机械设计中材料的选材与热处理演示教学.ppt

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1、机械设计中材料的选材与热处理铸铁铸铁和钢都是铁碳合金，它们的区别主要在于含碳量的不同。含碳量小于2％的铁碳合金称为钢，含碳量大于2％的称为铸铁。铸铁具有适当的易熔性，良好的液态流动性，因而可铸成形状复杂的零件。此外，它的减震性、耐磨性、切削性（指灰铸铁）均较好且成本低廉，因此在机械制造中应用甚广。2021/8/262性能：（与钢相比）强度、塑性低（石墨对基体有割裂作用）抗压强度不低减震性好（机器运动时，有减震性好）耐磨性好（碳含量高，硬度高，石墨：软，可作为润滑剂）加工性好成本低铸铁2021/8/263灰口铸铁：碳以片状石墨

2、形式存在，断口呈暗灰色可锻铸铁：团絮状石墨，塑性很低，不能锻造，只有钢能锻造，铸铁不能锻造，经过两个生产过程制得的，首先制得白口铁铸件，然后再经石墨化退火而最终制得可锻铸铁球墨铸铁：球状石墨白口铸铁：一般液体铁水冷却下来，发生石墨化，变成石墨，若冷的太快，变不成石墨，而是作为渗碳体保存下来，白口铸铁很硬，没有用，要避免出现合金铸铁：在铸铁中加入数量不等的合金元素，从而改善铸铁的物理、化学和力学性能，如耐磨性、耐蚀性和耐热性根据碳在铸铁中存在的形式及石墨的形态，可将铸铁分类：2021/8/264常用铸铁（其中灰铸铁应用最广，球

3、墨铸铁次之）片状石墨铸铁的性能，但片状石墨对基体的分割作用，和引起应力集中效应，故其抗拉强度远低于钢，其强度、塑性低。铸造性能好(灰铸铁含碳量高，熔点比钢低)，成本最低（冷却下来后直接就可得到）牌号：HT250（HT：灰铁的汉语拼音首字母，250代表抗拉强度值）成分（HT250）：碳含量：2.9％～3.5％，硅含量：1.4％～2.1％锰含量：0.7％～1.1％，硫含量≤0.15％，磷含量≤0.12％常用热处理去应力退火：加工前进行，人工时效处理高温退火：降低硬度，使渗碳体分解成铁和石墨表面淬火：提高表面耐磨性灰口铸铁：制动盘

4、（HT250，190-230HBS）2021/8/265牌号HT100HT150HT200HT250HT300HT350性能强度→切削加工性←表面粗糙度→耐热疲劳性←高温强度→减震性←弹行模量→对缺口敏感程度←耐磨性→铸造工艺性←2021/8/266液体铁水经过球化处理，石墨呈球状分布于基体中性能：强度、塑性高（与灰口铸铁相比）牌号：QT500－7（QT：球铁的汉语拼音首字母，500代表最低抗拉强度值，7代表最低延伸率值）成分（QT500－7）：碳含量：3.6％～3.8％，硅含量：2.5％～2.9％锰含量≤0.6%，硫含量≤

5、0.025％，磷含量≤0.08％热处理退火：降低应力，表面白口铸铁消除，变成灰口铸铁或球墨正火：得到以珠光体为主的基体组织淬火＋回火：得到回火马氏体、回火托氏体或回火索氏体组织球墨铸铁：卡钳（QT600-3，190-240HBS）支架（QT500-7，180-240HBS）2021/8/267牌号QT400-18QT400-15QT450-10QT500-7QT600-3QT700-2性能抗拉强度→伸长率←弹行模量→硬度→冲击韧度←减震性←疲劳极限→热疲劳抗力←耐磨性→可加工性←2021/8/268钢钢具有高的强度、韧性和塑

6、性，并可用热处理方法改善其力学性能和加工性能。钢制零件的毛坯可用锻造、冲压、焊接或铸造等方法取得，因此其应用极为广泛。2021/8/269钢的分类及牌号按照化学成分，钢又可分为碳素钢和合金钢a、碳素钢（简称碳钢，由于钢碳钢具有较好的力学性能和工艺性能，并且产量大，价格较低，使它成为机械工程上应用最广泛的金属材料）按碳含量的多少分为低碳钢：Wc≤0.3中碳钢：Wc＝0.3％～0.6％高碳钢：Wc>0.6％2021/8/2610低碳钢：塑性、韧性好，大型支架结构、桥梁中碳钢：综合机械性能好，受力复杂的机器零件高碳钢：硬度高，工具

7、、耐磨零件碳素钢的性质主要取决于含碳量，含碳量越高则钢的强度越高，但塑性越低a、碳素钢2021/8/2611b、合金钢由于现代工业和科学技术的不断发展，对力学性能和物理、化学性能提出了更高的要求，碳钢虽然经过热处理，也不能满足要求，从而就发展了合金钢，合金钢就是为了改善和提高碳钢的性能或使之获得某些特殊性能，在碳钢的基础上，特意的加入某些合金元素而得到的多元的以铁为基的合金。合金钢的优良性能不仅取决于化学成分，而且在更大程度上取决于适当的热处理2021/8/2612a、结构钢：大型结构和机器零件b、工具钢：工具、模具、量具c

8、、特殊性能钢：不锈钢、耐热钢、耐磨钢2、按用途分大平垫（1Cr13）2021/8/2613a、普通钢b、优质钢c、高级优质钢3、按质量分分类方法比较多，按习惯叫即可，如45＃钢可被称为中碳钢、结构钢、优质钢按S、P的含量分的，S、P含量越多，脆性越大，质量也就越差高级优质钢：S、P去的特别