《金属材料培训》

课程简介1.机械制造的作用机械制造广泛应用在社会生产中的各行各业，如交通、冶金、石油、石化、电力、建筑、轻纺、航空、航天、电子、医疗、军事等。这些行业都使用各种机器、仪器和工具，统称为机械装备。机械装备是由一定形状和尺寸的零部件所组成，能够生产这些零部件并装配成机械装备的工业称为机械制造工业。机械制造工业是国民经济的重要根底和支柱产业，是一个国家经济实力和科学技术开展水平的重要标志。编辑ppt3.机械制造根底的根本内容1)金属材料的种类、性能及选用；2)热处理工艺根底及应用；3)金属材料常用的加工方法；金属切削机床、刀具、夹具等根本知识；4)钳工的根本知识及根本技能；5)焊工的根本知识及根本技能；6)管工的根本知识及根本技能；编辑ppt3.本课程的特点及学习方法机械制造根底课程具有实践性强、综合性强和覆盖面广的特点。学习时要重视实践性教学环节，在教学实习中努力增加感性认识和实践知识，了解、熟悉企业的生产和技术管理，注意理论与实践相结合。认真做好本课程实验、综合练习等，有助于理解和掌握理论知识，有利于职业综合能力的培养，逐步提高解决生产实际问题的能力。编辑ppt第一局部金属材料

第一节金属材料的主要性能1.使用性能：机械零件在正常工作情况下应具备的性能。包括机械性能、物理、化学性能2.工艺性能：铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、切削性能等。一、塑性1.塑性：金属材料受外力作用时产生永久变形而不至于引起破坏的性能。2.拉伸图以低碳钢为例分析拉深过程如下图编辑ppt4.延伸率和断面收缩率：表示塑性大小的指标1〕延伸率：δδ={〔L1-L0〕/L0}×100％式中:L0——式样原长度，L1——拉深后长度2〕断面收缩率：ΨΨ={〔S0-S1〕/S0}×100％式中S。——试样原始截面面积(mm2)S1——试样断口处的截面面积(mm2)δ、ψ越大，材料塑性越好，一般δ〉5%为塑性材料，δ〈5%为脆性材料。编辑ppt二、强度

强度指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。常用来表示金属材料强度的指标1.屈服强度σs

σS=Fs/So(MPa)式中:Fs—试样发生屈服象时的载荷(N)；So—试样的原始截面面积(mm2)。2.抗拉强度σbσb=Fb/So(MPa)(1—3)式中:Fb——试样在断裂前的最大拉力(N)S。——试样原始截面面积(mm2)。编辑ppt三、硬度硬度：指金属抵抗更硬的物体压入其外表的能力1.布氏硬度HB:用直径D的淬火钢球或硬质合金球,在一定压力P下,将钢球垂直地压入金属外表,并保持压力到规定的时间后卸荷,测压痕直径d。HBS—压头用淬火钢球,适于HBS<450HBW—压头用硬质合金球而HBW＜６５０特点：压痕大，代表性全面；不适宜薄件和成品件２.洛式硬度ＨＲ〔HRA、HRB、HRC〕用金刚石圆锥做压头或钢球，在规定的预载荷和总载荷下，压入材料，卸载后，测其深度ｈ，可在硬度计上直接读出，无单位。优点:易操作,压痕小,适于薄件,成品件缺点:压痕小,代表性不全面需多测几点.编辑ppt3.维氏硬度用符号HV表示，它的测量原理根本上和布氏硬度相同，不同的是维氏硬度采用锥面夹角136℃的金刚石四棱锥体作为压头。主要用于测量零件外表层的硬度。五、冲击韧性ak

材料抵抗冲击载荷的能力。常用一次摆锤冲击试验来测定金属材料的冲击韧性,标准试样一次击断,用试样缺口处单位截面积上的冲击功来表示aKUaKU=AKU/S(J/m2)

式中：AKU——冲击吸收功(J)；S——试样缺口处的横截面积(m2)编辑ppt六、疲劳强度：1.疲劳强度：金属材料在无数次交变载荷作用下而不致于引起断裂的最大应力。2.疲劳破坏原因

材料有杂质,外表划痕,能引起应力集中,导致微裂纹,裂纹扩展致使零件不能承受所加载荷突然破坏.3.疲劳破坏与静载破坏的区别疲劳破坏时，无论是塑性或脆性材料，在断裂时，外观无明显或不明显的变形，断裂是突然发生的。人们是不能预防的，有较大的经济损失4.预防措施改善结构防止应力集中,外表强化-喷丸处理,外表淬火等。编辑ppt实验证明，金属材料能承受的交变应力σ与断裂前应力循环次数N有如图1-6所示的规律。由图所知，当σ低于某一值时，曲线与横坐标平行，表示材料可经无限次循环而不断裂，这一应力称疲劳强度或疲劳极限。用σ－1表示光滑试样对称弯曲疲劳强度。一般钢的循环次数为10－7，有色金属为10－8。

疲劳强度曲线

5.疲劳强度曲线

6编辑ppt

6.高温下的力学性能

材料在高温下其力学性能与常温下是完全不同的。许多机械零件在高温下工作，所以在室温下测定的性能指标就不能代表其在高温下的性能。一般来说，随着温度的升高，弹性模量E、屈服强度σS、硬度等值都将降低，而塑性将会增加，除此之外，还会发生蠕变现象。蠕变是指金属在高温长时间应力作用下，即使所加应力小于该温度下的屈服强度，也会逐渐产生明显的塑性变形直至断裂。有机高分子材料，即使在室温下也会发生蠕变现象。7编辑ppt在9.11恐怖事件中，美国引以为傲的纽约世界贸易中心大楼完全倒塌。恐怖分子劫持的客机撞击大楼中上部，为何会造成整栋大楼完全倒塌？大楼为何会垂直塌落而不是倾倒？这里可能局部牵涉到材料在高温下的力学性能问题。世界贸易中心大楼倒塌纽约世贸大楼曾是世界第一高楼，它高411m，单个塔楼的重量约5万t。撞击大楼的波音757飞机起飞重量104t，波音767飞机起飞重量156t。它们的飞行速度大约是每小时1000km。从速度比这小得多的汽车相撞事故，可以想象这次大型客机撞击大楼的冲击力有多么的巨大。

世贸大楼倒塌案例8编辑ppt倒塌原因分析

这次撞击大楼的波音757飞机大约可载35t燃油，波音767飞机可载51t燃油，由于是从美国东部飞往西部的远程航班，所以飞机上的油箱估计装满了燃油。在起飞后这些飞机很快改变航线撞击纽约世界贸易中心大楼，机上燃油消耗很少，几乎将它的满满一油箱的优质航空煤油都撒到了大楼里，并燃起了熊熊大火。据幸存者描述，飞机的撞击使大楼虽然晃动了近1m，但整幢大楼无论是内部还是外部并没有严重塌落，这是大量楼内工作人员得以逃生的关键。9编辑ppt第二章金属结构与结晶

一根本概念:1.晶体:物质的原子呈规那么排列。2.非晶体:物质的原子呈规那么排列。3.晶格:原子看成质点,将质点连成空间格子。4.晶胞:晶格中最小单元,能代表整个晶格特征。5.单晶体：晶体内部的晶格方位完全一致。6.多晶体：许多晶粒组成的晶体结构。7.晶粒：外形不规那么而内部晶各方位一致的小晶体。8.晶界—晶粒之间的界面。编辑ppt9.晶格、晶胞和晶格常数动画：晶体中原子排列示意图在空间点阵中取一单位体积〔通常为六面体〕作为点阵的最小组成单元，称为晶胞。晶胞的大小和形状以晶胞的棱边长a、b、c和棱边之间的夹角α、β、γ来表示。10编辑ppt二、常见晶格类型1.体心立方晶格:如图2-6所示常见金属有Cr、W、α-Fe、Mo、V等.特点:强度大,塑性较好.2.面心立方晶格:如图2-7所示常见金属有Cu

、Ag、

Au

、Ni、Al、Pb

γ-Fe塑性好3.密排六方晶格。如图2-7所示

编辑ppt三、金属的晶体缺陷实际金属晶体结构的另一特点是，，金属原子的排列，即使是一个晶粒内部的原子排列，也并不是完整无缺的；。这种金属原子排列的不完整性，称为晶体缺陷。按照缺陷的几何形态，晶体缺陷一般分为三类：1．空位和间隙原子〔点缺陷〕金属中的每个原子，并不都处于结点上，有些位置是空着的这就是一个空位(如图2-14所示)。2．刃型位错〔线缺陷〕(如图2-15所示)是晶体中的某一处有一列或假设干列原子发生某中有规律的错排。刃型位错周围区域里，晶格发生了畸变，离位错线越远，畸变越小。编辑ppt3.晶粒间界〔面缺陷〕工程上实用的金属材料组织均为多晶体，由于各晶粒间彼此位向的不同，在它们相互交接之处便形成了大量的晶粒间界，简称晶界。晶粒间界处的原子排列与晶粒内部的原子排列是不相同的，这里的原子排列带有畸变。晶界处对晶粒的移动起阻碍作用，不易产生塑性变形，故晶界处的硬度、强度均较晶内为高。4．亚晶界〔面缺陷〕在实际金属晶体的每个晶粒内部，其原子的排列只是大体上一致的，而不是绝对相同的，实际的晶粒内是有假设干个小晶块组成，每个小晶块之间的界面，称为亚晶界。编辑ppt四、金属的结晶1.金属的结晶过程(初次结晶)1〕结晶:金属从液体转变成晶体状态的过程。2〕晶核形成:自发晶核:液体金属中一些原子自发聚集,规那么排列。外来晶核:液态金属中一些外来高熔点固态微质点。3〕晶核长大:以晶核为中心,按一定几何形状不断排列。4〕晶粒大小控制:晶核数目:多—细(晶核长得慢也细)冷却速度:快—细(因冷却速度受限,故多加外来质点)5〕晶粒粗细对机械性能有很大影响。2.过冷现象冷却曲线：温度随时间变化的曲线—热分析法得到如图2-20所示编辑ppt1〕过冷现象:液态金属冷却到理论结晶温度以下才开始结晶的现象.2〕过冷度：指理论结晶温度与实际结晶温度之差.(实际冷却快,结晶在理论温度下)3〕结晶的条件：金属的结晶一般是在过冷的条件下进行的。4〕结晶的规律：形核和核长大是结晶的根本规律。5〕细化晶粒的措施：提高过冷度；变质处理；采用振动。编辑ppt金属溶液在凝固后一般都以晶质状态存在，即内部原子由不规那么的排列转变到规那么排列，形成晶体的过程。金属的结晶过程是不断形成晶核和晶核不断长大的过程，即由晶核的产生和长大两个根本过程组成的。3.金属结晶过程

金属的结晶11金属的结晶编辑ppt五、金属的同素异购转变(二次结晶\重结晶)1.同素异构性：一种金属能以几种晶格类型存在的性质。2.同素异构转变：金属在固体时改变其晶格类型的过程。如:铁锡锰钛钴3.以铁为例:δ-Fe(1394℃)γ-Fe(912℃)α-Fe

体心

面心

体心因为铁能同素异构转变,才有对钢铁的各种热处理。(晶格转变时,体积会变化,以原子排列不同)编辑ppt

第三章合金的结构和组织

一、根本概念1.合金:由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属组成的具有金属特性的物质.2.组元:组成合金的根本物质.3.相:在金属或合金中,具有相同成分且结构相同的均匀组成局部.相与相之间有明显的界面.例如:纯金属—一个相,温度升高到熔点,液固两相.合金液态组元互不溶,几个组元,几个相.4.合金系：由给定的组元可以配制成一系列成分含量不同的合金，这些合金组成一个合金系统。编辑ppt二、合金结构1.固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格而仍保持溶剂晶格类型的金属晶体。

1〕置换固溶体：溶质原子替代溶剂原子而占据溶剂晶格中的某些结点位置，所形成的固溶体。2〕间隙固溶体：溶质原子占据各结点之间的空隙，形成固溶体。2.金属化合物：合金各组成元素之间相互作用而生成的一种新的具有金属性质物质。可用分子式表示的物质。特点：较高熔点、较大脆性、较高硬度、在合金中作强化相，提高强度、硬度、耐磨性，而塑性、韧性下降。3.机械混合物：固溶体+金属化合物、固+固—综合性能编辑ppt

第四章铁碳合金相图一、铁碳合金的根本组织1.铁素体：碳溶于α-Fe形成的固溶体〔F〕体心，韧性很好〔因含C少〕，强、硬不高。2.奥氏体：碳溶于γ-Fe中形成的固溶体“A〞面心,塑性好,在1148℃,C=2.11%，HBS2203.渗碳体：金属化合物Fe3C复杂晶格,含6.69%.性能:硬高HB>800,,脆,作强化相。4.珠光体〔P〕：F+Fe3C—机械混合物,含碳0.77%组织:两种物质相间组成，性能介于两者之间，强度较，硬度HBS250。5.莱氏体：T>727℃A+Fe3C—Ld高温莱氏体T<727℃P+Fe3C—Ld’低温莱氏体性能:与Fe3C相似

HBS>700

塑性极差。编辑ppt二、铁碳合金状态图1.含义：是说明平衡状态下含C不大于6.69%的铁碳合金的成分,温度与组织之间关系,是研究钢铁的成分,组织和性能之间关系的根底,也是制定热加工工艺的根底。2.说明：含C>6.69﹪的铁碳合金在工业上无实际意义,而含C﹤6.69﹪时,Fe与C形成Fe3C，故可看成一个组元，即铁碳合金状态图实际为Fe-Fe3C的状态图如所示.编辑ppt3.各特性点的含义1)A:纯铁熔点

含C=0%

温度：1538℃2)C点:共晶点

含C=4.3%

温度：1148℃3)D点:Fe3C熔点

含C=6.69

温度：1600℃4)E点:C在A中最大溶解度含C=2.11

温度：1148℃5)F点:

Fe3C成分点

含C=6.69%

温度：1148℃6)G点:α-Fe与γ-Fe转变点

含C=0%

温度：912℃7)K点:Fe3C成分点

含C=6.69%

温度：727℃8)P点:C在α-Fe中最大溶解度含C=0.02%温度：727℃9)S点:共析点

含C=0.77%

温度：727℃4.主要线的意义1)ACD:液相线,液体冷却到此线开始结晶.2)AECF:固相线此线下合金为固态3)

ECF:生铁固相线,共晶线,液体—Ld4)

AE:钢的固相线,液态到此线—A5)

GS:〔A3〕A到此线开始析出F6)

ES:〔Acm〕A到此线开始析出Fe3CⅡ7)

PSK:〔A1〕共析线A同时析出P(F+Fe3C)编辑ppt5.钢铁分类工业纯铁:含C=0.02%

组织:F钢:含C=0.02%～2.11%1〕共析钢

含C=0.77%

组织:P2〕亚共析钢

含C<0.77%

组织:P+F3〕过共析钢

含C>0.77%

组织:P+Fe3C11铁

含C:2.11%～6.69%1〕共晶生铁

含C=4.3﹪

组织:Ld′2〕亚共晶生铁

含C<4.3%

组:P+Ld′+Fe3C113〕过共晶生铁

含C>4.3%

组织:Ld′+Fe3C编辑ppt6.亚共析钢结晶过程动画：亚共析钢结晶过程12编辑ppt7.铁碳合金状态图的应用1〕了解铁碳合金性能的变化规律。2〕正确选材:利用合金成分、组织与性能的变化规律选择材料。

3〕确定热加工艺共晶点附近铸造性能好，锻造温度区间

A，根据状态图制定热处理工艺。编辑ppt

三、碳钢

1.碳钢:含C<2.11%C的铁碳合金，含少量Si

Mn

SP等杂质。2.含碳量对碳钢性能的影响

含碳量<0.9%C

C↑强,硬↑塑,韧↓FeC强化相

含碳量>0.9%C

C↑硬↑,强,塑,韧↓FeC分布晶界,脆性↑3.钢中常见杂质对性能的影响Si:溶于F,强化F,强,硬↑塑,韧↓.含量<0.4%有益作用不明显。Mn:1)溶于F,Fe3C.引起固溶强化.2)与FeS反响—MnS比重轻,进入熔渣,含量<0.8%有益作用不明显。S:FeS—(FeS+Fe)共晶体,熔点985℃,分布晶界,引起脆性〞热脆〞P:溶于F,使强度,硬度↑,但室温塑性,韧性↓↓冷脆编辑ppt4.碳钢的分类

1〕按含碳量分：低碳钢：含C<0.25%；中碳钢:含0.25～0.6%〕；高碳钢：含C>0.6%2)按质量分(含S,P多少分)

普通钢S<=0.055%,P<=0.045%

优质钢S,P<=0.04%

高级优质钢S<=0.03%

P<=0.035%3)按用途分普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、铸钢。5.碳钢的编号和用途1)普通碳素结构钢:Q235数字表示屈服强度单位Mpa2)优质碳素结构钢:如45，用二位数字表示含C万分之几3)碳素工具钢:T7、T8、T13数字表示含C千分之几4〕铸钢：如ZG200-400其中ZG表示铸钢、屈服强度等于200Mpa，抗拉强度等于400Mpa编辑ppt第五章钢的热处理

一钢的热处理1.钢热处理的概念把钢在固态下加热到一定的温度进行必要的保温,并以适当的速度冷却到室温,以改变钢的内部组织,从而得到所需性能的工艺方法。2.钢热处理的特点只改变组织和性能,而不改变其形状和大小。3.钢热处理的用途应用广泛，机械制造业中70%零件需热处理。汽车

拖拉机制造业70～80%，量具、刃具、模具、滚动轴承等100%编辑ppt二、冷却方式1.连续冷却:将加热到A的钢,在温度连续下降的过程中发生组织转变的过程。常见的方式有：水冷、油冷、空冷(正火)、炉冷(退火)等。2.等温冷却:使加热到A的钢,先以较快的速度冷却到Ar1线下某一温度,成为过冷A′，保温,使A′在等温下发生组织转变,转变完,再冷却到室温。常见的方式有：等温退火和等温淬火。两种冷却方式的曲线如下图。三、共析钢过冷奥氏体的等温转变曲线及转变产物1.高温转变产物:

A1～650℃珠光体PHRC10～20层片较厚650～600℃细珠光体〔索氏体S〕HRC25～35层片较薄600～550℃极细珠光体〔屈氏体T〕HRC30～40层片薄编辑ppt2.中温转变产物〔550～Ms〕550～350℃：组织为上贝氏体B上，在电镜下观察，渗碳体不连续，短杆状，分布于许多平行而密集的铁素体条之间。350～230℃〔Ms线〕：组织为下贝氏体〔B下〕，B下比B上有较高强、硬、韧、塑。片状过饱和F和其内部沉淀的碳化物组织〔因为过饱和F有析出Fe3C倾向，但过冷度太大，导致碳原子没能扩散超出F片，只是在片内沿一定晶面聚集，沉淀出碳化物粒子〕3.低温转变产物：230〔Ms线〕～-50℃〔Mf线〕：组织：马氏体〔M〕+剩余A

马氏体：碳在α铁中形成的过饱和固溶体“M〞〔由于温度低，原子活动能力低，晶格转变完成，但是，C原子不能从面心中扩散出来，仍留在体心中，形成过饱和α固溶体〕特点：因为晶格严重畸形，所以M硬↑HRC65

塑韧→0编辑ppt四、共析钢连续冷却转变实际生产中常以过冷奥氏体的等温转变曲线作为依据，定性进似分析过冷奥氏体的连续冷却转变。将冷却速度线画在C曲线上，根据它与C曲线所交的位置，可大致估计出所获得的组织。如图5-22所示。根据连续冷却速度线判断所获得的组织V1：相当于炉冷，组织为珠光体〔170～220HBS〕。V2：相当于空冷，组织为索氏体〔25～35HRC〕。V3：相当于油冷，组织为屈氏体和马氏体的混合物〔45～55HRC〕。V临：冷却线与C曲线“鼻尖〞相切，为该钢获得马氏体的最小冷却速度，称临界冷速。相当于水冷，组织：马氏体和剩余奥氏体〔60～65HRC〕。V5：相当于水冷，组织为马氏体和剩余奥氏体〔60～65HRC〕。编辑ppt五、退火与正火1.退火：是将钢件加热给定的温度,保温一定时间,随后在炉内中缓慢冷却,以获得接近平衡的组织,这种工艺叫退火2.退火目的:降低硬度利于切削加工；细化晶粒,改善组织，提高机械性能；消除内应力，为淬火准备；提高塑性,韧性，为冷冲压,冷拉拔准备。3.退火的方法、目的及应用1〕完全退火:将钢加热到Ac3以上30～50℃,保温一定时间后,缓慢冷却以获得接近平衡状态组织(P+F)的热处理工艺。目的:通过完全重结晶,使锻,铸,焊件降低硬度,便于切削加工,同时可消除内应力,使A充分转变成正常的F和P。应用:用于亚共析钢，不能用于共析钢,因为在Accm以上缓冷,会析出网状渗碳体(Fe3CⅡ),脆性↑编辑ppt2〕不完全退火:〔又叫球化退火〕将共析钢或过共析钢加热到Ac1以上20～30℃,适当保温,缓慢冷却的热处理工艺。目的:使珠光体组织中的片状渗碳体转变为粒状或球状,这种组织能降低硬度,改善切削加工性，并为以后淬火做准备.减小变形和开裂的倾向。应用:共析钢,过共析钢(球化退火)3〕等温退火：将钢件加热到Ac3〔亚共析钢〕或Ac1(共析钢或过共析钢)以上,保温后较快地冷却到稍低于Ar1的温度,再等温处理,A转变成P后,出炉空冷。目的:节省退火时间,得到更均匀的组织,性能。应用:合金工具钢,高合金钢编辑ppt4〕去应力退火:(又叫低温退火)将钢加热到Ac1以下某一温度(约500～650℃)保温后缓冷。目的:消除内应力应用:铸,锻,焊，不发生相变,重结晶。5〕再结晶退火:将钢件加热到再结晶温度以上150～250℃,即650～750℃,保温,空冷。目的:发生再结晶,消除加工硬化.应用:冷扎,冷拉,冷压等，可能发生相变。6〕扩散退火:〔均匀化退火〕将钢加热到Ac3以上150～250℃,长时间保温〔10～20小时〕,缓慢冷却的热处理工艺。目的:消除偏析,应用:铸件〔各种退火的加热如图〕编辑ppt4.正火1〕正火的含义：

钢件加热到Ac3(亚)或Accm(过共)以上30～50℃,保温,空冷。2〕正火的特点：正火作用与退火相似,区别是正火冷速快,得到非平衡的珠光体组织,细化晶粒,效果好,能得到片层间距较小的珠光体组织。4〕正火目的:a.提高机械性能

b.改善切削加工性

c.为淬火作组织准备—大晶粒易开裂。编辑ppt六、淬火与回火〔一〕淬火1.淬火的含义将钢件加热到Ac3(亚)或Ac1(过)以上30～50℃,经过保温,然后在冷却介质中迅速冷却,以获得高硬度组织的一种热处理工艺。2.目的:提高硬度,耐磨性3.应用:工具,模具,量具,滚动轴承.4.组织:马氏体、下贝氏体5.淬火温度的选择对于共析钢和过共析钢，一般为Ac1+30～50℃，可获得均匀细小片状马氏体和粒状渗碳体的混合物。对于亚共析钢，一般为Ac3+30～50℃，可获得板条状马氏体。编辑ppt6.常用淬火的冷却介质特点1〕水：使用方便、经济、冷却能力强、但在650～550℃范围内冷却能力不够大，而在200～300℃范围内冷却能力又偏大。主要用于形状简单、截面尺寸较大的碳钢工件。2〕盐和碱的水溶液主要增加650～550℃范围内的冷却能力。，3〕矿物油冷却能力较小、在200～300℃范围内冷却能力较低、易老化、易着火等。主要用于形状复杂的中、小合金钢工件。以上的冷却介质都达不到理想冷却速度的要求，理想冷却速度两头慢中间快，减少内应力。编辑ppt7.常用淬火方法:〔冷却曲线如图5-29所示〕

1〕单液淬火(普通淬火):在一种淬火介质中连续冷却至室温.如碳钢水冷特点:易变形,开裂，易硬度缺乏,易作,易自动化。

2)双液淬火:先在冷却能力较强的介质中冷却到300℃左右,再放入冷却到冷却能力较弱的介质中冷却,获得马氏体。特点：对于形状的碳钢件,先水冷,后空冷。

3)分级淬火:工件加热后迅速投入温度稍高于Ms点的冷却介质中,(如盐浴或碱浴槽中)停2～5分(待外表与心部的温差减少后再取出)取出空冷。

特点:工艺理想,操作容易，只适合小件，防变形,开裂4)等温淬火:将加热后的钢件放入稍高于Ms温度的盐浴中保温使其发生下贝氏体转变,随后空冷。应用:形状复杂的小件,硬度较高,韧性好,防变形开裂编辑ppt13动画：淬火冷却方法淬火冷却方法编辑ppt8.钢的淬透性与淬硬性

1〕淬透性:钢在淬火时具有获得淬硬层深度的能力。

2〕淬硬性:在淬火后获得的马氏体到达的硬度,它的大小取决于淬火时溶解在奥氏体中的碳含量.3〕淬硬层深度：指工件外表到半马氏体区的距离。编辑ppt〔二〕回火1.回火将淬火后的钢加热到Ac1以下某一温度,保温一定时间,后冷却到室温的热处理工艺。2.目的:消除内应力,降低脆性,防止变形,开裂,调整机械性能。3.回火的方法1〕低温回火:加热温度150～250℃组织:回火马氏体目的:消除内应力,硬度不降，HRC58～64。应用:量具,刃具2〕中温回火:加热温度350～500℃组织:回火屈氏体目的:减少内应力,提高弹性,硬度略降.应用:(0.45～0.9%)弹簧,模具

高强度结构钢编辑ppt3〕高温回火:500～650℃组织:回火索氏体目的:消除内应力,较高韧性,硬度更低.应用:齿轮,曲轴,连杆等(受交变载荷)七、外表热处理1.外表淬火：外表层淬透到一定深度而中心部仍保持原状态。应用:既受摩擦,又受交变,冲击载荷的件.目的:提高外表的硬度,提高外表耐磨性,疲劳强度加热方法:1〕火焰:单件小批局部,质量不稳

2〕感应加热:质量稳定2.化学热处理：将工件放在某种化学介质中加热,保温,使化学元素渗入工件外表,改善工件外表性能。

应用:受交变载荷,强烈磨损,或在腐蚀,高温等条件下工作的工件编辑ppt1〕渗C处理:外表成高碳钢,细针状高碳马氏体(0.85～1.05%),心部又有高韧性的受力较大的齿轮,轴类件。a.渗C处理固的方法：固体渗碳,液体渗碳,气体渗碳。b.常用渗碳剂:甲醇+丙酮c.加热温度：900～930℃d.常用渗碳用钢：C＜0.25％e.如:低碳钢渗碳后,表层组织:P+Fe3CⅡ内部组织:P+Ff.热处理方法:淬火+低温回火得到回火M(细小片状)+Fe3CⅡ2〕渗N处理:外表硬度,耐磨性,耐蚀性,疲劳强度↑a.温度:500～570℃最后工序.

为保证内部性能,氮化前调质b.优点:氮化后不淬火,硬度高,氮化层剩余压应力,疲劳强度↑，氮化物抗腐蚀，温度低,变形小。编辑ppt第六章合金钢一、合金钢的含义与性能1.合金钢的含义：在碳钢中参加合金元素形成的钢。常加合金元素:MnSiCrNiMo

W

V

Ti

B(硼)稀土元素(Xt)等2.合金钢的性能：具有较高的强度、硬度、耐磨性、热强性、红硬性、一定的韧性和塑性，高的淬透性、回火稳定性等。二、合金钢的分类和牌号的表示方法1.合金钢的分类1〕按合金元素含量分：低合金钢元素含量<5%中合金钢元素含量=5%～10%高合金钢元素含量>10%2〕按合金元素名称分：有锰钢、铬钢、硅锰钢等。3〕按用途分：有合金结构钢、合金工具钢、特殊用途钢。编辑ppt2.合金钢的牌号的表示方法

“数+元素符号+数〞表示数—含碳万分之几，符号—合金元素，符号后面数表示含合金%,1〕含碳量的表示法a.低合金钢、合金结构钢、合金弹簧钢用二位数字表示平均含碳量〔以万分之几计〕。b.不锈钢、耐热钢等，一般用一位数字表示平均含碳量〔以千分之几计〕；平均含碳量小于千分之一的用“0〞表示，含碳量不大于0.03%的用“00〞表示。c.合金工具钢、高速钢、高碳轴承钢等，一般不标出含碳量数字；平均含碳量小于1.00%时，可用一位数字表示含碳量〔以千分之几计〕编辑ppt2〕合金量的表示法a.平均合金含量<1.5%不标b.平均合金含量为1.5～2.49%、2.5～3.49%、3.5～4.49%、……时，响应写成2、3、4……。c.高碳铬轴承钢的铬的含量用千分之几计，并在牌号头部加符号“G〞如GGr9,铬的含量为0.9%。d.低铬〔铬的含量<1%〕合金工具钢的铬含量用千分之几计，并在含量数值前加以个“0〞：如Gr06，铬的含量为0.6%。3〕高级优质合金钢、弹簧钢等，后加A；专门用途钢在牌号后标注用途符号。如:60Si2Mn

0.6%C,

2%Si

<1.5%Mn

18Cr2Ni4WA

0.18%C,2%Cr,

4%Ni,

<1.5%W高级优质编辑ppt三、合金元素在钢中的作用1.形成固溶体，产生固溶强化2.形成合金碳化物，产生弥散强化3.阻碍奥氏体的晶粒长大，产生细化强化4.提高钢的淬透性，保证马氏体强化5.提高钢的回火稳定性6.产生二次硬化7.对钢的加工性能工艺参数产生影响8.对钢的特殊性能产生影响编辑ppt四、合金结构钢〔一〕低合金钢1.低合金钢的特性具有良好的塑性、韧性、焊接性和耐蚀性，一定的强度。2.主要用途：广泛用于桥梁、船舶、车辆、压力容器和建筑结构等方面。〔二〕合金渗碳钢1.合金渗碳钢的性能1〕有较高的屈服极限，即渗碳后心部有较高屈服极限。2〕有较高的冲击韧性3〕渗碳层应具有较高的弯曲强度和一定塑性。4〕渗碳后外表应具有较高的硬度和耐磨性。2.主要用途：主要用于外表承受强烈磨损、并承受动载的零件。编辑ppt〔三〕合金调质钢〔C=0.3～0.5%〕1.合金调质钢的性能：良好的综合性能、足够的淬透性2.主要用途：主要用于制造各种机械零件，如轴、齿轮、连杆、曲轴等。〔四〕合金弹簧钢〔C=0.5～0.65%〕1.合金弹簧钢的性能：1〕具有高的屈服极限和弹性极限2〕具有高的疲劳极限3〕一定的韧性和塑性。2.主要用途：主要用于制造各种弹簧〔五〕滚动轴承钢C=0.95～1.15%〕滚动轴承钢的性能：1〕具有高的抗压强度和接触疲劳强度；2〕具有高的硬度和耐磨性；3〕具有高的弹性极限和一定的韧性；4〕具有一定的耐蚀性编辑ppt五、合金工具钢用于制造刀具、模具、量具等工具的钢称为工具钢。合金工具钢按用途分为刃具钢、模具钢和量具钢。〔一〕合金刃具钢

具有高的硬度，足够的强度、塑性和冲击韧性，高的红硬性等。1.低合金刃具钢1〕定义：在碳素工具钢中参加少量的合金元素。主加元素有锰、铬、硅、钨和钒等。2〕特性：具有高的淬透性，一定的硬度和耐磨性，较高的红硬性，热处理后变形小等。3〕常用低合金刃具钢的牌号、性能、用途如:9SiCr

(板牙,丝锥)0.9%C<1.5%Si

<1.5%CrCrWMn

(长铰刀,丝锥,拉刀,精密丝杠)编辑ppt2.高速钢

〔锋钢或白钢〕1〕高速钢的成分C=0.70～1.65%，主加元素有铬、钨、钼和钒等。碳：主要和铬、钨和钒形成足够的碳化物，获得高的硬度和耐磨性。钨、钼、钒：主要提高钢的红硬性和回火稳定性。铬：主要提高钢的淬透性和降低马氏体转变温度。2〕高速钢的典型钢种钨系高速钢：W18Cr4V钨钼系高速钢：W6Mo5Cr4V2超硬高速钢：W6Mo5Cr4V2Al3〕性能和用途具有高的硬度和耐磨性，较高的红硬性，足够的强度和韧性。主要用于制造各种刀具。如车刀、铣刀、铰刀、拉刀、麻花钻头等。编辑ppt〔二〕合金模具钢、量具钢简介1.冷作模具钢的性能：1〕冷作模具钢的性能：高的硬度和耐磨性；高的强度和足够的韧性。2〕常用的牌号和用途Gr12、Gr12MoV主要用于大型、重载的模具。2.热作模具钢的性能：1〕热作模具钢的性能：高温下具有高的强度和良好的韧性；优良的耐热疲劳性。2〕常用的牌号和用途5GrNiMo、5GrMnMo主要用于大、中型锻模3.量具钢的性能和用途1〕性能：高的硬度和耐磨性；高的尺寸稳定性；一定的韧性和耐蚀性。2〕常用的牌号和用途GrWMn、GGr15高精度的量规、和形状复杂的样板编辑ppt六、特殊用途钢1.不锈钢的分类和用途

1〕铁素体不锈钢：C<0.15%、Gr=12%～30%性能：具有很好的抗蚀性，主要抗大气和酸的腐蚀；良好的高温抗氧化性等。典型钢种为1Gr17，主要用于化工容器和管道等。2〕马氏体体不锈钢：C=0.08～0.45%、Gr=12%～19%性能：具有高的强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性低于铁素体不锈钢。典型钢种为1Gr13、2Gr13用于气轮机叶片和水压机伐体等。3Gr13、4Gr13主要用于医疗器械、量具、轴承等。3〕奥氏体不锈钢：Gr=17%～25%、Ni=5%～20%性能：具有良好的塑性、韧性、焊接性耐腐蚀性。典型钢种为0Gr18Ni9主要用于耐蚀容器、输送管道、耐硝酸设备的零件等。编辑ppt2.耐热钢:1Cr13

2Cr13

>400℃工作

1〕抗氧化钢〔不起皮钢〕使用温度为900～1100℃，主要用于高温设备零件。2〕热强钢：常见的有珠光体钢、马氏体钢、奥氏体钢常见热强钢的牌号、热处理、用途见表6-11所示3.耐磨钢:〔高锰钢〕1〕典型钢种为ZGMn13，成分C=1.0～1.3%、Mn=11～13%2〕水韧处理:钢加热到临界点以上(1000～1100℃)保温,碳化物全容于A,水冷,因冷速快,无法析出碳化物,成单一A组织。3〕耐磨机理：锰钢水韧处理,冲击下工作,外表产生加工硬化。并有马氏体在滑移面形成,外表硬度达HB450～550,外表耐磨,心部为A。4〕主要用于挖掘机铲齿、铁路道岔、坦克履带等。编辑ppt第七章铸铁含碳量大于2.11%的铁碳合金称为铸铁一、铸铁的性能：生产设备和熔炼工艺简单、价格低廉、具有优良的铸造性能、切削加工性、减摩、减振性等。二、分类〔按C在铸铁中存在形式分〕1.白口铸铁:C以Fe3C形式存在,断面银白,硬而脆,难加工等。2.灰口铸铁:C以片状石墨形式存在,断口灰色,应用最广3.可锻铸铁:

碳团絮状石墨形式存在，具有较高的塑性和韧性。4.球墨铸铁:

碳主要以球状或团状石墨形式存在。5.蠕墨铸铁:

碳主要以蠕虫状石墨形式存在。编辑ppt三、各种铸铁的牌号及用途1.灰铁的牌号、机械性能和用途1〕牌号:HT+位数表示。HT—灰铁,数—抗拉强度Mpa

2〕常见的灰铁牌号和用途如表1-1。3〕机械性能:良好的铸造、耐磨、抗振和加工性等。2.可锻铸铁的牌号、性能及应用:1〕牌号的表示方法：“KTH〞(KTZ，KTB)+数构成，KTZ--P基体黑心、KTB--白心可锻铸铁；数—抗拉强度和延伸率。如KTH300—062〕性能：强度、塑性和韧性比灰铁高。其中珠光体可锻铸铁有较高的强度、硬度和耐磨性；铁素体可锻铸铁的塑性和韧性较好。3〕应用:主要用于形状复杂,承受冲击载荷的薄壁小件(KTH)；曲轴,连杆,齿轮等(KTZ)。编辑ppt3.球铁的牌号、性能及用途1〕牌号:球铁的牌号由QT+三位数+两位数表示。其中数字的含义与可锻铸铁相同，“QT〞表示“球铁〞。2〕应用:主要用于受力复杂,负荷较大的重要零件。3〕性能:强度塑性韧性远远超过灰铁,可与相同组织的钢相媲美，其疲劳强度接近于中碳钢，小能量屡次冲击抗力高于中碳钢，同时保存灰铁的优良性能。如：良好铸造性,减振性,切削性,耐磨性等。编辑ppt第八章有色金属及合金

一、铜及铜合金1.纯铜〔紫铜〕1〕性能：导电、导热↑、塑↑、(面心)、强、硬↓、较好的耐蚀性等。2〕牌号：T+数字表示。如T1、T2等3〕用途：主要应用在电器工业、动力机械上和配置合金。2.铜合金1〕黄铜:普通黄铜：Cu+Zn—普通黄铜。

特殊黄铜：Cu+Zn+Pb,Al,Si等，构成特殊黄铜。牌号：普通黄铜“H62〞表示；铜含量为62%。特殊黄铜“HPb59-1〞表示；铜含量为59%，铅含量为1%。编辑ppt2〕青铜:除黄铜,白铜(铜镍合金)以外的,铜与其它元素组成的合金。锡青铜:Cu+Sn性能：一定的耐蚀性和高的耐磨性。工业上用锡青铜含量在3%～14%之间；含锡量Sn＜8%的锡青铜有较好的塑性，用于锻压加工；含锡量Sn>10%的锡青铜的塑性低，用于铸造。用途：用于造船、化工、仪表、弹簧、轴承、轴套等无锡青铜：含义：指铜和铝、硅、铅、锰、钛等元素构成的合金。性能：具有较高的机械性能，主要用于机械零件。