热处理相关基础知识

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1、金属材料知识金属材料的性能一、物理性能和化学性能金属的物理性能是指金属固有的属性，包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。金属的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等。二、金属的力学性能所谓力学性能是指金属在外力作用时表现出来的性能。力学性能包括强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。1、强度：金属材料在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂是能力成为强度，强度大小通常用压力来表示。2、塑性：断裂前金属材料产生永久变形的能力为塑性。塑性指标也是由拉伸试验测得的。常用金

2、属材料拉伸时最大的相对塑性变形是用伸长率和断面收缩率来表示。3、硬度：材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕和划痕的能力称为硬度。（1）布氏硬度：布氏硬度值是用球面压痕单位面积上所承受的平均压力来表示。用符号HBS(W)来表示（2）洛氏硬度：洛氏硬度值（HR）是用洛氏硬度相应标尺刻度满量程（100）与残余压痕深度增量（e）之差计算硬度值。4、韧性：金属材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为韧性。目前，常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定金属材料的韧性。5、疲劳强度三、金属的工艺性能工艺性能是指金属材料对不同加工工

3、艺方法的适应能力，包括铸造性能、锻压性能、焊接性能和切削加工性能等。金属材料一般分类方法钢的分类：平炉钢酸性钢①按冶炼方法分转炉钢及碱性钢电炉钢沸腾钢(一般用锰铁脱氧。脱氧不完全。)（感应炉、电渣炉、真镇静钢和半镇静钢(先用锰铁、然后用矽铁、最后用空自耗炉、真空感应炉)铝铁脱氧。是脱氧完全的钢)低碳钢碳钢中碳钢高碳钢②按化学成分分低合金钢锰钢合金钢中合金钢及铬钢高合金钢硅锰钢普通低合金结构钢渗碳钢结构钢碳素结构钢及弹簧钢钢合金结构钢调质钢轴承钢③按用途分碳素工具钢刃具钢工具钢合金工具钢及量具钢高速工具钢

4、模具钢特殊性能钢如不锈钢、耐热钢、耐酸钢、耐热不起皮钢、高电阻合金、磁钢、耐磨钢等退火状态的—亚共析钢、共析钢、过共析钢、莱氏体钢④按金相组织分正火状态的—珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢⑤按品质分——普通钢、优质钢、高级优质钢⑥按成型方法分—铸钢、锻钢、热轧钢、冷拔钢金属学基础知识一、纯金属的结构与结晶1、金属的晶体结构金属在固态下都是晶体。金属的性能、塑性变形和热处理相变都与晶体结构有关。金属中最常见的晶格有三钟：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。晶体缺陷根据几何形态可分为点缺陷、线缺

5、陷和面缺陷三类。2、金属的结晶金属从液体状态转变为固体（晶体）状态的过程叫做金属的结晶。(1)、冷却曲线和过冷现象物质冷却过程中温度和时间的关系曲线叫冷却曲线。金属结晶的冷却曲线可用热分析法测定，其测定过程如下：先将金属熔化并使温度尽可能均匀，然后以一定的速度冷却，记录下温度随时间变化的数据，并将其绘制在温度-时间坐标中，便可获得如图1所示的冷却曲线。由于结晶时放出的结晶潜热补偿了金属向外界散失的热量，冷却曲线上出现了一段水平线，这段水平线所对应是温度就是金属的实际结晶温度。实验表明，金属的实际结晶温度

6、T1总是低于理论结晶温度（平衡结晶温度）T0，这种现象叫做过冷。过冷是结晶的必要条件，T1和T0之间的差值△T叫做过冷度，即△T+T0-T1。(2)、结晶过程结晶过程是形核及晶核长大的过程。3、金属的同素异构转变金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象，称为同素异构转变。具有同素异构转变的金属有铁、钴、钛、锡、锰等。以不同晶格形式存在的同一金属元素的晶体称为该金属的同素异晶体。铁的同素异构转变可以用下式表示：1394℃912℃δ-Feγ-Feα-Fe（体心立方晶格）（面心立方晶格）（体

7、心立方晶格）二、合金的结构和结晶相：指合金（或纯金属）中具有同一成分、结构、性能，并以界面互相分开的均匀的组成部分。1、合金的相结构根据构成合金的各元素之间的相互作用，合金中的相结构可以分为固溶体和金属化合物两大类型。（1）固溶体当液态合金凝固后，组元之间仍能互相溶解，形成在某种元素的晶格中溶有其它元素原子的相，这种相就称为固溶体。（2）金属化合物2、二元合金状态图合金状态图又称合金平衡图或合金相图，是表示在平衡条件下合金的状态和温度、成分之间的关系图解。它反映了合金系中不同成分的合金在无限缓慢加热或冷

8、却时的组织变化规律，是选择合金成分、分析合金的显微组织、研究合金的性能和制定铸造、锻造、热处理工艺的重要依据。（1）匀晶状态图：两组元在液态和固态都能无限互溶的状态图。这类合金凝固时都从液相结晶出固溶体，这种结晶过程称为匀晶转变。（2）共晶状态图：两组元在液态完全互溶，并具有共晶转变的状态图。共晶转变：在一定温度下，从一定成分的均匀液相中同时结晶出成分一定的两种固相的转变。（3）包晶状态图：两组元在液态时无限互溶，在固态时形成有限固溶体，并