第二章

機(jī)械工程常用材料及鋼的熱處理第二章

機(jī)械工程常用材料及鋼的熱處理1參考文獻(xiàn)史美堂，《金屬材料及熱處理》，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2003齊寶森等，《機(jī)械工程材料》，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003戈曉嵐等，《工程材料》，東南大學(xué)出版社，2004其他與金屬材料及熱處理的相關(guān)書籍參考文獻(xiàn)史美堂，《金屬材料及熱處理》，上海科學(xué)技術(shù)出版社，22主要內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能第三節(jié)常用的工程材料第四節(jié)鋼的熱處理第五節(jié)表面精飾第六節(jié)精密儀器材料選用原則主要內(nèi)容第一節(jié)概述3第一節(jié)概述機(jī)械工程材料金屬材料非金屬材料黑色金屬鋼有色金屬鑄鐵合金鋼無機(jī)非金屬材料有機(jī)材料塑料橡膠陶瓷合成纖維鋁合金銅合金其他有色合金第一節(jié)概述機(jī)械工程材料金屬材料非金屬材料黑色金屬鋼有色金4應(yīng)力極限彈性階段彈性極限p屈服階段屈服點(diǎn)s強(qiáng)化階段強(qiáng)度極限b頸縮階段第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能應(yīng)力極限彈性階段彈性極限p屈服階段屈服點(diǎn)s強(qiáng)化階段強(qiáng)度極5強(qiáng)度：材料抵抗破壞的能力剛度：材料抵抗變形的能力（E、G）塑性：材料破壞時(shí)，遺留變形的大小伸長(zhǎng)率、斷面收縮率硬度：材料抵抗硬物壓入的能力布氏硬度HBW、洛氏硬度HRC、維氏硬度HV第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能強(qiáng)度：材料抵抗破壞的能力第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能6影響力學(xué)性能的主要因素1、含碳量含碳量越高，強(qiáng)度和硬度越高，但塑性顯著降低。2、雜質(zhì)元素：有益Si、Mn，有害S、P3、合金元素加入某些合金元素，可提高和改善其綜合力學(xué)性能，并獲得某些特殊的物理和化學(xué)性能。4、溫度一般，低溫條件下強(qiáng)度有所增加，塑性和沖擊韌性下降，高溫條件下相反。5、熱處理工藝第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能影響力學(xué)性能的主要因素第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能7鋼鐵材料（黑色金屬）1、非合金鋼（碳鋼）含碳2％以下的鐵碳合金、少量雜質(zhì)

按質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類：低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼按質(zhì)量等級(jí)分類：普通質(zhì)量、優(yōu)質(zhì)和特殊質(zhì)量按用途分類：碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼第三節(jié)常用工程材料鋼鐵材料（黑色金屬）第三節(jié)常用工程材料82、合金鋼人為加入Cr、Mn、Ni、Ti、Mo等，具有高的強(qiáng)度、韌性、硬度，以及某些特殊性能（如耐腐蝕性、高溫強(qiáng)度等）。3、鑄鐵：良好的鑄造性能、減摩性能、吸振性能、切削加工性能、低的缺口敏感性，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低廉?；诣T鐵：C－自由狀態(tài)的片狀石墨形式球墨鑄鐵：C－球狀石墨形式，較高的強(qiáng)度，良好的塑性和韌性。第三節(jié)常用工程材料2、合金鋼第三節(jié)常用工程材料9有色金屬1、銅及其合金：工業(yè)純銅、黃銅（銅鋅二元合金）、青銅（錫青銅、鋁青銅、鈹青銅、硅青銅、錳青銅等）2、鋁及其合金：純鋁、硬鋁、鑄鋁3、鈦及其合金：純鈦、鈦合金第三節(jié)常用工程材料有色金屬第三節(jié)常用工程材料10非金屬1、工程塑料－特點(diǎn)：密度小，比強(qiáng)度高，良好的抗蝕型，優(yōu)良的電絕緣性，耐磨、減摩、自潤(rùn)滑性好，工藝性好－分類：熱固性塑料、熱塑性塑料2、橡膠：高彈性、絕緣性－密封件、緩沖件、絕緣件

上述二者易老化，難回收（污染）3、人工合成礦物：剛玉、石英第三節(jié)常用工程材料非金屬第三節(jié)常用工程材料11鋼的熱處理加熱、保溫、冷卻改變金屬整體或表面組織，獲得所需性能。種類1、普通熱處理：退火、正火、淬火、回火2、表面熱處理和化學(xué)熱處理：感應(yīng)加熱、火焰加熱、電接觸加熱、電解加熱、滲碳、氮化、碳氮共滲3、其他熱處理第四節(jié)鋼的熱處理鋼的熱處理第四節(jié)鋼的熱處理12退火：加熱、保溫、隨爐冷卻目的：降低硬度、細(xì)化晶粒、消除內(nèi)應(yīng)力，預(yù)先熱處理正火：加熱、保溫、空氣冷卻目的：同退火，更高的力學(xué)性能淬火：加熱，保溫，水、油或鹽水冷卻目的：提高零件的硬度和耐磨性，強(qiáng)化材料。但淬火后，出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力，材料變脆，須回火。方法：?jiǎn)谓橘|(zhì)淬火；雙介質(zhì)淬火第四節(jié)鋼的熱處理退火：加熱、保溫、隨爐冷卻第四節(jié)鋼的熱處理13回火：零件淬火后，加熱至臨界溫度之下，保溫，以一定速度冷卻。目的：達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙要求的硬度，消除內(nèi)應(yīng)力。回火工藝的種類：1、低溫回火（150～250C）2、中溫回火（350～500C）3、高溫回火（500～650C）調(diào)質(zhì)處理－淬火＋高溫回火第四節(jié)鋼的熱處理回火：零件淬火后，加熱至臨界溫度之下，保溫，以一定速度冷卻。14表面熱處理：僅對(duì)鋼的表面進(jìn)行加熱和冷卻而不改變其成分的熱處理工藝。目的：提高零件的表層硬度、抗磨損性能。方式：

感應(yīng)加熱：利用交流電的集膚效應(yīng)，對(duì)零件進(jìn)行加熱，并通過控制電流頻率得到不同的淬硬層深度。

火焰加熱：利用火焰加熱工件表面，然后立即用水噴射冷卻。調(diào)節(jié)燒嘴的位置和移動(dòng)速度即可得到不同厚度的淬硬層。。第四節(jié)鋼的熱處理表面熱處理：僅對(duì)鋼的表面進(jìn)行加熱和冷卻而不改變其成分的熱處理15化學(xué)熱處理將鋼件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入其表面，改變其化學(xué)成分和組織，達(dá)到改進(jìn)表面性能、滿足技術(shù)要求的熱處理過程。目的：提高鋼件表層的耐磨性、耐蝕性、抗氧化性和疲勞強(qiáng)度等力學(xué)性能。按表面滲入元素的不同，分為滲碳、氮化、碳氮共滲、滲硼、滲鋁等種類。第四節(jié)鋼的熱處理化學(xué)熱處理第四節(jié)鋼的熱處理16表面精飾是指在金屬零件的表面附上一層覆蓋層，以達(dá)到防蝕、裝飾等目的。種類電鍍：鍍鉻、鍍鎳、鍍鋅、鍍鎘、鍍銀化學(xué)處理：氧化和磷化涂漆第五節(jié)表面精飾第六節(jié)精密儀器材料選用原則使用要求、工藝要求、經(jīng)濟(jì)要求表面精飾是指在金屬零件的表面附上一層覆蓋層，以達(dá)到防蝕、裝飾17Fe－Fe3C相圖Fe－Fe3C相圖18奧氏體連續(xù)冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變奧氏體連續(xù)冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變19感應(yīng)加熱火焰加熱感應(yīng)加熱火焰加熱20氣體滲碳法示意氣體滲碳法示意21第二章

機(jī)械工程常用材料及鋼的熱處理第二章

機(jī)械工程常用材料及鋼的熱處理22參考文獻(xiàn)史美堂，《金屬材料及熱處理》，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2003齊寶森等，《機(jī)械工程材料》，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003戈曉嵐等，《工程材料》，東南大學(xué)出版社，2004其他與金屬材料及熱處理的相關(guān)書籍參考文獻(xiàn)史美堂，《金屬材料及熱處理》，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，223主要內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能第三節(jié)常用的工程材料第四節(jié)鋼的熱處理第五節(jié)表面精飾第六節(jié)精密儀器材料選用原則主要內(nèi)容第一節(jié)概述24第一節(jié)概述機(jī)械工程材料金屬材料非金屬材料黑色金屬鋼有色金屬鑄鐵合金鋼無機(jī)非金屬材料有機(jī)材料塑料橡膠陶瓷合成纖維鋁合金銅合金其他有色合金第一節(jié)概述機(jī)械工程材料金屬材料非金屬材料黑色金屬鋼有色金25應(yīng)力極限彈性階段彈性極限p屈服階段屈服點(diǎn)s強(qiáng)化階段強(qiáng)度極限b頸縮階段第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能應(yīng)力極限彈性階段彈性極限p屈服階段屈服點(diǎn)s強(qiáng)化階段強(qiáng)度極26強(qiáng)度：材料抵抗破壞的能力剛度：材料抵抗變形的能力（E、G）塑性：材料破壞時(shí)，遺留變形的大小伸長(zhǎng)率、斷面收縮率硬度：材料抵抗硬物壓入的能力布氏硬度HBW、洛氏硬度HRC、維氏硬度HV第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能強(qiáng)度：材料抵抗破壞的能力第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能27影響力學(xué)性能的主要因素1、含碳量含碳量越高，強(qiáng)度和硬度越高，但塑性顯著降低。2、雜質(zhì)元素：有益Si、Mn，有害S、P3、合金元素加入某些合金元素，可提高和改善其綜合力學(xué)性能，并獲得某些特殊的物理和化學(xué)性能。4、溫度一般，低溫條件下強(qiáng)度有所增加，塑性和沖擊韌性下降，高溫條件下相反。5、熱處理工藝第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能影響力學(xué)性能的主要因素第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能28鋼鐵材料（黑色金屬）1、非合金鋼（碳鋼）含碳2％以下的鐵碳合金、少量雜質(zhì)

按質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類：低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼按質(zhì)量等級(jí)分類：普通質(zhì)量、優(yōu)質(zhì)和特殊質(zhì)量按用途分類：碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼第三節(jié)常用工程材料鋼鐵材料（黑色金屬）第三節(jié)常用工程材料292、合金鋼人為加入Cr、Mn、Ni、Ti、Mo等，具有高的強(qiáng)度、韌性、硬度，以及某些特殊性能（如耐腐蝕性、高溫強(qiáng)度等）。3、鑄鐵：良好的鑄造性能、減摩性能、吸振性能、切削加工性能、低的缺口敏感性，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低廉?；诣T鐵：C－自由狀態(tài)的片狀石墨形式球墨鑄鐵：C－球狀石墨形式，較高的強(qiáng)度，良好的塑性和韌性。第三節(jié)常用工程材料2、合金鋼第三節(jié)常用工程材料30有色金屬1、銅及其合金：工業(yè)純銅、黃銅（銅鋅二元合金）、青銅（錫青銅、鋁青銅、鈹青銅、硅青銅、錳青銅等）2、鋁及其合金：純鋁、硬鋁、鑄鋁3、鈦及其合金：純鈦、鈦合金第三節(jié)常用工程材料有色金屬第三節(jié)常用工程材料31非金屬1、工程塑料－特點(diǎn)：密度小，比強(qiáng)度高，良好的抗蝕型，優(yōu)良的電絕緣性，耐磨、減摩、自潤(rùn)滑性好，工藝性好－分類：熱固性塑料、熱塑性塑料2、橡膠：高彈性、絕緣性－密封件、緩沖件、絕緣件

上述二者易老化，難回收（污染）3、人工合成礦物：剛玉、石英第三節(jié)常用工程材料非金屬第三節(jié)常用工程材料32鋼的熱處理加熱、保溫、冷卻改變金屬整體或表面組織，獲得所需性能。種類1、普通熱處理：退火、正火、淬火、回火2、表面熱處理和化學(xué)熱處理：感應(yīng)加熱、火焰加熱、電接觸加熱、電解加熱、滲碳、氮化、碳氮共滲3、其他熱處理第四節(jié)鋼的熱處理鋼的熱處理第四節(jié)鋼的熱處理33退火：加熱、保溫、隨爐冷卻目的：降低硬度、細(xì)化晶粒、消除內(nèi)應(yīng)力，預(yù)先熱處理正火：加熱、保溫、空氣冷卻目的：同退火，更高的力學(xué)性能淬火：加熱，保溫，水、油或鹽水冷卻目的：提高零件的硬度和耐磨性，強(qiáng)化材料。但淬火后，出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力，材料變脆，須回火。方法：?jiǎn)谓橘|(zhì)淬火；雙介質(zhì)淬火第四節(jié)鋼的熱處理退火：加熱、保溫、隨爐冷卻第四節(jié)鋼的熱處理34回火：零件淬火后，加熱至臨界溫度之下，保溫，以一定速度冷卻。目的：達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙要求的硬度，消除內(nèi)應(yīng)力?；鼗鸸に嚨姆N類：1、低溫回火（150～250C）2、中溫回火（350～500C）3、高溫回火（500～650C）調(diào)質(zhì)處理－淬火＋高溫回火第四節(jié)鋼的熱處理回火：零件淬火后，加熱至臨界溫度之下，保溫，以一定速度冷卻。35表面熱處理：僅對(duì)鋼的表面進(jìn)行加熱和冷卻而不改變其成分的熱處理工藝。目的：提高零件的表層硬度、抗磨損性能。方式：

感應(yīng)加熱：利用交流電的集膚效應(yīng)，對(duì)零件進(jìn)行加熱，并通過控制電流頻率得到不同的淬硬層深度。

火焰加熱：利用火焰加熱工件表面，然后立即用水噴射冷卻。調(diào)節(jié)燒嘴的位置和移動(dòng)速度即可得到不同厚度的淬硬層。。第四節(jié)鋼的熱處理表面熱處理：僅對(duì)鋼的表面進(jìn)行加熱和冷卻而不改變其成分的熱處理36化學(xué)熱處理將鋼件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入其表面，改變其化學(xué)成分和組織，達(dá)到改進(jìn)表面性能、滿足技術(shù)要求的熱處理過程。目的：提高鋼件表層的耐磨性、耐蝕性、抗氧化性和疲勞強(qiáng)度等力學(xué)性能。按表面滲入元素的不同，分為滲碳、氮化、碳氮共滲、滲硼