金属材料及热处理知识(整理版)

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1、金属材料及热处理硬度金属抵抗更硬物体压入表面的能力，称为硬度。硬度是反映金属材料局部塑性变形的抵抗能力。根据试验方法和测量范围的不同，硬度可分为布氏、洛氏、维氏等几种。1、布氏硬度（HB）布氏硬度是用淬火硬化后的钢球（直径有：2.5、5、10毫米三种）作为压印器，以一定的压力P压入被测金属材料表面，这时在被测金属材料表面留下压坑。根据压坑面积的大小，可用下式计算出布氏硬度值，用符号HB表示为HB=P/F（公斤/毫米2）式中P——钢球所加的负荷（公斤）；F——压坑面积（毫米2）。布氏硬度是用单位压坑面积所受负荷的大小来表示的。一般硬度值都不需要经过计算，在生产中用放大

2、镜测出压坑直径，再根据压印器钢球直径D和压力负荷P直接查表，便可得出HB的值。布氏硬度在标注时不写单位，如HB=212。测量不同金属材料时所用的压印器和负荷等标准，也可以查表。用布氏硬度法测得的硬度值准确，因为压坑大，不会由于表面不平或组织不均匀而引起误差。但压坑太大有损表面，所以布氏硬度一般不宜作成品检验，只适合测量硬度不高的原材料，如毛坯、铸件、锻件、有色金属及合金等。2、洛氏硬度（HR）洛氏硬度法是用金刚石做的呈120°的圆锥体，或直径为1.58毫米的淬火钢球，作为压印器，在一定的负荷下压入金属表面，根据压坑的深浅来测量金属材料的硬度，（根据压坑深度）可把硬度数值从

3、表盘上直接读出来。根据测量硬度范围不同，洛氏硬度可分为HRA、HRB、HRC三种。它们的适用范围与压印器、负荷的选定可根据下表查出，洛氏硬度的选用标准材料硬度范围（HB）压印器负荷（公斤）洛氏硬度符号60～230Φ1.58毫米的淬火钢球100HRB(RB)230～700顶角为120°的金刚石圆锥体150HRC(RC)＞700顶角为120°的金刚石圆锥体60HRA(RA)洛氏硬度没有单位，测量方法简单，压坑小，不影响零件表面质量，测量硬度范围广，但不如布氏硬度精确度高。HRA适宜测量高硬度材料；HRB适宜测量有色金属及硬度低的材料；HRC适宜测量淬火、回火后的金属材料。3、

4、维氏硬度（HV）维氏硬度试验的原理与布氏硬度法相似，只不过它的压印器是136°的四棱锥金刚石，以一定的负荷压入平整的试样表面，然后测出四棱锥压坑的对角线长度d，算出压坑面积F，用单位面积所受负荷的大小来表示维氏硬度值，即HV=P/F（公斤/厘米2）维氏硬度测量精确、硬度测量范围大，尤其能很好地测量薄试样的硬度。维氏硬度所加载荷较小时，又称为显微硬度（用HM表示），可测量试样表面各种组成相的硬度。各种硬度值相互对照。它们是通过不同硬度测量法，测同一硬度金属材料时得到的不同硬度指标值。如HB=351，相当于HRC=38，HV=361。硬度是检验毛坯、成品等性能的重要指标。一般

5、刃具的硬度要求HRC=60～63，结构零件的硬度要求HRC=25～40，弹簧或弹性零件的硬度要求HRC=40～48，切削加工零件的硬度要求HRC=20～36。第23页金属材料及热处理钢的硬度与其含碳量有关，随着钢中的含碳量的不断增加，硬度也不断增高。铁碳合金生铁是铁与碳的合金，含碳量一般为2.0～6.67﹪，此外还含有少量的硅、锰、硫、磷等杂质。熔化的生铁流动性好，适宜铸造。但生铁质硬而脆，不便于轧制及焊接。一般生铁含碳量高于2﹪，钢含碳量低于2﹪。含碳量在2.0﹪以上的铁碳合金叫做铁，因为可以铸造，故又称为铸铁。生产使用的铸铁的含碳量一般在2.5～3.5﹪，最高可达4.

6、5。碳钢是指含碳量小于2.0﹪的铁碳合金，钢中除含有铁、碳外，还含有硅、锰、硫和磷等元素，但硅的含量不大于0.5﹪，锰的含量不大于1.2﹪。钢中的含硫量应严格控制在0.05﹪以下，含磷量严格控制在不大于0.1﹪。铁碳合金的分类按含碳量的多少，铁碳合金可分为生铁（含碳量大于2.0﹪）和钢（含碳量小于2.0﹪）。含碳量为0.8﹪的钢，称为共析钢；含碳量小于0.8﹪的钢，称为亚共析钢；含碳量大于0.8﹪而小于2.0﹪的钢称为过共析钢。含碳量为4.3﹪的生铁，称为共晶生铁；含碳量小于4.3﹪的生铁，称为亚共晶生铁；含碳量大于4.3﹪而小于6.67﹪的生铁，称为过共晶生铁。钢的热处

7、理钢的热处理在机械零件及工具制造过程中是一个很重要的工序。热处理就是将钢加热到一定的温度，保温一定时间，然后再以一定的速度冷却来改变其内部组织结构（一般不改变化学成分及形状），从而达到改变钢的性能的一种工艺方法。其操作过程分三个基本阶段：加热、保温和冷却。热处理的主要目的是：1、提高硬度、强度和增加耐磨性；2、降低硬度，提高塑性便于切削加工；3、消除钢在各种加工过程中所引起的内应力；4、改善钢件的内部组织和性能，满足工艺要求；5、提高金属材料表面的耐磨性、耐蚀性、抗氧化性。钢的退火与正火对铸件、锻件或经过粗加工后的零件，为了改