金属材料相关知识(金相组织 热处理)

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金属材料相关知识(金相组织+热处理)Ac1线又叫做共析线，是指含碳量在0.77%~2.11%的铁碳合金冷却到此线时，在727度恒温下发生共析转变，即A0.77%→F0.0218%+Fe3C。Ac3是加热时铁素体转变为奥氏体的终了温度。回火是工件淬硬后加热到AC1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。回火一般紧接着淬火进行，其目的是：(a)消除工件淬火时产生的残留应力，防止变形和开裂；(b)调整工件的硬度、强度、塑性和韧性，达到使用性能要求；(c)稳定组织与尺寸，保证精度；(d)改善和提高加工性能。因此，回火是工件获得所需性能的最后一道重要工序。按回火温度范围，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。(1)低温回火工件在250℃以下进行的回火。目的是保持淬火工件高的硬度和耐磨性，降低淬火残留应力和脆性回火后得到回火马氏体，指淬火马氏体低温回火时得到的组织。力学性能：58～64HRC，高的硬度和耐磨性。应用范围：刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳及表面淬火的零件等。(2)中温回火工件在250～500℃之间进行的回火。目的是得到较高的弹性和屈服点，适当的韧性。 1预先热处理回火后得到回火托氏体，指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着极其细小球状碳化物（或渗碳体）的复相组织。力学性能：35～50HRC，较高的弹性极限、屈服点和一定的韧性。应用范围：弹簧、锻模、冲击工具等。(3)高温回火工件在500℃以上进行的回火。目的是得到强度、塑性和韧性都较好的综合力学性能。回火后得到回火索氏体，指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着细小球状碳化物（包括渗碳体）的复相组织。力学性能：200～350HBS（约20-35HRC），较好的综合力学性能。应用范围：广泛用于各种较重要的受力结构件，如连杆、螺栓、齿轮及轴类零件等。工件淬火并高温回火的复合热处理工艺称为调质。调质不仅作最终热处理，也可作一些精密零件或感应淬火件预先热处理。正火是将工件加热到适当温度（Ac3或ACcm以上30～50℃）（见钢铁显微组织），保温后在空气中冷却的金属热处理工艺。正火主要用于钢铁工件。一般钢铁正火与退火相似，但冷却速度稍大，组织较细。有些临界冷却速度（见淬火）很小的钢，在空气中冷却就可以使奥氏体转变为马氏体，这种处理不属于正火性质，而称为空冷淬火。与此相反，一些用临 界冷却速度较大的钢制作的大截面工件，即使在水中淬火也不能得到马氏体，淬火的效果接近正火。钢正火后的硬度比退火高。正火时不必像退火那样使工件随炉冷却，占用炉子时间短，生产效率高，所以在生产中一般尽可能用正火代替退火。对于含碳量低于0.25％的低碳钢，正火后达到的硬度适中，比退火更便于切削加工，一般均采用正火为切削加工作准备。对含碳量为0.25～0.5％的中碳钢，正火后也可以满足切削加工的要求。对于用这类钢制作的轻载荷零件，正火还可以作为最终热处理。高碳工具钢和轴承钢正火是为了消除组织中的网状碳化物，为球化退火作组织准备。2钢的热处理种类分为整体热处理和表面热处理两大类。常用的整体热处理有退火，正火、淬火和回火；表面热处理可分为表面淬火与化学热处理两类。正火是将钢件加热到临界温度以上30-50℃,保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺称为正火。正火的主要目的是细化组织，改善钢的性能，获得接近平衡状态的组织。正火与退火工艺相比，其主要区别是正火的冷却速度稍快，所以正火热处理的生产周期短。故退火与正火同样能达到零件性能要求时，尽可能选用正火。大部分中、低碳钢的坯料一般都采用正火热处理。一般合金钢坯料常采用退火，若用正火，由于冷却速度较快，使其正火后硬度较高，不利于切削加工。34 退火目的(1)降低硬度，改善切削加工性；(2)消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；(3)细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。在生产中，退火工艺应用很广泛。根据工件要求退火的目的不同，退火的工艺规范有多种，常用的有完全退火、球化退火、和去应力退火等。退火方法退火的一个最主要工艺参数是最高加热温度（退火温度），大多数合金的退火加热温度的选择是以该合金系的相图为基础的,如碳素钢以铁碳平衡图为基础（图1）。各种钢(包括碳素钢及合金钢)的退火温度，视具体退火目的的不同而在各该钢种的Ac3以上、Ac1以上或以下的某一温度。各种非铁合金的退火温度则在各该合金的固相线温度以下、固溶度线温度以上或以下的某一温度。重结晶退火(完全退火)应用于平衡加热和冷却时有固态相变(重结晶)发生的合金。其退火温度为各该合金的相变温度区间以上或退火以内的某一温度。加热和冷却都是缓慢的。合金于加热和冷却过程中各发生一次相变重结晶，故称为重结晶退火，常被简称为退火。这种退火方法，相当普遍地应用于钢。钢的重结晶退火工艺是:缓慢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（共析钢或过共析钢）以上30～50 ℃，保持适当时间，然后缓慢冷却下来。通过加热过程中发生的珠光体（或者还有先共析的铁素体或渗碳体）转变为奥氏体（第一回相变重结晶）以及冷却过程中发生的与此相反的第二回相变重结晶，形成晶粒较细、片层较厚、组织均匀的珠光体(或者还有先共析铁素体或渗碳体)。退火温度在Ac3以上（亚共析钢）使钢发生完全的重结晶者，称为完全退火，退火温度56个工件获得更为均匀的组织和性能。等温退火也可在钢的热加工的不同阶段来用。例如,若让空冷淬硬性合金钢由高温空冷到室温时，当心部转变为马氏体之时，在已发生了马氏体相变的外层就会出现裂纹;若将该类钢的热钢锭或钢坯在冷却过程中放入700℃左右的等温炉内，保持等温直到珠光体相变完成后，再出炉空冷，则可免生裂纹。含β相稳定化元素较高的钛合金，其β相相当稳定，容易被过冷。过冷的β相，其等温转变动力学曲线（图3）与钢的过冷奥氏体等温转变图相似。为了缩短重结晶退火的生产周期并获得更细、更均匀的组织，亦可采用等温退火。均匀化退火亦称扩散退火。应用于钢及非铁合金（如锡青铜、硅青铜、白铜、镁合金等）的铸锭或铸件的一种退火退火方法。将铸锭或铸件加热到各该合金的固相线温度以下的某一较高温度,长时间保温, 然后缓慢冷却下来。均匀化退火是使合金中的元素发生固态扩散，来减轻化学成分不均匀性（偏析），主要是减轻晶粒尺度内的化学成分不均匀性（晶内偏析或称枝晶偏析）。均匀化退火温度所以如此之高，是为了加快合金元素扩散，尽可能缩短保温时间。合金钢的均匀化退火温度远高于Ac3，通常是1050～1200℃。非铁合金锭进行均匀化退火的温度一般是“0.95×固相线温度(K)”,均匀化退火因加热温度高，保温时间长，所以热能消耗量大。球化退火只应用于钢的一种退火方法。将钢加热到稍低于或稍高于Ac1的温度或者使温度在Ac1上下周期变化，然后缓冷下来。目的在于使珠光体内的片状渗碳体以及先共析渗碳体都变为球粒状，均匀分布于铁素体基体中(这种组织称为球化珠光体)。具有这种组织的中碳钢和高碳钢硬度低、被切削性好、冷形变能力大。对工具钢来说，这种组织是淬火前最好的原始组织。去应力退火将钢件加热到稍高于Ac1的温度，保温一定时间后随炉冷却到550~600℃出炉空782000年对ISO9000族标准的修订结果如下：1、规定如下四个核心标准：ISO9000《质量管理体系基础和术语》；ISO9001《质量管理体系要求》；ISO9004《质量管理体系业绩改进指南》；ISO19011《》。910 11无碳化物贝氏体8.无碳化物贝氏体－板条状铁素体单相组成的组织，也称为铁素体贝氏体。形成温度在贝氏体转变温度区的最上部。板条铁素体之间为富碳奥氏体，富碳奥氏体在随后的冷却过程中也有类似上面的转变。无碳化物贝氏体一般出现在低碳钢中，在硅、铝含量高的钢中也容易形成。马氏体9.马氏体－碳在a-fe中的过饱和固溶体。板条马氏体：在低、中碳钢及不锈钢中形成，由许多相互平行的板条组成一个板条束，一个奥氏体晶粒可转变成几个板条束（通常3到5个）。片状马氏体（针状马氏体）：常见于高、中碳钢及高Ni的Fe-Ni合金中，针叶中有一条缝线将马氏体分为两半，由于方位不同可呈针状或块状，针与针呈120°角排列，高碳马氏体的针叶晶界清楚，细针状马氏体呈布纹状，称为隐晶马氏体。二次马氏体-secondary-martensite--工件回火冷却过程中残留的奥氏体发生转变形成的马氏体。回火马氏体10.回火马氏体－马氏体分解得到极细的过渡型碳化物与过饱和（含碳较低）的a-相混合组织它由马氏体在150~250℃时回火形成。这种组织极易受腐蚀，光学显微镜下呈暗黑色针状组织（保持淬火马氏体位向），与下贝氏体很相似，只有在高倍电子显微镜下才能看到极细小的碳化物质点。回火屈氏体 11.回火屈氏体－碳化物和a-相的混合物。它由马氏体在350~500℃时中温回火形成。其组织特征是铁素体基体内分布着极细小的粒状碳化物，针状形态已逐渐消失，但仍隐约可见，碳化物在光学显微镜下不能分辨，仅观察到暗黑的组织，在电镜下才能清晰分辨两相，可看出碳化物颗粒已明显长大。回火索氏体12.回火索氏体－以铁素体为基体，基体上分布着均匀碳化物颗粒。它由马氏体在500~650℃时高温回火形成。其组织特征是由等轴状铁素体和细粒状碳化物构成的复相组织，马氏体片的痕迹已消失，渗碳体的外形已较清晰，但在光12镜下也难分辨，在电镜下可看到的渗碳体颗粒较大，可看出碳化物颗粒已明显长大。莱氏体13.莱氏体－奥氏体与渗碳体的共晶混合物。呈树枝状的奥氏体分布在渗碳体的基体上。粒状珠光体14.粒状珠光体－由铁素体和粒状碳化物组成。它是经球化退火或马氏体在650℃~a1温度范围内回火形成。其特征是碳化物成颗粒状分布在铁素体上。魏氏组织15.魏氏组织－如果奥氏体晶粒比较粗大，冷却速度又比较适宜，先共析相有可能呈针状（片状）形态与片状珠光体混合存在，称为魏氏组织 。亚共析钢中魏氏组织的铁素体的形态有片状、羽毛状或三角形，粗大铁素体呈平行或三角形分布。它出现在奥氏体晶界，同时向晶内生长。过共析钢中魏氏组织渗碳体的形态有针状或杆状，它出现在奥氏体晶粒的内部。金相组织---铁碳合金一、基本概念1、铁碳合金：碳钢和铸铁的统称，都是以铁和碳为基本组元的合金2、碳钢：含碳量为0.0218%～2.11%的铁碳合金工业纯铁：含碳量小于0.0218%共析钢：含碳量0.77%亚共析钢：含碳量0.0218%～0.77%过共析钢：含碳量0.77%～2.11%3、铸铁：含碳量大于2.11%的铁碳合金共晶白口铁含碳量4.3%亚共晶白口铁含碳量2.11%～4.3%过共晶白口铁含碳量4.3%～6.69%4、铁碳合金相图：研究铁碳合金的工具，是研究碳钢和铸铁成分、温度、组织和性能之间关系的理论基础，也是制定各种热加工工艺的依据。注：由于含碳量大于Fe3C的含碳量（6.69%）时，合金太脆，无实用价值，因此131 大家知道固态金属及合金都是晶体，即在其内部原子是按一定规律排列的，排列的方式一般有三种即：体心立方晶格结构、面心立方晶格结构和密排六方晶格结构。金属是由多晶体组成的，它的多晶体结构是在金属结晶过程中形成的。组成铁碳合金的铁具有两种晶格结构：910℃以下为具有体心立方晶格结构的α——铁，910℃以上为具有面心立方晶格结构的Υ——铁。如果碳原子挤到14铁的晶格中去，而又不破坏铁所具有的晶格结构，这样的物质称为固溶体。碳溶解到α——铁中形成的固溶体称铁素体，它的溶碳能力极低，最大溶解度不超过0.0218%。而碳溶解到Υ——铁中形成的固溶体则称奥氏体，它的溶碳能力较高，最高可达2.11%。奥氏体是铁碳合金的高温相。钢在高温时所形成的奥氏体，过冷到727℃以下时变成不稳定的过冷奥氏体。如以极大的冷却速度过冷到230℃以下，这时奥氏体中的碳原子已无扩散的可能，奥氏体将直接转变成一种含碳过饱和的α固溶体，称为马氏体。由于含碳量过饱和，引起马氏体强度和硬度提高、塑性降低，脆性增大。不锈钢的耐蚀性主要来源于铬。实验证明，只有含铬量超过12%时钢的耐蚀性能才会大大提高，因此，不锈钢中的含铬量一般均不低于12%。由于含铬量的提高，对钢的组织也有很大影响，当铬含量高而碳含量很少时，铬会使铁碳平衡，图上的Υ相区缩小，甚至消失，这种不锈钢为铁素体组织结构，加热时不发生相变，称为铁素体型不锈钢。当含铬量较低（但高于12%），碳含量较高，合金在从高温冷却时，极易形成马氏体，故称这类钢为马氏体型不锈钢。镍可以扩展Υ相区，使钢材具有奥氏体组织。如果镍含量足够多，使钢在室温下也具有奥氏体组织结构，则称这种钢为奥氏体型不锈钢。 珠光体转变(Pearlitetransformation)钢中过冷奥氏体在接近平衡态，即过冷度不大的条件下发生的共析转变。产物由铁素体和渗碳体组成，通常呈片层状组织，称为珠光体(见铁碳合金)。珠光体转变是金属热处理时相和组织转变的基本类型之一。产物的组织形态典型的片状珠光体金相组织如图1所示。片层的厚度和完整性皆取决于过冷度；在连续冷却的条件下，取决于冷却速度(见过冷奥氏体转变)。片层间距(相叠的铁素体和渗碳体厚度之和)S=8.02/ΔT*10-4△T为过冷度，即转变温度与平衡态共析转变温度A，(见铁碳合金)之差。此类共析产物按分散度之大小又分为三种：珠光体、索氏体和屈氏体。S=(1500～4500)×10-7μm，用光学显微镜可分辨出片层的，称为珠光体这一名词又是上述三种共忻产物的统称)；15S=(800～1500)×10-7μm，称为索氏体(又称淬火索氏体)；S=(300～800)×10-7μm，称为屈氏体(又称淬火屈氏体，还译为托氏体、淬火托氏体)。三种珠光体类产物的组织形态亦不相同，随片层减薄，渗碳体片变弯曲，并破碎为小块，这些都进一步加大了组织的分散度。由一个珠光体核长大所形成的实体，称为珠光体团，它相当于单相转变时的一个新相晶粒。自由生长的珠光体因外形趋向于等轴(图2) ，团的表面与母相奥氏体是非共格的。在团内，铁素体和渗碳体虽呈极其复杂的交织状，但各自属于同一一晶粒，或具有很相近的晶体位向，故每一个团又可称为一个珠光体双晶粒。在双晶粒内，两相保持一定的晶体学位向关系，但和被长入的奥氏体晶粒之间不存在固定的位向关系。在特定条件下，钢中奥氏体共析分解产物中渗碳体可以成为颗粒状，分布在铁素体基体上，完全失去片层组织的特征，称为粒状(球状)珠光体(见球化退火)。形核与生长当过冷度不很大时，珠光体核一般在奥氏体晶粒界上形成。渗碳体或铁素体都可领先形核。图3示出渗碳体作为领先相在晶界形核并长到一定尺寸的情形。此类晶界形核一般为局部共格，即与某侧晶粒(γ1)具有共格界面(平直)，另一侧(γ2)为非共格界面。新相只能由非共格界面的推移而发生长大。当渗碳体长到一定尺寸时，周围奥氏体中碳浓度将下降到足以促进形成低碳的铁素体核。图36表示在渗碳体(领先相)16一奥氏体相界面上铁素体形核并长到一定尺寸。当然，它的外侧又可能形成渗碳体核，这就意味着两相混合的珠光体核已形成。由于上述相同的原因，珠光体核中两相虽然都是晶界形核，但都只向非共格界面(γ2)晶粒方面生长。生长的机制，一般认为有纵向和横向两种。纵向机制是以非共格相界面向奥氏体中推移的方式，生长方向与片层面平行。横向机制是以两相交替在外侧形核并生长到一定尺寸的方式，增加片层数，其生长方向与片层面垂直。通过对纵、横向生长速度的适当调整，可使共析体的外形趋于球团状。另一种生长机制是所谓分枝机制。如图3d所示，在生长最快的前沿，渗碳体(或铁素体) 片可发生分枝，以调节前沿各方向的生长速度，保持共析体球团状的外形。贝氏体的组织形态随钢的化学成分及形成温度的变化而变化。贝氏体按组织形态的不同区分为无碳化物贝氏体，上贝氏体，下贝氏体，粒状贝氏体以及柱状贝氏体等。由于目前对贝氏体的组织形态的划分还没有统一的标准，所以还有一些其它贝氏体形态的报导。这里仅对最主要的无碳化物贝氏体，上贝氏体，下贝氏体以及粒状贝氏体等的组织形态进行讨论。一、无碳化物贝氏体（B无）无碳化物贝氏体由板条铁素体束及未转变的奥氏体组成，在铁素体之间为定富碳的奥氏体，铁素体与奥氏体内均无碳化物析出，故称为无碳化物贝氏体，是贝氏体的一种特殊形态（图4-1）。171、形成温度范围在贝氏体转变的最高温度范围内形成。2、组织形态是一种单相组织，由大致平行的铁素体板条组成。铁素体板条自奥氏体晶界处形成，成束地向一侧晶粒内长大，铁素体板条较宽，板条之间的距离也较大。随着贝氏体的形成温度降低，铁素体板条变窄，板条之间的距离也变小。在铁素体板条之间分布着富碳的奥氏体。由于铁素体与奥氏体内均无碳化物析出，故称为无碳化物贝氏体。 富碳的奥氏体在随后的等温和冷却过程中还会发生相应的变化，可能转变为珠光体、其它类型的贝氏体或马氏体，也有可能保持奥氏体状态不变。所以说无碳化物贝氏体是不能单独存在的。3、晶体学特征及亚结构18无碳化物贝氏体中的铁素体形成时也能在抛光试样表面形成浮凸。惯习面为{111}A，铁素体与母相奥氏体的位向关系为K-S关系。魏氏组织铁素体在形成时也能引起浮凸，惯习面{111}A，也是位向关系也是K-S关系，形态也与无碳化物贝氏体铁素体极其相似，因此多数人认为魏氏组织铁素体即无碳化物贝氏体。在铁素体内存在着一定数量的位错，位错密度较低。二、上贝氏体（B上）1、形成的温度范围在贝氏体转变区的较高温度区域内形成，对于中、高碳钢，上贝氏体大约在350~550℃之间形成。因其形成在转变区的高温区，所以称为上贝氏体。2、组织形态上贝氏体是一种两相组织，由铁素体和渗碳体组成。成束大致平行的铁素体板条自奥氏体晶界向一侧或两侧奥氏体晶内长入。渗碳体（有时还有残余奥氏体）分布于铁素体板之间，整体在光学显微镜下呈羽毛状，故可称上贝氏体为羽毛状 贝氏体（图4-2）。19什么是下贝氏体：当过冷奥氏体的温度下降到230-350℃范围时，所形成的产物叫下贝氏体，但渗碳体在铁素体针内。由于易受浸蚀，所以在显微镜下呈黑色针状特征下贝氏体下贝氏体的特征典型的下贝氏体是由含碳过饱和的片状铁素体和其内部沉淀的碳化物组成的机械混合物。20其典型形态是双凸透镜状含过饱和碳的铁素体，并在其内分布着单方向排列的碳化物小薄片；在晶内呈针状，针叶不交叉，但可交接。与回火马氏体不同，马氏体有层次之分，下贝氏体则颜色一致，下贝氏体的碳化物质点比回火马氏体粗，易受侵蚀变黑，回火马氏体颜色较浅，不易受侵蚀。高碳高合金钢的碳化物分散度比低碳低合金钢高，针叶比低碳低合金钢细。下贝氏体的空间形态呈双凸透镜状，与试样磨面相交呈片状或针状；在光学显微镜 下当转变量不多时，下贝氏体呈黑色针状或竹叶状，针与针之间呈一定角度。在电子显微镜下可以观察到下贝氏体中碳化物的形态，它们细小、弥散，呈粒状或短条状，没着与铁素体长轴成55-65度角取向平行排列。碳钢回火后的组织淬火钢经不同温度回火后所得到的组织不同，通常按组织特征分为一下三种。(1)回火马氏体。淬火钢经低温回火(150~250℃),马氏体内脱溶沉淀析出高度弥散的碳化物质点，这种组织成为回火马氏体。回火马氏体仍保持针状特征，但容易浸蚀，故颜色比淬火马氏体深些，是暗黑色的针状组织，如图11所示。回火马氏体具有高的强度和硬度，而韧性和塑性较淬火马氏体有明显改善。(2)回火托氏体。淬火钢经中温回火(350~500℃)得到在铁素体基体中弥散分布着微小状渗碳体的组织，称为回火托氏体。回火托氏体中的铁素体仍然基本保持原来针状马氏体的形态，渗碳体则呈细小的颗粒状，在光学显微镜下不易分辨清楚，故呈暗黑色，如图12所示。回火托氏体有较好的强度、硬度、韧性和很好的弹性。(3)回火索氏体。淬火钢高温回火(500~650℃)得到的组织称为回火索氏体，其特征是已经聚集长大了的渗碳体颗粒均匀分布在铁素体基体上。回火索氏体中的铁素体已不呈针状形态而呈等轴状，如图13所示。回火索氏体具有强度、韧性和塑性较好的综合机械性能。硬度 是衡量材料软硬程度的一个性能指标。硬度试验的方法较多，原理也不相同，测得的硬度值和含义也不完全一样。最常用的是静负荷压入法硬度试验，即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA，HRB，HRC)、维氏硬度(HV)，其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力。而里氏硬度（HL）、肖氏硬度(HS)则属于回跳法硬度试验，其值代表金属弹性变形功的大小。因此，硬度不是一个单纯的物理量，而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标。1、钢材的硬度：金属硬度(Hardness)的代号为H。按硬度试验方法的不同，●常规表示有布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、里氏（HL）硬度等，其中以HB及HRC较为常用。●HB应用范围较广，HRC适用于表面高硬度材料，如热处理硬度等。两者区别在于硬度计之测头不同，布氏硬度计之测头为钢球，而洛氏硬度计之测头为金刚石。●HV-适用于显微镜分析。维氏硬度(HV)以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值(HV)。●HL手提式硬度计，测量方便，利用冲击球头冲击硬度表面后，产生弹跳；利用冲头在距试样表面1mm处的21回弹速度与冲击速度的比值计算硬度，公式：里氏硬度HL=1000×VB（回弹速度）/VA（冲击速度）。便携式里氏硬度计用里氏（HL）测量后可以转化为：布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、肖氏（HS）硬度。或用里氏原理直接用布氏（HB）、洛氏（HRC）、维氏（HV）、里氏（HL）、肖氏（HS）测量硬度值。 2、HB-布氏硬度；布氏硬度(HB)一般用于材料较软的时候，如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。洛氏硬度(HRC)一般用于硬度较高的材料，如热处理后的硬度等等。布式硬度(HB)是以一定大小的试验载荷，将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面，保持规定时间，然后卸荷，测量被测表面压痕直径。布式硬度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商。一般为：以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2(N/mm2)。3、洛式硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以0.002毫米作为一个硬度单位。当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。HRB：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。另外： 1.HRC含意是洛式硬度C标尺，2.HRC和HB在生产中的应用都很广泛3.HRC适用范围HRC20－－67，相当于HB225－－650若硬度高于此范围则用洛式硬度A标尺HRA。若硬度低于此范围则用洛式硬度B标尺HRB。布式硬度上限值HB650,不能高于此值。4.洛氏硬度计C标尺之压头为顶角120度的金刚石圆锥，试验载荷为一确定值，中国标准是150公斤力。布氏硬度计之压头为淬硬钢球（HBS)或硬质合金球（HBW），试验载荷随球直径不同而不同，从3000到31.25公斤力。5.洛式硬度压痕很小，测量值有局部性，须测数点求平均值，适用成品和薄片，归于无损检测一类。布式硬度压痕较大，测量值准，不适用成品和薄片，一般不归于无损检测一类。6.洛式硬度的硬度值是一无名数，没有单位。（因此习惯称洛式硬度为多少度是不正确的。）布式硬度的硬度值有单位，且和抗拉强度有一定的近似关系。7.洛式硬度直接在表盘上显示、也可以数字显示，操作方便，快捷直观，适用于大量生产中。布式硬度需要用显微镜测量压痕直径，然后查表或计算，操作较繁琐。8.在一定条件下，HB与HRC可以查表互换。其心算公式可大概记为：1HRC≈1/10HB。 硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性能试验，生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。实践证明，金属材料的各种硬度值之间，硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的，材料的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高。水的硬度是水质的重要指标,通常分为五类:很软水软水中硬水硬水很硬水0°～4°4°～8°8°～16°16°～30°>30°1.肖氏硬度(HS)=布氏硬度(BHN)/10+12222.肖氏硬度(HS)=洛氏硬度(HRC)+153.洛氏硬度(HRC)=布氏硬度(BHN)/10-3硬度测定范围:HS<100HBW3~650HRC20~70，HRA20~88，HRB20~100HR15N70~94，HR30N42~86，HR45N20~77HR15T67~93，HR30T29~82，HR45T10~72HV<4000硬度1．布氏硬度测量法(1)原理 条件：F、D、t测量范围：HBS用于测量硬度低于450HBS(W)=0.1022FD2-d2)πD(D-(2)测量条件及范围：｛HBW用于测量硬度大于450～650(3)表示方法：硬度值/HBS（W）/D/F/t例：120HBS10/1000/30(4)特点应用：数据稳定、误差小；压痕大、费时用于灰铸铁、非铁金属、非金属2．洛氏硬度测量法（1）测量条件：HRA1200金刚石园锥压头60kgHRBΦ1.588mm淬火钢球100kgHRC1200金刚石园锥压头150kg（2）原理：利用压痕深度来衡量HR=K-e=k-(h/0.02)(3)特点及应用：方便、快捷、压痕小、范围大、能测薄件HRA20~88硬质合金、表面淬火层、渗碳层HRB20~100非铁金属、退火钢、正火钢HRC20~70淬火钢、调质钢3．维氏硬度测量法Ff原理：HV=S=0.1891*d特点：测量范围广（5~1000HV）、能测薄件、不能测组织不均匀材料比较布氏，洛氏硬度测量的特点及应用场合、各硬度之间的换算。 23测试种类1.HRA:(洛氏A)用于量测热处理硬质钢材、氮化物、渗碳冶炼物、轴承钢、工具钢及其它软硬材质的硬度测试。2.HK:(Knoop努氏)用于量测较软材质的钢及非铁材料之硬度。3.HRC:(RockwellC洛氏)用于量测热处理钢材、氮化物、渗碳冶炼物、轴承钢、工具钢等。4.HRB:(RockwellB洛氏)用于量测较软材质的钢及非铁材料之硬度。5.HR30T:(Rockwell30T洛氏)用于量测较软材质的钢及非铁材料之硬度。6.HB5:(Brinell布氏5)用于量测铝、软质铝合金、铸铁、铜、黄铜等。7.HB30:(Brinell布氏30)用于热处理钢、退火深冷处理钢材、冲拉材料钢、深冲钢带料等。8.HV:(Vickers维氏)适用于量测各类材料。9.R:(Tensilemodule拉伸模数N/mm2)用于热处理钢、退火深冷处理钢材、冲拉材料钢、深冲钢带料等。10.HR15N:(Rockwell洛氏HR15N)用于量测热处理硬质钢材、氮化物、渗碳冶炼物、轴承钢、工具钢等。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+Fe3C Ⅱ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annealing：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248.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quenchingandtempering：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。11.钎焊：用钎料将两种工件粘合在一起的热处理工艺25262728293031323334