工程材料及热处理

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1、工程材料的力学性能1．强度材料抵抗变形和断裂的能力。主要指标有：1.1弹性极限σe指弹性变形阶段所能承受的最大应力。1.2屈服点σs指材料产生屈服时所对应的应力。1.3抗拉强度σb指试样在拉深过程中所能承受的最大应力。2..塑性材料在外力作用下产生塑性变形的能力。可用深长率δ和断面收缩率ψ来表示。它们越大，材料塑性越好。3.硬度材料抵抗其他硬物压入其表面的能力。常用的有布氏硬度HBS、洛氏硬度HRA、HRB、HRC、维氏硬度HV大约换算：布氏硬度≈维氏硬度，洛氏硬度*10≈布氏硬度4冲击性能指材料抵抗冲

2、击载荷的能力。冲击韧度άk、多冲抗力。5疲劳强度对称应力疲劳强度σ-1：某一应力循环次数N0（一般钢铁为107，有色金属为108）所对应作为疲劳极限。6.断裂韧性反映材料抵抗裂纹失稳扩展的性能指标。7.高低温性能7.1高温性能金属材料在高温下，即使工作应力小于屈服点，也会随时间的延长而缓慢地产生塑性变形，这种现象称为蠕变。7.2低温性能材料的冲击韧度与温度有关。当温度降至某一值TK时，冲击功急剧下降，使材料呈脆性状态，这种现象称为冷脆。钢的结构组织和特性•铁素体（F）：含碳量很小，最大为0.0218%，

3、硬度和强度低，但塑性和韧性很好。又叫软钢，一般用于制造线圈铁芯、硅钢片等。•奥氏体（A）：最高含碳量为2.06%，具有好的塑性和较低变形抗力，但强度和硬度低。•渗碳体：含碳量为6.69%，硬度很高，HRC70－75，耐磨，但脆性很大。不能单独使用。基本组织σb/MPaHBδ/%άk/J.cm-2铁素体（F）2458050294奥氏体（A）392160~20040~50---渗碳体30800≈0≈0•珠光体（P）：是铁素体与渗碳体机械混合物。•索氏体（S）：铁素体和较细的粒状渗碳体组成的组织，硬度为HRC

4、23－35，综合机械性能比较好。•托氏体（T）：铁素体和更细的粒状渗碳体组成的组织，硬度为HRC36-42•下贝氏体（B）：具有较高硬度，约为HRC40－55，良好的塑性和很高的冲击韧性，其综合机械性能比索氏体更好。•淬火马氏体：淬火后获得的不稳定组织。具有很高的硬度。•回火马氏体：与淬火马氏体硬度相近，但脆性略低，内应力比淬火马氏体小。•低碳马氏体：具有高强度与良好的塑性、韧性相结合的特点。综合机械性能比较好。保持了低碳钢的工艺性能，但切削加工较难。•莱氏体（S）：奥氏体与渗碳体的共晶混合物，具有较大

5、的耐磨性和较好的切削性，一般用于高速工具钢和合金工具钢。•屈氏体（S）：铁素体和更细的粒状渗碳体组成的组织，具有较高的强度和硬度，并有比马氏体好的韧性和塑性，硬度为HRC35－45室温下铁－碳合金的平衡组织　1.工业纯铁（C＜0.0218%）2.钢（C＜0.0218%~2.11%），其特点是高温固态组织为具有良好塑性的奥氏体，因而宜于锻造。根据室温组织的不同，可分为：•亚共析钢，含碳量0.0218-0.77%，平衡组织为铁素体＋珠光体•共析钢，含碳量0.77%，平衡组织为珠光体•过共析钢，含碳量0.77

6、-2.11%，平衡组织为珠光体＋二次渗碳体3.白口铸铁（C＜2.11%~6.69%），其特点是有较好的铸造性能。根据室温组织的不同，可分为：•亚共晶白口铁，含碳量2.11–4.3%，平衡组织为树状珠光体＋二次渗碳体＋共晶体•共晶白口铁，含碳量4.3%，平衡组织为共晶体（珠光体＋渗碳体）•过共晶白口铁，含碳量＞4.3–6.67%，平衡组织为板状一次渗碳体＋共晶体金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。热处理工艺一般包括加热、保温、冷却

7、三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。冷却也是热处

8、理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的要求，例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。钢铁是工业上应