金属材料及热处理技术99..docVIP

金属材料及其 热处理技术 第一节 概述 一、工程材料的分类 工程材料分为——金属材料、非金属材料,复合材料,以及纳米材料等。 ※金属材料又分为: ·黑色金属——铁和铁的合金。如：钢、铸钢（铸铁）等。 ·有色金属——即非铁金属及合金。如：铜及其合金、铝及其合金等。 金属材料是最重要的机械制造工程材料。 ※非金属材料（除金属材料以外的材料） 包括：有机材料——如塑料、橡胶等。 无机材料——如陶瓷、玻璃等。 二、金属材料的机械性能（力学性能） 机械性能是机械零件设计和选材的重要依据。 机械性能（力学性能)—有强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度，及钢材的可焊性、可锻性、可铸性、可切削加工性等指标。 三、常用金属材料 1.钢:含碳量2.11%铁碳合金——称为钢。在钢中特意加一种或几种合金元素——称为合金钢。 按照钢的用途不同，可分为：（1）结构钢 （2）工具钢 （3）特殊钢 （4）专业用钢 以上四种钢，在车工加工（切削）时，会出现连续削。 部分常用钢的牌号、性能及用途见表1—1 若需要详细钢的牌号等，可查《钢铁材料手册》。 铸铁：含碳量2.11%，并含有硅、锰和少量磷、硫等杂质的铁碳合金——称为铸铁。 它具有良好的——铸造性，切削（加工）性，及减振性、耐摩性、低的缺口敏感性。 根据铸铁中存在碳的形式及石墨形态的不同，分为：铸铁（灰口铸铁） 球墨铸铁 可锻铸铁 蠕墨铸铁 这些铸铁均以游离态的石墨为主，车工加工时出现短削。 部分常用铸铁的型号、性能及用途见表1-2 其牌号、性能及用途等详细可查《钢铁材料手册》。 四、在钢的热处理分类 1.保钢的热处理——将钢固态下进行加热、温、冷却，使钢得到预期的组织结构和性能指标的一种热处理工艺方法。 任何一种热处理工艺过程都包括：加热、保温、冷却三个阶段。 热处理的目的：主要是改变钢的内部组织结构和性能指标，而不是改变钢件的外部形状和尺寸大小。 因此，热处理在机械零件制造中占有重要的地位。 2.热处理分类：根据加热，冷却及组性能变化的特点不同。分为：(1)普通热处理——常用（生产中应用最广泛的热处理方法）； (2)表面热处理； (3)特殊热处理。 ※临界点（或线）：钢在加热或冷却过程中发生组织转变的温度之后，状态图中的临界温度，其实际转变温度——称为临界点（或线）。 它是制定热处理工艺的重要依据之一。 五、钢的普通热处理工艺 1.退火 将钢加热到临界点以上的温度，保温一段时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却或埋入导热性差的介质中冷却）的一种热处理工艺。 主要目的：【1】便于切削加工;降低钢的硬度， 【2】消除内应力，以防止钢件的塑性变形与开裂; 【3】改善组织，细化晶粒，提高钢的机械性能; 【4】为淬火做好组织准备。 常用退火方法：完全退火 不完全退火 球化退火 去除应力退火 2.正火 将钢加热到临界点或Ac1，Accm以上30℃-50℃，保温一段时间后，在空气中冷却（自然冷却）的一种热处理工艺。 目的：【1】提高低碳钢的硬度； 【2】改善切削加工性能； 【3】改善组织，细化晶粒； 【4】为最后热处理做组织准备。 与退火相比，正火的冷却速度快。所以获得的组织较细，其强度、硬度稍高，塑性、韧性略有下降，消除内应力不如退火彻底，但生产周期短。 3.淬火 将钢加热到临界点（Ac3）或（Ac1）以上30℃-50℃，并保温一段时间，然后放入冷却介质中快速冷却，以得到马氏体组织的一种热处理工艺。 马氏体具有高硬度（高碳马氏体）或高强度（低碳马氏体），经淬火可显著提高零件和工模具、量具的硬度及耐磨性。所以，几乎所有的工模具和重要零件（部件）都需要进行淬火。因此，淬火是钢强化最有效、最重要的热处理工艺。 图1-2热处理工艺曲线 淬火介质：常用冷却介质水和油。 淬火方法：液单淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火等。 回火 将淬火后的钢加热