第四章 金属资料和热处理学案 本章要点 1．把握：强度、硬度、塑性、耐性、疲劳强度的意义。 2．了解：工艺功能的意义。 3．了解：热处理的概念及意图。 4．了解：退火、正火、淬火、回火，外表热处理的办法。 5．把握：碳素钢的概念、分类、商标的表明办法及功能。 6．把握：合金钢的商标及表明办法。 7．了解：铸铁分类商标及用处。 本章内容提要 一．金属资料的功能 1．物理、化学功能 物理功能是指金属资料的密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性 等具有物理特征的一些功能。 化学功能是指金属在化学效果下所体现的功能。如：耐腐蚀性、抗氧化性 和化学安稳性。 2．金属资料的机械功能 金属资料在外力效果下所体现出来的功能便是力学功能。首要有强度、塑 性、硬度、耐性和疲劳强度等。 （1）强度 强度是资料在静载荷效果下反抗变形和损坏的才能。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 目标是屈服点和抗拉强度。 （2）塑性 塑性是金属资料在静载荷效果下发生永久变形的才能。常用塑性目标是伸 长率和断面缩短率。 伸长率：是指试样拉断后的伸长与原始标距的百分比。 δ L1 Lo 100% Lo 式中，L0 表明试样原长度（mm），L1 表明试样拉断时的长度（mm）。 断面缩短率：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 ψ A0 A1 100% A0 硬度是金属资料外表反抗比它更硬的物体压入时所引起的塑性变形才能； 是金属外表部分体积内反抗塑性变形和决裂的才能。现在最常用的硬度是布 氏硬度 （HB）、洛氏硬度（HRC、HRB、HRA）和维氏硬度（HV）。 1 （4）耐性 耐性是脆性的反意，指金属资料反抗冲击载荷的才能。工程技术上常用一 次冲击曲折实验来测定金属反抗冲击载荷的才能。 （5）疲劳强度 疲劳强度是指资料在无限屡次交变载荷效果下不发生开裂的最大应力。一 般规则，钢铁资料的应力循环次数取 108，有色金属取 107。 3．金属资料的工艺功能 是指它是否易于加工成优秀的机械零件或零件毛坯的功能。依据金属材 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 指金属资料能用铸造的办法取得合格铸件的功能。铸造性首要包含活动 性、缩短性和偏析。活动性是指液态金属充溢铸模的才能;缩短性是指铸件凝 固时，体积缩短的程度;偏析指金属在冷却凝结进程中，因结晶先后差异而造 成金属内部化学成分和安排的不均匀性。 ②、焊接性(可焊性) 指金属资料对焊接加工的习惯功能。首要是指在必定的焊接工艺条件下， 取得优质焊接接头的难易程度。它包含两个方面的内容：一是结合功能，即 在必定的焊接工艺条件下，必定的金属构成焊接缺点的敏感性;二是运用性 能。即在必定的焊接工艺条件下，必定的金属焊接接头对运用要求的适用性。 ③、可锻性 指金属资料在压力加工时，能改动形状而不发生裂纹的功能。它包含在 热态或冷态下可以进行锤锻、轧制、拉伸、揉捏等加工。可锻性的好坏首要 与金属资料的化学成份有关 ④、切削加工性(可切削性、机械加工性)。 指金属资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外表粗糙度、答应的切削速度以及刀具的磨损程度来 衡量。它与金属资料的化学成份、力学功能、导热性及加工硬化程度等许多 要素有关。通常是用硬度和耐性作切削加工性好坏的大致判别。一般讲，金 属资料的硬度越高越难切削;硬度不高，但耐性大，也较难切削。 二、金属常见的晶格类型 体心立 体心立方晶格的晶胞是一个立方体，原子散布在立方体的各节点和中心 方晶格 处。 面心立 面心立方晶格的晶胞也是一个立方体，原子散布在立方体的各节点和各 方晶格 面的中心处。 密排六 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 方晶格 处个摆放一个原子，别的，中心还有三个原子。 2 三．钢的热处理 人们常常使用加热、保温文冷却，有意识地改进钢的安排，然后取得所需 要功能的一种工艺办法。工业生产中热处理工艺分为： 一般热处，即退火、正火、淬火、回火，俗称“四把火” 外表热处理，包含外表淬火（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 是将钢加热到必定温度保温今后，随炉缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺。 其首要意图是下降硬度，进步塑性，细化或均匀安排成分，消除内应力。常 用的退火有去应力退火、彻底退火和球化退火。 2.正火 将钢加热到恰当的温度，坚持必定时刻后出炉空冷的热处理工艺。其意图 是调整硬度，改进切削加工性；细化晶粒，均匀安排；消除网状碳化物，为 球化退火或终究热处理作预备。正火和退火比较，正火的冷却速度快，所得 安排更细密，强度硬度较高。 3.淬火 是将钢加热到必定温度保温后，快速泠却，以取得马氏体安排的热处理工 艺。淬火的意图是进步硬度、强度和耐磨性，淬火后有必要配以恰当回火。淬 火是在冷却液中进行冷却，抱负的淬火冷却液应该确保工件在 650～500℃快 3 速冷却，而在 300～200℃慢速冷却。常见冷却办法有单液、双液、分级和等 温淬火。淬火工艺应区别两个概念：淬硬性和淬透性。淬火的缺点：硬度不 足和软点、过热与过烧、变形和裂纹、氧化和脱碳。 4.回火 是将淬火后的工件从头加热到低于 727℃的温度，保温冷却的热处理工艺。 回火常是工件终究的热处理，淬火+回火是强化钢材的一个完好进程。其意图： 消除淬火应力与脆性，安稳淬火安排，并取得较高的机械功能。按回火温度 不同分：低温回火（150～250℃）、中温回火（350～500℃）、高温回火（500～ 650℃）。淬火后的高温回火也称为调质，在轴类零件、齿轮使用许多，可获 得优秀的归纳力学功能。 5.外表热处理 只仅对工件表层进行淬火的工艺，以取得“表硬心韧”的力学功能。常用 的外表热处理办法有外表淬火和化
