硬度換算公式

1、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（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（HR）當(dāng)HB>450或者試樣過小時(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

2、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（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）。盥IIffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff

3、ffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffkk，kk，kk，kk，kk，kk，mrkkTTTTkk，kkTTTTkkkk，kk，kk，/，kk，TTHffffffffHffffHIIffffJJffffffffffffffJJffJJffffffffffIIffffffffffJJffffffffffffffffffffffffffIIffffffff

4、ffffffffffI*ffffJJffffffffffffffffffffIIffffffIII*ffffffJJffffffIII*ffJJffffflJJ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?8.07N（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

5、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宰冃慰沽屠^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。fffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff

6、fffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffkk，kk，kk，kk，kk，kk，kk，kk，kk，kk，kk，ffffffffIIIIIIffffI*ffffIII*I*ffJJffffffffffffffffffffffflI*I*ffJJffI*ffIIIII*ffIII*ffffffffffffffffffffffffHHHIIIIIIIIffIIIIIIIIffffffIIffffJJffI*ffJJffffIIffffffffffffffffffffJJffJJff、硬度對(duì)照

7、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RmN/mm2維氏硬度HV布氏硬度HB洛氏硬度HRC2508076.0-2708580.7-2859085.2-3059590.2-32010095.0-33510599.8-350110105-370115109-380120114-400125119-415130124-430135128-450140133-465145138-1480150143-490155147-510160152-530165156-545170162-560175166-575180171-595185

8、176-610190181-625195185-1640200190-660205195-|675210199-690215204-705220209-720225214-740230219-755235223-77024022820.378524523321.380025023822.282025524223.183526024724.085026525224.8186527025725.688027526126.490028026627.191528527127.893029027628.595029528029.296530028529.899531029531.010303203043

9、2.2106033031433.3109534032334.4112535033335.5111536034236.6119037035237.7122038036138.8匚125539037139.8129040038040.8132041039041.8|135042039942.7138543040943.6142044041844.5145545042845.3148546043746.11520|47044746.91555480(456)47.71595490(466)48.41630500(475)49.11665510(485)49.81700廠520(494)50.5174

10、0530(504)51.11775540(513)51.71810550(523)52.31845560(532)53.01880570(542)53.611920580(551)54.11955590(561)54.71995600(570)55.22030610(580)55.72070620(589)56.32105630(599)56.82145(640(608)57.32180650(618)57.866058.3P67058.868059.269059.770060.172061.0廠74061.876062.578063.380064.082064.784065.386065.9

11、88066.490067.092067.594068.0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)橛捕戎凳怯善鹗妓苄宰冃慰沽屠^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)，仍需要通過試驗(yàn)測(cè)得。三、硬度換算公式肖氏硬度（HS尸勃式硬度（BHN）/10+122 .肖式硬度（HS尸洛式硬度（HRC）+153 .勃

12、式硬度（BHN尸洛克式硬度（HV）4 .洛式硬度（HRC尸勃式硬度（BHN）/10-3硬度測(cè)定靶凰：HS<100HB<500HRC<70HV<1300洛氏硬度布氏硬度HB10/3000維氏硬度HVHRCHRA59.580.767659.080.566658.580.265558.080.064557.579.763557.079.562556.579.261556.078.960555.578.659655.078.453858754.578.153257854.077.952656953.576.652056053.076.351555152.576.15095435

13、2.076.950353551.576.649752751.076.349252050.576.148651250.075.8480504硬度換算表HVHRCHBSHVHRCHBSHVHRCHBS940685605330029.828492067.555052.350529529.22809006754051.749629028.527588066.453051.148828527.827086065.952050.548028027.126584065.351049.847327526.426182064.750049.146527025.62568006449048.445626524.8

14、25278063.3148047.74482602424776062.547046.944125523.124374061.846046.143325022.22387206145045.342524521.32331170060.144044.541524020.322869059.743043.64052301868059.242042.739722015.767058.841041.838821013.466058.340040.83792001165057.839039.83691908.564057.338038.8360180663056.837037.7350170362056.

15、336036.6341160061055.735035.533160055.234034.432259054.733033.331358054.132032.230357053.631031294附錄G鋼的硬度值換算（續(xù)）表1鋼的維氏硬度（HS與其他硬度和強(qiáng)度的近似換算值a（續(xù)）維氏布氏硬度10mmiW球3000kg負(fù)荷b洛氏硬度b表面洛氏硬度表面金剛石圓錐壓頭肖氏抗拉強(qiáng)度維氏（近似值）鴇A.標(biāo)尺60-kg負(fù)荷硬度標(biāo)準(zhǔn)一硬質(zhì)?標(biāo)尺100-kg負(fù)荷金剛圓錐壓頭?標(biāo)尺100-kg?標(biāo)尺100-kg15-N標(biāo)尺30-N標(biāo)尺45-N標(biāo)尺硬度Mpa(1000psi)硬度鋼球合金鋼球金剛圓錐壓頭負(fù)荷金剛圓

16、錐壓頭負(fù)荷金剛圓錐壓頭15kg負(fù)荷30kg負(fù)荷45-kg負(fù)荷11HV1HBS2HBW3HRA4HRB5HRC6HRD7HR15N8HR30N9HR45N10HS11(Tb12HV1337035035069.2一37.753.679.257.440.4一1170(170)37036034134168.7(109.0)36.652.878.656.439.1501130(164)36035033133168.1一35.551.978.055.437.8一1095(159)35034032232267.6(108.0)34.451.177.454.436.5471070(155)3403303133

17、1367.0一33.350.276.853.635.2一1035(150)33032030330366.4(107.0)32.349.476.252.333.9451005(146)32031029429465.8一31.048.475.651.332.5一980(142)31030028428465.2(105.5)29.847.574.950.231.142950(138)30029528028065.8一29.247.174.649.730.4一935(136)29529027527564.5(104.5)28.546.574.249.029.541915(133)29028527027

18、064.2一27.846.073.848.428.7一905(131)28528026526563.8(103.5)27.145.373.447.827.940890(129)28027527026125626125663.563.1一(102.0)26.425.644.944.373.072.647.246.427.126.2一38875(127)855(124)27527026525225262.7一24.843.772.145.725.2一840(122)26526024724762.4(101.0)24.043.171.645.024.337825(120)26025524324362

19、.0一23.142.271.144.223.2一36805(117)25525023823861.699.522.241.770.643.422.2795(115)25024523323361.2一21.341.170.142.521.1一34780(113)24524022822860.798.120.340.369.641.719.933765(111)240230219219一96.7(18.0)一一一一32730(106)230220209209一95.0(15.7)一一一一30695(101)220210200200一93.4(13.4)一一一一29670(97)2102001901

20、90一91.5(11.0)一一一一28635(92)200190181181一89.5(8.5)一一一一26605(88)190180171171一87.1(6.0)一一一一25580(84)180170162162一85.0(3.0)一一一一24545(79)170160152152一81.7(0.0)一一一一22515(75)160150143143一78.7一一一一一21490(71)150140133133一75.0一一一一一20455(66)1401301241241,一71.2一一一一一425(62)130120114114一66.7一一一一一一390(57)12011010510

21、5一62.3一一一一一一一1101009595一56.2一一一一一一一100959090一52.0一一一一一一一95908686一48.0一一一一一一一90858181一41.0一一一一一一一85a）在本表中用黑體字表示的值與按ASTMkE140表1的硬度轉(zhuǎn)換值一致，由相應(yīng)的SAE-ASMASTM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。

22、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)是一門研究有關(guān)制造金屬機(jī)彳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各種工藝方法本身白規(guī)律性及應(yīng)用.3金屬機(jī)件的加工工藝過程、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

23、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)性能一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。(

24、金屬之間的連續(xù)性沒破壞)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Obokos（5e£（）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b（即單位面積上的拉力4P/tt2）和應(yīng)變（單位長(zhǎng)度上的伸長(zhǎng)量A1/0）來(lái)代替P和AI得到應(yīng)力應(yīng)變圖1）彈性階段oeg彈性極限2）屈服階段：過e點(diǎn)至水平段右端0s塑性極限，s屈服點(diǎn)過s點(diǎn)水平段一一說明載荷不增加，式樣仍繼續(xù)伸長(zhǎng)。（P一定，b=P

25、/F一定，但真實(shí)應(yīng)力P/F1T因?yàn)樽冃?，F(xiàn)1J）發(fā)生永久變形3）強(qiáng)化階段：水平線右斷至b點(diǎn)PT變形T0b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J）4延伸率和斷面收縮率：一一表示塑性大小的指針1）延伸率：8=0式樣原長(zhǎng)，11拉深后長(zhǎng)2）斷面收縮率：Fo-原截面，F(xiàn)i一拉斷后截面*1）&。越大，材料塑性越好2） e與8區(qū)別：拉伸圖中e=琵+e塑，S=emaS3） 一般8>5%為塑性材料，85%為脆性材料。5條件屈服極限處2有些材料在拉伸圖中沒有明顯的水平階段。通常規(guī)定產(chǎn)生0.2塑性變形的

26、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一1材料本質(zhì)彈性模量一在彈性范圍內(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（r=Ee,E=（r/e=tga2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0+抗壓強(qiáng)度行抗彎強(qiáng)度0W抗剪強(qiáng)度心抗扭強(qiáng)度on常用來(lái)表示金屬材料強(qiáng)度的指標(biāo)：屈服強(qiáng)度：（PaN/m2）Ps-產(chǎn)生屈服時(shí)最大外力，F(xiàn)0-原截面抗拉強(qiáng)度（PaN/m2）Pb-

27、斷裂前最大應(yīng)力.osOb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6的條件下工作，否則會(huì)塑變.超過0b工作，機(jī)件會(huì)斷裂.os-B之間塑T變形，壓力加工四硬度金屬抵抗更硬的物體壓入其內(nèi)的能力一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.F-壓痕面積.HBS一壓頭用淬火鋼球，HBW一壓頭用硬質(zhì)合金球l因鋼球存在變形問題，不能測(cè)太硬的材料，適于HBS

28、<450,如鑄鐵，有色金屬，軟鋼等.而HBWV650.l特點(diǎn)：壓痕大，代表性全面l應(yīng)用：不適宜薄件和成品件2洛式硬度HR用金剛石圓錐在壓頭或鋼球，在規(guī)定的預(yù)載荷和總載荷下，壓入材料，卸載后，測(cè)其深度h,由公式求出，可在硬度計(jì)上直接讀出，無(wú)單位.不同壓頭應(yīng)用范圍不同如下表：HRBd=1.588淬火鋼球980.7退火鋼灰鐵有色金屬HRC1200金剛后圓錐1471淬火回火件HRA588.4硬質(zhì)合金碳化物優(yōu)點(diǎn)：易操作，壓痕小，適于薄件，成品件缺點(diǎn)：壓痕小，代表性不全面需多測(cè)幾點(diǎn).*硬度與強(qiáng)度有一定換算關(guān)系，故應(yīng)用廣泛.根據(jù)硬度可近似確定強(qiáng)度，如灰鐵：b=1HBS3顯微硬度（Hm）用于測(cè)定金屬組織

29、中個(gè)別組成體，夾雜物等硬度.顯微放大測(cè)量顯微硬度（查表）與HR有對(duì)應(yīng)關(guān)系.如:磨削燒傷表面，看燒傷層硬度變化.五沖擊韌性ak材料抵抗沖擊載荷的能力常用一次擺錘沖擊試驗(yàn)來(lái)測(cè)定金屬材料的沖擊韌性，標(biāo)準(zhǔn)試樣一次擊斷，用試樣缺口處單位截面積上的沖擊功來(lái)表示akak=Ak/F（J/m2）Ak=G（H-h）G-重量F-缺口截面脆性材料一般不開口，因其沖擊值低，難以比較差別.1 a。沖擊韌性愈好.2 Ak不直接用于設(shè)計(jì)計(jì)算：在生產(chǎn)中，工件很少因受一次大能量沖擊載荷而破壞，多是小沖擊載荷，多次沖擊引起破壞，而此時(shí)，主要取決于強(qiáng)度，故設(shè)計(jì)時(shí)，為只做校核.3 ak對(duì)組織缺B!很敏感，能夠靈敏地反映出材料品質(zhì)，宏觀

30、缺陷，纖維組織方面變化.所以，沖擊試驗(yàn)是生產(chǎn)上用來(lái)檢驗(yàn)冶煉、熱加工、熱處理工藝質(zhì)量的有效方法。（微裂紋一一應(yīng)力集中一一沖擊一一裂紋擴(kuò)展）六疲勞強(qiáng)度：?jiǎn)栴}提出：許多零件如曲軸、齒輪、連桿、彈簧等在交變載荷作用下，發(fā)生斷裂時(shí)的應(yīng)力遠(yuǎn)低于該材料的屈服強(qiáng)度，這種現(xiàn)象一一疲勞破壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，80%機(jī)件失效是由于疲勞破壞。疲勞強(qiáng)度一一當(dāng)金屬材料在無(wú)數(shù)次交變載荷作用下而不致于引起斷裂的最大應(yīng)力。1疲勞曲線一一交變應(yīng)力與斷裂前的循環(huán)次數(shù)N之間的關(guān)系。例如：純彎曲，有色金屬N»108鋼材N>107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

31、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

32、；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)？如果沒發(fā)生頸縮，是否表明該試樣沒有塑性變形？3 0.2的意義？能在拉伸圖上畫出嗎？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,金剛石一晶體玻璃，松香瀝青一非晶體晶格：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

33、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)：1/8X8+1=220多種2面心立方晶格：CuAgAuNiAlPb丫Fe塑性好原子數(shù)：420多種4 密排六方晶格：MgZnBe&Cr-TiCd（車g）純鐵在室溫高壓（130x108N/M2）成&Fe原子數(shù)=1/6x12+1/2x2+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.多晶體一許多晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu).各項(xiàng)同性.晶粒一外形不規(guī)則而

34、內(nèi)部晶各方位一致的小晶體晶界一晶粒之間的界面.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：多一細(xì)（晶核長(zhǎng)得慢也細(xì)）冷卻速度：快一細(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)晶過程用冷卻曲線描述！2冷卻曲線溫度隨時(shí)間變化的曲線一熱分析法得到1)理論結(jié)晶溫度實(shí)際結(jié)晶溫度時(shí)間T（C）過冷：液態(tài)金屬冷卻到理論結(jié)晶溫度以下才開始結(jié)晶

35、的現(xiàn)象2）過冷度：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)變一金屬在固體時(shí)改變其晶格類型的過程.如:鐵錫鎰鈦鉆以鐵為例:-Fe（1394C）-Fe（912C）優(yōu)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.

36、相與相之間有明顯的界面.如:純金屬一一個(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：CuZnZn溶解度有限。CuNi溶解度無(wú)限晶格畸變一一固溶強(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

37、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Fe3cWC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、TiCo可通過調(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+固一一綜合性能§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)一一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

38、、建立合金狀態(tài)圖來(lái)描述。合金狀態(tài)圖一一合金系結(jié)晶過程的簡(jiǎn)明圖解。實(shí)質(zhì)：溫度一一成分作標(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（睇）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Pb-Sb合金的狀態(tài)圖。3將每個(gè)合金的臨界點(diǎn)標(biāo)在溫度一成分坐標(biāo)上，并將相通意義的點(diǎn)連接起來(lái)，即得到ABDCE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一共晶點(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tC1538-Fe+C鐵素體F1394Fe+C

39、奧氏體A912o-Fe+C鐵素體Fs一鐵素體碳溶于o-Fe形成的固溶體一一鐵素體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。S=4550%HBS=ob=250Mpa含碳：727C,0.02%二奧氏體碳溶于丫Fe中形成的固溶體一“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；1147c,2.11%HBS=170220三滲碳體金屬化合物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PF+Fe3C一機(jī)械混合物，含碳0.7

40、7%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>727CA+Fe3CLd高溫萊氏體<727CP+Fe3C-Ld'低溫萊氏體性能：與Fe3c相似HBS>700塑性極差.攵鐵碳合金狀態(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

41、C:0%1538c2)C:共晶點(diǎn)4.3%11483)D:Fe3c熔點(diǎn)6.6916004)E:C在A中最大溶解度2.1111485)F:Fe3c成分點(diǎn)6.6911486)G:-Fe與Fe轉(zhuǎn)變點(diǎn)0%9127)K:Fe3C成分點(diǎn)6.697278)P:C在o-Fe中最大溶解度0.027279)S:共析點(diǎn)0.7772710)Q:C在a-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，液體一Ld4) AE:鋼的固相線，液態(tài)到此線一A5) GS:"婷傕1此線開始析出F6) ES:&quo

42、t;如”"傕1此線開始析出Fe3Cn7) PSK:"Ai”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+A2)DCF:兩相區(qū)L+Fe3。3)AESG:單相區(qū)A4)GPS:A+F兩相區(qū)二鋼鐵分類1工業(yè)純鐵：含C<0.0218%組織:F2鋼:含碳：0.02182.11共析鋼含C=0.77%P亞共析鋼含C<0.77%P+F過共析鋼含C>0.77%P+FesCu3鐵含C:2.11%6.69%共晶生鐵4.3%CLd'亞共晶生鐵<4.3%CP+LcT+F3Cii過共晶生鐵>4.3%CLd'+Feci三典型合金結(jié)晶過程分

43、析1共析鋼LL+AA-P2亞共析鋼LA+L-AA+FF+P3過共析鋼LL+AAA+Fe3Cii-Fe3Ci+P4 共晶鐵LLdLd'5 亞共晶鐵L1點(diǎn)-L+AA+LdP+Ld'6 過共晶鐵L1點(diǎn)-L+Fe3C12點(diǎn)-Ld+Fe3C13點(diǎn)-Fe3Ci+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A3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SiMnSP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%CCT強(qiáng)，硬T塑，韌JFeC

44、強(qiáng)化相>0.9%CCT硬"強(qiáng)，塑，韌JFeg布晶界，脆性T2鋼中常見雜質(zhì)對(duì)性能的影響Si:溶于F,強(qiáng)化F,強(qiáng)，硬T塑，韌J.含量<0.030.4%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)一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)985C,分布晶界引起脆性“熱脆”P:溶于F,是強(qiáng)度，硬度T但室溫塑性，韌性JJ冷脆”3碳鋼的分類1）按含碳量分低碳鋼<0.25%C中碳鋼：0.250.6%C,高碳鋼>0.6%C2）按質(zhì)量分（含S,P多少分）普通鋼S<=0.055%,P<=0.045

45、%優(yōu)質(zhì)鋼S,P<=0.04%高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼S<=0.03%P<=0.035%3）按用途分碳素結(jié)構(gòu)鋼，碳素工具鋼>0.6%C4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Mpa2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼正常含鎰量的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：0.250.8%Mn較高含鎰量0.150.6%C0.71.0%Mn,>0.6%C0.91.2%Mn0810152025強(qiáng)J塑T沖壓件焊件30354045505560強(qiáng)惻T彈簧，軸，齒輪耐磨件6570758085耐磨件數(shù)字表示含C萬(wàn)分8之幾3）碳素工具鋼T7T8T13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MnT8MnA二合金鋼

46、常加合金元素：MnSiCrNiMoWVTiB（硼）稀土元素（Xt）等1合金結(jié)構(gòu)鋼數(shù)+元素符號(hào)+數(shù)”表示數(shù)一含碳萬(wàn)分之幾，符號(hào)一合金元素，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，后加A如：60Si2Mn0.6%C,2%Si<1.5%Mn18Cr2Ni4WA0.18%C,2%Cr,4%Ni,<1.5%W高級(jí)優(yōu)質(zhì)應(yīng)用：工程結(jié)構(gòu)件，機(jī)械零件主要包括：低合金鋼，合金滲碳鋼，合金調(diào)質(zhì)鋼，合金彈簧鋼，滾動(dòng)軸承鋼等2合金工具鋼：數(shù)+元素符號(hào)+數(shù)與結(jié)構(gòu)鋼同數(shù)一一位數(shù)，含C千分之幾，含C>=1.0%不標(biāo)如：9SiCr（板牙，絲錐）0.9%C<1.5%Si

47、<1.5%CrCrWMn（長(zhǎng)錢刀，絲錐，拉刀，精密絲杠）*高速鋼含C<1.0也不標(biāo)W18Cr4V0.70.8%C,18%W,4%Cr,<1.5%V應(yīng)用：刃具，模具，量具等3特殊性能鋼不銹鋼：1Cr131Cr18Ni9Ti等耐熱鋼：1Cr132Cr13>400C工作耐磨鋼：高鎰鋼水韌處理，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)HB450550，表面耐磨，心部為A.水韌處理：鋼加熱到臨界點(diǎn)以上（10001100C）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

48、人工橡膠粘結(jié)劑等有機(jī)玻璃尼龍丙綸氯綸一商品名工程塑料：環(huán)氧樹脂聚甲醛：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)一機(jī)械T能,基本（T8卷k工作溫度環(huán)境介質(zhì)一使用環(huán)境，高溫一耐熱，抗腐蝕一不銹鋼高硬度一工具鋼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

49、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)過熱處理.(提問:前面學(xué)過的改善金屬材料性能的手段一固溶強(qiáng)化)熱處理工藝曲線：各種熱處理都可以用溫度一時(shí)間的坐標(biāo)圖形表示.溫度保溫臨界溫度加熱冷卻時(shí)

50、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)7080%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Ai：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Fe3Cn()實(shí)際加熱臨界溫度AciAc3A過熱”Accm實(shí)際冷卻臨界溫度AriPAr3A析出F過冷”Arcm析出Fe3Cn2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