第章机械工程常用材料及钢的热处理

第1章机械工程常用材料及钢的热处理1.1机械工程常用材料1.2钢的热处理1.3常用金属材料1.4钢铁材料的现场鉴别是指金属材料在外力作用时表现出来的性能。力学性能—指标：强度、硬度、塑性、韧性等。强度与塑性静载单向静拉伸实验应力(σ)：单位横截面积的内力标准拉伸试样：长试样L0=10d0

短试样L0=5d01.1机械工程常用材料2.硬度

材料抵抗局部变形、特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。

硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念硬度试验简单易行，又无损于零件，而且可以近似的推算出材料的其他机械性能，因此在生产和科研中应用广泛。硬度试验方法很多，机械工业普遍采用压入法来测定硬度，压入法又分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。

3.冲击韧性(Ak或ak

)

韧性：材料断裂前吸收变形能量的能力冲击韧性：冲击载荷下材料抵抗变形和断裂的能力。ak=冲击破坏所消耗的功Ak/标准试样断口截面积F

单位为焦耳/厘米²（J/cm²）

ak值低的材料叫做脆性材料，断裂时无明显变形ak值高，明显塑变，断口呈灰色纤维状，无光泽，韧性材料。Ak=mg(h1-h2)冲击吸收(Ak)：单位为焦耳冲击韧度(ak)：韧脆转变温度：冲击吸收功急剧变化或断口韧性急剧转变的温度区域。指材料适应加工工艺要求的能力1.铸造性能——指金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能，

包括：流动性能、收缩性、偏析等。

2.焊接性能——指材料焊接时其工艺方法的难易程度及接口处是否能满足使用目的的特性。3.锻造性能——金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不破裂的能力。含碳量越高，焊接性越差。含碳量越高，锻造性越差。材料的工艺性能含碳量4.3%的铁碳合金铸造性最好。4.切削加工性：指材料被切削加工成合格零件的难易程度。包含：刀具耐用度；切削力，切削温度，表面加工质量，切屑的形状或断屑难易程度。5.冲压性能：金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。含碳量太高，切削性差。含碳量太低，切削性也差。含碳量越高，冲压性越差。6.热处理工艺性：指材料被热处理时达到性能等要求的难易程度。如：淬硬性、淬透性。1.2钢的热处理采用适当方式对材料或工件在固态下进行加热、保温和冷却，以获得预期组织结构，从而获得所需性能的工艺方法。

热处理的实质热处理工艺热处理的原理热处理加热、保温、冷却组织转变规律改变组织结构性能钢的整体热处理钢的退火与正火种类加热温度冷却方式目的应用退火完全退火Ac3以上30～50℃随炉冷至600℃左右后出炉空冷消除残余应力；细化晶粒亚共析钢的铸、锻、焊件球化退火Ac1以上10～20℃

冷至略低于Arl温度，保温后随炉冷至600℃左右，出炉空冷片状珠光体转变球状珠光体，降低硬度，改善切削加工性，为淬火作组织准备过共析钢的刃具、量具、模具等等温退火Ac3以上30～50℃或Ac1以上10～20℃较快冷却到珠光体转变温度区间的适当温度等温，使奥氏体转变为珠光体类组织后在空气中冷却与完全退火和球化退火相同，但组织更均匀、晶粒更细小，缩短生产周期高碳钢、合金工具钢和高合金钢均匀化退火钢熔点以下100～200℃保温10～15h后缓冷

消除铸造过程中产生的枝晶偏析，使成分均匀化

亚共析钢的铸锭去应力退火A1以下100～200℃随炉缓300～200℃出炉空冷

消除残余应力，稳定尺寸，减少变形

铸件、锻件、焊接件、冷冲压件及机械加工件等再结晶退火T再=（0.35～0.40）T熔点（K）

缓冷

消除加工硬化，提高塑性，改善切削加工性及成形性能。

进一步冷变形钢件,冷变形钢材及其它合金成品正火Ac3或Accm以上30～

50℃空冷

细化晶粒；改善切削加工性；为最终热处理作组织准备

低碳钢、中碳钢的预备热处理；消除过共析钢的网状渗碳体；一般要求钢件的最终热处理。钢的退火与正火冷却衔速度迹慢，库获得贝接近钻平衡酒组织嘴。可眠降低冒硬度掩、细宇化晶岂粒、惯消除骑应力厌。冷却彼速度倡比退陡火快遣，晶沃粒更袜细小牢。劳低两碳钢者和低吉碳合伐金钢简正火案可提醉高硬纪度；自中碳底钢正乱火可住提高奸力学烘性能祸；卫高码碳钢锹正火端可消歼除网炎状渗山碳体割。退火响的主骄要特粮点：正火典的主符要特贫点：钢的辽淬火杯与回寻火是将倚钢加愁热至构临界另点(Ac3或Ac1)以上誓，保专温后营以大鉴于VK的速绒度冷笋却，使奥盆氏体定转变枪成马溪氏体(或下爷贝氏舞体)的热丧处理茂工艺迅。淬火回火是将嫂淬火蒜后的霞钢加炕热至A1以下鸽的某沙一温慢度后粒进行故冷却若的热壤处理罗工艺鉴。淬火庆的目居的是陶为了扶得到宁马氏嗓体组盲织。一般和淬火缸后的摆钢都乞要进发行回滋火，脱才能傍使钢演具有如不同高的力疤学性撑能。淬火Ac3以上30～50℃Ac1以上30～50℃以大于钢的淬火临界冷却速度冷却，一般合金钢油淬，非合金钢水淬获得马氏体，个别获得下贝氏体，提高钢的硬度和耐磨性各种工具、模具、量具、滚动轴承等回火低温回火150～250℃空冷在保持高硬度的同时，降低淬火内应力和脆性工具、模具、量具、轴承，渗碳件及经表面淬火的工件。中温回火350～500℃空冷提高弹性极限和屈服强度各种各类弹簧以及其它结构钢高温回火500～650℃空冷获得良好的综合力学性能，硬度一般为25～35HRC各种重要的机器结构件，特别是受交变载荷的零件，如连杆、轴等钢的未表面有热处庄理钢的滨表面功淬火将工抬件表伐面快掀速加预热到心淬火喂温度驶，迅求速冷滩却，污使工跑件表隐面得管到一肤定深害度的凭淬硬面层，箭而心风部仍饰保持骆未淬阀火状矮态组遭织的赵热处杜理工发艺。表面圾淬火工前应化对工陆件正具火或汇调质静，表律面淬也火后矛应低棍温回肉火。利用狼感应臣电流真通过融工件场所产生途的热奏量，刻使工铸件表印层、局部引或整臭体加指热并贫快速钩冷却的钢淬火绿。1.感应什淬火①高频盈感应搅淬火沈：20茄0～30昨0k晶Hz，淬齐硬层捉深度般为0.您5～2m弱m。主要干用于脂要求土淬硬息层较合薄的币中、原小模练数齿该轮和优中、照小尺洗寸轴类池零件甘等。③工频交感应液淬火许：50钉Hz，淬拆硬层熊深度姓为10～20扑mm。主要村用于许大直宝径零胶件。最适太宜的私钢种英是中罗碳钢(如40钢、45钢)和中像碳合惜金钢穴。(1怀)感应侮淬火商频率梦的选具用②中频碗感应答淬火绍：25确00～80善00才Hz，淬告硬层历深度零为2～10京mm。主蜻要用窄于大佩、中颈模数脸齿轮情和较洋大直把径轴修类零恨件。①加热奇速度萌极快居；②工豆件表绵层获境得极落细小恭的马钓氏体唤组织义；③工祥件表泻面质薄量好按，变陵形小蚂；④生烧产效柱率高(2撇)感应蚂淬火货加热弦的特稻点2.火焰唇淬火火焰见淬火甩是利渗用氧-乙炔(或其勒他可璃燃气夸体)火焰他对工侵件表概层加热辆，并紧快速蛾冷却播的淬真火工晓艺。蠢淬硬级层深嘉度一帆般为2～6m雄m。用于喂单件熔、小录批生野产疤。钢的谅化学团热处克理将工佩件置强于适鄙当的途活性插介质假中加幻玉热、散保温恰，使毒一种负或几剪种元点素渗狼入其疑表层惊，以络改变牢表层吵一定嫂深度找的化图学成奇分、听组织壳和性锈能的城热处沾理工徒艺基本仅过程分解吸收扩散渗层1.渗碳①固体戒渗碳笼法单件忆、小裤批生挤产(1差)渗碳工的方殃法②气体惯渗碳解法大批敞量生嫌产将工铲件置导于密装封的贸井式平渗碳炉中枝，滴狗入易值分解狠和气贫化的仪液体或承直接纸通入徒渗碳进气体初，加弃热到渗懂碳温典度。孔活性哑碳原改子［C］被工疾件表疯面吸孤收而微溶于拘高温南奥氏体爬中，果并向租工件赖内部大扩散甩形成一盐定深册度的届渗碳恨层。(2拐)渗碳者用钢温、渗敬碳后马组织丽及热渗处理①渗碳县用钢援为低匪碳钢硬和低坟碳合排金钢表层怎为过共黄析组单织，与慎其相撞邻为共析抗组织，再状向里穷为亚共抢析组坊织的过贴渡层送，心衡部为原低递碳钢软组织寸。②渗碳抗后的债组织按化舟学成胀分非合充金钢低合微金钢合金足钢钢的臣分类1.咳3常用瓶金属搁材料钢铁胶及合扑金牌裳号统锐一数伯字代馒号体突系大写钥拉丁浙字母船有：A、B、C、E、F、H、J、L、M、P、Q、S、T、U、W。其中A表示井合金掏结构鸽钢；L表示盛低合市金钢；U表示霉非合碎金钢；T表示糖工具苹钢等。第一黎位阿荷拉伯希数字偿有0～9。在弓不同饶的钢而中，霉每一声位数地字所徐代表储的含趟义各住不相即同。雁如在合金滥结构铺钢细分堆类中恐，0代表Mn（x）、Mn井Mo（x）钢帽；1代表Si威Mn（x）、Si寄Mn名Mo（x）钢认。在低合伴金钢细分老类中谁，0代表昂低合瘦金一个般结比构钢消；1代表壁低合屿金专严用结用构钢。在非合肯金钢中，1代表豪非合日金一猴般结院构及凤工程堂结构剧钢；2代表泼非合检金机饰械结鹊构钢叉等钢铁担及合框金牌依号统严一数商字代竖号体摸系灰口艺铸铁白口御铸铁麻口态铸铁按碳闲存在宽的形番式分掩类普通砍灰铸翅铁钩石愧墨呈狂片状蠕墨烈铸铁都石墨织呈蠕址虫状可锻析铸铁窝石墨变呈棉昌絮状球墨悬铸铁难石墨切呈球迫状按石扶墨的兄形态止分类按化学成分分类普通肃铸铁合金厉铸铁铸铁挥的分贪类铝合责金的角分类根据牺合金鞭元素酒的含容量和顾加工疑工艺决性能红特点蛾，铝合咐金可柜分为变形骑铝合抖金和铸造朽铝合鱼金。（1）变形画铝合味金不可无热处踏理强悦化铝法合金——防锈坚铝可热与处理馅强化尼铝合室金——硬铝当、超鹅硬铝六和锻坟铝（2）变形莲铝合腥金铸造午铝合谣金具有喜共晶赢组织看，塑绸性较述差，棉但熔话点低，俘流动早性好铜中圾加入贸合金遇元素逮后，缓可提番高合改金的伏强度驶，并剂保持蕉良好顺的加凑工性贩能。按化学成分黄铜青铜白铜以Zn为主吨要合柴金元床素。陆良好翁的加工性速能，承良的捆铸造枝性能傲，耐帅腐蚀性能且也好跳。以Sn为主潜要合务金元精素。黄用于洲铸造形状邻复杂挥的零漂件。伙抗腐佛蚀性宵比黄链铜还好肤。以Ni为主析要合逮金元效素。沫具有偶较好的强蕉度和候塑性驶，能参进行肚冷加炒工变形，松抗腐咳蚀性跪能也贞好。铜合趟金的叙分类工业纯铜纯铜促为紫劈燕色，说又称我紫铜搭。工刘业纯女铜分佛为4种：T1、T2、T3、T4。编貌号越棋大，姥纯度蛙越低梳。工业首纯铜邀除配栗制铜柔合金产和其玻他合围金外奋，主绸要用通于电相器工根业，巧制造促电线尚、电婆缆、泄电刷加、铜者管、抹散热字器、错冷凝音器、射通信爽器材墙以及拢抗磁放、防胖磁仪备器等月。纯铜府的强铃度低慰，不胶宜用惧作结瓜构材底料1.杠4钢铁肌材料导的现柏场鉴深别常用光的鉴止别方弃法有摊火花牵鉴别款法、拨色标衣鉴别旷法、侄断口盖鉴别暂法和帆音色陪鉴别煌法等捕。20钢的撑火花蛾特征45钢的口火花担特征T1弃2钢的躬火花脖特征HT掘20牵0的火台花特工征火花应鉴别校法色标答鉴别阴法碳素州结构钢钢Q2条35钢为积红色残；优污质碳虚素结罚构钢20钢为拼棕色茎加绿勿色，45钢为轿白色住加棕侧色；干合金职结构翻钢20岸Cr归Mn序Ti钢为且黄色属加黑粗色，40荡Cr类Mo钢为右绿色鸽加紫甚色；帮铬轴稠承钢GC挂r1起5钢为避蓝色舱；高窑速钢W1旺8C净r4努V钢为愚棕色幕加蓝孝色；亿不锈过钢1C迷r1共8N逝i9澡Ti钢为仪绿色苏加蓝丸色；财热作斜模具隶钢5C启rM填nM倒o钢为彻紫色菠加白潜色。断口巩宏观蛇鉴别枪法若断择口呈宁纤维纳状，键无金胸属光治泽，内颜色才发暗第，无渡结晶汇颗粒西，且洪断口哑边缘境有明番显的尼塑性璃变形悲特征车，则士表明栗钢材锄具有果良好务的塑篇性和影韧性块，含荣碳量持