金属材料报告

金属材料学基础报告
1、简述含碳量对铁碳合金性能的影响。

当碳的质量分数小于0.9%时，随着钢种含碳量的增加，钢的强度和硬度不断上升，而塑性与韧性不断下降。

当碳钢中碳的质量分数大于0.9%时，由于网状渗碳体的存在，不仅钢的塑性与韧性进一步下降，而且强度也明显下降。

为了保证工业上使用的碳钢具有一定的塑性与韧性，碳钢中碳的质量分数一般不超过1.3%。

碳的质量分数超过2.11%的白口铸铁，其硬度而脆，难以切削加工蛊工业上应用很少。

2、什么是钢的热处理，常用的热处理包括哪些类型？
钢的热处理就是将钢材在固态范围内，采用适当的方法进行加热、保温和冷却，以改变内部组织，获得所需性能的一种工艺方法。

热处理可分为普通热处理和表面热处理两大类。

普通热处理包括：退火，正火，淬火和回火。

表面热处理包括：表面淬火:火焰加热、感应加热，化学热处理渗碳，渗氮，碳氢，共渗渗金属等。

根据零件加工过程中的工序位置不同，热处理可分为预备热处理和最终热处理。

3、分别说明高档菜刀、车床主轴、铸件毛坯加工前预处理、活塞销等零件完整的热处理过程。

高档菜刀采用先进的淬火、回火等热处理技术（部分产品采用真空热处理技术），刃部采用淬火工艺,淬火宽度不小于20mm，刃部硬度要在54度硬度（HRC）以上.菜刀体中部硬度低于刃口硬度，刀背硬度≤HRC52；菜刀体中部要有一定的韧性，因此需要回火，刀具淬火后进行回火热处理工艺，它主要的目的是消除淬火后组织内部的内应力，减少菜刀的变形，提高菜刀的韧性，消除菜刀因淬火引起的脆性，它不会改变刀具强化后硬度的性能（一般保持淬火时的硬度或略低一点）。

车床主轴在粗加工后调质处理；对锥孔、外锥体局部淬火；对花键进行高频淬火加回火。

铸件毛坯常规是正火，如果铸件过硬或有硬点不利于加工（如有可能会激冷的结构）则需退火。

活塞销采用渗碳工艺
4、回火的作用是什么？分别是什么类型，处理后得到什么组织性能？
回火作用是降低零件的脆性，消除或减少内应力。

(1)低温回火：回火组织是回火托氏体。

其目的是为了降低淬火应力和脆性，保持刚淬火后具有高硬度和耐磨性。

回火后硬度一般为58~64HRC，主要用于各种工具、滚动轴承和表面崔火件等。

(2)中温回火：回火组织是回火托氏体。

其目的是为了使钢具有高弹性极限、屈服强度和一定的韧性。

回火后硬度一般为35~50HRC。

适用于各种弹簧和模具等的热处理。

（3）高温回火：回火组织是回火索氏体。

其目的是为了获得强度、硬度、塑性和韧性都较好的综合力学性能。

回火后硬度为25~35HRC。

适用于主要的结构零件
6、现有一批20钢和45钢制造的齿轮，为提高其齿面的硬度和耐磨性，宜采用什么热处理工艺，处理后两种材料在组织和性能上有什么不同？
两者的热处理方法是不同的，20 钢齿轮则必须渗碳淬火，45钢一般采用调质+齿面淬火，目的都是提高齿面硬度，提高耐磨性并保持心部具有一定的韧性及综合性能。

相比之下，20 钢齿轮渗碳淬火的热处理工艺要靠好控制一些，所以一般表面硬度会更高一些，但心部的综合性能会差一点
7、指出下列牌号材料的类别、含碳量、热处理方法及用途。

20Cr, T10A, 45 1Cr13, GCr15, HT250, CrWMn, QT450—10, W18Cr4V, 16Mn, 20CrMnTi, 5CrNiMo
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20Cr：低淬透性合金渗碳钢，含碳量>1% ，热处理方法是碳氮共渗，用于制造心部强度要求较高，表面承受磨损、截面在30mm以下的或形状复杂而负荷不大的渗碳零件(油淬)。

T10A：高级优质碳素工具钢，含碳量为1%，热处理方法是先进行渗碳处理后进行淬火和低温回火，用途是用来制造不受剧烈冲击、高硬度耐磨的工具
45：优质碳素结构钢，含碳量为0.45%，热处理方法是高温回火和正火，用于制造受力比较大的零件。

1Cr13：不锈钢，含碳量为0.12%，热处理方法是退火、淬火、回火，用作一般用途刃具。

GCr15：低合金工具刚，含碳量为0.95%到1.05%，热处理方法是钢棒退火，钢丝退火或830-840度油淬，用于制造要求耐磨性高、切削不剧烈的刃具。

HT250：灰铸铁，含碳量为3.16%到3.30%，热处理方法是中频淬火和高频淬火，用于承受较大载荷并要求一定气密性或耐蚀性等较重要的零件。

CrWMn:合金量具刚，含碳量为0.90%到1.05%，热处理方法是淬火,800～830℃
油冷，用于制造要求耐磨性高、切削不剧烈的刃具。

QT450—10：球墨铸铁，含碳量为3.70%到4.00%，热处理方法是采用低温石墨化退火，温度740℃，保温3~4h，炉冷到600℃出炉空冷，用于承受冲击和震动的零件。

W18Cr4V：高速刚，含碳量为0.7%到0.8%，热处理工艺为前处理是退火，温度为870~880度，保温2~3小时，然后800一840度预热,从1270一1280度分级淬火,分级温度为580一620,然后再560度进行三次回火,回火时保温1小时。

用于制造一般形状复杂和耐冲击用的成形刀具
16Mn：普通低合金钢，碳的含量在0.16%左右，热处理方法控扎和正火，主要用于桥梁、船舶、车辆、管道、起重运输机械等。

20CrMnTi：合金渗碳钢,渗碳钢通常为含碳量为0.17%-0.24%的低碳钢，热处理是淬火:第一次880℃,第二次870℃,油冷;回火200℃,水冷、空冷。

广泛用作渗碳零件，在汽车.拖拉机工业用于截面在30mm以下，承受高速.中或重负荷以及受冲击.摩擦的重要渗碳零件，如齿轮.轴.齿圈.齿轮轴.滑动轴承的主轴.十字头.爪形离合器.蜗杆等。

5CrNiMo：合金工具钢，含碳量0.50%-0.60%，热处理规范：淬火,830～860℃油冷。

适合制造各种形状复杂，冲击载荷大、工作温度不太高、边长>400mm大中型锤锻模及切边模，用于制造形状简单一般制造工艺冶炼
8、对机械制造课程的建议或者期望，最希望在本课程中学到什么知识。

我觉得应该边学习边实践，毕竟实践过了就记忆深刻点。

学会看图纸，自己能编一些简单的图纸。