布氏和洛氏硬度對照表

1、硬度知識一、硬度簡介：硬度表示材料反抗硬物體壓入其外表的水平.它是金屬材料的重要性能指標之一.一般硬度越高,耐磨性越好.常用的硬度指標有布氏硬度、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外表,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/mm2N/mm2.2 .洛氏硬度HR當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外表,由壓痕的深度求出材料的硬度.根據(jù)試驗材料

2、硬度的不同,分三種不同的標度來表示： 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以內的載荷和頂角為136.的金剛石方形錐壓入器壓入材料外表,用材料壓痕凹坑的外表積除以載荷值,即為維氏硬度HV值kgf/mm2.短IIffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff

3、ffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffkk,kk,kk,kk,kk,kk,mrkkTTTTkk,kkTTTTkkkk,kk,kk,/,kk,TTHffffffffHffffHIIffffI*ffffffffffffffJJffJJffI*ffJJffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffIIIIIIIII*ffIII*ffff

4、IIffffffffIIffffffffffffffffffffffIII*ffIIIII*ffIII*ffffJJ注：洛氏硬度中HRA、HRB、HRC等中的A、B、C為三種不同的標準,稱為標尺A、標尺B、標尺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.標尺A使用的是球錐菱形壓頭,然后加壓至588.4N合60kgf;標尺B使用的是直徑為1.588mm1/16英寸的鋼球作為壓頭,然后加壓至980.7N合100kgf;而標尺C使用與標尺A相同的球錐菱形作為壓頭,但加壓后的力是1471N合150kgf.因此標尺B

5、適用相對較軟的材料,而標尺C適用較硬的材料.實踐證實,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關系.由于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.fffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff

6、fffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffkk,kk,kk,kk,kk,kk,kk,kk,kk,kk,kk,ffitffffffffffHffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffJJffffffffffJJifJJffffffffffffffffffffffffffffHHIIIIffIIffffffffIIffffffffffJJffJJffJJffffffffffffffffffffffffffffffffff、硬度對照表:根據(jù)德國標準DIN50150,以下是常用范圍的鋼材抗拉強度與

7、維氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度的對照表.抗拉強度RmN/mm2維氏硬度HV布氏硬度HB洛氏硬度HRC2508076.0-2708580.7-2859085.2-3059590.2-32010095.0-33510599.8-350110105-370115109-380120114-400125119-415130124-430135128-450140133-465145138-1480150143-490155147-510160152-530165156-545170162-560175166-575180171-595185176-|610190181-625195185-6402001

8、90-660205195-|675210199-690215204-705220209-720225214-740230219-755235223-77024022820.378524523321.380025023822.282025524223.1183526024724.085026525224.886527025725.688027526126.490028026627.191528527127.893029027628.595029528029.296530028529.899531029531.0103032030432.2106033031433.3匚109534032334.4

9、112535033335.5111536034236.6119037035237.7122038036138.8125539037139.8129040038040.8132041039041.8|1350(42039942.7138543040943.61420(44041844.5145545042845.3148546043746.11520-47044746.91555480(456)47.71595490(466)48.41630500(475)49.11665510(485)49.81700520(494)50.51740530(504)51.11775540(513)51.718

10、10550(523)52.31845560(532)53.01880570(542)53.611920580(551)54.11955590(561)54.71995600(570)55.2_2030610(580)55.72070-620(589)56.32105630(599)56.82145(640(608)57.32180650(618)57.866058.367058.868059.269059.770060.172061.0r74061.876062.578063.380064.0(82064.784065.386065.988066.490067.092067.594068.0J

11、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,生產(chǎn)上需要一個比擬準確的硬度和強度的換算關系.實踐證實,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關系.由于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.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)比擬精確時,仍需要通過試驗測得.三、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 .勃式硬度(BHN)=洛克式硬度(HV)4 .洛式硬度

12、(HRC)=勃式硬度(BHN)/10-3硬度測定靶凰：HS<100HB<500HRC<70HV<1300洛氏硬度布氏硬度HB10/3000維氏硬度HVHRCHRA59.580.767659.080.566658.580.265558.080.064557.579.763557.079.562556.579.261556.078.960555.578.659655.078.453858754.578.153257854.077.952656953.576.652056053.076.351555152.576.150954352.076.950353551.576.649

13、752751.076.349252050.576.148651250.075.8480504硬度換算表HVHRCHBSHVHRCHBSHVHRCHBS940685605330029.828492067.555052.350529529.22809006754051.749629028.527588066.453051.148828527.827086065.952050.548028027.126584065.351049.847327526.426182064.750049.146527025.62568006449048.445626524.825278063.348047.7448260

14、2424776062.547046.944125523.124374061.846046.143325022.22387206145045.342524521.323370060.144044.541524020.322869059.743043.64052301868059.242042.739722015.767058.841041.838821013.466058.340040.83792001165057.839039.83691908.564057.338038.8360180663056.837037.7350170362056.336036.6341160061055.73503

15、5.533160055.234034.432259054.733033.331358054.132032.230357053.631031294附錄G鋼的硬度值換算續(xù)表1鋼的維氏硬度HS與其他硬度和強度的近似換算值a續(xù)維氏硬度布氏硬度10m唯W球3000kg負荷b洛氏硬度b外表洛氏硬度外表金剛石圓錐壓頭肖氏硬度抗拉強度近似值Mpa1000psi維氏硬度標準鋼球鴇一硬質合金鋼球A.標尺60-kg負荷金剛圓錐壓頭標尺100-kg負荷金剛圓錐壓頭標尺100-kg負荷金剛圓錐壓頭標尺100-kg負荷金剛圓錐壓頭15-N標尺15kg負荷30-N標尺30kg負荷45-N標尺45-kg負荷HVHBSHBWH

16、RAHRBHRCHRDHR15NHR30NHR45NHS(TbHV1234567891011121337035035069.237.753.679.257.440.41170(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)330320

17、30330366.4(107.0)32.349.476.252.333.9451005(146)32031029429465.8一31.048.475.651.332.5一980(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)28528026

18、526563.8(103.5)27.145.373.447.827.940890(129)28027527026125626125663.563.1一(102.0)26.425.644.944.373.072.647.246.427.126.2一38875(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)26025524324362.0一23.142.271.144.223.2一36805(117)255250238

19、23861.699.522.241.770.643.422.2795(115)25024523323361.2一21.341.170.142.521.1一34780(113)24524022822860.798.120.340.369.641.719.933765(111)240230219219一96.7(18.0)一一一一32730(106)23022020920995.0(15.7)一一一一30695(101)220210200200一93.4(13.4)一一一一29670(97)210200190190一91.5(11.0)一一一一28635(92)200190181181一89.5(

20、8.5)一一一一26605(88)190180171171一87.1(6.0)一一一一25580(84)180170162162一85.0(3.0)一一一一24545(79)170160152152一81.7(0.0)一一一一22515(75)160150143143一78.7一一一一一21490(71)150140133133一75.0一一一一一20455(66)140130124124一71.2一一一一一425(62)130120114114一66.7一一一一一一390(57)120110105105一62.3一一一一一一一1101009595一56.2一一一一一一一100959090一5

21、2.0一一一一一一一95908686一48.0一一一一一一一90858181一41.0一一一一一一一85a在本表中用黑體字表示的值與按ASTMkE140表1的硬度轉換值一致,由相應的SAE-ASWASTM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然是肯定的.根據(jù)布氏硬度和

22、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=(479-100D)Z4,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,該公式在現(xiàn)場用起來十分方便,您不妨試一試.附錄:金屬工藝學金屬工藝學是一門研究有關制造金屬機彳的工藝方法的綜合性技術學科主要內容：1常用金屬材料性能2各種工藝方法本身白規(guī)律性及應用.3金屬機件的加工工藝過程、結構工藝性.熱加工：金屬材料、鑄造、壓力加工、焊接目的、任務：使學生了解常用金屬材料的性質及其加工工藝的根底知識,為學習其它相關課程及以后從事機械設計和制造方面的工作奠定必要的金屬工

23、藝學的根底.以綜合為根底,通過綜合形成水平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具備的性能.包括：機械性能、物理、化學性能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)金屬材料的機械性能指力學性能-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產(chǎn)生變形,當外力去掉后能恢復其原來形狀的性能.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局部不

24、可恢復的變形.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性能可用拉伸圖形象地表示出來.以低碳鋼為例seA將金屬材料制成標準式樣在材料試驗機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,分別以應力t即單位面積上的拉力4P/712和應變單位長度上的伸長量A1/0來代替P和AI得到應力一一應變圖1彈性階段oe1一一彈性極限2屈服階段：過e點至水平段右端名塑性極限,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,t=P/F一定,但真實應力P/F1T由于變形,F1J發(fā)生永久變形3強化階段：水平線右斷至b點PT變形T&一一強度極限,材料能承受的最大

25、載荷時的應力.4局部變形階段bk過b點,試樣某一局部范圍內橫向尺寸忽然急劇縮小.-縮頸II試樣橫截面變小,拉力J4延伸率和斷面收縮率：一一表示塑性大小的指針1延伸率：8=0一式樣原長,11一一拉深后長2斷面收縮率：Fo原截面,F1拉斷后截面*1&.越大,材料塑性越好2） e與8區(qū)別：拉伸圖中e=琵+e塑,S=emOS3） 一般8>5%為塑性材料,85%為脆性材料.5條件屈服極限82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反抗彈性變形的水平一1材料本質彈性模量一在彈性范圍內,應力與應變的比值.其大小主

26、要決定材料本身.相當于單位元元變形所需要的應力t=Ee,E=(/e=tga2幾何尺寸形狀受力相同材料的E相同,但尺寸不同,那么其剛度也不同.所以考慮材料剛度時要把形狀尺寸同時考慮.還要考慮受力情況.三強度強度指金屬材料在外力作用下反抗塑性變形和斷裂的水平按作用力性質的不同,可分為：抗拉強度.抗壓強度t抗彎強度得抗剪強度為抗扭強度0常用來表示金屬材料強度的指標：屈服強度：(PaN/m2)Ps-產(chǎn)生屈服時最大外力,F0-原截面抗拉強度(PaN/m2)Pb-斷裂前最大應力.心&在設計機械和選擇評定材料時有重要意義.因金屬材料不能在超過.的條件下工作,否那么會塑變.超過工作,機件會斷裂.0-5

27、之間塑T變形,壓力加工四硬度金屬反抗更硬的物體壓入其內的水平一是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的反抗彈性變形塑性變形或斷裂的水平.1布式硬度HB用直徑D的淬火鋼球或硬質合金球,在一定壓力P下,將鋼球垂直地壓入金屬外表,并保持壓力到規(guī)定的時間后卸荷,測壓痕直徑d(用刻度放大鏡測)那么HB=P/F(N/mm2)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HBWV650.l特點：壓痕大,代表性全面l應用：不適宜薄件和成品件2洛式硬度HR用金剛石圓錐在壓

28、頭或鋼球,在規(guī)定的預載荷和總載荷下,壓入材料,卸載后,測其深度h,由公式求出,可在硬度計上直接讀出,無單位.不同壓頭應用范圍不同如下表：HRBd=1.588淬火鋼球980.7退火鋼灰鐵有色金屬HRC1200金剛后圓錐1471淬火回火件HRA588.4硬質合金碳化物優(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系,故應用廣泛.根據(jù)硬度可近似確定強度,如灰鐵：b=1HBS3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有對應關系.如:磨削燒傷外表,看燒傷層硬度變化.五沖擊韌性ak材料反抗沖擊載荷的

29、水平常用一次擺錘沖擊試驗來測定金屬材料的沖擊韌性,標準試樣一次擊斷,用試樣缺口處單位截面積上的沖擊功來表示ak2ak=Ak/FJ/mAk=GH-hG-重量F-缺口截面脆性材料一般不開口,因其沖擊值低,難以比擬差異.1 a沖擊韌性愈好.2 Ak不直接用于設計計算：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,屢次沖擊引起破壞,而此時,主要取決于強度,故設計時,ak只做校核.3 ak對組織缺B!很敏感,能夠靈敏地反映出材料品質,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、熱處理工藝質量的有效方法.微裂紋一一應力集中一一沖擊一一裂紋擴展六疲勞強度：問題提

30、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)生斷裂時的應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.疲勞強度一一當金屬材料在無數(shù)次交變載荷作用下而不致于引起斷裂的最大應力.1疲勞曲線一一交變應力與斷裂前的循環(huán)次數(shù)N之間的關系.例如：純彎曲,有色金屬N»108鋼材N>107不疲勞破壞2疲勞破壞原因材料有雜質,外表劃痕,能引起應力集中,導致微裂紋,裂紋擴展致使零件不能承受所加載荷忽然破壞3預防舉措改善結構形狀,防止應力集中,外表強化-噴丸處理,外表淬火等.第二節(jié)金屬材料的物理,化學及工藝性能一物理性能比重：計算毛坯重量,選材,

31、如航天件：輕熔點：鑄造鍛造溫度再結晶溫度熱膨脹性：鐵軌模鍛的模具量具導熱性：鑄造:金屬型鍛造:加熱速度導電性:電器元件銅鋁磁性：變壓器和電機中的硅鋼片磨床：工作臺二化學性能金屬的化學性能,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加工工藝要求的水平.鑄造性,可鍛性,可焊性,切削加工形等思考題；1什么是應力,應變線應變?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,是否說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,

32、這是彈性變形還是塑性變形如何判定變形性質5為什么沖擊值不直接用于設計計算第二章金屬和合金的晶體結構與結晶第一節(jié)金屬的晶體結構一根本概念：固體物質按原子排列的特征分為：晶體：原子排列有序,規(guī)那么,固定熔點,各項異性.非晶體：原子排列無序,不規(guī)那么,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晶格常數(shù)：晶胞中各棱邊的長度及夾角,以A1A=10-8cm度量金屬晶體結構的主要區(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,-

33、Fe,Mo,V等,特點：強度大,塑性較好,原子數(shù):1/8X8+1=220多種2面心立方晶格：CuAgAuNiAlPb丫Fe塑性好原子數(shù)：420多種4 密排六方晶格：MgZnBe&Cr-TiCd車g純鐵在室溫高壓130x108N/M2成&Fe原子數(shù)=1/6x12+1/2x2+3=6,30多種三多晶結構單晶體-晶體內部的晶格方位完全一致.多晶體一許多晶粒組成的晶體結構.各項同性.晶粒一外形不規(guī)那么而內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)金屬的結晶一金屬的結晶過程初次結晶1結晶：金屬從液體轉變成晶體狀態(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)那么排列.

34、外來晶核：液態(tài)金屬中一些外來高熔點固態(tài)微質點.晶核長大：已晶核為中央,按一定幾何形狀不斷排列.*晶粒大小限制：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,故多加外來質點晶粒粗細對機械性能有很大影響,假設晶粒需細化,那么從上述兩方面入手.結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)理論結晶溫度實際結晶溫度時間sTC過冷：液態(tài)金屬冷卻到理論結晶溫度以下才開始結晶的現(xiàn)象2過冷度：理論結晶溫度與實際結晶溫度之差.實際冷卻快,結晶在理論溫度下二金屬的同素異購轉變二次結晶重結晶同素異構性一一種金屬能以幾種晶格類型存在的性質.同素異購轉變一金屬在固體時改變其晶格

35、類型的過程.如:鐵錫鎰鈦鉆以鐵為例:-Fe1394C-Fe912C優(yōu)Fe體心面心體心由于鐵能同素異構轉變,才有對鋼鐵的各種熱處理.晶格轉變時體積會變化,以原子排列不同第三節(jié)合金的晶體結構一合金概念合金：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組元：組成合金的根本物質.如化學元素黃銅:二元金屬化合物相:在金屬或合金中,具有相同成分且結構相同的均勻組成局部.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.固體合金中的根本相結構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.二合金結構1固溶體溶質原

36、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)溶質在溶劑晶格中所占的位置不同,分為：1） 置換固溶體溶質原子替代溶劑原子而占據(jù)溶劑晶格中的某些結點位置,所形成的固溶體.*溶質原子,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.這是提升合金機械性能的一個途徑.2） 間隙固溶體溶質原子嵌入各結點之間的空隙,形成固溶體.溶質原子小,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,可用分子式表示的物質.如Fe3cWC特點：1較高熔點、較大脆性

37、、較高硬度.2在合金中作強化相,提升強度、硬度、耐磨性,而塑性、韌性下降,如WC、TiCo可通過調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)一一為研究合金系的合金成分、溫度、結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)圖一一合金系結晶過程的簡明圖解.實質：溫度一一成分作標圖,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睇合金為例:1配置幾種Pb-Sb成分不同的合金.2做出每

38、個合金的冷卻曲線3將每個合金的臨界點標在溫度一成分坐標上,并將相通意義的點連接起來,即得到Pb-Sb合金的狀態(tài)圖.ABDCE液相線：ACB固相線：DCE單相區(qū)：只有一個相.兩相區(qū)：兩個相.ACD、BCE.c一共晶點*作業(yè)：第三章鐵碳合金§1鐵碳合金的根本組織液態(tài)：Fe、C無限互溶.固態(tài)：固溶體金屬化合物1538-Fe+C1394912tC-鐵素體FFe+C奧氏體Ao-Fe+C鐵素體Fs一鐵素體碳溶于笫Fe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.S=4550%HBS=Q=250Mpa含碳：727C,0.02%二奧氏體碳溶

39、于丫Fe中形成的固溶體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.含碳最高；1147c,2.11%HBS=170220三滲碳體金屬化合物Fe3c復雜晶格,含碳:6.69%.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一機械混合物,含碳0.77%組織:兩種物質相間組成,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'低溫萊氏體性能：與Fe3c相似HBS>700塑性極差.攵鐵碳合金狀態(tài)圖

40、是說明平衡狀態(tài)下含C不大于6.69%的鐵碳合金的成分,溫度與組織之間關系,是研究鋼鐵的成分,自治和性能之間關系的根底,也是制定熱加工工藝的根底.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)D:Fe3C熔點6.6916004)E:C在A中最大溶解度2.1111485)F:Fe3c成分點6.6911486)G:-Fe與Fe轉變點0%9127)K:Fe3C成分點6.697278)P:C

41、在o-Fe中最大溶解度0.027279)S:共析點0.7772710)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:II限II傕1此線開始析出F6) ES:IIyCmiIIAiiJ此線開始析出Fe3Cn7) PSK:IIAiI蛀析線.A同時析出P(F+Fe3C)3主要區(qū)域1)ACE:兩相區(qū)L+A2)DCF:兩相區(qū)L+Fe3.3)AESG:單相區(qū)A4)GPS:A+F兩相區(qū)二鋼鐵分類1工業(yè)純鐵：含C<0.02

42、18%組織:F2鋼:含碳：0.02182.11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+FesCu3鐵含C:2.11%6.69%共晶生鐵4.3%CLd'亞共晶生鐵<4.3%CP+Ld+F3Cii過共晶生鐵>4.3%CLd'+FeCi三典型合金結晶過程分析1共析鋼LL+AA-P2亞共析鋼LA+L-AA+FF+P3過共析鋼LL+AAA+Fe3Cii-Fe3Ci+P4 共晶鐵LLdLd'5 亞共晶鐵L1點-L+AA+LdP+Ld'6 過共晶鐵L1點-L+Fe3C12點-Ld+Fe3C13點-Fe3C1+L

43、d四鐵碳合金狀態(tài)圖的應用1鑄造確定澆鑄溫度選材：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鋼的分類和應用按化學成分：碳鋼：<2.11%C少量SiMnSP等雜質合金鋼：參加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%CCT強,硬T塑,韌JFeC強化相>0.9%CCT硬"強,塑,韌JFeg布晶界,脆性T2鋼中常見雜質對性能的影響Si:溶于F,強化F,強,硬T塑,韌J.含量<0.030.4%有益作用不明顯Mn:1溶于F,FesC.引起固溶強化.2與FeS反響一MnS比重輕,進入熔渣,如量少

44、,有益作用不明顯S:FeSFeS+Fe共晶體,熔點985C,分布晶界引起脆性熟脆IIP:溶于F,是強度,硬度T但室溫塑性,韌性JJ*脆II3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按質量分含S,P多少分普通鋼S<=0.055%,P<=0.045%優(yōu)質鋼S,P<=0.04%高級優(yōu)質鋼S<=0.03%P<=0.035%3按用途分碳素結構鋼,碳素工具鋼>0.6%C4碳鋼的編號和用途1普通碳素結構鋼：Q235數(shù)字表示屈服強度單位Mpa2優(yōu)質碳素結構鋼正常含鎰量的優(yōu)質碳素結構鋼：0.250.8%Mn較高含鎰

45、量0.150.6%C0.71.0%Mn,>0.6%C0.91.2%Mn0810152025強J塑T沖壓件焊件30354045505560強惻T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千分之幾高級優(yōu)質鋼加A含Mn高,加MnTsMnA二合金鋼常加合金元素：MnSiCrNiMoWVTiB硼稀土元素Xt等1合金結構鋼我+元素符號+數(shù)提示數(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,=1.5%標2假設為高級優(yōu)質鋼,后加A如：60Si2Mn0.6%C,2%Si<1.5%Mn18Cr2Ni4WA0

46、.18%C,2%Cr,4%Ni,<1.5%W高級優(yōu)質應用：工程結構件,機械零件主要包括：低合金鋼,合金滲碳鋼,合金調質鋼,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)與結構鋼同數(shù)一一位數(shù),含C千分之幾,含C>=1.0%不標如：9SiCr板牙,絲錐0.9%C<1.5%Si<1.5%CrCrWMn長錢刀,絲錐,拉刀,精密絲杠*高速鋼含C<1.0也不標W18Cr4V0.70.8%C,18%W,4%Cr,<1.5%V應用：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：高鎰鋼水韌

47、處理,沖擊下工作,外表產(chǎn)生加工硬化.并有馬試體在滑移面形成,外表硬度達HB450550,表面耐磨,心部為A.水韌處理：鋼加熱到臨界點以上(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：塑料人工橡膠粘結劑等有機玻璃尼龍丙綸氯綸一商品名工程塑料：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那么產(chǎn)品的質量和生產(chǎn)本錢如何,與材料選擇的是否恰當有直接關系,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

48、性能和產(chǎn)品的本錢.根本原那么如下：1滿足零件工作條件：受力狀態(tài)一機械f能,根本t8卷k工作溫度環(huán)境介質一使用環(huán)境,高溫一耐熱,抗腐蝕一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,直接影響其質量和生產(chǎn)本錢.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/本錢如：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,并以適當?shù)乃俣壤鋮s到室溫,以改變鋼的一鋼的熱處理：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,能提升產(chǎn)品質量,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圖形表示.溫度保溫臨界溫度加熱冷卻時間應用廣泛：機械制造業(yè)中70%零件需熱處理.汽車拖拉機制造業(yè)70