機械工程常用材料及其工程性能

第四章機械工程常用材料及其工程性能§4－1概述§4－2金屬材料的機械性能§4－3常用工程材料§4－4金屬材料的熱處理與表面精飾材料是人類用于制造物品、器件、構(gòu)件、機器或其他產(chǎn)品的那些物質(zhì)。

機械工程材料是用于機械制造的材料，其主要包括金屬材料和非金屬材料兩大類?！?－2金屬材料的機械性能金屬材料在外力作用下所表現(xiàn)出的特性稱為機械性能，包括強度、剛度、塑性、硬度、疲勞強度、沖擊韌性和線膨脹系數(shù)等指標。1）力—伸長曲線拉伸實驗中，依據(jù)拉力F與伸長量ΔL之間的關(guān)系在直角坐標系中繪出的曲線稱為力—伸長曲線。強度是指材料在外力作用下抵抗塑性變形和防止出現(xiàn)斷裂的能力。2.1強度2）強度指標①屈服強度:屈服強度是當(dāng)金屬材料呈現(xiàn)屈服現(xiàn)象時，在實驗期間發(fā)生塑性變形而力不增加的應(yīng)力點材料在斷裂前所能承受的最大應(yīng)力稱為抗拉強度②抗拉強度δb彈性模量E是用于表示材料剛度的重要參數(shù)，E值越大材料剛度越大。表4-1是不同金屬材料的彈性模量。剛度是指材料在外力作用下抵抗彈性變形保持原有形狀的能力。2.2剛度2.3塑性材料受力后在斷裂之前產(chǎn)生塑性變形的能力稱為塑性斷后伸長率是指試樣拉斷后，標距的伸長量與原始標距之比的百分率1）斷后伸長率A斷面收縮率是指試樣拉斷后，縮頸處面積變化量與原始橫截面面積比值的百分率2）斷面收縮率Z1）布氏硬度布氏硬度的測定是在布氏硬度試驗機上進行的，其試驗原理是用直徑為D的淬硬鋼球或硬質(zhì)合金球，在規(guī)定壓力F作用下壓入被測金屬表面至規(guī)定時間后，卸除壓力，金屬表面留有壓痕，壓力F與壓痕表面積A的比值稱為布氏硬度，用符號HBW（壓頭為硬質(zhì)合金球）表示。2.4硬度硬度是指金屬材料抵抗其他更硬物體壓入其表面的能力。2））洛洛氏氏硬硬度度洛氏氏硬硬度度的的測測定定是是在在洛洛氏氏硬硬度度試試驗驗機機上上進進行行的的，，是是用用一一個個頂頂角角為為120°°的的金金剛剛石石圓圓錐錐，，或或直直徑徑為為1.5875mm的的淬淬火火鋼鋼球球為為壓壓頭頭，，在在一一定定載載荷荷下下壓壓入入被被測測金金屬屬材材料料表表面面，，根根據(jù)據(jù)壓壓痕痕深深度度來來確確定定硬硬度度值值。。壓壓痕痕深深度度越越小小，，硬硬度度值值越越高高，，材材料料越越硬硬。。金屬屬材材料料抵抵抗抗交交變變載載荷荷作作用用而而不不產(chǎn)產(chǎn)生生破破壞壞的的能能力力稱稱為為疲疲勞勞強強度度。。疲疲勞勞極極限限用用符符號號σσ-1表示。機器和很多零零件，受到隨隨時間作周期期性變化的應(yīng)應(yīng)力作用，這這種應(yīng)力稱為為交變應(yīng)力。。構(gòu)件在交變變應(yīng)力作用下下的破壞稱為為疲勞破壞。。當(dāng)應(yīng)力循環(huán)次次數(shù)達到106～107次時材料不出出現(xiàn)損壞，則則認為材料不不會出現(xiàn)疲勞勞損壞。2.5疲勞勞強度疲勞斷口特點為:破壞壞時構(gòu)件內(nèi)的的最大應(yīng)力遠遠低于強度極極限，甚至低低于屈服極限限；破壞前沒沒有明顯的塑塑性變形；破破壞斷口表面面明顯分成光光滑區(qū)及粗糙糙區(qū)。因此疲勞破壞壞無明顯的預(yù)預(yù)兆，容易造造成嚴重的后后果。線膨脹系數(shù)是是指材料溫度度每升高1℃℃，零件單位位長度的伸長長率。表4-3是常常用材料的線線膨脹系數(shù)。。2.6線膨膨脹系數(shù)α2.7沖擊擊韌性沖擊韌性是指指金屬材料抵抵抗沖擊載荷荷作用而不破破壞的能力，，沖擊韌性值值用αk表示,αk越大，材料抗抗沖擊能力越越強。2.8金屬屬材料的工藝藝性能工藝性能是指指金屬材料所所具有的能夠夠適應(yīng)各種加加工工藝要求求的能力，它它標志著制成成成品的難易易程度，包括括鑄造性、鍛鍛造性、焊接接性、切削加加工性等。1）鑄造性鑄造性是指金金屬在鑄造生生產(chǎn)中表現(xiàn)出出的工藝性能能，包括液態(tài)態(tài)流動性、吸吸氣性，冷卻卻時的收縮性性和偏析性等等。2）鍛造性鍛造性是指金金屬材料鍛造造時的難易程程度。鍛造性性好，表明該該金屬易鍛造造成形。3）焊接性4）切削加工工性及熱處理理性能切削加工性是是指金屬材料料被切削加工工的難易程度度。切削加工工性好的金屬屬材料，加工工時刀具不易易磨損，加工工表面的粗糙糙度較小。熱處理性能包包括淬透性、、淬硬性、過過熱敏感性、、變形開裂傾傾向、回火脆脆性傾向、氧氧化脫碳傾向向等（將在鋼鋼的熱處理中中詳細論述））焊接性是指在在一定的焊接接工藝條件下下金屬材料獲獲得優(yōu)良焊接接接頭的難易易程度。工程材料可以以分為金屬材材料和非金屬屬材料，非金金屬材料又分分為高分子材材料和無機材材料?！?－3常常用的工程材材料1）灰鑄鐵在灰鑄鐵中碳碳主要以石墨墨形式存在，，其斷口呈暗暗灰色，故稱稱灰鑄鐵。以以“HT+材材料抗拉強度度”表示牌號號，如HT150。常用于制造形形狀復(fù)雜而力力學(xué)性能要求求不高的工件件，承受壓力力、要求消振振的工件，以以及一些耐磨磨工件。常用的熱處理理工藝有去應(yīng)應(yīng)力退火，消消除白口組織織的退火和表表面淬火。3.1.1鑄鑄鐵是指含碳量大大于2.11%的鐵碳合合金，并且含含有較多的硅硅、錳、硫、、磷等元素。。3.1黑色色金屬球墨鑄鐵常用用于制造載荷荷較大且受磨磨損和沖擊作作用的重要零零件，如汽車車、拖拉機的的曲軸，連桿桿和機床的蝸蝸桿、蝸輪等等。球墨鑄鐵常用用的熱處理方方式有退火、、正火、調(diào)質(zhì)質(zhì)及等溫淬火火。以“QT+材材料抗拉強度度”表示牌號號如QT400表示球墨墨鑄鐵，其最最低抗拉強度度為400MPa。2）球墨鑄鐵鐵鐵液經(jīng)球化處處理和孕育處處理，使石墨墨全部或大部部分呈球狀的的鑄鐵稱為球球墨鑄鐵。3.1.2碳碳素鋼1）雜質(zhì)對碳碳素鋼性能的的影響碳含量小于2.11%的的鐵碳合金稱稱為碳素鋼。。a）硅、錳：：材料硬度、、強度提高。。b）硫：材料料熱脆性增強強。c）磷：材料料冷脆性增強強。D）氫：材料料脆性增強。。2）碳素鋼的的分類a）根據(jù)碳的的質(zhì)量分數(shù)分分類:低碳鋼：ωC≤0.25%。中碳鋼：0.25%<ωωC<0.60%。高碳鋼：ωC≥0.60%。b）按分類:普通鋼鋼:ωS≤0.050%，ωP≤0.045%。優(yōu)質(zhì)鋼鋼:ωS≤0.035%，ωP≤0.035%。高級優(yōu)質(zhì)鋼:ωS≤0.025%，ωP≤0.025%。c）根據(jù)鋼的的用途分類:碳素結(jié)構(gòu)鋼:其ωC<0.70%碳素工具鋼:其ωC≥0.70%碳素鑄鋼:主主要用于制作作形狀復(fù)雜、、難以鍛造成成形的鑄鋼件件。3）普通碳素素結(jié)構(gòu)鋼以“Q+材料料屈服極限的的平均值”作作為牌號，如如Q235，，表示σS≥235MPa的普通碳碳素結(jié)構(gòu)鋼。。常用于制造造結(jié)構(gòu)件以及及其他載荷不不大的構(gòu)建。。4）優(yōu)質(zhì)碳素素結(jié)構(gòu)鋼以“材料所含含碳的萬分比比”進行命名名，如45鋼鋼，表示碳的的平均質(zhì)量分分數(shù)為0.45%的優(yōu)質(zhì)質(zhì)碳素鋼，含含碳量較低時時其延展性強強常用于制造造沖壓件，含含碳量較高時時常用于制造造較重要零部部件。5）碳素工具具鋼以“T+材料料所含碳的千千分比”進進行命名，如如T9表示碳碳的平均質(zhì)量量分數(shù)為0.90%的碳碳素工具鋼。。1）根據(jù)合金金元素總質(zhì)量量分數(shù)分類低合金鋼:合合金元素總質(zhì)質(zhì)量分數(shù)小于于5%；中合金鋼:合合金元素總質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為5%～10%；高合金鋼:合合金元素的總總質(zhì)量分數(shù)大大于10%。。3.1.3合合金鋼特意加入一種種或數(shù)種合金金元素的鋼稱稱為合金鋼。。它比碳鋼具具有較高的強強度、韌性或或具有特殊性性能。2)根據(jù)用途途分類合金結(jié)構(gòu)鋼:用于制造機機械零件和工工程結(jié)構(gòu)的鋼鋼。合金工具鋼:用于制造各各種工具的鋼鋼。特殊性能鋼:指具有某種種特殊物理和和化學(xué)性能的的鋼。3）合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼以“材料含碳碳量的萬分比比+合金元素素符號+合金金含量的百分分比”表示其其牌號，如60Si2Mn鋼，表示示碳的含量為為0.60%，含硅量為為2%，含錳錳量小于1.5%的合金金結(jié)構(gòu)鋼。合金結(jié)構(gòu)鋼一一般各項性能能優(yōu)于相同碳碳含量的優(yōu)質(zhì)質(zhì)碳素鋼，因因此常用于制制造載荷復(fù)雜雜的零部件。。以“材料含碳碳量的千分比比+合金元素素符號+合金金含量的百分分比”表示其其牌號，如9SiCr鋼鋼，表示碳的的含量為0.90%、硅硅的含量和鉻鉻的含量均小小于1.5%的合金工具具鋼。4）合金工具具鋼a）合金量具具鋼指用于制造測測量工具（即即量具）的合合金鋼，這類類鋼具有高硬硬度、高耐磨磨性、高尺寸寸穩(wěn)定性。用于制造高精精度的量規(guī)和和量塊。有Cr12、9Mn2V、、CrWMn等。是指用于制造造沖壓、熱鍛鍛、壓鑄等成成形模具的合合金鋼。根據(jù)工作條件件不同分為冷冷作模具鋼和和熱作模具鋼鋼。c）合金模具具鋼指主要用于制制造金屬切削削刀具的合金金鋼，其含碳碳量一般在0.8%～1.4%。常常用的合金刃刃具鋼有9SiCr、9Mn2V、、Cr2、CrMn、CrWMn和和CrW5等等。主要用于制造造鉸刀、絲錐錐、板牙等。。b）合金刃具具鋼指在空氣、水水不銹鋼屬于于具有特殊物物理、化學(xué)性性能的特殊性性能鋼，它是是指在空氣、、水、弱酸、、堿和鹽溶液液或其他腐蝕蝕介質(zhì)中具有有高度化學(xué)穩(wěn)穩(wěn)定性的合金金鋼的總稱。。5）特殊性能能鋼6）高速鋼是一種含鎢、、鉻、釩等多多種元素的高高合金刃具鋼鋼，加入的主主要合金元素素為鎢、鉬、、釩等，其合合金總含量達達到10%～～15%。7）滾動軸承承鋼如GCr15鋼，則表示示平均鉻的質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為1.5%的滾滾動軸承鋼。。3.2.1純純銅及其合合金3.2有色色金屬有色金屬通常常指除鋼鐵之之外的其他金金屬（又稱非非鐵金屬），，常用的有色色金屬種類有有銅及其合金金、鋁及其合合金、鈦及其其合金等1）純銅（紫紫銅）通常呈紫紅色色，具有良好好的導(dǎo)電性、、導(dǎo)熱性及抗抗大氣腐蝕性性能，還具有有強度低，塑塑性好，便于于冷熱壓力加加工的優(yōu)點常用于制造導(dǎo)導(dǎo)線、散熱器器、銅管、防防磁器材及配配制合金等2）黃銅:是是以鋅為主要要合金元素的的銅合金，因因其顏色呈黃色色，故稱黃銅銅①普通黃銅:當(dāng)銅中加入入鋅時所組成成的合金稱為為普通黃銅.②特殊黃銅:在普通黃銅銅中加入鉛、、鋁、硅、錫錫等元素所組組成合金稱為為特殊黃銅3）青銅:是是指黃銅和白白銅以外的所所有銅合金①錫青銅:以以錫為主加元元素的銅合金金。錫青銅分分為壓力加工工錫青銅和鑄鑄造青銅②特殊青銅:特殊青銅有有鈹青銅、鋁鋁青銅1）純鋁純鋁呈銀白色色，是一種密密度僅為2.72g/cm3的輕金金屬，是自然然界中儲量最最為豐富的金金屬元素，產(chǎn)產(chǎn)量僅次于鋼鋼鐵。3.2.2鋁鋁及其合金金2）鋁合金當(dāng)純鋁中加入入適量的硅、、銅、錳、鎂鎂、鋅等合金金元素，可形形成強度較高高的鋁合金。。（1）變形鋁鋁合金有防銹鋁合金金、硬鋁合金金、超硬鋁合合金、鍛鋁合合金等。①鋁硅鑄造鋁鋁合金（俗稱稱硅鋁明）:鑄造性能較較好，但鑄造造組織粗大，，在澆注時應(yīng)應(yīng)進行變質(zhì)處處理細化晶粒粒，以提高其其力學(xué)性能；；②鋁銅鑄造鋁鋁合金:具有有較好的高溫溫性能，但鑄鑄造性和抗蝕蝕性較差，而而且密度大，，主要用于制制造要求高強強度或在高溫溫條件下工作作的零件；（2）鑄造鋁鋁合金按加入主元素素的不同，鑄鑄造鋁合金主主要有鋁硅系系、鋁銅系、、鋁鎂系及鋁鋁鋅系四類，，其中,鋁硅硅系應(yīng)用最為為廣泛。③鋁鎂鑄造鋁鋁合金:具有有較高的強度度和良好的耐耐腐蝕性能，，密度小，鑄鑄造性能差，，主要用于制制造在腐蝕性性介質(zhì)中工作作的零件；④鋁鋅鑄造鋁鋁合金:具有有較高的強度度，熱穩(wěn)定性性和鑄造性能能也較好，但但密度大，耐耐蝕性差，主主要用于制造造結(jié)構(gòu)形狀復(fù)復(fù)雜的汽車、、飛機零件等等；3.3非金金屬材料1）塑料的組組成塑料是以有機機合成樹脂為為主要成分，，并加入多種種添加劑的高高分子材料。。添加劑的種類類有:填料、、增強材料、、增塑劑、潤潤滑劑、穩(wěn)定定劑、著色劑劑、阻燃劑等等。3.3.1工工程塑料3）熱塑性塑塑料常用的有聚烯烯烴、聚氯乙乙烯、聚苯乙乙烯、ABS、聚酰胺、、聚甲醛、聚聚碳酸酯、聚聚四氟乙烯和和聚甲基丙烯烯酸甲酯等。。4）熱固性塑塑料常用的有環(huán)氧氧塑料和酚醛醛塑料等環(huán)氧塑料（EP）是由環(huán)環(huán)氧樹脂加入入固化劑后形形成的熱固性性塑料。它強強度較高，韌韌性較好，并并具有良好的的化學(xué)穩(wěn)定性性、絕緣性以以及耐熱、耐耐寒性，成形形工藝性好。。酚醛塑料（PF）是由酚酚類和醛類經(jīng)經(jīng)縮聚反應(yīng)而而制成的樹脂脂。根據(jù)不同同性能要求加加入各種填料料便制成各種種酚醛塑料。。常用的酚醛醛樹脂是由苯苯酚和甲醛為為原料制成的的。1）橡膠的類類型橡膠分為天然然橡膠與合成成橡膠二種。。天然橡膠是從從橡膠樹、橡橡膠草等植物物中提取膠質(zhì)質(zhì)后加工制成成；合成橡膠膠則由各種單單體經(jīng)聚合反反應(yīng)而得。3.3.2橡橡膠2）橡膠的性性能橡膠是絕緣體體，不容易導(dǎo)導(dǎo)電，但如果果沾水或不同同的溫度的話話，有可能變變成導(dǎo)體。橡膠在制造過過程中可以通通過加入不同同添加劑獲得得不同的性能能。由人工合成，，而各方面特特性均與天然然產(chǎn)出的礦物物相同或密切切相似的產(chǎn)物物稱為人工合合成礦物，如如人造金剛石石﹑人造寶石石、人造水晶晶等。3.3.3人人工合成礦礦物1）人造寶石石（人造剛玉玉）剛玉主要成分分是Al2O3。其硬度僅次次于金剛石。。由于剛玉具有有優(yōu)良的高溫溫性質(zhì)及機械械強度等性能能，因而被廣廣泛應(yīng)用到了了冶金、機械械、化工、電電子、航空和和國防等眾多多工業(yè)領(lǐng)域。。剛玉的主要用用途如下：①由于剛玉有有耐高溫、耐耐腐蝕、高強強度等性能，，故常用于制制作用于冶煉煉稀貴金屬、、特種合金、、高純金屬的的坩堝及器皿皿，用做澆鋼鋼滑動水口，，各種高溫爐爐窯的內(nèi)襯（（墻和管），，理化器皿、、火花塞、耐耐熱抗氧化涂涂層；②由于其有硬硬度大、耐磨磨性好、強度度高的特點，，在化工系統(tǒng)統(tǒng)中，用作各各種反應(yīng)器皿皿和管道，化化工泵的部件件；作機械零零部件、各種種模具的模嘴嘴等；作刀具具、磨具磨料料、防彈材料料、人體關(guān)節(jié)節(jié)、密封磨環(huán)環(huán)等；③由于其有高高溫絕緣性，，故被用作熱熱電偶的套絲絲管和保護管管，原子反應(yīng)應(yīng)堆中用得絕絕緣性依舊優(yōu)優(yōu)良；④由于其分子子結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定定，在高頻、、高壓和較高高的溫度下使使用其絕緣性性優(yōu)良，加之之損耗不大，，介電常數(shù)也也不大，在電電子工業(yè)中被被廣泛用于固固體擠成電路路基板管座、、外殼、瓷架架、導(dǎo)彈雷達達天線保護罩罩等；⑤剛玉制品氣氣密性好，即即使在高溫下下也嚴密不透透氣，因此在在電真空中得得到廣泛應(yīng)用用，如用剛玉玉制作各種大大型電子管殼殼、固體微電電路中的雙列列直插式封裝裝外殼。2）人造水晶晶水晶是一種無無色透明的大大型石英結(jié)晶晶體礦物。它它的主要化學(xué)學(xué)成份是二氧氧化硅，化學(xué)學(xué)式為SiO2。由于石英具有有壓電效應(yīng)和和逆壓電效應(yīng)應(yīng)，因此常用用于制造壓電電傳感器和石石英振蕩器。。陶瓷是以粘土土以及各種天天然礦物經(jīng)過過粉碎混煉、、成型和煅燒燒制得的材料料，陶瓷材料料一般硬度較較高，但可塑塑性較差，同同時具有耐高高溫、抗氧化化等特點。3.3.4陶陶瓷陶瓷的主要可可以分為日用用陶瓷、藝術(shù)術(shù)（工藝）陶陶瓷和工業(yè)陶陶瓷三大類。。工業(yè)陶瓷指應(yīng)應(yīng)用于各種工工業(yè)的陶瓷材材料和制品。。工業(yè)陶瓷又分分以下6各方方面：①建筑——衛(wèi)衛(wèi)生陶瓷；②化工（化學(xué)學(xué)）陶瓷：用用于各種化化學(xué)工業(yè)的耐耐酸容器、管管道，塔、泵泵、閥以及搪搪砌反應(yīng)鍋的的耐酸磚、灰灰等；③電瓷：用用于電力工業(yè)業(yè)高低壓輸電電線路上的絕絕緣子。電機機用套管，支支柱絕緣子、、低壓電器和和照明用絕緣緣子，以及電電訊用絕緣子子，無線電用用絕緣子等；；④特種陶瓷：：用于各種種現(xiàn)代工業(yè)和和尖端科學(xué)技技術(shù)的特種陶陶瓷制品，有有高鋁氧質(zhì)瓷瓷、鎂石質(zhì)瓷瓷、鈦鎂石質(zhì)質(zhì)瓷、鋯英石石質(zhì)瓷、鋰質(zhì)質(zhì)瓷、以及磁磁性瓷、金屬屬陶瓷等。3.4復(fù)合合材料復(fù)合材料是由由兩種或兩種種以上不同性性質(zhì)的材料，，通過物理或或化學(xué)的方法法，在宏觀上上組成具有新新性能的材料料。各種材料在性性能上互相取取長補短，產(chǎn)產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)應(yīng)，使復(fù)合材材料的綜合性性能優(yōu)于原組組成材料而滿滿足各種不同同的要求。3.4.1復(fù)復(fù)合材料的的類型1）復(fù)合材料料按其組成分分為：①金屬與金屬屬復(fù)合材料②非金屬與金金屬復(fù)合材料料③非金屬與非非金屬復(fù)合材材料。①纖維增強復(fù)復(fù)合材料。將將各種纖維增增強體置于基基體材料內(nèi)復(fù)復(fù)合而成。如如纖維增強塑塑料、纖維增增強金屬等。。2）按其結(jié)構(gòu)構(gòu)特點又分為為：②層疊復(fù)合材材料。由性質(zhì)質(zhì)不同的表面面材料和芯材材組合而成。。通常面材強強度高、薄；；芯材質(zhì)輕、、強度低，但但具有一定剛剛度和厚度。。層疊復(fù)合材材料又分為為實心夾層層和蜂窩夾夾層兩種。。③顆粒復(fù)合合材料。將將硬質(zhì)細粒粒均勻分布布于基體中中，如彌散散強化合金金、金屬陶陶瓷等。④骨架復(fù)合合材料。3.4.2纖維增增強復(fù)合材材料的性能能復(fù)合材料中中以纖維增增強材料應(yīng)應(yīng)用最廣、、用量最大大。1）具有比比重小、比比強度和比比模量大的的特點。例例如碳纖維維與環(huán)氧樹樹脂復(fù)合的的材料，其其比強度和和比模量均均比鋼和鋁鋁合金大數(shù)數(shù)倍，2）具有優(yōu)優(yōu)良的化學(xué)學(xué)穩(wěn)定性、、減摩耐磨磨、自潤滑滑、耐熱、、耐疲勞、、耐蠕變、、消聲、電電絕緣等性性能。3）纖維增增強材料的的另一個特特點是各向向異性，因因此可按制制件不同部部位的強度度要求設(shè)計計纖維的排排列。3.5新新型材料合金的形狀狀被改變之之后，一旦旦加熱到一一定的躍變變溫度時，，它又可以以魔術(shù)般地地變回到原原來的形狀狀，人們把把具有這種種特殊功能能的合金稱稱為形狀記記憶合金。。形狀記憶合合金科學(xué)家在鎳鎳-鈦合金金中添加其其他元素，，進一步研研究開發(fā)了了欽鎳銅、、鈦鎳鐵、、鈦鎳鉻等等新的鎳鈦鈦系形狀記記憶合金；；除此以外外還有其他他種類的形形狀記憶合合金，如:銅鎳系合合金、銅鋁鋁系合金、、銅鋅系合合金、鐵系系合金(Fe-Mn-Si,Fe-Pd)等等。4.1熱熱處理概述述鋼的熱處理理就是將鋼鋼在固態(tài)下下通過加熱熱、保溫和和不同的冷冷卻方法，，從而改變變其組織結(jié)結(jié)構(gòu)，滿足足性能要求求的一種加加工工藝。。鋼在加熱和和冷卻時的的特性線§4－4金金屬材料料的熱處理理與表面精精飾熱處理目的的在于改善善工件的加加工工藝性性，為后續(xù)續(xù)的工序作作組織準備備，提高勞勞動生產(chǎn)率率;顯著提提高鋼的力力學(xué)性能，，充分發(fā)揮揮鋼的使用用性能，延延長使用壽壽命。鋼材的熱處處理主要分分為普通熱熱處理和表表面熱處理理兩大類。。4.2鋼鋼的普通熱熱處理工藝藝4.2.1退火退火是把鋼鋼加熱到某某一工藝預(yù)預(yù)定溫度，，保溫一段段時間，隨隨后在爐中中或?qū)嵝孕暂^差的介介質(zhì)中緩慢慢冷卻的熱熱處理方法法。退火的目的的是降低鋼鋼的硬度、、均勻成分分、消除內(nèi)內(nèi)應(yīng)力、細細化組織，，從而改善善鋼的力學(xué)學(xué)性能和加加工性能，，為后續(xù)的的機械加工工和淬火做做好準備。。1）完全退退火完全退火簡簡稱退火，，是將亞共共析鋼加熱熱到Ac3以上30～～50℃，，保溫一段段時間，隨隨后緩慢冷冷卻以獲得得接近平衡衡狀態(tài)組織織的退火方方法。其目的是細細化晶粒、、改善組織織和提高力力學(xué)性能。。（2）球化化退火球化退火是是將過共析析鋼加熱到到Ac1以上20～～30℃，，保溫一段段時間，隨隨后緩慢冷冷卻的退火火方法。其目的在于于降低鋼的的硬度，改改善切削加加工性，并并為以后淬淬火處理作作好組織準準備。（3）去應(yīng)應(yīng)力退火去應(yīng)力退火火又稱低溫溫回火，是是將鋼件加加熱至500～650℃左右右，保溫一一段時間后后緩慢冷卻卻的退火方方法。其目目的是消除除由于塑性性變形、焊焊接、切削削加工、鑄鑄造等形成成的殘余應(yīng)應(yīng)力，以穩(wěn)穩(wěn)定尺寸，，減少變形形。正火是將鋼鋼加熱到Ac3或Accm以上30～～50℃，，使鋼的組組織完全轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏氏體后，適適當(dāng)保溫，，從爐中取取出，在靜靜止的空氣氣中冷卻至至室溫的熱熱處理方法法正火冷卻速速度稍快，，所得到的的組織比退退火細，強強度、硬度度有所提高高退火和正火火的加熱溫溫度4.2.2正火淬火是將鋼鋼加熱到Ac3或Ac1線以上30～50℃℃，保溫一一定時間后后，在水、、鹽水或油油中急劇冷冷卻，以獲獲得馬氏體體組織的一一種熱處理理方法。淬火目的在在于得到馬馬氏體或下下貝氏體組組織，然后后配以適當(dāng)當(dāng)?shù)幕鼗饻販囟龋垣@獲得多樣的的使用性能能。4.2.3淬火4.2.4回火回火是把淬淬火后的鋼鋼加熱到Ac1線以下的某某一溫度，，保溫一定定時間，然然后冷卻到到室溫的熱熱處理方法法?；鼗鸬闹饕康脑谟谟诮档痛嘈孕?，減少內(nèi)內(nèi)應(yīng)力，防防止變形開開裂；獲得得工件所要要求的機械械性能；穩(wěn)穩(wěn)定鋼件的的組織，保保證工件的的尺寸、形形狀穩(wěn)定。。各種普通熱熱處理示意意圖1）低溫回回火加熱到150～250℃，保保溫后空冷冷，得到組組織為回火火馬氏體。。其目的在于于降低淬火火內(nèi)應(yīng)力和和脆性，保保證高硬度度和耐磨性性。主要用用于刀具、、量具、沖沖壓模、滾滾動軸承等等的處理。。2）中溫回回火加熱到350～450℃，保保溫后空冷冷，得到回回火屈氏體體，這種組組織具有高高的彈性和和屈服極限限，并有一一定韌性和和硬度。（3）高溫溫回火加熱到500～650℃，保保溫后空冷冷，得到回回火索氏體體，這種組組織具有一一定強度和和硬度，又又有良好的的塑性和韌韌性。通常把淬火火再進行高高溫回火的的熱處理方方法稱為調(diào)調(diào)質(zhì)處理。。4.4鋼鋼的表面熱熱處理利用快速加加熱的方法法，使工件件表面迅速速加熱至淬淬火溫度，，不等熱量量傳到心部部就立即冷冷卻的熱處處理方法稱稱為表面淬淬火。表面淬火可可分為火焰焰加熱表面面淬火、感感應(yīng)加熱（（高頻、中中頻、工頻頻）表面淬淬火和電接接觸加熱表表面淬火等等。4.4.1表面淬淬火將工件置于于一定介質(zhì)質(zhì)中加熱和和保溫，使使介質(zhì)中的的活性原子子