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第一章 常用金属材料及热处理   知识点 1.1常用金属材料及性能材料 1.1.1常用金属材料 1.1.2金属材料的力学性能 1．2 热处理基础 1.2.1概述 1.2.2热处理一般工艺过程和加热设备 1.1.1常用金属材料 常用金属材料主要指钢、铸铁、有色金属等，它们具有良好的性能，是工业领域的主要材料 钢 ： 含碳量小于2%的铁碳合金都称为钢。钢的品种很多,性能各异，钢的分类综合如图1 (1)碳素钢 碳素钢是指含碳量小于2.11%，含有少量硅、锰、硫、磷等杂质元素的铁碳合金。碳是钢中除铁以外最主要的成分，对钢的性能影响最大。硅、锰是有益元素，对钢有一定的强化作用。硫、磷是铁矿石带入钢中的，是有害杂质，含量必须严格限制。 碳素钢具有良好的力学性能和工艺性能，且冶炼方便，价格便宜，故在机械制造、建筑、交通运输等许多工业领域中得到广泛应用。 碳素钢按碳含量的不同,分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。 低碳钢：含碳量在0.25%以下。强度低, 塑性、韧性好，易于成形，焊接性好，常用于制作冲压件、焊接件及强度要求不高的机械零件 。 中碳钢：含碳量在0.25~0.60%之间。具有较高的强度，并兼有一定的塑性、韧性,适用于制作受力较大的机械零件。 高碳钢：含碳量在0.60以上。具有较高强度、硬度和弹性，焊接性不好，切削性差，主要用于制造具有较高强度、耐磨性和弹性零件。 按照质量，可分为普通钢、优质钢和高级优质钢。 按用途又可将碳钢分为结构钢和工具钢。 结构钢：主要用于制造机械零件和工程构件。这类钢一般属于低碳钢和中碳钢。 （2）合金钢 合金钢是在碳素钢的基础上,在炼钢过程中有意向钢中加人某种或某几种元素(称合金元素)而形成的钢。 按用途分为合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢。 合金结构钢：用来制造承受载荷较重的或截面尺寸较大的重要机械零件。 合金工具钢：用于制作刀具、模具、量具等。 特殊性能钢：具有特殊的物理或化学性能,用于制作有特殊性能要求的零件,如不锈钢就属于特殊性能钢。 2．铸铁 铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。工业上常用的铸铁含碳量为2.5%~4%。由于铸铁含有较多的碳和杂质,其力学性能一般说来比钢差，不能锻造。最常用的铸铁品种是灰铸铁。在灰铸铁中的石墨虽然削弱了基体组织的连续性,使其抗拉强度、塑性及韧性等指标降低,但却使铸铁获得了优良的切削性能和减震性。石墨是很好的固体润滑剂,还可以吸附润滑油,因此铸铁还具有很好的耐磨性。 铸铁熔点比钢低得多，流动性好，冷却过程中收缩小，这就使熔炼设备和生产工艺比铸钢相对简单，成本也较低。因此,铸铁在工业上应用非常广泛。 在实际生产中，根据化学成分和石墨形态的不同，铸铁有普通灰铸铁、孕育铸铁、合金铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁等很多品种，每一品种又根据力学性能列出若干牌号，以供不同条件下使用。 3．有色金属 工程上，将除钢铁以外的金属或合金，称为非铁金属或有色金属。如铜、铝、钼、镁、钛等。有色金属具有某些特殊的物理、化学和力学性能。如铜具有良好的导电、导热、抗蚀、抗磁等性能；钼、镁、钛等合金密度小，强度高，具有优异的耐腐蚀性能。因此，有色金属是工业生产中不可缺少的重要工程材料。 1.1.2金属材料的力学性能 定义 : 是指金属材料在外力的作用下所表现出来的抵抗能力。 强度 塑性 拉伸试验 长试样：δ10 简写为δ短试样：δ5 同一种材料的δ5 δ10 硬度( hardness ) (一)布氏硬度HB(Brinell-hardness) 3.标注： (二)洛氏硬度 HR ( Rockwll hardness ) 洛氏硬度值的表示： 70~85HRA 25~100HRB 20~70HRC (三)维氏硬度 HV ( diamond penetrator hardness ) 3.韧脆转变温度: 金属材料的韧脆转变温度↓，材料的低温冲击韧性愈好。 断裂韧度 1、低应力脆断 有些零件在工作应力远远低于屈服点时就会发生脆性断裂。这种现象称为低应力脆断。 2、疲劳极限σ-1: 表示金属材料在无数次交变载荷作 用而不破坏的最大应力。 1943年美国T-2油轮发生断裂 1.1.3 金属材料的工艺性能 金属材料的工艺性能是指在制造机械零件及工具的过程中，金属材料加工成型的难易程度。按加工工艺的不同可分为铸造性、锻造性、焊接性、热处理性能和切削加工性能。通常前三种加工方法称为热加工,而切削加工称为冷加工。工艺性能的好坏直接影响材料的加工难易程度、加工后的工艺质量、生产效率及加工成本。 1．铸造性能 铸造性能是