金屬材料及熱處理-講義

金屬材料與熱處理讓我們首先學(xué)習(xí)一下基礎(chǔ)知識(shí)吧。。。。。?；刂黜?yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)

金屬材料的分類

常用熱處理方法一、基礎(chǔ)知識(shí)回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)金屬材料金屬材料的分類鋼鐵材料—由鐵或以鐵為主而形成的物質(zhì)。非鐵材料—除鋼鐵材料以外的其它金屬材料。回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)鋼鐵材料鋼鑄鐵非合金鋼合金鋼灰鑄鐵可鍛鑄鐵金屬材料的分類球墨鑄鐵蠕墨鑄鐵Wc=0.0218～2.11%Wc>2.11%回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)非合金鋼（碳素鋼）的分類一、按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：1、低碳鋼：Wc≤0.25%2、中碳鋼：0.25%<Wc<0.6%3、高碳鋼:0.6%≤Wc<2.11%回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)非合金鋼（碳素鋼）的分類

二、按鋼的用途分：1、結(jié)構(gòu)鋼—主要用于制造各種機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)件。其含碳量一般小于0.7%。2、工具鋼—主要用于制造各種刀具、量具和模具。其含碳量一般大于0.7%?；刂黜?yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)合金鋼分類一、按用途分合金結(jié)構(gòu)鋼—用于制造機(jī)械零件和工程構(gòu)件的鋼。合金工具鋼—用于制造各種工具的鋼。不銹鋼—指用來(lái)抵抗大氣腐蝕或能抵抗酸、堿、鹽等化學(xué)介質(zhì)腐蝕的鋼。耐熱鋼—高溫下不發(fā)生氧化，并且具有較高熱強(qiáng)性的鋼。耐磨鋼—用于工作時(shí)受到劇烈的沖擊或較大壓力作用、摩擦磨損嚴(yán)重的機(jī)械零件?；刂黜?yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)合金鋼分類二、按合金元素總含量分低合金鋼：合金元素總量<5%中合金鋼：合金元素總量5%～10%高合金鋼：合金元素總量>10%回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)非鐵材料銅及其合金非鐵材料(有色金屬)的分類鋁及其合金鈦及其合金軸承合金回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)一、銅及其合金1、純銅2、黃銅—以鋅為主加元素的銅合金。3、白銅—以鎳為主加元素的銅合金。4、青銅—除黃銅的白銅以外的銅合金。非鐵材料(有色金屬)的分類回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)二、鋁及其合金1、純鋁2、變形鋁合金3、鑄造鋁合金非鐵材料(有色金屬)的分類回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)鋁合金的分類形變鋁合金鑄造鋁合金不能熱處理強(qiáng)化鋁合金能熱處理強(qiáng)化鋁合金硬鋁越硬鋁鍛鋁防銹鋁鋁硅合金鋁銅合金鋁鎂合金鋁鋅合金回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)常用鋁合金（1）變形鋁合金防銹鋁合金—LF2（5A02）硬鋁合金——LY12（2A12）超硬鋁合金—LC4（7A04）鍛鋁合金——LD8（2A80）（2）鑄造鋁合金

Al-Si系合金—ZL101、102Al-Cu系合金—ZL201、202Al-Mg系合金—ZL301Al-Zn系合金—ZL401回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)鋁及鋁合金的組別分類組別牌號(hào)系列組別牌號(hào)系列純鋁（鋁含量不小于99.00%）1×××以鎂和硅為主要合金元素鋁合金6×××以銅為主要合金元素的鋁合金2×××以鋅為主要合金元素的鋁合金7×××以錳為主要合金元素的鋁合金3×××以其它合金元素為主要元素的鋁合金8×××以硅為主要合金元素的鋁合金4×××備用合金組9×××以鎂為主要合金元素的鋁合金5×××

回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)硬質(zhì)合金的分類1、鎢鈷類硬質(zhì)合金2、鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金3、通用硬質(zhì)合金(萬(wàn)能)回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)熱處理概念熱處理工藝熱處理分類常用熱處理方法回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)常用熱處理方法將固態(tài)金屬或合金采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行加熱、保溫、冷卻以獲得所需的組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。一、熱處理的概念二、熱處理的工藝熱處理的方法雖然很多，但任何一種熱處理工藝都是由加熱、保溫、冷卻三個(gè)階段組成的，如圖所示?；刂黜?yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)二、熱處理的工藝回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)三、熱處理分類常用熱處理方法整體熱處理表面熱處理退火、正火、調(diào)質(zhì)淬火、回火表面淬火化學(xué)熱處理時(shí)效—人工時(shí)效自然時(shí)效固溶處理滲碳、滲氮碳氮共滲滲金屬回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)鋼在加熱和冷卻時(shí)的相變臨界點(diǎn)

回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)一、退火整體熱處理1、定義—將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻（一般隨爐冷卻）的熱處理工藝。2、目的（1）降低鋼的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加工。（2）細(xì)化晶粒，均勻組織及成分，改善性能。（3）消除鋼中的殘余內(nèi)應(yīng)力，以防止變形和開(kāi)裂?；刂黜?yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)二、正火1、定義—將鋼加熱到Ac3、Accm以上30～500C，保溫一定時(shí)間，然后在空氣中冷卻的方法稱為正火。2、目的—與退火基本相同細(xì)化晶粒，均勻組織，調(diào)整硬度等。但正火冷卻速度比退火稍快，故正火組織比退火細(xì)，強(qiáng)、硬度比退火高。整體熱處理回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)三、淬火1、定義—將鋼加熱到Ac3或Ac1以上某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后以大于臨界冷卻速度冷卻，以獲得馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝。2、目的—獲得馬氏體組織，以提高鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。它是強(qiáng)化鋼材的重要手段。整體熱處理回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)四、回火1、定義—鋼件淬火后再加熱到Ac1以下某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。2、目的消除內(nèi)應(yīng)力,防止工件在使用過(guò)程中變形和開(kāi)裂。通過(guò)回火提高鋼的韌性，適當(dāng)調(diào)整鋼的強(qiáng)度和硬度，使工件具有較好的綜合力學(xué)性能。減少或消除殘余奧氏體，穩(wěn)定組織和尺寸。整體熱處理回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)五、調(diào)質(zhì)1、定義—淬火+高溫回火的復(fù)合熱處理工藝。2、目的—使工件獲得良好的綜合力學(xué)性能。1、定義—將鋼加熱到1050～1100℃使碳化物完全溶入奧氏體內(nèi)，然后水冷,獲得單相奧氏體組織。六、固溶處理整體熱處理2、目的—為了獲得單相奧氏體組織。回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)一、表面淬火1、定義—僅對(duì)工件的表層進(jìn)行淬火熱處理方法。2、目的—使表層獲得硬而耐磨的馬氏體組織，而心部仍保持原來(lái)塑、韌性較好的退火、正火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)的組織。表面熱處理回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)表面淬火示意圖回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)二、化學(xué)熱處理（1）定義—將鋼件在滲碳介質(zhì)中加熱、保溫使碳原子滲入表層的化學(xué)熱處理工藝。（2）目的—提高鋼件表層含碳量。使零件表面獲得高硬度和耐磨性，而心部仍保持一定的強(qiáng)度和較高的塑性和韌性。表面熱處理1、滲碳回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)（1）定義—在一定溫度下，使活性氮原子滲入工件表面的化學(xué)熱處理。（2）目的—是提高零件表層含氮量以增強(qiáng)表面硬度和耐磨性、提高疲勞強(qiáng)度和抗蝕性。2、滲氮（氮化）表面熱處理回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)二、重點(diǎn)內(nèi)容

常用材料的牌號(hào)、成分、性能、熱處理及用途回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)非合金鋼（碳素鋼）回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)Q235-A.F（A3）名稱及含義：表示屈服點(diǎn)為235MPa的A級(jí)沸騰鋼，屬于普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。成分:Wc=0.14%～0.22%.性能:既有較高的塑性又有適中的強(qiáng)度。熱處理：這類鋼常在熱軋狀態(tài)下使用。用途：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼主要用于一般建筑、工程結(jié)構(gòu)及普通機(jī)械零件。回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)槽鋼角鋼螺母螺釘20名稱及含義：表示碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)Wc=0.2%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。成分:Wc=0.2%.性能：強(qiáng)硬度低，塑韌性及焊接性能良好。熱處理：滲碳+淬火+低溫回火。用途：制作沖壓件、焊接件、滲碳件及受力不大的機(jī)械零件?；刂黜?yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)沖壓件無(wú)縫管焊接件回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)45名稱及含義：表示碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)Wc=0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。成分:Wc=0.45%.性能：具有較高的強(qiáng)、硬度,切削性能良好。熱處理：淬火+高溫回火。用途：制作受力較大的機(jī)械零件，如齒輪、連桿、曲軸、聯(lián)軸器等?；刂黜?yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)齒輪聯(lián)軸器回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)65Mn名稱及含義：表示含錳量較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)Wc=0.65%的。成分:Wc=0.65%.性能：具有較高的強(qiáng)、硬度及彈性，焊接性能不好，切削性能差。熱處理：淬火+中溫回火。用途：主要用于制造尺寸較小的彈簧、彈性零件及耐磨零件。如：氣門(mén)彈簧、彈簧墊圈等?；刂黜?yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)汽門(mén)彈簧彈簧墊圈回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)T12名稱及含義：表示碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)Wc=1.2%的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。成分:Wc=1.2%.性能：具有高的硬度和耐磨性，韌性差。

熱處理：淬火+低溫回火。碳素工具鋼主要用于制造刃部受熱程度較低的、、、的用工具和、小進(jìn)給量的機(jī)用工具。形狀簡(jiǎn)單尺寸小精度低低速回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)銼刀鉆頭回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)解決這一問(wèn)題的方法是：采用性能好的來(lái)制造。

淬透性差、熱硬性低的碳素鋼不能滿足一些特殊性能的要求。合金鋼回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)合金鋼回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)20Cr、20CrMnTi名稱：合金滲碳鋼。成分:Wc=0.2%,WCr<1.5%。性能：外硬內(nèi)韌，良好的淬透性。熱處理：滲碳+淬火+低溫回火。用途：主要用來(lái)制造有優(yōu)良的耐磨性耐疲勞性，又能承受沖擊載荷有作用的零件?；刂黜?yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)20CrMnTi含釩量WTi≤1.5%含鉻量WMn≤

1.5%含鎢量WCr≤

1.5%含碳量Wc≈

0.2%20CrMnTi回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)凸輪機(jī)構(gòu)回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)變速齒輪回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)變速齒輪模型回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)40Cr、38CrMoAl名稱：合金調(diào)質(zhì)鋼。成分:Wc=0.4%,WCr<1.5%性能：具有高的強(qiáng)度和良好的塑性、韌性，有很好的淬透性。熱處理：40Cr淬火+高溫回火。38CrMoAl鋼：調(diào)質(zhì)后氮化。用途：主要用來(lái)制造受力復(fù)雜的重要零件，如齒輪、連桿等?；刂黜?yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)38CrMoAl含釩量WAl≤1.5%含鉻量WMo≤

1.5%含鎢量WCr≤

1.5%含碳量Wc≈

0.38%38CrMOAl(氮化鋼)回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)連桿齒輪回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)60Si2Mn名稱：合金彈簧鋼。性能：高的屈服點(diǎn)、彈性極限、疲勞強(qiáng)度，一定的塑性、韌性和淬透性。熱處理：淬火+中溫回火。用途：主要用于制造各種彈簧和彈性元件，如汽車、拖拉機(jī)上的減震板簧和螺旋彈簧?；刂黜?yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)60Si2Mn含鉻量WMn

≤

1.5%含鎢量WSi≈

2%含碳量Wc≈

0.60%60Si2Mn回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)火車螺旋彈簧汽車板簧回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)GCr15名稱：滾動(dòng)軸承鋼。成分:Wc=0.95～1.1%,WCr=1.5%性能：高的接觸疲勞強(qiáng)度、高的硬度和耐磨性、足夠的韌性和淬透性。熱處理：球化退火+淬火+低溫回火。用途：主要用來(lái)制造滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體（滾珠、滾柱、滾針）、內(nèi)外套圈等?；刂黜?yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)模具回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)量具回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)9SiCr名稱：合金刃具鋼。成分:Wc=0.9%,WCr<1.5%.WSi<1.5%性能：高的硬度和耐磨性、足夠的強(qiáng)度和一定的韌性。熱處理：淬火+低溫回火。用途：主要用來(lái)制造刀刃細(xì)薄的低速切削刀具?；刂黜?yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)9

Si

Cr含鉻量WCr≤1.5%含硅量WSi≤1.5%含碳量Wc0.9%9SiCr回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)絲錐板牙回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)W18Cr4V名稱：高速工具鋼。性能：高的硬度和耐磨性、足夠的強(qiáng)度和一定的韌性,很高的熱硬性(6000C)。熱處理：高溫淬火+多次高溫回火。用途：主要用于制造切削速度較高的刀具和形狀復(fù)雜載荷較大的成型刀具?；刂黜?yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)

W18Cr4V含釩量WV≤1.5%含鉻量WCr≈

4%含鎢量WW≈18%含碳量Wc=0.7~0.8%W18Cr4V回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)W18Cr4V鋼淬火組織馬氏體+殘余A+剩余合金碳化物回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)W18Cr4V淬火+一次回火組織回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)回火馬氏體+殘余A+剩余合金碳化物W18Cr4V淬火+三次回火組織W18Cr4V淬火+三次回火組織420

回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)回火馬氏體+殘余A+剩余合金碳化物刃具回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)車刀銑刀鉆頭回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)W6Mo5Cr4

V2含釩量WV≈

2%

含鉻量WCr≈

4%含鎢量WMo≈5%含鎢量Ww≈6%

含碳量Wc=0.8~0.9%W6Mo5Cr4V2回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)齒輪銑刀回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)3Cr13名稱：馬氏體不銹鋼。成分:Wc=0.3%,WCr=13%。性能：具有較高的強(qiáng)度和硬度，有抗大氣、蒸氣等介質(zhì)腐蝕的能力。熱處理：淬火+低溫回火。用途：主要用于制造力學(xué)性能要求較高而在弱腐蝕介質(zhì)中工作、耐蝕性要求較低的機(jī)械零件和工具。回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)不銹鋼船用螺旋槳

不銹鋼剪刀

回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)0Cr18Ni9(304)、1Cr18Ni9Ti(321)名稱：奧氏體不銹鋼。性能：具有較高的耐蝕性，塑性和低溫韌性，以及高的加工硬化能力，無(wú)磁性，而且具有良好的焊接性能，是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的不銹鋼。熱處理：固溶處理。用途：主要用于制造強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中工作的設(shè)備及冷變形的低負(fù)荷零件，如吸收塔、酸槽、管道等。回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)0Cr18Ni9(304)0Cr18

Ni9

含鎳量WNi≈9%含鉻量WCr≈

18%含碳量Wc<0.08%回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)1Cr18Ni9Ti(321)1Cr18

Ni9

Ti含鎳量WNi≈9%含鉻量WCr≈

18%含碳量Wc≈0.1%含鈦量WTi≤1.5%回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)大型化工儲(chǔ)罐(304)管板換熱器(304

)回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)不銹鋼牌號(hào)對(duì)照表中國(guó)美國(guó)中國(guó)美國(guó)中國(guó)美國(guó)1Cr17Ni730100Cr17Ni14Mo2316L2Cr134201Cr18Ni93020Cr17Ni12Mo2N316N1Cr17Ni24310Cr18Ni93040Cr19Ni13Mo33177Cr17440A00Cr19Ni10304L00Cr19Ni13Mo3317L9Cr18440C0Cr23Ni13309S0Cr18Ni11Ti3211Cr174300Cr25Ni20310S1Cr18Ni9Ti3211Cr17Mo4340Cr17Ni12Mo23161Cr13410

鑄鐵回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)HT150名稱及含義：最低抗拉強(qiáng)度為150MPa灰鑄鐵。成分:Wc=2.7%～3.6%,Wsi=1.0%～3.0%,WMn=0.4%～1.2%,Wp<0.3%,Ws<0.15%。性能：良好的鑄造性能、切削性能，較高的耐磨性、減震性及低的缺口敏感性。用途：用于承受中載荷的鑄件，如底座、床身、工作臺(tái)等?；刂黜?yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)QT400-18名稱及含義：最低抗拉強(qiáng)度為400MPa最小斷后伸長(zhǎng)率為18%的球墨鑄鐵。成分:Wc=3.6%～3.9%,Wsi=2.0%～2.8%,WMn=0.6%～0.8%,Ws<0.04%,Wp<0.1%,WMg=0.03%～0.05%。性能：具有很高的強(qiáng)度，又有良好的塑性和韌性。綜合力學(xué)性能接近于鋼，鑄造性能好。用途：用以制造受力復(fù)雜、負(fù)荷較大和要求耐磨的鑄件。回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)球墨鑄鐵管道接口內(nèi)燃機(jī)曲軸

上一頁(yè)下一頁(yè)返回回主頁(yè)有色金屬（非鐵金屬）回主頁(yè)返回下一頁(yè)上一頁(yè)H62名稱：普通黃銅。成分:WCu=62%，WZn=38%。性能：強(qiáng)度較高，有一定的耐蝕性。用途：廣泛用來(lái)制作電器上要求導(dǎo)電、耐蝕及適當(dāng)強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)件，如螺栓、螺母、墊圈、彈簧及機(jī)器中的軸套等。上一頁(yè)下一頁(yè)返回回主頁(yè)法蘭閥閘閥上一頁(yè)下一頁(yè)返回回主頁(yè)QSn4-3名稱：錫青銅。成分:WCu=93%，WSn=4%，WZn=3%。性能：錫青銅具有良好的減磨性、抗磁性、低溫韌性、耐大氣腐蝕性和鑄造性能。用途：主要制造軸承、軸套等耐磨零件和彈簧等彈性元件，以及抗蝕、抗磁零件等上一頁(yè)下一頁(yè)返回回主頁(yè)減速器蝸輪青銅軸承上一頁(yè)下一頁(yè)返回回主頁(yè)LY12（2A12）名稱：硬鋁。成分:合金元素含量較多，銅為主加元素。性能：強(qiáng)度和硬度較高，塑性及變形加工性能較差。熱處理：淬火+時(shí)效硬化。用途：用于制作航空模鍛件和重要的銷、軸等零件。上一頁(yè)下一頁(yè)返回回主頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)返回回主頁(yè)鋁合金的熱處理時(shí)效：鋁合金固溶處理后得到的組織是不穩(wěn)定的，不穩(wěn)定組織在室溫下放置，或低溫下加熱時(shí)有分解出強(qiáng)化相過(guò)渡到穩(wěn)定組織的傾向，使強(qiáng)、硬度明顯升高，這種現(xiàn)象稱為時(shí)效或時(shí)效硬化。上一頁(yè)下一頁(yè)返回回主頁(yè)人工時(shí)