哈工大金属学与热处理课件

哈工大金属学与热处理课件CATALOGUE目录金属学基础热处理原理热处理工艺金属材料热处理热处理设备与应用金属学与热处理实验方法01金属学基础原子排列的周期性、晶格常数、晶胞等。晶体结构的基本概念体心立方、面心立方、密排六方等。金属的晶体结构类型点缺陷、线缺陷、面缺陷等。晶体缺陷金属晶体结构金属的物理性能密度、熔点、导热性、导电性等。金属的力学性能强度、塑性、韧性、硬度等。金属的化学性能耐腐蚀性、抗氧化性等。合金的成分与性能合金元素的作用、合金的性能特点等。金属性能与成分组元、相、相界线、相区等。相图的基本概念匀晶相图、共晶相图、包晶相图等。二元合金相图等温截面、变温截面、投影图等。三元合金相图同素异构转变、共析转变、马氏体转变等。金属的固态相变金属相图与相变02热处理原理03热处理分类退火、正火、淬火、回火等。01热处理定义通过加热、保温和冷却的手段，改变材料内部或表面的组织结构，从而控制其性能的一种金属热加工工艺。02热处理目的提高金属材料的力学性能，增强耐腐蚀、耐磨性能，消除内应力，改善切削加工性能等。热处理基本概念01钢加热到一定温度后，珠光体和渗碳体逐渐溶解，铁素体也逐渐消失，最终转变为奥氏体组织的过程。奥氏体化02随着加热温度的升高和保温时间的延长，奥氏体晶粒会逐渐长大，对钢的力学性能产生不良影响。奥氏体晶粒长大03过热、过烧等加热缺陷会导致钢的性能下降，甚至报废。加热缺陷钢在加热时转变淬火应力与变形淬火过程中由于组织转变和内应力的产生，会导致工件产生变形和开裂等缺陷。珠光体转变过冷奥氏体在A1~550℃温度范围内等温停留时发生的转变，生成由铁素体和渗碳体组成的珠光体组织。马氏体转变过冷奥氏体在Ms~Mf温度范围内快速冷却时发生的转变，生成马氏体组织。马氏体具有高硬度、高强度和耐磨性等特点。贝氏体转变过冷奥氏体在中温区（约350~550℃）等温停留时发生的转变，生成由铁素体和渗碳体组成的贝氏体组织。贝氏体具有较高的强度和韧性。钢在冷却时转变03热处理工艺退火与正火退火工艺包括完全退火、等温退火、球化退火等，用于消除内应力、改善切削性能、细化晶粒等。正火工艺将钢加热到临界温度以上，使钢全部转变为均匀的奥氏体，然后在空气中冷却。用于提高钢的力学性能，细化晶粒，为淬火做组织准备。将钢加热到相变温度以上，保温一段时间，然后快速冷却。淬火能增加钢的强度和硬度，但要减少其塑性。淬火中常用的冷却介质有盐水、水、油等。淬火工艺将淬火后的钢加热到临界点以下的某一温度，保温一段时间，然后进行冷却。回火可以消除淬火产生的内应力，提高钢的塑性和韧性。回火工艺淬火与回火通过快速加热钢材表面，使其迅速冷却，从而增加钢材表面的硬度和耐磨性。常用的方法有感应加热表面淬火和火焰加热表面淬火。通过钢件在化学介质中加热保温，改变钢件表面的化学成分和组织，从而获得所需性能的热处理方法。包括渗碳、渗氮、碳氮共渗等工艺。表面淬火与化学热处理化学热处理表面淬火04金属材料热处理钢的退火与正火退火是将钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。正火是将钢加热到临界温度以上，使钢全部转变为均匀的奥氏体，然后在空气中冷却的热处理工艺。钢的淬火与回火淬火是将钢加热到临界温度以上，保温一定时间，然后快速冷却，以获得马氏体组织的热处理工艺。回火是将淬火钢重新加热到低于临界温度的某一温度，保温一定时间后冷却到室温的热处理工艺。钢的表面淬火与化学热处理表面淬火是仅对钢的表面进行快速加热淬火，而心部仍保持原始组织的热处理工艺。化学热处理是将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。钢铁材料热处理铝合金热处理铝合金热处理包括固溶处理、时效处理等工艺，可以改善铝合金的力学性能、耐腐蚀性能等。铜合金热处理铜合金热处理包括退火、淬火、时效处理等工艺，可以提高铜合金的强度、硬度、耐磨性等。钛合金热处理钛合金热处理包括退火、淬火、时效处理等工艺，可以改善钛合金的塑性、韧性、疲劳性能等。有色金属热处理真空热处理技术01真空热处理技术是在真空环境中对金属材料进行加热和冷却的热处理工艺，可以减少氧化、脱碳等缺陷，提高材料的性能和寿命。激光热处理技术02激光热处理技术是利用高能激光束对金属材料进行快速加热和冷却的热处理工艺，可以实现局部精确加热和快速冷却，提高材料的硬度、耐磨性等。等离子体热处理技术03等离子体热处理技术是利用等离子体对金属材料进行加热和冷却的热处理工艺，可以实现高温、快速加热和冷却，改善材料的组织结构和性能。先进热处理技术05热处理设备与应用箱式炉井式炉台车式炉感应加热炉热处理炉型与特点结构简单，操作方便，适用于小批量工件的加热和冷却。装载量大，适用于大批量工件的连续生产。加热均匀，热效率高，适用于长轴类工件的加热和冷却。加热速度快，效率高，适用于局部加热和淬火。包括淬火槽、淬火压床等，用于工件的淬火处理。淬火设备回火设备清洗设备检测设备包括回火炉、回火压床等，用于工件的回火处理。包括清洗机、清洗槽等，用于清洗工件表面的油污和杂质。包括硬度计、金相显微镜等，用于检测工件的力学性能和金相组织。热处理辅助设备热处理生产线组成包括上料、加热、冷却、清洗、检测等工序。应用实例汽车零部件热处理生产线，包括曲轴、连杆、齿轮等工件的淬火、回火、清洗和检测等工序。通过热处理生产线的自动化和智能化，提高了生产效率和产品质量。热处理生产线及应用实例06金属学与热处理实验方法金相试样制备包括取样、磨制、抛光和蚀刻等步骤，以获得清晰的金相组织。显微组织观察利用金相显微镜观察金属材料的显微组织，如晶粒大小、形状、相的分布和形态等。定量金相分析通过测量和统计金相组织中的特征参数，如晶粒度、相面积分数等，对金属材料的性能进行评估。金相试样制备及显微组织观察布氏硬度测试利用一定直径的硬质合金球在试样表面施加压力，测量压痕直径并计算硬度值。采用不同形状的压头（如圆锥形或球形）在试样表面施加压力，根据压痕深度计算硬度值。使用四棱锥形金刚石压头在试样表面施加压力，测量压痕对角线长度并计算硬度值。硬度测试基于压入法原理，即通过测量压头在试样表面留下的压痕尺寸来评估材料的硬度。不同测试方法采用不同的压头和加载条件，以获得更准确的硬度值。洛氏硬度测试维氏硬度测试原理硬度测试方法及原理通过拉伸试样至断裂，测量其抗拉强度、屈服强度、延伸率等力学性能指标。