金属材料及热处理01绪论篇

1、金属热处理金属热处理Heat Treatment of Metals一、绪一、绪 论论1. 1 引言引言1. 2 热处理的概念与基本工艺参数热处理的概念与基本工艺参数1. 3 热处理在金属材料生产中的作用与地位热处理在金属材料生产中的作用与地位1. 4 热处理的基本类型热处理的基本类型1. 5 本课程的主要内容与任务本课程的主要内容与任务一、绪一、绪 论论1. 1 引言引言金属材料及热处理金属材料及热处理 1.1 引 言（1 1）金属材料的重要性）金属材料的重要性材料是人类用以制造有用物质（房、机器、工具等）的物质，是人类赖以生存的物质基础，是改造和征服自然的物质基础，是社会发展的物质基础。

2、金属材料金属材料 （钢铁以及铝、铜、钛、镁等及其合金）（钢铁以及铝、铜、钛、镁等及其合金） 材料材料 无机非金属材料无机非金属材料 （石灰、水泥、陶瓷、硅半导体材料等）（石灰、水泥、陶瓷、硅半导体材料等） 有机高分子材料有机高分子材料 （橡胶、塑料等）（橡胶、塑料等） 金属材料过去是材料的主导地位，现在仍然是，将来也将继续是。金属材料过去是材料的主导地位，现在仍然是，将来也将继续是。随着科技发展，三者间差别（鸿沟）日趋消除，尤其是复合材料的发展使三者成为了一个整体，材料设计、应用选材已不再局限于原来的条条框框。（金属）材料 社会发展（人类文明、科技发展、国家实力、日常生活等）金属材料曾有划时代

3、意义，曾是国家经济实力的标志，推动科技进步，渗入生活的每一个角落。进入信息时代，虽然金属材料的作用已没有以前那么重要，但是它仍有不可替代的重要地位。（2 2）金属材料的常见分类）金属材料的常见分类q基 体 黑色金属：钢铁 有色金属：其它，如Al、Cu、Mg、Ti、Ni、Co、Zr等 q用 途 结构材料（机械性能和抗蚀性能） 功能材料（有关电、磁、光、声、热、化学、生物、智能、绿色环保等特殊物理或化学性能） ：导电、磁性、光电、热敏、测温、骨骼、形状记忆等q生产工艺 铸造材料：铸件 粉末冶金材料：粉末成型制品（如硬质合金） 压力加工材料：塑性变形加工，最常见金属材料及热处理金属材料及热处理 1.

4、1 引 言1. 2 热处理的概念与基本工艺参数热处理的概念与基本工艺参数金属材料及热处理金属材料及热处理 1. 2 热处理的概念与基本工艺参数q定义：定义：q实质：实质：在基本上不改变材料成分和形状尺寸的条件下，通过热作用（有时也有形变作用、化学作用），改变（金属）材料内部组织或表面成分，而使（金属）材料的性能改变，以满足生产和应用的需要的一种处理工艺。的一种处理工艺。成分成分加工加工材料材料组织组织 性能性能目的目的 （满足生产和应用）合金设计热处理热处理材料制备形变热处理对于结构材料，从机械性能考虑，固溶、细晶、弥散、加工硬化机制成分改变变形加工固态相变q主要工艺参数：主要工艺参数：金属材

5、料及热处理金属材料及热处理 1. 2 热处理的概念与基本工艺参数任何一种热处理都是由加热、保温、冷却等三个阶段组成。加热温度，T加热速度，V加热保温时间，t冷却速度，V冷却热处理周期加热冷却保温Tt热处理周期V加热T，tV冷却针对具体热处理规程，还会有其它工艺参数，如分级 加热或冷却温度，转移时间等。对于不同的热处理也会有各自影响较大工艺参数，如变形程度与速度，化学气氛参量等1. 3 热处理在金属材料生产中的地位与作用热处理在金属材料生产中的地位与作用金属材料及热处理金属材料及热处理 1. 3 热处理在金属材料生产中的作用与地位q金属材料的生产过程金属材料的生产过程压力加工材料：粉末冶金材料：

6、铸造材料：原料原料熔炼熔炼铸造铸造热处理热处理成品成品热处理热处理机加工机加工成品成品成品成品原料原料制粉、混合制粉、混合压型压型烧结烧结热处理热处理成品成品热处理热处理机加工机加工成品成品成品成品（a） 2A24 （ LY12 ） 板材板材原料原料熔炼、精练熔炼、精练铸造铸造均匀化退火均匀化退火锯切铣面锯切铣面热轧热轧中间退火中间退火冷轧冷轧中间退火中间退火精轧精轧淬火、时效淬火、时效成品成品退火退火成卷成卷淬火、时效淬火、时效成品成品（b） 钨丝钨丝原料原料制粉、混合制粉、混合压型压型预烧结预烧结高温烧结高温烧结热（旋）锻热（旋）锻中间退火中间退火热拉热拉中间退火中间退火成品成品q决定金属

7、材料性能的工艺环节与主要因素决定金属材料性能的工艺环节与主要因素金属材料及热处理金属材料及热处理 1. 3 热处理在金属材料生产中的作用与地位（c） 3Cr2W8V模具模具原料原料冶炼冶炼铸造铸造热轧热轧锯切锯切锻造锻造（球化）退火球化）退火粗加工粗加工淬火、淬火、回火回火精加工精加工低温退火低温退火成品成品冶炼铸造（冶炼铸造（合金化、坯料生产）、塑性加工、机加工、热处理）、塑性加工、机加工、热处理工艺环节工艺环节主要因素主要因素加工工艺加工工艺冶炼铸造、塑性加工 ，工艺条件组织 性能成分成分先决条件，成分 组织 性能（物理冶金原理）热处理工艺热处理工艺预先、中间和最终处理，工艺条件固态转变组

8、织 性能q热处理的地位与作用热处理的地位与作用（1）调整材料（半成品）的组织，改善其加工工艺性能，使生产顺利进行；）调整材料（半成品）的组织，改善其加工工艺性能，使生产顺利进行；（2）调整材料（成品）的组织，改善其最终使用性能，使之满足应用要求。）调整材料（成品）的组织，改善其最终使用性能，使之满足应用要求。1. 4 热处理的基本类型热处理的基本类型在形式上，热处理可分为：（一）基本热处理（一）基本热处理只有热作用对材料组织性能起决定性影响，没有成分、形状尺寸变化除此之外，还有一些新型热处理，如磁场热处理、激光热处理等基本热处理、化学热处理、形变热处理基本热处理、化学热处理、形变热处理（1）退

9、火）退火使材料由非平衡状态向平衡状态转变的过程按热处理过程中主要的固态转变来分：按热处理过程中主要的固态转变来分：均匀化退火均匀化退火对 象：铸锭和铸件， 固态转变：高温扩散回复与再结晶退火回复与再结晶退火对 象：冷变形或有严重内应力的金属及其合金 固态转变：回复与再结晶基于固态相变的退火基于固态相变的退火对 象：有固态相变的金属及其合金 固态转变：固态相变（如钢铁的珠光体转变）金属材料及热处理金属材料及热处理 1. 4 热处理的基本类型（2）淬火）淬火建立亚稳态的过程（把高温状态快冷保留到室温）基体无多型性转变的基体无多型性转变的淬火淬火对 象：基体金属固态无多型性转变的材料 （Al、Cu等

10、大多数有色合金） 固态转变： 固溶处理 基体有多型性转变的基体有多型性转变的淬火淬火对 象：基体金属固态有多型性转变的材料 （钢铁） 固态转变：马氏体相变（3）时效与回火）时效与回火使淬火获得的亚稳态逐渐向平衡态转变的趋近过程时效时效对 象：基体金属固态无多型性转变的材料 （Al、Cu等大多数有色合金） 固态转变： 固溶体脱溶回火回火对 象：基体金属固态有多型性转变的材料 （钢铁） 固态转变：马氏体分解金属材料及热处理金属材料及热处理 1. 4 热处理的基本类型化学热处理化学热处理热处理过程中，热、化学的共同作用，有机结合，改变材料表面成分，使材料表面组织性能明显变化。对 象：表面层需要特殊性

11、能的工件固态转变：高温扩散，化学反应如低碳钢的渗碳和调质钢的氮化形变热处理形变热处理实际上，是变形加工和热处理的有机组合。热、形变共同作用，有机结合，使材料组织性能趋于更佳，更加充分发挥材料潜力。对 象：热处理可强化的材料（时效强化型合金）固态转变：形变对固态相变的影响如铝合金的预形变热处理以上分类是基于热处理过程中最主要的最基本的固态相变过程而言的，实以上分类是基于热处理过程中最主要的最基本的固态相变过程而言的，实际上，任何一个热处理过程中相变不是单一的，要抓主要矛盾。际上，任何一个热处理过程中相变不是单一的，要抓主要矛盾。金属材料及热处理金属材料及热处理 1. 4 热处理的基本类型Comp

12、ositionR.W. Cahn,Cohen,Flemings.Process MicrostructureProperties材料成分、工艺、组织、性能之间的相互关系Relationship between composition, process, microstructure, and properties.1. 5 本课程的主要内容与学习任务本课程的主要内容与学习任务q固态相变导论(介绍固态相变的一般规律) （略）q均匀化退火(以铝合金为例)q基于回复与再结晶过程的退火(以铝合金为例)q无多型性转变合金的淬火与时效(以铝合金为例)q形变热处理(以铝合金为例)q基于固态相变的退火(以碳钢为例)q有多型性转变合金的淬火与回火(以碳钢为例)q化学热处理(以碳钢为例，介绍渗碳)q热处理的工艺基础（略）q有色金属材料q钢铁材料主要内容主要内容学习任务学习任务结合“物理化学”、“物理冶金基础”以及其它专业课程的基本知识，学习并牢记金属热处理的相关术语，了