金属材料导论[精选].ppt

金属材料导论 一、金属材料的主要力学性能：强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等。 二、硬度 硬度—金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕的能力。 硬度直接影响到材料的耐磨性和切削加工性。 1.布氏硬度HB **布氏硬度法 **用钢球为压头：HBS,常用范围HBS﹤450 布氏硬度压痕大，硬度值较稳定，测试数据重复性好，但较费时，不宜成品检验。 **用硬质合金为压头：HBW表示，较少用。 2.洛氏硬度HR **氏硬度的测量。 **HRC应用最广，范围是20～67 一、钢的分类 按化学成分分：碳素钢、合金钢两大类。 按用途分：结构钢、工具钢和特殊性能钢三类。 按质量分：普通钢，优质钢和高级优质钢三类。 按脱氧程度分：镇静钢，沸腾钢等 合金钢的编号 我国的合金钢按碳的质量分数、合金元素的种类和数量以及质量级别来编号的。 在牌号之首用数字标明碳的质量分数。为了表明用途，规定结构钢以万分之一为单位数字（两位数）、工具钢和特殊性能钢以千分之一为单位的数字（一位数）来表示碳的质量分数（与碳钢编号相同），而工具钢的碳的质量分数超过1％时，碳的质量分数不再标出。在碳的质量分数的数字之后，用元素符号表明钢中主要合金元素，质量分数由其后缀的数字标明，平均的质量分数小于1.5％时不标，平均的质量分数为1.5％～2.49％、2.5％～3.49％……时，相应的标出2、3、……。 专用钢用其用途的汉语拼音字首来标明。 高级优质钢在钢号的末尾加“A”字标明。 合金元素在钢中的作用 （1）合金元素与铁的作用：合金元素加入钢中，首先溶于铁形成固溶体，超过溶解度极限与碳形成碳化物，几乎所有的合金元素（除Pb）外都可溶于铁，形成合金铁素体或合金奥氏体。它们溶于铁素体会使钢的室温强度提高，这种作用称为固溶化。钢中的Ni和Mn的质量分数较高时会使γ ? α 转变温度降低到室温，使钢的室温组织为奥氏体，Co、C、N、Cu、也会使γ ? α 转变温度降低，但作用不象Ni和Mn那样强烈，它们统称为奥氏体稳定元素，Cr、W、Mo、V、Ti、Si的质量分数高到一定程度时，钢凝固形成的体心立方结构将从高温一直保持到室温，这些合金 元素被称为铁素体稳定化元素。 合金元素在钢中的作用 （2）合金元素与碳的作用：合金元素按其与钢中碳的亲合力的大小，可分为碳化物形成元素和非碳化物形成两大类。 常用的非碳化物形成元素有：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。它们不与碳形成碳化物，除了少数高合金钢中可形成金属间化合物外，基本上都溶于铁素体和奥氏体中。 常用的碳化物形成元素有：Mn、Cr、Mo、W、V、Nb、Zr、Ti等。Mn和碳的亲合力较弱，少部分溶于渗碳体中，大部分溶于铁素体和奥氏体中。现碳的亲合力较强的Cr、Mo、W等，质量分数较低时基本上与铁形成合金渗碳体；质量分数较高时可形成新的合金碳化物，而与碳的亲合力很强的元素V、Nb、Zr、Ti等，几乎都是形成特殊碳化物。此外，总还有一部分强碳化物形成元素会溶于铁素体和奥氏体中。 1.应满足零件的工作要求 例如：受力状态，工作温度，环境介质等 2.应能满足工艺性能要求 金属材料的基本加工方法有铸造，锻造，冲压，焊接，切削加工和热处理，各种加工工艺对材料均有其工艺性能要求。 例如焊接选用低碳钢或低碳合金钢，冲压件选用低碳沸腾钢，冲模选用淬透性优良的合金工具钢。 3.必须重视材料的经济性 一般说，优先选用价格低的材料，例如优先选用碳素钢或灰铸铁，难以满足要求时，选用合金钢，球墨铸铁，铸钢或其它材料。16Mn比Q235成本略高，但强度高46％，可减少用量 材料的牌号应符核国家标准，品种少而集中。 热处理只改变材料组织性能，而不改变其形状和大小。 基本过程为：加热---保温---冷却 零件经适当热处理后，可以提高强度和硬度，增强耐磨性或改善塑性，切削加工性等。 热处理方法 退火和正火 退火：将钢加热保温，然后随炉冷却或埋入灰中缓慢冷却。 退火目的 退火和正火 是将钢中碳化物球状化的热处理工艺。 目的：与完全退火相同，但转变较易控制，能获得均匀的预期组织；对于奥氏体较稳定的合金钢，常可大大缩短退火时间。 正火：钢材或钢件加热到Ac3（亚共析钢）和Acm（过共析钢）以上30～50℃，保温适当时间后，在空气中均匀冷却，得到球光体类组织的热处理。 正火目的 淬火和回火 淬火方法：将钢加热到Ac3或Ac1以上30～50℃，保温后在介质中快速冷却。 淬火工艺的实质是奥氏体化后进行马氏体转变。 淬火的主要目的 回火分为低温、中温和高温回火。 低温回火在150～250℃之间进行，回火后组织为回火马氏体。其目的是降低淬火应力，使其具有一定的韧性，并保持高的硬度； 中温回火在350～50