【大学课件】金属材料与热处理说.pptVIP

金属材料与热处理课程说明欢迎参加金属材料与热处理课程！本课程将全面介绍金属材料的基础知识、热处理原理及应用。我们将深入探讨金属结构、性能和热处理工艺。通过31节课，您将掌握这一关键领域的核心概念和实践技能。让我们开始这段激动人心的学习之旅吧！

金属材料的定义和分类金属材料定义具有金属特性的工程材料，包括纯金属和合金。按成分分类铁基、铜基、铝基、钛基等合金。按性能分类结构钢、工具钢、不锈钢、耐热合金等。按用途分类航空材料、汽车材料、建筑材料等。

金属材料的性能及应用领域机械性能强度、硬度、韧性、塑性等。应用于结构件、工具制造。物理性能导电性、导热性、磁性等。应用于电子、电力行业。化学性能耐蚀性、耐热性等。应用于化工、航空航天领域。

金属材料的制造过程1原料准备选矿、破碎、筛分。2冶炼提纯高温熔炼、化学还原。3成分调整添加合金元素，调整化学成分。4铸造成型浇注、凝固、冷却。5后续加工热加工、冷加工、表面处理。

金属材料的结构特性原子结构金属原子通过金属键结合，形成规则排列的晶体结构。晶体类型面心立方、体心立方、密排六方等晶格结构。晶粒特征晶粒大小、形状、取向对材料性能有重要影响。缺陷存在点缺陷、线缺陷、面缺陷等影响材料性能。

金属材料的热力学特性热膨胀温度升高导致体积增大，影响精密零件设计。相变温度达到特定温度时，金属内部结构发生变化。熔点固态转变为液态的温度，影响材料的加工和使用。比热容单位质量升高单位温度所需的热量，影响热处理过程。

金属材料的相图理论温度相图横轴表示温度，影响相的存在形式。成分相图纵轴表示化学成分，决定相的类型和比例。平衡相图描述平衡状态下的相组成和转变。

金属材料的相变过程1核心形成新相的微小晶核开始形成。2晶核长大晶核吸收周围原子不断长大。3相界面移动新相与原相之间的界面不断移动。4相变完成整个区域完成相变，形成新的组织。

金属材料的热处理基本原理1加热升温使金属内部结构发生变化。2保温维持温度使相变充分进行。3冷却控制冷却速度获得目标组织和性能。4后处理消除应力、调整性能。

金属材料的退火热处理完全退火加热至奥氏体区，缓慢冷却。消除内应力，细化晶粒。球化退火在临界温度附近长时间保温。提高材料塑性和加工性能。再结晶退火加热至再结晶温度。消除加工硬化，恢复塑性。

金属材料的正火热处理1加热将钢加热至奥氏体化温度，通常比临界温度高30-50℃。2保温保持足够时间，使组织完全奥氏体化。3空冷从炉中取出，在空气中自然冷却。4组织变化形成珠光体和铁素体组织，细化晶粒。

金属材料的淬火热处理快速加热加热至奥氏体化温度，通常比临界温度高30-50℃。短时保温保持足够时间，使组织完全奥氏体化。快速冷却迅速冷却，如水淬、油淬，抑制扩散。马氏体形成形成硬而脆的马氏体组织，提高硬度和强度。

金属材料的回火热处理低温回火150-250℃，减少内应力，略降硬度。用于工具钢。中温回火350-450℃，提高韧性。用于弹簧钢。高温回火500-650℃，大幅提高韧性。用于结构钢。回火处理目的消除淬火应力，调整硬度和韧性的平衡。

金属材料的渗碳热处理1前处理清洗、除油，确保表面洁净。2加热加热至900-950℃的奥氏体区。3碳原子扩散在高温下碳原子扩散进入表层。4冷却控制冷却速度，形成硬化层。5后续处理淬火、回火调整性能。

金属材料的浸渗热处理温度控制保持在奥氏体区，通常850-1000℃。时间控制根据渗层深度要求，控制保温时间。介质选择根据渗入元素选择合适的固体、液体或气体介质。

金属材料的化学热处理氮化处理在含氮气氛中加热，形成高硬度氮化物层。提高表面耐磨性。碳氮共渗同时渗入碳和氮。结合渗碳和氮化优点，提高表面强度。硼化处理在含硼介质中加热。形成硬度极高的硼化物层，提高耐磨性。

金属材料的表面热处理火焰淬火使用高温火焰快速加热表面，然后急冷。高频淬火利用高频电流加热表面，随后快速冷却。激光表面处理使用高能激光束加热表面，实现快速熔化和凝固。电子束表面处理利用高能电子束加热表面，改善表面性能。

金属材料的热处理工艺参数控制1温度控制精确控制加热、保温和冷却温度。2时间控制准确把握加热、保温和冷却时间。3气氛控制调节炉内气氛，防止氧化或脱碳。4冷却介质选择合适的冷却介质和方式。5装炉方式合理安排工件装炉顺序和位置。

金属材料的组织与性能关系铁素体软质相，提高材料的塑性和韧性。珠光体强度和塑性的良好平衡，常见于退火态钢。马氏体硬质相，提高材料的强度和硬度，但降低韧性。奥氏体高温相，热处理过程中的中间态，影响最终性能。

金属材料的热处理质量检测金相检查观察显微组织，评估热处理效果。硬度测试测量材料表面和内部硬度，验证处理均匀性。力学性能测试进行拉伸、冲击等测试，评估综合性能。

金属材料的热处理工艺选择材料分析确定材料类型、化学成分和初始状态。性