第11章 机械常用材料与钢热处理.pptVIP

§11-1金属材料及其特性 §11-2钢的热处理 §11-3机械零件常用材料及选择的基本原则 §11-4 常用非金属材料简介;材料是人类社会发展的重要物质基础它是现代科学技术和生产发展的重要支柱之一．工程材料通常可分为金属材料、陶瓷材料和高分子材料三大类。在现代工业中，特别是在各种机械设备中，目前应用最多、最广的仍然是金属材料，约占整个用材的80％～90％。 材料的使用性能与其成分、组织及加工工艺密切相关，尤其是金属材料，可通过不同的热处理方法来改变金属的表面成分和内部组织结构以获得不同的性质从而满足不同的使用要求。因此，机械设计和制造的重要任务之一，就是合理地选用材料和正确制定材料的加工工艺。;§11-1金属材料及其特性;一、金属材料的晶体结构;一、金属材料的晶体结构; 2、常见的金属晶格 (1)体心立方晶格： a-Fe、Cr、W（钨）、Mo、V等。 (2)面心立方晶格 ： Al、Cu、g-Fe、Ag、Au（金）、Ni等。;3、实际金属的组织结构 晶体内部晶格方位完全一致的晶体，称为单晶体，它具有各向异性的特征。前面所述的晶体结构是理想的单晶体结构，而金属材料大都属于多晶体，它是由许多方位各不相同的单晶体块组成的。; 一、金属材料的力学性能; 2．硬度 硬度是材料抵抗其他更硬物体压入其表面的能力，它是衡量金属材料软硬的指标，常用的是布氏硬度试验和洛氏硬度试验。 (1)布氏硬度及其测定 ; (2)洛氏硬度及其测定 根据压痕的深度确定洛氏硬度值。在相同的试验条件下，压痕深度越小，则材料的硬度值越高。 常用的洛氏硬度有HRA、HRB和HRC三种， ;3．韧性和疲劳强度 (1)韧性 在冲击载荷作用下，金属材料抵抗破坏的能力。常用试样破坏时所消耗的功来表示。; 二、金属材料的工艺性能;3．焊接性 金属材料的焊接性是指材料在通常的焊接方法和焊接工艺条件下，能否获得质量良好焊缝的性能。 4．切削加工性 切削加工性是指对工件材料进行切削加工的难易程度。金属材料的切削加工性不仅与材料本身的化学成分、金相组织有关，还与刀具的几何形状等有关。 ;§11-2钢的热处理; 一、铁碳合金的基本组织和性能 ;1．铁素体(以符号F表示) 碳溶于a-Fe中的固溶体称为铁索体。 2. 奥氏体(以符号A表示) 碳溶于g-Fe中的固溶体称为奥氏体。 3．渗碳体(以符号Cm表示) 铁与碳形成的具有复杂结构的化合物Fe3C称为渗碳体。 ;4．珠光体(以符号P表示) 铁索体和渗碳体组成的机械混合物称为珠光体。 5．莱氏体(以符号Ld和L/d表示)图2-2 简化后的铁一渗碳体状态图 莱氏体也是机械混合物。温度高于727℃时，莱氏体由奥氏体和渗碳体组成，用Ld表面温度低于727℃时莱氏体则由珠光体和渗碳体组成，用L/d表示。 ;二、Fe-Fe3C状态图的概念 (1)ACD线为液相线。 (2)AECF为固相线。 (3)ES线为碳在奥氏体中的溶解度曲线。 (4)GS线是合金冷却时奥氏体向铁素体转变的开始线。 (5)PSK线为共析转变线，相应的温度为727℃。 ;2．铁碳合金的分类 根据含碳量的多少，铁碳合金可分为工业纯铁、钢和白口铸铁三类。 (1)工业纯铁 含碳量小于0.0218%的铁碳合金。它是电器、电机及电工仪表上的磁性材料。 (2)钢 含破量在0.0218%至2.11%之间的铁碳合金。钢又分为，共析钢(含碳量为0.77%)，亚共析钢(含碳量小于)，过共析钢(含碳量大于0.77%)。 (3)白口铸铁 含碳量为2.11%至6.69%的铁碳合金。性能特点是脆性大而硬度很高。;三、钢热处理的基本原理;纯铁的冷却曲线及晶体结构变化 ;四、钢的热处理分类;4. 回火 把淬火后的工件重新加热列入以下某-温度，保温后再以适当的冷却速度冷却到室温的热处理工艺称为回火。 (1)低温回火(加热温度通常为150～250℃)可减小工件的淬火应力、降低脆性并保持高硬度。用于要求硬度高，耐磨性的零件，如刀具、模具等，回火后的硬度一般为HRC58～64。 (2)中温回火(加热温度为350～500℃)可显著减小淬火应力，提高弹性。常用于各种弹簧和某些模具，回火后的硬度一般为HRC35～50。 (3)高温回火(加热温度为500～650℃)可消除淬火应力，使零件获得优良的综合力学性能。通常把“淬火+高温回火”称为调质。 ; 5．表面淬火 表面淬火是将钢件表层快速加热至淬火温度，随后快速冷却的一种局部淬火工艺。它主要是改变零件的表层组织。 6. 钢的化学热处理 化学热处理是将钢件放在某种化学介质中，通过加热和保温，使介质中的一种或几种元索渗入它的表层，以改变表层的化学成分、组织和性能的热处理工艺。;§11-3机械零件常用材料及选择的基本原则