金属材料及热处理简介课件.ppt

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1、第1章工程材料及热处理1.1金属材料的性能1.1.1力学性能：材料在外加载荷作用下所表现出的特性。1.强度(包括疲劳强度)：指材料在静载荷(外力)作用下抵抗变形和断裂的能力。σb=Fb/Ao2.硬度(布氏硬度HBS、HBW和洛氏硬度HRC)：指材料抵抗局部变形，尤其是塑性变形、压痕或划痕的能力。HBS=F/A3.塑性：指金属发生永久变形但不破坏的能力.δ=(l1-l0)/l04.韧性(冲击韧度)：指材料在冲击载荷作用下，抵抗破坏的能力。ak=Ak/A(材料断裂前所能吸收的变形能量)1.1.2工艺性能：是指金属材料所具有的能够适应各种加工工艺要求的能力。1.铸造性能；2.锻造性能；3.焊

2、接性能；4.切削加工性能；5.热处理性能。1.1.3物理性能：密度、熔点、导电导热性、热膨胀性和磁性等。1.1.4化学性能：耐腐蚀性和抗氧化性等。1-1晶胞是一个立方体，立方体的八个顶角和立方体中心各有一个原子。——常见有铬、钨、钼、钒和α-Fe等。常见的金属晶格类型：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。1.体心立方晶格：1-2晶胞是一个立方体，立方体的八个顶角和六个面中心各有一个原子。——常见有铝、铜、镍、银和γ-Fe等。2.面心立方晶格：1-3晶胞是一个正六棱柱体，在柱体的各个角和上下底面中央各有一个原子，在顶面和底面的中间还有三个原子。——常见有镁、锌、铍等。3.密排六方晶

3、格：1-4金属的同素异晶（构）转变：在固态下，随温度的变化，其晶格类型会发生转变，这种现象称为金属的同素异晶（构）转变。金属的同素异晶转变是通过原子的重新排列来完成的，实质上是一个重结晶过程。纯铁的同素异晶（构）转变可用下式表示：1-51-6一、铁碳合金的基本组织铁碳合金：Fe+CFe+Fe3C（钢铁材料）合金—两种或两种以上的金属元素，或金属和非金属元素熔合在一起，构成具有金属特性的物质，称为合金。机械中大量使用合金的原因：1.合金比纯金属强度、硬度高，且成本低。2.可以改变合金的成分和进行不同的热处理。在很大的范围内调节其性能。铁碳合金的五种基本组织：1-7铁素体是碳溶于α-Fe中

4、所形成的间隙固溶体，体心立方晶格。其强度和硬度很低，塑性、韧性好。一、铁碳合金的基本组织1、铁素体（F）2、奥氏体（A）奥氏体是碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体，面心立方晶格。其强度和硬度比铁素体高，塑性、韧性也好。1-81-9渗碳体是铁与碳形成的金属化合物，碳含量是6.69％，具有复杂的晶体结构。其硬度很高，塑性和韧性很差，脆性很大。铁碳合金的基本组织3、渗碳体（Fe3C）4、珠光体（P）(F+Fe3C)奥珠光体是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。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。5、莱氏体（Ld或Ld′）(A+Fe3C或P+Fe3C)727℃以上，高温

5、莱氏体Ld是由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物；727℃以下，低温莱氏体Ld′是由珠光体和渗碳体组成的机械混合物。莱氏体的平均碳含量4.3%。性能与渗碳体相似，硬度高，塑性和韧性很差。1-101-11目前应用的铁碳合金状态图是含碳量为0～6.69%的铁碳合金部分（即Fe－Fe3C部分），因为含碳量大于6.69％的铁碳合金在工业上无使用价值。右图为简化后的Fe－Fe3C状态图。铁碳合金状态图分析1-121-131-141-151、铁碳合金的分类1-161-172、含碳量与材料力学性能间的关系强度：当Wc<0.9％时，随着Wc增加，不断提高；当Wc>0.9％时，由于渗碳体在晶界呈网状分布，使

6、钢的强度下降。硬度：随Wc的增加而提高。塑性：随Wc的增加而迅速降低。冲击韧性：随Wc的增加而迅速降低。故工业用钢一般Wc<1.4％1-181.3钢的热处理1-19概述：1.钢的热处理定义：就是将钢在固态下，通过加热、保温和冷却，以改变钢的组织，从而获得所需性能的工艺方法。保温临界温度冷却时间加热温度2.基本过程(三步曲)为：加热---保温---冷却3.热处理作用：(1)最终热处理：a.提高强度和硬度，增加零件耐磨性，延长零件使用寿命；b.获得零件所要求的使用性能。(2)预备热处理：a.消除内应力；b.调整硬度和塑性，改善切削加工性；c.为最终热处理作组织准备等。1-204.常用热处理

7、的分类：1).整体(普通)热处理：（1）退火与正火；（2）淬火与回火。2).表面热处理：表面淬火.3).化学热处理：（1）渗碳与渗氮；（2）碳渗共氮。5.热处理加热的目的：加热后得到全部或大部分细小的奥氏体(A)组织(晶粒)。6.热处理工艺的关键：控制好加热温度、保温时间和冷却速度。7.冷却介质：炉冷、空冷、油冷和水冷。从左到右冷却速度越来越大。1-21退火:就是将工件加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。退火主要用于