金属材料及热处理技术99

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1、金属材料及其热处理技术第一节概述一、工程材料的分类工程材料分为——金属材料、非金属材料,复合材料,以及纳米材料等。※金属材料又分为:·黑色金属——铁和铁的合金。如：钢、铸钢（铸铁）等。·有色金属——即非铁金属及合金。如：铜及其合金、铝及其合金等。金属材料是最重要的机械制造工程材料。※非金属材料（除金属材料以外的材料）包括：有机材料——如塑料、橡胶等。26无机材料——如陶瓷、玻璃等。二、金属材料的机械性能（力学性能）机械性能是机械零件设计和选材的重要依据。机械性能（力学性能)—有强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度，及钢材的可焊性、可锻性、可铸性、可切削加工性等指标。三、常用金属材料1.

2、钢:含碳量<2.11%铁碳合金——称为钢。在钢中特意加一种或几种合金元素——称为合金钢。按照钢的用途不同，可分为：（1）结构钢（2）工具钢（3）特殊钢（4）专业用钢以上四种钢，在车工加工（切削）时，会出现连续削。26部分常用钢的牌号、性能及用途见表1—1若需要详细钢的牌号等，可查《钢铁材料手册》。2.铸铁：含碳量26>2.11%，并含有硅、锰和少量磷、硫等杂质的铁碳合金——称为铸铁。它具有良好的——铸造性，切削（加工）性，及减振性、耐摩性、低的缺口敏感性。根据铸铁中存在碳的形式及石墨形态的不同，分为：铸铁（灰口铸铁）球墨铸铁可锻铸铁蠕墨铸铁这些铸铁均以游离态的石墨为主，车工加工时出现短

3、削。部分常用铸铁的型号、性能及用途见表1-226其牌号、性能及用途等详细可查《钢铁材料手册》。四、在钢的热处理分类1.保钢的热处理——将钢固态下进行加热、温、冷却，使钢得到预期的组织结构和性能指标的一种热处理工艺方法。任何一种热处理工艺过程都包括：加热、保温、冷却三个阶段。热处理的目的：主要是改变钢的内部组织结构和性能指标，而不是改变钢件的外部形状和尺寸26大小。因此，热处理在机械零件制造中占有重要的地位。2.热处理分类：根据加热，冷却及组性能变化的特点不同。分为：(1)普通热处理——常用（生产中应用最广泛的热处理方法）；(2)表面热处理；(3)特殊热处理。※临界点（或线）：钢在加热或

4、冷却过程中发生组织转变的温度之后，状态图中的临界温度，其实际转变温度——称为临界点（或线）。它是制定热处理工艺的重要依据之一。五、钢的普通热处理工艺1.退火26将钢加热到临界点以上的温度，保温一段时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却或埋入导热性差的介质中冷却）的一种热处理工艺。主要目的：【1】便于切削加工;降低钢的硬度，【2】消除内应力，以防止钢件的塑性变形与开裂;【3】改善组织，细化晶粒，提高钢的机械性能;【4】为淬火做好组织准备。常用退火方法：完全退火不完全退火球化退火去除应力退火2.正火将钢加热到临界点或Ac1，Accm以上30℃-50℃，保温一段时间后，在空气中冷却（自然冷却）的一

5、种热处理工艺。目的：【1】提高低碳钢的硬度；【2】改善切削加工性能；【3】改善组织，细化晶粒；【4】为最后热处理做组织准备。26与退火相比，正火的冷却速度快。所以获得的组织较细，其强度、硬度稍高，塑性、韧性略有下降，消除内应力不如退火彻底，但生产周期短。3.淬火将钢加热到临界点（Ac3）或（Ac1）以上30℃-50℃，并保温一段时间，然后放入冷却介质中快速冷却，以得到马氏体组织的一种热处理工艺。马氏体具有高硬度（高碳马氏体）或高强度（低碳马氏体），经淬火可显著提高零件和工模具、量具的硬度及耐磨性。所以，几乎所有的工模具和重要零件（部件）都需要进行淬火。因此，淬火是钢强化最有效、最重要的

6、热处理工艺。图1-2热处理工艺曲线淬火介质：常用冷却介质水和油。淬火方法：液单淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火等。4.回火将淬火后的钢加热到临界温度（点）AC1，以下某个温度，保温一段时间后冷却至室温的热处理工艺。26淬火后的钢虽然强度和硬度显著提高，单韧性往往降低很多。此外淬火时急剧冷却将使钢产生很大的内应力，内应力可导致零件变形甚至开裂。因此，钢淬火后一般都要进行回火处理。回火的目的：【1】减少或消除淬火的内应力【2】使钢的强度、硬度、塑性和韧性达到所需要的机械性能【3】稳定钢件的组织和尺寸淬火的方法：(1)低温回火（150—250度）得到的组织是回火马氏体和残余奥氏体。（2）中

7、温回火（350---500度）得到的组织是回火屈氏体和残余奥氏体。（3）高温回火（500---650度）得到的组织是回火索氏体和残余奥氏体。六、钢的表面热处理方法分为：表面淬火和化学热处理两种方法钢的表面淬火—26是将零件表层以极快的速度加热到临界点以上，发生奥氏体组织转变，而心部受热较少还未达到临界点，尚未发生组织转变，就快速冷却，使表层获得马氏体，心部仍然保持淬火前的组织。这样便得到表面层硬而耐磨，心部具有良好的组织和韧性的性能。一般钢件表