布氏硬度和洛氏硬度對照表

1、硬度知識一、硬度簡介：硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標(biāo)之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指標(biāo)有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。1.布氏硬度(HB)以一定的載荷(一般3000kg)把一定大小(直徑一般為10mm)的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時(shí)間，去載后，負(fù)荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值(HB)，單位為公斤力/mm2 (N/mm2)。2.洛氏硬度(HR)當(dāng)HB>450或者試樣過小時(shí)，不能采用布氏硬度試驗(yàn)而改用洛氏硬度計(jì)量。它是用一個(gè)頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕的

2、深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗(yàn)材料硬度的不同，分三種不同的標(biāo)度來表示：· HRA：是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料(如硬質(zhì)合金等)。· HRB：是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球，求得的硬度，用于硬度較低的材料(如退火鋼、鑄鐵等)。· HRC：是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火鋼等)。3 維氏硬度(HV)以120kg以內(nèi)的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，即為維氏硬度HV值(kgf/mm2)。#注：洛氏硬度中HRA、HRB

3、、HRC等中的A、B、C為三種不同的標(biāo)準(zhǔn)，稱為標(biāo)尺A、標(biāo)尺B、標(biāo)尺C。    洛氏硬度試驗(yàn)是現(xiàn)今所使用的幾種普通壓痕硬度試驗(yàn)之一，三種標(biāo)尺的初始壓力均為98.07N(合10kgf)，最后根據(jù)壓痕深度計(jì)算硬度值。標(biāo)尺A使用的是球錐菱形壓頭，然后加壓至588.4N(合60kgf)；標(biāo)尺B使用的是直徑為1.588mm(1/16英寸)的鋼球作為壓頭，然后加壓至980.7N(合100kgf)；而標(biāo)尺C使用與標(biāo)尺A相同的球錐菱形作為壓頭，但加壓后的力是1471N(合150kgf)。因此標(biāo)尺B適用相對較軟的材料，而標(biāo)尺C適用較硬的材料。    實(shí)踐證明，金屬材料的各種

4、硬度值之間，硬度值與強(qiáng)度值之間具有近似的相應(yīng)關(guān)系。因?yàn)橛捕戎凳怯善鹗妓苄宰冃慰沽屠^續(xù)塑性變形抗力決定的，材料的強(qiáng)度越高，塑性變形抗力越高，硬度值也就越高。但各種材料的換算關(guān)系并不一致。本站硬度對照表一文對鋼的不同硬度值的換算給出了表格，請查閱。#二、硬度對照表：根據(jù)德國標(biāo)準(zhǔn)DIN50150,以下是常用范圍的鋼材抗拉強(qiáng)度與維氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度的對照表。抗拉強(qiáng)度RmN/mm2維氏硬度HV布氏硬度HB洛氏硬度HRC2508076.0-2708580.7-2859085.2-3059590.2-32010095.0-33510599.8-350110105-370115109-3801201

5、14-400125119-415130124-430135128-450140133-465145138-480150143-490155147-510160152-530165156-545170162-560175166-575180171-595185176-610190181-625195185-640200190-660205195-675210199-690215204-705220209-720225214-740230219-755235223-77024022820.378524523321.380025023822.282025524223.183526024724.085

6、026525224.886527025725.688027526126.490028026627.191528527127.893029027628.595029528029.296530028529.899531029531.0103032030432.2106033031433.3109534032334.4112535033335.5111536034236.6119037035237.7122038036138.8125539037139.8129040038040.8132041039041.8135042039942.7138543040943.6142044041844.5145

7、545042845.3148546043746.1152047044746.91555480(456)47.71595490(466)48.41630500(475)49.11665510(485)49.81700520(494)50.51740530(504)51.11775540(513)51.71810550(523)52.31845560(532)53.01880570(542)53.61920580(551)54.11955590(561)54.71995600(570)55.22030610(580)55.72070620(589)56.32105630(599)56.821456

8、40(608)57.32180650(618)57.866058.367058.868059.269059.770060.172061.074061.876062.578063.380064.082064.784065.386065.988066.490067.092067.594068.0硬度試驗(yàn)是機(jī)械性能試驗(yàn)中最簡單易行的一種試驗(yàn)方法。為了能用硬度試驗(yàn)代替某些機(jī)械性能試驗(yàn)，生產(chǎn)上需要一個(gè)比較準(zhǔn)確的硬度和強(qiáng)度的換算關(guān)系。實(shí)踐證明，金屬材料的各種硬度值之間，硬度值與強(qiáng)度值之間具有近似的相應(yīng)關(guān)系。因?yàn)橛捕戎凳怯善鹗妓苄宰冃慰沽屠^續(xù)塑性變形抗力決定的，材料的強(qiáng)度越高，塑性變形抗力越高，硬度值也就

9、越高。下面是本站根據(jù)由實(shí)驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)公式制作的快速計(jì)算器，有一定的實(shí)用價(jià)值，但在要求數(shù)據(jù)比較精確時(shí)，仍需要通過試驗(yàn)測得。三、硬度換算公式1.肖氏硬度(HS)=勃式硬度(BHN)/10+12 2.肖式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15 3.勃式硬度(BHN)= 洛克式硬度(HV) 4.洛式硬度(HRC)= 勃式硬度(BHN)/10-3 硬度測定範(fàn)圍:HS<100HB<500HRC<70HV<1300洛氏硬度    布氏硬度HB10/3000 維氏硬度   HVHRCHRA59.580.767659.080.566658.580.26555

10、8.080.064557.579.763557.079.562556.579.261556.078.960555.578.659655.078.453858754.578.153257854.077.952656953.576.652056053.076.351555152.576.150954352.076.950353551.576.649752751.076.349252050.576.148651250.075.8480504硬度換算表HVHRCHBSHVHRCHBSHVHRCHBS940685605330029.828492067.555052.350529529.228090067

11、54051.749629028.527588066.453051.148828527.827086065.952050.548028027.126584065.351049.847327526.426182064.750049.146527025.62568006449048.445626524.825278063.348047.74482602424776062.547046.944125523.124374061.846046.143325022.22387206145045.342524521.323370060.144044.541524020.322869059.743043.640

12、52301868059.242042.739722015.767058.841041.838821013.466058.340040.83792001165057.839039.83691908.564057.338038.8360180663056.837037.7350170362056.336036.6341160061055.735035.533160055.234034.432259054.733033.331358054.132032.230357053.631031294附錄G 鋼的硬度值換算（續(xù)）表1 鋼的維氏硬度（HV）與其他硬度和強(qiáng)度的近似換算值a（續(xù)）維氏硬度布氏硬度10

13、mm鋼球3000kg負(fù)荷b洛氏硬度b表面洛氏硬度表面金剛石圓錐壓頭肖氏硬度抗拉強(qiáng)度（近似值）Mpa(1000psi)維氏硬度標(biāo)準(zhǔn)鋼球鎢硬質(zhì)合金鋼球A. 標(biāo)尺60-kg負(fù)荷金剛圓錐壓頭· 標(biāo)尺100-kg負(fù)荷金剛圓錐壓頭· 標(biāo)尺100-kg負(fù)荷金剛圓錐壓頭· 標(biāo)尺100-kg負(fù)荷金剛圓錐壓頭15-N標(biāo)尺15kg負(fù)荷30-N標(biāo)尺30kg負(fù)荷45-N標(biāo)尺45-kg負(fù)荷HVHBSHBWHRAHRBHRCHRDHR15NHR30NHR45NHSbHV123456789101112133703603503403303203103002952902852802752702652

14、60255250245240230220210200190180170160150140130120110100959085350341331322313303294284280275270265261256252247243238233228219209200190181171162152143133124114105959086813503413313223133032942842802752702652612562522472432382332282192092001901811711621521431331241141059590868169.268.768.167.667.066.4

15、65.865.265.864.564.263.863.563.162.762.462.061.661.260.7(109.0)(108.0)(107.0)(105.5)(104.5)(103.5)(102.0)(101.0)99.598.196.795.093.491.589.587.185.081.778.775.071.266.762.356.252.048.041.037.736.635.534.433.332.331.029.829.228.527.827.126.425.624.824.023.122.221.320.3(18.0)(15.7)(13.4)(11.0)(8.5)(6.

16、0)(3.0)(0.0)53.652.851.951.150.249.448.447.547.146.546.045.344.944.343.743.142.241.741.140.379.278.678.077.476.876.275.674.974.674.273.873.473.072.672.171.671.170.670.169.657.456.455.454.453.652.351.350.249.749.048.447.847.246.445.745.044.243.442.541.740.439.137.836.535.233.932.531.130.429.528.727.9

17、27.126.225.224.323.222.221.119.95047454241403837363433323029282625242221201170(170)1130(164)1095(159)1070(155)1035(150)1005(146)980(142)950(138)935(136)915(133)905(131)890(129)875(127)855(124)840(122)825(120)805(117)795(115)780(113)765(111)730(106)695(101)670(97)635(92)605(88)580(84)545(79)515(75)49

18、0(71)455(66)425(62)390(57)370360350340330320310300295290285280275270265260255250245240230220210200190180170160150140130120110100959085a）在本表中用黑體字表示的值與按ASTME140表1的硬度轉(zhuǎn)換值一致，由相應(yīng)的SAEASMASTM聯(lián)合會列出的。b）括號里的數(shù)值是超出范圍的，只是提供參考。利用布氏硬度壓痕直徑直接換算出工件的洛氏硬度在生產(chǎn)現(xiàn)場，由于受檢測儀器的限制，經(jīng)常使用布氏硬度計(jì)測量大型淬火件的硬度。如果想知道該工件的洛氏硬度值，通常的方法是，先測量出布氏硬

19、度值，然后根據(jù)換算表，查出相對應(yīng)的洛氏硬度值，這種方式顯然有些繁瑣。那么，能否根據(jù)布氏硬度計(jì)的壓痕直徑，直接計(jì)算出工件的洛氏硬度值呢？答案當(dāng)然是肯定的。根據(jù)布氏硬度和洛氏硬度換算表，可歸納出一個(gè)計(jì)算簡單且容易記住的經(jīng)驗(yàn)公式：HRC =（479-100D）/4，其中D為10mm鋼球壓頭在30KN壓力下壓在工件上的壓痕直徑測量值。該公式計(jì)算出的值與換算值的誤差在0.5 -1范圍內(nèi)，該公式在現(xiàn)場用起來十分方便，您不妨試一試。附錄：金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué)是一門研究有關(guān)制造金屬機(jī)件的工藝方法的綜合性技術(shù)學(xué)科.主要內(nèi)容:1 常用金屬材料性能2 各種工藝方法本身的規(guī)律性及應(yīng)用.3 金屬機(jī)件的加工工藝過程、結(jié)構(gòu)

20、工藝性。熱加工：金屬材料、鑄造、壓力加工、焊接目的、任務(wù)：使學(xué)生了解常用金屬材料的性質(zhì)及其加工工藝的基礎(chǔ)知識，為學(xué)習(xí)其它相關(guān)課程及以后從事機(jī)械設(shè)計(jì)和制造方面的工作奠定必要的金屬工藝學(xué)的基礎(chǔ)。以綜合為基礎(chǔ)，通過綜合形成能力第一篇 金屬材料第一章 金屬材料的主要性能兩大類：1 使用性能：機(jī)械零件在正常工作情況下應(yīng)具備的性能。包括：機(jī)械性能、物理、化學(xué)性能2 工藝性能：鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、熱處理性能、切削性能等。第一節(jié) 金屬材料的機(jī)械性能指力學(xué)性能-受外力作用反映出來的性能。一 彈性和塑性：1彈性：金屬材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去掉后能恢復(fù)其原來形狀的性能。力和變形同時(shí)存在、同時(shí)消失

21、。 如彈簧：彈簧靠彈性工作。2 塑性：金屬材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生永久變形而不至于引起破壞的性能。（金屬之間的連續(xù)性沒破壞）塑性大小以斷裂后的塑性變形大小來表示。塑性變形：在外力消失后留下的這部分不可恢復(fù)的變形。3 拉伸圖金屬材料在拉伸過程中彈性變形、塑性變形直到斷裂的全部力學(xué)性能可用拉伸圖形象地表示出來。以低碳鋼為例bkse（l）將金屬材料制成標(biāo)準(zhǔn)式樣。在材料試驗(yàn)機(jī)上對試件軸向施加靜壓力P，為消除試件尺寸對材料性能的影響，分別以應(yīng)力（即單位面積上的拉力4P/d2）和應(yīng)變（單位長度上的伸長量l/l0 ）來代替P和l，得到應(yīng)力應(yīng)變圖1）彈性階段oee彈性極限2）屈服階段：過e點(diǎn)至水平段右端s塑性極限

22、，s屈服點(diǎn)過s點(diǎn)水平段說明載荷不增加，式樣仍繼續(xù)伸長。（P一定，=P/F一定，但真實(shí)應(yīng)力P/F1 因?yàn)樽冃?，F(xiàn)1）發(fā)生永久變形3）強(qiáng)化階段：水平線右斷至b點(diǎn)   P  變形b強(qiáng)度極限，材料能承受的最大載荷時(shí)的應(yīng)力。4）局部變形階段bk過b點(diǎn)，試樣某一局部范圍內(nèi)橫向尺寸突然急劇縮小?！翱s頸”  （試樣橫截面變小，拉力）4 延伸率和斷面收縮率：表示塑性大小的指針1）延伸率：  = l0式樣原長，l1拉深后長2）斷面收縮率： F0原截面，F(xiàn)1拉斷后截面* 1） 、越大，材料塑性越好2）與區(qū)別：拉伸圖中 =彈+塑 ， =mas塑3）一般5%為塑性材料，

23、5%為脆性材料。5 條件屈服極限0。2有些材料在拉伸圖中沒有明顯的水平階段。通常規(guī)定產(chǎn)生0.2塑性變形的應(yīng)力作為屈服極限,稱為條件屈服極限.二 剛度金屬材料在受力時(shí)抵抗彈性變形的能力1 材料本質(zhì)彈性模量在彈性范圍內(nèi),應(yīng)力與應(yīng)變的比值.其大小主要決定材料本身. 相當(dāng)于單位元元變形所需要的應(yīng)力.=, =/=tg2幾何尺寸形狀受力相同材料的E相同,但尺寸不同,則其剛度也不同.所以考慮材料剛度時(shí)要把E形狀尺寸同時(shí)考慮.還要考慮受力情況.三 強(qiáng)度強(qiáng)度指金屬材料在外力作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力.按作用力性質(zhì)的不同,可分為:抗拉強(qiáng)度 +   抗壓強(qiáng)度-  

24、0; 抗彎強(qiáng)度w抗剪強(qiáng)度b        抗扭強(qiáng)度n常用來表示金屬材料強(qiáng)度的指標(biāo):屈服強(qiáng)度: (Pa   N/m2)  Ps-產(chǎn)生屈服時(shí)最大外力, F0-原截面抗拉強(qiáng)度 (Pa N/m2) Pb-斷裂前最大應(yīng)力.s b在設(shè)計(jì)機(jī)械和選擇評定材料時(shí)有重要意義.因金屬材料不能在超過s的條件下工作,否則會塑變.超過b工作,機(jī)件會斷裂.s-b之間塑性變形,壓力加工四 硬度金屬抵抗更硬的物體壓入其內(nèi)的能力是材料性能的綜合物理量,表示金屬材料在一個(gè)小的體積范圍內(nèi)的抵抗彈性變形塑性變形或斷裂的能力.1布式硬度

25、HB用直徑D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球,在一定壓力P下,將鋼球垂直地壓入金屬表面,并保持壓力到規(guī)定的時(shí)間后卸荷,測壓痕直徑d(用刻度放大鏡測)則HB=P/F (N/mm2) 單位一般不寫. F-壓痕面積.HBS壓頭用淬火鋼球,   HBW壓頭用硬質(zhì)合金球l            因鋼球存在變形問題,不能測太硬的材料,適于HBS<450, 如鑄鐵,有色金屬,軟鋼等.  而Hl       

26、;     特點(diǎn)：壓痕大，代表性全面l            應(yīng)用：不適宜薄件和成品件洛式硬度用金剛石圓錐在壓頭或鋼球，在規(guī)定的預(yù)載荷和總載荷下，壓入材料，卸載后，測其深度，由公式求出，可在硬度計(jì)上直接讀出，無單位不同壓頭應(yīng)用范圍不同如下表：HRB1.588淬火鋼球980.7退火鋼 灰鐵 有色金屬HRC1200金剛石圓錐1471淬火 回火件HRA588.4硬質(zhì)合金 碳化物優(yōu)點(diǎn):易操作,壓痕小,適于薄件,成品件缺點(diǎn):壓痕小,代表性不全面需多測幾點(diǎn).

27、*硬度與強(qiáng)度有一定換算關(guān)系,故應(yīng)用廣泛.根據(jù)硬度可近似確定強(qiáng)度,如灰鐵: b=1HBS3顯微硬度(Hm)用于測定金屬組織中個(gè)別組成體,夾雜物等硬度.顯微放大測量  顯微硬度(查表)與HR有對應(yīng)關(guān)系.如:磨削燒傷表面,看燒傷層硬度變化.五 沖擊韌性ak材料抵抗沖擊載荷的能力常用一次擺錘沖擊試驗(yàn)來測定金屬材料的沖擊韌性,標(biāo)準(zhǔn)試樣一次擊斷,用試樣缺口處單位截面積上的沖擊功來表示akak=Ak/F(J/m2)   Ak=G(H-h)    G-重量  F-缺口截面脆性材料一般不開口,因其沖擊值低,難以比較差別.1 

28、0;       ak,沖擊韌性愈好.2         Ak不直接用于設(shè)計(jì)計(jì)算:在生產(chǎn)中,工件很少因受一次大能量沖擊載荷而破壞,多是小沖擊載荷,多次沖擊引起破壞,而此時(shí),主要取決于強(qiáng)度,故設(shè)計(jì)時(shí), ak只做校核.3         ak對組織缺陷很敏感,能夠靈敏地反映出材料品質(zhì),宏觀缺陷,纖維組織方面變化.所以,沖擊試驗(yàn)是生產(chǎn)上用來檢驗(yàn)冶煉、熱加工、熱處理工藝質(zhì)量的有效方法。

29、（微裂紋應(yīng)力集中沖擊裂紋擴(kuò)展）六  疲勞強(qiáng)度：問題提出：許多零件如曲軸、齒輪、連桿、彈簧等在交變載荷作用下，發(fā)生斷裂時(shí)的應(yīng)力遠(yuǎn)低于該材料的屈服強(qiáng)度，這種現(xiàn)象疲勞破壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，80%機(jī)件失效是由于疲勞破壞。疲勞強(qiáng)度當(dāng)金屬材料在無數(shù)次交變載荷作用下而不致于引起斷裂的最大應(yīng)力。1 疲勞曲線交變應(yīng)力與斷裂前的循環(huán)次數(shù)N之間的關(guān)系。例如：純彎曲，有色金屬N108鋼材N>107 不疲勞破壞2 疲勞破壞原因材料有雜質(zhì),表面劃痕,能引起應(yīng)力集中,導(dǎo)致微裂紋,裂紋擴(kuò)展致使零件不能承受所加載荷突然破壞.3預(yù)防措施改善結(jié)構(gòu)形狀,避免應(yīng)力集中,表面強(qiáng)化-噴丸處理,表面淬火等.第二節(jié) 金屬材料的物理,化

30、學(xué)及工藝性能一 物理性能比重: 計(jì)算毛坯重量,選材,如航天件 :輕熔點(diǎn):鑄造 鍛造溫度(再結(jié)晶溫度)熱膨脹性:鐵軌 模鍛的模具 量具導(dǎo)熱性: 鑄造:金屬型  鍛造:加熱速度導(dǎo)電性: 電器元件 銅 鋁磁性:變壓器和電機(jī)中的硅鋼片  磨床: 工作臺二 化學(xué)性能金屬的化學(xué)性能,決定了不同金屬與金屬,金屬與非金屬之間形成化合物的性能,使有些合金機(jī)械性能高,有些合金抗腐蝕性好,有的金屬在高溫下組織性能穩(wěn)定.  如耐酸,耐堿等如化工機(jī)械,高溫工作零件等三 工藝性能金屬材料能適應(yīng)加工工藝要求的能力.鑄造性,可鍛性,可焊性,切削加工形等思考題;1 什么是應(yīng)力,應(yīng)變(線應(yīng)變)?2

31、頸縮現(xiàn)象發(fā)生在拉伸圖上哪一點(diǎn)? 如果沒發(fā)生頸縮,是否表明該試樣沒有塑性變形?3 0.2 的意義?能在拉伸圖上畫出嗎?4 將鐘表發(fā)條拉成一直線,這是彈性變形還是塑性變形?如何判定變形性質(zhì)?5為什么沖擊值不直接用于設(shè)計(jì)計(jì)算?第二章 金屬和合金的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶第一節(jié) 金屬的晶體結(jié)構(gòu)一基本概念:固體物質(zhì)按原子排列的特征分為:晶體: 原子排列有序,規(guī)則,固定熔點(diǎn),各項(xiàng)異性.非晶體:原子排列無序,不規(guī)則,無固定熔點(diǎn),各項(xiàng)同性如: 金屬 ,合金,金剛石晶體  玻璃,松香 瀝青非晶體晶格: 原子看成一個(gè)點(diǎn),把這些點(diǎn)用線連成空間格子.結(jié)點(diǎn): 晶格中每個(gè)點(diǎn).晶胞: 晶格中最小單元,能代表整個(gè)晶格特征.晶

32、面: 各個(gè)方位的原子平面晶格常數(shù): 晶胞中各棱邊的長度(及夾角), 以A(1A=10-8cm)度量金屬晶體結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別在于晶格類型,晶格常數(shù).二 常見晶格類型1 體心立方晶格: Cr ,W, -Fe, Mo , V等,特點(diǎn):強(qiáng)度大,塑性較好,原子數(shù):1/8 X8 +1=2   20多種2 面心立方晶格: Cu  Ag  Au  Ni  Al Pb  - Fe塑性好原子數(shù):4       20多種4     

33、0;   密排六方晶格:  Mg Zn Be  -Cr -Ti Cd(鎘)純鐵在室溫高壓(130x108N/M2)成-Fe原子數(shù)=1/6 x12+1/2 x2+3=6 , 30多種三 多晶結(jié)構(gòu)單晶體- 晶體內(nèi)部的晶格方位完全一致.多晶體許多晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu).各項(xiàng)同性.晶粒外形不規(guī)則而內(nèi)部晶各方位一致的小晶體.晶界晶粒之間的界面.第二節(jié) 金屬的結(jié)晶一 金屬的結(jié)晶過程(初次結(jié)晶)1 結(jié)晶: 金屬從液體轉(zhuǎn)變成晶體狀態(tài)的過程.晶核形成: 自發(fā)晶核:液體金屬中一些原子自發(fā)聚集,規(guī)則排列.外來晶核:液態(tài)金屬中一些外來高熔點(diǎn)固態(tài)微質(zhì)點(diǎn).晶核長大:已晶核為中心,按一定

34、幾何形狀不斷排列.*晶粒大小控制: 晶核數(shù)目: 多細(xì)(晶核長得慢也細(xì))冷卻速度: 快細(xì)(因冷卻速度受限,故多加外來質(zhì)點(diǎn))晶粒粗細(xì)對機(jī)械性能有很大影響,若晶粒需細(xì)化,則從上述兩方面入手.結(jié)晶過程用冷卻曲線描述!2 冷卻曲線溫度隨時(shí)間變化的曲線熱分析法得到1)理論結(jié)晶溫度實(shí)際結(jié)晶溫度時(shí)間(s)T()過冷: 液態(tài)金屬冷卻到理論結(jié)晶溫度以下才開始結(jié)晶的現(xiàn)象.2)     過冷度:理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)    晶溫度之差.(實(shí)際冷卻快,結(jié)晶在理論溫度下)二 金屬的同素異購轉(zhuǎn)變(二次結(jié)晶重結(jié)晶)同素異構(gòu)性一種金屬能以幾種晶格類型存在的性質(zhì)

35、.同素異購轉(zhuǎn)變金屬在固體時(shí)改變其晶格類型的過程.如:鐵 錫 錳 鈦 鈷以鐵為例: -Fe(1394)-Fe(912)-Fe體心            面心          體心因?yàn)殍F能同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變,才有對鋼鐵的各種熱處理.(晶格轉(zhuǎn)變時(shí),體積會變化,以原子排列不同)第三節(jié) 合金的晶體結(jié)構(gòu)一 合金概念合金: 由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬與非金屬組成的具有金屬特性的物質(zhì).組元:組成合金的基本物質(zhì).

36、如化學(xué)元素(黃銅:二元)金屬化合物相:在金屬或合金中,具有相同成分且結(jié)構(gòu)相同的均勻組成部分.相與相之間有明顯的界面.如:純金屬一個(gè)相,溫度升高到熔點(diǎn),液固兩相. 合金液態(tài)組元互不溶,幾個(gè)組元,幾個(gè)相.固體合金中的基本相結(jié)構(gòu)為固溶體和金屬化合物，還可能出現(xiàn)由固溶體和金屬化合物組成的混合物。二 合金結(jié)構(gòu)1 固溶體溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格而仍保持溶劑晶格類型的金屬晶體。根據(jù)溶質(zhì)在溶劑晶格中所占的位置不同，分為：1）          置換固溶體溶質(zhì)原子替代溶劑原子而占據(jù)溶劑晶格中的某些結(jié)點(diǎn)位置，所形成的固溶體。*溶

37、質(zhì)原子，溶劑原子直徑相差不大時(shí)，才能置換如：CuZn  Zn溶解度有限。 CuNi溶解度無限晶格畸變固溶強(qiáng)化：畸變時(shí)塑性變形阻力增加，強(qiáng)，硬增加。這是提高合金機(jī)械性能的一個(gè)途徑。2）          間隙固溶體溶質(zhì)原子嵌入各結(jié)點(diǎn)之間的空隙，形成固溶體。溶質(zhì)原子小，與溶劑原子比為 0.59 。溶解度有限。也固溶強(qiáng)化。2 金屬化合物合金各組成元素之間相互作用而生成的一種新的具有金屬性質(zhì)，可用分子式表示的物質(zhì)。如Fe3C  WC特點(diǎn)：（1）較高熔點(diǎn)、較大脆性、較高硬度。（2）在合金中作強(qiáng)化

38、相，提高強(qiáng)度、硬度、耐磨性，而塑性、韌性下降，如WC、TiC?？赏ㄟ^調(diào)整合金中的金屬化合物的數(shù)量、形態(tài)、分布來改變合金的性能3 機(jī)械混合物固溶體+金屬化合物、固+固綜合性能§4 二元合金狀態(tài)圖的構(gòu)成合金系：由給定的組元可以配制成一系列成分含量不同的合金，這些合金組成一個(gè)合金系統(tǒng)為研究合金系的合金成分、溫度、結(jié)晶組織之間的變化規(guī)律、建立合金狀態(tài)圖來描述。合金狀態(tài)圖合金系結(jié)晶過程的簡明圖解。實(shí)質(zhì)：溫度成分作標(biāo)圖，是在平衡狀態(tài)下（加熱冷卻都極慢的條件下）得到的。二、二元合金狀態(tài)圖的建立以Pb（鉛）-Sb（銻）合金為例：1 配置幾種Pb-Sb成分不同的合金。2 做出每個(gè)合金的冷卻曲線3將每個(gè)

39、合金的臨界點(diǎn)標(biāo)在溫度成分坐標(biāo)上，并將相通意義的點(diǎn)連接起來，即得到Pb-Sb合金的狀態(tài)圖。A                         BD        C          

40、0;    E液相線：ACB  固相線：DCE  單相區(qū)：只有一個(gè)相。兩相區(qū)：兩個(gè)相。ACD、BCE。 c共晶點(diǎn)*作業(yè)：第三章 鐵碳合金§1 鐵碳合金的基本組織液態(tài)：Fe、C 無限互溶 。  固態(tài)：固溶體  金屬化合物t  1538 -Fe+C 鐵素體F1394-Fe+C奧氏體A912-Fe+C鐵素體Fs一鐵素體碳溶于-Fe形成的固溶體鐵素體F體心立方，顯微鏡下為均勻明亮的多邊形晶粒。性能：韌性很好（因含C少），強(qiáng)、硬不高。=4550%，HBS=b=250Mpa 含碳： 727，0.02%二 奧氏體碳溶于

41、-Fe中形成的固溶體“A”面心立方,顯微鏡下多邊形晶粒,晶界較F平直.性能:塑性好,壓力加工所需要組織.含碳最高;1147,2.11% HBS=170220三滲碳體金屬化合物 Fe3C 復(fù)雜晶格,含碳:6.69%. 性能:硬高HB(sw)>800,脆,作強(qiáng)化相.在一定條件下會分解成鐵和石墨,這對鑄造很有意義.四 珠光體PF+Fe3C機(jī)械混合物,含碳0.77%組織:兩種物質(zhì)相間組成,性能:介于兩者之間.強(qiáng)度較高:    硬度HBS=250五 萊氏體>727 A+Fe3CLd 高溫萊氏體     <727 P+

42、Fe3CLd低溫萊氏體性能: 與Fe3C相似   HBS>700   塑性極差.§2鐵碳合金狀態(tài)圖是表明平衡狀態(tài)下含C不大于6.69%的鐵碳合金的成分,溫度與組織之間關(guān)系,是研究鋼鐵的成分,自治和性能之間關(guān)系的基礎(chǔ),也是制定熱加工工藝的基礎(chǔ).含C>6.69在工業(yè)上午實(shí)際意義,而含C6.69%時(shí),Fe與C形成Fe3C,故可看成一個(gè)組元,即鐵碳合金狀態(tài)圖實(shí)際為Fe-Fe3C的狀態(tài)圖.一鐵碳合金狀態(tài)圖中點(diǎn)線面的意義1 各特性點(diǎn)的含義1)A: 純鐵熔點(diǎn)  含C: 0%     &#

43、160;       15382)C: 共晶點(diǎn)         4.3%           11483)D: Fe3C熔點(diǎn)         6.69          16004)E: C

44、在A中最大溶解度  2.11        11485)F:  Fe3C成分點(diǎn)       6.69          11486)G: -Fe與-Fe轉(zhuǎn)變點(diǎn)   0%        9127)K: Fe3C成分點(diǎn)    

45、0;  6.69          7278)P: C在-Fe中最大溶解度  0.02    7279)S: 共析點(diǎn)                 0.77     72710) Q: C在-Fe中溶解度    0.0008&#

46、160;   室溫2 主要線的意義1)    ACD:液相線,液體冷卻到此線開始結(jié)晶.2)    AECF:固相線 此線下合金為固態(tài)3)    ECF:生鐵固相線,共晶線,液體Ld4)    AE: 鋼的固相線,液態(tài)到此線A5)    GS:”A3” A到此線開始析出F6)    ES:”Acm” A到此線開始析出Fe3C7)    PSK:”A1”共析線.A同時(shí)析出

47、P(F+Fe3C)3 主要區(qū)域1) ACE: 兩相區(qū)L+A      2) DCF:兩相區(qū)L+Fe3C13) AESG: 單相區(qū)A        4) GPS: A+F 兩相區(qū)二 鋼鐵分類1 工業(yè)純鐵: 含C<0.0218%  組織:F2 鋼:含碳: 0.02182.11共析鋼  含C=0.77%             

48、  P亞共析鋼  含C<0.77%              P+F過共析鋼  含C>0.77%              P+Fe3C113 鐵     含C:2.11%6.69%共晶生鐵     

49、0; 4.3% C         Ld亞共晶生鐵     < 4.3% C       P+Ld+ Fe3C11過共晶生鐵      > 4.3% C     Ld+ Fe3C1三 典型合金結(jié)晶過程分析1共析鋼LL+AA-P2亞共析鋼LA+LAA+FF+P3過共析鋼LL+AAA+ Fe3C11- Fe3C1+P4&

50、#160;      共晶鐵LLdLd5       亞共晶鐵L1點(diǎn)L+AA+LdP+Ld6       過共晶鐵L1點(diǎn)L+Fe3C12點(diǎn)Ld+ Fe3C13點(diǎn)- Fe3C1+Ld四 鐵碳合金狀態(tài)圖的應(yīng)用1 鑄造確定澆鑄溫度       選材: 共晶點(diǎn)附近鑄造性能好2 鍛造 鍛造溫度區(qū)間   A3焊接  焊接缺陷用熱處理改善.根據(jù)狀態(tài)圖制

51、定熱處理工藝§3鋼的分類和應(yīng)用按化學(xué)成分:碳鋼: <2.11%C 少量Si  Mn  S P等雜質(zhì)合金鋼:加入一種或幾種合金元素一 碳鋼1 含碳量對碳鋼性能的影響<0.9%C  C強(qiáng),硬 塑,韌 FeC 強(qiáng)化相>0.9%C  C 硬, 強(qiáng), 塑,韌 FeC分布晶界,脆性2 鋼中常見雜質(zhì)對性能的影響Si: 溶于F ,強(qiáng)化F, 強(qiáng),硬 塑,韌. 含量<0.030.4% 有益作用不明顯Mn: 1)溶于F,Fe3C.引起固溶強(qiáng)化. 2)與FeS反應(yīng)MnS 比重輕,進(jìn)入熔渣,如量少,有益作用不明顯.S: FeS(FeS+Fe)共晶

52、體,熔點(diǎn)985,分布晶界,引起脆性”熱脆”P: 溶于F,是強(qiáng)度,硬度,但室溫塑性,韌性    “冷脆”3 碳鋼的分類1 )    按含碳量分低碳鋼   <0.25%C   中碳鋼: 0.250.6%C, 高碳鋼>0.6%C2) 按質(zhì)量分(含S,P多少分)普通鋼 S<=0.055%,P<=0.045%優(yōu)質(zhì)鋼 S,P<=0.04%高級優(yōu)質(zhì)鋼 S<=0.03%   P<=0.035%3)按用途分 碳素結(jié)構(gòu)鋼, 碳素工具鋼  >

53、;0.6%C4 碳鋼的編號和用途1)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼:Q235 數(shù)字表示屈服強(qiáng)度 單位Mpa2)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼正常含錳量的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼: 0.250.8%Mn較高含錳量  0.150.6%C  0.71.0%Mn , >0.6%C 0.91.2%Mn08 10 15 20 25         強(qiáng) 塑 沖壓件  焊件30 35 40 45 50 55 60  強(qiáng)硬  彈簧,軸,齒輪 耐磨件65 70 75 80 85   

54、0;       耐磨件數(shù)字表示含C 萬分8之幾3)碳素工具鋼T7T8         T13   數(shù)字表示含C千分之幾高級優(yōu)質(zhì)鋼加 A  含Mn高,加Mn    T8MnA二 合金鋼常加合金元素: Mn Si Cr Ni Mo  W  V  Ti  B(硼) 稀土元素(Xt)等1 合金結(jié)構(gòu)鋼“數(shù) +元素符號+數(shù)”表示數(shù)含碳萬分之幾,  

55、 符號合金元素,符號后面數(shù)表示含合金%, <1.5%不標(biāo),  =1.5% 標(biāo)2若為高級優(yōu)質(zhì)鋼,后加A如: 60Si2Mn  0.6%C,  2%Si   <1.5%Mn18Cr2Ni4WA   0.18%C, 2%Cr,  4%Ni,  <1.5%W 高級優(yōu)質(zhì)應(yīng)用: 工程結(jié)構(gòu)件,  機(jī)械零件主要包括:低合金鋼,合金滲碳鋼,合金調(diào)質(zhì)鋼,合金彈簧鋼,滾動軸承鋼等2 合金工具鋼:數(shù)+元素符號+數(shù)與結(jié)構(gòu)鋼同數(shù)一位數(shù), 含C千分之幾,含C>=1.0%不標(biāo)如: 9SiCr 

56、 (板牙, 絲錐)0.9%C   <1.5%Si   <1.5%CrCrWMn  (長鉸刀,絲錐,拉刀, 精密絲杠)*高速鋼  含C<1.0也不標(biāo)  W18Cr4V 0.70.8%C,18%W,4%Cr,<1.5%V應(yīng)用:刃具,模具,量具等3 特殊性能鋼不銹鋼: 1Cr13   1Cr18Ni9Ti 等耐熱鋼: 1Cr13   2Cr13    >400 工作耐磨鋼: 高錳鋼水韌處理,沖擊下工作,表面產(chǎn)生加工硬化.并有馬試體在

57、滑移面形成,表面硬度達(dá)HB450550,表面耐磨,心部為A.水韌處理: 鋼加熱到臨界點(diǎn)以上(10001100)保溫,碳化物全容于A,水冷,因冷速快,無法析出碳化物,成單一A組織.§5 常用非金屬材料一 高分子材料天然:  羊毛  橡膠人工合成: 塑料  人工橡膠  粘結(jié)劑等有機(jī)玻璃   尼龍   丙綸   氯綸-商品名工程塑料: 環(huán)氧樹脂聚甲醛: 塑料手表中零件聚酰亞胺: 絕緣二 陶瓷耐磨   耐蝕   脆  刀片  砂輪三

58、復(fù)合材料磨削軟片:  聚酰亞胺+金剛石§4 金屬零件選材的一般原則產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)成本如何,與材料選擇的是否恰當(dāng)有直接關(guān)系,機(jī)械零件進(jìn)行選材時(shí),主要考慮零件的工作條件,材料的工藝性能和產(chǎn)品的成本.基本原則如下:1 滿足零件工作條件:受力狀態(tài)機(jī)械性能,基本  k 等工作溫度環(huán)境介質(zhì)使用環(huán)境 ,高溫耐熱,抗腐蝕不銹鋼 高硬度工具鋼2 材料的工藝性能零件的生產(chǎn)方法不同,直接影響其質(zhì)量和生產(chǎn)成本.如:灰口鐵,鑄造性能 切削加工性很好,可鍛性差.3 經(jīng)濟(jì)性價(jià)值=功能/成本如: 耐腐蝕容器: 1)普通碳素鋼:5000元 用一年2)奧氏體不銹鋼: 40000元  用1

59、0年3)鐵素體不銹鋼: 15000元  用6年1):2):3) =1:1.25:2第四章 鋼的熱處理§1 概述一 鋼的熱處理: 把鋼在固態(tài)下加熱到一定的溫度進(jìn)行必要的保溫,并以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s到室溫,以改變鋼的內(nèi)部組織,從而得到所需性能的工藝方法* 只改變組織和性能,而不改變其形狀和大小.熱處理是改善材料性能的重要手段之一,能提高產(chǎn)品質(zhì)量,延長機(jī)件壽命,節(jié)約金屬材料,所以,重要機(jī)件都要經(jīng)過熱處理.(提問:前面學(xué)過的改善金屬材料性能的手段固溶強(qiáng)化)熱處理工藝曲線: 各種熱處理都可以用溫度時(shí)間的坐標(biāo)圖形表示.溫度保溫臨界溫度加熱     冷卻時(shí)間應(yīng)用廣泛:機(jī)械制造業(yè)中70%零件需熱處理.汽車  拖拉機(jī) 制造業(yè)7080%量具  刃具  模具 滾動軸承等100%二 目的1 冶金 鍛 鑄 焊毛坯或成品,消除缺陷,改善工藝性能.為后續(xù)加工(如機(jī)加)做好組織,性能,準(zhǔn)備.      退火   正火2 是鋼件的機(jī)械性能提高,達(dá)到鋼件的最終使用性能指標(biāo),以滿足機(jī)械零件或工具使用性能要求.    淬火