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1、2021/7/251工程训练主编崔明铎普通高等教育“十二五”规划教材2021/7/25工程训练-第1章金属材料及热处理2第1章金属材料及金属热处理教学基本要求：1.了解常用金属材料和工程塑料的种类、牌号、性能和用途。2.了解退火、正火、淬火、回火及材料表面处理的目的和方法。3.进行几种常见热处理操作。2021/7/25工程训练-第1章金属材料及热处理3金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。通常情况下,以材料的力学性能作为主要依据来选用金属材料。一、力学性能金属的力学性能是指金属在力的作用下所显示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应
2、力-应变关系的性能。金属力学性能所用的指标和依据称为金属的力学性能判据。主要力学性能有强度、塑性、硬度、韧性等。2021/7/25工程训练-第1章金属材料及热处理41.强度强度是指金属抵抗永久变形(塑性变形)和断裂的能力。工程上常用的强度判据是在拉伸试验中所测得拉伸曲线及试样测得的屈服强度和抗拉强度。(1)屈服强度[Re]屈服强度是拉伸试样在试验过程中力不增加(保持恒定)仍能继续伸长(变形)时的应力。可用符号Re表示:Re=Fe/S0(MPa)2021/7/25工程训练-第1章金属材料及热处理5式中：Fe—外力(N)S0—试样
3、横截面积(mm2)国标规定,应区分为上屈服强度ReH和下屈服强度ReL,单位为N/mm2,=1MPa。有些金属材料(铸铁)没有明显的屈服现象。(2)抗拉强度(Rm)抗拉强度是指拉伸试样拉断前所承受的最大拉应力,用符号Rm表示,单位为N/mm2=1MPa。Rm=Fm/S0(MPa)2021/7/25工程训练-第1章金属材料及热处理6式中：Fm—最大外力(N)S0—试样横截面积(mm2)上述两指标是按照GB/T228-2002标准将待测试材料制成标准拉伸试样,在拉伸试验机上通过拉伸试验法测得.2.塑性塑性,指断裂前材料发生不可逆永
4、久变形的能力.塑性判据是通过拉伸试验时,以拉伸试样断裂时的最大相对塑性变形量表示的。2021/7/25工程训练-第1章金属材料及热处理7常用的塑性判据是断后伸长率(A)和断面收缩率(Z).A=(Lu-L0)/L0×100％式中：Lu—断后标距；L0—原始标距。Z=(S0-Su)/S0×100％式中：S0—原始横截面积；Su—断后最小横截面积。3.硬度硬度是指材料抵抗局部变形,特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。2021/7/25工程训练-第1章金属材料及热处理8硬度是衡量金属软硬的性能指标,常用的硬度判据有布氏硬度和洛氏硬度两种
5、。布氏硬度用符号HBW表示。洛氏硬度用符号HRA、HRB和HRC等表示;其中HBW(HBS)值和HRC值在生产中常用来表示材料(或零部件)的硬度。硬度值的大小在硬度计上通过硬度实验法测得。HBW适用于测量较软的金属或未经淬火的钢件,布氏硬度值有效范围小于650HBW；2021/7/25工程训练-第1章金属材料及热处理9二、铁碳合金状态图铁碳合金状态图是表示平衡状态下,不同成分的铁碳合金在不同温度时具有的状态或组织的图形,是研究钢和生铁的基础,它对于了解钢铁材料的性能、加工、应用等具有重要的指导意义。铁和碳可以形成一系列化合物,
6、考虑到使用价值,目前应用的铁碳合金状态图是Fe-Fe3C部分(Wc﹤6.69%),下图所示为简化的Fe-Fe3C状态图。2021/7/25工程训练-第1章金属材料及热处理102021/7/25工程训练-第1章金属材料及热处理11(一)铁碳合金的基本组织1.铁素体(F)铁素体是α铁中溶入一种或多种溶质元素构成的固溶体。其性能与纯铁相似,即强度、硬度低,塑性、韧性好。正常浸蚀后在显微镜下呈白亮色,在钢中的形态多为不规则的多边形块,在接近共析成分的钢中,往往呈网状或断续网状。2.奥氏体(A)2021/7/25工程训练-第1章金属材料
7、及热处理12奥氏体是γ铁中溶入碳和(或)其他元素构成的固溶体。其强度和硬度比铁素体高,塑性、韧性也好。因此,钢材多数加热到奥氏体状态进行锻造。高温显微镜下(727℃以上)才能观察到奥氏体组织。其晶粒呈多边形，且晶界较铁素体平直。3.渗碳体(Fe3C)渗碳体是晶体结构属于正交系,化学式为Fe3C的金属化合物,是钢和铸铁中常见的固相。2021/7/25工程训练-第1章金属材料及热处理13其硬度高，塑性、韧性差,脆性大。渗碳体在钢和铸铁中可呈片状、球状和网状分布，主要起强化作用,它的形态、大小、数量和分布对钢和铸铁的性能有很大影响。
8、4.珠光体(P)珠光体是铁素体薄层(片)与碳化物(包括渗碳体)薄层(片)交替重叠组成的共析组织。其性能介于铁素体和渗碳体之间,强度较高,硬度适中,有一定的塑性。2021/7/25工程训练-第1章金属材料及热处理145.莱氏体(Ld)莱氏体是铸铁或高碳高合金钢中由A(或其转变的
