去應(yīng)力退火：去

51、應(yīng)力退火是將鋼加熱到略低于去應(yīng)力退火：去應(yīng)力退火是將鋼加熱到略低于A1得溫得溫 度，保溫一定時(shí)間后緩慢冷卻得工藝方法。應(yīng)用：度，保溫一定時(shí)間后緩慢冷卻得工藝方法。應(yīng)用： 消除塑性變形、焊接、切削加工、鑄造等形成的殘消除塑性變形、焊接、切削加工、鑄造等形成的殘 余內(nèi)應(yīng)力。余內(nèi)應(yīng)力。 正火正火 1、正火概念：將鋼加熱到、正火概念：將鋼加熱到Ac3或或Accm以上以上 30-500C，保溫適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，在空氣中冷，保溫適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，在空氣中冷 卻的工藝方法。正火退火的目的基本相同，卻的工藝方法。正火退火的目的基本相同， 2、正火主要用于如下場合：、正火主要用于如下場合： 善低碳鋼和低碳合金鋼的切削加工性

52、；善低碳鋼和低碳合金鋼的切削加工性； 正火可細(xì)化晶粒；正火可細(xì)化晶粒； 消除過共析鋼中的網(wǎng)狀滲碳體，改善鋼的消除過共析鋼中的網(wǎng)狀滲碳體，改善鋼的 力學(xué)性能，并為球化退火作組織準(zhǔn)備；力學(xué)性能，并為球化退火作組織準(zhǔn)備； 代替中碳鋼和低碳合金結(jié)構(gòu)鋼的退火。代替中碳鋼和低碳合金結(jié)構(gòu)鋼的退火。 五、淬火五、淬火 1、概念：將鋼加熱到、概念：將鋼加熱到Ac3或或Ac1以上某一溫度，保溫一定時(shí)間，以上某一溫度，保溫一定時(shí)間， 然后以適當(dāng)速度冷卻，獲得馬氏體或下馬貝氏組織的熱處理然后以適當(dāng)速度冷卻，獲得馬氏體或下馬貝氏組織的熱處理 工藝稱為淬火；工藝稱為淬火； 2、目的：主要獲得馬氏體，提高鋼的強(qiáng)度和硬度。、

53、目的：主要獲得馬氏體，提高鋼的強(qiáng)度和硬度。 工藝：工藝： 一、淬火加熱溫度：一、淬火加熱溫度： 亞共析鋼的淬火加熱：亞共析鋼的淬火加熱：Ac3以上以上30500C 過共析鋼的淬火加熱：過共析鋼的淬火加熱：Ac1以上以上30500C 二、淬火冷卻介質(zhì)：油、水、鹽水、堿水等。二、淬火冷卻介質(zhì)：油、水、鹽水、堿水等。 三、淬火方法：三、淬火方法： 單液淬火法：碳鋼一般用水作冷卻介質(zhì)；合金鋼用油作冷卻單液淬火法：碳鋼一般用水作冷卻介質(zhì)；合金鋼用油作冷卻 介質(zhì)。介質(zhì)。 雙介質(zhì)淬火：如，先水后油；先水后空氣。雙介質(zhì)淬火：如，先水后油；先水后空氣。 馬氏體分液淬火；馬氏體分液淬火； 貝氏體等溫淬火。貝氏體等

54、溫淬火。 4 冷處理冷處理 鋼的淬透性和淬硬性鋼的淬透性和淬硬性 淬火缺陷：淬火缺陷： 氧化與脫碳氧化與脫碳 過熱和過燒過熱和過燒 變形與開裂變形與開裂 硬度不定硬度不定 六、回火六、回火 回火的概念：回火的概念： 將鋼淬火后，再加熱到將鋼淬火后，再加熱到Ac1點(diǎn)以下的某一溫度，保點(diǎn)以下的某一溫度，保 溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝稱溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝稱 為回火。為回火。 回火目的：回火目的： 消除內(nèi)應(yīng)力；消除內(nèi)應(yīng)力； 獲得所需要的力學(xué)性能；獲得所需要的力學(xué)性能； 穩(wěn)定組織和尺寸穩(wěn)定組織和尺寸 淬火鋼在回火時(shí)組織與性能的變化淬火鋼在回火時(shí)組織與性能的變化 馬氏體分解

55、；馬氏體分解； 殘余奧氏體分解殘余奧氏體分解 滲碳體的形成滲碳體的形成 滲碳體的聚集長大。滲碳體的聚集長大。 其基本的趨勢是：隨著回火溫度的升高，鋼的強(qiáng)其基本的趨勢是：隨著回火溫度的升高，鋼的強(qiáng) 度、硬度下降，而塑性、韌性提高。度、硬度下降，而塑性、韌性提高。 回火的分類及應(yīng)用回火的分類及應(yīng)用 低溫回火：低溫回火： T1=1500C2500C 組織：回火馬氏體；組織：回火馬氏體； 性能：具有高硬度，高耐磨性和一定的韌性；性能：具有高硬度，高耐磨性和一定的韌性； 應(yīng)用：刀具、量具、冷沖壓模具等應(yīng)用：刀具、量具、冷沖壓模具等 中溫回火：中溫回火：T1=3500C5000C 組織：回火托氏體；組織：

56、回火托氏體； 應(yīng)用：刀具、量具、冷沖壓模具等應(yīng)用：刀具、量具、冷沖壓模具等 性能：具有高的彈性極限、屈服點(diǎn)；性能：具有高的彈性極限、屈服點(diǎn)； 應(yīng)用：彈性零件。應(yīng)用：彈性零件。 高溫回火：高溫回火：T1=500C6500C 組織：回火索氏體；組織：回火索氏體； 性能：綜合力學(xué)性能；性能：綜合力學(xué)性能； 應(yīng)用：受力結(jié)構(gòu)體。應(yīng)用：受力結(jié)構(gòu)體。 調(diào)質(zhì)：生產(chǎn)中常把淬火及高溫回火的復(fù)合熱處調(diào)質(zhì)：生產(chǎn)中常把淬火及高溫回火的復(fù)合熱處 理工藝稱為調(diào)質(zhì)。理工藝稱為調(diào)質(zhì)。 七、表面熱處理七、表面熱處理 與化學(xué)熱處理與化學(xué)熱處理 概述：概述： 在機(jī)械設(shè)備中，有許多零件（如齒輪、活塞銷、曲軸等）是在機(jī)械設(shè)備中，有許多零

57、件（如齒輪、活塞銷、曲軸等）是 在沖擊載荷及表面摩擦條件下工作的。這類零件表面必須在沖擊載荷及表面摩擦條件下工作的。這類零件表面必須 具有高硬度和耐磨性，而心部要有足夠的塑性和韌性。這具有高硬度和耐磨性，而心部要有足夠的塑性和韌性。這 類零件要進(jìn)行表面熱處理類零件要進(jìn)行表面熱處理 常用的表面熱處理方法有：表面淬火及化學(xué)熱處理。常用的表面熱處理方法有：表面淬火及化學(xué)熱處理。 表面淬火表面淬火 對工件表面進(jìn)行淬火的工藝稱為表面淬火。對工件表面進(jìn)行淬火的工藝稱為表面淬火。 火焰加熱表面淬火火焰加熱表面淬火 感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火 七、表面熱處理七、表面熱處理 與化學(xué)熱處理與化學(xué)熱處理 二、

58、化學(xué)熱處理二、化學(xué)熱處理 分解分解 吸收吸收 擴(kuò)散擴(kuò)散 鋼的滲碳：鋼的滲碳： 滲碳件必須用低碳鋼或低碳合金鋼制造。滲碳件必須用低碳鋼或低碳合金鋼制造。 滲碳件進(jìn)行熱處理，常用淬火后低溫回火。滲碳件進(jìn)行熱處理，常用淬火后低溫回火。 八、熱處理新技術(shù)八、熱處理新技術(shù) 熱處理新技術(shù)熱處理新技術(shù) 形變熱處理形變熱處理真空熱處理真空熱處理可控氣氛熱處理可控氣氛熱處理激光熱處理激光熱處理電子束淬火電子束淬火 第七單元第七單元 低合金鋼與合金鋼低合金鋼與合金鋼 1、合金元素在鋼材中的存在形式：合金鐵素體、合金元素在鋼材中的存在形式：合金鐵素體合金碳合金碳 化物?；?。 2、合金元素對鋼材熱處理和力學(xué)性能的影

59、響：合金元、合金元素對鋼材熱處理和力學(xué)性能的影響：合金元 素對鋼材的有利作用，主要是通過影響熱處理工藝中的素對鋼材的有利作用，主要是通過影響熱處理工藝中的 相變過程顯示出來。相變過程顯示出來。 （1）對鋼材加熱轉(zhuǎn)變的影響。）對鋼材加熱轉(zhuǎn)變的影響。 （2）對鋼材回火轉(zhuǎn)變產(chǎn)生影響：提高鋼材的耐回火性；）對鋼材回火轉(zhuǎn)變產(chǎn)生影響：提高鋼材的耐回火性； 產(chǎn)生二次硬化。產(chǎn)生二次硬化。 1形成鐵基固溶體形成鐵基固溶體 （1）形成鐵基置換固溶體形成鐵基置換固溶體 Ni、Co、Mn、Cr、V等元素可與等元素可與Fe形成無限固溶體。形成無限固溶體。 其中其中Ni、Co和和Mn形成以形成以-Fe為基的無限固溶體，為

60、基的無限固溶體，Cr 和和V形成以形成以-Fe為基的無限固溶體。為基的無限固溶體。 Mo和和W只能形成較寬溶解度的有限固溶體。如只能形成較寬溶解度的有限固溶體。如- Fe(Mo)和和-Fe(W)等。等。 Ti、Nb、Ta只能形成具有較窄溶解度的有限固溶體；只能形成具有較窄溶解度的有限固溶體； Zr、Hf、Pb在在Fe具有很小的溶解度。具有很小的溶解度。 一、合金元素的存在形式（一、合金元素的存在形式（1 ） A 0 H A A A A A A He Li Be B C N O F Ne Na Mg B B B B B B B B Al Si P S Cl Ar K Ca Se Ti V Cr