金屬材料硬度對照表

1、>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?。ㄖ睆揭话銥?0mm）的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時間，去載后，負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，不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角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，由壓痕的深

2、度求出材料的硬度。根據(jù)試驗材料硬度的不同，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）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HV值（kgf/mm2）。媲fffjfjfjfjIIIIffIIIIfjffIII*I*fjfjfjflffI*ffI*ffI*

3、ffI*IIIIIIIIIIIIIIIIfjfjfjfjfjflfjfffjIIffffflfffffjfffffjIIIIIIIII*ffIII*fjfjfffjfjflfjfjfjfjfjfjI*fjfjfjffflffIII*ffIIIII*ffIII*fjffJJ注：洛氏硬度中HRA、HRB、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。洛氏硬度試驗是現(xiàn)今所使用的幾種普通壓痕硬度試驗之一，三種標(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1.588

4、mm（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。實踐證明，金屬材料的各種硬度值之間，硬度值與強度值之間具有近似的相應(yīng)關(guān)系。因為硬度值是由起始塑性變形抗力和繼續(xù)塑性變形抗力決定的，材料的強度越高，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。H H ff ff II II II II ff I* ff ff II I* ff ff I* II ff

5、ff ff II ff II ff II II II ff H H H H H li H H H H H H IIff ff ff ff ff ff ff ff ff ff ffII II II II II II ff II ff II II II II ff ff ff II ff ff I* ff I* ff I* II II ff ff II ff ff ff ff ffII II ff I* ff It n根據(jù)德國標(biāo)準(zhǔn)DIN50150,以下是常用范圍的鋼材抗拉強度與維氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度的對照表?？估瓘姸染S氏硬度HV布氏硬度HB洛氏硬度HRCRmN/mm2一2508076.0-2

6、708580.7-2859085.2-3059590.2-32010095.0-廠33510599.8-350110105-370115109-380120114-400125119-r415130124-430135128-450140133-465145138-1480150143-廠490155147-510160152-530165156-545170162-560175166-575180171-595185176-|610190181-625195185-640200190-660205195-I675210199-690215204-705220209-720225214-740

7、230219-755235223-77024022820.378524523321.380025023822.282025524223.1183526024724.085026525224.886527025725.688027526126.490028026627.191528527127.893029027628.595029528029.296530028529.899531029531.0103032030432.2106033031433.3匚109534032334.4112535033335.5111536034236.6119037035237.7122038036138.81

8、25539037139.8129040038040.8132041039041.8135042039942.7138543040943.6142044041844.5145545042845.3148546043746.1152047044746.91555480(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.

9、11955590(561)54.71995600(570)55.2_2030610(580)55.72070620(589)56.32105630(599)56.82145640(608)57.32180650(618)57.866058.367058.868059.269059.770060.172061.074061.876062.578063.384065.380064.082064786065.966488090067.092094067.568.0硬度試驗是機械性能試驗中最簡單易行的一種試驗方法。為了能用硬度試驗代替某些機械性能試驗，生較準(zhǔn)確的硬度和強度的換算關(guān)系。實踐證明，金屬材料

10、的各種硬度值之間，硬度值與強度值之間具有近似的相應(yīng)關(guān)系。因為硬度值是由起產(chǎn)上需要一個比始塑性變形抗力和繼續(xù)塑性變形抗力決定的，材料的強度越高，塑性變形抗力越高，硬度值也就越高下面是本站根據(jù)由實驗得到的經(jīng)驗公式制作的快速計算器，有一定的實用價值，但在要求數(shù)據(jù)比較精確試驗測得。時，仍需要通過硬度換算公式1?肖氏硬度（HS尸勃式硬度（BHN）/10+122?肖式硬度（HS尸洛式硬度（HRC）+153制式硬度（BHN尸洛克式硬度（HV）4?#式硬度（HRC尸勃式硬度（BHN）/10-3硬度測定輪闡：HS<100HB<500HRC<70HV<1300洛氏硬度布氏硬度HB10/30

11、00維氏硬度HVHRCHRA59.580.767659.080.566658.580.265558.080.064557.579.763557.079.562556.579.261556.078.960555.578.659655.078.453858754.578.153257854.077.952656953.576.652056053.076.351555152.576.150954352.076.950353551.576.649752750.576.148651250.075.8480504HVHRCHBSHV硬度換算表HRCHBSHVHRCHBS940685605330029.82

12、8492067.555052.350529529.22809006754051.749629028.527588066.453051.148828527.827086065.952050.548028027.126584065.351049.847327526.426182064.750049.146527025.62568006449048.445626524.825278063.348047.74482602424776062.547046.944125523.124374061.846046.143325022.22387206145045.342524521.323370060.144

13、044.541524020.322869059.743043.64052301868059.242042.739722015.767058.841041.838821013.466058.340040.83792001165057.839039.83691908.564057.3138038.8360180663056.837037.7350170362056.336036.6341160061055.735035.533160055.234034.432259054.733033.331358054.132032.230357053.631031294G鋼的硬度值換算（續(xù)）表1鋼的維氏硬度（

14、HV與其他硬度和強度的近似換算值a（續(xù)）布氏硬度一10mm鋼球3000kg負荷b洛氏硬度b表面洛氏硬度表面金剛石圓錐壓頭肖抗拉強度維（近似值）維氏鴨氏氏A.標(biāo)尺?標(biāo)尺?標(biāo)?標(biāo)尺Mpa硬度硬尺15-N30-N45-N硬硬標(biāo)質(zhì)合鋼球60-kg負荷100-kg100-kg100-kg標(biāo)尺標(biāo)尺標(biāo)尺度(1000Psi)度準(zhǔn)鋼球金剛圓錐壓頭負荷金剛圓錐壓頭負荷金剛圓錐壓頭負荷金剛圓錐壓頭15kg負荷30kg負荷45-kg負荷HVHBSHBWHRAHRBHRCHRDHR15NHR30NHR45NHS(TbHV1234567891011121337035035069.2一37.753.679.257.440.

15、4一1170(170)37036034134168.7(109.0)36.652.878.656.439.1501130(164)36035033133168.1一35.551.978.055.437.8一1095(159)35034032232267.6(108.0)34.451.177.454.436.5471070(155)34033031331367.0一33.350.276.853.635.2一1035(150)33032030330366.4(107.0)32.349.476.252.333.9451005(146)32031029429465.8一31.048.475.651.3

16、32.5一980(142)31030028428465.2(105.5)29.847.574.950.231.142950(138)30029528028065.8一29.247.174.649.730.4一935(136)29529027527564.5(104.5)28.546.574.249.029.541915(133)29028527027064.2一27.846.073.848.428.7一905(131)28528026526563.8(103.5)27.145.373.447.827.940890(129)28027527026125626125663.563.1(102.0)

17、26.425.644.944.373.072.647.246.427.126.238875(127)855(124)27527026525225262.7一24.843.772.145.725.2一840(122)26526024724762.4(101.0)24.043.171.645.024.337825(120)26025524324362.0一23.142.271.144.223.2一805(117)25525023823861.699.522.241.770.643.422.236795(115)25024523323361.2一21.341.170.142.521.1780(113

18、)2453424022822860.798.120.340.369.641.719.9765(111)2403323021921996.7(18.0)一一一一730(106)2303222020920995.0(15.7)30695(101)220210200200一93.4(13.4)一一一一29670(97)210200190190181190181一91.589.5(11.0)(8.5)一一一一2826635(92)605(88)20019018017117187.1(6.0)25580(84)18017016216285.0(3.0)24545(79)170160152152一81.7

19、(0.0)一一一一22515(75)160150143143一78.7490(71)1502114013313375.0一一一一一455(66)140130124124J71.2一一一一一20425(62)130120114114一66.7一一一一一390(57)120110105105一62.3一一一一一一1101009595一56.2一一一一一一100959090一52.0一一一一一一95908686一48.0一一一一一一9085818141.0一一一一一一85a）在本表中用黑體字表示的值與按ASTWE140表1的硬度轉(zhuǎn)換值一致，由相應(yīng)的SAE-ASWASTM聯(lián)合會列出的。b）括號里的數(shù)值

20、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)布氏硬度計的壓痕直徑，直接計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，可歸納出一個計算簡單且容易記住的經(jīng)驗公式：HRC二(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

21、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金屬機件的加工工藝過程、結(jié)構(gòu)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)課程及以后從事機械設(shè)計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：機械零件在正常工作情況下應(yīng)具備的性能。包括：機械性能、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

22、。第一節(jié)金屬材料的機械性能指力學(xué)性能一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。力和變形同時存在、同時消失。如彈簧：彈簧靠彈性工作。2塑性：金屬材料受外力作用時產(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拉伸圖以低碳鋼為例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。ZsZe£(l將金屬材料制成標(biāo)準(zhǔn)式樣在材料試驗機上對試件軸向施加靜壓力拉力 4P/ nd 和應(yīng)變（單位

23、長度上的伸長量P, 為消除試件尺寸對材料性能的影響，分別以應(yīng)力 1/0 ）來代替 P 和得到應(yīng)力一一應(yīng)變圖Z （即單位面積上的1 ） 彈 性階段oeZe彈性極限2 ） 屈 服階段：過e 點至水平段右端Zs塑性極限，s屈服點過 s 點水平段一一說明載荷不增加，式樣仍繼續(xù)伸長。（P 一定， Z =P/F 定，但真實應(yīng)力 P/F1 f 因為變形， F1 J）發(fā)生永久變形3 ） 強化階段：水平線右斷至b 點 Pf 變形 fZb強度極限，材料能承受的最大載荷時的應(yīng)力。4 ） 局 部變形階段bk過 b 點，試樣某一局部范圍內(nèi)橫向尺寸突然急劇縮小?？s頸 II （試樣橫截面變小，拉力J）4 延伸率和斷面收縮率

24、： 一一表示塑性大小的指針1）延伸率：S =0-式樣原長，li 拉深后長2）斷面收縮率：Fo-原截面，F(xiàn)1一拉斷后截面* 1 ）& “越大，材料塑性越好2 ）£與$區(qū)別：拉伸圖中£=彈+頊S= £m塑s3 ） 一般 S 5%為塑性材料， S 5%為脆性材料。5 條件屈服極限Z 。 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抵抗彈性變形的能力1材料本質(zhì)彈性模量一在彈性范圍內(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Z=Ee,E=z/£

25、;=tga2幾何尺寸形狀受力形狀尺寸同時考慮 疑要考慮受相同材料的E相同，但尺寸不同，則其剛度也不同？所以考慮材料剛度時要把力情況？三強度強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：抗拉強度Z+抗壓強度Z抗彎弓雖度Zw抗剪強度n抗扭強度Z常用來表示金屬材料強度的指標(biāo)：屈服強度：（PaN/m2）Ps-產(chǎn)生屈服時最大外力，F(xiàn)o-原截面抗拉強度（PaN/m2）Pb-斷裂前最大應(yīng)力.ZsZb在設(shè)計機械和選擇評定材料時有重要意義咽金屬材料不能在超過z的條件下工作，否則會塑變福過Zb工作，機件會斷裂？Z-Zb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)的能力一是

26、材料性能的綜合物理量，表示金屬材料在一個小的體積范圍內(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，弁保持壓力到規(guī)定的時間后卸荷，測壓痕直徑d（用刻度放大鏡測）則2HB=P/F（N/mm）單位一般不寫.F-壓痕面積.HBS一壓頭用淬火鋼球，HBW一壓頭用硬質(zhì)合金球I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HEWV650.I特點：壓痕大，代表性全面l應(yīng)用：不適宜薄件和成品件h,由公式求出,2洛式硬度HR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

27、后，測其深度可在硬度計上直接讀出，無單位.不同壓頭應(yīng)用范圍不同如下表:HRB d= 1.588 淬火鋼球 980.7HRCHRA120。金剛石圓錐1471588.4退火鋼灰鐵有色金屬淬火回火件硬質(zhì)合金碳化物優(yōu)點：易操作，壓痕小，適于薄件，成品件缺點:壓痕小，代表性不全面需多測幾點？*硬度與強度有一定換算關(guān)系，故應(yīng)用廣泛？艮據(jù)硬度可近似確定強度，如灰鐵：bZIHBS3顯微硬度（Hm）用于測定金屬組織中個別組成體，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)系領(lǐng)口: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常

28、用一次擺錘沖擊試驗來測定金屬材料的沖擊韌性akak=Ak/F（J/m）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 a"沖擊韌性愈好.2 Ak不直接用于設(shè)計計算：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，主要取決于強度，故設(shè)計時，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，沖擊試驗是生產(chǎn)上用來檢驗冶煉、熱加工、熱處理工藝質(zhì)量的有效方法。（微裂紋應(yīng)力集中沖擊裂紋擴展）六疲勞強度：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，

29、發(fā)生斷裂時的應(yīng)力遠低于該材料的屈服強度，這種現(xiàn)象一一疲勞破壞。據(jù)統(tǒng)計，80%機件失效是由于疲勞破壞。疲勞強度當(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，表面強化-噴丸處理，表面淬火等.第二節(jié)金屬材料的物理，化學(xué)及工藝性能一物理性能比重：計算毛坯重量，選材，如航天件：輕熔點:鑄造鍛造溫度（再結(jié)晶溫度）熱膨脹性：鐵軌模鍛的模具量

30、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 頸縮現(xiàn)象發(fā)生在拉伸圖上哪一點？如果沒發(fā)生頸縮，是否表明該試樣沒有塑性變形？3 Z.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

31、什么沖擊值不直接用于設(shè)計計算？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,各項異性?非晶體：原子排列無序，不規(guī)則，無固定熔點，各項同性如：金屬，合金，金剛石一晶體玻璃松香瀝青一非晶體晶格：原子看成一個點，把這些點用線連成空間格子?結(jié)點：晶格中每個點?晶胞：晶格中最小單元，能代表整個晶格特征.晶面：各個方位的原子平面-8晶格常數(shù)：晶胞中各棱邊的長度（及夾角），以A（1A=10cm）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體心立方品格：Cr,W）-FaMo,V等，特點：強度大，塑性較好，

32、原子數(shù)：1/8X820多種+1=22面心立方晶格：CuAgAuNiAlPbYFe塑性好原子數(shù):420多種4密排六方晶格：MgZnBe0Cr-TiCd（鎘）82純鐵在室溫高壓（130x10N/M）成&尸原子數(shù)=1/6X12+1/2x2+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?多晶體一許多晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu)?各項同性.晶粒一外形不規(guī)則而內(nèi)部晶各方位一致的小晶體晶界一晶粒之間的界面.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固態(tài)微質(zhì)點晶核

33、長大：已晶核為中心，按一定幾何形狀不斷排列.*晶粒大小控制：晶核數(shù)目：多一細（晶核長得慢也細）冷卻速度：快一細（因冷卻速度受限，故多加外來質(zhì)點）晶粒粗細對機械性能有很大影響，若晶粒需細化，則從上述兩方面入手.結(jié)晶過程用冷卻曲線描述!2冷卻曲線溫度隨時間變化的曲線一熱分析法得到1 ）理論結(jié)晶溫度實際結(jié)晶溫度時間（s）TC）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)晶溫度與實際結(jié)晶溫度之差?（實際冷卻快，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)性一一種金屬能以幾種晶格類型存在的性質(zhì)?同素異購轉(zhuǎn)變一金屬在固體時改變其晶格類型的過程?如:鐵錫錳鈦鉆

34、以鐵為例:孑e（1394C）-Fe（912C）伏Fe體心面心體心因為鐵能同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，才有對鋼鐵的各種熱處理?（晶格轉(zhuǎn)變時，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)?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:純金屬一一個相，溫度升高到熔點，液固兩相.合金液態(tài)組元互不溶，幾個組元，幾個相?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

35、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)點位置，所形成的固溶體。*溶質(zhì)原子，溶劑原子直徑相差不大時，才能置換如：CuZnZn溶解度有限。CuNi溶解度無限晶格畸變一一固溶強化：畸變時塑性變形阻力增加，強，硬增加。這是提高合金機械性能的一個途徑。2 ）間隙固溶體溶質(zhì)原子嵌入各結(jié)點之間的空隙，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Fe3CWC特點：（1）較高熔點、較大脆性、較高

36、硬度。（2）在合金中作強化相，提高強度、硬度、耐磨性，而塑性、韌性下降，如WC、TiC。可通過調(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機械混合物固溶體+金屬化合物、固+固一一綜合性能§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)圖一一合金系結(jié)晶過程的簡明圖解。實質(zhì)：溫度一一成分作標(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:配置幾種Pb-Sb成分不同的合金。2

37、做出每個合金的冷卻曲線Pb-Sb合金的狀態(tài)圖3將每個合金的臨界點標(biāo)在溫度一成分坐標(biāo)上，弁將相通意義的點連接起來，即得到ABDCE線：ACB固相線：DCE單相區(qū)：只有一個相。兩相兩個ACD、BCEoc一共晶點第三章鐵碳合金§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1538-Fe+C-鐵素體F1394YFe+C奧氏體A912aFe+C鐵素體Fs一鐵素體碳溶于aFe形成的固溶體一一鐵素體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、硬不高。-=4550%HBS=Zb=250Mpa含碳：727C,0.02%二奧氏體碳溶于丫Fe中形成的固

38、溶體一一All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恰碳最高；1147c,2.11%HBS=170220三滲碳體金屬化合物Fe3c復(fù)雜晶格,含碳669%.性能:硬高HB(sw)>800'脆作強化相.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.強度較高：硬度HBS=250五萊氏體>727CA+Fe3cLd高溫萊氏體<727CP+Fe3CLd'低溫萊氏體:與Fe3c相似HBS>700塑性極差.§鐵碳合金狀態(tài)圖是表明平

39、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)上午實際意義,而含C6.69%時,Fe與C形成Fe3C,故可看成一個組元,即鐵碳合金狀態(tài)圖實際為Fe-Fe3c的狀態(tài)圖.一鐵碳合金狀態(tài)圖中點線面的意義1各特性點的含義1)A純鐵熔點含C：0%1538C2)C共晶點4.3%11483)D4)E5)FFe3C熔點6.69C在A中最大溶解度FeaC成分點6.696)Gae與YFe轉(zhuǎn)變點0%7)KFe3C成分點6.698)PC在aFe中最大溶解度9)S共析點0.7716002.111148114

40、89127270.0272772710)Q:C在a-Fe中溶解度0.0008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，液體一Ld4) AE:鋼的固相線，液態(tài)到此線一A5) GS:iiasIIA到此線開始析出F6) ES:IIAmlA到此線開始析出FesS7) PSK:|Ai共析線.A同時析出P(F+FesC)3主要區(qū)域1)ACE:兩相區(qū)L+A2)DCF:兩相區(qū)L+FesCi3)AESG:單相區(qū)A4)GPS:A+F兩相區(qū)鋼鐵分類1工業(yè)純鐵：含C<0.0218%組織:F2鋼:含碳:0.02182.11

41、共析鋼含C=0.77%P亞共析鋼含C<0.77%P+F過共析鋼含C>0.77%P+Fe3C11含C:2.11%6.69%共晶生鐵4.3%CLd'亞共晶生鐵<4.3%CP+Ld+F(3CII過共晶生鐵>4.3%CLd'+FeCi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+Fe3Cii-Fe3Ci+P4 共晶鐵LLdLd'5 亞共晶鐵L1點一L+AA+LdP+Ld'6 過共晶鐵L1點一L+Fe3C12點一Ld+Fe3Ci3點-Fe3Ci+Ld四鐵碳合金狀態(tài)圖的應(yīng)用1鑄造確定澆鑄溫度選

42、材：共晶點附近鑄造性能好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SiMnSP等雜質(zhì)合金鋼：加入一種或幾種合金元素碳辛岡1含碳量對碳鋼性能的影響<0.9%CCf強，硬f塑，韌JFeC強化相>0.9%CCfMf,強，塑，韌jFe（分布品界，脆性f2鋼中常見雜質(zhì)對性能的影響Si：溶于F,強化F,強，硬f塑，韌J含量<0.030.4%有益作用不明顯（FeS+Fe）共晶體熔點985C，分布晶界，引起脆性熱脆IIP：溶于F,是強度，硬度f但室溫塑性）韌性一冷脆II3碳鋼的分類1 ）按含碳量分低碳鋼&

43、lt;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>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%C0.71.0%Mn,>0.6%C0.91.2%Mn0810152025強J塑f沖壓件焊件30354045505560強1硬

44、f彈簧,軸，齒輪耐磨件6570758085耐磨件數(shù)字表示含C萬分8之幾3 ）碳素工具鋼T7T8T13數(shù)字表示含C千分之幾局級優(yōu)質(zhì)鋼加A含Mn圖，加MnTsMnA二合金鋼常加合金元素：MnSiCrNiMoWVTiB（硼）稀土元素（Xt）等1 合金結(jié)構(gòu)鋼數(shù)+兀素符號+數(shù)表示數(shù)一含碳萬分之幾，符號一合金元素，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：60Si2Mn0.6%C,2%Si<1.5%Mn18Cr2Ni4WA0.18%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

45、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)一一位數(shù)，含C千分之幾，含0=1.0%不標(biāo)如：9SiCr（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)W18Cr4V0.70.8%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：1Cr131Cr18Ni9Ti等耐熱鋼：1Cr132Cr13>400C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?并有馬試體在滑移面形成，表面硬度達HB450550,表面耐磨，心部為A.水韌處理：鋼加熱到臨界點

46、以上(10001100C)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，機械零件進行選材時，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)一機械性能,基本Z3等k工作溫度環(huán)境介質(zhì)一使用環(huán)境，高溫一耐熱,抗腐蝕一

47、不銹鋼高硬度一工具鋼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)濟性價值=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10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行必要的保溫內(nèi)部，并以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s到室溫，以改變鋼的組織，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，延長機件壽命，節(jié)約金屬材料，所以，重要機件都要經(jīng)過熱處理?(提問:前面學(xué)過的改善金屬材料性能的手段一固溶強化)熱處理工藝曲線：各種熱處理都可以用溫度一時間的坐標(biāo)圖形表示?溫度保溫臨界溫度加熱冷卻時間應(yīng)用廣泛：機械制造業(yè)中70%零件需熱處理?汽車拖拉機制造業(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(如機加)做好組織，性能，準(zhǔn)備?退火正火2 是鋼