金属材料与热处理_范文大全

金属材料与热处理

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【优秀范文】金属材料与热处理

范文一:金属材料及热处理 投稿:宋豓豔

第四章 金属材料和热处理学案

本章重点

1.掌握:强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度的含义。

2.了解:工艺性能的含义。

3.了解:热处理的概念及目的。

4.熟悉:退火、正火、淬火、回火,表面热处理的方法。

5.掌握:碳素钢的概念、分类、牌号的表示方法及性能。

6.掌握:合金钢的牌号及表示方法。

7.熟悉:铸铁分类牌号及用途。

本章内容提要

一.金属材料的性能

1.物理、化学性能

物理性能是指金属材料的密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等具有物理特征的一些性能。

化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。如:耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性。

2.金属材料的机械性能

金属材料在外力作用下所表现出来的性能就是力学性能。主要有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。

(1)强度

强度是材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。可分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度和抗扭强度。常用的强度是抗拉强度。工程上常用的强度指标是屈服点和抗拉强度。

(2)塑性

塑性是金属材料在静载荷作用下产生永久变形的能力。常用塑性指标是伸长率和断面收缩率。 LL伸长率:是指试样拉断后的伸长与原始标距的百分比。 δ1o100%Lo

式中,L0表示试样原长度(mm),L1表示试样拉断时的长度(mm)。

断面收缩率:是指试样拉断后,缩颈处横截面积(A1)的最大缩减量与原

始横截面积(A0)的百分比。

AA1 ψ0100% A0(3)硬度

硬度是金属材料表面抵抗比它更硬的物体压入时所引起的塑性变形能力;是金属表面局部体积内抵抗塑性变形和破裂的能力。目前最常用的硬度是布氏硬度

(HB)、洛氏硬度(HRC、HRB、HRA)和维氏硬度(HV)。

(4)韧性

韧性是脆性的反意,指金属材料抵抗冲击载荷的能力。工程技术上常用一次冲击弯曲试验来测定金属抵抗冲击载荷的能力。

(5)疲劳强度

疲劳强度是指材料在无限多次交变载荷作用下不发生断裂的最大应力。一

87般规定,钢铁材料的应力循环次数取10,有色金属取10。

3.金属材料的工艺性能

是指它是否易于加工成优良的机械零件或零件毛坯的性能。根据金属材料加工工艺的不同,可分为铸造性、焊接性、锻压性、切削加工性

①、铸造性

指金属材料能用铸造的方法获得合格铸件的性能。铸造性主要包括流动性、收缩性和偏析。流动性是指液态金属充满铸模的能力;收缩性是指铸件凝固时,体积收缩的程度;偏析指金属在冷却凝固过程中,因结晶先后差异而造成金属内部化学成分和组织的不均匀性。

②、焊接性(可焊性)

指金属材料对焊接加工的适应性能。主要是指在一定的焊接工艺条件下,获得优质焊接接头的难易程度。它包括两个方面的内容:一是结合性能,即在一定的焊接工艺条件下,一定的金属形成焊接缺陷的敏感性;二是使用性能。即在一定的焊接工艺条件下,一定的金属焊接接头对使用要求的适用性。 ③、可锻性

指金属材料在压力加工时,能改变形状而不产生裂纹的性能。它包括在热态或冷态下能够进行锤锻、轧制、拉伸、挤压等加工。可锻性的好坏主要与金属材料的化学成份有关

④、切削加工性(可切削性、机械加工性)。

指金属材料被刀具切削加工后而成为合格工件的难易程度。切削加工性好坏常用加工后工件的表面粗糙度、允许的切削速度以及刀具的磨损程度来衡量。它与金属材料的化学成份、力学性能、导热性及加工硬化程度等诸多因素有关。通常是用硬度和韧性作切削加工性好坏的大致判断。一般讲,金属材料的硬度越高越难切削;硬度不高,但韧性大,也较难切削。

三.钢的热处理

人们常常利用加热、保温和冷却,有意识地改善钢的组织,从而获得所需要性能的一种工艺方法。工业生产中热处理工艺分为:

普通热处,即退火、正火、淬火、回火,俗称“四把火”

表面热处理,包括表面淬火(感应加热淬火、火焰淬火)、化学热处理(渗碳、氮化、碳氮共渗)。

1.退火

是将钢加热到一定温度保温以后,随炉缓慢冷却(炉冷)的热处理工艺。其主要目的是降低硬度,提高塑性,细化或均匀组织成分,消除内应力。常用的退火有去应力退火、完全退火和球化退火。

2.正火

将钢加热到适当的温度,保持一定时间后出炉空冷的热处理工艺。其目的是调整硬度,改善切削加工性;细化晶粒,均匀组织;消除网状碳化物,为球化退火或最终热处理作准备。正火和退火相比,正火的冷却速度快,所得组织更细密,强度硬度较高。

3.淬火

是将钢加热到一定温度保温后,快速泠却,以取得马氏体组织的热处理工艺。淬火的目的是提高硬度、强度和耐磨性,淬火后必须配以适当回火。淬火是在冷却液中进行冷却,理想的淬火冷却液应该保证工件在650~500℃快

速冷却,而在300~200℃慢速冷却。常见冷却方法有单液、双液、分级和等温淬火。淬火工艺应区分两个概念:淬硬性和淬透性。淬火的缺陷:硬度不足和软点、过热与过烧、变形和裂纹、氧化和脱碳。

4.回火

是将淬火后的工件重新加热到低于727℃的温度,保温冷却的热处理工艺。回火常是工件最终的热处理,淬火+回火是强化钢材的一个完整过程。其目的:消除淬火应力与脆性,稳定淬火组织,并获得较高的机械性能。按回火温度不同分:低温回火(150~250℃)、中温回火(350~500℃)、高温回火(500~650℃)。淬火后的高温回火也称为调质,在轴类零件、齿轮应用很多,可获得优良的综合力学性能。

5.表面热处理

只仅对工件表层进行淬火的工艺,以获得“表硬心韧”的力学性能。常用的表面热处理方法有表面淬火和化学热处理两种。

四.钢铁材料 非金属

有色金属

铸铁

钢铁材料是钢和铸铁的统称。

钢是以铁为主要元素,含碳量一般在2.11%以下,并含有其他元素的材料。 铸铁是碳含量大于2.11%的铁碳合金。含碳量2.11%通常是钢和铸铁的分界线。

根据化学成分,钢分为非合金钢、低合金钢和合金钢。

(一)碳素钢

碳素钢也称碳钢,使用最为普遍。它的主要成分是铁和碳,此外还有硫、磷、锰、硅。

1.分类

2.碳素钢的牌号表示、性能及用途

(1)普通碳素结构钢

牌号表示方法:由代表屈服点的字母Q、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号四部分顺序组成。

质量等级有:A、B、C、D

脱氧方法有:F(沸腾钢)、b(半镇静钢)、Z(镇静钢)、TZ(特殊镇静钢)。通常Z和TZ可省略。例如:Q235-AF

(2)优质碳素结构钢

牌号表示法:用两位数字表示钢平均含碳量的万分数,如45钢表示平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。含锰量较高(WMn=0.7%~1.2%)的钢,在两位数字后面写“Mn”,如 60Mn钢。

脱氧方法表示法同碳素结构钢。

高级优质钢,在牌号后面加“A”;特级优质钢,在牌号后面加“E”。

(3)碳素工具钢

牌号表示法:用“碳”的汉语拼音字首“T’加数字(表示钢的平均Wc的千分数)表示,例如,T8A。

这类钢Wc=0.65%~1.35%,一般均需热处理后使用,主要制作低速切削刃具,以及对热处理变形要求低的一般模具、低精度量具等。

(二)合金钢

合金钢就是在碳钢的基础上加入其他元素的钢,加入的其他元素就叫做合金元素。合金元素在钢中的作用,是通过与钢中的铁和碳发生作用、合金元素之间的相互作用提高了钢的力学性能,改善钢的热处理工艺性能。

1.合金钢分类

合金钢的分类方法很多,按主要用途一般分为:

合金结构钢:主要用于制造重要的机械零件和工程结构。

合金工具钢:主要用于制造重要的刃具、量具和模具。

特殊性能钢:具有特殊的物理、化学性能的钢。

2.合金钢牌号表示方法

(1)合金结构钢

牌号采用两位数字加元素符号加数字表示。前面的两位数字表示钢的平均碳含量的万分数,元素符号表示钢中所含的合金元素,而后面数字表示该元素平均含量的质量分数。当合金元素含量小于1.5%时,牌号中只标明元素符号,而不标明含量,如果含量大于1.5%、2.5%、3.5%等,则相应地在元素符号后面标出2、3、4等。例如60Si2Mn,表示平均碳含量为0.6%;含硅量约为2%,含锰量小于1.5%。

(2)合金工具钢

牌号表示方法与合金结构钢相似,其区别在于用一位数字表示平均碳含量的千分数,当碳含量大于或等于1.00%时则不予标出。如:9SiCr,其中平均碳含量为0.9%,Si、Cr的含量都小于1.5%;Cr12MoV,表示平均碳含量大于1.00%,铬含量约为12%,钼和钒的含量都小于1.5%的合金工具钢。

除此之外,还有一些特殊专用钢,为表示钢的用途在钢号前面冠以汉语拼音,而不标出含碳量。如GCr15为滚珠轴承钢,“G”为“滚”的汉语拼音字首。还应注意,在滚珠轴承钢中,铬元素符号后面的数字表示铬含量的千分数,其他元素仍用百分数表示。如GCr15SiMn,表示铬含量为1.5%,硅、锰含量均小于1.5%的滚珠轴承钢。

3.合金钢的性能和用途

(1)合金结构钢

合金结构钢按用途可分为工程结构用钢和机械机械制造用钢。

工程结构用钢主要用于制造各种工程结构,如桥梁、建筑、船舶、车辆、高压容器等。这类钢是在普通碳素结构钢的基础上加入少量合金元素制成的钢,故名普通低合金结构钢(简称普低钢)。由于合金元素的作用,普低钢比相同含量的普通碳素结构钢强度高得多,而且还具有良好的塑性、韧性、焊接性和较好的耐磨性。因此,采用普低钢代替普通碳素结构钢可减轻结构重量,保证使用可靠,节约钢材。如用普低钢16Mn代替Q235钢,一般可节约钢材25%~30%以上。

机械制造用钢主要用于制造各种机械零件。它是在优质或高级优质碳素钢结构钢的基础上加入合金元素制成的合金结构钢。这类钢一般都要经过热处理才能发挥其性能。因此,这类钢的性能与使用都与热处理相关。机械制造用合金结构钢按用途和热处理特点,可以分为合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢等。

(2) 合金工具钢

碳素工具钢淬火后,虽能达到高的硬度和耐磨性,但因它的淬透性差、红硬性差(只能在200 ℃以下保持高硬度),因此模具、量具及刃具大多都要采用合金工具钢制造。合金工具钢按用途可分为刃具钢、模具钢和量具钢。

(3)特殊性能钢

特殊性能钢是指具有特殊物理、化学性能的钢。特殊性能钢的种类很多,

在机械制造中常用的有不锈耐酸钢、耐热钢和耐磨钢。

(三)铸铁与铸钢

铸铁是在凝固过程经历共晶转变,用于生产铸件的铁基合金的总称。 铸铁有良好的铸造性、耐磨性、减震性、切削加工性等,且制造容易、价格便宜。

1.灰铸铁

灰铸铁断口呈暗灰色,故称灰铸铁。具有优良的铸造性能,良好的切削加工性,良好的减摩擦性和减振性,因而被广泛地用来制作各种承受压力和要求消振性的床身、机架、结构复杂的箱体、壳体和经受摩擦的导轨、缸体等。

灰铸铁的牌号以“HT加数字组成”表示,其中“HT”是“灰”和“铁”的汉语拼音字首表示灰口铸造,数字表示其最低的抗拉强度。

2.球墨铸铁

球墨铸铁是指石墨以球状形式存在的铸铁。由于石墨呈球状分布在基体上,对基体的割裂作用降到最小,可以充分发挥基体的性能,所以球墨铸铁的力学性能比灰铸铁和可锻铸铁都高,其抗拉强度、塑性、韧性与相应基体组织的铸钢相近。球墨铸铁兼有铸铁和钢的优点,因而得到广泛应用。它可以用来代替碳钢、合金钢、可锻铸铁等材料,制成受力复杂,强度、硬度、韧性和耐磨性要求较高的零件,如柴油机曲轴、减速箱齿轮以及轧钢机轧辊等。

球墨铸铁的牌号由QT加两组数字组成。QT分别是“球”与“铁”的汉语拼音字首,代表球墨铸铁,两组数字分别表示最低抗拉强度和伸长率。

3.可锻铸铁

可锻铸铁是将一定成分的白口铸铁经过退火处理,使渗碳体分解,形成团絮状石墨的铸铁。由于石墨呈团絮状,大大减轻了对基体的割裂作用。与灰铸铁相比,可锻铸铁不仅有较高的强度,而且有较好的塑性和韧性,并由此得名“可锻”,但实际上并不可锻。

可锻铸铁分为铁素体可锻铸铁(用KTH表示)和珠光体可锻铸铁(用KTZ表示)。牌号为“字母加两组数字”组成。前组数籽表示最低抗拉强度,后组数字表示最小伸长率。如KTH300-06。

4.铸钢

牌号表示法:铸钢代号用“铸” 和“钢”二字汉语拼音的字首“ZG” 表示。牌号有两种表示方法:以强度表示时,在“ZG”后面有两组数字,第一组数字表示该牌号屈服点的最低值,第二组数字表示其抗拉强度的最低值,两组数字间用“-”隔开。如 ZG200-400。以化学成分表示铸钢牌号时,在“ZG”后面的数字表示铸钢平均碳含量的万分数。平均碳含量>1%时不标出,平均碳含量<0.1%时,其第一位数字为“0”。在含碳量后面排列各主要合金元素符号,每个元素符号后面用整数标出含量的百分数,如ZG15Cr1MolV。

(四)有色金属。

一.有色金属材料

钢铁材料呈黑色,称为黑色金属;而铜、铝、镁等及其合金具有一定的颜色,称为有色金属。有色金属具有一些特殊的性质,所以在工业上应用很广。常用的有铜与铜合金

1. 铜与铜合金

1) 纯铜 呈紫红色又称紫铜。导电性极好,常用作导电材料,如电极、电线。

2) 黄铜 是纯铜和锌的合金。锌占20—40%,锌的含量越高,黄铜的颜色越发白,价格越便宜,强度增加而塑性变差,如电线。牌号为H62表示铜的含量为62%,锌含38%。

3) 青铜 是纯铜和锡、铝的合金,有很好的力学性能和铸造性能,是一种很好的减摩材料,常用作滑动轴承的轴瓦,牌号为QSn4—3,表示压力加工青铜,锡含4%,锌含3%,其余为铜。

2. 铝及铝合金

1) 纯铝 是一种比重很轻、仅为铁的三分之一、导热导电性好的金属,而且在容气中易形成氧化膜,具有良好的抗腐蚀能力。

2) 变形铝合金 在铝中加入铜、镁等合金,具有较高的强度和塑性,可加工成管材和结构件,如飞机外壳等零件。

3.铸造铝合金 具有良好的铸造性能,可以铸造成形状复杂的机器外壳,如摩托车发动机零件等。牌号为ZL102,其中1表示合金类别。1为铝—硅系;02为铸造合金是02号,

练习题

一.填空题 1.填出下列力学性能指标符号:屈服点 ,抗拉强度 ,洛氏硬度C标尺 ,伸长率 ,冲击韧度 ,布氏硬度 .

2.大多数合金元素溶于奥氏体后使C曲线的位置 减少了钢 的 ,提高钢的 .

3.常见的金属品格类型有 , , 三种,r-Fe晶格为 a-Fe晶格为 .

4.金属结晶过程是由 和 两个基本过程组成.

5.铁碳合金的基本相是 , , ,其中属于固溶体是 和 ,属于金属化合物是 .

6.分析钢的等温转变中,在A1~650摄氏度温度范围内,转变产物为 ,在650~600摄氏度温度范围内起转变产物为 ,600~

550摄氏度温度范围内转变产物为 ,在550~Ms温度范围内转变产物为 和 .在Ms温度以下转变产物为 .

7.根据工艺的不同,钢的热处理方法可分为 , , , 及 五种.

8.白口铸铁中的碳主要以 形式存在,而灰口铸铁中的碳主要以 形式存在.

9.45钢中平均碳含量为 ;T8A中平均碳含量为 ;55Si2Mn弹簧钢中平均碳含量为 ,Si的含量约为 ,Mn的含量为 .

二.判断题 (正确的打"√"错的打"×")

1.晶粒越细小,金属材料力学性能越好 ( )

2.理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度 ( ) 3.在退火状态下25钢塑性韧性比45钢好,比T8更好 ( ) 4 .调 质 处 理 就 是 淬 火 + 低 温 回 火 ( ) 5.合碳为2.4%的铁碳合金也会发生共晶反应 ( ) 6.金属经热变形后也会存在硬工硬化现象 ( )

7 .合 金 钢 回 火 稳 定 性 比 碳 素 钢 好 ( ) 8.珠光体不仅强度硬度较高,而且还具有一定的塑性 ( ) 9.莱氏体的平均含碳量为2.11% ( )

10.马氏体与回火马氏体属同一组织 ( )

三、选择题

1、拉伸试验时.试样拉断前能承受的最大标拉应力称为材料的( )。

A 屈服点 B 抗拉强度 C 弹性极限 D 刚度

2、金属的( )越好,其锻造性能就越好。

A 硬度 B 塑性 C 弹性 D 强度

3、根据金属铝的密度,它属于( )。

A 贵金属 B 重金属 C 轻金属 D 稀有金属

4、位错是一种( )。

A 线缺陷 B 点缺陷 C 面缺陷 D 不确定

5、晶体中原子一定规则排列的空间几何图形称( )。

A 晶粒 B 晶格 C 晶界 D 晶相

6、实际生产中,金属冷却时( )。

A 理论结晶温度总是低于实际结晶温度 B 理论结晶温度总是等于实际结晶温度 C 理论结晶温度总是大于实际结晶温度 D 实际结晶温度和理论结晶温度没有关系

7、零件渗碳后,一般需经过( )才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。

A 淬火+低温回火 B 正火 C 调质 D 淬火+高温回火

8、从灰铸铁的牌号可以看出它的( )指标。

A 硬度 B 韧性 C 塑性 D 强度

9、机械制造中,T10钢常用来制造( )

A 容器 B 刀具 C 轴承 D 齿轮

10、钢经表面淬火后将获得:( )

A 一定深度的马氏体 B全部马氏体 C 下贝氏体 D上贝氏体

11、GCrl5SiMn钢的含铬量是:( )

A 15% B 1.5% C 0. 15% D 0.015%

12、铅在常温下的变形属:( )

A 冷变形 B 热变形 C 弹性变形 D 既有冷变形也有热变形

13、黄铜、青铜和白铜的分类是根据:( )

A合金元素 B密度 C颜色 D主加元素

14、用于制造柴油机曲轴,减速箱齿轮及轧钢机轧辊的铸铁为( )

A 可锻铸铁 B 球墨铸铁 C 灰口铸铁 D 白口铸铁

15、从金属学的观点来看,冷加工和热加工是以( )温度为界限区分的。

A 结晶 B 再结晶 C 相变 D 25℃

三、 名词解释)

1、加工硬化

2、合金

3、热处理

四、 简答题

1、铁碳合金中基本相是那些?其机械性能如何?

2、写出下列牌号数字及文字的含意,Q235-F、KTZ450-06、H68、LF5。 例如:HT100:表示灰铸铁,其最低抗拉强度为100MPa。

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3、提高零件疲劳寿命的方法有那些?

4、试述正火的主要应用场合。

5、试述热变形对金属组织和性能的影响。

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范文二:金属材料与热处理 投稿:王冤冥

第一章 金属材料与热处理

金属材料是现代机械制造工业所需要的最主要材料之一。它不但具有制造机器所需要的物理、化学和力学性能,而且还具有较简单的成形方法和良好的成形工艺性能,因此,金属材料在机械设备中所占的比例约在80%以上:

金属材料的性能主要与其成分、组织和表面结构特性有关。热处理就是通过改变金属材料的组织或改变表面成分和组织来改变其性能的一种热加工工艺。

第一节 金属材料的主要性能

金属材料获得广泛的应用,不仅是由于它的来源丰富,而且还由于它具有优良的使用性能与工艺性能。使用性能包括力学性能和物理、化学性能。工艺性能则是指金属是否易于加工成形的性能。它们是进行设计、选材和制定工艺的依据。

一、力学性能

金属材料的力学性能是指金属在外力作用’F所表现出来的特性。

1.强度

强度是指金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。金属材料的强度和塑性指标是通过拉伸试验测定的。图1-1为低碳钢材料试样的拉伸曲线。

(1)弹性极限σe 弹性变形是指金属材料承受载荷时产生变形,卸载后又恢复原状的行为。弹性极限是指金属材料保持弹性变形时的最大应力。

σe=Pe/Fo(MPa)

式中:户。——弹性极限载荷,N;

Fo-试样原始截面积,咄2。

(2)屈服极限,, 当载荷增加到尸。时,拉伸曲线上出现了平台,此时载荷虽然不增加,试样却继续产生塑性变形,这一现象称为屈服现象。屈服极限是指金属材料开始发生屈服现象时的应力。 σs=PS/Fo(MPa)

式中:Ps——产生屈服现象时的载荷,N。

工程上使用的金属材料,大多数没有明显的屈服现象,对此类材料,工程规定产生0.2%塑性变形时的应力作为屈服极限,用0.2表示,称为条件屈服极限。

绝大多数机器零件在使用过程中不允许产生明显的塑性变形,所以,屈服极限dD(o2)是设计机器零件和选择、评定金属材料性能的重要指标。

(3)强度极限ob 强度极限是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力。

ob=PD/Fo(MPa)

式中:Ph——试样拉断前所承受的最大载荷,N。

脆性材料在拉仲试验时02也很难测出。因此,选用脆性材料制作机器零什时,常以ob作为选材和

设计的依据。

2.塑性

塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不破断的能力。常用的塑性指标有延伸率J和断面收缩率扒

J和沪的数值越大,表示金属材料的塑性越好,丁程上一般把J,5%的材料称为塑性材料,把J《5%的材料称为脆性材料。

金属材料的塑性对零件的成形加工和使用的安全性有着重要的意义。塑性好的金属材料能通过塑性变形顺利地实现成形加工。另外,拉伸试验表明,经过明显塑性变形之后的金属材料得到强化,因此,材料塑性好的机器零什万一超载时,能避免突然断裂。

3.硬度

硬度是指金属材料表面抵抗外物压人的能力,或者说是金属材料在局部体积内抵抗变形,特别是塑性变形的能力。硬度是一个反映金属材料弹性、塑性、韧性和强度等一系列物理特性的综合力学性能指标。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。

(1)布氏硬度 布氏硬度的测定是用一定的载荷P,将直径0的钢球压人被测材料的表面,以载荷压痕面积之比作为硬度值。用HB表示。

布氏硬度的优点是测量方法简单,数值较准确,但是压痕较大,不适宜检查成品和太薄的零件。常用于调质钢、正火钢、退火钢和铸铁件,硬度范围为HBl40—450。HB值越大,材料就越硬。

(2)洛氏硬度 最常用的洛氏硬度是HRC。压头采用顶角120°的金刚石圆锥,载荷为1500N,根据压痕的深度,可在硬度计上直接读出它的硬度值。这种硬度值标准适用于调质钢和淬火钢等较硬的材料,硬度范围为HRC20-67。

洛氏硬度法操作简便、效率高、压痕小,常用于成品检验。缺点是因为压痕小读数重复性差,故需多测几点,取其平均值。

(3)维氏硬度 维氏硬度压头采用面夹角为136°的金刚石四棱锥体。载荷根据不同要求从50-200N加以选择。从硬度计上的显微镜测出压痕对角线长度d,查表即可得出维氏硬度值HV。

第二章 铸造成形技术

铸造是将液态金属浇注到具有与零件形状及尺寸相适应的铸型空腔中,待冷却凝固后,获得一定形状和性能的零件或毛坏的方法。用铸造方法所获得的零件或毛坯,称为铸件。铸件通常要经过机械加工后,才能作为机器零件使用。如果采用精密的铸造方法或者对零件表面质量要求不高时,铸件也可以不经加工而直接使用。与其他成形方法相比,铸造生产具有下列特点。

1)成形方便,适应性广

铸件的轮廓尺寸可由几毫米到数十米;壁厚由几毫米到几百毫米;质量由几克到几百吨。可以制造外形复杂,尤其是具有复杂内腔的铸件。例如,机床床身、内燃机的缸体和缸盖、箱体等的毛坯均为铸件。铸造的适应性也很广,可用于铸铁、铸钢、铸铜、铸铝等,其中铸铁材料应用最广泛。既可用于单件小批

量生产,也可用于成批及大批量生产。

2)成本低廉、生产周期短

铸造生产使用的原材料来源方便,成本低,而且易于回收使用。铸件的形状和尺寸与零件较接近,减少了金属材料的消耗量,并节省了切削加工的工时。铸造生产不需要大型、精密的没备,生产周期较短。

3)铸造生产劳动强度大,生产条件差,铸件的质量不稳定

目前广泛使用的砂型铸造,大多属于手工操作,工人的劳动强度大,生产条件差,铸造过程中产生的废气、粉尘等对周围环境造成污染。铸造生产工序较多。一些工艺过程较难控制,铸件中常有一些缺陷(如气孔、缩孔等),而且内部组织粗大、不均匀,使得铸件质量不够稳定,废品率较高,其力学性能不如同类材料的锻件高。随着现代科学技术的不断发展,以及广泛采用新工艺、新技术、新材料、新设备,实现了机械化及自动化生产,使铸造劳动条件大大改善,环境污染得到控制,铸件质量和经济效益亦在不断提高。

第一节 合金的铸造性能

合金的铸造性能,是合金在铸造生产中表现出来的工艺性能。它对是否易于获得合格铸件有很大影响。合金铸造性能是选择铸造合金,确定铸造工艺方案及进行铸件结构设计的重要依据。合金的铸造性能主要指合金的充型能力、收缩、吸气性等。本节主要分析它们对铸件质量的影响,结合铸件主要缺陷的形成及其防止,加以论述,为选择铸造合金和铸造方法打好基础。其主要内容及其相互间的联系如图2-1所示。

一、合金的充型能力

合金的充型能力是指液态合金充满铸型型腔,获得形状完整、尺寸完整、轮廓清晰铸件的能力。充型能力首先决定于液态金属本身的流动能力(即内因),同时又受铸型性质、浇注条件、铸件结构(即外因)等因素的影响。因此,充型能力是上述各种因素的综合反映。影响合金

充型能力的主要因素有:

1.合金的流动性

合金的流动性是液态合金本身的流动能力,它是影响充型能力的主要因素之—。流动性越好,液态合金充填铸型的能力越强,越易于浇注 出形状完整、轮廓清晰、薄而复杂的铸件;利于液态合金中的气体和熔渣的上浮和排除;易于对液态合金在凝固过程中所产生的收缩进行补缩如果合金的流动性不良,铸件易产生浇不足、冷隔等铸造缺陷。

合金的流动性大小,通常以浇注的螺旋试样长度来衡量。如图2-2所示,螺旋上每隔50一有一个小凸点作测量计算用。在相同的浇注条件F浇注出的试样越长,表示合金的流动性越好。

不同合金的流动性不同。表2—1列出了常用铸造合金的流动性。由表2-1可见,灰口铸铁、硅黄铜的流动性最好,铸钢的流动性最差。

第三章 压力加工成形技术

第一节 压力加工方法

压力加工是在外力作用下,使金属坯料产生塑性变形,从而获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的一种加工方法:压力加工主要依靠金属的塑性变形而成形,因此要求金属材料必须具有良好的塑性。工业用钢和大多数有色金属及其合金均具有一定的塑性,能在热态或冷态F进行压力加工。压力加工可生产出各种不同截面的型材(如板材、线材、管材等)和各种机器零件的毛坯或成品(如轴、齿轮、汽车大梁、连杆等)。现将各种压力加工方法简单介绍如下。

一、型材生产方法

1.轧制生产

借助于坯料与轧桃之间的摩擦力,使金属坯料连续地通过两个旋转方向相反的轧辊的孔隙而受压变形的加工方法称为轧制,见图3,1a)轧制示意图。合理设计轧辊上的孔型,通过轧制可将金属钢锭加工成不同截面形状的原材料,如图3—1b)所示,轧制出的型材。

2.挤压生产

将金属坯料放人挤压模内,使其受压被挤出模孔而变形的加工方法称为挤压。生产中常用的挤压方法主要有两种。

(1)正挤压 金属流动方向与凸模运动方向相一致的称为止挤压,如图3—2a)所示。

(2)反挤压 金属流动方向与凸模运动方向相反的称为反挤压,如图3—2b)所示。

在挤压过程中,坯料的横截面依照模孔的形状缩小,长度增加,从而获得各种复杂截面的型材或零件,如图3-3所示。挤压不仅适用于有色金属及其合金,而且适用于碳钢、合金钢及高合金钢。对于难熔合金,如钨、钼及其合金等脆性材料也能适用。根据挤压时,金属材料是否被加热,挤压又分为热挤压和冷挤压。

第四章 焊接成形技术

焊接是现代制造技术中重要的金属连接方法。焊接过程的实质是利用加热或加压等手段,使分离的金属材料达到原子间的结合,从而形成我们所需要的金属结构。

金属构件的连接方式有多种形式,除焊接外,经常采用的还有铆接、粘结、螺栓连接等方式,如图4-1所示,其中焊接构件强度高、密封性好、工艺简便,且可以焊接复杂的构件。

焊接方法种类很多,应用广泛。如在汽车、造船、锅炉、压力容器、桥梁、建筑、飞机制造、电子等工业部门广泛应用焊接技术,据估计,世界上钢产量的50%—60%钢材,要经过焊接才能最终投入使用。 按照焊接过程的物理特点不同和所采用能源的性质,可将焊接方法分为熔焊、压焊、钎焊三大类。常用焊接方法如图4-2所示。

熔焊:其特点是将焊接接头处加热到熔化状态,并加入(或不加入)填充金属,经冷却结晶后形成牢固的接头,而将两部分被焊金属焊接成为一个整体。

压焊:其特点是在焊接过程中对工件加压(加热或不加热),并在压力作用下使金属接触部位产生塑性变形或局部熔化,通过原子扩散,使两部分被焊金属连接成一个整体。

钎焊:其特点是把熔点比母材金属低的填充金属(简称钎料)熔化后,填充接头间隙并与固态的母材相互扩散从而实现连接的焊接方法。

第一节 焊条电弧焊

焊条电弧焊是利用手工操纵电焊条进行焊接的电弧焊方法。它是利用焊件与焊条之间产生的电弧热量,将焊件与焊条熔化,待冷却凝固后形成牢固接头。

一、焊接电弧

焊接电弧是在电极与工件之间的气体介质中长时间而稳定的放电现象,即在局部气体介质中有大量电子(或离子)流通过的导电现象。焊条电弧焊的一个电极是焊条。

1.焊接电弧的构造

焊接电弧是由阴极区、阳极区、弧柱区三部分组成,如图4-3所示。

电弧引燃后,弧柱中亢满了高温电离气体,放出大量的热能和强烈的光。电弧热量的多少是与焊接电流和电压的乘积成正比的。电流越大,电弧产生的热量越多。在焊接电弧小,电弧热量在阳极区生的较多,约占总热量的42%;阴极区因放出大量电子需消耗一定能量,所以产生的热量就较少,约占38%左右;其余的20%左右是在弧柱中产生的。焊条电弧焊只有65%—80%的热量用于加热和熔化金属,其余热量则散失在电弧周围和飞溅的金属液滴中。

在采用钢焊条焊接钢材时,阴极区温度约为2600K;阴极区温度约为2400K;电弧中心区温度最高,能达到6000~8000K。

2.焊接电弧的极性及应用

山于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定的差异,在使用直流电焊机焊接时,有止接和反接两种方法,如图4-4所示。

正接法:如图44a)所示,焊件接电源正极,焊条接电源负极,此时,阳极区在被焊件上,温度较高,适用于焊接较厚的焊件。

反接法:如图44b)所示,焊件接电源负极,焊条接电源正极,此时,阳极区在焊条上,阴极区在工件上,因阴极区温度较低,故适用于焊接较薄焊件。

当采用交流电焊机焊接时,因电流的极性是变化的,所以两极加热温度基本一样,都在粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。它既是一种生产特殊材料的方法,又是一种少切削、无切削生产金属零件的工艺,在机器制造业中有广泛的应用。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方,因此也叫金属陶瓷法。

第五章 粉末冶金及其成形技术

第一节 粉末冶金材料

一、金属粉末性能

金属粉末的性能对其成形和烧结过程以及制品的性能都有重大影响。金属粉末的基本性能大体上可分为:化学成分、物理性能和工艺性能。

1.化学成分

金属粉末的化学成分一般是指主要金属或组分、杂质以及气体含量。

金属粉末主要金属的纯度一般不低于98%—99%。

氧化物是金属粉末中最常存在的夹杂物,可分为易被氢还原的金属氧化物(铁、铜、钨、钴、钼等的氧化物)和难还原的氧化物(如铬、锰、硅、铝等的氧化物)。不管哪种氧化物都使金属粉末的压缩性变坏,增大压模的磨损。但是,有时含有少量的易还原金属氧化物,有利于金属粉末的烧结,而难还原金属氧化物却不利于烧结。总的来说,金属粉末的氧化物含量越少越好。

金属粉末中的主要气体杂质是氧、氢、一氧化碳及氮,这些气体杂质使金属粉末脆性增大,使压制性及其他性能变坏,特别是使一些难熔金属与化合物(如钛、铬、碳化物、硼化物、硅化物)的塑性变坏。加热时,气体强烈析出,这也可能影响压坯在烧结时的正常收缩过程。因此,一些金属粉末往往要进行真空脱气处理,以除去气体杂质。

2.物理性能

粉末的物理性能主要包括颗粒形状与结构,颗粒大小和粒度组成,此外还有颗粒的比表面积,颗粒的密度、显微硬度等等。

金属粉末的颗粒形状直接影响粉末的流动性、松装密度、气体透过性、对压制性和烧结体强度均有显著影响。颗粒形状通常有球状、树枝状、针状、海绵状、粒状、片状、角状和不规则状,它主要由粉末的生产方法决定,同时也与制造过程的工艺参数以及物质的分子和原子排列的结晶几何学因素有关。

金属粉末的颗粒大小对其压制成形时的比压、烧结时的收缩及烧结制品的力学性能有重大影响,通常情况下可用筛测定颗粒大小,将颗粒的大小用若干目来表示。

粒度分布是指大小不同的颗粒级的相对含量,也称作粒度组成,它对金属粉末的压制和烧结都有很大影响。

3.工艺性能

粉末的工艺性能包括松装密度、流动性、压缩性与成形性。工艺性能也主要取决于粉末的生产方法和粉末的处理工艺(球磨、退火、加润滑剂、制粒等)。

松装密度是指金属粉末在规定条件下,自由流人一定容积的容器时,单位体积松装粉末的质量。松装密度是金属粉末的一项主要特性,它取决于材料密度、颗粒大小、颗粒形状和粒度分布。松装密度对粉末成形时的装粉与烧结极为重要,一般粉末压制成形时,是将一定体积或重量的粉末装入压模中,然后压制到一定高度或施加一定压力进行成形,若粉末的松装密度不同,压坯的高度或孔隙度就必然不同。所以松装密度是压模设计的一个重要参数。

粉末流动性是50z粉末从标准的流速漏斗(又称流速计)流出所需的时间,单位为s/50go流动性与粉末体和颗粒的性质有关,一般讲,等轴状粉末、粗颗粒粉末流动性好。另外,流动性还受颗粒间黏附作用的影响,因此,颗粒表面如果吸附水分、气体或加入成形剂会降低粉末的流动性。粉末流动性直接影响压制操作的自动装粉和压件密度的均匀性,因此是实现自动压制工艺中必须考虑的重要工艺性能。

压缩性是指金属粉末在压制过程中的压缩能力。它取决于粉末颗粒的塑性,并在相当大的程度上与颗粒的大小及形状有关。一般用在一定压力下压制时获得的压坯密度来表示。

成形性是指粉末压制后,压坯保持既定形状的能力,用粉末得以成形的最小单位压制力表示,或者用压坯的强度来衡量。

二、金属粉末的制备

金属粉末可以是纯金属粉末,也可以是合金、化合物或复合金属粉末,一般由专门生产粉末的工厂按规格要求来供应,其制造方法很多,采用的有以下几种:

1.机械方法

对于脆性材料通常采用球磨机破碎制粉;另外一种应用较广的方法是雾化法,它是使熔化的液态金属从雾化塔上部的小?L中流出,同时喷人高压气体,在气流的机械力和急冷作用下,液态金属被雾化、冷凝成细小粒状的金属粉末,落人雾化塔下的盛粉桶中。

2.物理方法

常用蒸气冷凝法,即将金属蒸气冷凝而制取金属粉末。例如,将锌、铅等的金属蒸气冷凝便可以获得相应的金属粉末。

3.化学方法

常用的化学方法有还原法、电解法等。

还原法是从固态金属氧化物或金属化合物中还原制取金属或合金粉末。它是最常用的金属粉末生产方法之一,方法简单,生产费用较低。如铁粉和钨粉,便是由氧化铁粉和氧化钨粉通过还原法生产的。铁粉生产常用固体碳将其氧化物还原,钨粉生产常用高温氢气将其氧化物还原。

电解法是从金属盐水溶液中电解沉积金属粉末。它的成本要比还原法和雾化法高得多,因此,仅在特殊性能(高纯度、高密度、高压缩性)要求时才使用。

值得指出的是,金属粉末的各种性能均与制粉方法有密切关系。

第六章 工程塑料及其成形技术

第一节 工程塑料

塑料是以天然或人工合成树脂为基本成分加入各种添加剂组成的高分子材料。在塑料中凡能用来制作机械零件或工程结构的塑料称为工程塑料。塑料由于具有原料广泛、易于加工成形、价廉物美,同时具有优良的物理、化学和力学性能。因此它不仅广泛地应用于人们的生活之中,而且还广泛地应用于电子、仪器仪表、家用电器、工业、农业、医药、化工和国防等领域。随着科学技术的进步,塑料的品种规格越来越多,应用范围日益扩大。据有关资料报道,预计到2010年,世界的塑料产量将与钢铁相等。这足以说明塑料已成为重要的基础材料之一。

一、高分子化合物

高分子化合物是由一种或多种简单低分子化合物聚合而生成的分子量特别大的有机化合物的总称,又称为聚合物或高聚物。高分子化合物的分子量一般大于1000以上,例如聚苯乙烯的分子量为10 000—300000,聚氯乙烯分子量为20 000~160 000。

高分子化合物分为天然化合物和人工合成化合物(合成材料)两种。天然化合物如天然橡胶、松香、纤维素、蛋白质等;人工合成化合物如塑料、合成橡胶、合成纤维等。天然化合物的应用一般很少,人工合成化合物的应用十分广泛。

高分子合成材料虽然是分子量很大的材料,但是它是由许多单体(低分子)用共价键连接(聚合)起来的大分子化合物。例如聚氯乙烯就是由氯乙烯单体聚合反应而得到的高聚物。

1.高聚物的结构和聚集态结构

高聚物的结构可分为两种类型,即均聚物和共聚物:均聚物只含有一种单体链节,若干个链节用共价键按一定方式重复连接起来形成均聚物;共聚物是由两种以上不同的单体链节聚合而成。

均聚物的结构有4种形式:线型(伸直)、线型(蜷曲)、支链型和网型,如图6-1所示。线型高聚物的特点是可溶、可熔,即它可以溶解一些有机溶剂,加热可以熔化。基于这一特点,线型高聚物易于加工,可以反复使用。如聚氯乙烯、聚苯乙烯等。支链型高聚物的性能与线型基本相同。网型高聚物是在两根长链之间由若干个支链把它们交联起来,构成一个网似的形状。如果这种网状的支链向空间发展的话,便得到体型高聚物结构。这种高聚物的特点是在任何情况下都不熔化,也不溶解。成形加工只能在形成网状结构之前进行,—一经形成网状结构,就不能再改变其形状。这种高聚物具有形状稳定、耐热和耐溶剂作用的优点。如热固性塑料(酚醛、脲醛等塑料)就属于这一类。

共聚物的高分子排列形式可分为无规则型、

交替型、嵌段型和接枝型,如图6-2所示。图中将Ml和M2两种不同结构的单体分别以有斜线的圆圈和空白圆圈表示。

因为共聚物能把两种或多种不同特性的单体综合到一种聚合物中来,使共聚物在实际应用上具有十分重要的意义。人们常把共聚物称为非金属的合金。例如汽车用的有机玻璃(聚甲苯丙烯酸甲脂),使用温度

10)t左右。可是同10%—15%的甲基丙酸共聚后,使用温度可提高到160℃。又如ABS塑料是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯二元共聚物。它具有强度高、耐热、耐冲击、耐油、耐腐蚀及易加工的综合性能。

高聚物的聚集态结构是指高聚物材料本身内

范文三:金属材料与热处理 投稿:谢婒婓

金属组织

金属特性的物质。

合金中成份、结构、性能相同的组成部分。

固溶体:是一个(或几个)组元的原子(化合物)溶入另一个组元的晶格中,而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体,固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。

固溶强化:由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点,使晶格发生畸变,使固溶体硬度和强度升高,这种现象叫固溶强化现象。

化合物:合金组元间发生化合作用,生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。

机械混合物:由两种晶体结构而组成的合金组成物,虽然是两面种晶体,却是一种组成成分,具有独立的机械性能。

铁素体:碳在α-Fe(体心立方结构的铁)中的间隙固溶体。 奥氏体:碳在γ-Fe(面心立方结构的铁)中的间隙固溶体。 渗碳体:碳和铁形成的稳定化合物(Fe3c)。

珠光体:铁素体和渗碳体组成的机械混合物(α+Fe3c含碳0.77%) 莱氏体:渗碳体和奥氏体组成的机械混合物(含碳4.3%)

工艺介绍

金属热处理是机械制造中的重要过程之一,与其他加工工艺相比,热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量,而这一般不是肉眼所能看到的,所以,它是机械制造中的特殊工艺过程,也是质量管理的重要环节。

为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能,除合理选用材料和各种成形工艺外,热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料,钢铁显微组织复杂,可以通过热处理予以控制,所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外,铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能,以获得不同的使用性能。

工艺特点

金属热处理是机械制造中的重要工艺之一,与其他加工工艺相比,热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量,而这一般不是肉眼所能看到的。 为使金属

工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能,除合理选用材料和各种成形工艺外,热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料,钢铁显微组织复杂,可以通过热处理予以控制,所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外,铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能,以获得不同的使用性能。 处理过程

热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程,有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接,不可间断。

加热

加热是热处理的重要工序之一。金属热处理的加热方法很多,最早是采用木炭和煤作为热源,进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制,且无环境污染。利用这些热源可以直接加热,也可以通过熔融的盐或金属,以至浮动粒子进行间接加热。

金属加热时,工件暴露在空气中,常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低),这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热,也可用涂料或包装方法进行保护加热。

加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一,选择和控制加热温度 ,是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理目的不同而异,但一般都是加热到某特性转变温度以上,以获得高温组织。另外转变需要一定的时间,因此当金属工件表面达到要求的加热温度时,还须在此温度保持一定时间,使内外温度一致, 使显微组织转变完全,这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时,加热速度极快,一般就没有保温时间,而化学热处理的保温时间往往较长。

冷却

冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤,冷却方法因工艺不同而不同,主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢,正火的冷却速度较快,淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的要求,例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。

工艺介绍

金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同,每一大类又可区分为

若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺,可获得不同的组织,从而具有不同的性能。钢铁是工业上应用最广的金属,而且钢铁显微组织也最为复杂,因此钢铁热处理工艺种类繁多。

工艺介绍

整体热处理是对工件整体加热,然后以适当的速度冷却,以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。

退火是将工件加热到适当温度,根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间,然后进行缓慢冷却,目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态,或者是使前道工序产生的内部应力得以释放,获得良好的工艺性能和使用性能,或者为进一步淬火作组织准备。

正火或称常化是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却,正火的效果同退火相似,只是得到的组织更细,常用于改善材料的切削性能,也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。

淬火是将工件加热保温后,在水、油或其他无机盐溶液、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬,但同时变脆。

为了降低钢件的脆性,将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行较长时间的保温,再进行冷却,这种工艺称为回火。退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”,其中的淬火与回火关系密切,常常配合使用,缺一不可。 “四把火”随着加热温度和冷却方式的不同,又演变出不同的热处理工艺。为了获得一定的强度和韧性,把淬火和高温回火结合起来的工艺,称为调质。某些合金淬火形成过饱和固溶体后,将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间,以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为时效处理。

把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行,使工件获得很好的强度、韧性配合的方法称为形变热处理;在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理,它不仅能使工件不氧化,不脱碳,保持处理后工件表面光洁,提高工件的性能,还可以通入渗剂进行化学热处理。

表面热处理是只加热工件表层,以改变其表层力学性能的金属热处理工艺。为了只加热工件表层而不使过多的热量传入工件内部,使用的热源须具有高的能量密度,即在单位面积的工件上给予较大的热能,使工件表层或局部能短时或瞬时达到高温。表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理,常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。

化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。化学热处理与表面热处理不同之处是后者改变了工件表层的化学成分。化学热处理是将工件放在含碳、氮或其他合金元素的介质(气体、液体、

固体)中加热,保温较长时间,从而使工件表层渗入碳、氮、硼和铬等元素。渗入元素后,有时还要进行其他热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。

热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一。大体来说,它可以保证和提高工件的各种性能 ,如耐磨、耐腐蚀等。还可以改善毛坯的组织和应力状态,以利于进行各种冷、热加工。

例如白口铸铁经过长时间退火处理可以获得可锻铸铁,提高塑性;齿轮采用正确的热处理工艺,使用寿命可以比不经热处理的齿轮成倍或几十倍地提高;另外,价廉的碳钢通过渗入某些合金元素就具有某些价昂的合金钢性能,可以代替某些耐热钢、不锈钢;工模具则几乎全部需要经过热处理方可使用。

目前,随着激光和等离子技术的日益成熟,利用这两种技术,并在普通钢工件表面涂敷一层其他耐磨、耐蚀或耐热涂层,以改变原工件表面性能,这种新技术称为表面改性。

钢的分类

钢是以铁、碳为主要成分的合金,它的含碳量一般小于2.11%。钢是经济建设中极为重要的金属材料。

钢按化学成分分为碳素钢(简称碳钢)与合金钢两大类。碳钢是由生铁冶炼获得的合金,除铁、碳为其主要成分外,还含有少量的锰、硅、硫、磷等杂质。碳钢具有一定的机械性能,又有良好的工艺性能,且价格低廉。因此,碳钢获得了广泛的应用。但随着现代工业与科学技术的迅速发展,碳钢的性能已不能完全满足需要,于是人们研制了各种合金钢。合金钢是在碳钢基础上,有目的地加入某些元素(称为合金元素)而得到的多元合金。与碳钢比,合金钢的性能有显著的提高,故应用日益广泛。

由于钢材品种繁多,为了便于生产、保管、选用与研究,必须对钢材加以分类。按钢材的用途、化学成分、质量的不同,可将钢分为许多类:

一.按用途分类

按钢材的用途可分为结构钢、工具钢、特殊性能钢三大类。

结构钢:1.用作各种机器零件的钢。它包括渗碳钢、调质钢、弹簧钢及滚动轴承钢。

2.用作工程结构的钢。它包括碳素钢中的甲、乙、特类钢及普通低合金钢。

工具钢:用来制造各种工具的钢。根据工具用途不同可分为刃具钢、模具钢与量具钢。

特殊性能钢:是具有特殊物理化学性能的钢。可分为不锈钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢等。

二.按化学成分分类

按钢材的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。

碳素钢:按含碳量又可分为低碳钢(含碳量≤0.25%);中碳钢(0.25%

合金钢:按合金元素含量又可分为低合金钢(合金元素总含量≤5%);中合金钢(合金元素总含量=5%--10%);高合金钢(合金元素总含量>10%)。此外,根据钢中所含主要合金元素种类不同,也可分为锰钢、铬钢、铬镍钢、铬锰钛钢等。

三.按质量分类

按钢材中有害杂质磷、硫的含量可分为普通钢(含磷量≤0.045%、含硫量≤0.055%;或磷、硫含量均≤0.050%);优质钢(磷、硫含量均≤0.040%);高级优质钢(含磷量≤0.035%、含硫量≤0.030%)。

此外,还有按冶炼炉的种类,将钢分为平炉钢(酸性平炉、碱性平炉),空气转炉钢(酸性转炉、碱性转炉、氧气顶吹转炉钢)与电炉钢。按冶炼时脱氧程度,将钢分为沸腾钢(脱氧不完全),镇静钢(脱氧比较完全)及半镇静钢。

钢厂在给钢的产品命名时,往往将用途、成分、质量这三种分类方法结合起来。如将钢称为普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、高级优质碳素工具钢、合金结构钢、合金工具钢等。

金属材料的机械性能

金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中,金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏,决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同,要求的工艺性能也就不同,如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。所谓使用性能是指机械零件在使用条件下,金属材料表现出来的性能,它包括机械性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏,决定了它的使用范围与使用寿命。 在机械制造业中,一般机械零件都是在常温、常压和非强烈腐蚀性介质中使用的,且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能,称为机械性能(或称为力学性能)。 金属材料的机械性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同(例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等),对金属材料要求的机械性能也将不同。常用的机械性能包括:强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。下面将分别讨论各种机械性能。

1.强度

强度是指金属材料在静荷作用下抵抗破坏(过量塑性变形或断裂)的性能。由于载荷的作用方式有拉伸、压缩、弯曲、剪切等形式,所以强度也

分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。各种强度间常有一定的联系,使用中一般较多以抗拉强度作为最基本的强度指针。

2.塑性

塑性是指金属材料在载荷作用下,产生塑性变形(永久变形)而不破坏的能力。

3.硬度

硬度是衡量金属材料软硬程度的指针。目前生产中测定硬度方法最常用的是压入硬度法,它是用一定几何形状的压头在一定载荷下压入被测试的金属材料表面,根据被压入程度来测定其硬度值。

常用的方法有布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)和维氏硬度(HV)等方法。

4.疲劳

前面所讨论的强度、塑性、硬度都是金属在静载荷作用下的机械性能指针。实际上,许多机器零件都是在循环载荷下工作的,在这种条件下零件会产生疲劳。

5.冲击韧性

以很大速度作用于机件上的载荷称为冲击载荷,金属在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力.

退火

1.完全退火和等温退火

完全退火又称重结晶退火,一般简称为退火,这种退火主要用于亚共析成分的各种碳钢和合金钢的铸,锻件及热轧型材,有时也用于焊接结构。一般常作为一些不重工件的最终热处理,或作为某些工件的预先热处理。

2.球化退火

球化退火主要用于过共析的碳钢及合金工具钢(如制造刃具,量具,模具所用的钢种)。其主要目的在于降低硬度,改善切削加工性,并为以后淬火作好准备。

3.去应力退火

去应力退火又称低温退火(或高温回火),这种退火主要用来消除铸件,锻件,焊接件,热轧件,冷拉件等的残余应力。如果这些应力不予消除,将会引起钢件在一定时间以后,或在随后的切削加工过程中产生变形或裂纹。

淬火

淬火时,最常用的冷却介质是盐水,水和油。盐水淬火的工件,容易得到高的硬度和光洁的表面,不容易产生淬不硬的软点,但却易使工件变

形严重,甚至发生开裂。而用油作淬火介质只适用于过冷奥氏体的稳定性比较大的一些合金钢或小尺寸的碳钢工件的淬火。

回火

1.降低脆性,消除或减少内应力,钢件淬火后存在很大内应力和脆性,如不及时回火往往会使钢件发生变形甚至开裂。

2.获得工件所要求的机械性能,工件经淬火后硬度高而脆性大,为了满足各种工件的不同性能的要求,可以通过适当回火的配合来调整硬度,减小脆性,得到所需要的韧性,塑性。

3.稳定工件尺寸

4.对于退火难以软化的某些合金钢,在淬火(或正火)后常采用高温回火,使钢中碳化物适当聚集,将硬度降低,以利切削加工。

炉型的选择

炉型应依据不同的工艺要求及工件的类型来决定

1.对于不能成批定型生产的,工件大小不相等的,种类较多的,要求工艺上具有通用性、多用性的,可选用箱式炉。

2.加热长轴类及长的丝杆,管子等工件时,可选用深井式电炉。

3.小批量的渗碳零件,可选用井式气体渗碳炉。

4.对于大批量的汽车、拖拉机齿轮等零件的生产可选连续式渗碳生产线或箱式多用炉。

5.对冲压件板材坯料的加热大批量生产时,最好选用滚动炉,辊底炉。

6.对成批的定型零件,生产上可选用推杆式或传送带式电阻炉(推杆炉或铸带炉)

7.小型机械零件如:螺钉,螺母等可选用振底式炉或网带式炉。

8.钢球及滚柱热处理可选用内螺旋的回转管炉。

9.有色金属锭坯在大批量生产时可用推杆式炉,而对有色金属小零件及材料可用空气循环加热炉。

加热缺陷及控制

一、过热现象

我们知道热处理过程中加热过热最易导致奥氏体晶粒的粗大,使零件的机械性能下降。

1.一般过热:加热温度过高或在高温下保温时间过长,引起奥氏体晶粒粗化称为过热。粗大的奥氏体晶粒会导致钢的强韧性降低,脆性转变温度升高,增加淬火时的变形开裂倾向。而导致过热的原因是炉温仪表失控

或混料(常为不懂工艺发生的)。过热组织可经退火、正火或多次高温回火后,在正常情况下重新奥氏化使晶粒细化。

2.断口遗传:有过热组织的钢材,重新加热淬火后,虽能使奥氏体晶粒细化,但有时仍出现粗大颗粒状断口。产生断口遗传的理论争议较多,一般认为曾因加热温度过高而使MnS之类的杂物溶入奥氏体并富集于晶接口,而冷却时这些夹杂物又会沿晶接口析出,受冲击时易沿粗大奥氏体晶界断裂。

3.粗大组织的遗传:有粗大马氏体、贝氏体、魏氏体组织的钢件重新奥氏化时,以慢速加热到常规的淬火温度,甚至再低一些,其奥氏体晶粒仍然是粗大的,这种现象称为组织遗传性。要消除粗大组织的遗传性,可采用中间退火或多次高温回火处理。

二、过烧现象

加热温度过高,不仅引起奥氏体晶粒粗大,而且晶界局部出现氧化或熔化,导致晶界弱化,称为过烧。钢过烧后性能严重恶化,淬火时形成龟裂。过烧组织无法恢复,只能报废。因此在工作中要避免过烧的发生。

三、脱碳和氧化

钢在加热时,表层的碳与介质(或气氛)中的氧、氢、二氧化碳及水蒸气等发生反应,降低了表层碳浓度称为脱碳,脱碳钢淬火后表面硬度、疲劳强度及耐磨性降低,而且表面形成残余拉应力易形成表面网状裂纹。 加热时,钢表层的铁及合金与元素与介质(或气氛)中的氧、二氧化碳、水蒸气等发生反应生成氧化物膜的现象称为氧化。高温(一般570度以上)工件氧化后尺寸精度和表面光亮度恶化,具有氧化膜的淬透性差的钢件易出现淬火软点。

为了防止氧化和减少脱碳的措施有:工件表面涂料,用不锈钢箔包装密封加热、采用盐浴炉加热、采用保护气氛加热(如净化后的惰性气体、控制炉内碳势)、火焰燃烧炉(使炉气呈还原性)

四、氢脆现象

高强度钢在富氢气氛中加热时出现塑性和韧性降低的现象称为氢脆。出现氢脆的工件通过除氢处理(如回火、时效等)也能消除氢脆,采用真空、低氢气氛或惰性气氛加热可避免氢脆。

几种常见热处理概念

1.正火:将钢材或钢件加热到临界点Ac3(对于亚共析钢)或Accm(过共析钢)以上30℃—50℃,保温适当时间后,在自由流动的空气中均匀冷却的热处理工艺为正火.

正火后的组织:亚共析钢为F+S,共析钢为S,过共析钢为S+Fe3CⅡ正火与完全退火的主要差别在于冷却速度快些,目的是让钢组织正常化,亦称常化处理。

2.退火,将亚共析钢工件加热至AC3以上20-40度,保温一段时间后,随炉缓慢冷却(或埋在砂中或石灰中冷却)至500度以下在空气中冷却的热处理工艺

3.固溶热处理:将合金加热至高温单相区恒温保持,使过剩相充分溶解到固溶体中,然后快速冷却,以得到过饱和固溶体的热处理工艺

4.时效:合金经固溶热处理或冷塑性形变后,在室温放置或稍高于室温保持时,其性能随时间而变化的现象。

5.固溶处理:使合金中各种相充分溶解,强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能,消除应力与软化,以便继续加工成型

6.时效处理:在强化相析出的温度加热并保温,使强化相沉淀析出,得以硬化,提高强度

7.淬火:将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却,使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺

8.回火:将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间,随后用符合要求的方法冷却,以获得所需要的组织和性能的热处理工艺

9.钢的碳氮共渗:碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程。习惯上碳氮共渗又称为氰化,目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗(即气体软氮化)应用较为广泛。中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度,耐磨性和疲劳强度。低温气体碳氮共渗以渗氮为主,其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。

10.调质处理:一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理广泛应用于各种重要的结构零件,特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后得到回火索氏体组织,它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织为优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关,一般在HB200-350之间。 回火的种及应用

根据工件性能要求的不同,按其回火温度的不同,可将回火分为以下几种:

(一)低温回火(150-250度)

低温回火所得组织为回火马氏体。其目的是在保持淬火钢的高硬度和高耐磨性的前提下,降低其淬火内应力和脆性,以免使用时崩裂或过早损坏。它主要用于各种高碳的切削刃具,量具,冷冲模具,滚动轴承以及渗碳件等,回火后硬度一般为HRC58-64。

(二)中温回火(350-500度)

中温回火所得组织为回火屈氏体。其目的是获得高的屈服强度,弹性极限和较高的韧性。因此,它主要用于各种弹簧和热作模具的处理,回火后硬度一般为HRC35-50。

(三)高温回火(500-650度)

高温回火所得组织为回火索氏体。习惯上将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理,其目的是获得强度,硬度和塑性,韧性都较好的综合机械性能。因此,广泛用于汽车,拖拉机,机床等的重要结构零件,如连杆,螺栓,齿轮及轴类。回火后硬度一般为HB200-330。

气氛与金属的化学反应

一.气氛与钢铁的化学反应

1.氧化

2Fe+02→2Fe0

Fe+H20→Fe0+H2

FeC+C02→Fe+2C0

2.还原

Fe0+H2→Fe+H20Fe0+C0→Fe+02

3.渗碳

2C0→[C]+C02

Fe+[C]→FeC

CH4→[C]+2H2

4.渗氮

2NH3→2[N]+3H2

Fe+[N]→FeN

二.各种气氛对金属的作用

氮气:在≥1000度时会与Cr,C0,Al.Ti反应

氢气:可使铜,镍,铁,钨还原。当氢气中的水含量达到百分之0.2-0.3时,会使钢脱碳

水:≥800度时,使铁、钢氧化脱碳,与铜不反应

一氧化碳:其还原性与氢气相似,可使钢渗碳

钢的氮化及碳氮共渗

钢的氮化(气体氮化)

概念:氮化是向钢的表面层渗入氮原子的过程,其目的是提高表面硬度和耐磨性,以及提高疲劳强度和抗腐蚀性。

它是利用氨气在加热时分解出活性氮原子,被钢吸收后在其表面形成氮化层,同时向心部扩散。

氮化通常利用专门设备或井式渗碳炉来进行。适用于各种高速传动精密齿轮、机床主轴(如镗杆、磨床主轴),高速柴油机曲轴、阀门等。 氮化工件工艺路线:锻造-退火-粗加工-调质-精加工-除应力-粗磨-氮化-精磨或研磨。

由于氮化层薄,并且较脆,因此要求有较高强度的心部组织,所以要先进行调质热处理,获得回火索氏体,提高心部机械性能和氮化层质量。 钢在氮化后,不再需要进行淬火便具有很高的表面硬度大于HV850)及耐磨性。

氮化处理温度低,变形很小,它与渗碳、感应表面淬火相比,变形小得多

钢的碳氮共渗:碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程,习惯上碳氮共渗又称作氰化。目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗(即气体软氮化)应用较是广。中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度,耐磨性和疲劳强度,低温气体碳氮共渗以渗氮为主,其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。

热处理应力及其影响

热处理残余力是指工件经热处理后最终残存下来的应力,对工件的形状,尺寸和性能都有极为重要的影响。当它超过材料的屈服强度时,便引起工件的变形,超过材料的强度极限时就会使工件开裂,这是它有害的一面,应当减少和消除。但在一定条件下控制应力使之合理分布,就可以提高零件的机械性能和使用寿命,变有害为有利。分析钢在热处理过程中应力的分布和变化规律,使之合理分布对提高产品质量有着深远的实际意义。例如关于表层残余压应力的合理分布对零件使用寿命的影响问题已经引起了人们的广泛重视。

一、钢的热处理应力

工件在加热和冷却过程中,由于表层和心部的冷却速度和时间的不一致,形成温差,就会导致体积膨胀和收缩不均而产生应力,即热应力。在热应力的作用下,由于表层开始温度低于心部,收缩也大于心部而使心部受拉,当冷却结束时,由于心部最后冷却体积收缩不能自由进行而使表层受压心部受拉。即在热应力的作用下最终使工件表层受压而心部受拉。这种现象受到冷却速度,材料成分和热处理工艺等因素的影响。当冷却速度愈快,含碳量和合金成分愈高,冷却过程中在热应力作用下产生的不均匀塑性变形愈大,最后形成的残余应力就愈大。另一方面钢在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时,因比容的增大会伴随工件体积的膨胀,&127;工件各部位先后相变,造成体积长大不一致而产生组织应力。组织应力变化的最终结果是表层受拉应力,心部受压应力,恰好与热应力

相反。组织应力的大小与工件在马氏体相变区的冷却速度,形状,材料的化学成分等因素有关。

任何工件在热处理过程中,只要有相变,热应力和组织应力都会发生。只不过热应力在组织转变以前就已经产生了,而组织应力则是在组织转变过程中产生的,在整个冷却过程中,热应力与组织应力综合作用的结果,就是工件中实际存在的应力。这两种应力综合作用的结果是十分复杂的,受着许多因素的影响,如成分、形状、热处理工艺等。就其发展过程来说只有两种类型,即热应力和组织应力,作用方向相反时二者抵消,作用方向相同时二者相互迭加。不管是相互抵消还是相互迭加,两个应力应有一个占主导因素,热应力占主导地位时的作用结果是工件心部受拉,表面受压。组织应力占主导地位时的作用结果是工件心部受压表面受拉。

二、热处理应力对淬火裂纹的影响

存在于淬火件不同部位上能引起应力集中的因素(包括冶金缺陷在内),对淬火裂纹的产生都有促进作用,但只有在拉应力场内(尤其是在最大拉应力下)才会表现出来,若在压应力场内并无促裂作用。

淬火冷却速度是一个能影响淬火质量并决定残余应力的重要因素,也是一个能对淬火裂纹赋于重要乃至决定性影响的因素。为了达到淬火的目的,通常必须加速零件在高温段内的冷却速度,并使之超过钢的临界淬火冷却速度才能得到马氏体组织。就残余应力而论,这样做由于能增加抵消组织应力作用的热应力值,故能减少工件表面上的拉应力而达到抑制纵裂的目的。其效果将随高温冷却速度的加快而增大。而且,在能淬透的情况下,截面尺寸越大的工件,虽然实际冷却速度更缓,开裂的危险性却反而愈大。这一切都是由于这类钢的热应力随尺寸的增大实际冷却速度减慢,热应力减小,组织应力随尺寸的增大而增加,最后形成以组织应力为主的拉应力作用在工件表面的作用特点造成的。并与冷却愈慢应力愈小的传统观念大相径庭。对这类钢件而言,在正常条件下淬火的高淬透性钢件中只能形成纵裂。避免淬裂的可靠原则是设法尽量减小截面内外马氏体转变的不等时性。仅仅实行马氏体转变区内的缓冷却不足以预防纵裂的形成。一般情况下只能产生在非淬透性件中的弧裂,虽以整体快速冷却为必要的形成条件,可是它的真正形成原因,却不在快速冷却(包括马氏体转变区内)本身,而是淬火件局部位置(由几何结构决定),在高温临界温度区内的冷却速度显著减缓,因而没有淬硬所致产生在大型非淬透性件中的横断和纵劈,是由以热应力为主要成份的残余拉应力作用在淬火件中心,而在淬火件末淬硬的截面中心处,首先形成裂纹并由内往外扩展而造成的。为了避免这类裂纹产生,往往使用水--油双液淬火工艺。在此工艺中实施高温段内的快速冷却,目的仅仅在于确保外层金属得到马氏体组织,而从内应力的角度来看,这时快冷有害无益。其次,冷却后期缓冷的目的,主要不是为了

降低马氏体相变的膨胀速度和组织应力值,而在于尽量减小截面温差和截面中心部位金属的收缩速度,从而达到减小应力值和最终抑制淬裂的目的。

三、残余压应力对工件的影响

渗碳表面强化作为提高工件的疲劳强度的方法应用得很广泛的原因。一方面是由于它能有效的增加工件表面的强度和硬度,提高工件的耐磨性,另一方面是渗碳能有效的改善工件的应力分布,在工件表面层获得较大的残余压应力,提高工件的疲劳强度。如果在渗碳后再进行等温淬火将会增加表层残余压应力,使疲劳强度得到进一步的提高。 热处理工艺

残余应力值(kg/mm2)渗碳后880-900度盐浴加热,260度等温40分钟-65

渗碳后880-900度盐浴加热淬火,260度等温90分钟-18

渗碳后880-900度盐浴加热,260度等温40分钟,260度回火90分钟-38

测试结果可以看出等温淬火比通常的淬火低温回火工艺具有更高的表面残余压应力。等温淬火后即使进行低温回火,其表面残余压应力,也比淬火后低温回火高。因此可以得出这样一个结论,即渗碳后等温淬火比通常的渗碳淬火低温回火获得的表面残余压应力更高,从表面层残余压应力对疲劳。

范文四:金属材料及热处理 投稿:任驽驾

安徽工业大学成人高等教育 2015年第 二 学期

(金属材料及热处理)课程考试试卷( A )卷

考试时间90分钟,满分 100 分 要求:闭卷 [√ ],开卷[ ];答题纸上答题[ ],卷面上答题[ √] (填入√)

一、 填空题(每空1分,共20分) 1、金属材料与热处理是一门研究金属材料的 、 、 与金属材

料的 间的关系和变化规律的学科。

2、常见的金属晶格类型有 晶格、 晶格和 晶格三种。

3、原子呈无序堆积状态的物体叫 ;原子呈有序、有规则排列的物体叫 。一般固态金属都属于 。

4、金属的整个结晶过程包括 和 两个基本过程组成。

5、断裂前金属材料产生 的能力称为塑性。金属材料的 和 数值越大,表示材料的塑性越好。

6、按化学成分和退火目的的不同,退火可分为: 、 、 、 、 等。 二、判断题(每题2分,共20分)

1、同一材料式样长短不同,测得的伸长率数值相同。 ( )

2、布氏硬度测量法不宜用于测量成品及较薄零件。 ( )

4、弹性变形不能随载荷的去除而消失。 ( )

5、冷形变强化降低了金属的塑性、韧性,因此不能作为强化金属材料的方法。 ( )

6、工业纯铁中碳的质量分数为小于0.0218%。 ( )

7、低温回火的目的是使工件获得高的弹性极、限屈服强度和韧性。 ( )

8、合金元素的有益作用只有通过适当的热处理才能发挥出来。 ( )

9、磷是一种有害杂质,是由于它能使钢的强度和硬度显著降低。 ( )

10、亚共析钢的平衡组织为珠光体。 ( )

三、选择题(每题2分,共20分)

1、错误!未找到引用源。 转变为错误!未找到引用源。-错误!未找到引用源。时的温度为( )℃

A、770 B、912 C、1394

2、洛氏硬度C标尺所用的压头是( )。

A、淬硬钢球 B、金刚石圆锥体 C、硬质合金球

3、用拉伸试验可测定材料的( )性能指标。

A、强度 B、硬度 C、韧性

4、疲劳试验时,试样承受的载荷为( )

A、静载荷 B、冲击载荷 C、交变载荷

3、在常温下,细晶粒金属的力学性能比粗晶粒金属高。 ( )

5、珠光体的含碳量为( )%

A、0.77 B、2.11 C、6.99

6、从金属学的观点来看,冷加工和热加工是以( )温度为界限区分的。

A、结晶 B、 再结晶 C、相变

7、含碳量为1.2%的铁碳合金,在室温下的组织为( )。

A、珠光体 B、珠光体+铁素体 C、珠光体+二次渗碳体

8、铁碳合金相图上的共析线是( )。

A、ACD B、ECF C、PSK

9、VC属于( )化合物。

A、正常价 B、电子 C、间隙

10、生产上通常用来消除枝晶偏析的热处理是(

A、火焰淬火 B、均匀化退火 C、调质处理

四、名词解释(每题5分,共15分)

1、弹性变形

2、共析转变

3、固溶强化

五、简答与计算(1题10分,2题15分,共25分)

1、强化金属材料的方法有哪些?

。 )

2、有一根环形链条,用直径为ϕ10mm的钢条制造,已知该钢条σs =314 MPa,试求此链条能承受的最大载荷?

范文五:金属材料及热处理 投稿:史皮皯

目 录

实验一 金属材料的硬度实验 ................................................................................. 1 实验二铁碳合金平衡状态显微组织分析 ....................................................... 5 实验三 钢的热处理...................................................................................................... 8 附表1: .......................................................................................................................... 11 附表2:布氏、洛氏、维氏硬度与强度换算对照表 ....................................... 15

实验一金属材料的硬度实验

一、实验目的

1、了解硬度测定的基本原理及应用范围; 2、测定钢试样的布氏、洛氏硬度值。

二、概述

金属的硬度是金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力,硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念,由于在金属表面以下不同深处材料所承受的应力和所发生的变形程度不同,因而硬度值综合的反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量塑变、抗力塑变强化以及大量形变抗力。金属表面硬度值越高,抵抗塑性变形能力越大,材料产生塑性变形就越困难。另外,硬度与其他机械性能(如强度指标b及塑性指标和)之间有着一定的内在联系,所以从某种意义上说硬度的大小对于机械零件和工具的使用性能及寿命具有决定性意义。

三、布氏硬度实验基本原理

1、实验原理

布氏硬度实验是在布氏试验机上进行。将直径为D的硬化钢球在一定的载荷P下压入金属表面(图1-1),并根据所得压痕d的大小来断定硬度。布氏硬度值是根据作用于钢球上的载荷对所得压痕表面积之比来确定,即

HB

PAB

(Kg/mm2) (1)

式中:P——载荷(Kg)

AB—— 压痕的球面体(球缺)

HB——布氏硬度值

由几何学可知球缺的面积等于:

ABDh (2)

式中:D——钢球直径

h——压痕深度

(a)原理图 (b)h和d的关系

图1-1布氏硬度测定原理

用压痕的直径和表示AB可得:

AB

D(DDd)2

22

(3)

如果把所得的AB值代入公式(1)中,则有: HB

P

Dh

P

D

2

Dd]

2

2

2P

[D

D[DDd]

22

Kg/mm2 (4)

式(4)中只有d是变量,因此只需测出压痕直径,根据已知D和P值即可计算出金属表面的布氏硬度HB的值。在实际实验中,可由测出之压痕直径d直接查表得到HB值。

由于材料有软有硬,所测工件有厚有薄,若只采用一种载荷(如3000kgf)和钢球直径(如10mm)时,则对硬的金属适合,而对软的金属就不适合,会发生整个钢球陷入金属中的现象;若对于厚工件适合,则对于薄件会出现压透的现象,所以在测定不同材料的布氏硬度值时就要求有不同的载荷P和钢球直径D。为了得到统一的、可以相互进行比较的数值,必须使P和D之间维持某一比例关系,以保证所得到的压痕形状的几何相似关系,其必要条件是压入角保持不变。

根据相似原理由图1-1(b)可知d和的关系是:

D2sin

2

d2

或dDsin

2

(5)

将式(5)代入式(4),得:

P

HB2

D

1



(6) 2

PD

2

21sin

2

式(6)说明,当为常值时,为使HB值相同,不论采用何种大小的载荷和钢球直径,只要满足GB231-63规定,

PD

2

也应保持为一定值。因此对同一材料而言,

PD

2

=常数,所得到的HB值也是一样的。根据

比值有30、10和2.5三种,具体实验数据和适用范围参考表1-1。

表1-1 布氏硬度实验规范

2、操作步骤

首先打开电源开关,指示灯亮后,将试件样品放在布氏硬度试验机样品台上,按顺时针方向转动手轮,使丝杠升至试件样品与压头接触,最后至手轮不能转动位置(注意用力不能太大),此时按下绿色按键,试验机马达将会自动开启加载----保持-----卸载。马达停止转动后,按逆时针方向转动手轮,取下试件样品,用带刻度的放大镜测量其压痕直径,根据所得直径值,从附表1中查出HB值。

注意:实验完成后,按照布氏硬度数0.102F/D2和压痕最大直径为10mm查取HB值。

四、洛氏硬度实验的基本原理

1、实验原理

洛氏硬度实验使用顶角120°的金刚石或直径为1/16英寸(1.58mm)的淬火钢球作为压入物,根据压痕塑性变形深度计算材料的硬度。由于所用的压入物和载荷不同求得的硬度分别用HRC,HRB等代表(见表1-2)。

表1-2 试验的载荷和压头的选取表

洛氏硬度值用h来计算,h相当于压头向下轴向移动的距离,一个硬度等于0.002毫米的距离(如图1-2)。因此试验时h 愈大,即表示硬度愈低,反之,则硬度愈高。

图1-2洛氏硬度实验过程

洛氏硬度值用HR表示,并注明所用标尺A、B或C,如HRB,HRC其硬度值可以分别按下公式计算:

当做A或C标尺实验时: HRA或HRC0.2h100当做B标尺实验时:

h0.002

(7)

HRB0.26h130

h

0.002

(8)

式中:h——压痕深度,hh1h0,毫米;

h0——在初载荷作用下,压头压入试件表面的深度,毫米;

h1——在施加总载荷后卸去主载荷,在初载荷作用下,压头压入试件表面的深度,毫米。

2、操作步骤

打开电源开关,使屏幕显示标尺(HRC或HRB)和载荷相符后把试样放在洛氏硬度试验样品台上,按顺时针方向转动手轮,使试件与压头紧触,然后慢慢由左向右继续转动手轮,注意使屏幕上

仪器会自动加载----保持-----卸载,加载完毕后屏幕上显示实际洛氏硬度值,此时记录实验数据,并反方向转动手轮,从样品台上取下试件。

五、显微硬度测量原理

显微硬度是通过光学放大,测出在一定试验力下的金刚石角锥体压头压入被测物后所残留的压痕的对角线长度来求出被测物的硬度。

硬度值计算公式如下:

HV

PA

1.8544Pd

2

(9)

式中:P——载荷(Kg)

A——压痕的面积,mm2 d——压痕对角线长度,mm

HV——布氏硬度值

六、综合以上各项实验报告要求

1、写明实验目的

2、实验原理:简述布氏、洛氏、显微硬度试验机的测量原理。

3、将实验结果填入下列表格中,并将HRB、HRC、HV值换算成HB值。

表1-1 布氏硬度机测量数据

表1-2 洛氏硬度机测量数据

表1-3 显微硬度机测量数据

实验二铁碳合金平衡状态显微组织分析

一、实验目的

1、了解铁碳合金(碳钢和白口铁的显微组织)在平衡状态下的,显微组织; 2、分析碳钢与白口铁的组织和铁碳相图之间的关系。

二、概述

铁碳相图(如图2-1和2-2所示)上的各种合金,通常按其含碳量及组织的不同,分成下列三类:

L—液体、A—奥氏体、FeC—渗碳体、F—铁素体、P—珠光体、Ld—莱氏体。

图2-1 6个典型的铁碳合金在相图上的位置

纯铁(C

钢(0.02~2.11%)——高温组织为均匀的单相奥氏体,727℃有共析转变,低温组织因成分而异,根据低温组织的不同,钢分为三种,即亚共析钢(0.02~0.8%),共析钢(0.8%)和过共析钢(0.8~2.11%)。

白口铁(2.11~6.69%)——特点是液相结晶时,都有共晶反应,共晶反应得到的组织是莱氏共晶(奥氏体+渗碳体),由于奥氏体在727℃时发生的共析反应,故常温莱氏体为:珠光体+渗碳体,此组织是以渗碳体为基体的组织,所以白口铁很脆,不能锻造。白口铁的低温组织因成分而异,根据其低温组织的不同,白口铁分为三种,即亚共白口铁(2.11~4.3%)、共晶白口铁(4.3%)和过共晶白口铁(4.3~6.69%)。

1、亚共析钢:其组织是由先共析铁素体和珠光体组成。随含碳量增加,先共析铁素体逐渐减少,珠光体逐渐增多。由于铁素体是从奥氏体中析出的,因此先共析铁素体分布在珠光体周围,即在原为奥氏体晶体处。在显微镜下我们看到的白色的先共析铁素体包围着墨色的珠光体,当钢中碳含量低时,先共析铁素体很多,成粒状分布,而碳含量高时先共析铁素体成为细网状,当成分接近共析成分时先共析铁素体数量接近于零。

2、共析钢:其组织全部为珠光体,珠光体是铁素体的渗碳体的机械混合物。在显微镜下我们看到的铁素体和渗碳体成片状交替分布着,当放大倍数低时,由于鉴别率低分辨不出片层结构,看到的只是不同程度暗黑色块状组织,每个块是由相同方位的片组成的珠光体集团,由于集团之间的位相不同,受浸蚀程度和对光线的反射能力不同,因此在显微镜下成明暗度不同的块状。

3、过共析钢:是由珠光体和网状渗碳体(二次)所组成,渗碳体是Fe 、C二组元的化合物(FeC)含碳6.69﹪显微镜下白色网状为渗碳体,暗色为光体。随着钢中碳含量增加渗碳体量增加。

4、亚共晶白口铁:在1147~727℃时,由初生奥氏体和莱氏体共晶组成,初生奥氏体的数量将随含碳量的增加而逐渐减少。从1147℃冷却到727℃时初生奥氏体与莱氏体共晶中的奥氏体因析出二次渗碳体而降低奥氏体中的含碳量,至727℃时转变成珠光体,所以亚共晶白铁的室温组织系由珠光体与共晶变态莱氏体所组成。

5、共晶白口铁:全部是莱氏体,莱氏体(共晶体)是在温度为1147℃所产生的,在1147~727℃时为奥氏体与渗碳体的机械混合物,在727℃以下时,其中奥氏体转变为珠光体。

6、过共晶白口铁:由初生(一次)渗碳体与莱氏体共晶所组成,一次渗碳体在随后冷却过程中不再发生相变。故其显微组织在室温时为白亮条状的一次渗碳体和变态莱氏体共晶,其中一次渗碳体量将随着碳含量的增加而增多。

三、实验内容

将表2-1中所列组织放置在显微镜下,观察其合金组织结构。

表2-1 铁碳合金组织

四、实验报告要求

1、写明实验目的。

2、分析各种成分的铁碳合金的组织特征。

3、将已准备好的金相样品在显微镜下进行细致观察研究,并画出所观察到的显微组织图,(画在直线为Ф30mm的圆内)。

4、思考题:分析含碳量和金相组织之间的关系。

)量碳含(图相C3eF-eF2-2图

实验三钢的热处理

一、实验目的

1、不同加热温度对钢性能的影响; 2、了解退火、淬火和回火的应用;

3、熟悉碳钢经淬火、回火后的组织和淬火和回火对碳钢性能的影响。

二、概述

热处理是一种重要的金属加工工艺。它对改善钢材的质量,提高工件使用寿命起着极其重要的作用。例如在机床制造中,百分之六十到七十的零件都要经过热处理。至于模具和滚动轴承等都进行热处理之后才能使用。因此,热处理将在现代化工业中发挥更重要的作用。

退火、正火、淬火和回火是钢的基本热处理工艺。退火和正火可作为钢材的预先处理,也可以是最终热处理,钢材经退火或正火后一般均得到珠光体类组织。但由于冷却速度不同,正火冷却速度大于退火,因此正火所得珠光体比退火为细,其硬度和强度等性能比退火高。

淬火和随后回火热处理经常是作为零件的最后的热处理。若制订的热处理工艺不正确,将使产品达不到要求的性能,以致需要重新处理,甚至使工件报废。

1、淬火

所谓淬火就是将钢加热到Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上30~50℃,保温后放入各种不同的冷却介质中快速冷却,以获得马氏体组织。碳钢经淬火组织为马氏体和一定数量的残余奥氏体的所组成。

为了正确地进行钢的淬火,必须考虑下列三个重要因素:淬火加热温度、保温时间和冷却速度。 淬火温度(如图3-1所示)的选择随钢种不同而异,但均应得到细小的奥氏体晶粒为原则,以便冷却后获得细小的马氏体。对于亚共析钢,淬火温度为Ac3以上30~50℃,淬火后得到细小马氏体组织。淬火温度过高会增加钢材的氧化和脱碳,且由于奥氏体晶粒的长大,淬火后得到粗大马氏体,工件易变形开裂,机械性能下降。淬火温度过低则得到铁素体加马氏体的混合组织,为不完全淬火,将造成淬火硬度不足。对于过共析钢,淬火温度在Ac1以上30-50℃,淬火后得到渗碳体+马氏体组织。

图3-1碳钢淬火温度范围 图3-2 共析钢C曲线图上估计连续冷却速度的影响

冷却是淬火的关键工序,它直接影响到钢淬火后组织和性能。冷却时应使冷却速度大于临界冷却速度,以保证获得马氏体组织;在这个前提下有应尽量缓慢冷却,以减小内应力,防止变形和开裂。为此,可根据C曲线图(如图3-2所示),使淬火工件在过冷奥氏体最不稳定的温度范围(650~550℃)进行冷却(即与C曲线的“鼻尖”相切),而在较低温度(300~100℃)时的冷却速度则尽可能小些。

2、回火

回火是淬火后继续进行的一种热处理操作。淬火后得到的马氏体组织,具有高度的强度和硬度,但韧性、塑性增加,而硬度降低。但在某些温度回火时,钢的韧性很低,此现象称为回火脆性。

回火温度(℃)

图3-3钢的硬度随回火温度的变化

低温回火(250℃以下)得到回火马氏体,回火马氏体是马氏体分解得到极细的碳化物和过饱和

-Fe组成。在电子显微镜下观察到暗黑色针状组织,仍有较高的强度和硬度。

中温回火(350-450℃)得到回火屈氏体组织,回火屈氏体是由-Fe与碳化物组成。由于碳化物仍很细小,在光学显微镜下不能分辨呈暗黑组织,它具有较好的弹性。

高温回火(500-650℃)得到回火索氏体组织,由于碳化物集聚并球化,在高倍显微下观察到细状碳化分布在铁素体上它具有较高的综合机械性能。

三、实验内容

1、本次实验采用的钢材T8(或45)钢。 2、本次实验的热处理工艺包括:

(1)T8钢分别在650℃,780℃炉内加热,选择空、油、水三种介质作为冷却剂,并测定其硬度。

(2)选择150℃、400℃、600℃作为回火温度。 (3)观察淬火组织和回火组织。

四、实验组织和步骤

1、将试样放入已加热到两种不同温度的炉内加热(650℃炉中1块,780℃5块)15~30分钟,并制订热处理工艺(加热、保温、冷却)。

2、将加热好的试样分别在不同介质中冷却,取出后用砂轮打去脱碳层,然后用硬度计打硬度值。 3、将淬火后的试样随后在150℃、400℃、600℃进行回火,回火时间为15~30分钟,取出后再次测量试样的回火硬度值。

4、观察已准备好的样品组织。

五、实验报告要求

1、写明实验目的。 2、写明实验原理。

3、将实验结果填入表中:(将测得的硬度值统一换算为HB)

表1 在不同冷却介质中冷却后试样的硬度值

材料:__________ 退火硬度:__________

表2试样在不同温度下回火硬度值

4、将淬火组织和回火组织画在直径为ф30的圆内。 5、思考题:

(1)分析淬火时加热温度、冷却方式对碳钢性能的影响。 (2)画出回火温度与硬度之间的关系曲线图。

附表1:

附表2:布氏、洛氏、维氏硬度与强度换算对照表

范文六:金属材料的热处理 投稿:邱濻濼

4CrW2Si合金工具钢

4CrW2Si合金工具钢特性及适用范围:

4CrW2Si耐冲击工具用钢,4CrW2Si既可做冷作模具钢,又可做热作模具钢。4CrW2Si合金工具钢是在铬硅钢的基础上加入2.00%~2.50%(质量分数)的钨而成的,因而在具有一定淬透性和高温强度同时,在回火状态下可能获得较高的韧性。主要用于制作高冲击载荷下操作的工具,如风动工具、錾子、冲裁切边复合模、冲模、冷切用的剪刀等冲剪工具,以及部分小型热作模具。

参考对应钢号:我国GB标准钢号是4CrW2Si,日本JIS标准钢号SKS41, 美国 AISI/SAE标准钢号 S1 ,德国标准钢号35WCRV7/45WCRV7。 4CrW2Si合金工具钢化学成份: 碳 C :0.35~0.45 硅 Si:0.80~1.10 锰 Mn:≤0.40

硫 S :≤0.030 磷 P :≤0.030 铬 Cr:1.00~1.30 镍 Ni:允许残余含量≤0.25 铜 Cu:允许残余含量≤0.30 钨 W :2.00~2.50

4CrW2Si合金工具钢力学性能:

硬度 :退火,217~179HB,压痕直径4.1~4.5mm;淬火,≥53HRC 4CrW2Si合金工具钢热处理规范及金相组织: 热处理规范:试样淬火860~900℃,油冷。

4CrW2Si合金工具钢交货状态:钢材以退火状态交货。

45号钢,是GB中的叫法,JIS中称为:S45C,ASTM中称为1045,080M46,DIN称为:C45 。 [编辑本段]

[1]

化学成分

含碳(C)量是0.42~0.50%,Si含量为0.17~0.37%,Mn含量0.50~0.80%,Cr含量

处理方法

热处理

推荐热处理温度:正火850,淬火840,回火600.

45号钢为 优质碳素结构用钢 ,硬度不高易切削加工,模具中常用来做模板,梢子,导柱等,但须热处理 。

1. 45号钢淬火后没有回火之前,硬度大于HRC55(最高可达HRC62)为合格。

实际应用的最高硬度为HRC55(高频淬火HRC58)。 2. 45号钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。

调质处理后零件具有良好的综合机械性能,广泛应用于各种重要的结构零件,特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低,不耐磨。可用调质+表面淬火提高零件表面硬度。

渗碳处理

一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件,其耐磨性比调质+表面淬火高。其表面含碳量0.8--1.2%,芯部一般在0.1--0.25%(特殊情况下采用0.35%)。经热处理后,表面可以获得很高的硬度(HRC58--62),芯部硬度低,耐冲击。 如果用45号钢渗碳,淬火后芯部会出现硬脆的马氏体,失去渗碳处理的优点。现在采用渗碳工艺的材料,含碳量都不高,到0.30%芯部强度已经可以达到很高,应用上不多见。0.35%从来没见过实例,只在教科书里有介绍。可以采用调质+高频表面淬火的工艺,耐磨性较渗碳略差。

GB/T699-1999标准规定的45钢推荐热处理制度为850℃正火、840℃淬火、600℃回火,达到的性能为屈服强度≥355MPa

GB/T699-1999标准规定45钢抗拉强度为600MPa,屈服强度为355MPa,伸长率为16%,断面收缩率为40%,冲击功为39J []

用途

轴类零件的功用、结构特点及技术要求

轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件,传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件,其长度大于直径,一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同,轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。

轴的长径比小于5的称为短轴,大于20的称为细长轴,大多数轴介于两者之间。 轴用轴承支承,与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准,它们的精度和表面质量一般要求较高,其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定,通常有以下几项:

(一)尺寸精度 起支承作用的轴颈为了确定轴的位置,通常对其尺寸精度要求较高(IT5~IT7)。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低(IT6~IT9)。

(二)几何形状精度 轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等,一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面,应在图纸上标注其允许偏差。

(三)相互位置精度 轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求,否则会影响传动件(齿轮等)的传动精度,并产生噪声。普通精度的轴,其配合轴段对支承轴颈的径向

跳动一般为0.01~0.03mm,高精度轴(如主轴)通常为0.001~0.005mm。

(四)表面粗糙度 一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5~0.63μm,与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63~0.16μm。

轴类零件的毛坯和材料

(一)轴类零件的毛坯 轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构,选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴,一般以棒料为主;而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴,常选用锻件,这样既节约材料又减少机械加工的工作量,还可改善机械性能。

根据生产规模的不同,毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻,大批大量生产时采用模锻。

(二)轴类零件的材料 轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范(如调质、正火、淬火等),以获得一定的强度、韧性和耐磨性。

45钢是轴类零件的常用材料,它价格便宜经过调质(或正火)后,可得到较好的切削性能,而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能,淬火后表面硬度可达45~52HRC。

40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件,这类钢经调质和淬火后,具有较好的综合机械性能。

轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn,经调质和表面高频淬火后,表面硬度可达50~58HRC,并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能,可制造较高精度的轴。

精密机床的主轴(例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴)可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后,不仅能获得很高的表面硬度,而且能保持较软的芯部,因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较,它有热处理变形很小,硬度更高的特性。 45号钢广泛用于机械制造,这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢,淬火性能并不好, 45号钢可以淬硬至HRC42~46。所以如果需要表面硬度,又希望发挥45#钢优越的机械性能,常将45#钢表面渗碳淬火,这样就能得到需要的表面硬度。

国 家 中国 牌 号 45 编号UNS 标准号 GB 699-88

化学成分(%) 0.42-0.50C,0.17-0.37Si,0.50-0.80Mn,0.035P,0.035S,0.25Ni,0.25Cr,0.25Cu

形 态 锭、坯、条、管、板、带 状 态 不热处理、退火、正火、高温回火

抗拉强度Mpa 600 屈服强度Mpa 355 伸长率% 16 编辑词条

Cr12Mo1V1模具钢

Cr12Mo1V1模具钢是国际上广泛采用的高碳高铬型冷作模具钢,属于莱氏体钢。源于美国的D2钢(AISI、ASTM)。我国原来是引用前苏联的X12,现在的俄罗斯的X12MΦ。Cr12MoV模具钢早在YB-7合金工具钢标准中就纳标了,所有有悠久的使用历史,而D2模具钢是1985年引进的、命名为 Cr12Mo1V1,以与 Cr12MoV区别,并纳入1985年的GB1299-1985标准。

Cr12Mo1V1模具钢的化学成分与D2完全一致。经多年的实践证明, Cr12Mo1V1模具钢的性能优于 Cr12MoV模具钢。由于钢的含Mo、V量比 Cr12MoV钢高,并含有Co,改善了钢的组织,其强韧性、耐磨性均有所提高。

几乎所有的工业先进国家都把这一钢号纳入国家标准和准国家标准,如英国的BD2(BS),德国的X155 CrMoV12-1,法国的X160 CrMoV12(NF),意大利的X155CrVMo12-1KV(UNI)。日本的SKD11(JIS)模具钢在成分上介于我国的Cr12Mo1V1和 Cr12MoV之间,但含V偏低且不含Co,但是日本把SKD11等同于D2看待。瑞典SIS中没有同类型钢号,但瑞典的模具钢生产厂家如乌德霍姆(UHB)有类同牌号SVERKER21,一胜百公司(ASSAB)也有牌号为XW-41的钢。奥地利百禄公司的K110。日本大同特钢公司的DC11,日立金属公司的日立牌SLD,不二越公司的CDS11,爱知制钢的SKD11,山阳特钢的QC11,德国蒂森克虏伯公司的GS-379以及ISO的160CrMoV12。

俄罗斯把前苏联的X12M改成X12Φ,但其含Mo、V量仍偏低,只等同于我国的 Cr12MoV模具钢。

Cr12Mo1V1模具钢的用途与 Cr12MoV相同。用于要求更高的模具零件。 化学成分【GB/T1299-12000(质量分数)(%)】

热处理工艺:

Cr12Mo1V1(D2)模具钢材热处理工艺

去应力退火

工件粗加工后,加热至600~650℃,保温2h,随炉冷却到500℃,出炉空冷。 淬火

工件缓慢升温到600℃,保温20min进行第一次预热,均温后升至850℃,再保温30min进行第二次预热,最后升温到1020~1040℃,保温25~40min,出炉空冷。 回火

淬火后应立即回火,并回火至少两次,每次保温时间不低于2h

注意:淬火后应及时回火,防止开裂,并要防止表面脱碳,量规及高精度模具应进行深冷处理(-70℃),并采用高温回火,减少工件变形,高温回火温度500~560℃,硬度大于58HRC.

GCr15

该钢材的图片

GCr15钢是一种合金含量较少、具有良好性能、应用最广泛的。经过淬火加回火后具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。该钢冷加工塑性中等,切削性能一般,焊接性能差,对形成白点敏感性能大,有回火脆性。 化学成分/元素含量(%)

C:0.95-1.05 Mn:0.20-0.40 Si:0.15-0.35 S:

1.65

其热处理制度为:钢棒退火,钢丝退火或830-840度油淬。

热处理工艺参数:

1.普通退火:790-810度加热,炉冷至650度后,空冷——HB170-207

2.等温退火:790-810度加热,710-720度等温,空冷——HB207-229

3.正 火:900-920度加热,空冷——HB270-390

4.高温回火:650-700度加热,空冷——HB229-285

5.淬 火:860度加热,油淬——HRC62-66

6.低温回火:150-170度回火,空冷——HRC61-66

7.碳氮共渗:820-830度共渗1.5-3小时,油淬,-60度至-70度深冷处理 +150度至+160回火,空冷——HRC≈67

(1)生产制造方法:对轴承钢的冶炼质量要求很高,需要严格控制硫、磷和非金属夹杂物的含量和分布,因为非金属夹杂物的含量和分布对轴承钢的寿命影响很大。夹杂物量愈高,寿命就越短。为了改善冶炼质量,近来已采用电炉冶炼并经电渣重熔,亦可采用真空冶炼,真空自耗精炼等新工艺来提高轴承钢的质量。 (2)用途:除做滚珠、轴承套圈等外,有时也用来制造工具,如冲模、量具。 6.化学成分 国标、冶标、日本标准中主要钢号的化学成分见表6—7—24。 表6-7-24 有关标准中主要钢号的化学成分指标 标准号 钢号 化 学 成 分 % C Si Mn P S Cr Mo Ni GB/T3086 -82 9Cr18 0.90- 1.00 <0.80 <0.80 <0.035 <0.030 17.00- 19.00 GB/T3203 -82 G20 CrMo 0.17- 0.23 0.20- 0.35 0.65- 0.95 <0.030 <0.030 0.35- 0.6

5 0.08- 0.15 YB(T)1 -91 GCr15 0.95- 1.05 0.15- 0.35 0.25- 0.45 <0.025 <0.025 1.40- 1.65 <0.30 JISG4805 -90(96) SVJI 0.95- 1.10 0.15- 0.35 <0.50 <0.025 <0.025 0.90- 1.20 <0.25 品名 中国 美国 日本 德国 英国 法国 前苏联 国际标准化组织 GB AST JIS DIN, DINEN BS,BSEN NP,NPEN TOCL ISO630 牌号 牌号 牌号 牌号 牌号 牌号 牌号 牌号 轴承钢 GCr9 51100 SUJ1 GCr15 52100 SUJ2 100Cr6 100Cr6 wx15 1 9Cr18Mo 440C SUS440C Z100CD17

特性:综合性能良好.球化退火后有良好的切削加工性能.淬火和回火后硬度高而且均匀,耐磨性能和接触疲

劳强度高.热加工性能好.含有较多的合金元素,价格比较便宜.GCR15钢是高碳铬轴承钢中使用和生产量最

多的牌号,被世界广泛采用.但是白点敏感性强,焊接性能较差.

用途:用于制作各种轴承套圈和滚动体.例如:制作内燃机、电动机车、汽车、拖拉机、机床、轧钢机、钻

探机、矿山机械、通用机械,以及高速旋转的个高载荷机械传动轴承的钢球、滚子和套圈.

具有高而均匀的硬度,良好的耐磨性.用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件.

具务了轴承的耐磨性,也加强了顶也钢性.

注意:

1 轴承钢管用钢的残余铜含量(熔炼分析)应不大于0.20%。

2 氧含量在钢坯或钢材上测定。

3 盘条用钢的硫含量(熔炼分析)应不大于0.020%。[1][

65Mn弹簧钢

[2][1]标准:GB/T 1222-1984

●特性及适用范围:

65Mn弹簧钢,锰提高淬透性,φ12mm的钢材油中可以淬透,表面脱碳倾向比硅钢小,经热处理后的综合力学性能优于碳钢,但有过热敏感性和回火脆性。用作小尺寸各种扁、圆弹簧、座垫弹簧、弹簧发条,也可制作弹簧环、气门簧、离合器簧片、刹车弹簧及冷拔钢丝冷卷螺旋弹簧。

65Mn弹簧钢

●化学成份:

碳 C :0.62~0.70

硅 Si:0.17~0.37

锰 Mn:0.90~1.20

硫 S :≤0.035

磷 P :≤0.035

铬 Cr:≤0.25

镍 Ni:≤0.25

铜 Cu:≤0.25

●力学性能:

抗拉强度 σb (MPa):≥980(100)

屈服强度 σs (MPa):≥784(80)

伸长率 δ10 (%):≥8

断面收缩率 ψ (%):≥30

硬度 :热轧,≤302HB;冷拉+热处理,≤321HB

●热处理规范及金相组织:

热处理规范:淬火830℃±20℃,油冷; 回火540℃±50℃(特殊需要时,±30℃)。 金相组织:屈氏体。

●交货状态:热轧钢材以热处理或不热处理状态交货,冷拉钢材以热处理状态交货。

●供货规格:

盘圆:Φ5.5~16mm

轧材:Φ120~150mm

锻材:Φ160~450mm

CrWMn模具钢

CrWMn模具钢是9CrWMn模具钢的改进型,提高了C、Cr、W的含量,所以有更高的淬透性,油淬可淬透Φ40~Φ50mm的工件,且淬火变形小,因而习惯称微变形钢。由于W形成钨碳化物,钢在淬火和低温回火后具有比铬钢(Cr2)和9SiCr钢更多的过剩碳化物和更高的硬度、耐磨性,此外钨还细化晶粒,提高回火稳定性,从而使钢获得更好的韧度。淬火后残留奥氏体量比其他合金钢多,此外还容易形成碳化物网,对韧性不利、可通过锻后正火予以改善。

此钢在我国有较长的应用历史,应用广泛。

国外同类型的钢号有日本的SKS31(JIS),韩国的STS31(KS),德国的105WCr6(DIN),法国的105WCr5(NF)。其实美国的O1(AISI)是介于9CrWMn和CrWMn之间的钢,O1的主要合金元素Cr、W比CrWMn低,但是含有0.20%的V。性能不如CrWMn。

用途:主要用于碳素工具钢不能满足要求的截面较大,形状较复杂的模具零件,要求淬火变形小。

化学成分

W18Cr4V

W18Cr4v,常用的钨系高速钢的一种,它属于莱氏体钢,是高速钢应用最长久的一种。和其它高速钢一样,常被称为“白钢”、“锋钢”或“风钢”(空冷即可淬火)。 化学成分:

含碳量0.7--0.8%,含钨量17.5--19%,含铬量3.80--4.4%,含钒量1.0--1.4%,含硅量小于0.4%,含锰量小于0.4%,含钼量小于0.3%。

红硬性:

切削温度540度时,硬度可保持HRC66

切削温度600度时,硬度可保持HRC63

优点:通用性强,工艺成熟。

缺点:碳化物偏析严重,热塑性低,刀具硬度和红硬性满足不了加工特硬和特韧材料。合金元素含量多,成本高。

切削速度:80米/秒(600摄氏度)。

用途:形状复杂的小型刀具。

W18Cr4V钢的性质与加工工艺

1. W18Cr4V钢的成分特点

在钢中,碳主要与铬、钨、钼和钒(碳化物的形成元素)等形成碳化物,以提高硬度、耐磨性及红硬性。钨是提高红硬性的主要元素,它在钢中形成碳化物。加热时,一部分碳化物溶入奥氏体,淬火后形成含有大量钨及其他合金元素、有很高回火稳定性的马氏体。在回火时,一部分钨以碳化物的形式弥散析出,造成二次硬化。在加热时,未溶的碳化物则起到阻止奥氏体晶粒长大的作用.钒能显著地提高高速钢的红硬性、硬度及耐磨性。钒形成的碳化物在加热时,部分溶入奥氏体,回火时以细小的质点弥散析出,造成二次硬化而提高钢的红硬性。铬在高速钢中主要是增加其淬透性,同时还能提高钢的抗氧化脱碳和抗腐蚀能力。钴也能显著提高钢的红硬性及硬度。

2. W18Cr4V钢的组织结构

W18Cr4V的铸态组织包括呈骨骼状的、碳化物片状与马氏体或屈氏体相间排列的莱氏体,以及黑色组织(δ偏析)和白色组织(马氏体和残余奥氏体)。高速钢的铸态组织和化学成分尤其不均匀,而且热处理也不能改变,因而必须进行压力加工,将粗大的共晶碳化物打碎,并使其均匀分布,然后再用以制造各种刃具及模具

3、W18Cr4V锻造工艺

高速钢加热时很容易发生过烧,接近此温度范围的锻造很容易出现碎裂,应严格控制其加热温度。

1).锻造温度范围

W18Cr4V属于高合金钢,其特点是升温速度慢,锻造温度范围窄。始锻温度为1100~1150°C,终锻温度为900~950°C。

2).加热时间的确定

W18Cr4V钢的导热性差,一般需分段加热。低温段加热温度为800~900°C,加热时间一般按1mi n/ mm计算。高温时快速加热,加热时间一般按0. 5mi n/ mm计算。加热时,为了防止过热或过烧,要严格控制上限温度。同时,炉内的坯料要装炉适量,还要不停地翻转,以使其内外温度均匀。

4、W18Cr4V的热处理工艺:

热处理工艺为800一840预热,从1270一1280度分级淬火,分级温度为580一620,然后再560度进行三次回火,回火时保温1小时.

W18Cr4V含大量的合金元素:塑性差,导热性差,在快速加热时的热应力使之变形开裂,所以要在加热到淬火温度1270一1280度在800一840预热,对形状复杂者,还应在500一650增加一次预热.V,W等起主要起提高红硬性的元素要很高的温度下才溶解,但过高的温度又会使晶粒粗大,且W等合金元素都缩小A区,使得共析与共晶温度提高,因而选择1270一1280度.采用直接空冷,会析析出二次碳化物,从而降低钢的红硬性.

淬火后的组织为M十碳化物十残余A(多达30%)在550一570度回火析出WC等引起二次硬化,A分解,析C,降低合金元素含量,使Ms上升,从而造成二次淬火,一次回火,还有15%的残余A,二次回火残余A3%一5%,

三次回火,只有1%一2%,最终得回火组织M十碳化物十极少量残余

[1][2]

范文七:金属材料与热处理 投稿:高椦椧

金属材热处料教理案

0102--4

8

迎陈华

金属材料1热处理案 教一第讲概 一

、二、 、 21 、习学本程的目的课 本课是研究程金材料的成属、组织份热、理处与属金材的性料能的间关系和变规化的学律科。本课 的程基本容 主要内容内 包:括金的性属、能金属基学础识知、钢热处理和的金属材料。 等金的性能属主要绍介:( )金1的属学性能和工艺性力; 能()金属2学基知识础讲金属述的晶结构、体结及晶属的塑性变金,铁碳合金形的织及铁碳组金相图; (3合钢的热处理讲)热述处理原理和的工艺; 4()属材料讲述金素碳、合钢钢金、铸、有铁金属色硬质合及等金属材金的牌料号成分、、组、热处织理 、能及性途。 3用、三 、 四、概 论:1 、金属材料 性能的包:使用性能括和工艺能性 2、。使用 性:是能金指材属料使用在件下条表所出来现性的能,括包①理性物能(密如度、熔点导热、性、导电性热、 膨性胀磁性等、 。)化②学能(如性抗蚀性、腐氧抗化性等 。③)力学性(能如强、度塑性、度硬、冲击性韧疲及劳强度等) 。④工艺性 能 。第节 金属一力学的能 一、力学性性能概的念力学性:是指金能属外力在用作下表所出现来的性。能力 学性能括包强度:、硬、塑性度、硬度、击冲韧。性 、载荷的概二念及分类 :、1金属材 料加工及使在过程中所用的受外力称载为荷 。2 、类 按分载作用性荷分质:① 静载 荷:指是小不大或变变化过程慢缓载的荷 。 ②击冲载:荷在时间短内以高速度较用于作零上件载荷的。 ③交载变荷: 指是小、方大向大或和方小随时间向生周发性变化析期荷载 按。载荷作用式形分 :拉伸载荷压、载荷缩弯、载曲、剪荷切载荷扭和载荷等转。如:3P图。 学习本程的方法课理 论联系实、注意际察观实生活现所中接到触的属金材料。 金材属料与热理处的发展 金属史料材使用的在我国有具久悠的历史 。金材属料工业农业在上应的。用第 一章金 属性的 论能

F

F

F

F

F

F

2

F

F

F

F

F三、形变的概念分类 及属材料受到金荷载作而用生的几产何形式尺寸的变化称和变为。形 变形为:分性变形弹塑性和形变两 种、应力四内力 1、 2、、内力:金属材料 外力受作用,时保持其为变形,不在料内部材用作与作力外相对抗力,称为的内力。应力: 单位积上的内力面为称力。 应金属材受料拉伸荷载压缩或荷载作时,用其面积的上力应下式按算: σ 计F/= 式S:σ 中:力应,单 位:a ,PPa1=1/N

3

㎡M1pa=1* 061N/ m2m

F

:力外S :截面积 横一、强度:

位:单 单N位:m

2二第

①讲概念 :属金在静载荷作用下,抗塑性

抵变形断或的裂能称为力度强强度。大小用的力应来示表。② 据根荷载用方式不同,作度强可为:抗分强度、拉压抗度强、弯强度抗抗、剪度和抗强扭度强。等 一般情下况多以抗拉强度作判别金为强属度低的指标高。1 、拉伸试样:拉伸 样试的形状般一圆形有和矩形。D :o径直 oL:标长度距长试 :Lo=1样do 0试短样L:=5od 2、o力 —伸—曲长线 纵标坐示表力 F,单位N; 横标表坐伸长量△示,单L位 m为m (。)1oe:弹性变形段:阶试 样变形完全是弹性,的这随种载荷的在而产生,随存载荷的去而除失消变的形称为性弹形。Fe变 试样为能恢复 到始形状和尺寸的原最拉大力伸。( )es2:服屈阶段 不能随载:荷的除去而失的变形称消为。载在荷不加增略或减小有的况下情,样还继试伸长的续象叫现屈服做 。服屈,材后料始开出明现的塑性变显形Fs。 称为屈载服

F S e荷

b Z

L

0

低碳的力钢-长曲线伸

3)(sb强化:阶: 段随塑变性形增大试,样变抗形力也渐逐增加,这现象称种为变强化(或形称工加硬) 化Fb:试。拉伸样最的大载 。 荷()bz:缩颈4段阶(局塑部性形变段阶)当 载达荷到大值最 bF ,后试的直样径生局发收缩,称为“部缩颈” 工程。上使的用金属材,料数多有没明显屈的现服象有,些性脆料材不,但没屈有服现,象而且不也产生“颈缩 。”

4

如铸等铁。 3强、指标:度( 1屈)点: 在拉伸试服过验程中载,不增荷加(持恒保定) 试,样能继续伸长仍时应的力为屈服点称。用符号 σ s表 示计,公式算σ: sFs/So=对 于无明屈显服现象的金材料属可用规残定余伸应长表力示, 算公计:σ式

0.2F=.02/So0 . 都是2衡量属金料塑材性形抗力的指变。标

服屈点σ 和规定s余伸长应力残σ

的屈料服或点定规残余长伸应是力械零件机设计主的依据要,也评定金是材属性料能的要指重标 材。在料断前所拉能受承的大最应称为力拉抗度,用符强σ b 表号。计示算公式:σ为 =bbFSo 零件在工/作所中承受的力,不于允许超应过拉强抗度否则会产,断裂生。二、塑 性: 裂断前属材料金生永久变产的形能力为称塑性塑性由。伸拉验测得试的。常用长伸率和面收率表示断 1、 伸长率: 。试拉断样后,标的伸长与距始标原的距百分比为称长伸。用率δ表 : 计算公示:δ =式(1l-l)/0l ×001% 02、 断收缩率面 试:样拉断,后颈缩横截面积的缩减处量原与横始截积面百分的称为比断收面率缩。用 ψ示表 ψ(=SOS1)-/OS×1 00%金 材料的属长率(伸 )和δ断面缩收率(ψ )数值越,表大示材料塑的越性好。

例、有一

直径 O=d1mm,0o=l010mm的 碳钢试样,拉伸低验测时得 F=21KSN,

Fb2=9NK,d=1.56mm5 ,1=l13m8m求:σ,s、σ 、δ 、b 。ψ解 : (1计算 S),OS1 S=π 0d024 =3/1.4×1024=78./5mm 21Sπ=d 2/41=3. 4×15.5624/=5m2m2 2()计σ算s 、σ

bσs=F /SSO2=110×/3785.=2 67.Mp5 a b= σbFSO=2/9×03/7185. =39.4Mp6 (3)计算δ a、 ψ =δ(l1-0l)l0×100%/(=31-1080)100/1×00=%8%

53

ψ=(S0S1)/-S×0100%(=78.525-)/87.×150%068%= 、三度硬 材料抵:局抗部形变特别塑是变形压性痕划或痕能的称力为硬度。 1布氏、度: 硬()布氏1度硬的试原测理用:一定直径球的(钢球或体硬质合金 )以,定规试验的力压试入表样面经规,保定持时间 卸后试验除,力后然测量表面用痕直压径计算硬来度 用HS(BHWB表):H示BS(BW)=0.H01

22F

D  D

 2

当 F、DD 定一时,布氏硬度 与 d关有, 越d小布,硬氏值越大度硬,越高度。 2(布)氏硬的度示表法:方符号 BH S之的前字数硬为度值符后面号按以顺序用下数字示表条件:)球体直1;径 2)试验力;)3试力验保的持时(1间015~ 不标) 。 1注07HBS1/010/30: 0示用直表径1 m0m 钢球,在 9的087 的试验力N作下,用保 3持0 时测S的布氏硬度值得 为107 5。30HWB57/0: 表5用示直径 5m m的硬质合金,球 73在55N 试验力的作下,保用 持10~s 时5得测的布氏硬值为度530。 3)应(范围用优缺点:及定测灰铁铸、色金有属种各软钢硬等度是很不的高料材 优点:能准确。反出金映属料的材均平性能 。缺点操作:时长,压痕测间量较时费。1 、 洛硬氏 (度1测)原理试:采用金刚石圆 体或淬火钢锥球头压压入金,表属面后,规定保经持时后即间主试验力除以测,量压的深度痕计来算洛氏硬 值度 表示符。:H号R ()标尺2其及用范适: 围每标尺用一一字个在母氏硬洛度号 H符R 面加以后注。明常的用洛硬度氏标是尺A、 BC 、种三,其中 标C应尺用最 广为泛 见表:。P101 -2

同标的洛尺硬度值不能直氏进接比较行,可换。 算示方表法符:号 HR 前面的字数示硬度表值,RH后面的字母 示不同表洛硬氏度的尺标 (3)优缺点。 优点::①作操单简速迅,直能从刻接盘上度出硬读值;②压度痕,可测成品小较及薄件工③;硬度测范围大。

缺点:6数波动值 2大、维氏 度。 原理:硬 布氏与硬试度验同。测相量痕对压角长度线从表,中查出。 示:与表氏布硬相同。 如度:406V30H表示 用 249.2N 验试,力持保 10~15S S测定维氏的度值硬为 640。可测 薄较的材,也可测料表量面渗、碳渗层透硬的,可度测定软到很很硬各种的金属材料的度硬准、确 。、五冲 韧性击

金属料抵材冲击抗载荷用作而不破的能坏力为冲称击韧性。常 用一次锤摆冲击曲弯,验试测定来属材料的冲金韧击。性1、 、 2、3六

、 1、冲击 试; 样冲试击样的原理方及法:冲韧击越大度表示,料材的击冲性韧好越。 能小量次多击试验。 冲劳疲强 度疲概念:劳 交在变应力用下,零作所件受的应力低于承料的屈材服,但经过点较时间长的工后作生产裂或纹然发生完突 全裂断的现象称为属金疲劳的 2、。疲劳破坏的 征

特、疲①劳裂时断无明的显宏观性朔变形,裂断没有预兆前,是而突破然坏;② 、引起疲断劳的应裂力很,常常低于低材料的服点; 屈③疲、劳破坏的观断宏口两部由分组。 成3、疲劳 曲和疲线劳限 疲极曲线是劳指交变力与应循次数的环关曲线。

系σ

1σσ 23

σN1 2NN3

N

7

疲劳曲线

意示图

1、金属的工艺性

概能念及包的四括面内方是容学重教点。 、2握掌铸性能造流动性、收的缩、性折是教 学难的。 第点一 节属金的工性艺能

概念:工

性能艺是金指材料对不属同加工工艺法的方能应力 。一铸、造性: 能属金(材料)及金在合造铸工艺中得优良铸件的获力能称铸为造能性 1。流动、:性融金属熔流动能的称力流为性。主要受金属动化学成和浇份温度注的等影响 2、收。缩性:件铸在固凝和冷却程中过,体其积和尺寸小的减象现称为引性缩。3、 偏析向:倾金凝属后固,部内学化分和组织成的均不现匀称为偏析。 象、二造性能锻 :用锻压形方成获得优法良锻的件易难程称为锻度造能。 铸性铁能不压锻 。三焊、性接能 :量接性大是能旨属材金对焊接加料工的适性。 应四切削、性能: 加切削加(工性)金能材料属难易程的称为切度加工削能性

三讲

第第二 金章属结构的结晶与

第节一 金的晶体属结构一、晶 体非晶体与 晶体非在:质物内,凡原部呈无序堆积子状况的称为,晶非体 如:。通普玻璃松、香、脂树。等晶体:凡 子呈有原序、规有排列的则质物,金属的态固金刚、、石矾晶明等体 。能性晶体有固:定的、沸熔,呈点各向性,非异晶没有固体熔定,而且表现为各点向性同 二、晶体结构的概。: 1、念晶格和 胞晶:表 原示在子体晶排中列律的空规间架叫做格晶格。能完 整地反晶映特征格的最小何单元几称为晶胞。,

82、晶 面晶向和 :在体晶中一系由原子列成组平的,面秋晶面为 。通过两或个个以两上子中原的心线直,代可晶格表间排空列的一定向方称,晶为向 三。金属晶、的格类: 1、型 体心立方晶格 它的:晶胞一个立方是, 体子位于原立体方八的个顶上角和方体立中的心 。: 铬如 (rC)、 钒 V() 、(W) 钨、钼M()及αo-Fe

2 、心面方立格:它晶的晶胞是也个立方一体,子位于立方体的八个顶角原上和方体六立个的面

中心。

:如铝

(A

)l 铜(C、u 、铅(P)) 、镍(Nb)及i -Fe,密γ排方六晶:格的晶胞是一它个正棱六体,柱原排子列在柱体的每个 角上顶和上下底面的、中心另外三个,原子排在列体内柱属于。种这格晶类的金型有镁(属Mg)、铍 B()e、镉(C d )及、(锌Z)n。等1 、化晶粒的细法及方粒大晶对小力性能学的响影是学的教难。 2、点金属纯却曲冷线过冷度及是学教重点。第 二节纯金属 的晶结 属由金子不规原排列的液体转变为则原规子排则列的体固过的称为程结。 晶一、金纯属冷却曲的及过线度。 冷热用析法进分研究:行

TT

T

o

o T1 tT纯金

的冷却曲线(理论属 纯)金的属冷曲却线(际)

t9

际结实晶温(下度)低于论结理温晶(T度o这)现一象称为过“现冷” 。 理象论结温度晶和实结际温度晶之差称“这过冷度” (△TTo-=1T 。) 金属晶结过冷度时的小大冷却与度速关。有 冷速却度越快金,的实际属结晶温越度,过低度冷也越大就 二。纯金、的属晶结过程。 结过晶程是晶核形的成与大长的过。 外程不规则形而内原部子排规则列小晶体的称晶粒为 。晶与粒晶粒之的分界间称为晶界。面 三晶粒大、对小属力学金性的方能面。 般一地说在室温下,细晶,金粒属具较强有的强和韧性。度 化晶细粒方法的 。1 、加增过冷度2 、质处变理 3 、动振处 理第三 节同素构异变转概的论 金:属在固态,下温度随改变的一有种格转晶变为一另晶格的象称现同为异素转变构。 有具同异构素转变金的属:铁有钴、、钛、锡锰、。等一金属的同素异构晶同按其稳体定存的在温度,低由到 温温依次用希腊字高母 ,α ,γβ, δ 等示表 。的同素铁构异转变 金属式的素异同转变

13构49

℃ -Fδe体心立

晶方格

912

γ℃ Fe-

心立方晶面

α 格-e

F心立体方晶格

金的同素属异构转与变态液属金的晶结过有许多相似之处程 1:有、定的一转温度,变转时变过冷有象;现放出和吸收热;转潜过程也是一变个形和核核晶长大过的。 2、程同素构异转属变于固态变,有相身的特点本新晶格的晶核:先优在来晶原的粒晶处形界;成转需要变较的过 大冷;度核的变晶伴随金化属体积的化,转变时产生变大的较应内力

10。

例如

γ:-Fe 转变 为 -αeF时 ,铁体积会的膨胀约1%,这是钢 处热时理引应起,导致工力件形变开裂的和重 要因原。 第章三概 述: 1、合金的 念: 合概是一金金属种素元其与它金元属可非素金元属通过素熔或其他炼方结合而法的成有金具特性属的物。质 例:如普通铜黄是铜锌由种金两属素元组成德金合碳素,是由钢和铁组碳成合的金。 、2 元或组元

的概念:组成 金合最的基本独立物质称为组的或元。元硬是由铝、铜铝、镁铝或、 铜、组锰的三成元金。合3 、相概的 念在合中金成分、结及性构相同的的能成部组分称为。 第一相 节、固一体 熔熔固是一体组种元在子深入另的一元组晶的格中所形的成匀固相均 。溶入的元素称为质,溶而基元体称素溶为。固剂体溶仍然持保溶剂的格晶类型 1。隙、溶固体 质原子溶分于布溶剂晶格隙间之而形中成固溶的称体为间隙固溶体 。合金的组 织铁合碳金

溶:质子原 溶:原子

:溶剂原质 子:溶剂子

11

2、置换

溶体 固质原子溶置了溶换晶剂格点结上些某原而形成子的固体称容为换置固体。

二金属、合化 合金组物间元生发互相用作而形成种具有金属一性特物质的称为属金合化物 。性能其物点是熔特点,高度高,硬脆性大。属金化合物能高提合的金度硬耐和磨,性但性塑韧和会降性低 。三、混合 物种或两两以种的相按一定上质量分类组的成质称物混为物合 2、。握共晶转掌的概念变及共晶转变的件条。3、 了二元合全解相同建的立 D、教。学重与难点 点握合金掌相的概图及合念金相的图立建是学教重, 点握掌种共三转晶变概的念共晶及转变的条件是教难学 点。A 、学过教:程第 节 一、二元二合相图金的建:立相 是图合金的分成,温和组织度间之关的一系个简图民明,它是研究和选合用的金要重工,具对于金的加属及 工热理,处有指导意义具。二元合 金图的相纵坐表示标度温,横坐表标合金的成示分 。二合元相金图建的立通过实验是方法建起立来,的目前绘测相图的法很方多最,常用的热是析分。 法现铅以二元合锑金例,说明测为绘合相图金方法及步骤的 1、 :配若干组置同不分的成铅组分锑,如下所示。

12表

二元金相图

合化学成(分%) 合金序 P号b 2 314 5 1 0095 985 0 Sb0 0 151 05 100

临点(℃) 界始结晶开度 温237 03 052246 6031 结晶了温度 终3722 522 52 52 631 2Pb-bS合金 成的分临界 点和 、 2别分用分热法 作出析合各的金冷却曲线 ,如下图 所 示。

T

T

T

T

BT

T

t

1t 2 t 3 t 0 1 501100 4 t 5

bP

3、 出找各却曲冷线上临的点界。

Sb%

S

b

4

将临、点标界在成、温分度坐标系坐的图上,并连接各相同含义标的界临,就点到相得图 。晶转共的变概念: 定一分成液态的合金在某一恒温下,同,时晶出结种固相两的转变称为共晶转。

L变

2

5℃

2(Pb+b)

共S体晶共:晶转体的变产。物C 点: 共晶

13

线:ACB 相是线合金液开体结晶始度的连线温。固 线:相CDE 线是液合态结金晶止终度温连的线

第讲四

、铅二锑元合金二图的相析分。 、合1 金I,

其成分为Sb 11+%b8P9。

L %体液   C点P  bS 固体b  

反应 共晶反应晶在恒:温从下相中液同时结出晶共体晶变化的共叫反晶应 。共晶体不再发其变生化,一合金这为共晶合金。 称转变:

2式25℃ L(Pb Sb)

+、2合金 I

I L 

①   ②  室

LP

bPb ( bP Sb)

2、 合金

I II

LL S b( P b  bS ③ ) ④ P b   室 温 

共亚合金:晶 bS11%的<铅合锑金亚叫晶合金,其共室组温织 P是b(+bP+S) 共b晶合金: b=S1%1的铅锑金合共晶叫合金。其室 组温织(Pb+是b)S过共晶 合金含锑:大于量 1%的1铅锑金合,室温其织组是:S+bPb(+b) S第节 一、二铁合金的碳及相组织1、 铁素体:

4

1碳铁金相合图

①念概:碳解溶α 在F-e中形 成的隙间溶固称体为素铁体。 符号②F, 体心:方立晶

溶③能力解溶解:很度,小在 2707 C,时碳在 α-eF 中最大的碳溶为 量.0218%,随0度的降低温渐减逐。 ④小 性能由:铁素于体的碳量低,所以含铁体素的性与能纯铁相。似即有好良的塑和韧性,性强度硬和较。 低、奥氏2体: ①概念 :溶碳在解 γFe 中形-成间的隙固溶称体奥为氏体。② 符:号,A 面立心晶方格

溶 碳能:较强。力 在11840 时C溶 可 C 为.121,% 在770C2 ,时溶 可C为 0 .7%。7④ 性 能:强度、度不高,具硬良有的塑好,性是大多绝钢在数温进行锻高造和制时所要扎求组织。的2 、渗 体:碳 概念①:碳量为 含6.9%的6与碳的金铁属合化物 ②符号:F。e3C ③溶能力:碳 复的斜杂晶方 体=C.69%

6

④性:能点 12熔70C 硬度2很高,性塑很差,伸长和冲击率韧度几乎零,为是个一而脆的组硬。 2、织 光珠:体 概①念是:素铁与碳光体的体合混 物符号: P② 是,铁体素和渗体碳层相间,交替排片。

列溶碳③能力在 7:27C0时,C 0=7.% 7性④特能:点取决铁素体和于碳渗的体能性强,较度,高硬适中度,有一定具塑的。性 3 、莱氏体 ①:概:是含碳量念 为.34%的液铁碳态合在金11480C 时从液体 上中结间晶的奥出氏体渗碳和的混体物合 。符②:L号(d温莱高体氏,度>7温27C0由)奥于氏体在 277C0 时变为珠光体,所以在转温下室莱氏体的珠由体 光渗和碳体组成叫低温莱体。L’d氏表 示③碳能力:溶=4C3.%④ 性能特点:硬很度高,塑性差。很 、FA、F3C 是单e组织相,铁称碳合的基金本相。 P、d 是L由基相本混合成的组多组织相。1 掌、握铁碳合相图金,简化各区域组图织符号名称及。

1

5

2、掌握铁

碳合金图重相要线的含点,义别是特晶点,共析点及转共式。 3、变悉掌熟铁握碳金合的类。分二、铁 碳金相合图 。1铁碳合金、

相图的成组。见 41 P图4- 16

、2F—eF—3Ce相 图点中线的含义、。( 1 )点 的含:义A 点: 铁的熔纯,点51380C D点:渗 体碳熔的点1,2702 CC 点共晶点:,1418C

11480 C 0CL  (A +Fe3iC

E)点 C:在 -γFe 最大中溶解度,C2=11%.G 点:纯 铁同素的构转异变点,921C0, α-Fe γ -Fe7270 C

A s  =(F+FPe3ⅠC)

S 点共:点, (析)2的含线义

CD 线A液相线:,此线在上方的所有的碳铁合都金为液体 。EAC 线:固相线F在此线的,方下所的铁有合金都碳固为。体在 A CD线与 A EFC线 间之结晶是区,过渡区即 GS。线 : 从 中A出析F 的 始线,开又称 3 线 AES 线C: 在 A中溶度解线,曲亦称为A mc 线 。CEF:共线晶温度为, 1184720C。7P SK线: 共析线,2707 ,A1 C 3、线铁碳金的分合类 1() 钢 0:.0128<%C<.211%的碳合铁金 亚共钢:0析07.1%<C<8.07% 共7钢析C=0:7.%

716

共析钢:过.077<%C<211%. 2 ( )口白铸铁:.12%≤1<C6.96

%亚共白口铸晶铁:211.%C<≤.3%4共晶 口白铸:铁C=4.%3过晶白 铸口铁:.43<C%<.696 三、%典铁型合碳的结金晶过程 。1 共析、:钢( =C.770)%合 I: 金  ② ③  室 温 ① 

LA P L A

2

、亚共 钢: 析0.(0182<C<0.%7%7=合 II:金  ② ③  ①   ④   室温

ALL 

AA

F

P F

3、

过共钢析 :金 III:合.77%0<C<.211%

LLA A A e F3  Ce 3CF①  ③  ②    ④ P   室温  

、4 晶白共铸铁口 :金合I :V C=4.3()%

L 

① ②  室 温L

dL 'd

5、 亚晶白口共铁:铸合金 V :( .211%<<C.34)%L

L A  A FCIe'd  P  F 3eCI  ②I L d  ③L   温室  ①  

6

、过 共白口晶铁铸 合金: I:V (4.%<C36.6<%9)

L L F e3I  FC 3eIIC e 3CF I L②d    L③d   室 温 ①  

、铁碳合金成的分组,织与性能关的。系

7

1含

量越碳高,的强度和硬钢度越,高而性塑韧和性越。 低五Fe—F、e3 相图C的应。 1用作、为选用材钢料依的:如据制造要求性塑韧、好性而强度不太,高构的,则应选用含碳件较低量的钢 要;强度求塑性、和性等韧综合较性的好构件则选,含用碳量适的中钢,种工各要具硬求度高及性好,耐则应选用含碳量 较的高。钢 2、制铸定锻和、热理等热处工工艺的依加。

据第五讲

《金属材与热料理处练》题

习姓 一名 、空填 、1属金料材的能性包_括____和_________两方。面 、力2学性能包括_____、_____________、、

___及________。 3等、据载荷根用性作质不同,可的以分____为___、________及_______等_种三。4、 单面积位的上力称为_内____其单位为_。__,_用__符 号表示。5、 金属静在载作用下荷 称为强度。,强的度大小常通用__来_示表。 度和强 度强

6、根

据荷作载方式不用,同度强可为_ 分_度强___强、、___强度、度等 五种。 7、材料8、 、9 称抗拉强度。用为符号__表_。示 能力为塑性。常称_用__和面断收缩率示表

。力称能硬为度。度硬测试的方法多,最很常用的有___、__ 及___表_。

_度、硬___硬度及__硬_度试验三法,种符其号别用分_10、 __。_1 、工1艺能是性_和___ _____等。_1 2凡 、为称体。其性晶呈能

_

能称为冲击力韧性冲。击韧度小越,示表料材的__ _越

的适应_力,包括能__、________、______

___

。 _。

1、金3属晶的格常类见型:_ 有__晶、格____晶格_、___晶。α -Fe 格的格晶是14 、晶过程结就是晶核_的__与_____的程。过 15、常用细晶粒方法化:__有____、____及______。_1 6普通黄、铜是由__和____种两金属素元成的合组。金 二 名词、解 1、 释合金2 、组元

1

83、

4、 5、 6、 、 8、7三、

17

HBS10/0100/10 共晶0变 转奥氏体 铁体 相素同 素异转变构

选择

) 。

1 、小大方向、大或和小向方时随间生发周期变性化的荷载(叫 、A击冲载 B、荷静荷 载、C交载荷

变2

零件在、工作所承受的中应,力允不许超过抗强度,拉则会产生(否A、 性变形弹B、断 裂 、塑C变性形 D屈服、3 、械零机件效中失约有大80 以上%于(

)属

, 种破这坏前没有明的变形是突然显性

A。疲劳、破坏 、剪切B坏破 C、弯曲坏破 4、般一说地,室在温,细晶粒金属具有(下 A较、 高B、低 较5下、列碳铁合金基本织中组与铁的性纯相能的是( A、似F eC3; 、BF ; C 、dL D、P ;、6溶碳解在 γ-e 中形F成的隙间溶体称固为(A 、F3e ;CB、 P 、钢7材料均以铁和铁 A、 (硅B、 ;C、锰A; D、Ld 。)) )的。强度和性韧。

两种元)为素要主素元的合。金C 金、 、碳 )D。 C 树脂、D、钢 ) 。

8、例下质属于晶物体是(的A、普通玻 璃 、B香松

、下9材料列在拉中试伸验,不产生时服现象屈是的 A(纯、铜B、低 钢 C碳、铸铁

10

各种、具工求硬度要耐磨性及,好则应用选含量(碳)的钢 A。、较 低B、高 较四 判断、误正 、1使用能性是金指属料在使用材件下条所现出表

来的能性。 2(变、一形分般弹性为变和塑性形形。变 ) ( )

、塑性3好的金材料可属发生大以塑性变量形而破不坏不,能通塑过性形变加工复杂成形的零件状 ( 。4、 F、在 一定时D,氏硬度值仅与压痕布径直大小有的关直径愈,小,度值硬愈。大 (5、属材金愈硬料愈切好削加。工(

1)

9

6、金属

结时,形核晶愈率、长高大度愈速大则结晶,的后晶愈细粒。 (大7 、属化金物合性特点是能点熔、硬高度、脆小大。性 )(

)8在合、相图金,中坐横标为度,纵坐温为标质分数量。( 9、)金属结在时实际晶晶温度大于结论理晶结度。 温 (10氯、化钠(NCla)晶 体一是种金。合 (五 、 简 答 )

中期试卷:

金材料与热处属》理期中考

试级班姓名 六 、填 题空 (2:5分 ,格每 0.5分 )得分

、金1属料的材能性包括________和______方两面 2。力学、能包括性_____、_______、_____、____及_______等。_ 、根据载3荷用性作质的同,可不分为以______、_________及________三等种 。、单位4积上的面力内称___为_。其单_为位___,用__ 符_号表示 5。、属金在静载荷用作下抵,_抗__或___的_能力称强度。为度的强大小常用_通_来_示表 。6根据、荷载用方作式不,强度同分为_可_强度 、___强度、___度、抗剪强度强抗扭和度等五种强 7。材料在拉、断所前承能受的最应大力为称____用。号符___示。 表、断8裂前属材料产金生久变永形能力的为__称__常。_用__断面收缩率和示。表 、9料抵抗材局部变形别特是性变塑、形痕或划压的能痕称力___为其测。试方的法多,最常用很的__有_ 硬、___度度硬及___度试硬法验三种其符,分别用号 ____、及___表示。 _10金属材料、抗冲击载抵作用而不荷坏的能破力称为__。_冲韧击越度小表示材料的__,_ 越____ 11、。艺工性是金属能料材不对同加工工方艺法的适能应力包,括____、___ __、________和_ _______等_ 12。、原子呈凡序有、有则排规列物的质称_为__其。能性_呈_ _。 13_金、晶属的格见常类型:_ 有_晶_格_、__晶_格_、__晶_格。 αFe-的晶格 是 4、结1晶程就是过晶核__的_与_____的过。 1程5、用常细晶化粒方有法:_____、_______及____。 _6、普1黄铜是由通___和___两种属元素组成的金合金。七 、名词解释 ( 2 5分,每题5 分

) 1 、金合 、 2、 4、 同素异3构变 转530BHW5750 共/转变晶 。

20

、 5八、

奥氏体

选择

题 1( 0分每题, 1分)) 。

1、大、方小向大小或和向随方时间生发期性变周化载荷叫的( A冲、击荷载 B交、变荷载 C静载、荷

2、零件在作工所中受的应承力,允不超许抗拉强过,度则否产会( A生、弹变性形 B塑性变、 形、C裂 D断、服屈3、 机械零件效中大约失 有8%0上属以(于

,这种破 前坏没有明显变形的突是然。性

A、疲

破劳坏B、 剪破坏 切、弯曲C坏破 、4般一地,说室在温下细晶,粒属具金(有 A较、高 B较、低 、5列下碳合铁金本组织中基与纯的铁性相能似的是 A、 (eF3 C、 PB C、L dD 、F ) )。。 )的强度和 韧性。

、6碳解溶γ 在F-e中形成的间隙 溶固称体为( A 、F3C Be 、 AC、P D 、L d

7

钢、铁料材以铁和(均A 、硅 B、

锰)两元素种主要元素为的金。合 C金、D、碳 ) 。C、 钢D 树、脂) 。

、8例下物属于质晶的体( 是、普A通璃 B玻、松

香9

下、列材中料在伸试拉验时不,生屈服现产的是象(A、 铁铸B、低 钢碳C、 铜纯

10、种各具工求要度硬及耐磨性,则应好选用含碳( )的钢量 A、。高较 、B低 较九 、判断 题1( 0分)1 、用性使是指能属金材在使用条件料所表现下来的性能。出( 、变2形般分一为性变形弹塑性和变形 。 ( ) ))

3、性好塑的金材属料可以发大量塑性变生而形破坏,不易于过通塑变性加工形复杂形状成零件的。 4(在、F、D 一时,布定氏度值仅硬压与痕径直的大有关,小直愈径,硬小值愈小度 。 5(金、材料愈软属愈好切加工。削 ) ())

、6金结晶时属形,率核愈高、长大速度小愈则,结晶的后粒晶愈小。细( 7、金 属合物化能特点性是熔点高硬度、、高脆性。大(

8、)合金在相图,中纵标坐温为,横坐标度为量质分数 ( ) 。、9金属在晶时实际结晶温结低于度论理晶温结。 (度10、 氯钠(N化alC )晶是体种合金一 。 十(、简 题(15答分 ,题 5 分) 每) )

1

、用的洛氏硬度常尺有哪标三种?适用于各测哪定些材料的度?硬21

、2出说纯同铁异素构变的转度及温不同度内温的晶结体。构

、说3出素铁体概念的符、、号晶格类及性型能点特

。六分析题、15(分) 下图是纯一金的冷却属结晶曲,To线是理 结论晶度温理(熔点论), 1T是 实际晶温度。请结:1、问实结晶 温度比理论结际温晶度低的象现叫什么象?现3( 分);2 为什、纯么金在属冷结晶时却曲上会线有ab)(平段?水(7 分 ); 3请在、边的右标中坐,画出该金纯属从态加热时熔固的化曲线。( 5分)

T

T

T oT

1

a

b

tTo

t

六讲

五第章 素碳的钢概:念含碳量 大 0于.201%8小于 211.,且%含不特意有加入合金素的铁碳合金,元称为碳钢或碳钢素。 第一节 、硅一1、来源 :钢后期作炼氧剂带脱; 2、入对的钢能影响:性高提钢的强度硬、度 ;3、钢是的中有元素。益二 锰、1、来 :源钢炼氧剂。 脱2、钢对的性能影响提高:的钢度与强硬。 度3是钢中、的益元素有 。、三 1、来硫源生铁:入带 2、对钢的性;能响影对钢造:热脆性;成

2

2

碳素

常元素存对的钢能的性影响

3、钢是的中害元有。 素四磷、 1来源、:铁生入带 2;、对的性钢能响影对钢,造冷成脆; 性3是、中的钢害有素。元 第节 一二、按钢的含量碳类: 1、分低钢碳:≤C.025%2、 中碳钢0.:52%<<C.0%63 、高碳钢C:0.6≥ %、二钢按质的分量: 1类、普钢:通S≤.00%5P≤,0.45% 02优质钢:、≤0S03.5%P≤0,.30%]5 、3级优高钢:S≤质.0205,P%≤002.5 %三按钢的、用途分类: 、结构1钢:主要于制用各种机械零件和工程造构件C<0.7% 。、工具钢2:主用于制要造种刀各具模具和量具、。含碳其大于 0.7量0 四、按%冶时脱氧炼程的度不分类 1、同沸钢腾一、 碳钢结构钢素: 、1牌 号Q 屈:服点值,质量等数符级和号脱氧方符法号; 2 、能:一般性;3、 应用厂:房、梁桥、舶船、铆钉、螺、螺母钉等。4、 如:Q例32-A·5:F示屈表服点为 35Mp2a的 A级 沸腾钢 。第节 四、优一碳素质构结:钢1 、牌号 :用两数字表位示中平钢均含量碳的分之几十。2 分、类 性能::度、强硬度较低、塑性、性韧焊及性接良好;用 :冲压途件焊接结构、件及碳渗 2件 )30~、5 钢 属于5中钢 如:碳连、杆曲、轴轮等 齿:如深器件、压冲力容等。 器1 )、8~052 钢,于低碳属 碳素钢钢的号及用途牌 、镇静钢 2、3镇半静钢第 节三碳素钢的 牌及用途号碳 素的分类

钢性:能较的高强度硬度和是塑性和,韧随性含量的增碳而逐加降步。 低途用制作:力较大受的械零机。件 ) 、306 钢以上 属于高钢碳。 :如门弹气簧弹、簧圈等 垫性:有较能高强度的、度和硬性弹;用 途:制较造强度高、耐磨性弹性的零和件 、碳素三具工钢:1) 号牌:+数T字(平含均碳的千量分数)如: T2A:1表示平均含碳为 1量2.%的效优质高素工具钢碳。2 ) T~T78:头钻、模具 T9等~T0:丝1锥板牙、等 1T1~T1:锉刀、3削刀 等四、铸造钢碳

:23

1)

牌号:Z+数G字—数 第字一数组:屈服字点 二第数组:抗字强度值 如拉:GZ72—005, 0) 应用:2造形状制杂复力学性能要求较的机械高零件 。第章 钢六的处热

理A

H JB

4915℃

L D1 481 ℃E2 1. 1L+Fe3 CC 43.

L +γγ

1

272 F℃

G+γ F3e C+α

γ PQS .0777 2℃ 7eF3C αF+3CeK

e-Fe3CF 相

图概论 1:、热处 理:热 处是将理固态金属或金采合用当适的式方进行加热、保和冷却温以获得所要需组的织结构性与能工艺的 2、。 处热理的的目 :①、 提高零的件使性能用②、充分;挥发钢材的潜力 ;③、延长件的零用使面寿④;、善工件改工的性艺,能提高工加量,减质刀具小磨的。 3损 、钢的热处方理法:退火、火、淬正、火火回及面表处热等理五种 4、。热处 使理性钢能生发化变的原因: 由铁于同素异有变,转从而使钢在热和冷却加程过中,发了生组与结构织化。

42

第一

在节处理工热艺,中加热钢目的是的了获得为氏奥。 体一、的钢氏体奥 化、 奥1体氏核晶的成及长形; 大2 、余残渗碳件的溶; 解、3 奥体的均氏化匀; 在热处工理艺,钢中保的目温的:

是钢

在热时加转的变

、了为工件使透热②;、使组织变完转;全、使③氏奥体分成匀。均二、 奥体晶氏粒的长大 加热温:越度高,保时温间长,奥氏越体粒晶大越F:小结 G:置布作:业P82 1~3 第二 节一过冷、氏体奥的温等转 1变 等温、变图转建立 的2、 冷奥氏体等温过转变物产组织的性和 1能 )光珠体变转:温度 :A1~500C→珠5体 A光~1650C→珠0光体P→ 650C~6 00C→ 氏体→S索600 C→505 C屈氏体→→ 2) 贝氏T型体转:变5 00C5~s→M贝氏→B 体50 5→C530 C→上氏贝体B →上 3500~CsM→下氏贝→B 体 下3 、氏马体变 ① 碳转在α —Fe中 的饱和过固溶体称,为马体,氏用号符 M 表示体,心方正格。晶 ②马氏体 变转特的点 1):转变温 度M:~sMf ) 2变速度极转快 ;) 3变体转发积生胀;膨 )4转变不彻 。 ③ 底性特点:针能状马体:氏度高硬脆、性大;条马板体氏强:度韧性较、 好 马氏④体的度硬要主决取于碳含。量三 、过 冷氏体等奥温转度图的变用。应1 、在等温转 图上估计连续变冷却转变物 2产 确、定马体氏临冷却速界 第三节度一、 退 火、1 念:概将 钢热加适当到度温保持一定,时,间后然慢冷却缓(般一炉冷随)却热的理处艺工称退火为。 2、退火的主 要目的:是1 )低钢降的硬度提,塑性,高以利切于加工削及冷变形工加;2 )细 晶粒,化匀均的组织及成钢,改分钢善的能或性为后的热处理作以织组的准上;备25

0

0 0 000

钢在 却时冷转变的

HRC <

252 53~5 534~ 04~405 5~45

5钢退的与火正火

3

)除消中钢的残余内应力,防以止形帮变裂开。 3、退 火方法: 的1 )全完退:火完 退火全将是钢加热到完奥全氏体Ac(3 上 3以~5000) C,之缓随冷却,慢以得接近获衡平态状织组的 工艺方。法 用:应中碳钢及、中碳低合结金钢的构件、

锻铸件热轧、型等材。2 )球退化:火化退球火是将加热到 钢C1 以A上2 0-003,C保温定一时得,以间不大于 005C/H得 冷 速却随炉度冷,使钢终却碳物化呈球得状艺方法工。 应用:适于共用钢析及共析过钢。 如碳素具工钢,金工具合、钢承轴等。钢3) 去力应火退去应力:退火是钢将热加到低略 A于1得温 度保温,定时一间缓慢后却冷得艺工方。 法用应:除消性变形塑焊接、、削切加、工铸造形等的成余残内力。应 、二正 火1 、念概 :钢将加到热 Ac3 或 cAm c上以 0-5300C保,温当的时间,在适气空中冷却工艺的方。 正法退火的目火基本相的同, 正主火用于如要场下合 1:、善 碳钢低低和碳合钢金的切加削工;性 、2火可细正晶粒;化 、3除过共析钢消中网状的碳渗,体善钢的改学性能力,并球为化退火作组准备; 织4 代中替碳钢和低碳金结合构钢退火。的 :A课题钢:的淬火 :B课型:课新C:教学目 与的求 1要 、掌握钢的火的淬定义,加温热,淬火冷度方却便,火方淬法 ;、2 解钢了淬透的性淬和硬性、火缺陷。 淬、D教重点与学难:点同1 E、教学 程:过 第四节 钢的火 淬概念 :将加热钢到A c3 Ac或 以1上一温某,保温一定度时,然后以适间当度冷却,获得马氏体或速下马贝氏织的热处组 工艺称为淬理;火目的: 要主获马得氏体提,钢的强度和高度。 硬、一淬火热温度:加亚共析 钢的火淬加热:A3c以上 3~5000 过C共析钢淬火加的热A:c1 以上3 050~C0 、淬火冷二却质:油介、、盐水、碱水等水。 三淬火方、:法1、 、2 3、 、4 单淬液法火:碳钢一用水作般冷介质;却合钢用油金作冷却质介 双介。质火:淬如,水先油后;先后空气水。 氏体马分淬液火; 贝体等氏温火。淬

E、钢 的氏淬性淬和性 硬F 、淬缺陷:火1、 2、 氧 与脱碳化过 热和过

26烧

3

、 4、

变形

开裂与硬 不定度 四节第 钢的回

1、 回火火概的念:将 钢火后,再淬加热到 A1 点以下c某一温的度保,温一时间,定后然冷到室温的热处却理工称为艺火回。2、 回目的:火 ) 消除1应内;力 2) 得所获需的要学力性; 能3 )定组稳织尺和。 寸一 、淬火在回火时钢组与性织的变化 1、能 氏马体解分 2; 残余、奥体分氏 3解 、渗体碳形成 4、的渗 体碳的集长聚大 。其本基趋势的:是着随回火温度升的高钢的,强度、度硬下,而降塑、性性提韧。高二、 回火分的类应用。及 1) 温回低火: 1=1T005C250~C 组0织:回火氏马体 ;性:具有能高硬度高,耐性和磨定一韧性的 ;用应刀具:、量、具冲压模冷具等 5、 温回中火:1=3500C~T005C0组织:回火 氏托;体应用: 刀、具具量、冷冲压模具等性

能:具高的有性极限、屈服点;弹应 用弹:零件。 性、 6温回火高T:1=50C~05006C组织 :回索火体;氏 能性综:合力性学;能应 用受力结:体构。 质调生产:常把中淬火高温及回的火复合处理工热称艺为质。调

讲七

五节 第概:述 机械在设中,有许备多零(如齿轮件活、塞、销轴等)是在冲击载曲及荷面表擦条件摩工作的。这下类零表件 面须具有高必度和硬耐磨性,心而要部足有的够塑性和性韧这。类件要零行进表热面理处 常的表面用处热方法有理:面表淬及化火热学处理 一、 。表淬火 面对工表面件进行火的工艺称淬为表淬火面。1 火、加焰热表淬火 面、2感 加应表热淬火 二面、学热化理 1、 分处 2、 吸解收27

的钢面热表理处

、3 扩 钢的渗散:碳渗碳 件须用必碳低或钢碳合低钢金造。制渗 碳件行热处理进,常淬用火低温回后。 第八火节 一 热处、的技术条件理一般 零均以硬度作为件处热理技条术件。二 热、理处的工位序置 、 预1备热理处预备热 理包处退括火正火、调、质。 2、 最等热终理 最终热处理包处淬括火、回火及表面处理等热 。三典、型零件热的理处析 分、1 车主床2 、齿轮 第章七合金钢定义: 合 钢就是在碳钢金的础上基,善改钢性的能在冶炼,有目的时加入地一种或数合金种素元的。钢第 节 一一、化铁素体强 二形成合金碳、物 三、 细化化晶 粒、 四高提钢淬透的 五性、提 高钢回火的定性稳 二节 一第、合金钢的类:分合金钢的 分常用类面下的种分类。 两、 提1用途分类合金:结构钢;合金 具钢工;特 殊能性钢。按 合元金素含量分总类: 合低钢:金<5%中 合钢金5: % 01 高合金钢:>1%0 ①合%结构金钢牌号:的 合金构结的牌号钢用两采数位十字元素,号(符或字汉十数字)表示。如: 4C0 钢:表r示平均碳含量为 0.4,%铬约含为1%的合 结构金。 钢06Si2M:表示n均含平碳为 0量.6%,硅约含 为%2含锰约, 1%为合的金构结 钢②金合工钢的具号:牌A 含碳量小于、1% ,时一用位字数表含碳量示千分数的

28

。零

件热的理分析

处合金钢

元金在素中钢主要作用的

合金钢

的分类和牌号

如:

SiC9r:示平均含表碳量 0.9为,%硅含约 为%,1含铬为约 %的1合金工钢。具 B、碳量含大 于%时1,在钢牌号前用不字表示数碳量。 如含:r12MCVo表示平均含:量碳于大1% ,含铬约为 12%含,约钼为1 ,含%约为钒 %的合金1工具。钢 特殊性③钢:能 A、不锈:2C钢r1 3<0.C3%时0, O用 O:如CG15r 金合构钢 一结低合、金构结钢 低:合高强度金构结: 钢性能塑:性、韧性耐、蚀性焊和性均比同接碳素含的钢高。碳 应:

用桥梁、船舶车、辆、炉、锅压力器起容和线重。 等号牌Q:925Q34 5 3Q09 Q40 2各种容器储、油、低罐压炉造锅船 ;锅、车炉等;辆起 重机;等 压容器高、型重械等机 C。=.2%0如 :OOCr3Mo20 r=13% C=C.00%~0.31% 0用O,如:O c1rNi8 B、9专用钢钢:前用汉拼音语字母 G:rC5S1in

M

合金耐钢低:辆车塔、架 低金合业专钢 二、用合金碳钢 渗2Cr0nT: 应用:M制变速齿轮、造传轴;动 热处:理碳渗淬后火、低回火温。 三合金、质钢: 调4Cr0: 应用制:齿造、轮连杆、主; 轴热理处调质 四、:金弹合钢:簧60Si2Mn: 用应:造制弹簧;热 处:淬火、理温中回 火、滚五轴动钢: 承CG1r5GCr 1S5inM应用 :制滚造轴承; 热处动理淬:、火温低回火 。四第 合节金工具钢合 金具工分为合金钢刃具钢合金模具、和合金钢具量。钢 、合一金刃钢具 合金刃具钢主用要制来车造刀铣刀、钻头等金属切、刀具。 削合低金刃钢具 合金刃具低钢在是碳工素具钢的础基加入少上量合金元素的。钢如 :9S iC:制r造丝、板牙、铰锥刀等 Cr。MWn:制造铰长、刀刀等拉 低。合刃具钢的预备金处热是理化球火,最终退处热是淬火理低温回火后。 高钢速H(SS) 速钢(高HS)是一S种有具热高硬性高。磨性耐高合金工的具钢。高钢(速SHS的)热硬性达 600可度,又称 锋钢。为2

9号牌: W81Cr4VW,6Mo 5r4VC2 用:应制切造速度削高的较具(如刀车、铣刀、刀钻等)头和形状复杂的成刀具形。 处热理:火淬、低温火回 二。、合金具模 冷作钢模钢具 热作模钢 具、三金量具合钢 殊特性能钢一 不锈钢 金属的、蚀腐常 用不锈 钢不锈铬钢 常不锈用钢牌号有 的 C1r1、23 C1r、33C 13、4 Crr。 碳量含较低的钢1 C 1r32、C r1 3用制造于腐蚀耐受、击载冲的荷件零 。如轮汽机叶、片水机阀门等零件压 含。碳较高的钢量 3r1C、3 Cr313 M 、oC713 等r于用造弹簧、制轴承、医疗器等械铬镍不 锈 铬镍不锈钢钢用牌号有 常0C r19N i、91 Cr81 Ni9 ,等称通为 1-8 型不锈钢8。二、 耐钢热 抗化氧 钢热钢强 、耐热三钢铸铁 概述 :铸铁含是量大碳于2 1.1%铁碳合金。 的据铸铁中根石墨形的态同不,铁又可分为 铸、1灰口铁铸2、 可铸锻铁3、球墨 铁 4、铸墨铸铁 石墨以蠕状存在于铸铁中片; 石墨以团絮存状在铸铁中; 石于以墨状存在于铸铁球中; 石以墨蠕虫存在状铸铁于;中

一、

灰口铁铸牌号的用及 途口灰铁的牌铸号“灰铁”汉由语拼字母音字“头H”及T后的面一数字组成,组字数表示低抗最强拉。度如 :H200T:用于 制造承受较负大荷的零件如,机床床身、立的、汽柱缸体、缸盖、轮车毂联、器轴等 。、灰口二铁铸热的理处 应去力退 表火

面淬火消除铸件白 ,口低硬度的退火降三 可锻铸、、球墨铁铁的铸号及牌途 用可铸铁的牌锻及用号 途可锻铸铁称俗为铁、马钢玛 。锻铸可铁牌由三号个母及两字组字组数成前两。字母“个T”K 是“可”两铁字的汉语拼的第一个音字,第母三个母代字可表锻铸铁的类。别后面组两字分别代表最数低拉强度抗和 长伸率的值。数例 如:THK30-006:30

示心黑锻可铁,其铸低最抗拉强度 3为00PMA,低最伸长为 率%。6 用应:道管配,低压件阀门。 球墨铸铁等牌号的及途 ①球墨铸用的牌铁号是“由球”两铁字汉语音的拼第一个母字 “TQ ,及两组数”字成。组两数组字分别代表低最抗强 度和伸拉率的数值长 。例如Q:T4010: 8示球墨表铁,起最低铸抗拉强为 40度MPA,0最低长率伸为 8%1。② 应:汽车用毂、轮合器壳、拨叉等。 球墨铸铁离的处理 退火、热正火、调质。等温淬。 火有金属及色硬合金质 通常铁及把其金合钢铁()为称黑金色。黑色金属属外的金以属称为色有属金。一、铜及铜 金 合纯铜呈紫红,色又为紫称铜。 用常铜的金合分为可黄:、青铜和白铜。 铜黄铜黄 铜以锌为主加元素是铜合的金黄铜,可分为普:通黄铜特和殊黄。铜普通黄 普铜通黄又铜分单为相铜和黄相黄双铜 当。的锌量含于 39%时小锌,部全溶铜于形成α中 固容体,即相单铜;黄当的含锌量于大等 3于9时%除,了α 固容体有外 ,织中组还现出化物 合CZun 基为体的β 容体固,即α + 的双β黄相铜。 用:应单相铜塑性很好黄,用适冷于热变形、加。双工黄铜相度高强,状热下态性塑好良,用适于热形加工。 普通黄变铜牌号:用“H+”数表字示。中其H”表“普示通铜的黄黄字语汉音拼字母的字头数字表示平均,铜含量百的分数 。例如: 9H0: 特殊黄 在普铜黄通铜中加入他合金元素所其成的合组,金称特为殊铜。黄 加入合金元素有锡的、、锰、硅和铝铅等,分称为锡别铜黄、硅铜、锰黄铜黄铅黄、、铜铝黄铜等。锡高黄铜提强的度和在海 中水抗的性蚀又称海,军铜黄 特。殊黄的代号铜由H“+住”加元素符(号锌除)外+铜的分数+主加百素含量元百的数分成组 例如。:Pb5H9-1 铝及:铝金合 承合轴 金用常轴的合承金锡有基轴合承(金锡基巴合金氏) 铅、基承合金(轴基巴铅合金氏)、 铝轴基承金合 。、四质合金 常用硬硬质的合分三类: 1金钨、类钴硬合金质 Y“”G加字表示,数数字示表钴的百分含量例。如:GY, 8、钨2钴类钛硬质金 合Y“T 加”字表示,数数字表碳化钛示百的含分量例如。Y:5。T3 通、硬用质金 “Y合W加顺”号表示。序如:例W1Y、Y2。 W《金属

材料热与理处期》复习题末 姓 填名题

3空1

1、

力性能学包括种

、____

___、

、_冲击性及疲韧劳度强。 等强、度抗强弯度、剪抗度和抗扭强度等五 。

强、根据2荷载作方式不用,同强可分为 度_________ _度强 3、材、料抗局部变抵形别特是性塑变形压痕、或划的痕力能为 4、称2Q3-5·F A钢牌的号中,服屈点为_____5、4 5的钢均含平量为碳____ __%_ __。PM。

a6、处理之热以能使钢的所性能生变化发,其本根原因是于铁由有___________________ 。7、热处工艺理,钢的中加热是了获为_取___________。8、碳 在 αF- e的中过和饱溶固体,为称__________。_ 9钢、的热处理方法分为_可________ 11、、用的淬火冷却介常质有______、 钢 火冷淬介却用 质 。、 、、 及表面热和理处等种五 。 。;合金 01、火的淬要主的是目为获得了_________提,高钢的

水等。一碱碳钢般火冷却淬质用介

12铸、是含铁量大于碳_______的_碳铁金。 合3、1钢火时,回性能变化是随的着回火温度升高的钢的,度、强度 ,硬而性、塑性_韧___ _1、5预备处理包热_括___ _。_ __ _ 、 、_______ 。_______ __ 和。热 处。如改理 用54钢制 等 。1 4、般零一件均以________作为热_处技理条件术。16、 06iSM2 n中含钢碳为量_____ ____,含_约硅____

17

、速钢高俗称锋,钢中最其用常两的个牌号是____造 一齿轮这则,采 用1、分9别填写列下碳铁合组织符金: 号奥体氏珠 光体 20、含碳 量小于的 钢高碳为钢 21。要、求表具有面高 的2、削2铅小笔的刀片刀可 用圈轮表所面镀属为 金合 热金理处调 质 共转析 变5T1、A 2、三选择题每题 ( 分,110分) (( 。 二、名词 解释(每题 3分,15分 ) 、,心而部要足需的够、 素体铁 、温高氏体莱 、渗碳 、体低莱温氏体的钢为低碳 钢,含碳为 量热理处

。18、

用15 钢造制的齿轮,求齿要轮面高表度而硬部心有具好的良韧,应采性用

。、的钢 中为钢碳,碳含量大 的于件零进应行表面热理处。不锈 钢造制,自车龙行及

头具工钢造制不锈,钢茶及医用针杯用

头)、1零在件作工中受的所力,不应允超许抗拉过强,否度会产生( ) 则 。A断裂、A 较、低B、塑 变性 形、较高

32B

C

、性弹变形

、D屈

)服2、一地般说在,温下,室晶细金粒属有具 ()的强和韧性。度

(((

3、含)量碳在0.02 18至 %211.%的碳合铁称为金 A(铸铁、 、A硫B 、金 合、B磷低 碳 中碳1% C、钢 C、 硅4、对钢性能产生)脆热的性素是元 ) 。

)。D、 铜

D、

5)4、5钢是 )钢(从,含碳来量是看属于 (钢) 。A、合金结, 构、碳素C工具 ,、优B质碳元素构结,碳 中、D素结碳构 ,B、合金结 、 D构硅、工素具钢

、B、 性 脆)合的金。 、铝C D、.1%3)处 理,能达才表到面而耐硬磨目的的。 、调质 CD、 锰B、 C、2锌%高碳 .2%5 .5%2

、96iSr 是( )C,含碳量约钢( 为) ,硅、铬含都约( 为)。 A、 金轴合承钢、 9 % 、、C合金具工 、%1、0 .9%、 1 %0.9% 、

0( (

(、13%A( 、A火正 (( ((( ( ((( (

)、7硬质金有三类,其合中钨钴钛类YT()质硬金合用于适加()料。 A、工塑 性)8、普通通是铜与黄 A(、铁B、 %1

9、2Cr1)3 中含约为(铬 ) 。10)、零件碳后一般渗需( 要B淬、火低温回+

四、判断题火每题 ( 1,10 分分)) 1、用性能使是指属材料在加工金条下所件现出表的性来。 能2)金、材属料软,越好越切加工削 。3)、、锰硅是的钢益有素元,能低钢的降度和硬强度 。)、碳素4工钢含具量均在 0碳7%.以,上是优都质钢高或优质钢级 )5、。造用铸钢碳般一用于制形造状杂复力学性能,求要较高机的械件零。)6、4 5钢可 用质调进热行理。处)7 、般要求高硬度一高耐磨的、件零可进行淬火,后高温火回 )8、。渗碳件必须用零高碳钢或高碳金合钢制造。 来)、209rMCniT 合金是调钢。 )10质GC、r51 用于是造制滚动承轴的用专。钢

五、答题 (简每题4 分 ,02分) 钢 热理处保中的目温是什么? 的火淬常用法方是么?什 3淬、的缺火陷哪些?有淬 火回时的目的火什是? 么、铸铁中5石存墨的四种状态是什在?

么第讲八热处

理洁生清产安和 全一、热 理处清生洁 1、热产处理生的产污源 煤的染烧

燃3

3

、然气、天气、液煤化的气烧燃 控气氛可:在备制和用应热吸,氨型分解氨燃和烧氛气程过中,于由燃烧不充、管道分、器容漏和气加热密封 不足会使作业,境 环NH 和3 C 超O。 淬标火和回火油油的蒸发 浴盐蒸气清 洗液和碱的蒸液 喷砂发尘,表粉面理还是以处喷为砂要手主 酸段液洗蒸发 工件表面脂油发 水蒸的污质 噪声污染 染渣废电 磁射辐 2环、的控制和治理境 家对国此台出了关相标准和定 3规热处、理三废排放 的要主是废指、废水气渣的排废应执行放 GB09871-99《工业炉6窑大污气染物排标放》 、GB准897-81996《污水综合排 放标》准 、BG9520-919《热9处盐浴理有害体固废污物染理的管般一定规》 、4、气中空有害物质的限 值各国都有相家关定,规我也国此有对定(除呼吸道规害毒体人外尚易,经皮肤收的吸毒有质物 有)物害 质一氧化 碳二化氧 硫苛碱性氮氧 化 物氨 化氰及物氰氢化 氯物 氯氢化及盐 甲酸醇 醇丙 苯三乙氯烯 氟化 物甲基二胺 粉酰尘鋇 其化及合 物最允许高度/浓mgm·-3 0 31 505.5 3 0 03 1.15 05 100 043 10 0 1(2 1含0%以

上游二氧化硅离 )(1 8含0%上以离游二氧化硅0.5 (推荐)

、处理安全生产 热、1 产过生程全卫生安的重要 2性 、处热理产生中的险因危 3、素热处 生理中的产有害因 4、 素热理生处作业产环 5境 生、产料物和余剩料

34

物、6生产 装 电置阻、炉燃烧盐炉炉和流动粒浴子、感应装置、炉子离学化热理设处、激备光子电热处束理置装、淬 及火回油槽火、火加热装焰、可控置气氛的备设可控和气氛、炉冷理设处备、洗清设备、喷砂、抛丸高和 压清理水备设喷丸、备设高、压清水设理备酸、浸备、矫设直、机炉构用、件盘料工和装夹具 7等、热 理工艺处业作 般要一:求持上证、岗作操准备前起重、全; 表安热处理、化学热处面理、浴热盐理、真空热处处理 8、安 卫全生护防术技施措一 般要:能预求、能防置处能排放、能、提供自条件救 做好防、护防护用品:、火防防爆、尘防防、毒止防业环境异常。作

35

范文八:金属材料与热处理论文关于金属材料的论文 投稿:阎络绝

讨探的系关艺工理处热与料材属金 �文论的料材属金于关文论理处热与料材属金中艺工理处热了析分观客�据依为据数及象现验实以文本�要摘 。系关的问之等能性、织组料材属金与力应及度温、热预 系关�理处热�料材属金�词键关 号编章文 A码识标献文 lGT号类分图中 20-2210-92)0102(8076-4761 言 引、0 提要需�力潜料材挥发地度限大最为料材属金多许�中产生业工 金些某变改以可艺工理处热定制确正�中作工计设在。能性械机其高机的料材高提会不仅不�件条理处热的理合不而。能性械机的料材属材属金据根在员人计设�此因。能性的有原料材坏破会而反�能性械处热与料材属金析分确准应�时求要艺工的理处热定确织组及分成料 。果效的想理到得能才�程流艺工排安理合�系关的艺工理 织组本基及构结料材属金、1 、铬、镍、锌、铅、铜、铝、铁有属金的用使泛广�中产生业工在 个两含包构结部内的金合和属金。金合的们它是的多更得用但。等锰方列

排的间空在子原是二其�式方合结的间之子原属金是一其�面方

排子原�系关的切密有况情置配列排的间空在子原和能性的属金。式属金将是程过理处热料材属金。异差现出就能性的属金�同不式方列时定一持保中度温此在并�度温的宜适到热加中质介的定一在放件工或面表料材属金变改过通�却冷中质介的同不在度速同不以又�后间或属金些某对�此因。艺工种一的能性其变改来构结织组微显的部内织组其变改而进�列排子原的它变改来艺工理处热用以可�说来金合件条理处热的同不。要需的术技程工足满以�能性械机其制控�构结分来能性些某的料材的属金就面下�果效变改能性料材的同不生产会 。能性械机的料材高提的好更便以�系关的艺工理处热与其析 系关的艺工理处热与料材属金、2 系关的热预理处热与能性削切的料材属金 1.2 工理处热与艺-7-7加削切果如�中程流艺工个整的工加料材属金 金在。处好大很有将量质品产高提对�合配切密�通沟互相能间之艺属金�同不的件条削切和具刀削切、料材工加被于由�中程过削切属是要主理处热先预。度洁光的度程同不生产而从�同不也度程形变的产程过工加热及金冶除消品成半或坯毛的件工焊、锻、铸类各于用应保而从。态状织组的好良备准理处热及工加削切后以为并�陷缺的生各。能性削切的件零高提。形变少减和度精工加、能性削切的料材证材坯齿。织组相金和围范度硬的定一有应对都能性削切佳最的料材种形上面倾前在�象现刀粘生产会时低偏度硬柸齿当�中工加削切在料

火正行进料材坯齿对而。低降度洁光面表的件零工加被使�瘤屑积成着随并。少减性向倾的刀粘成形�裂碎易容屑切�理处火淬全完不�了高提�象现刀粘了少减�渡多裂挤向状带从屑切�高提的度硬坯齿状工加力压或态铸比�金合铝的后化强效时和理处溶固经。能性削切时�理处溶固(理处化强经先是都常通金合铝以所。好能性削切的态削切了善改仅不�织组的匀均、小细粒晶。工加削切再�)效时�效 。备准好做能陛和织组的好良得获证保�)火回十火淬(理处热终最为且而�度精工加械机了高提�能性 系关的度温理处热与量横边切的料材属金 2.2 用作力应切剪在料材是�一之标指能性学力的料材是量模变切 材征表它。值比的变应切与力应切�内围范限极例比形变性弹在�下�理处热过通。强性刚的料材示表则�大量模�力能的变应切抗抵料边切�变改生发也质性理物的身本料材�时同�能性的料材变改以可伸的算计计设与量长伸际实的簧弹了致导而从。化变之随也该应量模材属金与理处热了析分�验实关相合结者笔。差误的定一着在存量长算计计设簧弹行进钢簧弹用选在中产生业工。系关的化变量模边切料出给中料资计设统传按果如。量模簧弹和量模边切的料材到用要�时变簧弹的得测际实和量形变簧弹的算计常通�么那�值取量模边切的的形成绕热是别特�簧弹品成的后工加为因是这。差误的大较有量形合结的间子原由是小大的量模性弹料材于由而。理处热过经需都簧弹

大的量模性弹响影会都素因的力合结间子原响影是凡以所�的定决力影生产力合结的间子原对会都化强变形、度温、织组和分成金合。小变生发量模性弹料材即�化变了生发度温料材后理处热过经以所�响的量模性弹以所。化变的G致导然必化变E�时变不素因他其当�)u�1(2/E�G�式系关下以在存E量模性弹与G量模边切�时同。化�此因。差误的的性天先了生产已就时计设在早线性特的簧弹使化变传照按应不�时算计计设行进簧弹的高较求要线性特对在�为认者笔载、度温作工如�件条役服的簧弹据根应�计设行进值定给的料资统量模变切取选内围范求要度硬和度温火回的应相在要只。定确等等荷过经簧弹虑考不以可�说来簧弹旋螺的高不求要线性特于对而。可即 。化变的量模变切的后理处热 系关的度温理处热与性韧裂断的料材属金 3.2 寸尺同不、量数同不有含都际实料材何任�是点发出的学力裂断 抗抵下用作力外在料材的纹裂有含为解理以可际实性韧裂断。纹裂的位中体晶属金少减要是键关的性韧裂断属金高提。能性的展扩纹裂是化强晶细。度强属金高提而从�降下度密错位的中料材属金使�错界晶使粒晶化细过通是理原其�法方要重种一的错位中体晶属金少减细的织组属金而。性韧强料材高提而从移滑错位碍阻而高增例比占所温的高够足到热加属金形变冷当。得获晶结再后理处热过通要主则化形变的来原替代来粒晶轴等的新生产域区的烈剧最形变在会�后以度

�下件条的度温形变和力应的定一在有只。晶结再为称程过个这�粒晶生发致导�别级度密错位部局的高够足到累积会才中程过形变在料材。系关的显明有坏好果效晶结再的属金对度温同不�此因。晶结再态动加机�柱圆小的当适割切线上料坯钢YS在�明证验实下以过通以可在℃0011和℃0001、℃009�℃008�℃007在择选�后工退的)冷空(CAh6×℃086行进再�温室至冷中气空在后然��05形变向渐逐始开粒晶的平扁�时℃007在�为象现验实。貌形粒晶示显质变然突粒晶�始开形变℃009在。主为粒晶的长拉形变以然仍但�现烈剧为最化变能性观宏的钢是�度温右左℃009�此因。大长始开粒变将须必此因�散扩的子原要需都大长与成形的核晶晶结再。段阶的再�时移迁行进能其使�子原活激以足�上之度温定一到热加属金形以可�度温的理处热制控出得以可就们我�么那。行进能才程过晶结 。性韧裂断的料材属金高提 系关的力应理处热与裂开蚀腐力应抗料材属金 4.2 断性脆的生发下用作同共境环蚀腐定特和力应伸拉在料材属金 余残由是力应的裂开蚀腐力应起引分部大。裂开蚀腐力应为称坏破裂出量少有经已粒晶轴等中粒晶的形变℃008。化变状形的粒晶轴等物学化用后光抛磨研�开剖割切线向轴沿样试的后缩压将再�理处火缩压s03温保率速形变的1-01×5以上机验试拟模热型0051-elbeelC晶�上以℃009在。级2lBY到达度粒晶�粒晶轴等为部全乎几�小细得

�时热加在属金。的生产中程过接焊在属金是力应余残。的起引力应拉产随伴时同�能性和织组的部内料材了变改�时理处却冷后热加及以下�弊有也利有响影的料材对力应种这。力应变相和力应热属金了生)间时或(度速却冷及热加的部心和层表�中程过却冷和热加在料材属金。析分行进系关的间纹裂成形与力应余残的中理处热属金对要主面。力应热即�力应生产而均不缩收和胀膨积体料材致导温于由�致一不大面表缩收�部心于低度温层表属金时却冷于由�下用作的力应热在的织组于由中程过理处热在料材面方一另�力应拉受部心使而部心于膨的积体料材随伴会大增的容比因�时变转体氏马向体氏奥即化变组。力应织组生产而致一不大长积体成造�变相后先位部各料材�胀应拉与好恰�力应压受部心�力应拉受层表是果结终最的化变力应织残的中料材是就果结的加叠力应变相和力应热的理处热属金。反相力残定决并量质火淬响影能个一是度速却冷火淬中理处热属金。力应余制抑�快加度速却冷火淬)1�出得以可们我�验实关相过通。素因的内段温高在料材速加须必常通�的目的火淬到达了为。大增果效裂纵组体氏马到得能才度速却冷火淬界临的料材过超之使并�度速却冷的后却冷)2�的目的裂纵制抑到达而力应拉的上面表件工少减能故�值�值力应织组和度速胀膨的变相体氏马低降了为是不要主。的冷缓期力应热的用作力应织组消抵加增能于由做样这�论而力应余残就。织响影性定决至乃要重于赋纹裂火淬对能个一是也�素因要重的力应余

到达而从�度速缩收的属金位部心中面截和差温面截小减量尽于在而 。的目的裂淬制抑终最和值力应小减 论 结、3 十有占中造制件零械机在定制的艺工理处热与能性的料材属金 有�系关的间之者二握把确准应�中用使际实产生在。位地的要重分 。平水造制的件零属金高提地效 献文考参 的理处热及工加削切、计设的件零属金谈浅�艳晓周�武斌王]1[ )4(6002�报学校学科专等高业工天航林桂�系关 )6(8791�理处热属金�理处热及性韧裂断的属金田今高]2[

范文九:金属材料与热处理论文关于金属材料的论文 投稿:吴摫摬

方列排的间空在子原是二其�式方合结的间之子原属金是一其�面方个两含包构结部内的金合和属金。金合的们它是的多更得用但。等锰、铬、镍、锌、铅、铜、铝、铁有属金的用使泛广�中产生业工在 织组本基及构结料材属金、1 。果效的想理到得能才�程流艺工排安理合�系关的艺工理处热与料材属金析分确准应�时求要艺工的理处热定确织组及分成料材属金据根在员人计设�此因。能性的有原料材坏破会而反�能性械机的料材高提会不仅不�件条理处热的理合不而。能性械机的料材属金些某变改以可艺工理处热定制确正�中作工计设在。能性械机其高提要需�力潜料材挥发地度限大最为料材属金多许�中产生业工 言 引、0 20-2210-92)0102(8076-4761号编章文 A码识标献文 lGT号类分图中 系关�理处热�料材属金�词键关 。系关的问之等能性、织组料材属金与力应及度温、热预中艺工理处热了析分观客�据依为据数及象现验实以文本�要摘 讨探的系关艺工理处热与料材属金 �文论的料材属金于关文论理处热与料材属金

形上面倾前在�象现刀粘生产会时低偏度硬柸齿当�中工加削切在料材坯齿。织组相金和围范度硬的定一有应对都能性削切佳最的料材种各。能性削切的件零高提。形变少减和度精工加、能性削切的料材证保而从。态状织组的好良备准理处热及工加削切后以为并�陷缺的生产程过工加热及金冶除消品成半或坯毛的件工焊、锻、铸类各于用应是要主理处热先预。度洁光的度程同不生产而从�同不也度程形变的属金�同不的件条削切和具刀削切、料材工加被于由�中程过削切属金在。处好大很有将量质品产高提对�合配切密�通沟互相能间之艺工理处热与艺-7-7加削切果如�中程流艺工个整的工加料材属金 系关的热预理处热与能性削切的料材属金 1.2 系关的艺工理处热与料材属金、2 。能性械机的料材高提的好更便以�系关的艺工理处热与其析分来能性些某的料材的属金就面下�果效变改能性料材的同不生产会件条理处热的同不。要需的术技程工足满以�能性械机其制控�构结织组其变改而进�列排子原的它变改来艺工理处热用以可�说来金合或属金些某对�此因。艺工种一的能性其变改来构结织组微显的部内或面表料材属金变改过通�却冷中质介的同不在度速同不以又�后间时定一持保中度温此在并�度温的宜适到热加中质介的定一在放件工属金将是程过理处热料材属金。异差现出就能性的属金�同不式方列排子原�系关的切密有况情置配列排的间空在子原和能性的属金。式

合结的间子原由是小大的量模性弹料材于由而。理处热过经需都簧弹的形成绕热是别特�簧弹品成的后工加为因是这。差误的大较有量形变簧弹的得测际实和量形变簧弹的算计常通�么那�值取量模边切的出给中料资计设统传按果如。量模簧弹和量模边切的料材到用要�时算计计设簧弹行进钢簧弹用选在中产生业工。系关的化变量模边切料材属金与理处热了析分�验实关相合结者笔。差误的定一着在存量长伸的算计计设与量长伸际实的簧弹了致导而从。化变之随也该应量模边切�变改生发也质性理物的身本料材�时同�能性的料材变改以可�理处热过通。强性刚的料材示表则�大量模�力能的变应切抗抵料材征表它。值比的变应切与力应切�内围范限极例比形变性弹在�下用作力应切剪在料材是�一之标指能性学力的料材是量模变切 系关的度温理处热与量横边切的料材属金 2.2 。备准好做能陛和织组的好良得获证保�)火回十火淬(理处热终最为且而�度精工加械机了高提�能性削切了善改仅不�织组的匀均、小细粒晶。工加削切再�)效时�效时�理处溶固(理处化强经先是都常通金合铝以所。好能性削切的态状工加力压或态铸比�金合铝的后化强效时和理处溶固经。能性削切了高提�象现刀粘了少减�渡多裂挤向状带从屑切�高提的度硬坯齿着随并。少减性向倾的刀粘成形�裂碎易容屑切�理处火淬全完不�火正行进料材坯齿对而。低降度洁光面表的件零工加被使�瘤屑积成

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余残由是力应的裂开蚀腐力应起引分部大。裂开蚀腐力应为称坏破裂断性脆的生发下用作同共境环蚀腐定特和力应伸拉在料材属金 系关的力应理处热与裂开蚀腐力应抗料材属金 4.2 。性韧裂断的料材属金高提以可�度温的理处热制控出得以可就们我�么那。行进能才程过晶结再�时移迁行进能其使�子原活激以足�上之度温定一到热加属金形变将须必此因�散扩的子原要需都大长与成形的核晶晶结再。段阶的烈剧为最化变能性观宏的钢是�度温右左℃009�此因。大长始开粒晶�上以℃009在。级2lBY到达度粒晶�粒晶轴等为部全乎几�小细得变然突粒晶�始开形变℃009在。主为粒晶的长拉形变以然仍但�现出量少有经已粒晶轴等中粒晶的形变℃008。化变状形的粒晶轴等向渐逐始开粒晶的平扁�时℃007在�为象现验实。貌形粒晶示显质物学化用后光抛磨研�开剖割切线向轴沿样试的后缩压将再�理处火退的)冷空(CAh6×℃086行进再�温室至冷中气空在后然��05形变缩压s03温保率速形变的1-01×5以上机验试拟模热型0051-elbeelC在℃0011和℃0001、℃009�℃008�℃007在择选�后工加机�柱圆小的当适割切线上料坯钢YS在�明证验实下以过通以可。系关的显明有坏好果效晶结再的属金对度温同不�此因。晶结再态动生发致导�别级度密错位部局的高够足到累积会才中程过形变在料材�下件条的度温形变和力应的定一在有只。晶结再为称程过个这�粒晶

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范文十:金属材料与热处理基本知识 投稿:莫蟮蟯

金属材料与热处理基本知识

一、铁碳合金的基本组织

1、铁素体

碳在α-Fe中的间隙固溶体称为铁素体,用F表示。强度和硬度很低,塑韧性好。 2、奥氏体

碳在γ-Fe中的间隙固溶体称为奥氏体,用A表示。塑性好,在锻造、轧制时常要加热到A区域,易于加工。 3、渗碳体

铁与碳形成的金属化合物称为渗碳体,用Fe3C表示。硬度高,脆性大。 4、珠光体

F与Fe3C混合物,用P表示。强、韧性介于两者之间。 5、莱氏体

A与Fe3C混合物(P+Fe3C)用Ld表示。硬度高,塑性差。

二、铁碳合金状态图

1、状态图主要点、线

ABCD线: 液相线,液相冷却至此开始析出,加热至此全部转化。

AHJECF线: 固相线,液态合金至此线全部结晶为固相,加热至此开始转化 GS线:A3线,A开始析出F的转变线,加热时F全部溶入A

ES线:Acm线,C在A中溶解度曲线,Fe3CⅡ析出线加热时Fe3CⅡ全部溶入A

ECF线:共晶线,含C量2.11-6.69%至此发生共晶反应,结晶出A与Fe3C混合物,莱氏体。 PSK线:共析线(A1线),含C量在0.0218-6.69%至此反生共析反应,产生出珠光体 GP线—铁素体析出终了线 PQ线—Fe3CⅢ析出线 2、典型铁碳合金的结晶过程 (1)、60钢

1点以上 L → 1~2 点 L+A → 2~3点A → 3~4点A+F → 4点室温P+F (2)、 T7钢

1点以上 L → 1~2 点 L+A → 2~3点A → 3点室温P (3)、T12钢

1点以上 L → 1~2 点 L+A → 2~3点A → 3~4点A+ Fe3CⅡ → 4点室温P+ Fe3CⅡ 3、铁碳合金分类

钢是含C量0.0218~2.11%的铁碳合金。 亚共析钢含C量0.0218-0.77%;

共析钢:含C量 0.77%; 过共析钢含C量0.77-2.11% 4、铁碳合金相图的应用

铸造方面:选择合适的浇铸温度,流动性好。 煅造方面:选择合适的温度区,奥氏体区。 热处理方面:退火、正火、淬火、回火等。

三、钢的热处理

1、钢在加热或冷却时的组织转变

Fe--Fe3C相图中的A1,A3,Acm线是反映不同含碳量的钢在缓慢加热和冷却时的相变温度。实际生产中,加热和冷却速度不可能很慢,总有过冷和过热现象。加热和冷却速度越大,相变温度偏离平衡点的程度也越大,即过冷度和过热度越大。通常用Ac1,Ac3和Accm表示加热时偏离后的相变温度;用Ar1,Ar3和Arcm表示冷却时偏离后的相变温度。大多数热处理工艺都是将钢加热至相变温度以上,使其室温组织转变为均匀奥氏体, 即“奥氏体化”。

2、热处理常用术语

(1)退火:把钢加热到一定温度,保温一段时间,随后在炉中缓慢冷却。

目的: 调整钢的硬度消除内应力

(2)正火:将钢加热到Ac3或Accm以上30-50℃,适当保温后,从炉中取出在静止的 空气中冷却至室温。

目的:①降低钢的硬度,改善切削加工性。②提高钢的塑韧性,便于成形加工。③

细化晶粒。④也可用作最终热处理。

(3)淬火:是将钢加热到临界温度Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上某一温度,

保温一段时间,使之全部或部分奥氏体化,然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下(或Ms附近等温)进行马氏体(或贝氏体)转变的热处理工艺。淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变,得到马氏体或贝氏体组织。 (4)回火:将淬火的工件重新加热到低于下临界温度的适当温度,保温一段时间后在

空气或水、油等介质中冷却的热处理。根据不同的要求可采用低温回火、中温回火或高温回火。通常随着回火温度的升高,硬度和强度降低,延性或韧性逐渐增高。 回火的作用:①提高组织稳定性,使工件在使用过程中不再发生组织转变。

②消除内应力,以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。 ③调整钢铁的力学性能以满足使用要求。

(5)马氏体(M):C在α-Fe中的过饱和固溶体。高强度,高硬度和耐磨性

(6)贝氏体(B):含饱和碳的F和碳化物组成的混合物。上贝氏体,下贝氏体(高强韧) (7)淬火+高温回火称为调质处理(回火索氏体S)

四、金属材料的力学性能

力学性能是指金属材料在受外力作用时所反映出来的性能。主要有:强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。 1、屈服点

当载荷增达到Fs时,拉伸曲线出现了平台,即试样所承受的载荷几乎不变,但产生了不断增加的塑性变形,这种现象称为屈服。用ós表示。 2、抗拉强度

抗拉强度是金属材料断裂前所承受的最大应力,故又称强度极限。常用ób来表示。 屈服强度和抗拉强度在设计机械和选择、评定金属材料时有重要意义,因为金属材料不能在超过其ós的条件下工作,否则会引起机件的塑性变形;金属材料也不能超过其 ób的条件下工作,否则会导致机件的破坏。

3、塑性金属材料的塑性通常用伸长率和断面收缩率来表示。 (1)伸长率δ

δ= (L1-L0)/L0 ×100%

式中: L0—试样原标距的长度(mm) L1—试样拉断后的标距长度(mm) (2) 断面收缩率Ψ

断面收缩率是指试样拉断后断面处横截面积的相对收缩值。 Ψ= (A0-A1)/A0 ×100% 式中:A0—试样的原始截面积(mm2) A1—试样断面处的最小截面积(mm2)

δ和Ψ愈大,则塑性愈好。良好的塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件。 4、硬度

金属表面一个小体积内抵抗其它硬物体压入其内的能力,叫硬度。金属材料的硬度可用专门仪器来测试,常用的有布氏硬度、洛氏硬度等。 (1)布氏硬度(HB)

计算压痕球形表面积上承受的平均压力,叫布氏硬度。

(2) 洛氏硬度(HRC)

测量金刚石圆锥压痕深度,叫洛氏硬度。Ⅱ

五、钢的分类

1、碳钢

(1)普通碳素结构钢Q235,钢板,角钢等 (2) 优质碳素结构钢10、20、45

含碳量低:钢板、容器、螺钉、螺母 含碳量中:齿轮、轴 含碳量高:弹簧、钢丝绳

2、 碳素工具钢T7、T12 高硬度和耐磨性,制造刀具、量具、模具 3、合金结构钢:

(1)调质钢40Cr 42CrMo 轴、汽车前桥 (2)渗碳钢20CrMnTi 20Cr 20CrMo 齿轮 4、弹簧钢 60Si2Mn 汽车板簧

5、轴承钢 GCr15 轴承内外套、滚珠、滚柱、滚针 六、20CrMnTi端淬操作注意事项

1、确保正火、淬火加热温度和保温时间的准确。 2、淬火前调整好水柱的自由喷水高度并盖好喷水孔。

3、快速将端淬样从炉中取出放在端淬架上,然后迅速打开盖并喷水冷却15分钟以上。

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