机械基础教学课件 作者 何玉林 郝增林 第1章.ppt

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1、第1章机械工程常用材料及钢的热处理1.1机械工程常用材料1.2钢的热处理1.3常用金属材料1.4钢铁材料的现场鉴别是指金属材料在外力作用时表现出来的性能。力学性能—指标：强度、硬度、塑性、韧性等。强度与塑性静载单向静拉伸实验应力(σ)：单位横截面积的内力标准拉伸试样：长试样L0=10d0短试样L0=5d01.1机械工程常用材料2.硬度材料抵抗局部变形、特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念硬度试验简单易行，又无损于零件，而且可以近似的推算出材料的其他机械性能，因此在生产和科研中应用广泛。硬度试验方法很多

2、，机械工业普遍采用压入法来测定硬度，压入法又分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。3.冲击韧性(Ak或ak)韧性：材料断裂前吸收变形能量的能力冲击韧性：冲击载荷下材料抵抗变形和断裂的能力。ak=冲击破坏所消耗的功Ak/标准试样断口截面积F单位为焦耳/厘米²（J/cm²）ak值低的材料叫做脆性材料，断裂时无明显变形ak值高，明显塑变，断口呈灰色纤维状，无光泽，韧性材料。Ak=mg(h1-h2)冲击吸收(Ak)：单位为焦耳冲击韧度(ak)：韧脆转变温度：冲击吸收功急剧变化或断口韧性急剧转变的温度区域。指材料适应加工工艺要求的能力1.铸造性能——指

3、金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能，包括：流动性能、收缩性、偏析等。2.焊接性能——指材料焊接时其工艺方法的难易程度及接口处是否能满足使用目的的特性。3.锻造性能——金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不破裂的能力。含碳量越高，焊接性越差。含碳量越高，锻造性越差。材料的工艺性能含碳量4.3%的铁碳合金铸造性最好。4.切削加工性：指材料被切削加工成合格零件的难易程度。包含：刀具耐用度；切削力，切削温度，表面加工质量，切屑的形状或断屑难易程度。5.冲压性能：金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。含碳量太高，切削性差。含碳量太低，切削性也差。

4、含碳量越高，冲压性越差。6.热处理工艺性：指材料被热处理时达到性能等要求的难易程度。如：淬硬性、淬透性。1.2钢的热处理采用适当方式对材料或工件在固态下进行加热、保温和冷却，以获得预期组织结构，从而获得所需性能的工艺方法。热处理的实质热处理工艺热处理的原理热处理加热、保温、冷却组织转变规律改变组织结构性能钢的整体热处理钢的退火与正火种类加热温度冷却方式目的应用退火完全退火Ac3以上30～50℃随炉冷至600℃左右后出炉空冷消除残余应力；细化晶粒亚共析钢的铸、锻、焊件球化退火Ac1以上10～20℃冷至略低于Arl温度，保温后随炉冷至600℃左

5、右，出炉空冷片状珠光体转变球状珠光体，降低硬度，改善切削加工性，为淬火作组织准备过共析钢的刃具、量具、模具等等温退火Ac3以上30～50℃或Ac1以上10～20℃较快冷却到珠光体转变温度区间的适当温度等温，使奥氏体转变为珠光体类组织后在空气中冷却与完全退火和球化退火相同，但组织更均匀、晶粒更细小，缩短生产周期高碳钢、合金工具钢和高合金钢均匀化退火钢熔点以下100～200℃保温10～15h后缓冷消除铸造过程中产生的枝晶偏析，使成分均匀化亚共析钢的铸锭去应力退火A1以下100～200℃随炉缓300～200℃出炉空冷消除残余应力，稳定尺寸，减少变

6、形铸件、锻件、焊接件、冷冲压件及机械加工件等再结晶退火T再=（0.35～0.40）T熔点（K）缓冷消除加工硬化，提高塑性，改善切削加工性及成形性能。进一步冷变形钢件,冷变形钢材及其它合金成品正火Ac3或Accm以上30～50℃空冷细化晶粒；改善切削加工性；为最终热处理作组织准备低碳钢、中碳钢的预备热处理；消除过共析钢的网状渗碳体；一般要求钢件的最终热处理。钢的退火与正火冷却速度慢，获得接近平衡组织。可降低硬度、细化晶粒、消除应力。冷却速度比退火快，晶粒更细小。低碳钢和低碳合金钢正火可提高硬度；中碳钢正火可提高力学性能；高碳钢正火

7、可消除网状渗碳体。退火的主要特点：正火的主要特点：钢的淬火与回火是将钢加热至临界点(Ac3或Ac1)以上，保温后以大于VK的速度冷却，使奥氏体转变成马氏体(或下贝氏体)的热处理工艺。淬火回火是将淬火后的钢加热至A1以下的某一温度后进行冷却的热处理工艺。淬火的目的是为了得到马氏体组织。一般淬火后的钢都要进行回火，才能使钢具有不同的力学性能。淬火Ac3以上30～50℃Ac1以上30～50℃以大于钢的淬火临界冷却速度冷却，一般合金钢油淬，非合金钢水淬获得马氏体，个别获得下贝氏体，提高钢的硬度和耐磨性各种工具、模具、量具、滚动轴承等回火低温回火15

8、0～250℃空冷在保持高硬度的同时，降低淬火内应力和脆性工具、模具、量具、轴承，渗碳件及经表面淬火的工件。中温回火350～500℃空冷提高弹性极限和屈服强度各种各类弹簧以及其它结