金属材料基础知识
金属材料的基础知识
2) 洛氏硬度HR
• 洛氏硬度的测量方法如 图1.1-3所示 • 将标准压头用规定压力 压入被测材料的表面， 根据压痕深度来确定硬 度值 • 根据压头的材料及所加 的负荷不同又可分为 HRA、HRB、HRC三 种
• 洛氏硬度操作简便、迅速，应用范围广，压 痕小，硬度值可直接从表盘上读出，所以得 到更为广泛的应用 • 其缺点是：由于压痕小，测量误差稍大，因 此常在工件不同部位测量数次取平均值 • 洛氏硬度是由美国的洛克威尔（ S.P.Rockwell 和H.M.Rockwell）于1919年 提出来的
• 陶瓷基复合材料构件制造技术
连续纤维增韧陶瓷基复合材料（CMC）耐 温高，密度低，具有类似金属的断裂行为 ，对裂纹不敏感，不发生灾难性的损毁。 其中，连续纤维增韧碳化硅复合材料包括 C/SiC和SiC/SiC两种。C/SiC和SiC/SiC的 密度分别为1.8～2.1g/cm3和2.4～ 2.6g/cm3，SiC基CMC的最高工作温度为 1650℃，C/SiC和SiC/SiC可分别在有限寿 命和长寿命条件下使用。主要应用于高性 能航空发动机的涡轮
• 当测试压头为淬火钢球时，只能测试布氏硬 度小于450的材料，以HBS表示 • 当测试压头为硬质合金时，可测试布氏硬度 为450~650的材料，以HBW表示 • 在测定材料的布氏硬度时，应根据材料的种 类和试样的厚度，选择球体材质、球体直径 D、施加栽荷P和载荷保持时间等 • 布氏硬度试验是由瑞典的布利涅尔（ J.B.Brinell）于1900年提出来的
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金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。（注：金
属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料）
1.意义
人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后
出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。
2.种类
金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。
（1）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%～4%的铸铁，含碳小于 2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。
（2）有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬
度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。
（3）特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及
金属基复合材料等。
3.性能
一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制
造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工
艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、
金属材料基础知识
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1. 引言
金属材料是人类使用最广泛的材料之一，应用于各种领域，如建筑、航空、汽车、电子等。本文将介绍金属材料的基础知识，包括金属的
特性、组织结构、合金等方面。
2. 金属的特性
金属具有许多独特的特性，如良好的导热性、导电性、延展性和塑性。这些特性使得金属成为制造各种器件和构件的理想选择。此外，
金属还具有良好的强度和硬度，能够承受较大的载荷。
3. 金属的组织结构
金属的组织结构是由金属原子的排列方式和晶体结构决定的。常见
的金属组织结构包括等轴晶粒、柱状晶粒和层状晶粒。这些结构对金
属的性能有着重要影响，不同的结构具有不同的力学性能和导电性能。
4. 金属的力学性能
金属的力学性能包括强度、硬度、韧性和延展性等。强度是指金属
抵抗外力破坏的能力，硬度是指金属表面抵抗变形和划伤的能力，韧
性是指金属在断裂前能吸收外部能量的能力，而延展性是指金属的拉
伸或扭曲变形能力。
5. 金属的热处理
金属的热处理是通过控制金属的加热和冷却过程来改变金属的性能。常见的热处理方法包括退火、淬火和回火。退火可以提高金属的韧性
和延展性，淬火可以提高金属的硬度和强度，回火可以降低金属的脆性。
6. 金属的腐蚀与保护
金属容易遭受腐蚀，导致金属的性能下降甚至损坏。为了保护金属
材料，可以采取物理防护和化学防护措施。物理防护包括涂层和电镀等，化学防护包括阳极保护和缓蚀剂等。
7. 合金的应用
合金是由两种或更多种金属元素混合而成的材料。通过改变合金的
成分和比例，可以获得不同的性能。合金常用于耐高温、耐磨损等特
殊环境的应用，如航空发动机、汽车发动机等。
金属材料基本知识
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1 钢铁材料及其生产
在人们生活中所用的、遇到的材料分为金属材料和非金属材料。
金属材料是现代工业、农业、国防以及科学技术各个领域应用最广泛的工程材料。这不仅是由于其来源丰富、生产工艺简单、成熟，而且还具有优良的性能。
金属材料又有钢铁（黑色金属）和有色金属等，如碳钢、合金钢、有色金属、铸铁及其合金等。钢与生铁由于碳含量不同，性能和用途也不同。
生铁的含碳量一般有2.5-4.5%，按其用途分为炼钢生铁（含碳4%左右，是炼钢的主要原料）和铸造生铁（铸铁）。最终炼出来的钢碳含量一般都小于1.3%，除少数直接铸成各种形状的铸件外，绝大多数先铸成钢锭，再经轧制或锻压成各种钢件和锻件，然后供进一步加工使用。
其中应用最为广泛的是碳钢和合金钢。如将钢按用途来划分，有结构钢（建筑及工程用钢或结构用钢，如锅炉中的钢结构等）、工具钢（各种量具、刃具、模具钢等）和特殊性能钢（耐热钢、不锈耐酸钢及电工用钢）；按质量来划分则有普通钢、优质钢和高级优质钢三类；按冶炼方法、钢液脱氧程度和铸锭工艺的不同来划分则有沸腾钢、镇静钢（脱氧完全的钢，化学成分和力学性能均匀、焊接性能和抗腐蚀性好，一般用来做较重要的部件；受压元件用钢即是）和半镇静钢三类；此外还有其余种类的如按金相组织分类方法。
电站锅炉所耗用的金属材料数量大、品种规格多，除少量有色金属和铸铁外，绝大多数为钢材。其中有钢管、钢板、棒材、工字钢、槽钢、角钢以及铸锻件等。一部分钢材为普通钢，用来制作锅炉的普通结构件，性能要求并不高(主要是一些普通钢结构，是从国家标准中所引用的一些钢号)。另一部分则用来制作高温、高压（或承受高应力）条件下或处于腐蚀性介质中长期工作的元件。这些锅炉钢是综合性能要求很高的材料。
金属材料的基本知识
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1、有关材料力学（机械）性能名词
1.1极限强度：材料抵抗外力破坏作用的最大能力，叫做极限强度；分：抗拉强度，抗压强度，抗弯强度，抗剪强度，单位是兆帕。
1.2屈服点，屈服强度，单位是兆帕。
1.3弹性极限：材料在受到外力到某一极限时，若除去此外力，则变形即恢复原状，材料抵抗这一外力的能力。
1.4延伸率：材料受拉力作用断裂时，伸长的长度与原有长度的比值。
1.5断面收缩率：材料受拉力作用断裂时，断面缩小的面积与原有断面面积的比值。
1.6硬度：材料抵抗硬的物体压入表面的能力。一般是用一定负荷把一定直径的淬硬钢球压材料表面，保持规定时间后卸除载荷，测量材料表面的压痕，按公式用压痕面积除以负荷所得的商。依据测量方法的不同，有布氏硬度HB，洛氏硬度HR，表面洛氏硬度，维氏硬度HV。
2、金属材料分类
2.1 按组分分：纯金属和合金，
2.2 按实用分：黑色金属（铁和铁合金），有色金属（指铜，锡，锰，铅，铝等）
3、钢铁
3.1钢的定义：是指碳含量低于2％的一种铁碳合金，当然，其中还含有一定量的硅、锰、磷、硫等元素。
铁的定义：是指碳含量高于2％的一种铁碳合金。含碳量小于0.04％为工业纯铁。
3.2 钢的分类
3.2.1按化学成分分：碳素钢（除铁外，含有少量的硅、锰、硫、磷）；合金钢（钢中加入了一些如铬，镍、钼、钨、钒等元素）
3.2.2按含碳量分：低碳钢（含碳量＜0.25%）；中碳钢（含碳量0.25~0.6%）；高碳钢（含碳量＞0.6%）。
3.2.3 按质量分：主要是控制钢中含硫、含磷量；
普通钢（S不超过0.050％，P不超过0.045％），
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概述
金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。（注：金属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料）
1. 意义
人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。
2. 种类
金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。
（1）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%- 4% 的铸铁，含碳小于2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。
（2）有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。
（3）特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有
通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。
3. 性能
一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。
金属材料的基础知识
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一、金属材料分类：
1、按组成成分分类
a、纯金属（简单金属）——指由一种金属元素组成的物质。
b、合金（复杂金属）——指由一种金属元素（为主）与另一种（或几种）金属元素（或非金属元素）
组成的物质。它的种类甚多，加工业上常用的生铁、钢就是铁碳合金；黄铜就是铜锌合金等。由于合金的各项性能一般较优于纯金属，因此在工业上合金的应用比纯金属广泛。
2、实用分类：
a、黑色金属——指铁和铁的合金，如生铁，铁合金，铸铁和钢等。
b、有色金属——又称非铁金属。指除黑色金属外和金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝、钛、镁及
黄铜、青铜、铝合金、钛合金、镁合金和轴承合金等。
c、贵金属——铂、金、银
d、稀有金属——铀、镭等放射性金属。
二、物理性能名词简介：
1、①密度：（kg/m3）
②熔点：指金属材料从固态向液态转化时的熔化温度℃；
③导电性：s/m（导电率）电阻率Ω·m
④导热性：λ或k 单位w/cm·k
⑤热膨胀性：指金属材料受热后产生体积增大的性能。
2、化学性能名词简介：
①耐腐蚀性
②抗氧化性：高温下抵抗氧化作用的能力；
③化学稳定性：而腐蚀性和抗氧化性的总和。
三、力学（机械）性能简介：
1、极限强度：单位MPa（或N/mm3）
指金属材料抵抗外力破坏作用的能力。
按外力作用形式的不同可分为：
a、抗拉强度（抗张强度），代号为：δb指外力是拉力时的极限强度；
b、抗压强度，代号为：δy指外务是压力时的极限强度；
c、抗弯强度，代号为：δw指外力与材料轴线垂直，并在作用后使材料呈弯曲的极限强度；
d、抗剪强度，代号为：τ指外力与材料轴线垂直，并在材料呈剪切作用时的极限强度。
金属材料学基础知识
金属学基础知识
一、金属的同素异构转变。
1、金属的同素异构转变定义。
当改变加热温度时，大部分金属会发生同素异构转变。同样是一种元素，由于结构不同，其性能（物理的，化学的等）
就有很大不同，我们可以利用这种变化为人类服务。
2、就纯金属来说我们经常遇到的结晶构造主要有以下三种：
A）体心立方体（α体，铁素体）
B）面心立方体（γ体，奥氏体）
C) 密排六方体
3、纯铁的同素异构转变。
如下图所示
4、渗碳体
渗碳体是铁与碳形成的间隙化合物Fe3C，含碳量w c为6.69%，可以用符号C m表示，是铁碳相图中的重要基本相。
二、Fe-Fe3C相图分析
渗碳体属于正交晶系，晶体结构十分复杂，三个晶格常数分别为ɑ=0.452nm，b=0.509nm,c=0.674mm。图4-3示出了渗碳体的晶体结构，晶胞中含有12个铁原子和4个碳原子，符合Fe:C=3:1的关系。
渗碳体具有很高的硬度，约为800HBW，但塑性很差，伸长率接近于零。渗碳体于低温下具有一定的铁磁性，但是在230℃以上，这种铁磁性就消失了，所以230℃是渗碳体的磁性转变温度，称为A0转变。根据理论计算，渗碳体的熔点为1227℃。
3、共析转变（水平线PSK）
4、三条重要的特性曲线
三、铁碳合金的平衡结晶过程及其组织
单相的奥氏体冷却到4点时，在晶界上开始析出铁素体。随着温度的降低，铁素体的数量不断增多，此时铁素体的成分沿GP线变化，而奥氏体的成分则沿GS线变化。当温度降至5点与共析线（727℃）相遇时，奥氏体的成分达到了S点，即含碳量达到Wc=0.77%，于恒温下发生共析转变：γs αμ+Fe3C，形成珠光体。在5点以下，先共析铁素体和珠光体中的铁素体都将析出三次渗碳体，但其数量很少，一般可忽略不计。因此，该钢在室温下的组织由先共析铁素体和珠光体所组成（图4-11b）。
金属材料基础知识
(Body-centered cubic) (Face-centered cubic) (hexagonal close-packed)
a-Fe 、V、Nb、Cr、 Mo、W等
γ-Fe、 Al、Cu、Au、Ag Mg、Zn 、 a-Be、a-Ti
、Ni、Pb等。
、a-Zr、a-Co等。
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四、钢中常见的金相组织
1. 组织概念
组织：金属材料内部的微观形貌，又叫显微组织。 相：指合金中晶体结构相同、成分和性能均一并以
界面与其他部分分开的均匀组成部分。 组织由数量、形态、大小和分布方式不同的各种相组成
2. 组织的决定因素
组织取决于化学成分和工艺过程
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3、钢中常见的金相组织 ①、奥氏体 碳或其它合金元素溶于γ-Fe中形成的
另外，测量陶瓷、铸铁或工具钢等脆性材料的冲击吸收功 时，常采用10mm×l0mm×10mm的无缺口冲击试样。
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4.金属的工艺性能
工艺性能是指金属材料对不同加工工艺方法的 适应能力。它包括铸造性能、锻压性能、焊 接性和切削加工性能等。
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三、金属的结构与结晶
不同的金属材料具有不同的力学性能，即使是 同一种金属材料，在不同的条件下其力学性 能也是不同的。金属力学的这些差异，从本 质上来说，是由其内部结构所决定的。
金属材料基础知识
金属材料基础知识
金属材料是工程材料中最重要的一类，它们具有许多独特的物理和化学性质，广泛应用于各个领域。本文将介绍金属材料的基础知识，包括金属的性质、分类、加工和应用等方面。
首先，我们来了解一下金属材料的性质。金属具有良好的导电性和导热性，这使得它们在电子、电力和热能领域有着重要的应用。此外，金属还具有良好的塑性和韧性，可以通过加工成各种形状，满足不同工程需求。另外，金属还具有较高的强度和硬度，这使得它们在机械制造领域有着重要的地位。
其次，我们来看一下金属材料的分类。按照化学成分和结构特点，金属可以分为有色金属和黑色金属。有色金属主要包括铜、铝、镁等，它们具有良好的导电性和导热性，常用于电子、航空等领域。而黑色金属主要包括铁、钢等，它们具有较高的强度和硬度，常用于机械制造领域。
接下来，我们来讨论一下金属材料的加工。金属加工是指通过切削、锻造、焊接等工艺，将金属原料加工成所需形状和尺寸的过程。切削是最常见的金属加工方法，它可以通过车削、铣削等工艺，将金属原料切削成各种形状。锻造是指将金属原料加热至一定温度，然后通过冲击或挤压等方式，改变其形状和尺寸。焊接是指将两个金属件通过加热或压力连接在一起，形成一个整体。
最后，我们来看一下金属材料的应用。金属材料广泛应用于机械制造、建筑、电子、航空等各个领域。在机械制造领域，金属材料常用于制造零部件、轴承、齿轮等。在建筑领域，金属材料常用于制造结构件、管道等。在电子领域，金属材料常用于制造导线、电路板等。在航空领域，金属材料常用于制造飞机结构件、发动机零部件等。
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第一章 合金化原理
主要内容：
概念：
⑴合金元素：特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构、物理、化学和机械性能的化学元素。
⑵杂质：冶炼时由原材料以及冶炼方法、工艺操作而带入的化学元素。 ⑶碳钢：含碳量在0.0218-2.11%范围内的铁碳合金。
⑷合金钢：在碳钢基础上加入一定量合金元素的钢。
①低合金钢：一般指合金元素总含量小于或等于5%的钢。
②中合金钢：一般指合金元素总含量在5～10%范围内的钢。
③高合金钢：一般指合金元素总含量超过10%的钢。
④微合金钢：合金元素(如V,Nb,Ti,Zr,B)含量小于或等于0.1%，而能显著影响组织和性能的钢。
1.1 碳钢概论
一、碳钢中的常存杂质
1.锰（ Mn ）和硅（ Si ）
⑴Mn ：W Mn ％<0.8％ ①固溶强化 ②形成高熔点MnS 夹杂物（塑性夹杂物），减
少钢的热脆（高温晶界熔化，脆性↑）；
⑵Si ：W Si ％<0.5％ ①固溶强化 ②形成SiO2脆性夹杂物；
⑶Mn 和Si 是有益杂质，但夹杂物MnS 、SiO2将使钢的疲劳强度和塑、韧性下降。
2.硫（S ）和磷（P ）
⑴S ：在固态铁中的溶解度极小， S 和Fe 能形成FeS ，并易于形成低熔点共晶。发生热脆 (裂)。
⑵P ：可固溶于α-铁，但剧烈地降低钢的韧性，特别是低温韧性，称为冷脆。磷可以提高钢在大气中的抗腐蚀性能。
⑶S 和P 是有害杂质，但可以改善钢的切削加工性能。
3．氮（N ）、氢（H ）、氧（O ）
⑴N ：在α-铁中可溶解，含过饱和N 的钢析出氮化物—机械时效或应变时效（经变形，沉淀强化，强度↑，塑性韧性↓，使其力学性能改变）。N 可以与钒、钛、铌等形成稳定的氮化物，有细化晶粒和沉淀强化。
金属材料基础知识
1.3.2.2端面收缩率（reduction of area after fracture）
试样拉断后，其缩颈处横截面的最大收缩量与原截面面积的百分比值， ψ=△A/A×100%。塑性越好，其值越大。
1.3.2.3冷弯性能（bent test）
在常温下承受弯曲而不破坏的能力（在10倍放大镜下观察），是考核材 料弯曲变形的能力。一般地，如试件厚度是a，焊接接头的弯曲直径是 d=4a，母材一般为d=4a，弯曲角度为1800。
• 材料开始屈服时所对应的应力бs表示。多数材料的屈服点不明显或 没有屈服点，此时用0.2%残余伸长的应力作为屈服强度，用б0.2表 示。
1.3.1.2抗拉强度（tensile strength）
• 在金属试样拉伸时，拉断前所承受的最大负荷与试样的原截面积之 比，称为强度极限或抗拉强度，其测得数据比屈服值更精确。部件 设计选材时，一般用бs、б0.2，由于脆性材料无屈服现象，则必须 以бb为依据。
1.1金属材料的物理性能：
密度density、熔点、弹性模量、切变模量、泊松比 、热导率、膨胀系数、磁导率、电阻率（R=ρl/S） 、电导率（互为倒数）、振动率衰减系数、塑性应 变比、应变、硬化指数等。 •熔点（melting point）：由固态开始转变成液态的 溶化温度,对焊接、热加工来说，熔点是制定热加工 工艺的依据之一；（铁、钢、铜、铝的熔点？） •热导率：若物体中两点有温差，则热能从一点向另 一点传递的能力； •膨胀系数（coefficient of expension）：金属材料受 到热胀或冷缩，长度或体积都发生变化。材料在温 度每升高1K所增加的长度与原来长度的比值，在不 同温区，线膨胀率是不一样的。Αl表示，单位：K-1 。
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第一章 合金化原理
主要内容：
概念：
⑴合金元素：特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构、物理、化学和机械性能的化学元素。
⑵杂质：冶炼时由原材料以及冶炼方法、工艺操作而带入的化学元素。 ⑶碳钢：含碳量在0.0218-2.11%范围内的铁碳合金。
⑷合金钢：在碳钢基础上加入一定量合金元素的钢。
①低合金钢：一般指合金元素总含量小于或等于5%的钢。
②中合金钢：一般指合金元素总含量在5～10%范围内的钢。
③高合金钢：一般指合金元素总含量超过10%的钢。
④微合金钢：合金元素(如V,Nb,Ti,Zr,B)含量小于或等于0.1%，而能显著影响组织和性能的钢。
1.1 碳钢概论
一、碳钢中的常存杂质
1.锰（ Mn ）和硅（ Si ）
⑴Mn ：W Mn ％<0.8％ ①固溶强化 ②形成高熔点MnS 夹杂物（塑性夹杂物），减
少钢的热脆（高温晶界熔化，脆性↑）；
⑵Si ：W Si ％<0.5％ ①固溶强化 ②形成SiO2脆性夹杂物；
⑶Mn 和Si 是有益杂质，但夹杂物MnS 、SiO2将使钢的疲劳强度和塑、韧性下降。
2.硫（S ）和磷（P ）
⑴S ：在固态铁中的溶解度极小， S 和Fe 能形成FeS ，并易于形成低熔点共晶。发生热脆 (裂)。
⑵P ：可固溶于α-铁，但剧烈地降低钢的韧性，特别是低温韧性，称为冷脆。磷可以提高钢在大气中的抗腐蚀性能。
⑶S 和P 是有害杂质，但可以改善钢的切削加工性能。
3．氮（N ）、氢（H ）、氧（O ）
⑴N ：在α-铁中可溶解，含过饱和N 的钢析出氮化物—机械时效或应变时效（经变形，沉淀强化，强度↑，塑性韧性↓，使其力学性能改变）。N 可以与钒、钛、铌等形成稳定的氮化物，有细化晶粒和沉淀强化。
第一章金属材料的基础知识
3Fe + C = Fe3C
高炉中的焦碳有三方面的作用，作为还原 剂、载热体和使熔融铁增碳的媒介。
由于碳的溶解，使铁的熔点从15350C降低到 1100～13000C。熔化的铁液从出铁口定时排 出。获得的生铁除含少部分碳外，还有少 量的锰、硅、磷、硫等元素。
熔融状态的铁液中的碳以Fe3C形式存在，若 铁液慢慢冷却Fe3C则分解为铁和石墨，此时 的铁断口呈灰色，灰口铁。
冷拔钢
6.按金相组织分类：
退火状态的：退火，将钢加热到超过相变温度
AC3(8000C)以上30～500C，保温一段时间后以十分 缓慢速度进行冷却，通过退火可以消除应力，减 低硬度、晶粒细化并为淬火准备组织条件。
正火状态的：正火，将零件加热到AC3或ACcm以 上30～800C，适当保温后，由炉中取出在空气中
在碳等元素氧化到规定范围后，钢液中 大量的氧在冷凝过程中将以FeO和Fe3O4等形 态析出，使钢的塑性差，轧制时易产生裂纹；
因此，炼钢的最后阶段必须加入脱氧剂 （锰铁、硅铁和铝）除氧。
Si + FeO = SiO2 +Fe Mn + FeO = MnO + Fe
2Al +3 FeO = Al2O3 +3 Fe 达到要求后，把钢液铸成钢锭，轧成钢材。
C + O2 = CO2
金属材料基础知识
金属材料的基础知识
第一章：金属与晶体
一．晶体、晶格和晶胞
在物质的结构中，原子、离子或分子按一定空间次序排列而形成的固体称为晶体。它具有规则外型、固定的熔点和各向异性，例如：雪花、食盐、石墨、金刚石等，所有的固体金属都属于晶体。相反，在物质结构中，原子呈无序状态排列的物质称为非晶体，例如：普通玻璃、树枝、松香、沥青等。
晶体内部原子的排列是有规律的，当外界温度改变时，原子排列的方式往往也会发生变化。为了更好的说明晶体中原子的排列规律，可把原子看成一个点，假想这些点通过线连接在一起，构成了空间格子，把这排列有序的空间格架成为晶格。
二．晶格的类型(如图所示)
1.体心立方晶格
2.面心立方晶格
3.密排立方晶格
三.金属的结晶过程
金属结晶过程是指原子从无序排列转变到有序排列的过程，也就是由原子不规则排列的液体逐步过渡到原子有序排列的晶体过程。1．冷却曲线
2. 过冷度
实际生产中，由于液态金属的冷却速度不是很慢，液态金属不在T0处开始结晶，而是低于这一温度结晶，这种现象称为过冷现象。
理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度，过冷度不是一个恒定的值，它是与冷却速度的快慢有关系。
3. 结晶过程
温度越高。原子运动速度越快，原子间的物理引力作用也越弱，反之，原子间物理引力作用也越强。
4. 晶粒的细化
晶粒的大小影响着金属的力学性能
增大过冷度
孕育时处理
附加振动
4.金属晶体的结构与金属的性能
金属晶体的结构受结晶及其他加工条件的影响，与理论中的晶体结构有很大差别，它对金属各方面的性能影响很大，尤其是塑形、强度、扩散等方面有着决定性作用。
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金属材料及处理工艺基础知识
一、金属材料分类:
金属材料的分类有多种方式，有按照密度分的，价格分的…常用的是分类是把金属材料分成黑色金属和有色金属两大类。
1.黑色金属：通常指铁，锰、铬及它们的合金。常用的黑色材料为钢铁。其又分为三类：纯铁，钢，铸铁。
纯铁：其主要由Fe组成的，含C量在0.0218％以下，工业中很少用；
钢：含C量在0.0218%-2.3%之间的铁碳合金（不加其他元素的称碳素钢，加入其他合金元素的称合金钢）。其又可以按照成分分类（碳素钢，合金钢），用途分类（轴承钢，不锈钢，工具钢，模具钢，弹簧钢，渗碳用钢，耐磨钢，耐热钢…），品质分类（普通钢，优质钢，高级优质钢），成形方式分类（锻钢，铸钢，热轧钢，冷拉钢），形式分类（板材，棒材，管材，异形钢等）等等。
铸铁：含C量在2.3％-6.69％之间的铁碳合金成为铸铁。按石墨的形态其又可以分为灰铸铁，球墨铸铁，蠕墨铸铁等，石墨的不同形态和基体的配合而具有不同的性能。
2.有色金属：又称非铁金属，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝、镍锰以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。
二、金属材料的使用性能及指标
金属材料常用的性能指标有力学性能和物理性能。
1.力学性能：金属材料在外力作用下表现出来的各种特性，如弹性、塑性、韧性、强度、硬度等。
强度:金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。屈服强度、抗拉强度是极为重要的强度指标，是金属材料选用的重要依据。强度的大小用应力来表示，即用单位面积所能承受的载荷(外力)来表示，常用单位为MPa。
屈服强度：金属试样在拉力试验过程中，载荷不再增加，而试样仍继续发生变形的现象，称为“屈服”。产生屈服现象时的应力，即开始产生塑性变形时的应力，称为屈服点，用符号σs表示，单位为MPa。一般的，材料达到屈服强度，就开始伴随着永久的塑性变形，因此其是非常重要的指标。
抗拉强度：金属试样在拉力试验时，拉断前所能承受的最大应力，用符号σb表示，单位为MPa。
塑性：金属材料在外力作用下产生永久变形(去掉外力后不能恢复原状的变形)，但不会被破坏的能力。
弹性：金属材料在外力作用下抵抗塑性变形的能力(去掉外力后能恢复原状的变形)。
伸长率：金属在拉力试验时，试样拉断后，其标距部分所增加的长度与原始
标距长度的百分比，称为伸长率。用符号δ表示。伸长率反映了材料塑性的大小，伸长率越大，材料的塑性越大。
韧性：金属材料抵抗冲击载荷的能力，称为韧性，通常用冲击吸收功或冲击韧性值来度量。
冲击吸收功：试样在冲击载荷作用下，折断时所吸收的功。用符号A
表示，
k
单位为J。
硬度：金属材料的硬度，一般是指材料表面局部区域抵抗变形或破裂的能力。根据试验方法和适用范围的不同，可分为布氏硬度和洛氏硬度等多种。布氏硬度用符号HB表示，洛氏硬度用符号HRA、HRB或HRC表示，维式用HV表示。一般硬的材料打洛氏硬度，软的材料（有色金属，退火的钢铁）打布氏硬度，很小的件打维式硬度（显微硬度）。
以上指标中，最常用几个指标是强度（σs，σb），伸长率（δ），硬度。
2.物理性能：金属材料固有的属性，如密度，导电性等。
三、金属材料的分类使用
1.钢板（钢带，钢卷）
按照轧制方式分，汽车用钢板有两种，及热轧钢板和冷扎钢板两大类。国家有相关的标准，如GB3275中有《汽车制造用优质碳素结构钢热轧钢板和钢带》，也有相应的冷轧钢板标准，但标准的内容相对较松；现在国内汽车厂使用的多数是钢厂的标准，如宝钢的冷轧标准Q/BQ403-2002。下面就其中的牌号和性能做一下简单的解释：
冷轧钢板：
a.普通冷轧板：
宝钢现用的St系列（St12，St13，St14，St16等）和TL系列都是德国的牌号，其中St12，St13属于深冲级，St14，St16属于超深冲级，国内根据冲压的复杂程度又将超深冲级分为复杂(F),很复杂(HF)，最复杂(ZF)和一般，如St14,St14F,St14HF,St14ZF，他们的强度都相同，只是冲压性能好些。此外，St14，St16还要O5板，st14O5，St16O5，O5是指表面无缺陷，即钢板的标准平整，没有坑包等缺陷，与此对应的有O3板，即表面状态差一些的。即BLC,BLD,BUSD, BUFD,BSUFD是来源于日本的牌号，与St12到St16基本对应。
b.镀锌板/镀铝板：
镀锌板的主要作用就是有一定的防腐性能，但由于表面的锌层，会给冲压和焊接带来一定的困难，有基体相当于St16的DC56D+Z(St07Z)，相当于St12的DC54D+Z(St06Z)，我们B11发动机罩内板目前使用的就是DC56D+Z钢板，主要的就是增加内板的防腐性能；镀铝板的主要作用是隔热，目前我们的百车身上还没有使用，在排气系统中有一些。
c.高强度钢板（加磷钢）
一般的，在金属材料中磷和硫属于有害元素（量较少时），但当磷的量达到一定的量（0.05％以上）时，磷的强化作用（置换强化）要超过其有害的作用。目前使用的加磷钢属于这个范畴，有B170P1, B210P1, B250P1 B180P2等，其中B代表宝钢，170，210，250等代表其最小的屈服强度（MPa），P代表加磷强化，P1中的1代表是超低碳（碳含量为双零――小数点后两个零），P2中的2代表是低碳（碳含量为单零）。
d．烘烤硬化钢(BH钢)
BH钢是为提高钢板的抗凹性、抗划痕性和表面质量而开发的高强度钢板。即材料经过涂装烘烤后（170度左右），屈服强度会增加30－50MPa，其机理是高温C、N原子扩散速度加快，而在位错聚集而强化材料，烘烤前后的屈服强度的增量即为BH值。由于烘烤硬化钢的特殊性能，常将其用于表面覆盖件，如门外板，顶盖等。
e．其它新型高强度钢板
近年，随着新技术的应用和开发，还出现了双相钢，多相钢，诱导塑性相变钢等成型性能好，强度高的钢板，目前在我们车上有少量使用，这里就不赘述了。
2.结构材料
机构材料，主要是承担较高的载荷，根据其使用地点和要求，有很多种，下面就简单的介绍几种。
a．不锈钢
顾名思义，不锈钢的主要特定是能抵抗外界的腐蚀，如抗酸蚀，碱蚀等，主要是通过加入Cr，Ni等合金元素而起作用的。其按照基体又可分为奥氏体不锈钢，铁素体不锈钢，马氏体不锈钢等。常见的牌号有奥氏体型：1Cr17Mn6Ni15N，1Cr18Mn8Ni5N，1Cr18Ni9，1Cr18Ni9Si3，0Cr18Ni9；铁素体型：0Cr13Al，1Cr15；马氏体型：1Cr12，4Cr13等。
b．弹簧钢
弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类，其钢号表示方法，前者基本上与优质碳素结构钢相同，后者基本上与合金结构钢相同。
其基本功能是通过弹性变形的产生和恢复，把机械能转变为形变能，以及反过来把形变能转化为动能和机械能。其一般含C量为0.55％-0.7％，钢种有Si-Mn,Cr-Mn等等多种，典型的有65Mn。
c．渗碳钢
渗碳钢通常为含碳量为0.17％-0.24％的低碳或低碳合金钢。主要是通过不同的渗碳工艺提高钢材的表面碳含量而使材料的表面具有较高的硬度而心部仍具有好的塑性，这样材料的综合性能有较大的提高，即表面硬，耐磨耐接触疲劳，