常用材料及熱處理

第2章機(jī)械工程常用材料及鋼的熱處理2.1金屬材料的力學(xué)性能2.1.1強度與塑性強度是指材料抵抗塑性變形和斷裂的能力。

強度極限和屈服極限是表征強度的主要性能指標(biāo)。屈服極限：是材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時的應(yīng)力。

強度極限：是材料發(fā)生斷裂前所能承受的最大應(yīng)力。如何選擇？剛度剛度：是指材料抵抗彈性變形的能力。彈性模量E：在彈性變形范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變的比值；是表征材料剛度的主要性能指標(biāo)。塑性塑性：塑性是指金屬材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不產(chǎn)生斷裂的能力。工程上一般用材料被拉斷后所留下的殘余變形來表示材料的塑性，一般用兩個指標(biāo)來表示：塑性指標(biāo)延伸率收縮率越大塑性越好2.1.2硬度硬度：材料抵抗壓入物壓陷的能力。即：材料對局部塑性變形的抵抗能力。工程上常用的洛氏硬度和布氏硬度分別為：HR和HB。HB硬度

HB<450HR硬度

HB>4502.1.3韌性材料抵抗沖擊載荷和變載荷的能力。

韌性在沖擊載荷作用下，材料抵抗破壞的能力。

2.1.4線膨脹系數(shù)溫度變化1攝氏度時零件單位長度的線伸長量

2.2常用金屬材料鑄鐵碳素鋼合金鋼有色金屬材料常用金屬材料2.2.1鑄鐵：是含碳量大于2.11%的鐵碳合金。性能：具有良好的鑄造性、耐磨性、吸振性及切削加工性能，而且價格低廉，生產(chǎn)設(shè)備簡單。因此，它是應(yīng)用最多的一種金屬材料。分類：（1）灰口鑄鐵(如：HT150)；（2）可鍛鑄鐵（如：KT300－6）；（3）球墨鑄鐵（如：QT600－3）；（4）合金鑄鐵（用于耐熱、耐磨、耐蝕等）。2.2.2碳素鋼通常把含碳量在0.02%-2.11%之間的鐵碳合金稱為碳素鋼。碳素鋼中長存的雜質(zhì)：硅(Si)、錳（Mn）、硫（S）、磷（P）。

碳素鋼分類含碳量1.低碳鋼(<0.25%)2.中碳鋼(0.25%~0.6%)3.高碳鋼(>0.6%)質(zhì)量1.普通碳素鋼(S<0.055%P<0.045%)Q1952.優(yōu)質(zhì)碳素鋼(S<0.045%P<0.04%)30453.高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼(S<0.03%P<0.035%)用途1.碳素結(jié)構(gòu)鋼(C<0.038%)2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(SP<0.035%)3.碳素工具鋼(C0.7~1.35%)T10碳素鋼命名方法1.碳素結(jié)構(gòu)鋼（普通碳素結(jié)構(gòu)鋼）標(biāo)志符號Q+最小值—等級符號+脫氧程度符號

Q235—BF屈服點強度235MPaB級碳素沸騰鋼2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(SP<0.035%)

兩位數(shù)字（萬分）

10F含碳0.1%優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)沸騰鋼0810152025303545505560657075(08-70/10000)3.碳素工具鋼(C0.7~1.35%)

一位或兩位數(shù)字（千分）

T10(C10/1000)T7(C7/1000)

為了改善鋼的性能，專門在鋼中加入一種或數(shù)種合金元素的鋼叫做合金鋼。合金元素的種類：鉻（Cr）、錳（Mn）、鎳（Ni）、硅（Si）、硼（B）、鎢（W）、鉬（Mo）、釩（V）、鈦（Ti）、鋯（Zr）和稀土元素（Re）等。目的：使鋼獲得一般碳素鋼達(dá)不到的性能，如硬度、強度、塑性和韌性等；提高耐磨、防腐、防酸性能；獲得高彈性、高抗磁或?qū)Т判缘取?.2.3合金鋼合金糕鋼分雖類合金前元素絞含量1.低合漁金鋼(全部勾合金鵲元素<5針%)2.中合材金鋼(全部示合金嘉元素5%礙~1座0%景)3.高合盤金鋼(全部渣合金現(xiàn)元素>1假0%殿)合金啄種類鉻鋼擊、錳墊鋼、肉鉻鎳朝鋼用途1.合金森結(jié)構(gòu)擠鋼2.合金逆工具院鋼3.特殊果性能遲結(jié)構(gòu)拖鋼用途1.合金位結(jié)構(gòu)許鋼瓜綜晶合機(jī)刃械性叛能好將，高方強高杜韌。牌號“兩位趙數(shù)字患（萬翠分）+合金撕元素偶符號+數(shù)字產(chǎn)（百時分）"滲碳放鋼C仿0.孝15方%～0.勒25顛%用于澆表面需耐磨譯并承誕受動力閘載荷盯的零平件彎齒輪姻軸悅銷20付Cr、20偽Mn籃2調(diào)質(zhì)妹鋼C媽0.慌25輕%～0.隨50勿%用于匙制造翻高強住度、鑼高韌性的另零件主軸手齒輪40蝴Cr、40袋Mn摩2彈簧摟鋼C芽0.闊6%～0.五7%用于熄制造測各類糾彈性增零件60兔Si叨2M己n軸承趕鋼C密0.私95鋪%～1.拾1%用于撐制造黎滾珠乘、滾民柱、恰套圈、喇導(dǎo)軌家等GC詞r1攏5牌號投不同(1唱5/溝10鍵00欠)用途2.合金犧工具炒鋼侄制造雜刃具仔、磨拴具和肅量具牌號“一位壁數(shù)字就（千們分）+合金足元素懸符號+數(shù)字掙（百譜分）"1.刃具違鋼汪高榆的硬將度、獵耐磨旺性、制熱硬寇性W1殘8C抹r4郵V2.模具愉鋼鑒熱捏模具緩鋼才冷軟模具泡鋼5C緒rM吉nM轎o世(C狡5鄭/1尾00插0)殊Cr渠123.量具料鋼硬度西、耐滴磨性然、不封易變艦形、丙工藝斬性好GC標(biāo)r1仿5Cr頌WM由n9S槍iC滋r用途3.特殊角性能亮鋼牌號安“一高位數(shù)蓋字（穿千分納）+合金到元素融符號+數(shù)字膽（百怨分）"1.不銹銅鋼2C茶r1派3暑1C睜r1病8N才i92.耐熱仔鋼15叔Cr租Mo、4C免r9甩Si渠23.耐磨么鋼ZG奏Mn落132.循2.編4有色麗金屬添材料意（狹義炸的有山色金敏屬又液稱非賤鐵金爺屬，史是鐵、錳、鉻以外林的所哈有金屬的統(tǒng)寬稱）與鋼做、鐵縫相比搖，有說色金百屬的歇強度淚較低粒。應(yīng)末用它稻的目脂的，養(yǎng)主要簡是利初用其呢某些坐特殊次的物糟理化鍛學(xué)性肉能，妻如：鋁、護(hù)鎂、驗鈦及銳其合兆金密物度小亂，重滋量輕質(zhì)；銅、近鋁及哥其合玻金導(dǎo)警電性垮好，參減摩促耐磨趁性好易；鎳、劇鉬及測其合雜金能指耐高紹溫等季。因此紫，工智業(yè)上丙除大略量使踩用黑已色金鐵屬外欺，有瘋色金妹屬也今得到悼廣泛送的應(yīng)猴用。兩有色江金屬訴及其熊合金矛種類口繁多陪。銅及別其合拿金1.純銅怨（紫叨銅）2.黃銅職（銅焰鋅換合金懲）3.青銅（銅氏錫位鉛合依金）鋁及音其合掛金鋁合柳金有嘆足夠佛的強多度、胡較好恥的塑現(xiàn)性和束良好蝕的抗判腐蝕旅性，邊且多凈數(shù)可李以熱丟處理卡強化低。喊純以鋁的刻密度晴約為怖鐵的1/疾3鋁合提金主壞要分形變籌合金和鑄造偽合金2.桿3常用戒非金腳屬材怪料工程離塑料賄：聚酰特胺（捷尼龍舅）、案聚甲搬醛等滑。熱塑支性塑兆料和嚇熱固弟性塑粒料工業(yè)亂陶瓷濱：普通智陶瓷撥、特羨種陶課瓷等仔。高抗迫壓、壯高硬躲度、斧低抗儀拉、驚抗高亡溫、蹲絕緣難好復(fù)合輪材料穗：由兩羽種或哥兩種主以上躬不同地性質(zhì)略的材塔料經(jīng)人工除組成辯的多讀相材巾料。橡羅膠鳥：良好墊的彈脊性、取耐磨畏、力覽學(xué)性擴(kuò)能好金屬升橡膠以金消屬絲耳為原警材料壟，有壓橡膠屢一樣觸的性能覽。2.獎4金屬嫩材料岔的熱籮處理鋼的恐熱處砌理：將鋼緞在固幻玉態(tài)范塌圍內(nèi)修施以昏不同寄形式宣的加蜜熱、賣保溫招和冷劃卻，傻從而血改變典（或岔改善格）其肝組織黎結(jié)構(gòu)抄，以課達(dá)到柴預(yù)期嚼性能港的操棕作工銀藝。熱處私理的溝原因堆：生產(chǎn)賠過程致中，雨鋼制損零件長除需丸要經(jīng)欠過各怪種熱紗、冷曾加工梁工序聰外，絞往往酷還要遷在加土工工峽序中脊進(jìn)行錫若干男次熱翅處理滲，以改善聾鋼的蹤蝶加工唱工藝竟性能將，提訓(xùn)高鋼戶的機(jī)顛械性脂能，勵增加副壽命裁、耐占磨性等。熱處戒理不攻改變汽工件貴形狀趣，只縱改變禁內(nèi)部爸組織喜結(jié)構(gòu)父，以尾獲得淘不同鋸的機(jī)元械性壇能。熱處缸理方掙法：2.仆4.乖1、退火：（騰鍛、懇鑄造帶后，續(xù)粗加熱工前亦）將鋼拉件加侍熱到狗臨界蒸溫度響以上20－30度，按經(jīng)保汁溫一截段時乏間后撈隨熱局處理孔爐（源或埋印入石熄灰石記、沙枝中冷霸卻）耍緩慢圈冷卻泰至50香0度以與下，洋然后薦在空響氣中累冷卻招。目的商：降低濁鋼的程硬度姓，改忠善切姑削性蜜能；伯細(xì)化羞鋼的龍晶粒槍，減篇少組植織的粘不均萬勻性駛；消痕去工事件在搞鍛造演、鑄括造中欺出現(xiàn)柜的內(nèi)詞應(yīng)力坐。2.價4.結(jié)2、正塘火：將鋼節(jié)件加秒熱到屬臨界當(dāng)溫度諷以上30－50度，擋保溫湖一段析時間賀后從挖爐中調(diào)取出鏟，在蒜空氣蔑中冷僻卻。目的飲：正火音和退沾火相疊似，面但正勁火后夫機(jī)械放強度咸略高做。2.梁4.助3、淬角火：淬火勻是將瓣工件碌加熱壤到臨及界溫嚇度以腦上30－50度，成保溫寄一定偵時間盜，然猾后在薯水或孤鹽水非或油李中急沫速冷萬卻。目的般：提高州鋼的衣硬度避和強恢度。粘但急摧速冷爹卻引猴起內(nèi)辭應(yīng)力您，使喝鋼變饑脆，粱所以須淬火棗后必種須回調(diào)火，虛以得引到較賞高的察強度賄、硬通度和徑韌性兵。淬火宗和回牢火是剛生產(chǎn)職中應(yīng)失用最勤廣泛豈的兩宜種熱毒處理尺工藝訊。2.夠4.災(zāi)4、回陶火：將淬梨火后渴的工氏件加引熱到乞臨界獻(xiàn)溫度蘇以下粱，保霧溫一泉定時脂間后腎，在作空氣宇、水彼或油陳中冷腰卻。目的烤：硬度柳、強敘度略規(guī)有降全低，草但消由除了振內(nèi)應(yīng)謎力和睬脆性令。低溫挨回火芹：15粘0-路25療0去應(yīng)杏力、逝高硬鏡度、叮耐磨指、刃具墨，模饒具，投滾動甚軸承垂，耐毫磨件孩。中溫訂回火獎：35桑0-治50愈0高彈簡性、紫高韌剃性、彈簧裹、發(fā)說條、縫鍛模高溫殼回火呈：50麗0-沸65彼0良好書的綜持合機(jī)懇械性喜能（主高強昏度、醬好的韌藏性）調(diào)質(zhì)顆處理疲勞鴨載荷刮的中擇碳鋼議重要慈零件云，連府桿、芒曲軸憑、主軸、勾齒輪鍋、重黎要螺擾釘時嗽效裳：2.慚4.租5、表面籌淬火舊：是利階用火伴焰或尾高頻負(fù)感應(yīng)駁電流業(yè)迅速聾加熱雪表面搭，然魔后立傘即淬擴(kuò)火。目的討：是使盼工件罪表面蕉獲得努高硬對度和創(chuàng)耐磨另性，訴而內(nèi)脫部仍牢保持卵足夠雪的塑糾性和疼韌性清。2.批4.井6表面較化學(xué)患熱處蛛理是將亮鋼件丹放在某種借化學(xué)意介質(zhì)中，塑通過加熱伙、保旗溫、盾冷卻的方魄法使鉆介質(zhì)柜中的某些撥元素匆滲入獄鋼件扁表面，改掏變了支表面骨層的永化學(xué)背成分裂，從爆而使節(jié)其表叨面具箏有與允內(nèi)部誓不同庭的特頁殊性臉能。烏一般每都是翠使表杠面獲為得高菜硬度缺、高淚疲勞川極限垮，以籮及耐壤磨、袍防腐滋蝕性村能。滲碳將低怠碳鋼鋤工件報放在王大量品含碳篩的固尚體（勇木炭來粉和硬碳酸詳鹽）才或氣等體（跨天然轟氣、巾煤氣忽等）廚介質(zhì)傘中，脅加熱兆到85街0～95逗0℃，保啟溫一抵段時瞎間，炭使碳萌擴(kuò)散借到鋼漂表面寇層內(nèi)鼠，使秩表面盆層的精含碳?xì)q量達(dá)雷到0.潛8%～1.嘩2%。再養(yǎng)經(jīng)淬乏火和煤低溫耕回火裂，從癢而獲仁得高乳硬度賽和耐繡磨性脾。氮化將鋼侍件放拔入含句有氮濁的介客質(zhì)或辮利用品氨氣避加熱竹分解驗的氮扛氣中貌，加奔熱到50慕0～62喜0℃，持匯續(xù)保寸溫20～50小時塑，使浸氮擴(kuò)谷散滲偽入鋼肌件表掙面層序內(nèi)。穴經(jīng)氮文化處著理的家鋼件禮不再畜經(jīng)淬孕火便央具有冤很高鎮(zhèn)的表喇面層寺硬度般及耐趟磨性輩，并倆大大詢提高買疲勞圾極限蘭、耐越腐蝕勉性能節(jié)、抗記膠合救性及卻耐熱魔性。2.漿4.基7金屬澤零件厲的表屑面處續(xù)理表面毒處理:是在貼金屬堂表面厘附上雖一層穗覆蓋響層，例以達(dá)歐到防風(fēng)腐、味改善嗽性能仰及裝燭飾的蟻作用惡。通常色分電恢鍍、逢化學(xué)芝處理朵和涂麗漆三引種。電鍍:是應(yīng)以用電刪解原砌理在顛某些蠟金屬耐（或話非金動屬）窄表面阿鍍上對一薄柏層其然它金脅屬或請合金突的過歡程。分為顛：鍍鉻幕、煌鍍鎳朽、兵鍍鋅化學(xué)昏處理金屬熱零件育表面列的化饑學(xué)處魚理主奪要有妄氧化常和磷唐化。氧化:是零罵件表或面形丸成該榴金屬藍(lán)的氧陷化膜毯，以盟保護(hù)步金屬絨不受擔(dān)侵蝕金，并弄起美男化作燥用；常用賢的有發(fā)藍(lán)或發(fā)黑。磷化:是在架金屬閘表面饒生成煉一層圾不溶芝于水干的磷癢酸鹽逐薄膜似，可薄以保材護(hù)金狡屬。2.選5金屬恩材料炊的選侵材原撲則1.一般華原則2.工藝憲性原插則3.經(jīng)濟(jì)時性原顯則1、一鄰般原庫則零件亂尺寸蠻取決醒于強窗度，頁且尺睛寸和物質(zhì)量嚴(yán)受限扎時，盡選用組強度連高的孤材料零件貓尺寸凈取決乞于剛奪度，泄選用該彈性尺模量儉大的緊材料罵（調(diào)老質(zhì)鋼江、滲渣碳鋼膠）滑動糾摩擦榴下工叢作的滿零件茶，選桃用減莊摩性揮能好歪的材挽料高溫驅(qū)條件評下的祝零件隸，采暮用耐劈燕熱材賭料腐蝕嘴介質(zhì)畫中工辮作的栗零件定，采木用耐拐腐蝕舌材料2、工誘藝性再原則是指器金屬非材料擠所具屢有的榜能夠產(chǎn)適應(yīng)熄各種膨加工籍工藝循要求短的能皆力。用金潤屬制摧造零估件的厚加工沃方法料基本良上有救四種法：鑄活造、他壓力伯加工跪（鍛慨造、拿沖壓搬）、灶焊接邁和機(jī)頓械切帝削加分工（犯車、殘銑、仙刨、鑼磨、豈鉆等般）。不同鑒加工孫方法掠使用附的材白料不究同：輝比如蔬鑄鐵庫具有叨很好楚的鑄霜造工歐藝性慣，但誤不能仔鍛造四。各種胖工藝邊方法條對材領(lǐng)料提鏈出的濾要求鑄造企：將熔較融金事屬澆緣瑞注、質(zhì)壓射魔或吸獄入鑄兩型型表腔中弦，待螺其凝并固后貼而得宵到的饅一定辯形狀葵和性悠能的般鑄件咳的方猶法。鑄造孩性：是指翼澆注新時液具態(tài)金滾屬的灶流動燙性、泡凝固幟時的少收縮念性和睜偏析惡傾向管等。