金属材料及其热处理

1、金属材料及其热处理侯峰起2010.11主要内容主要内容l 金属的结构与结晶金属的结构与结晶l 热处理的基本知识热处理的基本知识l 金属材料性能金属材料性能l 热处理工艺热处理工艺 金属的结构与结晶金属的结构与结晶l 固态物质根据其结构特点可分为晶体晶体和非晶体。l 晶体晶体（原子呈有序、有规则排列）l 金属在固态下通常都是晶体晶体。l 物质是由原子原子和分子分子构成的，其存在状态可分为气态、液态和固态气态、液态和固态。金属的结构与结晶金属的结构与结晶 晶体性能特点： l 一般具有规则的几何形状规则的几何形状；内部原子排列情况判断。l 有一定的熔点熔点，如Fe熔点为1538；非晶体在一定的温度区

2、间熔化。l 性能呈各向异性各向异性（在各个方向上表现出不同的性能）。 晶格晶格是能反映原子排列规律的空间格架。其中能够完整地反映晶格特征的最小几何单元为晶胞晶胞。金属的晶格类型金属的晶格类型l金属的晶格类型晶格类型是指金属中原子排列的规律。l绝大多数金属属于以下三种简单晶格： 1. 体心立方晶格（体心立方晶格（BCC）：）： 晶胞是一个立方体，原子位于立方体的八个顶点和立方体的中心。 具有体心立方晶格结构的金属有-Fe、W、Mo、V、-Ti等。 晶胞所包含原子数为： 81/8+1=2 个。金属的晶格类型金属的晶格类型 2. 面心立方晶格（面心立方晶格（FCC） ： 晶胞是一个立方体，原子位于立

3、方体的八个顶点和立方体六个面的中心。 具有面心立方晶格结构的金属有-Fe、Al、Cu、Ag、Au、Pb、Ni、-Co等。晶胞所包含原子数为：81/8+61/2=4个。金属的晶格类型金属的晶格类型 3. 密排六方晶格（密排六方晶格（HCP） ： 晶胞是一个正六棱柱，原子除排列于柱体的每个顶点和上、下两个底面的中心外，正六棱柱的中心三个原子。 具有密排六方晶格结构的金属有Mg、Zn、Be、Cd（镉）、-Ti 、-Co等。：晶胞所包含原子数为： 61/62+21/2+3=6 个。单晶体与多晶体单晶体与多晶体 普通金属材料都是多晶体多晶体，虽然每个晶粒各向异性，由于各个晶粒位向不同，加上晶界作用，使得

4、各晶粒的有向性互相抵消，因此多晶体是呈现出各向同性的。 金属是由很多大小、外形大小、外形和晶格排列方向晶格排列方向均不相同的小晶体组成，小晶体称为晶粒晶粒，晶粒之间交界的地方称为晶界晶界。晶体的缺陷晶体的缺陷l 金属原子的有规律的排列受到干扰和破坏，使晶体中某些原子偏离正常位置，这种晶体中原子紊乱排列（不规则排列）的现象称为晶体缺陷晶体缺陷。l 常见的几种晶体缺陷： 1. 点缺陷点缺陷： 空位、间隙原子或置换原子。 晶体的缺陷晶体的缺陷 2. 线缺陷线缺陷： 位错线（刃型位错）。 晶体的缺陷晶体的缺陷 2. 线缺陷线缺陷： 位错线（刃型位错）。 晶体的缺陷晶体的缺陷 2. 线缺陷线缺陷： 位错

5、线（螺型位错）。 晶体的缺陷晶体的缺陷 3. 面缺陷面缺陷： （1）晶体的外表面； （2）晶体的内部界面。晶界、亚晶界、相界等。 金属的结晶金属的结晶l 工业上使用的金属材料通常要经过液态和固态的加工过程，生产上将金属的凝固称为结晶结晶。l 结晶结晶是指金属从高温液体状态冷却凝固为固体（晶体）状态的过程。金属的熔点T0又称为理论结晶温理论结晶温度度，或平衡结晶温度平衡结晶温度。实际条件下，液体金属必须低于该金属的理论结晶温度才能结晶。理论结晶温度T0与实际结晶温度T1之间的差值T称为过冷度过冷度。 T T0 T1液体固体液体固体开始结晶结晶完毕金属的结晶金属的结晶l 金属的结晶过程由晶核晶核的

6、形成和长大两个基本同时进行的过程组成。晶粒大小与晶核晶核数目和长大速度有关。金属的结晶金属的结晶l铸造生产中为得到细晶粒的铸件，常采取以下几种办法： 3. 振动处理。破坏枝晶，提高形核率、降低长大速度。l 对于固态下晶粒粗大的金属材料，可通过冷、热机械加工（锻造、轧制等）及热处理的方法来细化晶粒。 1. 增加过冷度；冷速越快，实际结晶温度越低，过冷度越大。 2. 变质处理；加入细小变质剂，提高形核率、降低长大速度。 同素异构转变同素异构转变l 大多数金属的晶格类型是固定不变的，但是铁、锰、锡、钛铁、锰、锡、钛等金属的晶格类型都会随温度的升高或降低而发生变化。 如纯钛在882.5 发生 -Ti

7、(HCP) -Ti (BCC)882.5 同素异构转变同素异构转变l 在固态固态下，金属随温度或压力的改变由一种晶格转变为另一种晶格的现象称为金属的同素异构转变同素异构转变。金属的同素异构转变也是一种结晶结晶过程，故又称为重结晶重结晶。l 铁、钛等金属及其合金的同素异构转变同素异构转变是是其能够进行热处理热处理的重要依据。铁碳合金铁碳合金相图相图 l 铁碳合金相图铁碳合金相图是表示在缓慢冷却（或加热）的条件下，不同成分的铁碳合金的状态或组织随温度变化的图形。成分温度组织铁碳合金铁碳合金相图相图 铁碳合金铁碳合金相图相图 铁碳合金铁碳合金相图相图 铁碳合金铁碳合金相图相图 含碳量对工艺性能产生影

8、响：l 切削加工性能；l 可锻性：压力加工性能；l 铸造性能：金属的流动性、收缩性及 偏析倾向。相图的应用相图的应用l 综上所述，相图相图是材料状态与成分、温度之间关系的图解，是研究合金的重要工具：l 1. 作为选材的依据。l 2. 在铸造生产中的应用。 不同成分合金的熔点，确定合适的冶炼和浇注温度。l 3. 在锻造工艺上的应用。 确定始锻、终锻温度。l 4. 在热处理工艺上的应用。 了解加热、冷却时相变的规律，确定合适的热处理制度。 相图的应用相图的应用l 综上所述，相图相图是材料状态与成分、温度之间关系的图解，是研究合金的重要工具：l 1. 作为选材的依据。l 2. 在铸造生产中的应用。

9、不同成分合金的熔点，确定合适的冶炼和浇注温度。l 3. 在锻造工艺上的应用。 确定始锻、终锻温度。l 4. 在热处理工艺上的应用。 了解加热、冷却时相变的规律，确定合适的热处理制度。 合金及其组织结构合金及其组织结构l 合金合金是以一种以金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔合而获得的具有金属特性金属特性的材料。 l 合金合金是由两种或两种以上的元素所组成的金属材料金属材料。 1. 组元组元 （成分） 组成合金最简单的、最基本的、能够独立存在的原物质称为组元组元。 合金及其组织结构合金及其组织结构 2. 相相 合金中成分、结构及性能相同的组成部分称为相相。相与相之间有明显的界面相界相界。 3

10、. 组织组织 所谓合金的组织合金的组织，是指合金中不同相之间相互组合配置的状态。数量、大小和分布方式不同的相构成了合金不同的组织。单相组织、多相组织单相组织、多相组织。 合金的晶体结构合金的晶体结构l 根据合金中各组元之间结合方式的不同，合金的组织合金的组织可分为固溶体、金属化合物和混合物三类。l 其中固溶体和金属间化合物属于单相组织单相组织，而混合物属于多相组织多相组织。 1. 固溶体固溶体 合金的组元之间以不同的比例相互混合，形成的固相的晶体结构与组成合金的某一组元相同，这种相就称为固溶体固溶体。l 固溶体的分类：l 1) 按溶剂分类。 一次固溶体（纯金属为溶剂）； 二次固溶体（纯化合物为

11、溶剂）。l 2) 按固溶度（溶解度）分类 有限固溶体（固溶极限固溶极限）; 无限固溶体。合金的晶体结构合金的晶体结构l 3) 按溶质原子在晶体点阵中所占的位置分类。 替位固溶体替位固溶体; 间隙固溶体间隙固溶体。形成固溶体时晶格畸变，固溶强化固溶强化。合金的晶体结构合金的晶体结构l 4) 按溶质原子与溶剂原子的相对分布进行分类。 无序固溶体; 有序固溶体。 有序固溶体在加热到某一温度以上时，将变为无序固溶体。冷却时又会变为有序，这种转变称为有序化有序化。合金的晶体结构合金的晶体结构l 2. 金属化合物金属化合物 组元之间相互作用形成一种具有金属特性金属特性的物质。各组元间相互溶解而形成固溶体，

12、当超过最大溶解度时，还可能形成新的合金相，又称为中间相中间相。晶格结构复杂，具有高熔点、高硬度、高脆性和良好的化学稳定性。(1) 正常价化合物；(2) 电子化合物；(3) 间隙相和间隙化合物。合金的晶体结构合金的晶体结构(1) 正常价化合物；合金的晶体结构合金的晶体结构(2) 电子化合物；(3) 间隙相和间隙化合物合金的晶体结构合金的晶体结构 3. 混合物混合物 两种或两种以上的相按一定的质量百分数组成的物质。混合物的性能取决于各组成相的性能，以及它们大小、数量和分布的形态。合金的结晶过程合金的结晶过程固溶体的结晶是在一个温度范围内进行的，即是一个变温结晶过程。合金的结晶过程合金的结晶过程随着

13、温度降低，液相成分按液相线变化，固相成分按固相线变化。热处理热处理l 什么是热处理热处理？l 热处理热处理是一种重要的金属加工工艺，它主要是把金属材料在固态下加热、保温、冷却，以改变其组织，从而获得所需性能的一种热加工工艺。l 拖拉机、汽车零件的70%80%都需要进行热处理；l 刀具、量具和模具100%要热处理；l 原材料加工过程中需要预备热处理。l 热处理在机械工业中具有重要地位。热处理热处理l 热处理的目的热处理的目的l 热处理热处理主要是为了改善金属材料的性能，即改善其工艺性能、提高机械性能及使用性能。热处理热处理l 热处理与相图热处理与相图l 有固态相变发生的合金才能进行热处理，纯金属

14、、某些单相合金不能热处理强化，只能采用形变强化形变强化的方法。a) 图F点以左的合金不能进行热处理。固态相变的特点固态相变的特点l 金属的固态相变与液固转变（结晶）过程的相同点： （1）相变的驱动力都是新旧两相的自由能差； （2）相变都包含形核和长大两个过程。l 固态相变固态相变新旧相都是晶体，与 结晶结晶明显不同： （1）相变阻力大。 （2）新相晶核与母相存在一定 的晶体学位相关系； （3）母相晶体缺陷对相变起到 促进作用； （4）易于出现过渡相。固态相变的特点固态相变的特点l 固态相变类型： （1）扩散型相变扩散型相变。 形核、长大。如奥氏体至珠光体转变。 （2）非扩散型相变非扩散型相变。

15、 切变型相变，如马氏体相变。 （3）介于两者之间的相变介于两者之间的相变。 钢的贝氏体转变。钢的奥氏体转变钢的奥氏体转变l 钢的热处理，一般都必须先将钢加热至临界温度临界温度以上，获得奥氏体组织奥氏体组织，然后再以适当方式(或速度)冷却，以获得所需要的组织和性能。l 通常把钢加热获得奥氏体的转变过程称为奥氏体化过程奥氏体化过程。钢的奥氏体转变钢的奥氏体转变l 影响奥氏体晶粒大小的因素： 1. 加热温度加热温度和保温时间保温时间的影响； 2. 加热速度加热速度的影响； 加热速度快，过热度大，形核率大，奥氏体晶粒细小。 3. 钢的化学成分化学成分的影响； 晶粒长大倾向和形核质点。 4. 钢的原始组

16、织原始组织的影响。 原始组织越细，奥氏体晶粒越小。钢的奥氏体转变钢的奥氏体转变l生产中冷却方式多种多样，常采用的有两种： 1. 等温冷却等温冷却； 等温淬火，等温退火等。 2. 连续冷却连续冷却； 炉冷、空冷、油冷、水冷等。 l不同冷速下，奥氏体的过冷度不同，转变产物的组织不同。l过冷奥氏体的转变产物包括珠光体、贝氏体、马氏体。钢的热处理钢的热处理l 钢的热处理工艺可分为：l 普通热处理普通热处理 (退火、正火、淬火和回火)； 最基本、最重要、应用最为广泛的热处理方式l 表面热处理表面热处理 (表面淬火和化学热处理等)；l 特殊热处理特殊热处理 (形变热处理、磁场热处理等)。l 根据热处理在零

17、件生产工艺流程中的位置和作用，热处理又可分为预备热处理预备热处理和最终热处理最终热处理。l A1、A3、Acm为钢在平衡条件下的临界点。在实际热处理会产生不同程度的滞后。实际转变温度与平衡临界温度之差称为过热度过热度(加热时)或过冷度或过冷度(冷却时)。通常把加热时的临界温度加注下标“c” 。钢的热处理退火与正火钢的热处理退火与正火l 退火退火是将组织偏离平衡状态的钢加热到工艺预定的某一温度，经保温后缓慢冷却下来(一般为随炉冷却或埋入石灰中)，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。l 根据钢的成分和退火的目的、要求的不同，退火又可分为完全退火、等温退完全退火、等温退火、球化退火、再结晶退火、去应

18、力退火火、球化退火、再结晶退火、去应力退火等。钢的热处理退火与正火钢的热处理退火与正火l 正火正火是将钢加热到 Ac3(亚共析钢)和Accm(过共析钢)以上3050，经过保温一段时间后，在空气中或在强制流动的空气中冷却到室温的工艺方法。l 正火的目的为以下三点： 1. 作为最终热处理最终热处理 对强度要求不高的零件，正火可以作为最终热处理。正火可以细化晶粒，使组织均匀化，从而提高钢的强度、硬度和韧性。 2. 作为预先热处理预先热处理 截面较大的结构钢件，在淬火或调质处理(淬火加高温回火)前常进行正火，获得细小而均匀的组织。对于含碳量大于0.77%的碳钢和合金工具钢，正火可减少二次渗碳体量，为球

19、化退火作组织准备。 3. 改善切削加工性能改善切削加工性能 正火可改善低碳钢(含碳量低于0.25%)的切削加工性能。钢的热处理淬火与回火钢的热处理淬火与回火l 淬火淬火是指将钢加热到临界温度以上，保温后以大于临界冷却速度的冷速冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。亚共析钢淬火加热温度为 Ac3 以上3050；共析、过共析钢淬火加热温度为Ac1以上3050。l 回火回火是紧接淬火淬火的一道热处理工艺，大多数淬火钢都要进行回火。目的是减小或消除淬火应力，提高钢的塑性和韧性。2钢的热处理淬火与回火钢的热处理淬火与回火l 回火回火将淬火后的零件加热到低于 Ac1 的某一温度并保温，然后冷却到室温的热

20、处理工艺称为回火。l 决定工件回火后的组织和性能最重要的因素是回火温度回火温度。根据工件所用的回火温度的高低，可将回火分为低温、中温低温、中温和高温高温回火。表面热处理表面热处理l 表层得到强化，心部保留高韧性状态。l 按加热方式加热方式：l 感应加热表面淬火；l 火焰加热表面淬火；l 电接触表面加热淬火。l 仅对钢的表面进行快速加热、冷却，把表层淬成马氏体，心部组织不变的热处理工艺。形变热处理形变热处理l 形变热处理形变热处理，就是将形变强化与相变强化综合起来的一种复合强韧化处理方法。从广义上来说，凡是将零件的成形工序与组织改善有效结合起来的工艺都叫形变热处理。l 根据形变与相变的关系，形变

21、热处理可分为三种基本类型三种基本类型：在相变前进行形变；在相变中进行形变；在相变后进行形变。金属材料的性能金属材料的性能l 金属材料具有许多良好的性能，因此被广泛地应用于制造各种构件、机械零件、工具和日常生活用具。l 金属材料的性能包含工艺性能工艺性能和使用性能使用性能两方面。l 工艺性能工艺性能是指制造工艺过程中材料适应加工的性能(如铸造性能、可锻性能、焊接性能及切削加工性能等)；l 使用性能使用性能是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能，它决定了材料的应用范围、安全可靠性及使用寿命，包括力学性能、物理和化学性能力学性能、物理和化学性能。金属材料的损坏与塑性变形金属材料的损坏与塑性变形l

22、损坏形式 变形（塑性）、断裂、磨损变形（塑性）、断裂、磨损l 压力加工方法与变形相关的几个概念与变形相关的几个概念 1. 载荷载荷 l 金属材料在加工及使用过程中所受的外力称为载荷载荷。l 根据作用性质： 静载荷静载荷（大小不变或变化过程缓慢的载荷） 冲击载荷冲击载荷（在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷） 交变载荷交变载荷（大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷）与变形相关的几个概念与变形相关的几个概念 1. 载荷载荷 l 金属材料在加工及使用过程中所受的外力称为载荷载荷。l 根据作用形式： 拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷、扭转载荷拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷、

23、扭转载荷。 与变形相关的几个概念与变形相关的几个概念 2. 内力内力 l 材料受到外部载荷作用时，在其内部产生的与外力相对抗的力。 3. 应力应力 l 单位横截面面积上的内力。R=F/SFSF金属的变形金属的变形l 载荷作用下，金属弹性变形弹性变形塑性变形塑性变形断裂断裂金属的变形金属的变形l 塑性变形后，金属的组织组织和性能性能发生变化。l 塑性变形影响因素： 1. 晶粒位相的影响。 2. 晶界的作用。 3. 晶粒大小的影响。金属的变形金属的变形 1. 晶粒位相的影响。 2. 晶界的作用。 3. 晶粒大小的影响。“细晶强化细晶强化”金属的变形金属的变形l 冷塑性变形的金属随变形量的增加，其强

24、度、硬度提高，而塑性、韧性下降，这种现象称为“形变强化形变强化”或“加工硬化加工硬化”。l 是一种重要的金属强化手段，但会给进一步加工带来困难，需要中间热处理加以消除。金属的力学性能金属的力学性能l 作为结构材料的金属材料须有承受机械载荷而不超过许可变形或不破坏的能力，这种能力就是材料的力学性能力学性能。l 一一. 强度强度l 根据载荷的作用方式不同，强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗扭强度和抗拉强度、抗压强度、抗扭强度和抗剪强度抗剪强度。l 通常以抗拉强度抗拉强度代表材料的强度指标。l （1）屈服强度屈服强度 l除低碳钢、中碳钢及少数合金钢有屈服现象外，大多数金属材料没有明显的屈服现象。因此规

25、定产生0.2残余伸长时的应力Rp0.2作为条件（名义）屈服强度。金属的力学性能金属的力学性能 （2）抗拉强度抗拉强度 材料在断裂前所能承受的最大力的应力。 抗拉强度的物理意义是表征材料对最大均匀变形的抗力。l 二二. 塑性塑性 l 材料受力后在断裂之前产生塑性变形的能力。l 1. 断后伸长率断后伸长率A （延伸率延伸率）指试样拉断后，标距的伸长量与原始标距之比的百分率。l 2. 断面收缩率断面收缩率Z 试样拉断后，缩颈处面积变化量与原始横截面面积比值的百分率。l 金属材料的断后伸长率断后伸长率和断面收缩率断面收缩率越高，其塑性塑性越好。金属的力学性能金属的力学性能l 三三. 硬度硬度l 材料抵

26、抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度硬度，是衡量材料软硬程度的指标。l 硬度硬度越高，材料的耐磨性耐磨性越好。l 常用的硬度实验法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。金属的力学性能金属的力学性能l 四四. 冲击韧性冲击韧性l 金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力，称为冲击冲击韧性韧性。l 许多机械零件在工作中往往要受到冲击载荷的作用，如活塞销、锻锤杆、冲模、锻模等。l 材料的冲击韧性用一次摆锤冲击弯曲实验来测定。金属的力学性能金属的力学性能l 五五. 疲劳强度疲劳强度l 金属材料抵抗交变载荷作用而不产生破坏的能力。金属的力学性能金属的力学性能l 弹簧

27、、曲轴、齿轮等机械零件在工作过程中所承受载荷的大小、方向随时间做周期性变化，在金属材料内部引起的应力发生周期性的波动。l 疲劳破坏的原因原因是材料表面或内部有缺陷。l 改善方法改善方法：合理选材，细化晶粒、均匀组织、减少材料内部缺陷、改善零件结构形式、减小零件表面粗糙度即采取表面强化。金属的工艺性能金属的工艺性能l 金属材料的一般加工过程：金属的工艺性能金属的工艺性能l 工艺性能工艺性能是指金属材料对不同加工工艺方法的适应能力。金属的工艺性能金属的工艺性能l 铸造性能：铸造性能：l 铸造成型过程中获得外形准确、内部健全铸件的能力。l 铸造性能主要取决于金属的流动性、收缩性和偏析倾向流动性、收缩

28、性和偏析倾向。 l 锻压性能：锻压性能：l 用锻压成形方法获得优良锻件的难易程度。l 常用塑性塑性和变形抗力变形抗力两个指标来综合衡量。 金属的工艺性能金属的工艺性能金属的工艺性能金属的工艺性能l 焊接性能：焊接性能：l 金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。l 切削加工性能：切削加工性能：l 切削金属材料的难易程度称为材料的切削加工性能。l 一般用工件切削时的切削速度、切削抗力的大小、断屑能力、刀具的耐用切削速度、切削抗力的大小、断屑能力、刀具的耐用度以及加工后的表面粗糙度度以及加工后的表面粗糙度来衡量。 金属的工艺性能金属的工艺性能l 热处理

29、性能：热处理性能：l 热处理是改善金属材料切削加工性能的重要途径，也是改善材料力学性能的重要途径。l 热处理性能包括淬透性、淬硬性、过淬透性、淬硬性、过热敏感性、变形开裂倾向、回火脆性热敏感性、变形开裂倾向、回火脆性倾向、氧化脱碳倾向倾向、氧化脱碳倾向等。金属的热处理工艺金属的热处理工艺l 材料加工与热处理工艺的区别材料加工与热处理工艺的区别:l 机械零件经过设计、选材、加工制造至成品，合理的零件结构设计、合适的材料选择、合理的加工工艺路线安排，是保证零件制造成功和生产工序流畅的重要环节。金属的热处理工艺金属的热处理工艺l 材料加工与热处理工艺的区别材料加工与热处理工艺的区别:l 所有的冷加工

30、（车削、铣削、铇削、磨削、钻、滚、拉、钳作等）及铸造、锻造、焊接、电脉冲等热加工，均是以获得零件的结构外形、尺寸精度为主要目的的加工工艺方法。l 唯有热处理工艺热处理工艺，基本不塑造或改变零件的外部形态，仅改变材料内在的组组织织和性能性能。对选定材料进行适当热处理，可以保证和提高零件的可靠性及使可靠性及使用寿命用寿命。改变形状改变形状不改变形状不改变形状金属的热处理工艺金属的热处理工艺l 机械零件材料的合理选择机械零件材料的合理选择: 1. 可靠性 化学成分（牌号、合金元素、杂质元素含量等）； 显微组织（晶粒度、组织类别等）； 力学性能指标（强度、硬度、塑性、 韧性等项目限定）。 2. 工艺性

31、 可加工性能。冷热加工性能，便于 零件加工成型和达到组织性能要求。 3. 经济性 须考虑货源稳定和合适采购成本。 金属的热处理工艺金属的热处理工艺l 机械零件毛坯与热处理工序机械零件毛坯与热处理工序: 1. 以各种型材为毛坯 2. 以锻压（包括锻压、挤压、冲压、冲剪）方法制坯 机加工前需要进行预先热处理预先热处理 3. 以铸造方法制坯下料预先热处理机械粗加工表面热处理机械精加工成品铸造预先热处理机械粗加工淬火回火机械精加工成品金属的热处理工艺金属的热处理工艺l 机械零件毛坯与热处理工序机械零件毛坯与热处理工序: 4. 以焊接方法制坯 5. 以粉末冶金方法制坯l 热处理工序一般处于全部制造工序过

32、程的某一或某几个环节。合理安排加工与热处理的工序衔接，使零件全部加工工序得以顺利进行，对于保证零件的加工质量和提高加工效率都是有利的。焊接去应力热处理机械加工成品压制烧结锻造加工热处理加工成品金属的热处理工艺金属的热处理工艺l 新材料的主要特征新材料的主要特征: 1. 材料具有新的化学成分化学成分与组织性能组织性能； 2. 对传统材料进行改进改进以改善使用性能改善使用性能； 3. 降低产品制造成本制造成本，推动材料技术材料技术进步。金属的热处理工艺金属的热处理工艺l 原材料缺陷与热处理工艺和性能原材料缺陷与热处理工艺和性能: 1. 材料表面缺陷及其影响。 （1）材料表面的氧化、污染； （2）材

33、料的表面开裂； （3）折叠 （4）其他表面缺陷。如凹坑、擦伤、错位等，影响材料尺寸精度。金属的热处理工艺金属的热处理工艺 2. 材料内部缺陷及其影响。 （1）材料的锻压比不足； （2）非金属夹杂物超标； （3）较严重的疏松、偏析、带状组织； （4）内裂。金属的热处理工艺金属的热处理工艺l 淬火变形与开裂淬火变形与开裂:l 1. 淬火内应力。l （1）热应力热应力；由热胀冷缩不一致而产生的应力称为热应力热应力。l 加热或冷却时，表面和心部存在很大温差，不同部位的热胀冷缩不均匀。l （2）组织应力组织应力；因组织转变所引起的内应力称为组织应力组织应力。l 淬火冷却时，由于内外温差的存在，使表面与心

34、部发生组织转变的时间与转变量有差异，致使内外比体积的变化不同，因而形成内应力。l 2. 影响因素：合金成分、加热或冷却速度、工件形状、原始组织、加热设备温度均匀性、淬火介质及操作方法等。l 后果，淬火变形和开裂。金属的热处理工艺金属的热处理工艺l 热处理工艺准备热处理工艺准备:l 1. 为满足待热处理工件的组织性能要求，需了解工件的相关情况： （1）工件的用途、服役工作条件和用户提出的技术要求； （2）工件的使用寿命与常见的失效方式； （3）材料质量状况； （4）加工历史。l 2. 分析工件热处理性能： （1）工件整体或局部可能产生畸变、开裂的倾向； （2）工件局部可能产生软点、软块等热处理缺陷； （3）工件的热处理工序位置编排是否得当。 “确保性能、方便加工、减少流转 ”l 3. 热处理工艺制订： 选用合