金屬熱處理及力學(xué)性能

1、授課內(nèi)容為授課內(nèi)容為第二章第二章 焊接焊接與切割基礎(chǔ)知識(shí)與切割基礎(chǔ)知識(shí)中的第一中的第一節(jié)、第二節(jié)、第三節(jié)內(nèi)容。節(jié)、第二節(jié)、第三節(jié)內(nèi)容。金屬熱處理及力學(xué)性金屬熱處理及力學(xué)性能能 引入：引入：1.你知道幾種焊接方法？你知道幾種焊接方法？2.你知道什么是淬火嗎？你知道什么是淬火嗎？一、焊接與切割的分類一、焊接與切割的分類（一）焊接的分類（一）焊接的分類1.氣焊氣焊 利用氣體火焰作為熱源的焊接法。利用氣體火焰作為熱源的焊接法。2.焊條電弧焊焊條電弧焊 用手工操縱焊條進(jìn)行電弧焊接。用手工操縱焊條進(jìn)行電弧焊接。3.埋弧焊埋弧焊 電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法。法。4.氣體保

2、護(hù)電弧焊氣體保護(hù)電弧焊 用外加氣體作為電弧介質(zhì)用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊（如氬弧焊、二并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊（如氬弧焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊、混合氣體保護(hù)焊等）。氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊、混合氣體保護(hù)焊等）。5.氬弧焊氬弧焊 使用氬氣作為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)使用氬氣作為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)焊。焊。6.二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊 利用利用CO2作為保護(hù)氣作為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)焊。體的氣體保護(hù)焊。7.混合氣體保護(hù)焊混合氣體保護(hù)焊 由兩種或兩種以上氣體，由兩種或兩種以上氣體，按一定比例組成的混合氣體作為保護(hù)氣體的按一定比例組成的混合氣體作為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)焊。氣體保護(hù)焊。8.

3、等離子弧焊等離子弧焊 利用水冷噴嘴對(duì)電弧的拘束作利用水冷噴嘴對(duì)電弧的拘束作用，獲得較高能量密度的等離子弧進(jìn)行焊接用，獲得較高能量密度的等離子弧進(jìn)行焊接方法。方法。9.激光焊激光焊 以聚集的激光束作為能源轟擊焊件以聚集的激光束作為能源轟擊焊件產(chǎn)生的熱量進(jìn)行焊接的方法。產(chǎn)生的熱量進(jìn)行焊接的方法。 11.電子束焊電子束焊 利用加速和聚集的電子束利用加速和聚集的電子束轟擊置于真空或非真空的焊件所產(chǎn)生的轟擊置于真空或非真空的焊件所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行焊接的方法。熱能進(jìn)行焊接的方法。12.堆焊堆焊 為增大或恢復(fù)焊件尺寸，或使焊為增大或恢復(fù)焊件尺寸，或使焊件表面獲得具有特殊性能的熔敷金屬而件表面獲得具有特殊性能的

4、熔敷金屬而進(jìn)行的焊接。進(jìn)行的焊接。13.電渣焊電渣焊 利用電流通過(guò)液體熔渣所產(chǎn)生利用電流通過(guò)液體熔渣所產(chǎn)生的電阻熱進(jìn)行焊接的方法。的電阻熱進(jìn)行焊接的方法。14.原子氫焊原子氫焊 分子氫通過(guò)兩個(gè)鎢極之間的分子氫通過(guò)兩個(gè)鎢極之間的電弧熱分解成原子氫。當(dāng)其在焊件表面電弧熱分解成原子氫。當(dāng)其在焊件表面重新結(jié)合的分子氫時(shí)放出熱量。以此為重新結(jié)合的分子氫時(shí)放出熱量。以此為熱源進(jìn)行焊接的方法。熱源進(jìn)行焊接的方法。 （二）熱切割的分類（二）熱切割的分類金屬切割過(guò)程中加熱方法的不同其切割原理也金屬切割過(guò)程中加熱方法的不同其切割原理也不近相同，可以把切割方法分為三種類型，即不近相同，可以把切割方法分為三種類型，即

5、火焰切割、電弧切割、激光切割。原理如下：火焰切割、電弧切割、激光切割。原理如下：1.火焰切割原理火焰切割原理（1）氧）氧 - 乙炔氣割乙炔氣割 氧氧 - 乙炔氣割是利用氧乙炔氣割是利用氧 乙炔預(yù)熱火焰使金屬純氧氣流中能夠劇烈燃燒，乙炔預(yù)熱火焰使金屬純氧氣流中能夠劇烈燃燒，生成熔渣和放出大量熱量的原理而進(jìn)行的切割生成熔渣和放出大量熱量的原理而進(jìn)行的切割方法。方法。（2）液化石油氣切割）液化石油氣切割 液化石油氣切割的原理液化石油氣切割的原理與氧與氧 乙炔氣割相同乙炔氣割相同 。 （3）氫氧源切割）氫氧源切割 利用水電解氫氧發(fā)生器，利用水電解氫氧發(fā)生器，用直流電將水電解成氫氣和氧氣，其氣體比用直流

6、電將水電解成氫氣和氧氣，其氣體比例恰好完全燃燒，溫度可達(dá)例恰好完全燃燒，溫度可達(dá)28003000，可，可以利用火焰加熱。以利用火焰加熱。 （4）氧熔劑切割）氧熔劑切割 氧熔劑切割是在切割氧流氧熔劑切割是在切割氧流中加入純鐵粉或其他溶劑，利用他們的燃燒中加入純鐵粉或其他溶劑，利用他們的燃燒熱和廢渣作用實(shí)現(xiàn)氣割的方法為氧熔劑切割。熱和廢渣作用實(shí)現(xiàn)氣割的方法為氧熔劑切割。掉，實(shí)現(xiàn)切割的方法。掉，實(shí)現(xiàn)切割的方法。 2.電弧切割電弧切割（1）等離子弧切割）等離子弧切割 等離子弧切割是利用高等離子弧切割是利用高溫高速的強(qiáng)勁的等離子射流，將被切割金屬溫高速的強(qiáng)勁的等離子射流，將被切割金屬部分融化并隨即吹除、

7、形成狹窄的切口而完部分融化并隨即吹除、形成狹窄的切口而完成切割的方法。成切割的方法。（2）碳弧氣割）碳弧氣割 是使用碳棒與工件之間產(chǎn)生是使用碳棒與工件之間產(chǎn)生的電弧將金屬熔化，并用壓縮空氣將其吹激的電弧將金屬熔化，并用壓縮空氣將其吹激光切割。光切割。二、焊接基本概述二、焊接基本概述（一）焊接與切割技術(shù)發(fā)展進(jìn)程概述（一）焊接與切割技術(shù)發(fā)展進(jìn)程概述古代的焊接方法主要是鑄焊、釬焊和鍛焊。古代的焊接方法主要是鑄焊、釬焊和鍛焊。中國(guó)商朝制造的鐵刃銅鉞，就是鐵與銅的中國(guó)商朝制造的鐵刃銅鉞，就是鐵與銅的鑄焊件，春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期曾侯乙墓中的建鼓鑄焊件，春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期曾侯乙墓中的建鼓銅座上有許多盤龍，是分段釬焊連接而

8、成銅座上有許多盤龍，是分段釬焊連接而成的。戰(zhàn)國(guó)時(shí)期制造的刀劍，刀刃為鋼，刀的。戰(zhàn)國(guó)時(shí)期制造的刀劍，刀刃為鋼，刀背為熟鐵，一般是經(jīng)過(guò)加熱鍛焊而成的。背為熟鐵，一般是經(jīng)過(guò)加熱鍛焊而成的。19世紀(jì)初，英國(guó)的戴維斯發(fā)現(xiàn)電弧和氧乙世紀(jì)初，英國(guó)的戴維斯發(fā)現(xiàn)電弧和氧乙炔 焰 兩 種 能 局 部 融 化 的 高 溫 熱 源 ；炔 焰 兩 種 能 局 部 融 化 的 高 溫 熱 源 ；18851887年，俄國(guó)的別納爾多斯發(fā)明碳極年，俄國(guó)的別納爾多斯發(fā)明碳極電弧鉗焊；電弧鉗焊；1900年又出現(xiàn)了鋁熱焊。年又出現(xiàn)了鋁熱焊。 20世紀(jì)初，碳極電弧焊和氣焊得到應(yīng)用，世紀(jì)初，碳極電弧焊和氣焊得到應(yīng)用，同時(shí)還出現(xiàn)了薄藥皮焊

9、條電弧焊，同時(shí)還出現(xiàn)了薄藥皮焊條電弧焊，1930年美年美國(guó)的羅賓諾夫發(fā)明使用焊絲和焊劑的埋弧焊，國(guó)的羅賓諾夫發(fā)明使用焊絲和焊劑的埋弧焊，焊接機(jī)械化得到進(jìn)一步發(fā)展。焊接機(jī)械化得到進(jìn)一步發(fā)展。40年代，為適年代，為適應(yīng)鋁、鎂合金和合金鋼焊接的需要，鎢極和應(yīng)鋁、鎂合金和合金鋼焊接的需要，鎢極和熔化極惰性氣體保護(hù)焊相繼問(wèn)世。熔化極惰性氣體保護(hù)焊相繼問(wèn)世。1951年蘇年蘇聯(lián)的巴頓電焊研究所創(chuàng)造電渣焊。聯(lián)的巴頓電焊研究所創(chuàng)造電渣焊。1953年，年，蘇聯(lián)的柳巴夫斯基等人發(fā)明二氧化碳?xì)怏w保蘇聯(lián)的柳巴夫斯基等人發(fā)明二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊。護(hù)焊。1957年美國(guó)的蓋奇發(fā)明等離子弧焊；年美國(guó)的蓋奇發(fā)明等離子弧焊；40年代

10、德國(guó)和法國(guó)發(fā)明的電子束焊。年代德國(guó)和法國(guó)發(fā)明的電子束焊。 60年代又出現(xiàn)激光焊等離子、電子書(shū)和激光年代又出現(xiàn)激光焊等離子、電子書(shū)和激光焊接方法的出現(xiàn)。焊接方法的出現(xiàn)。1887年美國(guó)的湯普森發(fā)明年美國(guó)的湯普森發(fā)明電阻焊，并用于薄板的點(diǎn)焊和縫焊；電阻焊，并用于薄板的點(diǎn)焊和縫焊；1956年，年，美國(guó)的瓊斯發(fā)明超聲波焊；蘇聯(lián)的丘季科夫美國(guó)的瓊斯發(fā)明超聲波焊；蘇聯(lián)的丘季科夫發(fā)明摩擦焊；發(fā)明摩擦焊；1959年，美國(guó)斯坦福研究所研年，美國(guó)斯坦福研究所研究成功爆炸焊；究成功爆炸焊；50年代末，蘇聯(lián)又制成真空年代末，蘇聯(lián)又制成真空擴(kuò)散焊設(shè)備。擴(kuò)散焊設(shè)備。 （二）焊接與切割技術(shù)的應(yīng)用（二）焊接與切割技術(shù)的應(yīng)用成本

11、低，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活，用材合理及能夠以小成本低，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活，用材合理及能夠以小拼大等一系列優(yōu)點(diǎn)，從而在工業(yè)生產(chǎn)中得到了拼大等一系列優(yōu)點(diǎn)，從而在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。如造船、電站、汽車、石油、橋廣泛的應(yīng)用。如造船、電站、汽車、石油、橋梁、礦山機(jī)械等行業(yè)中，焊接已成為不可缺少梁、礦山機(jī)械等行業(yè)中，焊接已成為不可缺少的應(yīng)用范圍很廣的金屬加工方法，與其他熱加的應(yīng)用范圍很廣的金屬加工方法，與其他熱加工方法相比，它具有生產(chǎn)周期短的特點(diǎn)。在制工方法相比，它具有生產(chǎn)周期短的特點(diǎn)。在制造一輛小轎車時(shí)，需要焊接造一輛小轎車時(shí)，需要焊接500012000個(gè)焊點(diǎn)，個(gè)焊點(diǎn)，一艘一艘30萬(wàn)噸油輪要焊萬(wàn)噸油輪要焊100

12、0km長(zhǎng)的焊縫，一架飛長(zhǎng)的焊縫，一架飛機(jī)的焊點(diǎn)多達(dá)機(jī)的焊點(diǎn)多達(dá)20-30萬(wàn)個(gè)。萬(wàn)個(gè)。 （三）學(xué)習(xí)焊接切割安全技術(shù)的必要性（三）學(xué)習(xí)焊接切割安全技術(shù)的必要性直接從事特種作業(yè)者，稱特種作業(yè)人員。特種直接從事特種作業(yè)者，稱特種作業(yè)人員。特種作業(yè)人員必須進(jìn)行與工種相適應(yīng)的、專門的安作業(yè)人員必須進(jìn)行與工種相適應(yīng)的、專門的安全技術(shù)理論學(xué)習(xí)和實(shí)際操作訓(xùn)練，并經(jīng)考核合全技術(shù)理論學(xué)習(xí)和實(shí)際操作訓(xùn)練，并經(jīng)考核合格取得國(guó)家有關(guān)部門統(tǒng)一制作的安全技術(shù)操作格取得國(guó)家有關(guān)部門統(tǒng)一制作的安全技術(shù)操作證后方準(zhǔn)獨(dú)立作業(yè)。證后方準(zhǔn)獨(dú)立作業(yè)。特種作業(yè)是指容易發(fā)生人員傷亡事故，對(duì)操作特種作業(yè)是指容易發(fā)生人員傷亡事故，對(duì)操作者本人、他

13、人及周圍設(shè)施的安全有重大危害的者本人、他人及周圍設(shè)施的安全有重大危害的作業(yè)。作業(yè)。學(xué)習(xí)焊接安全技術(shù)的目的在于使有關(guān)的管理人學(xué)習(xí)焊接安全技術(shù)的目的在于使有關(guān)的管理人員、操作工人掌握焊接操作的基本原理，操作員、操作工人掌握焊接操作的基本原理，操作安全及防護(hù)的方法、嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及各項(xiàng)安全及防護(hù)的方法、嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及各項(xiàng)有關(guān)安全操作規(guī)程，保證安全生產(chǎn)以及遇到緊有關(guān)安全操作規(guī)程，保證安全生產(chǎn)以及遇到緊急情況時(shí)能及時(shí)作出適當(dāng)?shù)奶幚?，保護(hù)操作者急情況時(shí)能及時(shí)作出適當(dāng)?shù)奶幚恚Ｗo(hù)操作者自己和周圍人員及廠房設(shè)備不遭到損害。自己和周圍人員及廠房設(shè)備不遭到損害。三、金屬晶體結(jié)構(gòu)的一般知識(shí)三、金屬晶體結(jié)構(gòu)的一

14、般知識(shí)（一）晶體與非晶體（一）晶體與非晶體 在物質(zhì)內(nèi)部，凡原子呈無(wú)序堆積狀況的，稱在物質(zhì)內(nèi)部，凡原子呈無(wú)序堆積狀況的，稱為非晶體。例如普通玻璃、松香、樹(shù)脂等均為非晶體。例如普通玻璃、松香、樹(shù)脂等均屬于非晶體。凡原子呈有序、有規(guī)則排列的屬于非晶體。凡原子呈有序、有規(guī)則排列的物體稱為晶體。金屬在固態(tài)下一般均屬晶體。物體稱為晶體。金屬在固態(tài)下一般均屬晶體。（二）金屬晶體結(jié)構(gòu)（二）金屬晶體結(jié)構(gòu)表示原子在晶體中排列規(guī)律的空間格架叫做表示原子在晶體中排列規(guī)律的空間格架叫做晶格，能夠完整的反映晶格特征的最小幾何晶格，能夠完整的反映晶格特征的最小幾何單元稱為晶胞。單元稱為晶胞。（三）金屬晶格的類型（三）金屬晶

15、格的類型1.體心立方晶格原子位于立方體的八個(gè)頂角上體心立方晶格原子位于立方體的八個(gè)頂角上和立方體的中心，屬于這種晶格類型的金屬有和立方體的中心，屬于這種晶格類型的金屬有鉻鉻(Cr)、釩（、釩（V）、鎢（）、鎢（W）、鉬）、鉬(Mo)及及-鐵鐵（-Fe）等金屬。）等金屬。2.面心立方晶格它的晶胞也是一個(gè)立方體，原面心立方晶格它的晶胞也是一個(gè)立方體，原子位于立方體的八個(gè)頂角上和立方體六個(gè)面的子位于立方體的八個(gè)頂角上和立方體六個(gè)面的中心，屬于這種晶格類型的金屬有鋁（中心，屬于這種晶格類型的金屬有鋁（AI）、）、銅（銅（Cu）、鉛（）、鉛（Pb）、鎳（）、鎳（Ni）及）及-鐵（鐵（-Fe）等金屬。等金

16、屬。 3.密排六方晶格它的晶胞是一個(gè)正六棱柱體，密排六方晶格它的晶胞是一個(gè)正六棱柱體，原子排列在柱體的每個(gè)頂角上和上、下地面原子排列在柱體的每個(gè)頂角上和上、下地面的中心，另外三個(gè)原子排列在主體內(nèi)。屬于的中心，另外三個(gè)原子排列在主體內(nèi)。屬于這種晶格類型的金屬有鎂（這種晶格類型的金屬有鎂（Mg）、鈹（）、鈹（Be）及鋅（及鋅（Zn）等金屬。）等金屬。 （四）金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變（四）金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變金屬在固態(tài)下，隨溫度的改變由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪唤饘僭诠虘B(tài)下，隨溫度的改變由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變種晶格的現(xiàn)象稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的金屬有鐵、鈷、鈦

17、、錫、錳等。同一種金屬的同素的金屬有鐵、鈷、鈦、錫、錳等。同一種金屬的同素異晶體按其穩(wěn)定存在的溫度，由低溫到高溫依次用希異晶體按其穩(wěn)定存在的溫度，由低溫到高溫依次用希臘字母，臘字母，等表示。等表示。四、合金組織結(jié)構(gòu)及鐵碳合金的基本知識(shí)四、合金組織結(jié)構(gòu)及鐵碳合金的基本知識(shí)（一）合金組織（一）合金組織兩種或兩種以上的元素（其中至少一種是金屬兩種或兩種以上的元素（其中至少一種是金屬元素）、組合成的金屬，叫做合金。元素）、組合成的金屬，叫做合金。1.固溶體固溶體固溶體是一種組元的原子融入另一組的晶格中固溶體是一種組元的原子融入另一組的晶格中所形成的均勻固相。融入的元素稱為溶質(zhì)，而所形成的均勻固相。融入

18、的元素稱為溶質(zhì)，而基體元素稱為溶劑。固溶體可分為間隙固溶體基體元素稱為溶劑。固溶體可分為間隙固溶體和置換固溶體兩類。和置換固溶體兩類。1 )置換固溶體溶質(zhì)原子置換了溶劑晶格結(jié)點(diǎn)上置換固溶體溶質(zhì)原子置換了溶劑晶格結(jié)點(diǎn)上某些原子而形成的固溶體，稱為置換固溶體。某些原子而形成的固溶體，稱為置換固溶體。2）間隙固溶體是溶質(zhì)原子分布于溶劑晶格間隙）間隙固溶體是溶質(zhì)原子分布于溶劑晶格間隙之中而形成的固溶體之中而形成的固溶體 。 2.金屬化合物金屬化合物金屬組元間發(fā)生相互作用而形成一種具有金屬特金屬組元間發(fā)生相互作用而形成一種具有金屬特性的物質(zhì)稱為金屬化合物。金屬化合物的組成一性的物質(zhì)稱為金屬化合物。金屬化

19、合物的組成一般可用化學(xué)式來(lái)表示。合金中出現(xiàn)金屬化合物時(shí)，般可用化學(xué)式來(lái)表示。合金中出現(xiàn)金屬化合物時(shí)，通常能提高合金的硬度和耐磨性，但塑性和韌性通常能提高合金的硬度和耐磨性，但塑性和韌性會(huì)降低，脆性大。會(huì)降低，脆性大。 3.混合物混合物兩種或兩種以上的相按一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)組成的物兩種或兩種以上的相按一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)組成的物質(zhì)稱為混合物。他往往比單一的固溶體合金有質(zhì)稱為混合物。他往往比單一的固溶體合金有更高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性；塑性和壓力加工更高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性；塑性和壓力加工性能則較差。性能則較差。（二）鐵碳合金組織（二）鐵碳合金組織1.鐵素體鐵素體碳溶解在碳溶解在-Fe中形成的間隙固溶體稱為鐵素中

20、形成的間隙固溶體稱為鐵素體，用符號(hào)體，用符號(hào)F來(lái)表示，由于鐵素體的含碳量低，來(lái)表示，由于鐵素體的含碳量低，所以鐵素體的性能與純鐵相似，及具有良好所以鐵素體的性能與純鐵相似，及具有良好的塑性和韌性，而強(qiáng)度和硬度較低。的塑性和韌性，而強(qiáng)度和硬度較低。2.奧氏體奧氏體碳溶解在碳溶解在-Fe中形成的間隙固溶體稱為奧氏體，中形成的間隙固溶體稱為奧氏體，常用符號(hào)常用符號(hào)A來(lái)表示來(lái)表示 。3.滲碳體滲碳體滲碳體是含碳量為滲碳體是含碳量為6.69%的鐵與碳的金屬化合物，的鐵與碳的金屬化合物，其化學(xué)式為其化學(xué)式為Fe3C。4.珠光體珠光體珠光體是鐵素體和滲碳體的混合物，用符號(hào)珠光體是鐵素體和滲碳體的混合物，用符

21、號(hào)P表表示。示。5.萊氏體萊氏體萊氏體是含碳量為萊氏體是含碳量為4.3%的液態(tài)鐵碳合金，在的液態(tài)鐵碳合金，在1148時(shí)從液相中同時(shí)結(jié)晶出的奧氏體和滲碳體時(shí)從液相中同時(shí)結(jié)晶出的奧氏體和滲碳體的混合物。的混合物。上述五種基本組織中，鐵素體、奧氏體和滲碳體上述五種基本組織中，鐵素體、奧氏體和滲碳體都是單相組織稱為鐵碳合金的基本相；珠光體、都是單相組織稱為鐵碳合金的基本相；珠光體、萊氏體則是由基本相混合組成的多相組織。萊氏體則是由基本相混合組成的多相組織。（三）鐵碳合金相圖（三）鐵碳合金相圖五、五、 鋼的熱處理鋼的熱處理熱處理熱處理是指鋼在固態(tài)下采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)是指鋼在固態(tài)下采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱，保

22、溫，和冷卻獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)行加熱，保溫，和冷卻獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。與性能的工藝。作用：作用：消除毛坯中缺陷，改善其工藝性能。消除毛坯中缺陷，改善其工藝性能。 顯著提高鋼的力學(xué)性能，充分發(fā)揮顯著提高鋼的力學(xué)性能，充分發(fā)揮鋼材的潛力。鋼材的潛力。（一）退火（一）退火1.1.概念：將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)概念：將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。2.2.退火的目的：退火的目的：(1)(1)調(diào)整鋼件硬度，以利于隨后的切削加工，調(diào)整鋼件硬度，以利于隨后的切削加工，160160230HBS230HBS。 (2)(2)消除殘余應(yīng)力

23、，以穩(wěn)定鋼件尺寸，并防止消除殘余應(yīng)力，以穩(wěn)定鋼件尺寸，并防止其變形和開(kāi)裂。其變形和開(kāi)裂。(3)(3)使化學(xué)成分均勻，細(xì)化晶粒，改善組織，使化學(xué)成分均勻，細(xì)化晶粒，改善組織，提高鋼的力學(xué)性能和工藝性能。提高鋼的力學(xué)性能和工藝性能。(4)(4)為最終熱處理（淬火、回火）作好組織上為最終熱處理（淬火、回火）作好組織上的準(zhǔn)備。的準(zhǔn)備。3. 3. 退火的分類退火的分類（1 1）完全退火）完全退火a. a. 目的：細(xì)化晶柱，消除內(nèi)應(yīng)力與組織缺目的：細(xì)化晶柱，消除內(nèi)應(yīng)力與組織缺陷，降低硬度，為隨后的切削加工和淬火作陷，降低硬度，為隨后的切削加工和淬火作好組織準(zhǔn)備。好組織準(zhǔn)備。b.b. 工藝：亞共析碳鋼工件加

24、熱到工藝：亞共析碳鋼工件加熱到Ac3Ac3以上以上30305050，保溫一定時(shí)間，隨爐冷卻到，保溫一定時(shí)間，隨爐冷卻到600600以下，再出爐在空氣中冷卻，以獲得接近平以下，再出爐在空氣中冷卻，以獲得接近平衡組織的退火工藝。衡組織的退火工藝。（2 2） 均勻化退火均勻化退火a a目的：消除鑄造中產(chǎn)生的枝晶偏析，使成目的：消除鑄造中產(chǎn)生的枝晶偏析，使成分均勻化。分均勻化。b b工藝：把鋼加熱到液相線以下工藝：把鋼加熱到液相線以下100 100 200200，長(zhǎng)時(shí)間保溫，然后在隨爐緩冷到，長(zhǎng)時(shí)間保溫，然后在隨爐緩冷到350350，再出爐冷卻。再出爐冷卻。c c特點(diǎn)：高溫長(zhǎng)時(shí)間的加熱，使原子能進(jìn)行特

25、點(diǎn)：高溫長(zhǎng)時(shí)間的加熱，使原子能進(jìn)行充分?jǐn)U散而達(dá)到均勻成分的目的。充分?jǐn)U散而達(dá)到均勻成分的目的。（3 3） 去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火a a目的：用于消除鑄件、鍛件、焊接件、冷目的：用于消除鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件以及機(jī)加工工件中的殘余應(yīng)力。沖壓件以及機(jī)加工工件中的殘余應(yīng)力。b. b. 工藝：將工件緩慢加熱到工藝：將工件緩慢加熱到Ac1Ac1以下以下100100200200（一般為（一般為500500600600），保溫一定時(shí)間，），保溫一定時(shí)間，然后隨爐緩慢冷卻至然后隨爐緩慢冷卻至200200再出爐冷卻。再出爐冷卻。 （二）正火（二）正火1 1正火的定義與工藝正火的定義與工藝將鋼加熱奧氏體化后，

26、在空氣中進(jìn)行冷卻，這將鋼加熱奧氏體化后，在空氣中進(jìn)行冷卻，這樣的熱處理工藝稱為正火。樣的熱處理工藝稱為正火。比退火高，一般為比退火高，一般為AcAc3 3或或AccmAccm以上以上50507070，保溫時(shí)間主要取決于工件有效厚度和加熱爐的保溫時(shí)間主要取決于工件有效厚度和加熱爐的型式。型式。2. 2. 正火的應(yīng)用正火的應(yīng)用（1 1） 作為普通結(jié)構(gòu)零件的最終熱處理。作為普通結(jié)構(gòu)零件的最終熱處理。（2 2） 改善低碳鋼和低碳合金鋼的切削加工性。改善低碳鋼和低碳合金鋼的切削加工性。（3 3）作為中碳結(jié)構(gòu)鋼制作的較重要零件的預(yù)）作為中碳結(jié)構(gòu)鋼制作的較重要零件的預(yù)先熱處理。先熱處理。（4 4） 消除過(guò)共

27、析鋼中二次滲碳體網(wǎng)。消除過(guò)共析鋼中二次滲碳體網(wǎng)。（5 5） 特定情況下代替淬火、回火。特定情況下代替淬火、回火。（三）鋼的淬火（三）鋼的淬火1 1 淬火：將鋼加熱到相變點(diǎn)以上，保溫一定時(shí)淬火：將鋼加熱到相變點(diǎn)以上，保溫一定時(shí)間使間使A A化后，以大于馬氏體臨界冷卻速度進(jìn)行快速化后，以大于馬氏體臨界冷卻速度進(jìn)行快速冷卻，從而發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。冷卻，從而發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。2 2 目的：主要為了獲得目的：主要為了獲得M M組織，它是強(qiáng)化鋼材最組織，它是強(qiáng)化鋼材最重要的熱處理方法。重要的熱處理方法。淬火后應(yīng)即使回火。淬火后應(yīng)即使回火。3.3.淬火方法淬火方法單液淬火法單液淬火法預(yù)冷

28、淬火法：使淬火內(nèi)應(yīng)力（主要是熱應(yīng)力）大預(yù)冷淬火法：使淬火內(nèi)應(yīng)力（主要是熱應(yīng)力）大為減小，故可減小淬火變形與開(kāi)裂。為減小，故可減小淬火變形與開(kāi)裂。雙液淬火法：把兩種不同冷卻能力的介質(zhì)的長(zhǎng)處雙液淬火法：把兩種不同冷卻能力的介質(zhì)的長(zhǎng)處結(jié)合起來(lái)，既保證獲得馬氏體組織，又減小淬火結(jié)合起來(lái)，既保證獲得馬氏體組織，又減小淬火應(yīng)力，防止工件的變形與開(kāi)裂。應(yīng)力，防止工件的變形與開(kāi)裂。（四）鋼的回火（四）鋼的回火回火：將淬火鋼重新加熱到回火：將淬火鋼重新加熱到A A1 1以下某一溫度，以下某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。藝。1 1、回火目的、回火目的（1

29、1） 獲得工件所需的組織和性能。獲得工件所需的組織和性能。（2 2） 穩(wěn)定工件尺寸。穩(wěn)定工件尺寸。（3 3） 消除或減小淬火內(nèi)應(yīng)力。消除或減小淬火內(nèi)應(yīng)力。2.2.回火的種類及應(yīng)用回火的種類及應(yīng)用（1 1）低溫回火（）低溫回火（150150250250） 主要用于各種高碳的切削刃具、量具、冷沖模具、主要用于各種高碳的切削刃具、量具、冷沖模具、滾動(dòng)軸承以及滲碳件等，回火后硬度一般為滾動(dòng)軸承以及滲碳件等，回火后硬度一般為585864HRC64HRC。（2 2）中溫回火（）中溫回火（350350500500）主要用于各種彈簧和模具的處理，回火后硬度一主要用于各種彈簧和模具的處理，回火后硬度一般為般為3

30、53550HRC50HRC。（3 3）高溫回火（）高溫回火（500500650650） 調(diào)質(zhì)處理，其目的是獲得強(qiáng)度、硬度和塑性、調(diào)質(zhì)處理，其目的是獲得強(qiáng)度、硬度和塑性、韌性都較好的綜合力學(xué)性能，廣泛用于汽車、韌性都較好的綜合力學(xué)性能，廣泛用于汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床等的。拖拉機(jī)、機(jī)床等的。穩(wěn)定化處理，穩(wěn)定化處理，100100150150加熱溫度，保溫加熱溫度，保溫101015h 15h ，低溫長(zhǎng)時(shí)間的熱處理。，低溫長(zhǎng)時(shí)間的熱處理。六、六、 金屬的力學(xué)性能金屬的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能是指金屬材料在外金屬材料的力學(xué)性能是指金屬材料在外力作用下表現(xiàn)出來(lái)的特性，如強(qiáng)度、塑性、力作用下表現(xiàn)出來(lái)的特性，如強(qiáng)

31、度、塑性、硬度、沖擊韌度等。硬度、沖擊韌度等。（一）強(qiáng)度（一）強(qiáng)度1.1.強(qiáng)度是指材料在外力作用下抵抗變形和破強(qiáng)度是指材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。以屈服強(qiáng)度壞的能力。以屈服強(qiáng)度ss和抗拉強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度bb最最為常用。為常用。材料或零件受載時(shí)材料或零件受載時(shí), ,抵抗變形與破壞的能力。抵抗變形與破壞的能力。根據(jù)外力性質(zhì)不同，可分為抗拉強(qiáng)度、抗壓根據(jù)外力性質(zhì)不同，可分為抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗扭強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度。強(qiáng)度、抗扭強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度。2.2.強(qiáng)度指標(biāo)強(qiáng)度指標(biāo)（1 1）彈性極限）彈性極限 ee 這是表示金屬這是表示金屬 最大彈性的指標(biāo)，即在彈性最大彈性的指標(biāo)，即在彈性變形階段，試樣不產(chǎn)生塑

32、性變形時(shí)所能承受變形階段，試樣不產(chǎn)生塑性變形時(shí)所能承受的最大應(yīng)力。的最大應(yīng)力。（2 2）屈服點(diǎn)（屈服強(qiáng)度）屈服點(diǎn)（屈服強(qiáng)度）ss 金屬承受載荷時(shí)，當(dāng)載荷不再增加，但金屬金屬承受載荷時(shí)，當(dāng)載荷不再增加，但金屬本身的變形卻繼續(xù)增加的現(xiàn)象稱為屈服，產(chǎn)本身的變形卻繼續(xù)增加的現(xiàn)象稱為屈服，產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力叫屈服點(diǎn)。生屈服現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力叫屈服點(diǎn)。（3 3）抗拉強(qiáng)度）抗拉強(qiáng)度 bb N/mm2 N/mm2 指外力是拉力時(shí)的強(qiáng)度極限，它是衡量金屬指外力是拉力時(shí)的強(qiáng)度極限，它是衡量金屬材料強(qiáng)度的主要性能指標(biāo)材料強(qiáng)度的主要性能指標(biāo) （二）塑性（二）塑性塑性是指金屬材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而塑性是指金屬材料在外力作