金屬材料與熱處理培訓(xùn)課件(修改版2015.12.03)

1、 金屬材料與熱處理培訓(xùn)金屬材料與熱處理培訓(xùn)2015年12月第一章、金屬的性能第一章、金屬的性能 第二章、第二章、金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶 第三章第三章、金屬的塑形變形、金屬的塑形變形第四章第四章、鐵碳合金、鐵碳合金第五章第五章、碳素鋼、碳素鋼第六章第六章、鋼的熱處理、鋼的熱處理第七章第七章、合金鋼、合金鋼第八章第八章、鑄鐵、鑄鐵第九章第九章、有色金屬及硬質(zhì)合金、有色金屬及硬質(zhì)合金主要內(nèi)容主要內(nèi)容緒論緒論1.1.金屬材料的發(fā)展史。金屬材料的發(fā)展史。 材料是人類生存、發(fā)展以及改造自然的物質(zhì)基礎(chǔ)，材料材料是人類生存、發(fā)展以及改造自然的物質(zhì)基礎(chǔ)，材料是人類文明大廈的基石，是人類文明大廈

2、的基石，公元前公元前43004300年，就有一些鍛打、年，就有一些鍛打、熱加工的工藝，鐵的熔煉在公元前熱加工的工藝，鐵的熔煉在公元前28002800年年，我國在公元，我國在公元前前6 6世紀(jì)已經(jīng)出現(xiàn)了生鐵制品。世紀(jì)已經(jīng)出現(xiàn)了生鐵制品。 2.2.金屬材料與熱處理在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的地位和作用。金屬材料與熱處理在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的地位和作用。 金屬材料有其特有的各種優(yōu)異性能，是現(xiàn)代工業(yè)和金屬材料有其特有的各種優(yōu)異性能，是現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)不可或缺的重要材料，熱處理通過改變金科學(xué)技術(shù)不可或缺的重要材料，熱處理通過改變金相組織，使其性能發(fā)生變化，決定產(chǎn)品性能、壽命相組織，使其性能發(fā)生變化，決定產(chǎn)品性能、壽

3、命和可靠性的關(guān)鍵，抓好制造業(yè)是我過制造業(yè)由大變和可靠性的關(guān)鍵，抓好制造業(yè)是我過制造業(yè)由大變強(qiáng)的必由之路。強(qiáng)的必由之路。材料分類材料分類黑色黑色 金屬金屬有色有色 金屬金屬金金屬屬材材料料鑄鐵鑄鐵碳鋼碳鋼 第一章第一章金屬的性能金屬的性能 工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵特殊特殊金屬金屬除除Fe、Cr、Mn以外的以外的所有金屬及所有金屬及合金合金結(jié)構(gòu)金屬結(jié)構(gòu)金屬功能金屬功能金屬1、金屬是由單一元素構(gòu)成的具有特殊光澤以及一定的延展性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性的物質(zhì)。2、金屬材料分為三大類，即黑色金屬、有色金屬、特種金屬。 2.1黑色金屬有稱鋼鐵材料，包括工業(yè)純鐵、碳鋼、鑄鐵。2.2有色金屬是指除Fe、Cr、Mn以外的所有金

4、屬及合金。2.3特種金屬包括結(jié)構(gòu)金屬和功能金屬，有非晶態(tài)金屬，以及準(zhǔn)晶、微晶、納米晶等。實際應(yīng)用：實際應(yīng)用：鑄鐵：鑄鐵：主要應(yīng)用在氣缸體、離合器主動盤、搖臂支座、主要應(yīng)用在氣缸體、離合器主動盤、搖臂支座、變擋輪等鑄造類零件。變擋輪等鑄造類零件。碳鋼：碳鋼：主要應(yīng)用在主副軸、曲軸、凸輪軸、起動軸、主要應(yīng)用在主副軸、曲軸、凸輪軸、起動軸、齒輪等鍛造類零件。齒輪等鍛造類零件。鑄造基本材料為生鐵，比如球墨鑄鐵，鍛造采用鋼廠鑄造基本材料為生鐵，比如球墨鑄鐵，鍛造采用鋼廠冶煉后的碳鋼、合金鋼等，比如冶煉后的碳鋼、合金鋼等，比如40Cr 。有色金屬：有色金屬：主要應(yīng)用在氣缸頭、箱體、箱蓋鋁制品等，主要應(yīng)用在

5、氣缸頭、箱體、箱蓋鋁制品等，金屬材料的性能金屬材料的性能力力學(xué)學(xué)性性能能物物理理性性能能化化學(xué)學(xué)性性能能工工藝藝性性能能1 1、金屬的力學(xué)性能是、金屬的力學(xué)性能是指金屬在外力作用下抵抗變形和破壞指金屬在外力作用下抵抗變形和破壞的能力，的能力，包括強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性和疲勞強(qiáng)度包括強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性和疲勞強(qiáng)度等性能指標(biāo)。等性能指標(biāo)。a.a.載荷載荷是指金屬材料在加工或使用過程中所受的外力。包括是指金屬材料在加工或使用過程中所受的外力。包括拉拉伸載荷、壓縮載荷、彎曲載荷、剪切載荷、扭轉(zhuǎn)載荷伸載荷、壓縮載荷、彎曲載荷、剪切載荷、扭轉(zhuǎn)載荷。b.b.變形變形是指在外力作用下所發(fā)生的幾何形狀和尺寸的

6、變化，包是指在外力作用下所發(fā)生的幾何形狀和尺寸的變化，包括括彈性變形和塑性變形彈性變形和塑性變形。c.c.應(yīng)力應(yīng)力是指金屬材料受外力作用時，為了保持不變形，材料內(nèi)是指金屬材料受外力作用時，為了保持不變形，材料內(nèi)部的原子之間因相互作用而產(chǎn)生的與外力相對抗的力。單位面部的原子之間因相互作用而產(chǎn)生的與外力相對抗的力。單位面積上的內(nèi)力成為應(yīng)力，用積上的內(nèi)力成為應(yīng)力，用R R表示表示. .計算公式如下計算公式如下：R=F/SR=F/SR-R-應(yīng)力，單位為應(yīng)力，單位為Mpa(1Pa=1N/mMpa(1Pa=1N/m，1MPa=1N/mm1MPa=1N/mm=10 Pa)=10 Pa)F-F-外力，單位為外

7、力，單位為N(N(外力的大小等于內(nèi)力外力的大小等于內(nèi)力) )S-S-面積，單位為面積，單位為mmmm61.1.1.1.強(qiáng)度強(qiáng)度指材料抵抗塑性變形和斷裂的能力指材料抵抗塑性變形和斷裂的能力 。根據(jù)載荷作用方式不同，可將強(qiáng)度分為屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)根據(jù)載荷作用方式不同，可將強(qiáng)度分為屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗扭強(qiáng)度度、抗彎強(qiáng)度、抗扭強(qiáng)度。1.1.11.1.1抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度是指試樣在拉斷前所承受的最大應(yīng)力。是指試樣在拉斷前所承受的最大應(yīng)力。 R Rm m = = F Fm m/S/S0 0 當(dāng)材料的內(nèi)應(yīng)力當(dāng)材料的內(nèi)應(yīng)力R RR Rm m時，材料將產(chǎn)生斷裂。時，材料將產(chǎn)生斷裂。R Rm m常用作脆性

8、材料的選材和設(shè)計的依據(jù)。常用作脆性材料的選材和設(shè)計的依據(jù)。6材料的拉伸曲線材料的拉伸曲線1 1、oeoe段：直線、彈性變形段：直線、彈性變形2 2、eses段：曲線、彈性變形段：曲線、彈性變形+ +塑性變形塑性變形3 3、s ss s段：水平線（略有波段：水平線（略有波動）明顯的塑動）明顯的塑 性變形屈服現(xiàn)性變形屈服現(xiàn)象，作用的力基本不變，試象，作用的力基本不變，試樣連續(xù)伸長。樣連續(xù)伸長。4 4、sbsb曲線：彈性變形曲線：彈性變形+ +均勻均勻塑性變形。塑性變形。5 5、b b點：出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，即點：出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，即試樣局部截面試樣局部截面 明顯縮小試樣明顯縮小試樣承載能力降低，拉伸力達(dá)到承

9、載能力降低，拉伸力達(dá)到最大值，試樣即將斷裂。最大值，試樣即將斷裂。6實際應(yīng)用：實際應(yīng)用：實際我們在做抗拉強(qiáng)度試驗前，須加工試棒，拉實際我們在做抗拉強(qiáng)度試驗前，須加工試棒，拉力試驗機(jī)夾持兩端拉斷，同時注意夾齒是否打滑。力試驗機(jī)夾持兩端拉斷，同時注意夾齒是否打滑。球墨鑄鐵的試樣球墨鑄鐵的試樣L L o o注意注意:Lo為測試標(biāo)距，按照此圖，為測試標(biāo)距，按照此圖，Lo=74-14/2=67，所以測量，所以測量時在時在67長度部位做兩個標(biāo)記，拉斷后來計算延伸率。兩邊長度部位做兩個標(biāo)記，拉斷后來計算延伸率。兩邊25外圓為夾持外圓。外圓為夾持外圓。根據(jù)公式：根據(jù)公式： 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度R Rm m = =

10、 F Fm m/S/S0 0，假如拉斷的力為，假如拉斷的力為98000N,Rm=98000N/(3.1498000N,Rm=98000N/(3.14* * 7mm 7mm* *7mm)=640.5N/mm7mm)=640.5N/mm實際應(yīng)用：實際應(yīng)用：根據(jù)公式：根據(jù)公式：1bar=1ATM(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)=1Kg/cm=100KPa=0.1MPa所以所以640.5N/mm=640.5MPa,640.5N/mm=640.5MPa,上面公式同樣可以作為計算液壓上面公式同樣可以作為計算液壓和氣動的推力和拉力的一部分公式。和氣動的推力和拉力的一部分公式。上面圖表為國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試棒取樣標(biāo)準(zhǔn)上面

11、圖表為國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試棒取樣標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)距長度取外圓。標(biāo)距長度取外圓直徑的直徑的5 5倍左右。倍左右。塑性塑性是材料在靜載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力。評是材料在靜載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力。評定指標(biāo)是斷后伸長率和斷面收縮率。定指標(biāo)是斷后伸長率和斷面收縮率。1 1、斷后伸長率、斷后伸長率 A A2 2、斷面收縮率、斷面收縮率 Z Z指試樣拉斷后標(biāo)距的伸長量與原標(biāo)距長度的百分比。指試樣拉斷后標(biāo)距的伸長量與原標(biāo)距長度的百分比。指試樣拉斷后縮項處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。指試樣拉斷后縮項處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。A=(Lu-Lo)/Lo x 100%

12、A=(Lu-Lo)/Lo x 100%Lu:Lu:拉斷拉伸試樣對接后測出的標(biāo)距長度拉斷拉伸試樣對接后測出的標(biāo)距長度Lo:Lo:拉伸試樣的原始標(biāo)距拉伸試樣的原始標(biāo)距Z=(So-Su)/So x 100%Z=(So-Su)/So x 100%SoSo: :拉伸試樣原橫截面積。拉伸試樣原橫截面積。SuSu: :拉伸試樣斷口處的橫截面積拉伸試樣斷口處的橫截面積硬度硬度是指金屬材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、是指金屬材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力，硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一壓痕或劃痕的能力，硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一種性能指標(biāo)。種性能指標(biāo)。硬度的測試方法硬度的測試方法 布氏

13、硬度布氏硬度 洛氏硬度洛氏硬度 維氏硬度維氏硬度硬度1 1、布氏硬度試驗、布氏硬度試驗（布氏硬度計）原理原理: :用一定直徑的球體（硬質(zhì)合金球）作為壓力，以規(guī)定的試驗力壓入用一定直徑的球體（硬質(zhì)合金球）作為壓力，以規(guī)定的試驗力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后，卸除試驗力，測量材料表面試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后，卸除試驗力，測量材料表面壓痕直徑壓痕直徑d，從而計算出壓痕面積從而計算出壓痕面積S，然后再計算出單位面積所受的力（，然后再計算出單位面積所受的力（F/S）值，用）值，用符號符號HBW表示。以計算硬度的一種壓痕硬度試驗方法。表示。以計算硬度的一種壓痕硬度試驗方法。2 2、測量范圍、測量范圍

14、布氏硬度布氏硬度主要用于測定灰鑄鐵、有色金屬及各種軟鋼等主要用于測定灰鑄鐵、有色金屬及各種軟鋼等硬度不是很高的材料硬度不是很高的材料. .3 3、優(yōu)缺點、優(yōu)缺點優(yōu)點：優(yōu)點：硬度值數(shù)據(jù)穩(wěn)定，測量精度較高，因為實驗力大，硬度值數(shù)據(jù)穩(wěn)定，測量精度較高，因為實驗力大，球體直徑大，因而壓痕直徑也大，能較準(zhǔn)確地反映出金屬球體直徑大，因而壓痕直徑也大，能較準(zhǔn)確地反映出金屬材料的平均性能。材料的平均性能。缺點：缺點：操作時間長，對不同材料的試樣需要更換壓頭及載操作時間長，對不同材料的試樣需要更換壓頭及載荷，壓痕測量也較費時，測量高硬度材料時，由于壓頭球荷，壓痕測量也較費時，測量高硬度材料時，由于壓頭球體本省變

15、形而使測量結(jié)果不夠準(zhǔn)確，用硬質(zhì)合金作壓頭時，體本省變形而使測量結(jié)果不夠準(zhǔn)確，用硬質(zhì)合金作壓頭時，材料硬度必須小于材料硬度必須小于650HBW650HBW。另外壓痕較大，用于成品及較。另外壓痕較大，用于成品及較薄件試驗時也有困難薄件試驗時也有困難。1 1、洛氏硬度試驗、洛氏硬度試驗（洛氏硬度計）原理原理: :采用錐頂角為采用錐頂角為120的金剛石圓錐體或淬火鋼球作為壓頭，壓入金的金剛石圓錐體或淬火鋼球作為壓頭，壓入金屬表面，以測量壓痕塑性變形深度來計算洛氏硬度值。屬表面，以測量壓痕塑性變形深度來計算洛氏硬度值。2 2、常用洛氏硬度標(biāo)尺及適用范圍、常用洛氏硬度標(biāo)尺及適用范圍 洛氏硬度標(biāo)尺有洛氏硬度

16、標(biāo)尺有A、B、C三種，標(biāo)注在洛氏硬度符號三種，標(biāo)注在洛氏硬度符號HR后面。后面。3 3、優(yōu)缺點、優(yōu)缺點優(yōu)點：優(yōu)點：壓痕小，可用來測量成品或較薄工件的硬度，試驗操壓痕小，可用來測量成品或較薄工件的硬度，試驗操作簡單迅速，采用不同硬度標(biāo)尺，能測量從軟到硬的各種金屬作簡單迅速，采用不同硬度標(biāo)尺，能測量從軟到硬的各種金屬材料。材料。缺點：缺點：壓痕小，當(dāng)材料內(nèi)部組織不均勻時，硬度值波動較大，測壓痕小，當(dāng)材料內(nèi)部組織不均勻時，硬度值波動較大，測量結(jié)果不能反映被測材料的平均硬度，因此，在進(jìn)行洛氏硬度測量結(jié)果不能反映被測材料的平均硬度，因此，在進(jìn)行洛氏硬度測量時，需要在不同部位測量數(shù)次，然后取平均值來表示被

17、測金屬量時，需要在不同部位測量數(shù)次，然后取平均值來表示被測金屬的硬度。的硬度。硬度標(biāo)尺硬度標(biāo)尺壓頭類型壓頭類型總試驗力總試驗力/N/N硬度值有效范圍硬度值有效范圍應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例HRC120金剛石圓錐體147120-67HRC一般淬火鋼件HRB1.588mm鋼球980.725-100HRB軟鋼、退火鋼、銅合金HRA120金剛石圓錐體588.460-85HRA硬質(zhì)合金、表面淬火鋼等1 1、維氏硬度試驗、維氏硬度試驗原理原理: :維氏硬度測試原理與布氏硬度測試原理相同，將相對面夾角為維氏硬度測試原理與布氏硬度測試原理相同，將相對面夾角為136136的金剛石正四棱椎體壓頭，以選定的試驗力壓入試樣表面

18、，經(jīng)過規(guī)定的保的金剛石正四棱椎體壓頭，以選定的試驗力壓入試樣表面，經(jīng)過規(guī)定的保存時間后卸除試驗力，然后測量壓痕對角線的平均長度，計算出硬度值，存時間后卸除試驗力，然后測量壓痕對角線的平均長度，計算出硬度值，維氏硬度用符號維氏硬度用符號HVHV表示，計算公式如下。表示，計算公式如下。HV=0.1891F/dHV=0.1891F/dF-F-試驗力，單位為試驗力，單位為N;N;D-D-壓痕兩條對角線長度的算術(shù)平均值，單位為壓痕兩條對角線長度的算術(shù)平均值，單位為mmmm。3 3、測量范圍、測量范圍 維氏硬度常用試驗力在維氏硬度常用試驗力在49.03-980.7N49.03-980.7N范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。

19、2 2、優(yōu)缺點、優(yōu)缺點優(yōu)點：優(yōu)點：試驗力小，壓痕深度較淺，故可測較薄工件的硬度，尤其是滲碳、試驗力小，壓痕深度較淺，故可測較薄工件的硬度，尤其是滲碳、滲氮層的硬度，另外維氏硬度具有連續(xù)性（滲氮層的硬度，另外維氏硬度具有連續(xù)性（10-1000HV），故可測從很軟），故可測從很軟到很硬的各種材料的硬度，且準(zhǔn)確可靠。到很硬的各種材料的硬度，且準(zhǔn)確可靠。缺點：缺點：測量壓痕對角線長度比較麻煩，且對試樣表面質(zhì)量要求較高。測量壓痕對角線長度比較麻煩，且對試樣表面質(zhì)量要求較高。實際應(yīng)用：實際應(yīng)用：根據(jù)多壓力根據(jù)多壓力值和壓痕，描繪對角線，值和壓痕，描繪對角線，計算長度平均值，算出計算長度平均值，算出維氏硬度

20、值。維氏硬度值。韌性金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力稱為稱為沖擊韌性沖擊韌性。常用一次擺錘沖擊彎曲，試驗來測定金屬材常用一次擺錘沖擊彎曲，試驗來測定金屬材料的沖擊韌性。料的沖擊韌性。u沖擊試樣沖擊試樣u沖擊試樣的原理及方法：沖擊韌度越大，沖擊試樣的原理及方法：沖擊韌度越大， 表示材料的沖擊韌性越好。表示材料的沖擊韌性越好。u小能量多次沖擊試驗小能量多次沖擊試驗疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度 疲勞疲勞概念概念：在交變應(yīng)力作用下，零件所承受的應(yīng)力低在交變應(yīng)力作用下，零件所承受的應(yīng)力低于材料的屈服點，但經(jīng)過較長時間的工作于材料的屈服點，但經(jīng)過較長時間的工作后產(chǎn)生裂紋或突

21、然發(fā)生完全斷裂的現(xiàn)象稱后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的現(xiàn)象稱為為金屬的疲勞金屬的疲勞。疲勞破壞是機(jī)械零件失效的主要原因之一。疲勞破壞是機(jī)械零件失效的主要原因之一。實際應(yīng)用實際應(yīng)用：例如主副軸斷裂問題，經(jīng)過對斷裂面分析，斷裂部位加工面未例如主副軸斷裂問題，經(jīng)過對斷裂面分析，斷裂部位加工面未留有足夠的余量或者熱處理變形較大，導(dǎo)致磨削面未加工出來，而且此位留有足夠的余量或者熱處理變形較大，導(dǎo)致磨削面未加工出來，而且此位置有退刀槽，銳角比較明顯，熱處理后應(yīng)力較大，最開始使用時，屈服點置有退刀槽，銳角比較明顯，熱處理后應(yīng)力較大，最開始使用時，屈服點大于使用強(qiáng)度，但是經(jīng)過一段時間的使用后，裂紋會慢慢變長，變

22、大，最大于使用強(qiáng)度，但是經(jīng)過一段時間的使用后，裂紋會慢慢變長，變大，最終導(dǎo)致斷裂的發(fā)生。因此此件終導(dǎo)致斷裂的發(fā)生。因此此件156FMI副軸斷裂屬于疲勞破壞斷裂。因此按副軸斷裂屬于疲勞破壞斷裂。因此按1:10的比例索賠。的比例索賠。后續(xù)整改方向，主要是控制此外圓粗加工余量，以及熱后續(xù)整改方向，主要是控制此外圓粗加工余量，以及熱處理工藝參數(shù)，特別是電流、電壓、淬火溫度、淬火介質(zhì)的控制。同時淬處理工藝參數(shù)，特別是電流、電壓、淬火溫度、淬火介質(zhì)的控制。同時淬火時出現(xiàn)的不平衡內(nèi)力，會轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)應(yīng)力，應(yīng)力會重新平衡，因此淬火后火時出現(xiàn)的不平衡內(nèi)力，會轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)應(yīng)力，應(yīng)力會重新平衡，因此淬火后也須及時回火，消除

23、內(nèi)應(yīng)力，防止變形過大。也須及時回火，消除內(nèi)應(yīng)力，防止變形過大。疲勞破壞也是我們經(jīng)常需要分析的問題，例如主副軸、曲軸、凸輪軸、疲勞破壞也是我們經(jīng)常需要分析的問題，例如主副軸、曲軸、凸輪軸、齒輪、離合器、啟動電機(jī)軸等傳動零件經(jīng)常會出現(xiàn)疲勞破壞的現(xiàn)象。齒輪、離合器、啟動電機(jī)軸等傳動零件經(jīng)常會出現(xiàn)疲勞破壞的現(xiàn)象。延著矩形花延著矩形花鍵擋圈槽斷鍵擋圈槽斷裂裂156FMI副軸副軸擋圈槽擋圈槽滲碳層深滲碳層深度超差。度超差。金相檢查有裂金相檢查有裂紋。紋。疲勞斷裂疲勞斷裂是由于材料表面和內(nèi)部有缺陷（劃痕、是由于材料表面和內(nèi)部有缺陷（劃痕、夾雜、軟點、顯微裂紋等），這些地方的局部應(yīng)力夾雜、軟點、顯微裂紋等），

24、這些地方的局部應(yīng)力大于屈服強(qiáng)度，從而發(fā)生局部塑性變形而導(dǎo)致疲勞大于屈服強(qiáng)度，從而發(fā)生局部塑性變形而導(dǎo)致疲勞裂紋的產(chǎn)生，這些裂紋隨著循環(huán)應(yīng)力次數(shù)的增加而裂紋的產(chǎn)生，這些裂紋隨著循環(huán)應(yīng)力次數(shù)的增加而逐漸擴(kuò)展，直至最后承載的截面減小到不能承受所逐漸擴(kuò)展，直至最后承載的截面減小到不能承受所加載荷而突然斷裂。加載荷而突然斷裂。產(chǎn)生疲勞的原因產(chǎn)生疲勞的原因金屬零件的疲勞強(qiáng)度受很多因數(shù)的影響，如工作條金屬零件的疲勞強(qiáng)度受很多因數(shù)的影響，如工作條件、表面狀態(tài)、材料成分、組織及殘余內(nèi)應(yīng)力等。件、表面狀態(tài)、材料成分、組織及殘余內(nèi)應(yīng)力等。改善零件的結(jié)構(gòu)形式、降低零件表面粗糙度值及采改善零件的結(jié)構(gòu)形式、降低零件表面粗

25、糙度值及采取各種零件表面強(qiáng)化的方法，都能提高金屬零件的取各種零件表面強(qiáng)化的方法，都能提高金屬零件的疲勞強(qiáng)度。疲勞強(qiáng)度。提高疲勞強(qiáng)度的途徑提高疲勞強(qiáng)度的途徑在循環(huán)應(yīng)力作用下，金屬所受的循環(huán)應(yīng)力在循環(huán)應(yīng)力作用下，金屬所受的循環(huán)應(yīng)力R和斷和斷裂時相應(yīng)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)裂時相應(yīng)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N之間的關(guān)系曲線成為之間的關(guān)系曲線成為R-N疲勞曲線。疲勞曲線。疲勞強(qiáng)度金屬的工藝性能金屬的工藝性能工藝性能工藝性能是指金屬材料對不同加工工是指金屬材料對不同加工工藝方法的適應(yīng)能力。藝方法的適應(yīng)能力。工藝性能工藝性能主要包括主要包括 1、鑄造性能；、鑄造性能； 2、壓力加工性能；、壓力加工性能； 3、焊接性能；、焊接性

26、能； 4、切削加工性能；、切削加工性能； 5、熱處理性能。、熱處理性能。金屬（材料）及合金在鑄造工藝中獲得優(yōu)良鑄金屬（材料）及合金在鑄造工藝中獲得優(yōu)良鑄件的能力稱為件的能力稱為鑄造性能鑄造性能。1、流動性：、流動性：熔融金屬的流動能力成為流動性。熔融金屬的流動能力成為流動性。2、收縮性：、收縮性：鑄件在凝固和冷卻過程中，其體鑄件在凝固和冷卻過程中，其體積和尺寸減小的現(xiàn)象稱為引縮性。積和尺寸減小的現(xiàn)象稱為引縮性。3、偏析傾向：、偏析傾向：金屬凝固后，內(nèi)部化學(xué)成分和金屬凝固后，內(nèi)部化學(xué)成分和組織的不均勻現(xiàn)象稱為偏析。組織的不均勻現(xiàn)象稱為偏析。鑄造性能：鑄造性能：壓力加工是指壓力使零件產(chǎn)生塑性變形，

27、改變其形狀、壓力加工是指壓力使零件產(chǎn)生塑性變形，改變其形狀、尺寸和性能，從而獲得型材或鍛壓件的一種加工方法。尺寸和性能，從而獲得型材或鍛壓件的一種加工方法。壓力加工性能：壓力加工性能：實際應(yīng)用實際應(yīng)用：a、起動軸、曲軸等漸開線花鍵采用冷軋制或搓齒工藝加工，設(shè)備有扎齒機(jī)、搓齒機(jī)；b、AB螺栓大外圓、曲軸螺紋、起動軸螺紋等采用冷擠壓的方式，設(shè)備有擠絲機(jī)等；c、初級主動齒等內(nèi)花鍵采用拉刀的方式進(jìn)行加工，設(shè)備有拉床；d、鍛打零件，應(yīng)用在碳鋼、合金鋼（曲軸、連桿、凸輪軸等）毛坯鍛打；e、應(yīng)用于鈑金類零件，根據(jù)板材的厚度，需要去除的面積，來選定40噸、80噸、160噸等沖壓設(shè)備，摩托車零件主要有離合器起動

28、鏈輪、安裝板等。焊接焊接是通過加熱、加壓或兩者并用，使用或不使是通過加熱、加壓或兩者并用，使用或不使用填充材料，使工件達(dá)到結(jié)合的一種加工方法。用填充材料，使工件達(dá)到結(jié)合的一種加工方法。焊接性能：焊接性能：焊接性能焊接性能是指金屬材料對焊接加工的適應(yīng)能力，是指金屬材料對焊接加工的適應(yīng)能力，也就是在一定的焊接工藝條件下，金屬材料獲得也就是在一定的焊接工藝條件下，金屬材料獲得優(yōu)良焊接接頭的難以程度。優(yōu)良焊接接頭的難以程度。切削加工切削加工是指通過機(jī)床提供的切削運動和動力，使刀具和工件是指通過機(jī)床提供的切削運動和動力，使刀具和工件產(chǎn)生相對運動，從而切除工件上多余的材料，以獲得合格零件產(chǎn)生相對運動，從而

29、切除工件上多余的材料，以獲得合格零件的加工過程。的加工過程。切削加工性能：切削加工性能：切削加工性能切削加工性能是指切削加工金屬材料的難易程度。是指切削加工金屬材料的難易程度。實際應(yīng)用實際應(yīng)用：金屬化學(xué)成分、硬度、雜質(zhì)、熱處理工藝等不同，直接影響刀具的選型、機(jī)床的剛性、加工效率等，比如軸類零件，鍛件車外圓的轉(zhuǎn)速可以達(dá)到1200r/min，而鑄件適合在600r/min的轉(zhuǎn)速，如果對刀具和材料熱處理進(jìn)行改進(jìn)，效率也可能會得到提高。因此切削加工性能已經(jīng)作為機(jī)加廠很重要的改善項目，直接影響公司的制造成本和核心競爭力。金屬材料通過熱處理可以改善其切削加工性金屬材料通過熱處理可以改善其切削加工性能，也是改

30、善其力學(xué)性能的重要途徑。熱處能，也是改善其力學(xué)性能的重要途徑。熱處理性能包括淬透性、淬硬性、過熱敏感性、理性能包括淬透性、淬硬性、過熱敏感性、回火脆性、變形與開裂傾向、脫氧脫碳傾向回火脆性、變形與開裂傾向、脫氧脫碳傾向（在第六章中詳細(xì)論述）（在第六章中詳細(xì)論述）。熱處理性能：熱處理性能：第二章第二章金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶晶體與非晶體晶體與非晶體非晶體：非晶體：在物質(zhì)內(nèi)部，凡原子呈無序堆積狀 況的，稱為非晶體。如：普通玻璃、松香、樹脂等。晶體：晶體：凡原子呈有序、有規(guī)則排列的物質(zhì)，金屬的固態(tài)、金剛石、明礬晶體等。一、金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)一、金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)晶格和晶胞：晶格和晶胞

31、：表示原子在晶體中排列規(guī)律的空間格架表示原子在晶體中排列規(guī)律的空間格架叫做叫做晶格晶格。能完整地反映晶格特征的最小幾何單元能完整地反映晶格特征的最小幾何單元稱為稱為晶胞晶胞。晶面和晶向：晶面和晶向：在晶體中由一系列原子組成的平面，秋為在晶體中由一系列原子組成的平面，秋為晶面晶面。通過兩個或兩個以上原子中心的直線，可代表通過兩個或兩個以上原子中心的直線，可代表晶格空間排列的一定方向，稱為晶格空間排列的一定方向，稱為晶向晶向 晶體結(jié)構(gòu)的概念晶體結(jié)構(gòu)的概念體心立方晶格：體心立方晶格：它的晶胞是一個立方體，原子位于立它的晶胞是一個立方體，原子位于立方體的八個頂角上和立方體的中心。如：鉻（方體的八個頂角

32、上和立方體的中心。如：鉻（CrCr）、）、釩（釩（V V）、鎢（）、鎢（W W）、鉬（）、鉬（MoMo）及）及-Fe-Fe面心立方晶格：面心立方晶格：它的晶胞也是一個立方體，原子位于它的晶胞也是一個立方體，原子位于立方體的八個頂角上和立方體六個面的中心。立方體的八個頂角上和立方體六個面的中心。 如：如：鋁（鋁（AlAl）、銅（）、銅（CuCu）、鉛（）、鉛（PbPb）、鎳（）、鎳（NiNi）及）及-Fe-Fe密排六方晶格：密排六方晶格：它的晶胞是一個正六棱柱體，原子排它的晶胞是一個正六棱柱體，原子排列在柱體的每個頂角上和上、下底面的中心，另外列在柱體的每個頂角上和上、下底面的中心，另外三個原子

33、排列在柱體內(nèi)。屬于這種晶格類型的金屬三個原子排列在柱體內(nèi)。屬于這種晶格類型的金屬有鎂（有鎂（MgMg）、鈹（）、鈹（BeBe）、鎘（）、鎘（CdCd）、及鋅（）、及鋅（ZnZn）等。）等。金屬晶格的類型金屬晶格的類型金屬材料的實際晶體結(jié)構(gòu)金屬材料的實際晶體結(jié)構(gòu)點缺陷點缺陷 晶體中呈點狀的缺陷，即在三維空間上晶體中呈點狀的缺陷，即在三維空間上尺寸都很小的晶體缺陷，常見有空位、間隙、置換原尺寸都很小的晶體缺陷，常見有空位、間隙、置換原子缺陷。子缺陷。線缺陷線缺陷 常見缺陷為錯位，晶格中有一列或若干列常見缺陷為錯位，晶格中有一列或若干列原子發(fā)生了某些有規(guī)律的錯排現(xiàn)象。有刃型位錯和螺原子發(fā)生了某些有規(guī)

34、律的錯排現(xiàn)象。有刃型位錯和螺型位錯。型位錯。面缺陷面缺陷 是指晶體中的晶界和亞晶界，晶界為兩晶是指晶體中的晶界和亞晶界，晶界為兩晶粒之間原子無規(guī)則排列的過渡層。粒之間原子無規(guī)則排列的過渡層。存在許多尺寸很少位向差也很小的小晶粒，小晶粒之存在許多尺寸很少位向差也很小的小晶粒，小晶粒之間的交界面稱為亞晶界。間的交界面稱為亞晶界。金屬由原子不規(guī)則排列的液體金屬由原子不規(guī)則排列的液體轉(zhuǎn)變?yōu)樵右?guī)則排列的固體轉(zhuǎn)變?yōu)樵右?guī)則排列的固體的過程稱為結(jié)晶。的過程稱為結(jié)晶。 純金屬的冷卻曲線及純金屬的冷卻曲線及過冷度過冷度。用熱分析法進(jìn)行研究用熱分析法進(jìn)行研究 純金屬的冷卻曲線純金屬的冷卻曲線( (理論理論) )

35、 純金屬的冷卻曲線純金屬的冷卻曲線( (實際實際) )二、純金屬的結(jié)晶二、純金屬的結(jié)晶純金屬的結(jié)晶過程純金屬的結(jié)晶過程結(jié)晶結(jié)晶結(jié)束結(jié)束晶核晶核長長 大大形形 核核 與與晶晶 核核 長長 大大形形 核核溶溶 液液u晶粒大小對金屬材料力學(xué)性能的影響晶粒大小對金屬材料力學(xué)性能的影響金屬的晶粒大小對金屬的力學(xué)性能具有重要金屬的晶粒大小對金屬的力學(xué)性能具有重要的影響，在室溫下，細(xì)晶粒比粗晶粒具有更的影響，在室溫下，細(xì)晶粒比粗晶粒具有更高的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性高的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性。u細(xì)化晶粒的方法細(xì)化晶粒的方法（1 1）增加過冷度度；）增加過冷度度；（2 2）變質(zhì)處理）變質(zhì)處理（3 3）振動處理；

36、）振動處理；金屬材料結(jié)晶后晶粒的控制金屬材料結(jié)晶后晶粒的控制實際應(yīng)用實際應(yīng)用：氣缸體在澆注時，邊澆注邊加入絲硅，起到細(xì)化晶粒、改善組織的目的。三、金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變?nèi)⒔饘俚耐禺悩?gòu)轉(zhuǎn)變金屬在固態(tài)下，隨溫度的改變有一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪痪Ы饘僭诠虘B(tài)下，隨溫度的改變有一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪痪Ц竦默F(xiàn)象稱為格的現(xiàn)象稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的金屬有：鐵、鈷、鈦、錫、錳等。具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的金屬有：鐵、鈷、鈦、錫、錳等。同一金屬的同素異構(gòu)晶體按其穩(wěn)定存在的溫度，由低溫同一金屬的同素異構(gòu)晶體按其穩(wěn)定存在的溫度，由低溫到高溫依次用希臘字母到高溫依次用希臘字母，等表示等表示金屬材料塑性變形金屬材

37、料塑性變形金屬的塑性變形是指當(dāng)外力大于該金屬的屈服強(qiáng)度時所產(chǎn)生金屬的塑性變形是指當(dāng)外力大于該金屬的屈服強(qiáng)度時所產(chǎn)生的變形。的變形?；貜?fù)回復(fù)回復(fù)是指將冷卻變形金屬加熱到不高的溫度，變形金屬的顯回復(fù)是指將冷卻變形金屬加熱到不高的溫度，變形金屬的顯微組織無顯著變化，晶粒仍保持纖維狀或扁平狀的變形組織微組織無顯著變化，晶粒仍保持纖維狀或扁平狀的變形組織的階段。的階段。再結(jié)晶再結(jié)晶將冷變形金屬加熱到一定溫度時，在變形組織的基體上產(chǎn)生將冷變形金屬加熱到一定溫度時，在變形組織的基體上產(chǎn)生新的無畸變得晶核，并迅速長大形成等軸的晶粒，逐漸取代新的無畸變得晶核，并迅速長大形成等軸的晶粒，逐漸取代全部變形組織，這個

38、過程稱為結(jié)晶。全部變形組織，這個過程稱為結(jié)晶。第三章第三章金屬的塑性變形金屬的塑性變形晶粒長大晶粒長大再結(jié)晶完成后的金屬一般都得到細(xì)小而均勻的等軸晶粒，再結(jié)晶完成后的金屬一般都得到細(xì)小而均勻的等軸晶粒，若繼續(xù)升高加熱溫度或延長保溫時間，將引起晶粒以相若繼續(xù)升高加熱溫度或延長保溫時間，將引起晶粒以相互吞并的方式長大?；ネ滩⒌姆绞介L大。晶粒粗大會使金屬的強(qiáng)度，尤其是晶粒粗大會使金屬的強(qiáng)度，尤其是塑性和韌性降低，應(yīng)盡量避免。塑性和韌性降低，應(yīng)盡量避免。u合金合金由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬元素與非金屬元素經(jīng)一定由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬元素與非金屬元素經(jīng)一定方法合成的具有金屬特性的物質(zhì)成為

39、合金。方法合成的具有金屬特性的物質(zhì)成為合金。u組元組元組成合金最基本的獨立物質(zhì)，組元通常是指組成合金的元素。組成合金最基本的獨立物質(zhì)，組元通常是指組成合金的元素。u相相合金中化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)及性能相同的組成部分，相與相之間具合金中化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)及性能相同的組成部分，相與相之間具有明顯的界限。各相的大小、形狀和分布方式對合金的性能起有明顯的界限。各相的大小、形狀和分布方式對合金的性能起著決定性的作用。著決定性的作用?；靖拍罨靖拍畹谒恼碌谒恼妈F碳合金鐵碳合金u組織組織合金的組織是指合金中不同相之間相互組合而成的綜合體，各合金的組織是指合金中不同相之間相互組合而成的綜合體，各相的大小、形狀和分布方

40、式對合金的性能起著決定性的作用。相的大小、形狀和分布方式對合金的性能起著決定性的作用。u固溶體固溶體一種組元的原子溶入另一組元的晶格中所形成的均勻的固相成一種組元的原子溶入另一組元的晶格中所形成的均勻的固相成為固溶體。為固溶體。u金屬化合物金屬化合物合金組元之間發(fā)生相互作用而形成的一種具有金屬特性的物質(zhì)合金組元之間發(fā)生相互作用而形成的一種具有金屬特性的物質(zhì)。u混合物混合物兩種或兩種以上的相按一定的體積分?jǐn)?shù)組成的物質(zhì)。兩種或兩種以上的相按一定的體積分?jǐn)?shù)組成的物質(zhì)。u二元合金相圖二元合金相圖合金相圖是用圖解方法表示合金系中合金狀態(tài)與成分和溫度之合金相圖是用圖解方法表示合金系中合金狀態(tài)與成分和溫度之

41、間關(guān)系的圖表。間關(guān)系的圖表。鐵碳合金的相及組織鐵碳合金的相及組織鋼鐵材料是現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的金屬材料，鋼鐵材料是現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的金屬材料，其中碳鋼和鑄鐵都是鐵和碳的合金，在鐵碳合金中，其中碳鋼和鑄鐵都是鐵和碳的合金，在鐵碳合金中，碳和鐵可以形成固溶體，也可以形成化合物，還可碳和鐵可以形成固溶體，也可以形成化合物，還可以形成混合物，以形成混合物，在鐵碳合金中有以下幾種基本相和在鐵碳合金中有以下幾種基本相和組織。組織。1 1、鐵素體；、鐵素體；2 2、奧氏體；、奧氏體；3 3、滲碳體；、滲碳體；4 4、珠光體；、珠光體；5 5、萊氏體。、萊氏體。鐵素體鐵素體 概念概念：碳溶解在：碳溶

42、解在-Fe-Fe中形成的間隙固溶體稱為中形成的間隙固溶體稱為鐵素體。鐵素體。 符號符號：F F， 體心立方晶格體心立方晶格 溶解能力溶解能力：溶解度很小，在：溶解度很小，在727727時，碳在時，碳在-Fe-Fe中的最大溶碳量為中的最大溶碳量為0.0218%0.0218%，隨溫度的，隨溫度的降低逐漸減小。降低逐漸減小。 性能性能：由于鐵素體的含碳量低，所以鐵素體：由于鐵素體的含碳量低，所以鐵素體的性能與純鐵相似。即有良好的塑性和韌性，的性能與純鐵相似。即有良好的塑性和韌性，強(qiáng)度和硬較低。強(qiáng)度和硬較低。奧氏體奧氏體 概念概念：碳溶解在：碳溶解在FeFe中形成的間隙固溶體中形成的間隙固溶體稱為奧氏

43、體。稱為奧氏體。 符號符號：A A， 面心立方晶格面心立方晶格 溶碳能力溶碳能力：較強(qiáng)。在：較強(qiáng)。在11481148時可時可溶溶C C 為為2.11%2.11%，在，在727727時，可溶時，可溶C C為為0.77%0.77%。 性能性能：強(qiáng)度、硬度不高，具有良：強(qiáng)度、硬度不高，具有良好的塑性，是絕大多數(shù)鋼在高溫好的塑性，是絕大多數(shù)鋼在高溫進(jìn)行鍛造和扎制時所要求的組織。進(jìn)行鍛造和扎制時所要求的組織。滲碳體滲碳體概念概念：具有復(fù)雜晶體機(jī)構(gòu)的金屬化合物：具有復(fù)雜晶體機(jī)構(gòu)的金屬化合物化學(xué)式化學(xué)式： Fe CFe C。特點特點：滲碳體的性能特點是高熔點：滲碳體的性能特點是高熔點（12271227）、高

44、硬度（）、高硬度（950-1050HV950-1050HV），斷后），斷后伸長率和沖擊韌度幾乎為零。滲碳體可分解伸長率和沖擊韌度幾乎為零。滲碳體可分解為鐵和石墨，這對鑄鐵的生產(chǎn)具有重要意義。為鐵和石墨，這對鑄鐵的生產(chǎn)具有重要意義。實際應(yīng)用：實際應(yīng)用：滲碳體有時候?qū)儆谟泻Φ慕M織，特別是鑄造件，滲碳體有時候?qū)儆谟泻Φ慕M織，特別是鑄造件，含有較大的滲碳體，零件就沒有延伸率，會發(fā)生脆斷，比含有較大的滲碳體，零件就沒有延伸率，會發(fā)生脆斷，比如通機(jī)曲軸（鑄造件）滲碳體要求如通機(jī)曲軸（鑄造件）滲碳體要求3%3%。超差就作報廢處。超差就作報廢處理，重新回爐澆注；氣缸體導(dǎo)管和座圈粉末冶金件理，重新回爐澆注；氣缸

45、體導(dǎo)管和座圈粉末冶金件滲碳體滲碳體要求要求2% ，超差就作報廢處理超差就作報廢處理。3珠光體珠光體概念概念：是鐵素體與滲碳體的混合物：是鐵素體與滲碳體的混合物符號符號： P P ，是鐵素體和滲碳體片層相間，是鐵素體和滲碳體片層相間，交替排列。交替排列。溶碳能力溶碳能力：在：在727727時，時，C=0.77%C=0.77%性能特點性能特點：取決于鐵素體和滲碳體的性能，：取決于鐵素體和滲碳體的性能，強(qiáng)度較高，硬度適中，具有一定的塑性強(qiáng)度較高，硬度適中，具有一定的塑性 萊氏體萊氏體概念概念：是含碳量為：是含碳量為4.3%4.3%的液態(tài)鐵碳合金的液態(tài)鐵碳合金在在1148 1148 時從液體上中間結(jié)晶

46、出的奧氏時從液體上中間結(jié)晶出的奧氏體和滲碳體的混合物。體和滲碳體的混合物。符號符號：LdLd（高溫萊氏體，溫度（高溫萊氏體，溫度727727）由于奧氏體在由于奧氏體在727727時轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，所時轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，所以在室溫下的萊氏體由珠光體和滲碳體組以在室溫下的萊氏體由珠光體和滲碳體組成叫低溫萊氏體。成叫低溫萊氏體。LdLd表示表示溶碳能力溶碳能力：C=4.3%C=4.3%性能特點性能特點：硬度很高，塑性很差。：硬度很高，塑性很差。鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖鐵碳合金的分類鐵碳合金的分類 鋼鋼：0.0218%0.0218%C C2.11%2.11%的鐵碳合金的鐵碳合金亞共析鋼：亞共析鋼：0.071

47、8%0.0718%C C0.77%0.77%共析鋼：共析鋼：C=0.77%C=0.77%過共析鋼：過共析鋼：0.77%0.77%C C2.11%2.11% 白口鑄鐵白口鑄鐵：2.11%C2.11%C6.69%6.69%亞共晶白口鑄鐵：亞共晶白口鑄鐵：2.11%C2.11%C4.3%4.3%共晶白口鑄鐵：共晶白口鑄鐵：C=4.3%C=4.3%過晶白口鑄鐵：過晶白口鑄鐵：4.3%4.3%C C6.69%6.69%第五章第五章碳素鋼碳素鋼一、硅一、硅1 1、來源：煉鋼后期作脫氧劑帶入；、來源：煉鋼后期作脫氧劑帶入；2 2、對鋼的性能影響：提高鋼的強(qiáng)度、硬度；、對鋼的性能影響：提高鋼的強(qiáng)度、硬度；3

48、3、是鋼中的有益元素。、是鋼中的有益元素。二、錳二、錳1 1、來源：煉鋼脫氧劑。、來源：煉鋼脫氧劑。2 2、對鋼的性能影響：提高鋼的強(qiáng)度與硬度。、對鋼的性能影響：提高鋼的強(qiáng)度與硬度。3 3、是鋼中的有益元素、是鋼中的有益元素 三、硫三、硫1 1、來源：生鐵帶入；、來源：生鐵帶入；2 2、對鋼的性能影響：對鋼造成熱脆性；、對鋼的性能影響：對鋼造成熱脆性；3 3、是鋼中的有害元素。、是鋼中的有害元素。四、磷四、磷1 1、來源：生鐵帶入；、來源：生鐵帶入；2 2、對鋼的性能影響，對鋼造成冷脆性；、對鋼的性能影響，對鋼造成冷脆性；3 3、是鋼中的有害元素。、是鋼中的有害元素。二、碳素鋼的分類二、碳素鋼

49、的分類按鋼的含碳量分類：按鋼的含碳量分類：1 1、低碳鋼：、低碳鋼：C0.25%C0.25%2 2、中碳鋼：、中碳鋼：0.25%0.25%C C0.6%0.6%3 3、高碳鋼：、高碳鋼：C0.6%C0.6%二、按鋼的質(zhì)量分類：二、按鋼的質(zhì)量分類：1 1、普通鋼：、普通鋼：S0.05%S0.05%，P0.045%P0.045%2 2、優(yōu)質(zhì)鋼：、優(yōu)質(zhì)鋼：S0.035%S0.035%，P0.035%P0.035%3 3、高級優(yōu)質(zhì)鋼：、高級優(yōu)質(zhì)鋼：S0.025%S0.025%，P0.025%P0.025%三、按鋼的用途分類：三、按鋼的用途分類：1 1、結(jié)構(gòu)鋼：主要用于制造各種、結(jié)構(gòu)鋼：主要用于制造各種

50、機(jī)械零件和工程構(gòu)件。機(jī)械零件和工程構(gòu)件。C C0.7%0.7%2 2、工具鋼：主要用于制造各種、工具鋼：主要用于制造各種刀具、模具和量具。其含碳量大刀具、模具和量具。其含碳量大于于0.70%0.70%三、碳素鋼的牌號及用途三、碳素鋼的牌號及用途牌號：牌號：Q Q屈服點數(shù)值，質(zhì)量等級符屈服點數(shù)值，質(zhì)量等級符號和脫氧方法符號；號和脫氧方法符號；性能：一般；性能：一般；應(yīng)用：廠房、橋梁、船舶、鉚釘、應(yīng)用：廠房、橋梁、船舶、鉚釘、螺釘、螺母等。螺釘、螺母等。例如：例如：Q235-AFQ235-AF：表示屈服點為：表示屈服點為235Mpa235Mpa的的A A級沸騰鋼級沸騰鋼 實際應(yīng)用：實際應(yīng)用：Q23

51、5Q235主要應(yīng)用在起動離主要應(yīng)用在起動離合器鏈輪合器鏈輪一、碳素結(jié)構(gòu)鋼：一、碳素結(jié)構(gòu)鋼：牌號：用兩位數(shù)字表示鋼中平均含碳量的十分之幾。牌號：用兩位數(shù)字表示鋼中平均含碳量的十分之幾。分類：分類：1 1）、）、08250825鋼，屬于低碳鋼鋼，屬于低碳鋼 性能：強(qiáng)度、硬度較低、塑性、韌性及焊接性良好；性能：強(qiáng)度、硬度較低、塑性、韌性及焊接性良好； 用途：沖壓件、焊接結(jié)構(gòu)件及滲碳件用途：沖壓件、焊接結(jié)構(gòu)件及滲碳件 如：深沖器件、壓力容器等。如：深沖器件、壓力容器等。2 2）、）、30553055鋼鋼 屬于中碳鋼屬于中碳鋼 性能：較高的強(qiáng)度和硬度，是塑性和韌性能：較高的強(qiáng)度和硬度，是塑性和韌性隨含碳

52、量的增加而逐步降低。性隨含碳量的增加而逐步降低。 用途：制作受力較大的機(jī)械零件。用途：制作受力較大的機(jī)械零件。 如：連桿、曲軸、齒輪等如：連桿、曲軸、齒輪等3 3）、）、6060鋼以上鋼以上 屬于高碳鋼。屬于高碳鋼。性能：有較高的強(qiáng)度、硬度和彈性；性能：有較高的強(qiáng)度、硬度和彈性；用途：制造較高強(qiáng)度、耐磨性和彈性的零件用途：制造較高強(qiáng)度、耐磨性和彈性的零件 如：氣如：氣門彈簧、彈簧墊圈等門彈簧、彈簧墊圈等碳素工具鋼：碳素工具鋼：牌號：牌號：T+T+數(shù)字（平均含碳量的千分?jǐn)?shù)）數(shù)字（平均含碳量的千分?jǐn)?shù)） 如：如：T12AT12A：表示平均含碳量：表示平均含碳量1.2%1.2%的高效優(yōu)的高效優(yōu) 質(zhì)碳素

53、工具鋼。質(zhì)碳素工具鋼。T7T8T7T8：鉆頭、模具等：鉆頭、模具等T9T10T9T10：絲錐、板牙等：絲錐、板牙等T11T13T11T13：銼刀、削刀等：銼刀、削刀等實際應(yīng)用：實際應(yīng)用：T10T10應(yīng)用于我們的專用應(yīng)用于我們的專用檢具，外徑卡規(guī)等。檢具，外徑卡規(guī)等。鑄造碳鋼：鑄造碳鋼：牌號：牌號：ZG+ZG+數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字第一組數(shù)字：屈服點第一組數(shù)字：屈服點第二組數(shù)字：抗拉強(qiáng)度值第二組數(shù)字：抗拉強(qiáng)度值如：如：ZG270500ZG270500，應(yīng)用：制造形狀復(fù)雜力學(xué)性能要應(yīng)用：制造形狀復(fù)雜力學(xué)性能要求較高的機(jī)械零件。求較高的機(jī)械零件。第六章第六章鋼材的熱處理鋼材的熱處理一、熱處理：一、熱處理：

54、熱處理熱處理是將固態(tài)金屬或合金采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱、保溫和是將固態(tài)金屬或合金采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱、保溫和冷卻以獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。冷卻以獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。熱處理的目的：熱處理的目的： 提高零件的使用性能；提高零件的使用性能； 充分發(fā)揮鋼材的潛力；充分發(fā)揮鋼材的潛力； 延長零件的使用壽面；延長零件的使用壽面； 改善工件的工藝性能，提高加工質(zhì)量，減小刀具的磨損改善工件的工藝性能，提高加工質(zhì)量，減小刀具的磨損。鋼的熱處理方法：退火、正火、淬火、回火及表面熱處理等五鋼的熱處理方法：退火、正火、淬火、回火及表面熱處理等五種。種。熱處理使鋼性能發(fā)生變化的原因：熱處理使鋼性

55、能發(fā)生變化的原因：由于鐵有同素異轉(zhuǎn)變，從而使鋼在加熱和冷卻過程中，發(fā)生了由于鐵有同素異轉(zhuǎn)變，從而使鋼在加熱和冷卻過程中，發(fā)生了組織與結(jié)構(gòu)變化。組織與結(jié)構(gòu)變化。二、鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變二、鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變 鋼的奧氏體化鋼的奧氏體化奧氏體晶核的形成及長大；奧氏體晶核的形成及長大；殘余滲碳件的溶解；殘余滲碳件的溶解；奧氏體的均勻化；奧氏體的均勻化；在熱處理工藝中，鋼保溫的目的是：在熱處理工藝中，鋼保溫的目的是：、為了使工件熱透；、為了使工件熱透；、使組織轉(zhuǎn)變完全；、使組織轉(zhuǎn)變完全；、使奧氏體成分均勻。、使奧氏體成分均勻。奧氏體晶粒的長大：奧氏體晶粒的長大：加熱溫度越高，保溫時間越長，奧氏體晶粒越

56、大。加熱溫度越高，保溫時間越長，奧氏體晶粒越大。三、鋼材在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變?nèi)?、鋼材在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變等溫轉(zhuǎn)變圖的建立等溫轉(zhuǎn)變圖的建立過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能珠光體轉(zhuǎn)變：珠光體轉(zhuǎn)變：溫度：溫度：A1550 A1550 珠光體珠光體 HRCHRCA1650A1650珠光體珠光體P P 2525650 650 600 600 索氏體索氏體S 2535S 2535600 600 550 550 屈氏體屈氏體T 3540T 3540貝氏體型轉(zhuǎn)變：貝氏體型轉(zhuǎn)變：550 550 MsMs貝氏體貝氏體B 4045B 40455

57、50 550 350 350 上貝氏體上貝氏體B B上上 350 350 MsMs下貝氏體下貝氏體B B下下 4555 4555 馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變碳在碳在FeFe中的過飽和固溶體，稱為馬氏體，用中的過飽和固溶體，稱為馬氏體，用符號符號M M表示，體心正方晶格。表示，體心正方晶格。馬氏體轉(zhuǎn)變的特點：馬氏體轉(zhuǎn)變的特點：轉(zhuǎn)變溫度：轉(zhuǎn)變溫度：MsMfMsMf轉(zhuǎn)變速度極快；轉(zhuǎn)變速度極快；轉(zhuǎn)變體積發(fā)生膨脹；轉(zhuǎn)變體積發(fā)生膨脹；轉(zhuǎn)變不徹底。轉(zhuǎn)變不徹底。性能特點：針狀馬氏體：硬度高、脆性大；板條性能特點：針狀馬氏體：硬度高、脆性大；板條馬氏體：強(qiáng)度、韌性較好馬氏體：強(qiáng)度、韌性較好馬氏體的硬度主要取決于含碳量

58、。馬氏體的硬度主要取決于含碳量。過冷奧氏體等溫度轉(zhuǎn)變圖的應(yīng)用。過冷奧氏體等溫度轉(zhuǎn)變圖的應(yīng)用。在等溫轉(zhuǎn)變圖上估計連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，確定馬在等溫轉(zhuǎn)變圖上估計連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，確定馬氏體臨界冷卻速度氏體臨界冷卻速度 四、退火與正火四、退火與正火退火退火概念：將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時間，概念：將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時間，然后緩慢冷卻（一般隨爐冷卻）的熱處理然后緩慢冷卻（一般隨爐冷卻）的熱處理工藝稱為退火。工藝稱為退火。退火的主要目的是：降低鋼的硬度，提高塑退火的主要目的是：降低鋼的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加工；細(xì)化性，以利于切削加工及冷變形加工；細(xì)化晶粒，均勻鋼的組織及成分，

59、改善鋼的性晶粒，均勻鋼的組織及成分，改善鋼的性能或為以后的熱處理作組織上的準(zhǔn)備；消能或為以后的熱處理作組織上的準(zhǔn)備；消除鋼中的殘余內(nèi)應(yīng)力，以防止變形幫開裂。除鋼中的殘余內(nèi)應(yīng)力，以防止變形幫開裂。退火的方法：退火的方法：完全退火：完全退火：完全退火是將鋼加熱到完全奧氏體（完全退火是將鋼加熱到完全奧氏體（Ac3Ac3以上以上30500C30500C），隨之緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態(tài)），隨之緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的工藝方法。應(yīng)用：中碳鋼及低、中碳合金結(jié)組織的工藝方法。應(yīng)用：中碳鋼及低、中碳合金結(jié)構(gòu)鋼的鍛件、鑄件、熱軋型材等。構(gòu)鋼的鍛件、鑄件、熱軋型材等。球化退火：球化退火是將鋼加熱到球化

60、退火：球化退火是將鋼加熱到AC1AC1以上以上2020300C300C，保溫一定得時間，以不大于，保溫一定得時間，以不大于500C/H500C/H得冷卻得冷卻速度隨爐冷卻，使鋼終碳化物呈球狀得工藝方法。速度隨爐冷卻，使鋼終碳化物呈球狀得工藝方法。應(yīng)用：適用于共析鋼及過共析鋼。如碳素工具鋼，應(yīng)用：適用于共析鋼及過共析鋼。如碳素工具鋼，合金工具鋼、軸承鋼等。合金工具鋼、軸承鋼等。去應(yīng)力退火：去應(yīng)力退火是將鋼加熱到略低于去應(yīng)力退火：去應(yīng)力退火是將鋼加熱到略低于A1A1得得溫度，保溫一定時間后緩慢冷卻得工藝方法。應(yīng)溫度，保溫一定時間后緩慢冷卻得工藝方法。應(yīng)用：消除塑性變形、焊接、切削加工、鑄造等形用：