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热处理基本知识第1页，共33页。（优选）热处理基本知识第2页，共33页。金属材料的机械性能及工艺性能金属材料的机械性能金属材料的机械性能主要是指在外力作用下表现出来的特性。如：强度、刚度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等。第3页，共33页。强度强度：是指材料抵抗塑性变形和断裂的能力。强度极限和屈服极限是表征强度的主要性能指标。屈服极限是材料发生塑性变型时的应力；强度极限是材料发生断裂时的应力。第4页，共33页。刚度刚度：是指材料抵抗弹性变形的能力。弹性模量E:在弹性变形范围内，应力与应变的比值E为常数，称为弹性模量；弹性模量E是表征材料刚度的主要性能指标。第5页，共33页。塑性塑性：是指在外力作用下，金属产生塑性变型而不产生断裂的能力。工程上一般用材料被拉断后所留下的残余变形来表示材料的塑性，一般用两个指标来表示：延伸率：收缩率：第6页，共33页。硬度硬度：材料抵抗压入物压陷的能力，即材料对局部塑性变形的抵抗能力。工程上常用的洛氏硬度和布氏硬度分别为：HRC和HBC。第7页，共33页。韧性和疲劳强度材料抵抗冲击载荷和变载荷的能力。韧性：在冲击载荷作用下，材料抵抗破坏的能力。疲劳强度：金属材料受到交变载荷作用时会产生交变应力，即使其应力未超过屈服极限，但当应力循环次数增加到某一数值N后，材料也会发生断裂，这种现象，叫金属的疲劳。第8页，共33页。疲劳曲线材料承受交变或重复应力与其断裂前的应力循环次数N之间的关系曲线，称为疲劳曲线。循环次数N应力107第9页，共33页。金属材料的工艺性能是指金属材料所具有的能够适应各种加工工艺要求的能力。金属材料常用的加工工艺方法：铸造、压力加工、焊接、切削加工等。第10页，共33页。各种工艺方法对材料提出的要求铸造：将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型腔中，待其凝固后而得到的一定形状和性能的铸件的方法。铸造性：是指浇注时液态金属的流动性、凝固时的收缩性和偏析倾向等。灰口铸铁和青铜有良好的铸造性能。第11页，共33页。锻造性：是指材料在压力加工时，能改变形状而不产生裂纹的性能。低碳钢的锻造性好，铸铁没有锻造性。第12页，共33页。焊接性：是指材料在通常的焊接方法和焊接工艺条间下，能否获得良好焊缝的性能。低碳钢的焊接性能好，铸铁的焊接性能差。第13页，共33页。切削加工性：是指对材料进行切削加工的难易程度。灰口铸铁具有良好的切削加工性。第14页，共33页。金属材料的热处理与零件的表面处理钢的热处理：将钢在固态范围内施以不同形式的加热、保温和冷却，从而改变（或改善）其组织结构，以达到预期性能的操作工艺。热处理不改变工件形状，只改变内部组织结构，以获得不同的机械性能。钢的热处理可以改善钢的加工工艺性能、提高钢的机械性能、增加寿命、耐磨性等。第15页，共33页。热处理方法：1、退火：将钢件加热到临界温度以上20－30度，经保温一段时间后随热处理炉（或埋入石灰石、沙中冷却）缓慢冷却至500度以下，然后在空气中冷却。目的：降低钢的硬度，改善切削性能；细化钢的晶粒，减少组织的不均匀性，消去工件在锻造、铸造中出现的内应力。第16页，共33页。2、正火：将钢件加热到临界温度以上30－50度，保温一段时间后从炉中取出在空气中冷却。目的：正火和退火相似，但正火后机械强度略高。第17页，共33页。3、淬火和回火淬火是将工件加热到临界温度以上30－50度，保温一定时间，然后在水或盐水或油中急速冷却。目的：提高钢的硬度和强度。但急速冷却引起内应力，使钢变脆，所以淬火后必须回火，以得到较高的强度、硬度和韧性。第18页，共33页。回火：将淬火后的工件加热到临界温度以下，保温一定时间后在空气或水或油中冷却。目的：硬度、强度略有降低，但消除了内应力和脆性。调质：淬火＋高温回火，可以使钢材获得良好的综合机械性能。第19页，共33页。表面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、保温、冷却的方法使介质中的某些元素渗入钢件表面，改变了表面层的化学成分，从而使其表面具有与内部不同的特殊性能。一般都是使表面获得高硬度、高疲劳极限，以及耐磨、防腐蚀性能。第20页，共33页。渗碳将低碳钢工件放在大量含碳的固体（木炭粉和碳酸盐）或气体（天然气、煤气等）介质中，加热到850~950℃，保温一段时间，使碳扩散到钢表面层内，使表面层的含碳量达到0.8%~1.2%。再经淬火和低温回火，从而获得高硬度和耐磨性。第21页，共33页。氮化将钢件放入含有氮的介质或利