金属材料复习

退火退火的目的：退火是把钢加热到适当的温度，保温一段时间，然后缓慢冷却的热处理操作。

①降低硬度，改善组织，以利于切削加工②消除煅、铸、焊件的残余应力，以防止在加工和防止过程中变形开裂③细化晶粒，均匀组织，以提高钢件工艺性能和使用性能④消除钢锭及工件的成分偏析，使其成分均匀化，以改善钢材的力学性能退火的种类及工艺：①完全退火是将工件加热至Ac3以上20~30度，经完全奥氏体化之后缓慢冷却，获得接近平衡组织的热处理工艺。

主要用于亚共析钢，其目的主要是细化晶粒，均匀组织，降低硬度以便切削加工②等温退火是将钢件加热到临街温度以上奥氏体化，然后移入另一温度稍低于Ac1的炉中等候停留，待转变完成后出炉空冷的热处理工艺。

主要用于高碳钢、合金工具钢和高合金钢，也用于中碳钢③球化退火是使钢中片状渗碳体变为粒状的退火工艺，主要用于共析钢和过共析钢，高碳钢组织中的片状珠光体，其硬度较高，难于切削加工，淬火时易于变形开裂，因此必须进行球化退火，得到粒状珠光体，以便降低硬度，便于机械加工，并为最终的热处理作组织准备④扩散退火即均匀化退火，它是将钢锭、铸件或锻件加热到很高的温度长期保温，然后缓慢冷却，以消除枝晶偏析和组织不均匀现象的热处理工艺，多用于合金钢铸件⑤去应力退火是将钢件加热到Ac1以下温度，保温一定时间，随炉缓慢冷却的热处理操作。

其目的是为了消除铸、锻、焊件，冲压件的残余应力，稳定尺寸，防止变形。

正火正火又叫常化，是把钢加热到Ac3或Accm以上30~50度保温，使其完全奥氏体化，然后在空气中冷却的热处理工艺。

与退火相比，正火后的珠光体量增加，组织变细，而硬度稍高。

特别是过共析钢，通过正火可以消除网状渗碳体。

正火主要用于以下几个方面：对于截面较大的铸、锻、轧件，用于细化晶粒，均匀组织，基本相当于退火的效果。

对于低碳钢，完全退火后硬度太低，易粘刀，通过正火可以提高硬度，改善切削加工性能。

对于过共析钢，正火主要是为了消除网状碳化物，为球化退火作组织准备。

对于某些要求不高的中碳钢工件，正火也可以作为最终热处理，仍有一定综合机械性能。

淬火将钢加热至临界点以上适当温度，保持一定时间，以大于VC 的冷却速度快速冷却的热处理工艺称为淬火。

目的是为了获得马氏体。

淬火的方法：单液淬火法是把奥氏体化的工件放入一种淬火介质中一直冷却至室温的淬火方法。

双液淬火法是把奥氏体化的工件先在冷却能力较强的介质中冷却至M点附近，再立即转入冷却能力较弱的介质中冷却，使其完成完全马氏体转变。

分级淬火法是把奥氏体化的工件先放入略高于M的盐浴中短暂停留，待其内外温度均匀后取出空冷的淬火方法。

等温淬火是把奥氏体化的工件在温度略高于M点盐浴中停留足够时间，使其转变为下贝氏体后再出炉空冷的热处理工艺。

局部淬火法是将工件发局部淬硬的方法。

冷处理法是将淬火至室温的工件放入零下适当温度停留，使残余奥氏体继续转变为马氏体的处理。

回火回火是将淬火后的钢加热到Ac1以下某一温度，保温一定时间，再以适当的方式冷却至室温的热处理工艺。

回火的目的：消除应力以防止开裂变形；稳定组织以稳定尺寸和性能；调整性能以满足使用要求。

回火工艺：低温回火的温度范围为150~250，回火后的组织称为回火马氏体。

主要用于高碳的碳钢及合金钢工模具、量具、滚动轴承和渗碳工件等。

中温回火的温度范围为350~500，回火后的组织称为回火屈氏体，主要用于各种弹簧，也应用于某些模具的处理。

高温回火的温度范围为500~650，回火后的组织是回火索氏体，应用于各种连接和传动的钢结构零件。

结构钢结构钢是用于制造各种工程构件和机械零件的钢，它包括碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金钢强度钢、渗碳钢、调制钢、非调制钢、弹簧钢、滚动轴承钢、超高强度钢等。

碳素结构钢有害杂质元素硫、磷的含量通常较高，非金属杂质物也较高，但其容易冶炼，工艺性好，价格便宜，机械性能可满足一般工程构件及普通机械零件的要求。

优质碳素结构钢有害杂质元素硫、磷的含量通常较低，非金属杂质物也较少，主要用于制造较重要的机械零件。

低合金钢强度钢是在碳素结构钢的基础上，加入少量的合金元素发展起来的钢种。

这类钢在保持高的塑性、韧性及良好的焊接性的基础上，具有比碳素结构钢更高的强度和更低的韧脆转变温度。

用于建筑、桥梁、铁道、造船、车辆、石油、化工等。

渗碳钢是指经渗碳、淬火加低温回火处理后使用的钢，主要用于制造表面要求高硬度、高耐磨性，而心部要求足够的韧性和强度的零件，如变速齿轮、齿轮轴、凸轮、活塞销等。

工艺：下料-锻造-预先热处理-粗加工-最终热处理-精加工。

目的是使零件表面获得高硬度、高耐磨性，而心部要求足够的韧性和强度。

调制钢是指经调制处理后使用的钢，经调制处理后的钢的组织为回火索氏体，具有良好的综合机械性能。

用于制造要求良好综合机械性能的各种重要零件，如机床主轴、汽车半轴、曲轴、连杆螺栓等。

非调制钢是中碳微合金非调制结构钢的简称，在钢中加入微量的V、Nb、Ti等合金元素，并通过控制热加工工艺，而不经过调制处理就能得到接近或达到调制状态机械性能水平的一种新型结构钢，主要用于制造连杆、半轴、曲轴、汽车前梁、螺栓、螺母等。

非调制钢按其制造工艺和性能可分为热锻用非调制钢、直接切削用非调制钢、冷作强化非调制钢和高韧性非调制钢。

弹簧钢是用于制造各种弹簧或其他弹性零件的钢种。

按化学成分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢。

按其成型方法可分为热成形弹簧和冷成形弹簧。

滚动轴承钢是用于制造滚动轴承的内外套圈和滚动体的钢种。

具有高的接触疲劳强度和抗压强度，高的硬度和耐磨性，足够的韧性和淬透性。

按其特性和应用环境可分为高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、高温轴承钢、不锈轴承钢和特种轴承钢。

易切削结构钢是指具有优良切削加工性能的结构钢。

它是为适应机械加工自动化、高速化和精密化而产生的钢种。

超高强度钢是指抗拉强度超过1500MPa的合金结构钢。

主要用于制造火箭发动机壳体、飞机起落架、飞机主梁、高压容器及其它承受高压力的零件。

按化学成分和韧性化机理可分为低合金超高强度钢、中合金二次硬化钢和高合金马氏体时效钢。

低合金超高强度钢主要用于制造飞机结构件、火箭发动机壳体、高压气瓶、炮筒和高强度螺栓等。

中合金二次硬化钢是利用马氏体回火时析出特殊碳化物产生二次硬化而获得的高强度钢。

主要应用于制造热挤压模具、飞机发动机承受中温强度的零部件和紧固件。

高合金马氏体时效钢是以铁镍为基的超低碳高合金超高强度钢。

主要用于制造航空、航天器的零部件、高压容器、高强度螺栓、机枪弹簧、枪管、塑料模具和冷作模具等。

铸钢主要用于重型机械、冶金机械、矿山机械、机车车辆。

碳素铸钢主要用于齿轮、连接器。

低合金铸钢主要用于齿轮、车轮、水压机工作缸。

工具钢工具钢用于制造刃具、模具和量具等工具的钢种。

按化学成分可分为碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢，按用途又可分为刃具钢、模具钢和量具钢。

刃具钢是用于制造车刀、刨刀、铣刀、钻头、丝锥、板牙等切削工具的钢种。

具有高的硬度、高的耐磨性、高的热硬性、足够的韧性和塑性。

高速工具钢具有很高的热硬性，当硬度高达600度时，其硬度仍保持在HRC60以上。

模具钢是用于制造模具的钢种。

根据工作条件不同科分为冷作模具钢、热作磨具钢和塑料模具钢。

冷作模具钢是用于制造冷冲模、冷镦模、冷挤压模、拉丝模、滚丝模等冷作模具的钢。

热作磨具钢是用于制造热锻模、热挤压模、压铸模等热作模具的钢。

塑料模具钢是用于制造压缩模、压注模、注射模等塑料成型模具的钢。

量具钢是用于制造卡尺、千分尺、块规、赛规、样板等量具的钢种。

特殊性能钢不锈钢是在大气、水蒸气和淡水等弱腐蚀介质中不锈和耐腐蚀的钢。

对酸碱盐等强腐蚀介质中耐腐蚀的钢称为耐酸钢。

这两种钢统称为不锈钢。

按其组织特点可分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、双相不锈钢、奥氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢。

马氏体不锈钢主要用于制造机械性能高的而在弱腐蚀介质中工作的零件和工具，如汽轮机的叶片、医疗器械。

铁素体不锈钢主要用于制造强度要求不高、而耐腐蚀性要求高的零部件，如化工设备中的容器、管道。

奥氏体不锈钢主要用于制造在硝酸、有机酸、碱等腐蚀介质中工作的零件、容器和管道以及医疗器械、抗磁化仪表等。

双相不锈钢用于制造石油化工工业中的热交换器、冷凝器、容器、紧固件以及耐海水腐蚀的设备。

沉淀硬化不锈钢用于制造高强度、高硬度、高耐腐蚀性的零件以及航空航天部门的的重要结构材料。

耐热钢主要用于制造锅炉、加热炉、内燃机、汽轮机、石油化工等设备中在高温下工作的零部件。

按其组织可分为珠光体耐热钢（工作温度在600度以下的锅炉钢管、汽轮机叶轮）、马氏体耐热钢（内燃机的近气阀、排气阀、汽轮机叶片）、铁素体耐热钢（高温抗氧化性而受力不大的加热炉构件）和奥氏体耐热钢（加热炉的输送带、炉管;锅炉的过热器，内燃机排气阀）。

耐磨钢是指具有高耐磨性的钢种。

包括高锰钢、石墨钢和低、中合金耐磨钢。

主要用于制造在工作过程中承受很高冲击力和压力并要求耐磨的零件，如坦克和拖拉机的履带板；也可用于制造耐磨又要求抗磁化的零件，如吸料器的电磁铁罩。

淬火回火工件的工艺缺陷淬火、回火、通常是零件制造中的后期工序，在热处理工艺中，因淬火、回火工艺不当造成的废品率往往很高，常见的工艺缺陷有：（1）硬度不足一般是由于淬火加热温度低，奥氏体化程度不够，或者冷却速度不够，发生了珠光体类型转变（得到马氏体加屈氏体），以及表面脱碳等原因。

此外，还可能由于钢材的淬透性低，高碳钢淬火后残余奥氏体过多等原因。

钢的表面淬火：表面淬火是采用快速加热使钢的表面奥氏体化并立即快冷的方法，达到表面强化而心部保持原有塑性韧性的热处理工艺，其实质就是表面局部淬火。

钢的化学热处理的一般过程通常由分解，吸收，扩散3个基本过程组成。

渗碳：渗碳是将低碳钢件放入渗碳介质中，在880—930度加热保温，使活性碳原子渗入刚件表面获得高碳渗层的热处理工艺。

渗氮：将活性氮原子渗入钢件表面，形成富氮硬化层的化学热处理称为渗氮，亦称氮化。

碳氮共渗：碳氮共渗亦称氰化，按使用介质不同分为固体，液体和气体碳氮共渗3种。

按共渗温度不同，又分为高温，中温和低温碳氮共渗3种。

铸铁：铸铁是碳的质量分数大于2.11%，并含有硅，锰，磷，硫等元素，经铸造成型的铁碳合金。

铸铁的分类：根据铸铁中碳的主要存在形式不同，铸铁可分为白口铸铁，灰口铸铁和麻口铸铁。

铸铁石墨化：所谓铸铁的石墨化，就是铸铁中石墨的形成过程。

影响石墨化的因素：铸铁的化学成分和结晶时的冷却速度是影响石墨化的主要因素。

灰铸铁的性能：优良的切削加工性能。

良好的减震性。

良好的减摩性。

良好的铸造性能。

低的缺口敏感性。

可锻铸铁：可锻铸铁是石墨呈团絮状的灰口铸铁。

是用白口铸铁经石墨化退火而获得的。

球墨铸铁：球墨铸铁是石墨呈球状的灰口铸铁。