【精品】金属材料及非金属材料基础知识

精品精品 金属材料及非金属材料基础知识金属材料及非金属材料基础知识 金属材料及非金属材料基础知识 一 钢铁材料分类钢铁材料又称黑色金属材料 钢铁是指钢和铁的 统称 都是以铁和碳为主要元素组成的合金 1 生铁的分类生铁碳的质量分数 c大于2 的铁碳合金称为生铁 1 按用途分 炼钢生铁指平炉 转炉炼钢用生铁 其含Si量较低 si不大于1 75 含硫较高 s不大于0 07 炼钢生铁硬而脆 断口成白色 所以也叫白口铁 占生铁产量的80 90 铸造生铁 又称翻砂铁 一般含Si量较高 si达3 75 含硫 量较低 s不大于0 06 断口呈灰色又称灰口铁 它占生铁产量的10 2 按化学成份分 普通生铁普通生铁是指不含其它合金元素的生 铁 如炼钢生铁 铸造生铁 特种生铁a 天然合金生铁天然合金生 铁是指含有共生金属 如铜 钒 镍等的铁矿石或精矿石 用还原 剂还原而炼成的一种生铁 它含有一定量的合金元素 可用来炼钢 或铸造 b 铁合金是在炼铁中特意加入其它成份 炼成含有多种合金元素的 特种生铁 如硅铁 锰铁 铬铁 钼铁等等 2 铸铁的分类碳的质量分数 c超过2 一般为2 5 3 5 的铁碳合金称为铸铁 是用铸造生铁经冲天炉等设备重熔 用于浇铸机器零件 1 按断口颜色分 灰铸铁铸铁中碳大部或全部以自由状态的片状 石墨形式存在 断口是暗灰色 故称灰铸铁 有一定力学性能和良 好的被切削加工性 白口铸铁组织中完全没有或几乎没有石墨的一种铁碳合金 其中 碳完全以渗碳体形式存在 麻口铸铁介于白口铸铁与灰口铸铁之间的一种铸铁 断口呈灰白 相间的麻点 故称麻口铸铁 性能不好 极少应用 2 按化学成份 普通铸铁指不含任何合金元素的铸铁 如常用的灰铸铁 可锻铸铁等 特殊铸铁在普通铸铁中有意加入一些合金元素 借以提高铸铁某 些特殊性而配制的一种高级铸铁 如各种耐热 耐腐蚀 耐磨铸铁 3 按生产方式和组织性能分 孕育铸铁又称变质铸铁 在灰铸铁 基础上 采用 变质处理 即是在铁水中加入少量的变质剂 硅铁 或硅钙合金 造成人工晶核 获得细晶的珠光体和细片状石墨组织 的一种高级铸铁 这种铸铁强度塑性和韧性比一般灰铸铁好 主要用来制造力学性能 要求较高而截面尺寸变化大的大型铸件 可锻铸铁是一种由一定成份的白口铸铁经石墨化退火后而成 其 中碳大部或全部成团絮状石墨的形式存在 比灰铸铁具有较高的韧性 故又称韧性铸铁 此种铸铁并不可以锻 造 多用来制造承受冲击载荷的铸件 球墨铸铁球墨铸铁又称球铁 它是通过在浇铸前往铁水中加入一定量的球化剂 如纯镁或其合金 和墨化剂 硅铁或硅铝合金 以促进碳呈球状石墨结晶而获得的 由于石墨呈球状 应力大为减轻 它主要可减小金属基体的有效截 面积 因而它的力学性能比普通灰铸铁高得多 也比可锻铸铁好 还具备比灰铸铁好的焊接性和接受热处理的性能 和钢相比 除塑 性 韧性稍低外 其他性能均接近 是一种同时兼有钢和铸铁优点 的优良材料 因此 在机械工程上获得广泛应用 3 钢的分类 1 按冶炼方法分 平炉钢指用平炉炼钢法所炼制出的钢 有停建 平炉的趋势 主要有普通碳钢 低合金钢 优质碳素钢 转炉钢指用转炉炼钢法所炼制的钢 分底吹 侧吹 顶吹和空气吹炼 纯氧吹炼等转炉钢 顶吹转炉钢具有生产速度快 质量高 成本低 投资少 基建快一 系列优点 是当代炼钢的主要方法 转炉钢的主要品种是普碳钢 也生产优质碳素钢和合金钢 电炉钢指用电炉炼钢法所炼出的钢 可分为电弧钢 感应电炉钢 真空感应电炉钢 电渣炉钢 主要品种优质钢和合金钢 2 按脱氧程度和浇注分 沸腾钢这是脱氧不完全的钢 在浇注时 钢锭模里产生沸腾 其特点是效率高 成本低 表面质量及深冲性能好 但成份偏析大 质量不均匀 耐腐蚀性和机械强度差 这类钢大量用来轧制普通 碳素钢 钢板型钢 镇静钢它是脱氧完全的钢 在浇注时钢液镇静 没有沸腾现象 其特点是成份偏析少 质量均匀 收得率低 缩孔多 成本比较高 一般合金钢和优质碳素钢都是镇静钢 半镇钢它是脱氧程度介于沸腾钢与镇静钢之间的钢 浇注时沸腾 现象较弱 生产较难 其特点是成份偏析少 质量较可以 在钢的 比重不大 注 i 脱氧方法表示符号F b Z TZ ii F 沸腾钢 b 半镇静钢 Z 镇静钢 TZ 特殊镇静钢 Si 0 07 Si 0 17 Si下限值0 12 3 按化学成份分 合金钢在碳素钢基础上 为了改善钢的性能 在冶炼时 特意加入一些合金元素 如铬 镍 硅 锰 钛 硼等 而炼成的钢 a 低合金钢合金元素总量 5 b 中合金钢合金元素总量 5 10 c 高合金钢合金元素总量 10 碳素钢 c低于2 并含有少量锰 硅 硫 磷 氧等杂质的铁 碳合金 a 工业纯铁 c 0 04 的铁碳合金b 低碳钢 c 0 25 的钢c 中碳 钢 c 0 25 0 60 的钢d 高碳钢 c 0 60 的钢 4 按用途分 建筑及工程用结构钢 i 建筑及工程用结构钢a 普通碳素结构钢b 低合金钢 ii 机械制造用结构钢a优质碳素 结构钢b合金结构钢c易切削钢在钢中加一些使钢变脆的元素 使钢 切削时切屑易脆断成碎屑 从而有利提高切削速度和提高刀具寿命 变脆主要元素是硫 钢中的硫和锰以硫化锰形态存在 硫化锰很脆并有润滑性能 有利于提高加工表面质量 如Y 12 Y40Mn2d弹簧钢e滚动轴承钢 工具钢 i 按化学成份分a碳素 工具钢b合金工具钢c高速钢 ii 按用途分A刃具钢 或刀具钢 b 模具钢c量具钢 特殊钢指用特殊方法生产具有特殊物理 化学性能 或力学性能的钢 如 i 不锈耐酸钢 ii 耐热不起皮钢 iii 高电阻合金钢 iv 低温用钢 v 耐磨钢 vi 磷钢 vii 抗磁钢 viii 超高强 度钢 指 b 1400MPa的钢 专业用钢指工业部门用钢 i 汽车 用钢 ii 农机用钢 iii 航空用钢 iv 化工用钢 v 锅炉用 钢等等 5 按品质分 i 普通钢这类钢含杂质较多 主要用作建筑结构 既要求不太高的机械零件 如普通碳素钢 低合金结构钢 c p均 限在0 07 内 ii 优质钢杂质少 质量好 其中硫与磷含量 s p限制在0 04 内 主要有优质碳素结构钢 合金结构钢 弹簧钢 轴承钢等 iii 高级优质钢含杂质极少 其中硫与磷含量 s p 限制在0 03 内 主要机械零件和工具 在钢号后加A或文字 6 按制造加工形式分 i 铸钢 c一般在0 15 0 60 的钢 制造一些复杂难于锻造或切削加工成型又要求较高强度 和塑性的零件 ii 锻钢指用锻造方法而生产出来的各种锻材和零件 锻钢件的 质量一般比铸钢件高 能承受大的冲击力 塑性 韧性和其它力学 性能都比铸钢件高 iii 热轧钢热轧用来生产型钢 钢管 钢板 也用来轧制线材 iv 冷轧钢表面光洁 尺寸精确 力学性能好 v 冷拔钢指用冷拔方法生产出的各种冷拔钢材 其特点是精度高 表面质量好 主要生产冷拔钢丝 圆钢 六角钢 钢管 二 钢铁产品名称 用途 特性 1 常用钢铁产品命名的符号元素名称化学元素符号元素名称化学元 素符号铁Fe锰Mn铬Cr钙锡铅Ca SnPb镍铜钒钛铝镁氢Ni碳硅硫磷氮氧C CuSi VS TiP AlN MgO H 2 钢铁产品的名称 用途 特性和工艺方法表示符号名称炼钢用生 铁铸造用生铁球墨铸铁用生铁耐磨生铁碳素结构钢低合金高强度钢 易切削钢电工用热轧硅钢电工用冷轧无取向硅钢无电工用冷轧取向 硅钢电磁铁碳素工具钢塑料模具钢滚珠轴承钢铆螺钢汉字汉语拼音 采用符号字体炼LIAN铸ZHU球QIU耐磨NAIMO屈QU屈QU易YI电热DIANRE DRWU位置牌号头牌号头牌号头牌号头L大字大字大字大字大字大字大 字大字大字大字大字大字大字大字大字Z QTL QQ Y牌号头W牌号头牌号头牌号头牌号头取电铁DIANTIE DT碳TAN塑模SUMO滚GUN铆螺MAOLUO MLQU QT SMG 3 常用钢铁产品的牌号表示方法 1 碳素结构钢GB T700 1988 i 常用牌号Q235Bb Q195AF Q255A Q275 ii 牌号符号意义Q235B bF 沸腾钢b 半镇静钢Z 镇静钢脱氧方法TZ 特殊镇静钢 2 优质碳素结构钢GB T699 1999 i 常用牌号 08 10 15 20 25 30 35 45 20A 40Mn 50 55等 ii 牌号符号意义优质碳素结构钢的硫 磷含量 质量 分数 P组别S 优质钢高级优质钢特级优质钢0 0350 0350 0300 0300 0250 020 3 低合金高强度钢GB T1591 1994 i 牌号Q295Q390B Q345A Q420C Q46009MnV16Mn15MnTi等 ii 牌号符号意义Q390A质量等级A B C D屈服点 强度 值MPa钢材屈服强度 屈 字的拼音首位字母50M n FA脱氧方法同碳素结构优质无符号质量等级A 高级优质脱氧方法同碳素结构锰元素 锰含量较高 Mn0 70 1 00 含碳量以平均万分之几表示质量等级A B C D E屈服点 强度 值 MPa 钢材屈服强度 强 字的拼音首位字母 4 电工用热轧硅钢薄钢板GB5212 1985DR510 50DR1750G35DR1750G 35 5 滚动轴承钢GB T5216 1985 i 牌号GCr 9 GCr15SiMn等 ii 牌号符号意义 三 金属材料基本性能 1 金属材料主要性能 物理性能a 密度b 热性能 熔点C导热率 膨胀系数 c 电阻性能 电阻率e导电率k电阻温度系数 p d 磁性能指标 导磁率 磁感应强度B磁场强度H铁损e减磨耐磨性能 摩擦系数 相对摩擦系数 力学性能弹性指标 弹性模量E M Pa 切变弹性量G 强度 强度极限 抗拉强度 b抗弯强度 w或 Y抗剪切强度 抗扭强度 b 屈服极限 s屈服强度 0 2 化学性 能a 耐腐蚀性 i 化学腐蚀指抵抗周围介质 大气 水蒸气 有害 气体 酸碱盐等 腐蚀作用的能力 ii 电化学腐蚀金属与酸 碱 盐等电解液时发生作用而引起的腐蚀 iii 点腐蚀 iv 腐蚀速度 v 腐蚀率等b 抗氧化性指在室温或高温下抵氧化的能力 金属的氧化 过程实际上是属于化学腐蚀的一种形式 G Cr15SiMn厚度值的100倍G 表示频率为400Hz时在强磁场下检测的钢板无符号 表示频率为50Hz时在强磁场下检验的钢板铁损值的100倍代表电工用 热轧硅钢薄钢板化学元素符号 以百分之几表示含Cr量 以千分之 几表示代表滚动轴承c 化学稳定性指金属材料的耐腐蚀性和抗氧化 性的总称 2 金属材料的工艺性能 铸造性 流动性 收缩率 偏析倾向 锻造性指金属材料在锻造过程承受塑性变形能力 焊接性用焊接方法将金属材料焊合在一起的性能 低碳钢好 中碳钢中等 高碳钢和高合金钢 铸铁 铝合金焊接性 差 加工性指金属在切削时的难易程度 热处理工艺性是指金属或合金在固态范围内通过加热 保温和冷 却方法以改变金属或合金内部组织所需工艺 工艺性指淬硬性 淬透性 指钢在淬火时能够得到的淬硬层深度 淬火变形及开裂趋势 表面氧化及脱碳趋势 回火稳定性 回火 脆性 时效趋势等 金属材料工艺性能试验i顶锻试验锻短至原长1 3或1 2 检查是否 有裂纹 ii冷弯试验将材料试件围绕具有一定直径圆柱弯到一定角度 或弯 到两端面接触 查弯曲处塑性变形有无裂纹 iii杯突试验规定的钢球或球形冲头顶压在压模内的试样 直至试样 产生第一个裂纹为止 压入深度称为杯突深度 iv金属管液压试验用以检查金属管的质量和耐液压强度 查有无漏 水 浸湿和永久变形 铁 碳平衡图 略 3 金属材料力学性能指标名称 符号 单位的说明 1 弹性 弹性是指金属在外力作用下产生变形 当外力取消后又恢复到原来 的形状和大小的一种特性 Mpa 应力 应变 弹性模量E 在工程技术上是衡量材料刚度的指标 弹性模 量俞大 刚度也俞大即在一定应力作用下 发生的弹性变形愈小 任何机器零件 在使用过程中 大都处于弹性状态 对于要求弹性 变形小的零件 必须选用弹性模量大的材料 弹性模量 即应力与应变成正比例关系时这个比例系数称弹性模 量 切变模量G b Mpa b 切应力 相应扭转滑移 2 强度 强度指金属在外力作用下 抵抗塑性变形和断裂的能力 名称符号计量单位强度极限 Mpa计算公式含义FP P 最大载荷 N 指金属受外力作用 在断裂前单位面积上所能承受的 最大载荷抗拉强度b Mpa FPbb Pb 最大拉力 N 指外力是拉力时的强度极限 它是衡量金属材料强度 的主要性能指标抗压强度y Mpa FPyy Py 最大压力 N 指外力是压力时的强度极限 压缩试验主要用于低塑 性材料 如铸铁 木材 塑料等 屈服极限 或屈服点 s Mpa FPss Ps 屈服载荷 N 金属受载荷时 当载荷不再增加 但金属本身的变形 继续增加 这种现象叫屈服 产生屈服现象时的应力叫屈服极限或屈服点 屈服强度2 0 Mpa FP 2 02 0 P2 0 试样产生永久变形为0 2 时的载荷 N 金属发生屈服现象时 为便 于测量通常按其产生永久残余变形量等于试样原长0 2 的应力作为 条件屈服强度或称条件屈服极限 蠕变强度 时间 变形量 h Mpa金属在高温条件下 即使所受 应力小于屈服点 也会随时间的增加而缓慢地产生永久变形 称为 蠕变 指外力是剪切力时的强度极限抗剪强度 Mpa Pz F Pz 最大剪切应力 N F 试样横截面积 mm 3 硬度 指金属抵抗硬的物体压入其表面的能力 4 塑性 指金属材料在外力作用下 产生永久变形不至破裂的能力 伸长率 断面收缩率 5 韧性 指金属材料在冲击力 动力载荷 的作用下而不破坏的能力 6 疲劳 指金属材料在极限强度下 长期承受交变负荷 即大小方向反复变 化的载荷 的作用下不发生显著塑性变形的情况下而突然断裂的现 象 四 衡量金属材料物理性能指标 名称 符号 计量单位以及计算 公式名称符号计量单位 Kg m计算公式含义密度3或g cm3vm m 物质的质量 kg或g v 物质的体积 m3或cm3 单位体积所包含的质量 称为密度 热性能指标a 熔点b 导热率c 线膨系数T C 或K w m k 1 k 或 k1 瓦特每米开尔文每开尔文a 金属材料由固态转变 为液态时的温度称熔点 在单位时间内 当沿着热流方向的单位b 长度上温度降低1开尔文 或1C 时 单位面积容许导过的热量 c 金属温度每升高1C 所增加的长度与原长度的比值 磁性能指标a 磁场强度b 铁损H PA m 安培每米 W Kg 瓦特每千克 H B B 磁感应强度 G 导磁率磁场强度是一个表示磁场中各点磁力大小和方向的物理量 单位质量的电机或变压器铁心材料 在交变磁化下所消耗的功率 称为铁损 通常把摩擦力 F 与施加在摩擦部位上的垂直载荷 N 的比值 称为磨擦系数 减磨 耐磨性能指标a 磨擦系数b 相对摩擦系数 无量纲无量纲 F N F 摩擦力 N N 垂直载荷 N 标w 0w0w 被测材料这是用来相对地表示金属材料好坏的一个指标 它是在模 拟耐磨试验机上进行测定的 HRC52 53的65Mn钢作为标准试件 越大 说明这种材料耐磨性越好通常采用硬度 五 常用标准代号 1 国外标准标准代号ISO标准名称国际 标准化组织 标准联合国 工业发展组织标准欧洲共同体标准美国国家标准美国汽车工程师协 会标准英国标准德国标准印度标准日本工业标准韩国工业标准法国 标准IDO ENANSI SAEBS DNIS JISKS NF 2 我国国家标准和行业标准标准代号GB标准名称国家标准 强制性 标准 国家推荐性标准国家内部标准GB T GBn 六 合金钢在钢中除含有铁 碳和少量不可避免的硅 锰 硫 磷 元素以外 还含有一定量的合金元素 钢中的合金元素有硅 锰 镍 铬 矾 硼 铝 稀土等其中一种或几种 这种钢叫合金钢 1 低合金高强度钢GB T1591 1994Q 295 Q 345 Q 390 Q 420 Q460建筑结构 工业厂房 低压锅炉 低中压化工容器Q 345 Q390船舶 压力容器 石油储罐 起重运输 综合力学性能好 焊接性好 Q420强度高 特别是正火或正火回火后有较高综合力 学性能大型船舶 电站设备 高压锅炉 矿山设备Q460强度最高 在正火 正火加回火或淬火加回火状态有很高的综合力学性能 全 部用铝脱氧 质量分C D E级 可保证钢的良好韧性 备用钢种 用于各种大型工程结构及要求强度高 载荷大的轻型结构 2 合金结构钢GB T3077 1999合金结构钢含碳量分子数 c比碳素结构钢低一些 一般在0 15 0 50 的范围内 除含碳外 还含有一种或多种合金元素 如硅 锰 钒 钛 硼及镍 铬 钼等 20Mn2 50Mn240B 50B15Cr15CrA40Cr45Cr50Cr15CrMo 35CrMo45CrMnTi20CrTi还有弹簧钢 优质结构钢 冷拉钢材等 3 工具钢GB T1298 1986 碳素工具钢T 7 T8 T13A 合金工具钢GB T1299 2000合金工具钢是含多种合金元素 如硅 铬 钨 钼 钒等的中 高碳钢 合金工具钢容易淬硬 不易产生变形和裂纹 适于制造 尺寸大 形状复杂的刀具 模具和量具 9SiCr9Cr2Cr12MoV等 高耐磨性 切削不剧烈 板牙 钻头 绞刀 拉刀 冲模 锻模 GBJ国家工程建设标准国家军用标准船舶行业标准电力行业标准核工 业行业标准航空行业标准化工行业标准机械行业标准民用航空行业 标准轻工业标准汽车行业标准航天行业标准电子行业标准兵器工业 标准有色冶金行业标准黑色冶金行业标准GJB CBDL EJHB HGJB MHQB QCQJ SJWJ YSYB 高速工具钢GB T9943 1988W18CrV等 广泛用于制造加工中等强度的各种刀具 车刀 铣 刀 拉刀 齿轮刀具等高硬度高速切削刀具 滚刀 车刀 七 常用钢板 圆钢 钢带 钢丝标记示例 1 钢板标记示例1选用Q235 厚度1mm B级精度冷轧薄钢板表示为 钢板9111253T 23588708 1 GBQTGBB标记示例2选用10号钢 厚 度2 5 B级精度 表面质量为 级 拉延级别为P级的冷轧薄钢板表 示为钢板9113237T 1088708 5 2 GBPTGBB标记示例3选用08A L钢 厚度为1 0 B级精度 表面质量为 级 拉延级别为ZF的钢板 表示为钢板855213 08855213 1 TGBZFALTGBB 2 冷拉圆钢标记示例 选用45号钢 尺寸公差为12级 直径为18mm 的冷拉圆钢表示为94905 1812 TGB 3 钢管标记示例 选用10号钢 外径为38mm 壁厚为3 5mm 外径 为高精度 壁厚为普通精度的冷拔钢管表示为钢管拔10 35高 3 5 GB T8162 19894 钢带标记示例 选用45钢 普通精度等级 组 切边 退火 的厚度1mm 宽度50mm钢带标记示例45 P Q T 1 50 GB T3522 1983选用08钢 普通精度 组 不磨光 切边 软 厚度0 8mm 宽 70mm的低碳钢带标记示例钢带08 P BM Q R 0 8 70 GB T3526 19835 钢丝标记示例 选用10号钢 软态 直径允许偏差11级 直 径为10mm的冷拉碳素结构钢丝表示为钢丝97342 1011 TGBR冷拉圆 钢943078 45 TGB GB T3077 94为热轧圆钢 823206 10 TGB 八 有色金属由一种有色金属作为基体 加入另一种 或几种 金 属或非金属组所组成的既具基体金属通性 又具有某种特定性能的 物质 称为有色金属合金 1 铜及铜合金 普通黄铜铜 锌二元合金称普通黄铜 如H62 含 铜62 含锌38 如H68 含铜68 含锌32 青铜是铜合金的一种 铜锡合金叫青铜 在青铜前面附上加入元素的名称 例如锡青铜 锰青铜等 广泛地用作各种压力加工制品 硅青铜QSi3 1广泛用作各种压力加工制品和异形铸件 白铜是铜合金的一种 是以镍为主要加入元素的铜合金 白铜有 良好的力学性能和耐蚀性能 广泛应用在精密机械 化工机械及电 工 医疗卫生等领域 如BMn3 12 铜及铜合金分类代号T 纯铜 TU 1 T2 M TK 真空铜 H 黄铜 Q 青铜 B 白铜 TU 无氧铜 2 铸造铝合金GB T1173 1995 合金牌号合金代号合金状态抗拉强度 b HBZALSi12Cu2M1ZL108J T6255MPa90ZALSi7Cu4ZL107J T6275MPa100ZALSi9Cu2Mg ZL111J B T6315MPa100 铸造方法S 砂型铸造J 金属型铸造R 熔模型铸造K 壳型铸造B 变质处理 合金状态代号F 铸态T5 固溶处理加不完全人工时效T1 人工时效T6 固溶处理加完全人工时效T2 退火T7 固溶处理加稳定处理T4 固溶处理加自然时效T8 固溶处理加软化处理 3 压铸铝合金GB T15115 1994生产率高 铸件的精度高和合金的强度 硬度高 是少 无切 削 合金牌号代号抗拉强度N mm 布氏硬度HB YZAlSi10Mg YL10422070YZAlSi12Cu2YL10824090YZAlSi9Cu4YL 112240854 镁合金镁合金以镁为基体的合金称为超轻合金 镁合金目前在工业 如航空 仪表 无线电 汽车工业 上应用越 来越多 镁合金之所以获得广泛应用是因它有如下优点 密度很小 比铝轻1 3 其强度比 抗拉强度与密度之比 较铝合金高 疲劳极限高 能比铝合金承受较大的冲击载荷 在煤油 汽油 矿物油和碱类中耐腐蚀性较高 有良好的切削加工性 缺点 铸造性较铝合金差 对应力集中比较敏感 屈服点的和弹性系数小 在熔化时需加入特殊的防护剂 需要特种的混合型砂来制作砂型 九 钢的热处理名词概述 1 热处理就是使处于固态状态的合金通过加热与冷却 按一定规范 以改变金属的物理及机械性质的一种过程 而性质的改变是由结 构组织的变化产生的 2 淬火多将钢件加热至一定温度 然后急速冷却 淬火可使钢增加 硬度 但同时又使钢变脆 淬火钢的含碳量不应低于0 35 碳钢的淬火温度760 C 880 C 按钢种而定达到淬火温度后 要保温使零件烧透 一般烧透 时间等于加热时间的1 4 1 5 3 回火是将淬火的零件加热至一定温度 然后以任意的速度冷却 回火可消除淬火钢的脆性 增加韧性 结构钢的回火温度通常为550 C 680 C 而工具钢则为200 C 350 C 4 正火是将钢件加热至高温 适当烧透 然后在空气中较快地加以 冷却 正火过程应用于a 改进钢的构造 获得细致的晶体 以便进行以后 的淬火 b 消除毛坯的内应力以减低其在后续淬火时发生变形的危险 c 作为最终热处理工序是用以改善钢的机械性能 5 退火是将钢件加热 并烧透一段时间 然后徐徐冷却 退火过程 的时间取决于钢的种类和退火零件的尺寸大小 退火应用于a 改进硬钢在切削时的加工性 b 减小金属晶体大小以改善钢的机械性能 c 消除钢在冷拉 拉伸和辊扎时的脆性 并增加其韧性 d 消除钢的内应力并减小淬火后形成裂口的趋势 退火是用以除去 钢件在炽热下机械变形后的内应力 因此必须在锻碾以后精加工前 进行 6 调质淬火后高温回火叫调质 目的使钢件获得高的韧性和足够的 强度 使其零件具有良好的综合机械性能 7 氮化是使钢的表面层含有饱和的氮 从而使零件表面获得高的表 面硬度 氮化与渗碳及氰化不同之处 即氮化后 不需进行热处理 8 氮化过程如果在含氮的介质中将钢件加热 在钢的表面就会形成 氮化物 不用将钢淬火就能使表面硬化 硬化层的硬度可达HV1000以上 但是 为此必须使用含有Al Cr Mo Ti V等元素与氮有较高的亲 和力 并且能形成硬的化合物的钢材 加热温度500 C 550 C 570 C 1 3小时 9 软氮化钢件中不含Al Cr Mo Ti V等元素与氮亲和力不强的 碳钢也能进行氮化处理 但不能得到上述那样高的硬度 这就是所 谓的软氮化 氮化的优缺点这种方法优于渗碳的地方 就是不必进行淬火 因此 尺寸变化很小 氮化层不仅很硬 而且耐热和耐腐蚀性方面也非 常好 它的缺点 就是不能得到像渗碳那样深的硬化层 而且硬化层本身 的韧性较低 因此 对于必须抵抗疲劳磨损的滚动接触面等是不适宜的 10 感应加热表面淬火表面淬火是在不变更表面化学成分的情况下 使零件获得坚硬及耐磨的表面 常用的方法是用火焰加热或高频电流 工频电流加热 随即在加热 的表面喷水淬火 1 高频10000 500000HZ淬深HB700 测量表面淬火层 渗碳层 硬质合金等很硬 的材料 B级 1 5875mm 测试范围60 110HRB 相当于 HB99 225 测量有色金属 退火和正火钢等较软金属C级 120度圆锥 测 试范围20 70HRC 相当于 HB230 700 测量调质钢 淬火钢等较硬金属 3 表面洛氏硬度 N级 T级 HRN 120度圆锥 15N58 92 相当于HRC18 5 65 适用钢材表面渗碳 渗氮等处30N40 81 相当于HRC19 5 65 理表面层硬度 以及薄小试件45N19 71 相当于HRC20 65 的硬度的测试 HRT 1 5875球 15T80 91T 相当于HRB60 100 30T56 81T 相当于HRB60 100 测量表面处理的较软零件的氧45T30 71T 相当于HRB60 100 化 磷化等金属件 4 维氏硬度 130度圆锥 GB T4340 HV测量20 1000HV特点压痕面积除载荷之商 HV P F适于测量零件表面硬化层 化学处理后的表面层及很薄零件的硬度 测定的硬度值比洛氏和 布氏精确 HV500 HRC48 厚0 3 0 5mm金属材料 镀层0 03 0 05mm用136 金刚石四方角锥体压头 5 肖氏硬度 2 5g钢球 GB T4340 HS以254mm高度落下 撞击 金属后 球又回跳到某高度h 此高度为肖氏硬度值 140格 测量范围30 90HS 相当于HRC20 66 适于测量大型机件 如轧辊和钢结构件等的硬度 误差较大 特别是对弹性较大的金属材料 硬度可能偏高 6 硬度值换算表布氏硬度洛氏硬度钢球mm10 负载3000kg维氏硬度 肖氏硬度 b kg mm2 压痕直径 mm 2 44硬度HB HRCHRB HVHS碳钢铬钢镍钢铬镍钢21463262 830902272202 50661 756862162102042 53587 715 2102041992 5756957 68281205xx942 6055556 65379xx951892 62547 635781961911852 6453855 626771941891842 6852253 594741871821772 7250752 57072 2 7549551 556711781731682 7948150 535 1731681632 8247149 521671691651602 8546148 509 165 2 9044447 484 160156 2 9343546 46962 2 9642645 45760153 3 0041544 442591491451413 0440443 426571451411383 0839342 413561411371343 1238341 401 1381341303 1836840 383521321291253 2235939 372511291261223 2635038 361 1261231193 3034137 351 1221191163 3632936 337 1191161123 4032135 328 1161121093 4431334 319 1131101073 50302 30743 3 4830633 311 1101071043 5429532 299421061031013 5828831 29241104101983 6228230 2854010299963 6827229 274 9896933 7226628 268 9693913 7825727 259 9390883 80255 25636 3 8225226 253 9188863 8624625 247358986843 9024124100242