金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)

金屬材料及熱處理基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)一、認(rèn)識(shí)鐵、鋼鋼鐵材料的基本知識(shí)鋼鐵材料又稱黑色金屬材料，是工業(yè)中應(yīng)用最廣、用量最多的金屬材料鋼鐵是鋼和生鐵的統(tǒng)稱，他們都是以鐵和碳為主要元素組成的合金；

1.鋼鐵材料的基本知識(shí)合金：由兩種或以上的金屬元素或金屬元素與非金屬原素融合而成具有金屬特性的物生鐵：含碳量大于2%的鐵碳合金稱為生鐵；鋼：含碳量不大于2%的鐵碳合金稱為鋼；1.鋼鐵材料的基本知識(shí)鋼鐵生鐵鋼生鐵分類(lèi)：煉鋼生鐵：Si含量低（＜1.75%）鑄造生鐵：Si含量高（＞3.75%）1.鋼鐵材料的基本知識(shí)鋼鐵生鐵鋼煉鋼生鐵鑄造生鐵1.鋼鐵材料的基本知識(shí)鋼鐵生鐵鋼鑄造生鐵按斷口分白口灰口麻口煉鋼生鐵鑄鐵分類(lèi)：按斷口分：白口：碳以滲碳體形式存在。硬、脆、耐磨，無(wú)法直接切削加工。用作犁鏵等?；铱冢禾家允问酱嬖?。有一定的力學(xué)性能和良好的切削加工性。應(yīng)用廣泛。麻口：兩者之間。工業(yè)上極少應(yīng)用。1.鋼鐵材料的基本知識(shí)鋼鐵生鐵鋼鑄造生鐵按斷口分白口灰口麻口按生產(chǎn)方式普通鑄鐵按化學(xué)成分碳素鋼工業(yè)純鐵按用途按品質(zhì)合金鋼煉鋼生鐵孕育鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵低碳鋼中碳鋼高碳鋼低合金鋼中合金鋼高合金鋼工具鋼特殊用途鋼專(zhuān)用鋼普通鋼優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼按加工方式鑄鋼鍛鋼熱軋鋼冷軋鋼結(jié)構(gòu)鋼鑄鐵分類(lèi)：

按生產(chǎn)方法組織性能分普通灰鑄鐵：孕育鑄鐵：在灰鑄鐵的基礎(chǔ)上，采用“變質(zhì)處理”，獲得性能好的“高級(jí)鑄鐵”?？慑戣T鐵：白口鑄鐵經(jīng)石墨化處理，有一定的塑性和韌性，其實(shí)并不可鍛。球墨鑄鐵：又稱球鐵，澆鑄是加入“球化劑”，使碳呈球狀石墨存在。

1.鋼鐵材料的基本知識(shí)鋼鐵生鐵鋼鑄造生鐵按斷口分白口灰口麻口按生產(chǎn)方式普通鑄鐵按化學(xué)成分碳素鋼工業(yè)純鐵按用途按品質(zhì)合金鋼煉鋼生鐵孕育鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵低碳鋼中碳鋼高碳鋼低合金鋼中合金鋼高合金鋼工具鋼特殊用途鋼專(zhuān)用鋼普通鋼優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼按加工方式鑄鋼鍛鋼熱軋鋼冷軋鋼鋼的分類(lèi)（按化學(xué)成分）：碳素鋼：以碳作為主要的合金化元素合金鋼：為改善性能在碳鋼基礎(chǔ)上加其他合金元素1.鋼鐵材料的基本知識(shí)鋼鐵生鐵鋼鑄造生鐵按斷口分白口灰口麻口按生產(chǎn)方式普通鑄鐵按化學(xué)成分碳素鋼工業(yè)純鐵按用途按品質(zhì)合金鋼煉鋼生鐵孕育鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵低碳鋼中碳鋼高碳鋼低合金鋼中合金鋼高合金鋼結(jié)構(gòu)鋼工具鋼特殊用途鋼專(zhuān)用鋼普通鋼優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼按加工方式鑄鋼鍛鋼熱軋鋼冷軋鋼碳素鋼：工業(yè)純鐵（＜0.04%）、低碳鋼（＜0.25%）、中碳鋼（0.25~0.6%）、高碳鋼（＞0.6%）；1.鋼鐵材料的基本知識(shí)鋼鐵生鐵鋼鑄造生鐵按斷口分白口灰口麻口按生產(chǎn)方式普通鑄鐵按化學(xué)成分碳素鋼工業(yè)純鐵按用途按品質(zhì)合金鋼煉鋼生鐵孕育鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵低碳鋼中碳鋼高碳鋼低合金鋼中合金鋼高合金鋼結(jié)構(gòu)鋼工具鋼特殊用途鋼專(zhuān)用鋼普通鋼優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼按加工方式鑄鋼鍛鋼熱軋鋼冷軋鋼合金鋼：為改善性能在碳鋼基礎(chǔ)上加其他合金元素。低合金鋼（5%）；中合金鋼（5~10%）；高合金鋼（＞10%）；1.鋼鐵材料的基本知識(shí)鋼鐵生鐵鋼鑄造生鐵按斷口分白口灰口麻口按生產(chǎn)方式普通鑄鐵按化學(xué)成分碳素鋼工業(yè)純鐵按用途按品質(zhì)合金鋼煉鋼生鐵孕育鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵低碳鋼中碳鋼高碳鋼低合金鋼中合金鋼高合金鋼結(jié)構(gòu)鋼工具鋼特殊用途鋼專(zhuān)用鋼普通鋼優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼按加工方式鑄鋼鍛鋼熱軋鋼冷軋鋼按用途：結(jié)構(gòu)鋼：建筑及工程用結(jié)構(gòu)鋼、機(jī)械制造用結(jié)構(gòu)鋼。工具鋼：特殊鋼和專(zhuān)用鋼：1.鋼鐵材料的基本知識(shí)鋼鐵生鐵鋼鑄造生鐵按斷口分白口灰口麻口按生產(chǎn)方式普通鑄鐵按化學(xué)成分碳素鋼工業(yè)純鐵按用途按品質(zhì)合金鋼煉鋼生鐵孕育鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵低碳鋼中碳鋼高碳鋼低合金鋼中合金鋼高合金鋼結(jié)構(gòu)鋼工具鋼特殊用途鋼專(zhuān)用鋼普通鋼優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼按加工方式鑄鋼鍛鋼熱軋鋼冷軋鋼按品質(zhì)分：普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼1.鋼鐵材料的基本知識(shí)鋼鐵生鐵鋼鑄造生鐵按斷口分白口灰口麻口按生產(chǎn)方式普通鑄鐵按化學(xué)成分碳素鋼工業(yè)純鐵按用途按品質(zhì)合金鋼煉鋼生鐵孕育鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵低碳鋼中碳鋼高碳鋼低合金鋼中合金鋼高合金鋼結(jié)構(gòu)鋼工具鋼特殊用途鋼專(zhuān)用鋼普通鋼優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼按加工方式鑄鋼鍛鋼熱軋鋼冷軋鋼按制造加工方式：鑄鋼：鍛鋼：熱軋鋼：冷軋鋼：冷拔鋼：鋼鐵材料的牌號(hào)表示方法

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T221-2000）規(guī)定了鋼鐵產(chǎn)品具體的表示方法，采用漢字及漢語(yǔ)拼音表示。主要表征名稱、用途、特性、工藝方法、化學(xué)成分等。舉例：我國(guó)牌號(hào)：Q235、T8A、45、20CrMo、GCr15、W18Cr4V外國(guó)牌號(hào)：H13、8620、16MnCr51.鋼鐵材料的基本知識(shí)金屬材料的性能：物理性能：質(zhì)量（密度）：7.8噸/立方米熱性能：（導(dǎo)熱性）電性能：（導(dǎo)電性）磁性能：（磁粉探傷及剩磁）減摩耐磨性能：1.鋼鐵材料的基本知識(shí)力學(xué)性能：強(qiáng)度硬度：韌性：塑性：疲勞：斷裂韌度：彈性指標(biāo)：1.鋼鐵材料的基本知識(shí)金屬材料的性能：金屬材料的性能

（力學(xué)性能）強(qiáng)度金屬材料受外力作用時(shí)，對(duì)變形和斷裂的抵抗能力稱為強(qiáng)度。（抗拉、抗壓、抗彎、抗剪、抗扭、屈服強(qiáng)度、持久強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度）持久強(qiáng)度：在一定的高溫環(huán)境下，經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間發(fā)生斷裂時(shí)的應(yīng)力，一般規(guī)定十萬(wàn)小時(shí)后的破斷強(qiáng)度，通常用外推法取得的。蠕變強(qiáng)度：在一定的高溫環(huán)境下，即使所受應(yīng)力小于屈服強(qiáng)度，也會(huì)隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而緩慢地產(chǎn)生永久變形。1.鋼鐵材料的基本知識(shí)金屬材料的性能：

（力學(xué)性能）硬度硬度金屬材料抵抗其他更應(yīng)物體壓入其表面的能力。硬度是通過(guò)試驗(yàn)機(jī)測(cè)定的，常用的有布氏、洛氏、維氏等硬度。根據(jù)硬度（洛）計(jì)算壓痕深度：h=（100-HRA、HRC）×2μm1.鋼鐵材料的基本知識(shí)金屬材料的性能：

（力學(xué)性能）韌性金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力稱為韌性。1.鋼鐵材料的基本知識(shí)金屬材料的性能

（力學(xué)性能）疲勞金屬材料在極限強(qiáng)度下，長(zhǎng)期承受交變載荷（即大小、方向反復(fù)變化的載荷）的作用，在不發(fā)生明顯變形的情況下抵抗斷裂的能力，用疲勞極限衡量。1.鋼鐵材料的基本知識(shí)金屬材料的性能

（力學(xué)性能）斷裂韌性金屬材料在裂紋存在的情況下抵抗脆性開(kāi)裂的能力，是強(qiáng)度和塑性的綜合指標(biāo)。1.鋼鐵材料的基本知識(shí)金屬材料的性能：化學(xué)性能：耐腐蝕性抗氧化性化學(xué)穩(wěn)定性1.鋼鐵材料的基本知識(shí)金屬材料的性能：工藝性能：鑄造性（流動(dòng)性、收縮率、偏析）鍛造性：始鍛溫度、終鍛溫度、冷卻規(guī)范焊接性：加工性：硬度和脆性熱處理性：淬硬性、淬透性、變形和開(kāi)裂趨勢(shì)、氧化脫碳趨勢(shì)、過(guò)熱過(guò)燒趨勢(shì)、回火穩(wěn)定性、回火脆性、時(shí)效趨勢(shì)1.鋼鐵材料的基本知識(shí)金屬材料的性能：工藝性能：熱處理性：淬硬性淬透性變形和開(kāi)裂趨勢(shì)氧化脫碳趨勢(shì)過(guò)熱過(guò)燒趨勢(shì)回火穩(wěn)定性回火脆性時(shí)效趨勢(shì)1.鋼鐵材料的基本知識(shí)電子萬(wàn)能拉力試驗(yàn)機(jī)（雙空間）1.鋼鐵材料的基本知識(shí)材料的力學(xué)性能試驗(yàn)：拉伸夾頭彎曲（壓縮）夾頭大應(yīng)力傳感器（300KN）小應(yīng)力傳感器（30KN）拉伸試驗(yàn)1.鋼鐵材料的基本知識(shí)材料的力學(xué)性能試驗(yàn)：1.鋼鐵材料的基本知識(shí)材料的力學(xué)性能試驗(yàn)：（沖擊試驗(yàn)機(jī)）扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)1.鋼鐵材料的基本知識(shí)材料的力學(xué)性能試驗(yàn)：金屬材料的性能：頂鍛冷彎杯突鍛平纏繞1.鋼鐵材料的基本知識(shí)扭轉(zhuǎn)打結(jié)拉力反復(fù)彎曲壓扁擴(kuò)口卷邊工材料工藝性能試驗(yàn)：主要合金元素對(duì)材料性能的影響：碳（C）：最主要的合金化元素，顯著提高強(qiáng)度；硅（Si）：常見(jiàn)元素之一，顯著提高強(qiáng)度，尤其是彈性極限（如60Si2Mn），煉鋼時(shí)作為脫氧劑加入；錳（Mn）：常見(jiàn)元素之一，提高強(qiáng)度和彈性極限（如60Si2Mn），提高淬透性，細(xì)化晶粒。煉鋼時(shí)作為脫氧劑加入；磷（P）：顯著提高強(qiáng)度和改善切削加工性能，增加脆性脆性（低溫），易產(chǎn)生嚴(yán)重偏析，一般作為雜質(zhì)元素。硫（S）：雜質(zhì)元素。降低韌性，降低抗蝕性，只有用于改善切削性能。鉻（Cr）：是常用合金化元素之一，提顯著高抗氧化性，提高強(qiáng)度和耐磨性。鎳（Ni）：常用原素之一，提高強(qiáng)度，改善低溫韌性；還有Mo、Ti、N、O、H等等。1.鋼鐵材料的基本知識(shí)：2.熱處理基礎(chǔ)知識(shí)

奧氏體鐵素體滲碳體基礎(chǔ)相衍生相珠光體貝氏體馬氏體萊氏體相2.熱處理基礎(chǔ)知識(shí)

鐵素體奧氏體滲碳體2.熱處理基礎(chǔ)知識(shí)

高碳馬氏體（針狀）貝氏體珠光體低碳馬氏體（板狀條）2.熱處理基礎(chǔ)知識(shí)

熱處理定義：

熱處理是指金屬或合金在固態(tài)范圍內(nèi)，通過(guò)一定的加熱、保溫、冷卻等方法，以改變金屬或合金的內(nèi)部組織，而得到所需要性能的一種工藝操作。2.熱處理基礎(chǔ)知識(shí)

熱處理工藝簡(jiǎn)介：

退火正火淬火回火2.熱處理基礎(chǔ)知識(shí)

熱處理工藝簡(jiǎn)介：退火：加熱到一定的溫度+保溫一定的時(shí)間+緩慢冷卻（隨爐冷卻）=目的：改善組織，軟化材料，便于加工（冷擠壓）。正火（等溫正火）：加熱到奧氏體化溫度以上+保溫一定時(shí)間（均勻化）+空氣中冷卻=目的：調(diào)整硬度，改善組織，細(xì)化晶粒，便于加工，淬火：加熱到奧氏體化溫度以上+保溫一定時(shí)間（均勻化）+快速冷卻（水、油冷）=目的：提高硬度、強(qiáng)度和耐磨性回火：加熱到奧氏體化溫度以下+保溫一定時(shí)間+適當(dāng)速度冷卻

=目的：減小應(yīng)力和脆性，調(diào)整機(jī)械性能，穩(wěn)定工件尺寸。

）時(shí)間油冷淬火空冷正火爐冷退火低溫回火溫度2.熱處理基礎(chǔ)知識(shí)

其他熱處理工藝簡(jiǎn)介：時(shí)效：將工件長(zhǎng)時(shí)間露天放置=目的：消除應(yīng)力、穩(wěn)定尺寸。冷處理：冷卻到-30~-150℃+保溫一定時(shí)間+低溫回火=目的：進(jìn)一步提高工件硬度，穩(wěn)定工件尺寸。表面淬火：調(diào)質(zhì)：淬火+高溫回火=目的：具有一定的強(qiáng)度和韌性，獲得良好的綜合機(jī)械性能氣體滲碳（碳氮共滲）=目的：獲得高碳表面層，提高零件表面的硬度和耐磨性；心部保持原有的高韌性和高塑性。----“內(nèi)柔外剛”氣體滲氮（氮碳共滲）=目的：獲得高氮表面層，大大提高零件表面的硬度和耐磨性；心部保持原有的高韌性和高塑性。----“內(nèi)柔外剛”表面改性：氧化（發(fā)藍(lán)或發(fā)黑）、磷化、鈍化2.熱處理基礎(chǔ)知識(shí)

常見(jiàn)材料、熱處理缺陷：材料形狀缺陷：材料表面質(zhì)量缺陷：內(nèi)部缺陷：熱處理缺陷：2.熱處理基礎(chǔ)知識(shí)

常見(jiàn)的材料、熱處理缺陷：材料形狀缺陷：橢圓度-----最大直徑與最小直徑之差；表面質(zhì)量缺陷：裂紋：鋼材表面呈直線的裂紋現(xiàn)象、與軋制方向一致發(fā)裂：長(zhǎng)度和寬度都較小，在10倍放大鏡下觀察刮傷（劃痕、拉傷）：呈直線或弧形的溝痕（可以見(jiàn)底）折疊：表面局部重

2.熱處理基礎(chǔ)知識(shí)

常見(jiàn)的材料、熱處理缺陷：材料形狀缺陷：材料表面質(zhì)量缺陷：銹蝕：水漬----受雨水等侵蝕，尚未起銹，僅在表面呈黑色或暗紅色的水紋印跡；浮銹（輕銹）----呈黃或淡紅色細(xì)粉末狀，去銹后僅輕微損傷氧化膜（藍(lán)皮）；中銹（跡銹）----鋼材去銹后，表面粗糙，留有銹痕；重銹（層銹）----鋼材去銹后，表面呈現(xiàn)麻坑的嚴(yán)重銹蝕；2.熱處理基礎(chǔ)知識(shí)

常見(jiàn)的材料、熱處理缺陷：材料形狀缺陷：材料表面質(zhì)量缺陷：內(nèi)部缺陷：疏松、偏析、氣泡、裂紋、夾雜、帶狀、翻皮、白點(diǎn)

2.熱處理基礎(chǔ)知識(shí)

常見(jiàn)的材料、熱處理缺陷：材料形狀缺陷：材料表面質(zhì)量缺陷：內(nèi)部缺陷：疏松圓鋼表層不致密連鑄冷速過(guò)慢所至2.熱處理基礎(chǔ)知識(shí)

常見(jiàn)的材料、熱處理缺陷：材料形狀缺陷：材料表面質(zhì)量缺陷：內(nèi)部缺陷：偏析C=0.191%密度7.82C=0.209%密度7.80C=0.201%密度7.71C=0.171%密度7.85矩形偏析框（長(zhǎng)寬比1.7）最大成分變差0.038%

最大密