金属材料导论

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1、金属材料导论1一、金属材料的主要力学性能：强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等。二、硬度硬度—金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕的能力。硬度直接影响到材料的耐磨性和切削加工性。金属材料的力学性能21.布氏硬度HB**布氏硬度法**用钢球为压头：HBS,常用范围HBS﹤450布氏硬度压痕大，硬度值较稳定，测试数据重复性好，但较费时，不宜成品检验。**用硬质合金为压头：HBW表示，较少用。2.洛氏硬度HR**氏硬度的测量。**HRC应用最广，范围是20～673一、钢的分类按化学成分分：碳素钢、合金钢两大类。按用途分：结构钢、工具钢和特殊性能钢三类。按质量分：

2、普通钢，优质钢和高级优质钢三类。按脱氧程度分：镇静钢，沸腾钢等45合金钢的编号我国的合金钢按碳的质量分数、合金元素的种类和数量以及质量级别来编号的。在牌号之首用数字标明碳的质量分数。为了表明用途，规定结构钢以万分之一为单位数字（两位数）、工具钢和特殊性能钢以千分之一为单位的数字（一位数）来表示碳的质量分数（与碳钢编号相同），而工具钢的碳的质量分数超过1％时，碳的质量分数不再标出。在碳的质量分数的数字之后，用元素符号表明钢中主要合金元素，质量分数由其后缀的数字标明，平均的质量分数小于1.5％时不标，平均的质量分数为1.5％～2.49％、2.5％～3.49％……时

3、，相应的标出2、3、……。专用钢用其用途的汉语拼音字首来标明。高级优质钢在钢号的末尾加“A”字标明。6合金元素在钢中的作用（1）合金元素与铁的作用：合金元素加入钢中，首先溶于铁形成固溶体，超过溶解度极限与碳形成碳化物，几乎所有的合金元素（除Pb）外都可溶于铁，形成合金铁素体或合金奥氏体。它们溶于铁素体会使钢的室温强度提高，这种作用称为固溶化。钢中的Ni和Mn的质量分数较高时会使γα转变温度降低到室温，使钢的室温组织为奥氏体，Co、C、N、Cu、也会使γα转变温度降低，但作用不象Ni和Mn那样强烈，它们统称为奥氏体稳定元素，Cr、W、Mo、V、Ti、Si的质

4、量分数高到一定程度时，钢凝固形成的体心立方结构将从高温一直保持到室温，这些合金元素被称为铁素体稳定化元素。7合金元素在钢中的作用（2）合金元素与碳的作用：合金元素按其与钢中碳的亲合力的大小，可分为碳化物形成元素和非碳化物形成两大类。常用的非碳化物形成元素有：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。它们不与碳形成碳化物，除了少数高合金钢中可形成金属间化合物外，基本上都溶于铁素体和奥氏体中。常用的碳化物形成元素有：Mn、Cr、Mo、W、V、Nb、Zr、Ti等。Mn和碳的亲合力较弱，少部分溶于渗碳体中，大部分溶于铁素体和奥氏体中。现碳的亲合力较强的Cr、Mo、W等，

5、质量分数较低时基本上与铁形成合金渗碳体；质量分数较高时可形成新的合金碳化物，而与碳的亲合力很强的元素V、Nb、Zr、Ti等，几乎都是形成特殊碳化物。此外，总还有一部分强碳化物形成元素会溶于铁素体和奥氏体中。81.应满足零件的工作要求例如：受力状态，工作温度，环境介质等2.应能满足工艺性能要求金属材料的基本加工方法有铸造，锻造，冲压，焊接，切削加工和热处理，各种加工工艺对材料均有其工艺性能要求。例如焊接选用低碳钢或低碳合金钢，冲压件选用低碳沸腾钢，冲模选用淬透性优良的合金工具钢。零件选材的一般原则93.必须重视材料的经济性一般说，优先选用价格低的材料，例如优先选

6、用碳素钢或灰铸铁，难以满足要求时，选用合金钢，球墨铸铁，铸钢或其它材料。16Mn比Q235成本略高，但强度高46％，可减少用量材料的牌号应符核国家标准，品种少而集中。10热处理只改变材料组织性能，而不改变其形状和大小。基本过程为：加热---保温---冷却零件经适当热处理后，可以提高强度和硬度，增强耐磨性或改善塑性，切削加工性等。钢的热处理11热处理方法热处理普通热处理表面热处理特殊热处理退火正火淬火回火表面淬火化学热处理火焰加热感应加热(高、中、低频)渗碳氮化碳氧共渗其他形变真空其他12退火和正火退火：将钢加热保温，然后随炉冷却或埋入灰中缓慢冷却。退火目的一、

7、退火降低钢的硬度，以利于切削等加工（冲冷拉）细化晶粒，提高钢的塑性和韧性消除内应力，并为淬火作准备13退火种类：(1)完全退火方法：用途：主要用于具有亚共析组织的碳钢、合金钢的铸件、锻件、热轧型材等，有时也用于淬火返修件。注意：“完全”是退火件加热获得完全的奥氏体组织，也就是钢的组织全部进行了重结晶，所以，原来的晶粒组大，组织不匀，有内应力，塑性、韧性差，易裂，变形可以解决,但必须控制退火加热温度,否则晶粒仍粗大。亚共析钢加热到Ac3以上30~50℃-保温-炉冷14退火和正火是将钢中碳化物球状化的热处理工艺。(2)球化退火用途：主要用于过共析钢，如工具钢、球珠

8、轴承钢等。注意：目的是使渗碳体（或碳化