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、金屬材料的分類四、金屬材料的分類 第一單元第一單元 緒論緒論一、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時代鐵器時代鐵器時代 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

2、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) ) 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

3、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

4、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、金屬材料的分類四、金屬材料的分類金屬材料黑色黑色 金屬金屬有色有色

5、金屬金屬非合金鋼非合金鋼低合金鋼低合金鋼 合金鋼合金鋼 鑄鐵鑄鐵滑動軸承合金滑動軸承合金 鈦及鈦合金鈦及鈦合金其他非鐵合金其他非鐵合金 銅及銅合金銅及銅合金鋁及鋁合金鋁及鋁合金金屬材料的性能金屬材料的性能力力學(xué)學(xué)性性能能物物理理性性能能化化學(xué)學(xué)性性能能工工藝藝性性能能第二單元金屬材料的性能金屬材料的性能力學(xué)性能力學(xué)性能 力學(xué)性能力學(xué)性能 指金屬在力的作用指金屬在力的作用下所顯示出的與彈性和非彈性反下所顯示出的與彈性和非彈性反應(yīng)相關(guān)或涉及應(yīng)力應(yīng)相關(guān)或涉及應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的應(yīng)變關(guān)系的性能，如彈性、強(qiáng)度、硬度、塑性能，如彈性、強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等性、韌性等強(qiáng)度與塑性強(qiáng)度與塑性材料的拉伸曲線材料的拉

6、伸曲線1、oe段：直線、彈性變性段：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：水平線（略有波動）段：水平線（略有波動）明顯的塑明顯的塑 性變形屈服現(xiàn)象，作用的力基本不變，試樣連續(xù)伸長。性變形屈服現(xiàn)象，作用的力基本不變，試樣連續(xù)伸長。4、sb曲線：彈性變形曲線：彈性變形+均勻塑性變形。均勻塑性變形。5、b點：出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，即試樣局部截面點：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。降低，拉伸力達(dá)到最大值，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和斷裂的能

7、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、屈服強(qiáng)度（屈服點）、屈服強(qiáng)度（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

8、（試樣屈服時所承受的拉伸力（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)/L

9、o x 100%-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1 1、定義定義：指材料局部表面抵抗塑性變形：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有關(guān)。指標(biāo)，其物理含義與試驗方法有關(guān)。2 2、硬度的測試方法硬度的

10、測試方法 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：

11、120HBS 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，效率低韌性金屬材料抵抗沖擊載荷金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力稱作用而不破壞的能力稱為為沖擊韌性沖擊韌性。常用一次擺錘沖擊彎曲，試驗來測定金屬材常用一次擺錘沖擊彎曲，試驗來測定金屬材料的沖擊

12、韌性。料的沖擊韌性。u沖擊試樣沖擊試樣u沖擊試樣的原理及方法：沖擊韌度越大，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。表示材料的沖擊韌性越好。u小能量多次沖擊試驗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，疲勞斷裂時無明顯的宏觀朔性變形，斷裂前沒有預(yù)斷裂前沒有預(yù) 兆，而是突然破壞；兆，而是突然破壞；引起疲勞斷裂的應(yīng)力很低，常常低引起疲勞斷裂的應(yīng)力很低，常常低于材料的屈服點；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

13、的宏觀斷口由兩部分組成。疲勞破壞的特征疲勞破壞的特征物理性能密度熔點導(dǎo)熱性導(dǎo)電性熱膨脹性磁性化學(xué)性能耐蝕性抗氧化性化學(xué)穩(wěn)定性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。鑄造性能；鍛造性能；鑄造性能；鍛造性能；焊接性能；切削加性能。焊接性能；切削加性能。第三單元第三單元金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶晶體與非晶體晶體與非晶體非晶體：非晶體：在物質(zhì)內(nèi)部，凡原子呈無序堆積狀在物質(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、況的，稱為非晶體。如：普通玻璃、松香、樹脂等。樹脂等。晶體：晶體：凡原子呈有序、有規(guī)則排列的物質(zhì)，凡原子呈有序、有規(guī)則

14、排列的物質(zhì)，金屬的固態(tài)、金剛石、明礬晶體等。金屬的固態(tài)、金剛石、明礬晶體等。性能：性能：晶體有固定的熔、沸點，呈各向異性，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。非晶體沒有固定熔點，而且表現(xiàn)為各向同性。一、金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)一、金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)晶格和晶胞：晶格和晶胞：表示原子在晶體中排列規(guī)律的空間格架叫做晶表示原子在晶體中排列規(guī)律的空間格架叫做晶格。格。能完整地反映晶格特征的最小幾何單元，稱為能完整地反映晶格特征的最小幾何單元，稱為晶胞。晶胞。晶體結(jié)構(gòu)的概念晶體結(jié)構(gòu)的概念體心立方晶格：體心立方晶格：面心立方晶格：面心立方晶格：密排六方晶格：密排六方晶格：金屬

15、晶格的類型金屬晶格的類型體心立方晶格：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（頂角上和立方體的中心。如：鉻（Cr）、釩）、釩（V）、鎢（）、鎢（W）、鉬（）、鉬（Mo）及）及-Fe面心立方晶格：面心立方晶格：它的晶胞也是一個立方體，原子位于立方體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。的八個頂角上和立方體六個面的中心。 如：鋁（如：鋁（Al）、銅（）、銅（Cu）、鉛（）、鉛（Pb）、）、鎳（鎳（Ni）及）及-Fe密排六方晶格：密排六方晶格：它的晶胞是一個正六棱柱體，原子排列在

16、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。二、合金的相結(jié)構(gòu)二、合金的相結(jié)構(gòu)u組元組元u相相 即合金中結(jié)構(gòu)相同、成分和即合金中結(jié)構(gòu)相同、成分和性能均一并以界面分開的組成部性能均一并以界面分開的組成部分。分。 基本概念基本概念合金的相結(jié)構(gòu)合金的相結(jié)構(gòu)固溶體固溶體置換固溶體置換固溶體間隙固溶體間隙固溶體金屬化合物金屬化合物機(jī)械混合物機(jī)械混合物鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖第四單元第四單元鐵素體鐵素體 概念：碳溶解在概念：碳溶解在-Fe中形成的間隙固溶體中形成的間隙固溶體稱為鐵素體。稱為鐵素體。 符號：符號：F，

17、 體心立方晶格體心立方晶格 溶解能力：溶解度很小，在溶解能力：溶解度很小，在727時，時，碳在碳在-Fe中的最大溶碳量為中的最大溶碳量為0.0218%，隨溫度的降低逐漸減小。隨溫度的降低逐漸減小。 性能：由于鐵素體的含碳量低，所以性能：由于鐵素體的含碳量低，所以鐵素體的性能與純鐵相似。即有良好鐵素體的性能與純鐵相似。即有良好的塑性和韌性，強(qiáng)度和硬較低。的塑性和韌性，強(qiáng)度和硬較低。奧氏體奧氏體 概念概念：碳溶解在：碳溶解在Fe中形成的間隙固溶中形成的間隙固溶體稱為奧氏體。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時可時可溶溶C 為為2.

18、11%，在，在727時，可時，可溶溶C為為0.77%。 性能性能：強(qiáng)度、硬度不高，具有良：強(qiáng)度、硬度不高，具有良好的塑性，是絕大多數(shù)鋼在高溫好的塑性，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進(jìn)行鍛造和扎制時所要求的組織。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，交替是鐵素體和滲碳體片層相間，交替 排列。排列。溶碳能力：在溶碳能力：在727時，時，C=0.77%性能特點：取決于鐵素體和滲碳體的性能，性能特點：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。強(qiáng)度較高，硬度適中，具有一定的塑性。萊氏體萊氏

19、體概念：是含碳量為概念：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1148時從液時從液體上中間結(jié)晶出的奧氏體和滲碳體的混合物。體上中間結(jié)晶出的奧氏體和滲碳體的混合物。符號：符號：Ld（高溫萊氏體，溫度（高溫萊氏體，溫度727）由于奧氏體在）由于奧氏體在727時轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，所以在室溫下的萊氏體由珠光體時轉(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。和滲碳體組成叫低溫萊氏體。Ld表示表示溶碳能力：溶碳能力：C=4.3%性能特點：硬度很高，塑性很差。性能特點：硬度很高，塑性很差。二、鐵碳合金相圖二、鐵碳合金相圖二、鐵碳合金相圖二、鐵碳合金相圖二、鐵碳合金相圖二、鐵碳合

20、金相圖二、鐵碳合金相圖二、鐵碳合金相圖二、鐵碳合金相圖二、鐵碳合金相圖鐵碳合金的分類鐵碳合金的分類 鋼鋼：0.0218%C2.11%的鐵碳合的鐵碳合金金亞共析鋼：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第五單元第五

21、單元非 合 金 鋼非 合 金 鋼 （ 合 金 鋼（ 合 金 鋼 ）組成元素（鐵和碳）：組成元素（鐵和碳）：一、硅一、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。二、錳二、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 三、硫三、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

22、中的有害元素。、是鋼中的有害元素。四、磷四、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、非合金鋼的分類二、非合金鋼的分類按鋼的含碳量分類：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%二、按鋼的質(zhì)量分類：二、按鋼的質(zhì)量分類：1、普通鋼：、普通鋼：S0.05%，P0.045%2、優(yōu)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%三、按鋼的用途分類：三

23、、按鋼的用途分類：1、結(jié)構(gòu)鋼：主要用于制造各種機(jī)械零件、結(jié)構(gòu)鋼：主要用于制造各種機(jī)械零件和工程構(gòu)件。和工程構(gòu)件。C0.7%2、工具鋼：主要用于制造各種刀具、模、工具鋼：主要用于制造各種刀具、模具和量具。其含碳量大于具和量具。其含碳量大于0.70%3、鑄造碳鋼：鑄件、鑄造碳鋼：鑄件三、非合金鋼鋼的牌號及用途三、非合金鋼鋼的牌號及用途1.碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號 2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼： 3.碳素工具鋼碳素工具鋼 4.鑄造碳鋼：鑄造碳鋼：三、非合金鋼鋼的牌號及用途三、非合金鋼鋼的牌號及用途1.碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號：碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號：Q屈服點數(shù)值，質(zhì)量等級符號屈服點數(shù)值，質(zhì)量等級符

24、號和脫氧方法符號；和脫氧方法符號；性能：一般；性能：一般；應(yīng)用：廠房、橋梁、船舶、鉚應(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 二、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：二、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萬分之幾。牌號：用兩位數(shù)字表示鋼中平均含碳量的萬分之幾。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

25、沖器件、壓力容器等。沖器件、壓力容器等。2）、）、3055鋼鋼 屬于中碳鋼屬于中碳鋼 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：

26、T+數(shù)字（平均含碳數(shù)字（平均含碳量的千分?jǐn)?shù)）量的千分?jǐn)?shù)） 如：如：T12A：表示平均含碳：表示平均含碳量為量為1.2%的高效優(yōu)質(zhì)碳素工具的高效優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。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。常用碳鋼的牌號：常用碳鋼的牌號：第六單元第六單元鋼材的熱處理鋼材的熱處理

27、一、熱處理：一、熱處理： 將固態(tài)金屬或合金采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)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。組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。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；延長零件的使用壽命；延長零件的使用壽命；改善工件的工藝性能，提高加工質(zhì)量，改善工件的工藝性能，提高加工質(zhì)量，減小刀具的磨損。減小刀具的磨損。熱處理的熱處理的方法：方法：退火、正火、淬火、回火退火、正火、淬火、回火及表面熱處理及表面熱處理等五種。等五種。熱處理使鋼性能發(fā)生變化的原因：熱處理使鋼性

28、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。和冷卻過程中，發(fā)生了組織與結(jié)構(gòu)變化。二、鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變二、鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變 鋼的奧氏體化鋼的奧氏體化奧氏體晶核的形成及長大；奧氏體晶核的形成及長大；殘余滲碳件的溶解；殘余滲碳件的溶解；奧氏體的均勻化；奧氏體的均勻化；二、鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變二、鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變 在熱處理工藝中，鋼保溫的目的是：在熱處理工藝中，鋼保溫的目的是：、為了使工件熱透；、為了使工件熱透；、使組織轉(zhuǎn)變完全；、使組織轉(zhuǎn)變完全；、使奧氏體成分均勻。、使奧氏體成分均勻。奧氏體晶粒的長大：奧氏體晶

29、粒的長大：加熱溫度越高，保溫時間越長，奧氏體晶粒越大加熱溫度越高，保溫時間越長，奧氏體晶粒越大三、鋼材在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變?nèi)?、鋼材在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變等溫轉(zhuǎn)變圖的建立等溫轉(zhuǎn)變圖的建立過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變等溫轉(zhuǎn)變圖的建立等溫轉(zhuǎn)變圖的建立過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能珠光體型轉(zhuǎn)變珠光體型轉(zhuǎn)變：溫度：溫度： HRCA1650珠光體珠光體P 25650600索氏體索氏體S 2535600550屈氏體屈氏體T 3540貝氏體型轉(zhuǎn)變貝氏體型轉(zhuǎn)變：

30、550Ms貝氏體貝氏體B 4045貝氏體轉(zhuǎn)變兼有珠光體轉(zhuǎn)變與馬氏體轉(zhuǎn)變的某些特征 550350上貝氏體上貝氏體B上上 350Ms下貝氏體下貝氏體B下下 4555 馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變碳在碳在Fe中的過飽和固溶體，稱為馬氏體，用符號中的過飽和固溶體，稱為馬氏體，用符號M表示，體心正方晶格。表示，體心正方晶格。馬氏體轉(zhuǎn)變的特點：馬氏體轉(zhuǎn)變的特點：轉(zhuǎn)變溫度：轉(zhuǎn)變溫度：MsMf轉(zhuǎn)變速度極快；轉(zhuǎn)變速度極快；轉(zhuǎn)變體積發(fā)生膨脹；轉(zhuǎn)變體積發(fā)生膨脹；轉(zhuǎn)變不徹底。轉(zhuǎn)變不徹底。性能特點：針狀馬氏體：硬度高、脆性大；板條馬氏性能特點：針狀馬氏體：硬度高、脆性大；板條馬氏體：強(qiáng)度、韌性較好體：強(qiáng)度、韌性較好馬氏體的硬度

31、主要取決于含碳量。馬氏體的硬度主要取決于含碳量。過冷奧氏體等溫度轉(zhuǎn)變圖的應(yīng)用。過冷奧氏體等溫度轉(zhuǎn)變圖的應(yīng)用。在等溫轉(zhuǎn)變圖上估計連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，確定馬氏體在等溫轉(zhuǎn)變圖上估計連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，確定馬氏體臨界冷卻速度臨界冷卻速度 四、退火與正火四、退火與正火退火退火概念：將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定概念：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）時間，然后緩慢冷卻（一般隨爐冷卻）的熱處理工藝稱為退火。的熱處理工藝稱為退火。退火的主要目的是：降低鋼的硬度，提退火的主要目的是：降低鋼的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加高塑性，以利于切削加工及冷變形加工；細(xì)化晶粒，均勻鋼的組織

32、及成分，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熱處理作組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)力，織上的準(zhǔn)備；消除鋼中的殘余內(nèi)應(yīng)力，以防止變形開裂。以防止變形開裂。退火的方法：退火的方法：完全退火完全退火：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3050），隨之緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀），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、熱軋型材等。合金結(jié)構(gòu)鋼的鍛件、鑄件、熱軋型材等。球化退火球化退火：球化退火是將鋼加熱到：球化退

33、火是將鋼加熱到AC1以上以上2030，保溫一定得時間，以不大于，保溫一定得時間，以不大于50/H得冷得冷卻速度隨爐冷卻，使鋼終碳化物呈球狀得工藝卻速度隨爐冷卻，使鋼終碳化物呈球狀得工藝方法。應(yīng)用：適用于共析鋼及過共析鋼。如碳方法。應(yīng)用：適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。素工具鋼，合金工具鋼、軸承鋼等。去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火：去應(yīng)力退火是將鋼加熱到略低于：去應(yīng)力退火是將鋼加熱到略低于A1得溫度，保溫一定時間后緩慢冷卻得工藝得溫度，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、切削加方法。應(yīng)用：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。工、鑄造等形

34、成的殘余內(nèi)應(yīng)力。正火正火1、正火概念：正火概念：將鋼加熱到將鋼加熱到Ac3或或Acm以上以上30-50，保溫適當(dāng)，保溫適當(dāng)?shù)臅r間，在空氣中冷卻的工藝方法。正火退的時間，在空氣中冷卻的工藝方法。正火退火的目的基本相同，火的目的基本相同，正火正火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，改善鋼的力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；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

35、的退火。正火正火1、正火概念：正火概念：將鋼加熱到將鋼加熱到Ac3或或Acm以上以上30-50，保溫適當(dāng)，保溫適當(dāng)?shù)臅r間，在空氣中冷卻的工藝方法。正火退的時間，在空氣中冷卻的工藝方法。正火退火的目的基本相同，火的目的基本相同，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，改善鋼的力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；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。五、淬火

36、五、淬火1、概念：將鋼加熱到、概念：將鋼加熱到Ac3或或Acm以上某一溫度，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工藝稱為淬火；氏體或下馬貝氏組織的熱處理工藝稱為淬火；2、目的：主要獲得馬氏體，提高鋼的強(qiáng)度和硬、目的：主要獲得馬氏體，提高鋼的強(qiáng)度和硬度。度。工藝：工藝：一、淬火加熱溫度：一、淬火加熱溫度：亞共析鋼的淬火加熱：亞共析鋼的淬火加熱：Ac3以上以上3050過共析鋼的淬火加熱：過共析鋼的淬火加熱：Acm 以上以上3050二、淬火冷卻介質(zhì)：油、水、鹽水、堿水等。二、淬火冷卻介質(zhì)：油、水、鹽水、堿水等。三、淬

37、火方法：三、淬火方法：單液淬火法：碳鋼一般用水作冷卻介質(zhì)；合金鋼用單液淬火法：碳鋼一般用水作冷卻介質(zhì)；合金鋼用油作冷卻介質(zhì)。油作冷卻介質(zhì)。雙介質(zhì)淬火：如，先水后油；先水后空氣。雙介質(zhì)淬火：如，先水后油；先水后空氣。馬氏體分液淬火；馬氏體分液淬火；貝氏體等溫淬火。貝氏體等溫淬火。鋼的淬透性和淬硬性鋼的淬透性和淬硬性淬火缺陷：淬火缺陷：氧化與脫碳氧化與脫碳過熱和過燒過熱和過燒變形與開裂變形與開裂硬度不定硬度不定六、回火六、回火回火的概念：回火的概念：將鋼淬火后，再加熱到將鋼淬火后，再加熱到Ac1點以下的某一溫度，保點以下的某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝稱溫一定時間，然后冷卻到室

38、溫的熱處理工藝稱為回火。為回火?；鼗鹉康模夯鼗鹉康模?消除內(nèi)應(yīng)力；消除內(nèi)應(yīng)力； 獲得所需要的力學(xué)性能；獲得所需要的力學(xué)性能； 穩(wěn)定組織和尺寸穩(wěn)定組織和尺寸淬火鋼在回火時組織與性能的變化淬火鋼在回火時組織與性能的變化 馬氏體分解；馬氏體分解； 殘余奧氏體分解殘余奧氏體分解 滲碳體的形成滲碳體的形成 滲碳體的聚集長大。滲碳體的聚集長大。其基本的趨勢是：隨著回火溫度的升高，鋼的強(qiáng)其基本的趨勢是：隨著回火溫度的升高，鋼的強(qiáng)度、硬度下降，而塑性、韌性提高。度、硬度下降，而塑性、韌性提高。 回火的分類及應(yīng)用回火的分類及應(yīng)用低溫回火：低溫回火： T1=150250組織：回火馬氏體；組織：回火馬氏體；性能：具有高硬度，高耐磨性和一定性能：具有高硬度，高耐磨性和一定的韌性；的韌性；應(yīng)用：刀具、量具、冷沖壓模具等應(yīng)用：刀具、量具、冷沖壓模具等中溫回火