工程及热处理解说.doc

第一章 材料的结构与性能 第一节 材料的性能 使用性能：材料在使用过程中所表现的性能。包括力学性能、物理性能和化学性能。 工艺性能：材料在加工过程中所表现的性能。包括铸造、锻压、焊接、热处理和切削性能等。 一、金属材料的使用性能 （一）金属材料的力学性能 弹性和刚度 弹性：指标为弹性极限σe，即材料承受最大弹性变形时的应力。 刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能力。指标为弹性模量E。 2、强度与塑性 强度：材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。 屈服强度σs：材料发生微量塑性变形时的应力值。 抗拉强度σb：材料断裂前所承受的最大应力值。 塑性：材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。 伸长率：δ 断面收缩率ψ 硬度 材料抵抗表面局部塑性变形的能力。 （1）布氏硬度HB 布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定。 缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件。 适于测量退火、正火、调质钢,铸铁及有色金属的硬度。 （2）洛氏硬度 洛氏硬度用符号HR表示 常用的标尺为A、B、C。 HRA用于测量高硬度材料, 如硬质合金、表淬层和渗碳层。 HRB用于测量低硬度材料, 如有色金属和退火、正火钢等。 HRC用于测量中等硬度材料，如调质钢、淬火钢等。 洛氏硬度的优点：操作简便，压痕小，适用范围广。 缺点：测量结果分散度大。 （3）维氏硬度 维氏硬度用符号HV表示 4、韧性 （1）、冲击韧性是指材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。 指标为冲击韧性值ak(通过冲击实验测得)。 （2）断裂韧性 断裂韧性：材料抵抗内部裂纹失稳扩展的能力。 5、疲 劳 材料在低于σs的重复交变应力作用下发生断裂的现象。 疲劳曲线和疲劳强度 材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的最大应力称为疲劳强度。用?σr表示。 二、金属材料的工艺性能 1 铸造性能2 锻造性能3 切削加工性能4 焊接性能5 热处理性能 二 （二）、常见金属的晶格类型 一．1. 体心立方晶格 体心立方结构 (b.c.c) 属于该类晶格的常见金属有α-Fe 2面心立方结构(f.c.c) 常见金属： r-Fe、 3密排六方结构 (h.c.p) 二．晶体缺陷 1. 点缺陷 空间三维尺寸都很小的缺陷。 2. 线缺陷—晶体中的位错 二维尺度小，三维尺度大 分为刃型位错和螺型位错 面缺陷—晶界与亚晶界 三 一．1.液态金属在理论结晶温度以下开始结晶的现象称过冷。 理论结晶温度与实际结晶温度的差称过冷度 过冷度大小与冷却速度有关，冷速越大，过冷度越大。 2.晶核的长大方式有两种，即均匀长大和树枝状长大。 3. 同素异构转变 物质在固态下晶体结构随温度变化的现象称同素异构转变—固态相变。 铁在固态冷却过程中有两次晶体结构变化，其变化为： 4.细化金属晶粒的措施 ⑴ 增大过冷度： 随过冷度增加，N/G值增加，晶粒变细。 ⑵ 变质处理： 又称孕育处理。即有意向液态金属内加入非均匀形核物质 ⑶ 振动、搅拌 塑性变形五种形式 轧制 挤压 拉拔 锻造 冲压 塑性变形对金属性能的影响 产生加工硬化现象 随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称加工硬化 ㈠ 回复 回复是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及位错近距离迁移而引起的晶内某些变化。 ㈡ 再结晶 1. 再结晶 冷变形组织在加热时重新彻底改变组织结构的过程称再结晶。 ㈢ 晶粒长大 再结晶完成后，若继续升高加热温度或延长保温时间，将发生晶粒长大。 这是一个自发的过程。 3.金属冷热加工 冷加工与热加工的区别 在金属学中，冷热加工的界限是以再结晶温度来划分的。 低于再结晶温度的加工称为冷加工，而高于再结晶温度的加工称为热加工。 四 热处理：是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺. 铁素体：纯铁在912℃以下为具有体心立方晶格的а-Fe。碳溶于а-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体（F或а）。 奥氏体：碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体称为奥氏体（A或γ ）。 渗碳体：是一种具有复杂晶格结构的间隙化合物。（Fe3C） 珠光体：是铁素体和渗碳体组成的两相机械混合物。（P） 铁碳合金的分类 1.工业纯铁(0.0218%C) 2碳钢(0.0218～2.11%C) 3. 白口铸铁(2.11~6.69%C) 铸造性能好, 硬而脆 一、钢在加热时的组织转变 加热是热处理的第一道工序。加热分两种：一种是在A1以下加热，不发生相变；另一种是在临界点以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。 (二) 奥氏体晶粒长大的控制 ⑴加热温度和保温时间: 加热温度高、保温时间长, 晶粒粗大. ⑵加热速度: 加热速度越快,过热度越大, 形核率越高, 晶粒越细 二、 钢