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)展熱點五、金屬材料的發(fā)展熱點 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)展與社會進(jìn)步有著密切關(guān)系發(fā)展與社會進(jìn)步有著密切關(guān)系, ,它是衡量人它是衡量人 類類社會文明程度社會文明程度的標(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)。 石器時代石器時代 青銅器時代青銅器

2、時代 鐵器時代鐵器時代 水泥時代水泥時代 鋼鐵時鋼鐵時 代硅時代代硅時代 新材料時代新材料時代 2.2.目前，人類還處在金屬器時期。雖然無機(jī)非金目前，人類還處在金屬器時期。雖然無機(jī)非金 屬材料、高分子材料的使用量與日俱增，但在可屬材料、高分子材料的使用量與日俱增，但在可預(yù)見的時期內(nèi)，仍不會改變這種狀況。預(yù)見的時期內(nèi)，仍不會改變這種狀況。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)

3、) 重金屬重金屬(銅銅,鋅鋅,鉛鉛,鎳鎳) 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，價格低廉。性能，能滿足大多數(shù)條件下的應(yīng)用，價格低廉。 2.在世界金屬礦儲量中，鐵礦資源雖然比較豐富在世界金屬礦儲量中，鐵礦資源雖然比較豐富和集中，但

4、就世界地殼中金屬礦產(chǎn)儲量來講，和集中，但就世界地殼中金屬礦產(chǎn)儲量來講，則非鐵金屬礦儲量大于鐵礦儲量，如則非鐵金屬礦儲量大于鐵礦儲量，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)造的價值高，并且它有鋼鐵所非鐵金屬所創(chuàng)造的價值高，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

5、金屬產(chǎn)量仍在迅速增長。 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、周時期是）。商、周時期是中國青銅器的鼎盛時期。中國青銅器的鼎盛時期。 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

6、遍。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)入鐵器時代。歐洲相繼進(jìn)入鐵器時代。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)實現(xiàn)了現(xiàn)代化。工業(yè)實現(xiàn)了現(xiàn)代化。四、金屬

7、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)方法得以實現(xiàn)，開創(chuàng)了電冶金新領(lǐng)域；同時，用以實現(xiàn)，開創(chuàng)了電冶金新領(lǐng)域；同時，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，電解得到廉價的鋁，使解得到廉價的鋁，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，等技術(shù)逐步成熟后，鈦及鈦合金鈦及

8、鈦合金的廣泛應(yīng)的廣泛應(yīng)用得以實現(xiàn)。同時，其他非鐵金屬也陸續(xù)用得以實現(xiàn)。同時，其他非鐵金屬也陸續(xù)實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。實現(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，鋁合合、鎂合金、銅合金、鈦合金同時，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)。生產(chǎn)。 7. 20世紀(jì)中葉，新金屬材料世紀(jì)中葉，新

9、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)展熱點五、金屬材料的發(fā)展熱點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)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

10、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)計及選用科學(xué)化材料的設(shè)計及選用科學(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。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。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是：能夠正確認(rèn)識和使用金屬材料，合理確定不能夠正確認(rèn)識和使用金屬材料，合理確定不同金屬材料的加工方法，充分發(fā)揮材料的潛同金屬材料的加工方法，充分發(fā)揮材料的潛力；力； 掌握常用金屬材的牌號、性能及變化規(guī)律、掌握常用金屬材的牌號、性能及變化規(guī)律、掌

11、握常用熱處理方法。掌握常用熱處理方法。2.本課程的主要內(nèi)容本課程的主要內(nèi)容 金屬材料的基本知識金屬材料的基本知識金屬學(xué)的基本知識金屬學(xué)的基本知識 熱處理的基本知識熱處理的基本知識常用金屬材料及應(yīng)用常用金屬材料及應(yīng)用六、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)

12、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 （70%）+ 平時綜合（平時綜合（30%）5.教材與參考書教材與參考書 吳承建、陳國良、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

13、。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)第一章第一章 金屬材料及其性能1-1 金屬材料的基本知識一、金屬材料的基本概念一、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材料。材料。金屬材料純純 金金 屬屬 合合 金金二、金屬材料的分類二、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

14、合金鋼 鑄鐵鑄鐵軸承合金軸承合金 鈦及鈦合金鈦及鈦合金銅及銅及銅銅合金合金鋁鋁及及鋁鋁合金合金鐵鐵 錳錳 鉻鉻鐵碳合金鋼優(yōu)質(zhì)低合金鋼普通質(zhì)量低合金鋼特殊優(yōu)質(zhì)非合金鋼優(yōu)質(zhì)非合金鋼普通質(zhì)量非合金鋼蠕墨鑄鐵特殊質(zhì)量合金鋼優(yōu)質(zhì)合金鋼特殊質(zhì)量低合金鋼白口鑄鐵灰鑄鐵麻口鑄鐵灰口鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵三、金屬材料的載荷與變形1、載荷：金屬材料在加工或使用過程中所受的外力稱為載荷。 按載荷的性質(zhì)分為：（1）靜載荷：指大小不變或變化過程緩慢的載荷。如靜止的車輛對地面的壓力、被飛機(jī)吊起的重物對飛機(jī)的拉力等屬于靜載荷。（2）沖擊載荷：指在較短時間內(nèi)以較高速度作用于零件上的力稱為沖擊載荷。如飛機(jī)著陸時對地面的作用力、猛

15、擊物體的力等。（3）交變載荷：指大小、方向或大小和方向隨時間發(fā)生周期性變化的載荷稱為交變載荷。如行駛的自行車的鏈條與鏈輪之間的力、工作的齒輪之間的力。按載荷的作用形式分：1、拉伸載荷2、壓縮載荷 3、彎曲載荷4、剪切載荷5、扭轉(zhuǎn)載荷 F F F F 四、金屬材料的性能金屬材料性能使用性能工藝性能力學(xué)性能物理性能化學(xué)性能鍛造性能切削加工性能焊接性能熱處理性能鑄造性能材料使用過程中表現(xiàn)出來的性能材料在加工過程中，適應(yīng)各種冷熱加工的性能1-2 金屬材料的力學(xué)性能1、定義：金屬材料抵抗變形和破壞的能力稱為金屬材料的力學(xué)性能。力學(xué)性能強(qiáng)度塑性硬度沖擊韌性疲勞強(qiáng)度2、指標(biāo)：強(qiáng)度與塑性強(qiáng)度與塑性材料的拉伸曲

16、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+塑性變形塑性變形3、s s段：段：水平線（略有波動）明顯的塑水平線（略有波動）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：點：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

17、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、屈服點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，材料將產(chǎn)生斷裂。時，材料將產(chǎn)生斷裂。Rm常用作脆性材料的選材和設(shè)計的依據(jù)。常用作脆性材料的選材和設(shè)計的依據(jù)。 符號：符號： Re 材料產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的最小應(yīng)力材料產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的最小應(yīng)力R Re e= = F Fs s/S/S0 0 Fs：試樣屈服時所承受的拉伸力（試樣屈服時所

18、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 A2 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

19、%-Lo)/Lo x 100%Lu:Lu:拉斷拉伸試樣對接后測出的標(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)，其物理含義與試驗方法它是衡量材料軟硬程度的指標(biāo)，其物理含義與試驗方法有關(guān)。有關(guān)。2 2、硬度的測試方法硬度的測

20、試方法 布氏硬度布氏硬度 洛氏硬度洛氏硬度 維氏硬度維氏硬度 肖氏硬度肖氏硬度1 1、布氏硬度試驗、布氏硬度試驗（布氏硬度計） 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)的試驗力壓入待測材料表面，保持規(guī)定時間并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后卸除試驗力，測量壓入待測材料表面，保持規(guī)定時間并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后卸除試驗力，測量材料表面材料表面壓痕直徑壓痕直徑，以計算硬度的一種壓痕硬度試驗方法。，以計算硬度的一種壓痕硬度試驗方法。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：1

21、20HBS 500HBW4 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、優(yōu)缺點（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）測量費時，效率低測量費時，效率低1 1、洛氏硬度試驗、洛氏硬度試驗（洛氏硬度計） 原理原理: : 用金剛石圓錐或淬火鋼球，在試驗力的作用下壓入試樣表面，用金剛石圓錐或淬火鋼球，在試驗力的作用下壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定時間后卸除試

22、驗力，用測量的殘余壓痕深度增量來計算硬度的一經(jīng)規(guī)定時間后卸除試驗力，用測量的殘余壓痕深度增量來計算硬度的一種壓痕硬度試驗。種壓痕硬度試驗。 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、優(yōu)缺點（1 1）試驗簡單、方便、迅速試驗簡單、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)測三點取平均值數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，應(yīng)測三點取平均值（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、維氏硬度試驗 原理原理: :用夾角為用夾角為136136的金剛石四棱錐體壓頭，使用很小試驗力的金剛石四棱錐體壓頭，使用很小試驗力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、優(yōu)缺點（1 1）測量準(zhǔn)確

24、，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，費工。試樣表面要求高，費工。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，但經(jīng)過較長時間的工作后產(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。疲勞斷裂時無明顯的宏觀朔性變形，斷裂前沒有預(yù)兆，而是突然破壞；引起疲勞斷裂的應(yīng)力很低，常常低

25、于材料的屈服點；疲勞破壞的宏觀斷口由兩部分組成。疲勞破壞的特征N1N12N23N3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一、物理性能：材料的固有性能。密度:一定溫度下，單位體積內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)量。熔點:物質(zhì)從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時的溫度。導(dǎo)熱性:金屬傳導(dǎo)熱能的能力。導(dǎo)電性:金屬傳導(dǎo)電流的能力。熱膨脹性：金屬隨溫度變化而膨脹、縮小的特性。磁性：金屬材料在外磁場中被磁化而呈現(xiàn)磁性強(qiáng)弱的特性。1-3 金屬材料的物理性能與化學(xué)性能二、化學(xué)性能耐蝕性抗氧化性化學(xué)穩(wěn)定性1-4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適應(yīng)能力。機(jī)械產(chǎn)品的制造過

26、程機(jī)械產(chǎn)品的制造過程使用制 造設(shè) 計機(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加工熔焊熔焊壓焊壓焊釬焊釬焊金屬（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、流動性：熔融金屬的流動能力稱為流動性。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

27、能）金屬材料的難易程度稱為切削加工性能。熱處理性能：熱處理性能是指工件在熱處理過程中所表現(xiàn)的性能，包括淬透性、淬硬性、過熱敏性等。第二章 金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶一、晶體與非晶體一、晶體與非晶體晶體：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。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。性能：性能：晶體有固定的熔、沸點，呈各向異性，非晶體沒有固定熔點，而且表現(xiàn)為各向同性。2-1金屬的晶體結(jié)構(gòu)晶格：表示原子在晶體中排列規(guī)律的空間格架 叫做晶格。晶胞：能完整地反映晶格特征的最小幾何單元 稱為晶胞。二、晶體結(jié)構(gòu)的概念晶體中原子排列情

28、況晶格晶胞1、體心立方晶格：它的晶胞是一個立方體，原子位于立方體的八個頂角上和立方體的中心。如：鉻（Cr）、釩（V）、鎢（W）、鉬（Mo）及-Fe2、面心立方晶格：它的晶胞也是一個立方體，原子位于立方體的八個頂角上和立方體六個面的中心。 如：鋁（Al）銅（Cu）、鉛（Pb）、鎳（Ni）及-Fe3、密排六方晶格：它的晶胞是一個正六棱柱體，原子排列在柱體的每個頂角上和上、下底面的中心，另外三個原子排列在柱體內(nèi)。屬于這種晶格類型的金屬有鎂（Mg）、鈹（Be）、鎘（Cd）、及鋅（Zn）等。三、單晶體與多晶體1、單晶體：晶體內(nèi)部的晶格排列方向完全致的晶體。2、多晶體：由許多晶粒組成的晶體叫多晶體。3、晶

29、粒：多晶體中，大小、外形、晶格排列方向不同的小晶體叫晶粒。4、晶界：晶粒與晶粒之間的過渡層。四、晶體的缺陷四、晶體的缺陷1、點缺陷 最常見的點缺陷是空位和間隙原子，如下圖所示，因為這些缺陷的存在，會使其周圍的晶格發(fā)生畸變，引起性能的變化。2、線缺陷 晶體中的線缺陷通常是各種類型的位錯。所謂位錯就是晶體中某處有一列或若干列原子發(fā)生了某種有規(guī)律的錯排現(xiàn)象。這種錯排有許多類型，其中比較簡單的一種形式就是刃型位錯，見下圖3、面缺陷：面缺陷即晶界和亞晶界。晶界:晶粒之間原子無規(guī)則排列的過渡層。亞晶界：晶粒內(nèi)部之間亞組織之間邊界，一系列刃型位錯所形成的小角度晶界晶界和亞晶界處表現(xiàn)出較高的強(qiáng)度和硬度。晶粒越

30、細(xì)小晶界和亞晶界越多，它對塑性變形的阻力越大，金屬的強(qiáng)度和硬度越高。 結(jié)晶結(jié)晶：金屬由原子不規(guī)則排列的液體轉(zhuǎn)變?yōu)樵航饘儆稍硬灰?guī)則排列的液體轉(zhuǎn)變?yōu)樵?子規(guī)則排列的固體的過程稱為結(jié)晶。子規(guī)則排列的固體的過程稱為結(jié)晶。2-2 純金屬的結(jié)晶純金屬的結(jié)晶純金屬的冷卻曲線及過冷度。純金屬的冷卻曲線及過冷度。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(實際實際)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)性能的影響晶粒大小對金屬

31、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、超聲波振動和電）采用機(jī)械振動、超聲波振動和電磁振動等；磁振動等；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、錳等。同一金屬的同素異構(gòu)晶體按其穩(wěn)定存

32、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基本過程完成，與晶核的長大兩個基本過程完成，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)變時具有較大的過現(xiàn)象，并且轉(zhuǎn)變時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

33、同之處同之處同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時常伴有金屬材同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時常伴有金屬材料體積的變化料體積的變化3-1鐵碳合金鐵碳合金一、合金的基本概念1、合金：合金是以一種金屬為基礎(chǔ)，加入其它金屬或非金屬，經(jīng)過熔合而獲得的具金屬特性的材料。2、組元：組成合金最簡單、最基本、能夠獨立存在的元物質(zhì)。簡稱元。如:Fe3C、CaO等。3、相:合金中成份、結(jié)構(gòu)及性能相同的組成部分稱為相。如：-Fe、-Fe等。4、組織：合金中不同相之間相互組合配置的狀態(tài)。由單一相構(gòu)成的組織稱為單相組織，由不同相構(gòu)成的組織稱為多相組織。二、合金的組織二、合金的組織1、固溶體、固溶體間隙固溶體間隙固溶體.如圖如圖a置換固溶體置換固溶體:如圖如圖b

34、、c2、金屬化合物、金屬化合物3、機(jī)械混合物、機(jī)械混合物三、鐵碳合金相圖1、鐵碳合金的組織與性能1）鐵素體：碳溶解在-Fe中形成的間隙固溶體。 符號：F 體心立方晶格 溶碳能力：溶碳能力很小，在727時，碳在-Fe中的最大 溶碳能力為0.0218，隨溫度的降低溶碳能減 小。性能：由于鐵素體含碳量很低，所以鐵素體的性與純鐵相似， 即具有良好的塑性和韌性，強(qiáng)度、硬度很低。2）奧氏體概念概念：碳溶解在：碳溶解在Fe中形成的間隙固溶體稱為奧氏體中形成的間隙固溶體稱為奧氏體符號符號：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時可溶時可溶C 為為2.11%，在，在727 時

35、，可溶時，可溶C為為0.77%。性能性能：強(qiáng)度、硬度不高，具有良好的塑性，是絕大多數(shù)：強(qiáng)度、硬度不高，具有良好的塑性，是絕大多數(shù) 鋼在高溫進(jìn)行鍛造和扎制時所要求的組織。鋼在高溫進(jìn)行鍛造和扎制時所要求的組織。3）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，時，C=0.77%性能特點性能特點：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。4）萊氏體）萊氏體概念概

36、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時從液體上中間結(jié)晶出的奧氏體和滲碳體時從液體上中間結(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時轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，所以在室溫下的萊時轉(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%性能特點性能特點：硬度很高，塑性很差。：硬度很高，塑性很差。P+Fe3CP+Fe3C+Ld/Fe3C+LdFe3C+Ld/AG912ECD1538KSPA+F

37、e3C+LdL1148P+FA+FeA+Fe3CLdLd4.32.110.77O6.69L+Fe3C727AL+A1227Wc : P F2、鐵碳合金相圖的，故稱為二次滲碳體，以區(qū)別從液態(tài)中結(jié)晶出的滲碳體。此線常稱Acm。（5）GS線，含碳量小于0.77的鐵碳合金從奧氏體中開始析出鐵素體（F）的轉(zhuǎn)變線。常稱為A3線。（6）PSK線，共析線，此線是水平線，溫度為727 。鐵碳合金中的奧氏體在此線上發(fā)生共析反應(yīng)，含碳量0.77的鐵碳合金冷卻至此溫度時，從奧氏體同時析出鐵素體（F）和滲碳體（Fe3C）機(jī)械混合物（F+Fe3C），此共析體稱為珠光體（P），共析轉(zhuǎn)變可用下式表示，A P（F+Fe3C）。

38、3、鐵碳合金的分類、鐵碳合金的分類 工業(yè)純鐵：工業(yè)純鐵：C0.0218的鐵碳合金；的鐵碳合金；鋼鋼：0.0218%C2.11%的鐵碳合金的鐵碳合金亞共析鋼：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 由鐵碳合金相圖可見

39、，鐵碳合金中隨著碳含量的不同，其平衡組織也各不相同，隨著含碳量的升高，組織成分為鐵素體+珠光體、珠光體、珠光體+二次滲碳體、珠光體+二次滲碳體+萊氏體、萊氏體、一次滲碳體+萊氏體。對其鐵碳合金的名稱為工業(yè)純鐵、亞共析鋼、共析鋼過共析鋼、亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵、過共晶白口鑄鐵。大體依次是強(qiáng)度硬度隨之增強(qiáng)，韌性塑性隨之減弱。所以，我們可以根據(jù)工件的不同性能要求來更好的選擇合適的材料。例如， 一些機(jī)器的底座、要求不太高的外形復(fù)雜的箱體，我們可以選用鑄鐵材料，其含碳量高，流動性較好，熔點低，易于鑄造；對于一些橋梁、船舶、鍋爐、車輛及塔吊、起重機(jī)等對塑性、韌性要求較高的工件材料我們可以選用含碳量低

40、一些的亞共析鋼，其有一定強(qiáng)度，但含碳量少，韌性塑性高；對于一些活塞及機(jī)器內(nèi)部一些受沖擊載荷要求較高強(qiáng)度的零件材料，多選用綜合性能比較好的亞共析鋼，即含碳量中等的亞共析鋼，其強(qiáng)度和韌性都比較好；而制造各種切削刀具，各種模具，量具時，就要選用含碳量較高的共析鋼、過共析鋼，其含碳量較高，所以強(qiáng)度硬度很高，有很高的抗變形能力和耐磨性選材方面的應(yīng)用鑄造方面的應(yīng)用 我們參照鐵碳合金相圖，通過合金相圖中鐵碳合金的液相線，我們可以研究鐵碳合金中隨著含碳量的增加，其合金熔點的變化情況，進(jìn)而知道各種含碳量的鋼的澆鑄溫度。由相圖可知，隨著含碳量的增加，鐵碳合金的熔點是隨之下降的。所以，工業(yè)純鐵的熔點最高，鑄鐵的熔點

41、最低。而由實驗和工業(yè)實踐得知，鐵碳合金的澆鑄溫度通常應(yīng)在鐵碳合金的液相線以上五十到六十?dāng)z氏度為宜。由合金相圖可知，隨著含碳量的增加，鐵碳合金的常溫組織形態(tài)和性能都有了很大的變化。這其中所有成分的合金中，以含共晶成分的白口鑄鐵和工業(yè)純鐵鑄造工藝性能最好，這是應(yīng)為它們的結(jié)晶溫度區(qū)間最?。傻搅悖?，故流動性好，可以得到致密結(jié)實的高質(zhì)量鑄件。所以，在日常生產(chǎn)中，接近共晶成分的鑄鐵在鑄造生產(chǎn)中應(yīng)用是最廣泛的。但是，鑄鐵往往強(qiáng)度硬度足夠，但是脆性較大，抗變形能力也較差，可焊性差，這種情況下，就用到了鑄鋼，所以鑄鋼也是比較常用的一種鑄造和金。但是，由于其熔點高，結(jié)晶溫度區(qū)間較大，流動性差，得到的鑄件不夠致密

42、，其鑄造工藝性能比鑄鐵差，所以這種剛往往需要經(jīng)過一些熱處理（退火或正火）后才能使用。由于其工藝復(fù)雜，技術(shù)要求比較高，所以只有一些形狀復(fù)雜，對工件強(qiáng)度和韌性要求都較高的情況下才會使用鑄鋼。壓力加工方面的應(yīng)用由于在日常生產(chǎn)中，各種工件的形狀，性能等方面的要求，對于鋼材加工除了切削，鑄造等工藝外，有的工件還需要經(jīng)過鍛壓工藝。鍛壓工藝即是將工件加熱至一定溫度，再將其鍛壓成的技術(shù)。需要加熱的原因是鋼在室溫時的組織形態(tài)為兩相的混合物，脆性較大，硬度強(qiáng)度較大，變形困難，易斷裂。只有將其加熱到單向奧氏體狀態(tài)，才具有較低的強(qiáng)度，較好的塑性和較低的變形抗力，才會易于鍛壓成型。而要把材料加熱到奧氏體狀態(tài)的所需溫度則

43、需要借助鐵碳合金相圖來計算。鐵碳合金相圖的單相奧氏體區(qū)即在GS、SE線以上，所以進(jìn)行鍛壓或熱軋加工時，一定要把坯料加熱到GS、SE線以上，但也不宜過高，以免鋼材因為溫度過高而氧化燒損嚴(yán)重。但變形的終止溫度也不宜過低，溫度過低時，硬度會大，會增加鍛壓的難度，增加能量的消耗和設(shè)備的負(fù)擔(dān)，另外，還會因塑性的降低而導(dǎo)致坯料開裂。所以各種碳鋼的較合適的鍛壓加熱溫度是1150-1200攝氏度，變形終止溫度為750-850攝氏度。熱處理方面的運用 通過鐵碳合金相圖，我們可以看到，鐵碳合金在固態(tài)加熱或冷卻過程中，會穿過一條條的相變線，即產(chǎn)生了相的變化。我們知道，不同的組織形態(tài)決定了不同的力學(xué)性能，所以，我們可

44、以通過熱處理來改變鐵碳合金的力學(xué)性能。主要有退火、正火、淬火和回火等熱處理方式。而且，根據(jù)不同的要求，還可以進(jìn)行表面熱處理等方式得到想要的力學(xué)性能。 結(jié)論：結(jié)論： 因為鋼鐵是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的金屬材料，而凡是用到鋼鐵的力學(xué)變化，無論是碳含量的增減還是升溫降溫?zé)崽幚淼龋茧x不開鐵碳合金相圖，所以，鐵碳合金相圖在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中是至關(guān)重要的，生產(chǎn)實際中，鐵碳合金相圖伴隨著鋼鐵的每一步生產(chǎn)和應(yīng)用。焊接方面的運用 各種含碳量的鐵碳合金的可焊性是不同的，在焊接生產(chǎn)中，各種鋼材所用方法也不同。另外，在焊接時，兩塊不同的鋼材焊在一起，在焊縫處是最脆弱的，由于局部區(qū)域被快速高溫加熱，而其他部分未被加熱，就造成

45、母材各處溫度不同，從而造成冷卻后的組織性能不同，強(qiáng)度硬度韌性塑性就不均勻，從而容易在脆弱處形成損壞。為了獲得均勻一致的組織性能，還需要通過焊后的熱處理來調(diào)整和改善。3-2非合金鋼（碳素鋼）非合金鋼（碳素鋼）1、硅、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。2、錳、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 一、碳鋼中常存的雜質(zhì)元素對性能的

46、影響3、硫、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。4、磷、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）是鋼中的有害元素。）是鋼中的有害元素。二、碳素鋼的分類二、碳素鋼的分類1、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%2、按鋼的質(zhì)量分類：、按鋼的質(zhì)量分類：1）普通鋼：）普通鋼：S0.05%，P0.045%2）優(yōu)

47、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%3、按鋼的用途分類：、按鋼的用途分類：1）碳素結(jié)構(gòu)鋼：主要用于制）碳素結(jié)構(gòu)鋼：主要用于制造各種機(jī)械零件和工程構(gòu)件。造各種機(jī)械零件和工程構(gòu)件。C0.7%2）碳素工具鋼：主要用于制）碳素工具鋼：主要用于制造各種刀具、模具和量具。其造各種刀具、模具和量具。其含碳量大于含碳量大于0.70%三、常用碳素鋼的牌號及用途三、常用碳素鋼的牌號及用途1）牌號：）牌號：Q+屈服點數(shù)值屈服點數(shù)值+質(zhì)量等質(zhì)量等級符號級符號+脫氧方法符號；脫氧方法符號；2）性能：一般；）性能：一般；3）應(yīng)用：廠房、橋梁、船舶、鉚）

48、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：表示屈服點為：表示屈服點為235Mpa的的A級沸騰鋼級沸騰鋼 1、碳素結(jié)構(gòu)鋼2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：、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牌號：用兩位數(shù)字表示鋼中平均含碳量的 分萬之幾。分萬之幾。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

49、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3、碳素工具鋼：、碳素工具鋼：牌號：牌號：T+數(shù)字（平均含碳量的千分?jǐn)?shù)）數(shù)字（平均含碳量的千分?jǐn)?shù)） 如：如：T

50、12A：表示平均含碳量為：表示平均含碳量為1.2%的高效優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。的高效優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。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4、鑄造碳鋼：、鑄造碳鋼：牌號：牌號：ZG+數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字第一組數(shù)字：屈服點第一組數(shù)字：屈服點第二組數(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。3-3 鑄鐵鑄鐵一、鑄鐵的分類方法一、鑄鐵的分類方法1、定義：鑄鐵是含碳量大于、定義：鑄鐵是含碳量大于2.11的鐵碳合金。的鐵碳合

51、金。2、分類：、分類：根據(jù)鑄鐵中石墨形式的不同，鑄鐵又可分為根據(jù)鑄鐵中石墨形式的不同，鑄鐵又可分為 灰口鑄鐵灰口鑄鐵 ：斷口呈暗灰色；：斷口呈暗灰色； 白口鑄鐵：斷口呈銀白色；白口鑄鐵：斷口呈銀白色； 麻口鑄鐵：麻口鑄鐵： 斷口呈灰白相間。斷口呈灰白相間。 灰鑄鐵：石墨呈片狀；灰鑄鐵：石墨呈片狀； 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 石墨以團(tuán)絮狀存在于鑄鐵中；石墨以團(tuán)絮狀存在于鑄鐵中； 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 石墨以球狀存在于鑄鐵中；石墨以球狀存在于鑄鐵中； 蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 石墨以蠕蟲狀存在于鑄鐵中；石墨以蠕蟲狀存在于鑄鐵中；按結(jié)晶過程中石墨化程度按石墨形態(tài)一、一、灰口鑄鐵的牌號及用途灰口鑄鐵的牌號及用途 1、牌號

52、：灰口鑄鐵的牌號由、牌號：灰口鑄鐵的牌號由“灰鐵灰鐵”漢語拼音字漢語拼音字母母 字頭字頭“HT”及后面的一組數(shù)字組成，數(shù)字表及后面的一組數(shù)字組成，數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度。如：示最低抗拉強(qiáng)度。如：HT200：2、用途：用于制造承受較大負(fù)荷的零件，如機(jī)床、用途：用于制造承受較大負(fù)荷的零件，如機(jī)床的床身、立柱、汽車缸體、缸蓋、輪轂、聯(lián)軸器的床身、立柱、汽車缸體、缸蓋、輪轂、聯(lián)軸器等。等。二、灰口鑄鐵的熱處理二、灰口鑄鐵的熱處理u去內(nèi)應(yīng)力退火（時效處理）去內(nèi)應(yīng)力退火（時效處理）u軟化退火軟化退火u正火正火u表面淬火表面淬火灰鑄鐵灰鑄鐵可鍛鑄鐵的牌號及用途可鍛鑄鐵的牌號及用途可鍛鑄鐵俗稱為瑪鐵、馬鐵?？慑?/p>

53、鑄鐵俗稱為瑪鐵、馬鐵?？慑戣T鐵牌號由三個字母及兩組數(shù)字組成。前兩個可鍛鑄鐵牌號由三個字母及兩組數(shù)字組成。前兩個字母字母“KT”是是“可鐵可鐵”兩字的漢語拼音的第一個字母，第三個兩字的漢語拼音的第一個字母，第三個字母代表可鍛鑄鐵的類別。后面兩組數(shù)字分別代字母代表可鍛鑄鐵的類別。后面兩組數(shù)字分別代表最低抗拉強(qiáng)度和伸長率的數(shù)值。例如：表最低抗拉強(qiáng)度和伸長率的數(shù)值。例如：KTH30006：表示黑心可鍛鑄鐵，其最低抗拉強(qiáng)度為表示黑心可鍛鑄鐵，其最低抗拉強(qiáng)度為300MPA，最低伸長率為最低伸長率為6。應(yīng)用：管道配件，低壓閥門等。應(yīng)用：管道配件，低壓閥門等。可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵的牌號及用途球墨鑄鐵的牌號

54、及用途球墨鑄鐵的牌號是由球墨鑄鐵的牌號是由“球鐵球鐵”兩字漢語拼兩字漢語拼音的第一個字母音的第一個字母“QT”，及兩組數(shù)字組成。，及兩組數(shù)字組成。兩組數(shù)字分別代表最低抗拉強(qiáng)度和伸長率的兩組數(shù)字分別代表最低抗拉強(qiáng)度和伸長率的數(shù)值。數(shù)值。例如：例如：QT40018：表示球墨鑄鐵，起最低抗拉強(qiáng)度為表示球墨鑄鐵，起最低抗拉強(qiáng)度為400MPA，最低伸長率為最低伸長率為18。球墨鑄鐵球墨鑄鐵蠕墨鑄鐵1、化學(xué)成分：、化學(xué)成分：一般屬于含高碳硅的共晶合金或過共晶合金。2、牌號及用途、牌號及用途（1）牌號：RuT，是蠕鐵兩個字漢語拼音的字首，其后數(shù)字表示蠕墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度。（2）用途：常用于制造受熱循環(huán)載荷、要

55、求組織致密、強(qiáng)度較高、形狀復(fù)雜的大型鑄件，如機(jī)床的立柱、柴油機(jī)的氣缸蓋、缸套、排氣管等。第四章第四章鋼的熱處理鋼的熱處理一、熱處理的目和分類一、熱處理的目和分類：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。1、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

56、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、熱處理的分類熱處理整體熱處理表面熱處理化學(xué)熱處理碳氮共滲氮碳共滲滲其它非金屬滲金屬多元共滲溶滲滲碳滲氮表面淬火和時效物理氣相沉積化學(xué)氣相沉積等離子體化學(xué)氣相沉積正火淬火和回火淬火穩(wěn)定化處理調(diào)質(zhì)固溶處理和時效固溶處理水韌處理退 火 三、常用熱處理方法三、常用熱處理方法1、

57、退火、退火概念：將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時間，然概念：將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時間，然后緩慢冷卻（一般隨爐冷卻）的熱處理工藝稱后緩慢冷卻（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，改善鋼的性能或為以后的勻鋼的組織及成分，改善鋼的性能或為以后的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

58、：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3050C），），隨之緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態(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2030C，保溫一定得時間，以不大于保溫一定得時間，以不大于50C/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

59、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，保溫一定時間后緩慢冷卻得工藝方法。應(yīng)用：度，保溫一定時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。2、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30-50C，保溫適當(dāng)?shù)臅r間，在空氣中冷，保溫適當(dāng)?shù)臅r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

60、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；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。3、淬火、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，保溫一定時間，以上某一溫度，保溫一定時間，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