金属热处理-绪论课件.ppt

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1、金属材料及热处理第一章第一节    引言一材料在人类文明中的重要地位1． 材料是我们社会中的工作物质，是人类发展和进步的标志。历史学家根据制造生产工具的材料将人类生活的时代划分为：石器时代、青铜器时代和铁器时代。钢铁时代、人工合同材料时代（高分子材料、陶瓷材料、复合材料）等。材料在人类文明中的重要地位2． 能源、信息和材料已成为现代技术的三大支柱，而能源、信息的发展离不开材料。材料的品种、数量和质量已是衡量一个国家科学技术和国民经济水平以及国防力量的重要标志之一。材料在人类文明中的重要地位3．据统计，在各种机器设备、车辆、船舶、飞

2、机、水利电力设备、仪器仪表及国防武器所用材料中，金属材料约占90%以上。（金属材料：以金属键或金属键为主进行结合的材料，主要有钢铁、有色金属及合金、粉末冶金材料等）。二．材料的性能1．使用性能：材料在使用状态（服役状态）的性能，包括材料的物理、化学和力学（机械）性能。2．加工工艺性能：材料在冷、热加工过程中所表现的性能。包括铸造、焊接性能、热处理性能、切削加工性能等。三决定材料性能的因素1．材料的化学成分（1）纯金属如铝，铜，铁等；（2）合金如15钢、T8钢以金工实习中制造的锤子为例。（3）2．材料的组织、结构同一化学成分的材料，

3、在不同组织结构下性能不同，以金工实习中制造的锤子热处理前、后硬度的不同为例。四提高材料性能的主要方法1．合金化：如20钢，20CrM0，20CrMnTi等；2．复合材料：如玻璃钢；3．热处理。第二节热处理的基本类型(#)一．基本概念：1．热处理：借助于一定的热作用（有时兼之以机械作用、化学作用或其它作用）来人为的改变金属合金内部的组织、结构，从而获得所需要性能的工艺操作。2．热处理基本过程：（1）加热；（2）保温；（3）冷却3．热处理基本工艺参数：（1）加热速度；（2）加热温度；（3）保温时间；（4）冷却速度；（5）总的延续时间（

4、热处理周期）。4.热处理基本类型：根据热处理时外界对金属材料施加的基本作用（主要是热作用、化学作用和机械作用等）以及材料内部组织、结构和状态的特点，常用热处理形式分为：（1）基本热处理；（2）化学热处理；（3）形变热处理。二．基本热处理基本热处理：指以热作用为主要过程的热处理。（只有热作用对金属材料的内部组织、结构、状态和性能起决定性的影响，材料的化学成分、形状和尺寸在热处理前后并不发生大的变化。其主要形式有：11.．均匀化退火（扩散退火）（基本过程：借助高温时合金内部（固溶体）原子的扩散，使铸锭（或铸件）晶内化学成分均匀，组织达

5、到或接近平衡状态。目的：消除或减少铸态合金非平衡状态组织，改善复相合金中第二相的形状和分布，提高合金的塑性，改善加工性能和最终使用性能。1．基于回复、再结晶的退火（包括去应力退火）基本过程：将经过冷变形以后的金属加热至相变温度以下，再结晶温度以上（低温去应力退火加热在再结晶温度以下），使金属经过回复与再结晶消除冷变形造成的亚稳定状态。目的：在一定程度上消除冷变形引起的加工硬化，变形织构，使材料处于稳定状态，获得所需结构和性能。1．基于固态相变的退火（1）基本过程：固态金属合金经高温保温和冷却后发生扩散型相变（如多型性转变（同素异构

6、转变）、共析转变、加热时第二相溶解、冷却时第二相析出等）。前述的均匀化退火和基于回复、再结晶的退火并不以发生相变为先决条件，或者不发生任何固态相变。（2）目的：根据所发生的相变组织、结构获得所需的性能。1．淬火基本过程：a．固溶处理：淬火过程仅使高温相以过冷或过饱和状态固定到室温，在淬火过程中晶体结构不发生变化。也称无多型性转变淬火。B．淬火：淬火时金属合金的晶体结构发生改变（即马氏体相变）,称有多型性转变淬火。目的：获得过饱和固溶体，为随后的时效或回火作好组织准备。（有些合金可作冷成型前的软化操作或最终热处理形式）。注意：与基于

7、固态相变退火相似，淬火的先决条件是必须在固态下有相变，如多型性转变或第二相的溶解或析出（即固溶度随温度降低而减小）。与基于固态相变退火区别是：淬火需快速冷却，无扩散过程发生。相图上有多型性转变或随温度升高固溶度增加的合金，原则上都可以进行淬火处理。15.时效或回火注意：时效或回火是淬火的后续工序。（固溶处理后称时效，淬火后称回火）。（1）基本过程：室温保持或加热使过饱和固溶体分解。（淬火得到的是过饱和固溶体，是具有较高能量状态的亚稳相）。（2）目的：赋予合金优良的综合性能。化学热处理：化学热处理：将热作用和化学作用有机地结合起来的

8、热处理。1．基本过程：将工件置于一定的介质中加热和保温，使热作用和化学作用有机地结合起来，使介质中的活性原子渗入工件表层，以改变表层的化学成分和组织，从而使工件表面具有某些特殊的机械或物理化学性能的热处理。目的：改善材料的表面性能（如提高材料的表面