金属材料及热处理浅析.doc

PAGE  PAGE 12 第四章 金属材料和热处理学案 1本章重点 1．掌握：强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度的含义。 2．了解：工艺性能的含义。 3．了解：热处理的概念及目的。 4．熟悉：退火、正火、淬火、回火，表面热处理的方法。 5．掌握：碳素钢的概念、分类、牌号的表示方法及性能。 6．掌握：合金钢的牌号及表示方法。 7．熟悉：铸铁分类牌号及用途。 1本章内容提要 一．金属材料的性能 1．物理、化学性能 物理性能是指金属材料的密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等具有物理特征的一些性能。 化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。如：耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性。 2．金属材料的机械性能 金属材料在外力作用下所表现出来的性能就是力学性能。主要有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。 （1）强度 强度是材料在静载荷???用下抵抗变形和破坏的能力。可分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度和抗扭强度。常用的强度是抗拉强度。工程上常用的强度指标是屈服点和抗拉强度。 （2）塑性 塑性是金属材料在静载荷作用下产生永久变形的能力。常用塑性指标是伸长率和断面收缩率。 伸长率：是指试样拉断后的伸长与原始标距的百分比。 式中，L0表示试样原长度（mm），L1表示试样拉断时的长度（mm）。 断面收缩率：是指试样拉断后，缩颈处横截面积（A1）的最大缩减量与原始横截面积（A0）的百分比。 （3）硬度 硬度是金属材料表面抵抗比它更硬的物体压入时所引起的塑性变形能力；是金属表面局部体积内抵抗塑性变形和破裂的能力。目前最常用的硬度是布氏硬度 （HB）、洛氏硬度（HRC、HRB、HRA）和维氏硬度（HV）。 （4）韧性 韧性是脆性的反意，指金属材料抵抗冲击载荷的能力。工程技术上常用一次冲击弯曲试验来测定金属抵抗冲击载荷的能力。 （5）疲劳强度 疲劳强度是指材料在无限多次交变载荷作用下不发生断裂的最大应力。一般规定，钢铁材料的应力循环次数取108，有色金属取107。 3．金属材料的工艺性能 是指它是否易于加工成优良的机械零件或零件毛坯的性能。根据金属材料加工工艺的不同，可分为铸造性、焊接性、锻压性、切削加工性 ①、铸造性 　　指金属材料能用铸造的方法获得合格铸件的性能。铸造性主要包括流动性、收缩性和偏析。流动性是指液态金属充满铸模的能力;收缩性是指铸件凝固时，体积收缩的程度;偏析指金属在冷却凝固过程中，因结晶先后差异而造成金属内部化学成分和组织的不均匀性。 ②、焊接性(可焊性) 　　指金属材料对焊接加工的适应性能。主要是指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。它包括两个方面的内容：一是结合性能，即在一定的焊接工艺条件下，一定的金属形成焊接缺陷的敏感性;二是使用性能。即在一定的焊接工艺条件下，一定的金属焊接接头对使用要求的适用性。 　③、可锻性 　　指金属材料在压力加工时，能改变形状而不产生裂纹的性能。它包括在热态或冷态下能够进行锤锻、轧制、拉伸、挤压等加工。可锻性的好坏主要与金属材料的化学成份有关 　④、切削加工性(可切削性、机械加工性)。 指金属材料被刀具切削加工后而成为合格工件的难易程度。切削加工性好坏常用加工后工件的表面粗糙度、允许的切削速度以及刀具的磨损程度来衡量。它与金属材料的化学成份、力学性能、导热性及加工硬化程度等诸多因素有关。通常是用硬度和韧性作切削加工性好坏的大致判断。一般讲，金属材料的硬度越高越难切削;硬度不高，但韧性大，也较难切削。 二、金属常见的晶格类型 体心立方晶格体心立方晶格的晶胞是一个立方体，原子分布在立方体的各节点和中心处。面心立方晶格面心立方晶格的晶胞也是一个立方体，原子分布在立方体的各节点和各面的中心处。密排六方晶格密排六方晶格的晶胞是在正六方柱体的十二个节点和上、下底面的中心处个排列一个原子，另外，中间还有三个原子。 三．钢的热处理 人们常常利用加热、保温和冷却，有意识地改善钢的组织，从而获得所需要性能的一种工艺方法。工业生产中热处理工艺分为： 普通热处，即退火、正火、淬火、回火，俗称“四把火” 表面热处理，包括表面淬火（感应加热淬火、火焰淬火）、化学热处理（渗碳、氮化、碳氮共渗）。 1.退火 是将钢加热到一定温度保温以后，随炉缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺。其主要目的是降低硬度，提高塑性，细化或均匀组织成分，消除内应力。常用的退火有去应力退火、完全退火和球化退火。 2.正火 将钢加热到适当的温度，保持一定时间后出炉空冷的热处理工艺。其目的是调整硬度，改善切削加工性；细化晶粒，均匀组织；消除网状碳化物，为球化退火或最终热处理作准备。正火和退火相比，正火的冷却速度快，所得组织更细密，强度硬度较高。 3.淬火 是将钢加热到一定温度保温后，快速泠却，以取得马氏体组织的热