金属材料热处理教材.doc

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1、金属材料热处理教材目录-1-绪论纵观人类的文明史，从某种意义上说就是一部人类认识材料和使用材料的发展史。从远古到现代，人类从最初的石器时代已经发展到了当今的人工合成材料时代。在人类使用的众多材料中，金属材料由于英所特有的各种优异性能，被广泛地应用于生活和生产当中，是现代工业和科学技术领域不可缺少的重耍材料。作为一名机械行业的技术工人，从手中的工具到加工的零件，每天都要与各种各样的金属材料打交道，为了能够正确地认识和使用金属材料,合理地确定不同金属材料的加工方法，充分发挥材料的潜力，就必须熟悉金属材料的牌号，了解它们的性能和

2、变化规律。为此，我们需要比较深入地学习和了解金属材料的相关知识，金属材料与热处理正是这样一门研究金属材料的成分、组织、热处理与金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。本课程的基本内容和学习特点如下：本课程的主要内容包括金属材料的基本知识、金属的性能、金属学基础知识和热处理的基本知识等。所谓金属，是指由单一元素构成的具有特殊的光泽、延展性、导电性、导热性的物质，如金、银、铜、铁、镭、锌、铝等。而合金是指由一种金属元素与其他金属元素或非金属元素通过熔炼或其他方法合成的具有金属特性的材料。金属材料是金属及其合金的总称，即指金属元

3、素或以金属元素为主构成的，并具有金属特性的物质。金属材料的基本知识主要介绍金属的晶体结构及变形的相关知识；金属的性能主要介绍金属的力学性能和工艺性能；金属学基础知识讲述了铁碳合金的组织及铁碳合金相图；金属材料讲述了碳素钢、合金钢、铸铁、冇色金属及硬质合金等金属材料的常用牌号、成分、组织、性能及用途。热处理基木知识讲述热处理的原理（钢在加热、保温、冷却时的组织转变）和热处理的工艺（退火、正火、淬火、回火、表面热处理等）及常用材料的典型热处理工艺。金属材料与热处理是一门从生产实践中发展起來的,又直接为生产服务的专业基础课，具有

4、很强的实践性；另一方面，由于金属材料的种类繁多，其性能又千变万化，学习起来有一定的难度。但只要弄清楚重要的概念和基本理论，按照材料的成分和热处理决定其组织，组织决定其性能，性能又决定其用途这一内在关系进行学习和记忆；注意理论联系实际，认真完成作业和实验等教学环节，是完全可以学好这门课程的。-2-第一章金属材料的性能材料的性能是零件设计中选材的主要依据，也是技术工人在加工过程屮合理选择加工方法、正确刃磨刀具几何参数、合理选择切削用量的重耍保证。§1-1金属材料的损坏与塑性变形在生产屮，机器零件的性能往往达不到理想要求，许多零

5、件在使用过程中会发生损坏，不但严重影响生产，甚至造成人身事故。机械零件在使用中常见的损坏形式有变形、断裂及磨损等，见表2—1。表2-1机械零件常见的損坏形式-3-另外，塑性变形还有有利的一面，可以作为零件成形和强化的重要手段。工业上使用的大部分金属产品，一般都是先浇注成铸锭后，再经过压力加工制成的，如图2—1所示。扎制挤压冷拔锻压冷冲压图2J压力加工方法示意图上述加工的目的不仅在于使产品成形，更重要的是为了改善其組织和性能。了解金属变形的規律对理解金属材料力学性能指标的物理意义，以及在生产中针对不同金展材料选择合理的强化手

6、段，具冇非常重要的意义。—、与变形相关的几个概念1•载荷金属材料的变形通常是在外力作用下发生的，金属材料在加工及使用过程中所受的外力称为载荷。根据载荷作用性质的不同，载荷可分为静载荷、冲击载荷和交变载荷三种.（1）静载荷指大小不变或变化过程缓慢的载荷。（2）冲击载荷在短时问内以较髙速度作用于零件上的载荷。（3）交变载荷指大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷。根据作用形式不同，载荷又可分为拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷和扭转载荷等，如图2—2所示。a）b）c）d）e）图2・2载荷的作用形式a）拉抻载荷b）

7、压缩载荷c）弯曲载荷d）剪切载荷e）扭转载荷2.内力工件或材料在受到外部载荷作用吋•为使其不变形，在材料内部产生的一种与外力相对抗的力，称为内力。这种内力的大小与外力相等，并作用于材料内部（注意：外力和内力冇别于作用力与反作用力）。3.应力同样材料、不同直径的螺栓在相同拉力作用下，细的可能拉断，粗的则可能没冇拉断。一4一因此，金属材料的力学性能只凭外力的大小是无法判定的。为此，在假设作用在零件横截面上的内力大小是均匀分布的情况下，釆用单位横截1T面积上的内力一一应力来加以判定。材料受拉伸或压缩载荷作用时，英应力按下式计算：

8、R?式中R应力，Pa,1Pa位,!MPaFS?lN/m2,当面积以mm2为单位时，则应力可以MPa为单?1N/mm2?106Pa；F——外力，N；S——横截面面积，m2o二、金属的变形金属在外部载荷作用下，首先发生弹性变形，载荷增加到一定值后,除了发生弹性变形外，还发生塑性变形，即弹一一塑性变形。继续增