金属材料及热处理基础知识培训一
金属材料与热处理
金属材料与热处理一，判断题：1、在钢的杂质元素中，硫使钢产生热脆性，磷使钢产生冷脆性，因而硫、磷是有害元素。
（）2、钢的热处理是通过钢在固态下加热、保温和冷却的操作来改变其内部组织，从而获得所需性能的一种方法。
（）3、退火与回火部分可以消除钢中的应力，所以在生产中可以通用。
（）4、灰铸铁的牌号用QT表示，球墨铸铁的牌号用HT表示。
（）5、淬火过程中常用的冷却介质是水、油、盐和碱水溶液。
（）6、纯铜又称紫铜，它有很高的导电性、导热性和优良的塑性。
（）7、碳素工具钢的含碳量都是在0.7%以上，而且都是优质钢。
（）8、钢中的锰、硅是有害元素。
（）9、拉抻试验可以测定金属材料的弹性，强度和塑性等的多项指标。
（）10、P5有金属材料在拉抻试验时都会出现显著的屈服现象。
（）11、材料的伸长率、断面收缩率数值越大表明其塑性越好。
（）12、进行布氏硬度试验时，当试验条件相同，其压痕直径越小，材料硬度越低。
（）13、洛氏硬度值是根据压头压入被测定材料的深度来确定的。
（）14、在布氏硬度值有效范围内，HBS值和σb有一一对应的关系,其HBS值大,则材料的σb值就大.（）15、T12钢碳的质量分数为12%。
（）16、硅和锰在碳素钢中都是有益元素，适当地增加其含碳量，均能提高钢的强度。
（）17、硫是碳钢中的有益元素，它能使钢的脆性下降。
（）18、磷是碳钢中的有害元素，它能使钢产生“冷脆”。
（）19、高碳钢的质量优于中碳钢，中碳钢的质量优于低碳钢。
（）20、碳素工具钢都是优质钢或高级优质钢。
（）21、碳素工具钢的质量分数一般都大于0.7%。
（）22、OBF、20、45、65Mn、T12A都是碳素钢。
（）23、做普通小弹簧应用15钢。
（）24、60钢以上的优质碳素结构钢属高碳钢，经适当的热处理后具有高的强度、韧性和弹性，主要用于制作弹性零件和耐磨零件。
（）25、40钢与40Cr钢碳的质量分数基本相同，性能用途也一样。
（）26、T12A和CrW5都属于高碳钢，它们的耐磨性，红硬性也基本相同。
金属材料及热处理基本知识
金属材料及热处理基本知识金属材料及热处理基本知识一、金属材料的力学性能金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下所反映出来的性能。
金属常用的力学性能有：1.弹性金属材料在受到外力作用时发生变形，外力消除后其变形逐渐消失的性质称为弹性。
① 刚性是指材料或构件在外力作用下抵抗弹性变形的能力。
② 刚度：k＝F/y2.塑性金属材料在受到外力作用时，产生显著的变形而不断裂的性能称为塑性。
① 伸长率δ② 断面收缩率ψ3.强度金属材料在外力作用下，抵抗变形和破坏的能力称为强度。
由于各种机器零件或构件因载荷作用形式和作用性质不同，金属材料所表现出的强度大小也不同。
金属材料的强度指标：（1）屈服强度σs在拉伸试验中，载荷不增加而试样仍能继续伸长时的应力称为屈服强度。
（2）抗拉强度σb材料在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度。
（3）疲劳强度σ-1材料试样在疲劳试验过程中，在承受无数次（或给定次）对称循环应力作用仍不断裂的最大应力称为疲劳强度。
4.硬度金属表面抵抗硬物压入的能力称为硬度。
最常用的硬度指标：（1）布氏硬度HBS(HBW) 布氏硬度是使用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球），以规定的试验力压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，然后用测量表面压痕直径来计算硬度。
使用淬火钢球作硬度试验得到的硬度用HBS表示；使用硬质合金球作硬度试验得到的硬度用HBW表示。
（2）洛氏硬度HRC 洛氏硬度C标尺试验采用120°金刚石圆锥体加1471N总试验力测量的硬度值。
5.冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为冲击韧性，其大小用冲击韧度αK表示。
二、钢的分类、用途与牌号（一）钢的分类1.按是否特意加入合金元素分类：（1）碳素钢不含有特意加入合金元素的钢，称为碳素钢。
（2）合金钢在碳素钢的基础上，为改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或数种合金元素的钢，称为合金钢。
2.按含碳量分类（1）低碳钢C ≤ 0.25％；（2）中碳钢 0.25％＜ C ＜ 0.60％；（3）高碳钢C ≥ 0.60％；3.按质量分类（1）普通钢S ≤ 0.050％，P ≤ 0.045％（2）优质钢S ≤ 0.035％，P ≤ 0.035％（3）高级优质钢S ≤ 0.025％，P ≤ 0.025％4.按合金元素总量分类（1）低合金钢合金元素总含量＜ 5％（2）中合金钢合金元素总含量 5％～ 10％（3）高合金钢合金元素总含量＞10％5.按用途分类（1）结构钢主要用于制造各种机械零件和工程构件的钢。
金属材料和热处理基本概念及基础知识-热处理工艺
淬透性一般可用淬火临界直径、截面硬度分布曲 线和端淬硬度分布曲线等表示。由于钢中化学成分的 波动，表示钢淬透性硬度曲线有一个波动范围，被称 为淬透性带。 钢材的淬透性与淬硬性是两个完全不同的概念。 淬火硬度高的不一定淬透性好，而硬度低的钢材也可 能具有高的淬透性。 一般机械制造行业大多以心部获得50％ 马氏体为 淬火临界直径标准，对于重要机加及军工行业则以心 部获得90 ％马氏体作为临界直径标准，以保证零件整 个截面都获得较高力学性能。
2.加热与保温时间
五、钢的回火与回火工艺
将淬火钢重新加热到A1以下某一温度，保温后冷 却到室温的热处理工艺称回火。
1、回火的目的
• ⑴ 降低淬火钢的脆性，消除或减少淬火钢的内应力。 • ⑵ 提高钢的塑性和韧性，获得所要求的性能。
• ⑶ 稳定工件尺寸，降低硬度，便于切削加工。
第四节 钢的表面淬火
将钢加热到临界点以上（某些退火也可在临界点以下） 保温一定时间，随炉缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的 热处理工艺。主要用于铸、锻、焊件毛坯的热处理。
• 1、退火的目的 • 1）降低钢件硬度，便于切削加工。 • 2）消除工件内应力，稳定尺寸。
• 3）细化晶粒，改善组织，提高钢的机械性能。 • 4）为最终热处理做好组织准备。
一、钢的渗碳 渗碳是将钢件加热到奥氏体状态下，于富碳介质 中长时间加热，使碳原子渗入表层，增加钢件表层的 含碳量，然后通过淬火获得高硬度的马氏体组织，达 到提高强度、耐磨性及疲劳强度的目的。 渗碳一般用含碳0.1～0.25%的低碳钢。 渗碳—淬火+低温回火
1、渗碳方法
⑴ 气体渗碳（煤油、苯、甲醇+丙酮） 渗碳介质的分解—吸收—扩散三个基本过程。 主要应控制好加热温度（930 º C）和保温时间。 温度越高，渗速越大，扩散层越厚，但晶粒越大，使 钢变脆。保温时间取决于渗层厚度，但时间越长，扩 散速度减慢。钢件渗碳几小时到几十小时，可得到 0.5~2mm的渗碳层深度。 ⑵ 固体渗碳 ⑶ 液体渗碳
热处理培训资料
引言：概述：正文：一、热处理的基本原理1.1金属组织的变化规律1.1.1固溶处理1.1.2沉淀硬化1.1.3时效硬化1.1.4相变平衡与组织稳定性1.2热处理的工艺参数1.2.1加热温度1.2.2保温时间1.2.3冷却速率1.2.4冷却介质二、常见的热处理工艺2.1简单退火2.1.1全退火2.1.2规定化退火2.1.3常规退火2.2针对铁素体不锈钢的热处理2.2.1固溶处理2.2.2沉淀硬化处理2.2.3双相不锈钢的热处理2.2.4超级不锈钢的热处理2.3针对铝合金的热处理2.3.1固溶处理2.3.2相变处理2.3.3冷变形加工2.4针对钛合金的热处理2.4.1α/β型钛合金的热处理2.4.2β型钛合金的热处理2.4.3超强韧性钛合金的热处理2.5其他常见金属的热处理方法2.5.1镍基高温合金的热处理2.5.2钨合金的热处理2.5.3铜合金的热处理三、热处理的设备和工装3.1热处理炉和炉温控制3.2热处理夹具的设计和选用3.3热处理过程中的保护气氛四、热处理的质量控制4.1金属材料的化学分析4.2金相显微镜的应用4.3机械性能测试4.4热处理缺陷的识别和处理五、热处理的问题与解决方案5.1热处理过程中的晶粒长大问题5.2热处理残余应力的控制5.3热处理工艺对环境的影响及对策5.4热处理后的再加工问题与解决方案5.5钢材的渗碳热处理问题与解决方案总结：热处理作为一项重要的金属加工工艺，对于改善金属材料的性能具有重要作用。
本文从热处理的基本原理、常见的热处理工艺、热处理设备和工装、热处理的质量控制以及热处理的问题与解决方案等方面进行了深入讨论。
希望通过本文的介绍，读者能够更好地理解热处理的原理和应用，提高热处理工艺的质量与效率。
同时，我们也希望热处理工作者能够继续关注和深入研究该领域，为热处理技术的发展做出更大的贡献。
金属材料及热处理知识(整理版)
硬度金属抵抗更硬物体压入表面的能力，称为硬度。
硬度是反映金属材料局部塑性变形的抵抗能力。
根据试验方法和测量范围的不同，硬度可分为布氏、洛氏、维氏等几种。
1、布氏硬度（HB）布氏硬度是用淬火硬化后的钢球（直径有：2.5、5、10毫米三种）作为压印器，以一定的压力P压入被测金属材料表面，这时在被测金属材料表面留下压坑。
根据压坑面积的大小，可用下式计算出布氏硬度值，用符号HB表示为HB=P/F（公斤/毫米2）式中P——钢球所加的负荷（公斤）；F——压坑面积（毫米2）。
布氏硬度是用单位压坑面积所受负荷的大小来表示的。
一般硬度值都不需要经过计算，在生产中用放大镜测出压坑直径，再根据压印器钢球直径D和压力负荷P直接查表，便可得出HB的值。
布氏硬度在标注时不写单位，如HB=212。
测量不同金属材料时所用的压印器和负荷等标准，也可以查表。
用布氏硬度法测得的硬度值准确，因为压坑大，不会由于表面不平或组织不均匀而引起误差。
但压坑太大有损表面，所以布氏硬度一般不宜作成品检验，只适合测量硬度不高的原材料，如毛坯、铸件、锻件、有色金属及合金等。
2、洛氏硬度（HR）洛氏硬度法是用金刚石做的呈120°的圆锥体，或直径为1.58毫米的淬火钢球，作为压印器，在一定的负荷下压入金属表面，根据压坑的深浅来测量金属材料的硬度，（根据压坑深度）可把硬度数值从表盘上直接读出来。
根据测量硬度范围不同，洛氏硬度可分为HRA、HRB、HRC三种。
它们的适用范围与压印器、负荷的选定可根据下表查出，洛氏硬度的选用标准洛氏硬度没有单位，测量方法简单，压坑小，不影响零件表面质量，测量硬度范围广，但不如布氏硬度精确度高。
HRA适宜测量高硬度材料；HRB适宜测量有色金属及硬度低的材料；HRC适宜测量淬火、回火后的金属材料。
3、维氏硬度（HV）维氏硬度试验的原理与布氏硬度法相似，只不过它的压印器是136°的四棱锥金刚石，以一定的负荷压入平整的试样表面，然后测出四棱锥压坑的对角线长度d，算出压坑面积F，用单位面积所受负荷的大小来表示维氏硬度值，即HV= P/F（公斤/厘米2）维氏硬度测量精确、硬度测量范围大，尤其能很好地测量薄试样的硬度。
金属材料和热处理--练习1
1 . 碳化物的硬度排序正确的是A.（Fe,Mn）3C gt; （Fe,Cr）3C gt; TiCB.（Fe,Cr）3C gt; TiC gt;（Fe,Mn）3CC.TiC gt;（Fe,Cr）3C gt;（Fe,Mn）3CD.TiC gt;（Fe,Mn）3C gt;（Fe,Cr）3C答案：C2 . 通过溶入溶质元素形成固溶体而使金属材料强度和硬度提高的现象称为A.形变强化B.固溶强化C.加工硬化D.热处理答案：B3 . 冷作模具钢的最终热处理一般为A.调质B.正火C.球化退火D.淬火+低温回火答案：D4 . 一般制造连杆和曲轴采用A.高碳钢B.中碳钢C.低碳钢D.工具钢答案：B5 . 灰口铸铁中，石墨存在的形状是A.圆球B.椭圆C.三角形D.片状答案：D6 . 适宜做冲压件的钢材料是A.T8AB.40C.08FD.65Mn 答案：C7 . 冷却速度最快的热处理方式是A.正火B.球化退火C.完全退火D.去应力退火答案：A8 . 完全退火的温度一般在A.钢的熔点以下30~50℃B.钢的熔点以上30~50℃C.以下30～50℃D.以上30～50℃答案：D9 . 高速钢适于制作高速切削的刀具，如钻头和车刀，其适合加工的温度不超过A.500℃B.600℃C.700℃D.800℃答案：B10 . 根据白口铸铁件退火的工艺不同，形成的可锻铸铁分为珠光体基体和A.铁素体基体B.渗碳体基体C.奥氏体基体D.贝氏体基体答案：A11 . 亚共析钢冷却到PSK线时，要发生共析转变，剩下的奥氏体转变为A.珠光体+铁素体B.珠光体C.铁素体D.渗碳体答案：B12 . 钨钛钴类硬质合金，通过加入某种物质或元素，可提高合金的硬度和耐磨性，这种物质或元素是A.WC B.TiC C.C D.W 答案：B13 . 金属结晶过程的基本阶段有A.两个B.三个C.四个D.五个答案：A14 . 淬火的目的是使钢全部或部分奥氏体化后，最终获得组织为A.马氏体B.索氏体C.托氏体D.渗碳体答案：A15 . 下列情形下，适合使用高温回火的是A.弹性零件B.要求加工精度不高的零件C.受交变载荷作用和冲接力作用的零件D.不太重要和受力不大的普通结构钢零件答案：C16 . 1Cr13是A. 耐磨钢B.不锈钢C.合金结构钢D.合金工具钢答案：B17 . 用来制造滚动轴承的滚动体、塞规和样柱的材料是A.GCr15B.4Cr13C.1Cr18Ni9D.W18Cr4V答案：A18 . 经过冷变形强化或热处理，铝合金的强度A.降低B.提高C.不变D.不确定答案：B19 . 灰铸铁中的某种组织破坏了金属基体的连续性，这种组织是A.珠光体B.铁素体C.渗碳体D.石墨答案：D20 . 红硬性是指金属材料在高温下保持A.高强度的能力B.高韧性的能力C.高硬度的能力D.高塑性的能力答案：C21 . 合金元素总含量为5%-10%的合金钢被称为A.低合金钢B.中合金钢C.高合金钢D.低合金结构钢答案：B22 . 莱氏体的表示用符号A.Ld B.P C.A D.L答案：A23 . 金属材料品种繁多，性能各不相同，特别是通过热处理，可使金属材料的性能A.显著提高B.显著降低C.不变D.不确定答案：A24 . 低合金高强度结构钢的质量等级分为A.3级B.4级C.5级D.6级答案：C25 . 需要加热温度最高的是A.正火B.球化退火C.扩散退火D.去应力退火答案：C26 . 想要合理地利用金属材料，就必须研究金属材料的成分、组织和热处理与其另一指标之间的关系, 这个指标是A.温度B.密度C.重量D.性能答案：D27 . 由于渗氮温度低，渗透速度缓慢，一般渗氮过程时长约A.10-20hB.20-50hC.50-70hD.70-100h 答案：B28 . 关于奥氏体均匀化的叙述，错误的是A.渗碳体全部溶解后，奥氏体中的成分是均匀的B.亚共析钢需加热到Ac3以上，才能全部奥氏体化C.需要通过保温，才能获得成分均匀一致的奥氏体D.当渗碳体刚刚完全溶解时，原渗碳体处比原铁素体处含碳量高答案：A29 . 洛氏硬度C标尺所用的压头是A.淬硬钢球B.金刚石圆锥体C.硬质合金球D.以上答案都对答案：B30 . 50CrV属于A.合金调质钢B.合金渗碳钢C.合金工具钢D.合金弹簧钢答案：D31 . 金属的下列性能中，有一个是判定材料优劣的主要指标，要通过各种实验进行测定，这个性能是A.化学性能B.工艺性能C.力学性能D.物理性能答案：C32 . 金属及其合金的总称是A.金属B.合金C.金属材料D.非金属材料答案：C33 . 加快冷却速度可A.增大过冷度B.减小过冷度C.不影响过冷度D.无法判断答案：A34 . 不属于造成第一类回火脆性原因的是A.残余奥氏体分解引起韧性降低B.P和S杂质在马氏体之间偏聚促使脆性发展C.钢中的Sb和Sn等杂质元素在原奥氏体晶界上偏聚D.马氏体分解出薄片碳化物沿马氏体边界分布，降低了马氏体之间的断裂强度答案：C35 . 与纯金属相比，合金具有更好的A.物理性能B.化学性能C.力学性能D.导电性答案：C36 . 密度最大的金属是A.银B.铜C.铁D.镁答案：A37 . 以下热处理方式中属于其他热处理的是A.淬火B.气相沉积C.表面淬火D.化学热处理答案：B38 . 钢在回火时，当温度加热至200-300℃后，由于马氏体的分解，其硬度的变化情况是A.小幅降低B.大幅升高C.保持不变D.以上答案都可能答案：A39 . 把熔化的钢水注入模型，经冷凝而成的块状物，称为A.钢锭B.铸锭C.炼钢D.锻钢答案：A40 . 制造车床主轴应采用的材料是A.20 B.T8 C.65Mn D.45答案：D41 . 一般工程图样上作为零件检验和验收的主要依据是这种材料的A.强度B.硬度C.塑性D.冲击吸收功答案：A42 . 金属在力的作用下所显示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力-应变关系的性能，是指金属材料的A.力学性能B.工艺性能C.加工性能D.使用性能答案：A43 . 加入一些合金元素，形成一层稀疏稳定的氧化膜提高耐蚀能力的铸铁是A.耐磨铸铁B.耐热铸铁C.耐蚀铸铁D.球墨铸铁答案：C44 . 普通、优质和高级优质碳钢的区分是按A.硬度高低B.力学性能的高低C.S和P含量的多少D. Mn和Si含量的多少答案：C45 . 与金属材料的热处理有关的指标是A.材料的厚度B.材料的重量C.材料的密度D.材料的化学成分答案：D46 . 工艺性能是指金属材料在各种加工过程中所表现出的性能，它不包括A.强度B.铸造性能C.锻压性能D.焊接性能答案：A47 . 合金钢的淬火温度应选择在A.临界温度以上50~100℃B.临界温度以下50~100℃C. D.答案：A。
金属材料及热处理基础知识
1.1.4 硬度 材料抵抗局部塑性变形或表面损伤的能力。
一般硬度较高的材料其强度也较高。
1. 布氏硬度
以一定大小载荷F把规定直径为D(mm)的淬火钢球或硬质合全球压头压入试 样表面，保持规定时间后卸载，在放大镜下测量试样表面的压疽直径d(mm)，用 载荷F除以压痕球形表面积Ao(mm2)所得商作为布氏硬度值，记为HB。
山东省特种设备检验研究院
1. 共析钢 A、结晶过程
山东省特种设备检验研究院
B、 显微组织
山东省特种设备检验研究院
2. 亚共析钢 A、结晶过程
山东省特种设备检验研究院
B、 显微组织
珠 光 体
铁 素 体
山东省特种设备检验研究院
3.过共析钢 A、结晶过程
山东省特种设备检验研究院
B、 显微组织
珠光体 渗碳体
Fe-Fe3C的平衡相图 山东省特种设备检验研究院
简化的平衡相图
山东省特种设备检验研究院
(1)C点 共晶点 含碳量为4.3%的合金熔热冷至此点时，在恒 温下发生共晶转变。
(2)S点 共析点 含碳量为0.77%的合金熔热冷至此点时，在恒 温下发生共析转变。
(3)ABCD线 液相线 (4)AHJECF线 固相线。 (5)GS线 又称A3线，从奥氏体中析出铁索体的曲线，相变
m
山东省特种设备检验研究院
pk
τ
σ
k
pk可分解为
正应力 切应力
拉应力 压应力
山东省特种设备检验研究院
轴向拉伸杆件横截面上应力的求法
m
F
Fห้องสมุดไป่ตู้
m
F
FN
轴向拉伸杆横截面上的应力 FN
热处理培训资料
热处理培训资料
热处理是一种重要的金属加工工艺，通过控制金属材料的加热、保
温和冷却过程，改变其晶体结构和性能，从而使其具有更好的强度、
硬度、韧性等特性。
为了帮助大家更好地了解热处理技术，以下是一
些关于热处理的培训资料：
一、热处理的基本原理
1. 热处理的定义：热处理是通过加热、保温和冷却等工艺对金属材
料进行控制，使其获得一定的组织结构和性能。
2. 热处理的分类：热处理可以分为退火、正火、淬火、回火等不同
类型，每种类型的热处理都有其特定的工艺条件和效果。
二、热处理的步骤和工艺
1. 加热：将金属材料置于炉内或其他加热设备中，加热至一定温度，使其达到所需要的状态。
2. 保温：在达到所需温度后，保持一定时间，使金属材料的温度均
匀分布和晶粒重新组织。
3. 冷却：将金属材料迅速冷却至室温，以实现所需的组织结构和性能。
三、热处理的影响因素
1. 温度：加热和保温过程中的温度对金属材料的热处理效果有着重
要影响，温度过高或过低都可能导致热处理效果不理想。
2. 时间：保温时间的长短决定了金属材料晶粒的再结晶和再结晶的程度，影响其力学性能等方面。
3. 冷却速度：冷却速度快慢直接影响金属材料的组织结构和性能，过快或过慢都可能导致不良影响。
四、热处理的应用领域
1. 通用机械制造业：汽车、机床、航空航天等领域都广泛应用热处理技术，以提高产品的性能和寿命。
2. 金属材料加工业：钢铁、铝合金、铜合金等金属材料在生产加工过程中常常需要进行热处理，以改善其物理、化学性能。
3. 工具制造业：刀具、模具等工具制造业中的工件经过适当的热处理，可以提高其耐磨性、硬度等性能。
金属材料及热处理基本知识
• 硬度
• 定义：是指材料抵抗局部塑性变形或表面损伤的能力。
• 试验：通常有以下几种试验形式：布氏硬度HB、洛氏硬度HR、维氏硬度HV、里 氏硬度HL。
• 应用：
• 布氏硬度试验是指用一定直径的（球体钢球或硬质合金球）以相应的试验 压力压入被测材料或零件表面，经规定保持时间后卸除试验力，通过测量 表面压痕直径计算硬度的一种压痕硬度试验方法。
• σ相：是在研究Fe-Cr合金变脆时发现的一种合金相 。
• 从铁碳合金状态图中可知:
含碳量为0.77％的铁碳合金只发生共析转变，其组织是100％珠光体，称为 共析钢;
含碳量＞0.77％的铁碳合金称为过共析钢，其组织是珠光体P＋渗碳体Fe3C ；
含碳量＜0.77％的铁碳合金称为亚共析钢，其组织是铁素体F＋珠光体P。组 织中铁素体F的含量越多，表明碳含量越低，则材料的塑性和韧性就越好，但强 度和硬度就随之降低。
• 苛性脆化 由于介质内具有含量很高的苛性钠（NaOH）促使钢材腐蚀加 剧而引起的脆化现象（一般都发生在受压元件的铆接等处）。
苛性脆化 的破坏形式是在肉眼可看到的主裂纹上有大量肉眼看不
到的分支细裂纹。元件发生苛性脆化时，裂纹附近的钢材仍具有良好的塑 性及脆性性能。
• 应力腐蚀脆性断裂 断裂。
由拉应力与腐蚀介质联合作用而引起的低应力脆性
• 含碳量0.2%的铁碳合金的结晶过程：
液态金属随着温度的降低开始结晶，冷却至AB线以下时析出б-Fe；至HJB线 （14950C）发生包晶反应，液相和б-Fe一起转变，形成奥氏体；继续冷至GS线 ，奥氏体开始向铁素体转变，同时引起母相奥氏体（A）中碳浓度的变化。随着 温度降低，奥氏体（A）中的含碳量沿GS线逐渐增加而趋近于S点，即合金冷却 至7270C时，奥氏体（A）中的含碳量增为0.77%，故当合金再冷却至稍低于7270C 时，其组织中剩余的奥氏体（A）便按共析反应而转变为珠光体，最终的显微组 织为F+P。
金属材料热处理的重要知识
一:珠光体类型组织有哪几种？他们形成条件、组织形态和性能方面有何不同？答：珠光体分为片状主珠光体和粒状珠光体两种组织形态，前者渗碳体呈片状，后者呈粒状。
它们的形成条件，组织和性能不同。
1、片状珠光体的形成，同其他相变一样，也是通过形核好和长大两个基本过程进行的。
由Fe-Fe3C相图可知，Wc=0.77%的奥氏体在近于平衡的缓慢冷却条件下形成的珠光体是由渗碳体和铁素体组成的片层相间的组织。
在较高奥氏体化温度下形成的均匀奥氏体于A1-500℃之间温度等温时也能形成片状珠光体。
根据片间距的大小，可将珠光体分为三类。
在A1-650℃较高温度范围内形成的珠光体比较粗，在片间距为0.6-1.0um，称为珠光体，通常在光学显微镜下极易分辨出铁素体和渗碳体层片状组织形态。
在650-600℃温度范围内形成的珠光体，其片间距较细，约为0.25-0.3um，只有在高倍光学显微镜下才能分辨出铁素体和渗碳体的片层形态，这种细片状珠光体有称作索氏体。
在600-550℃更低温度下形成的珠光体，其片间距极细，只有0.1-0.15um。
在光学显微镜下无法分辨其层片特征而呈黑色，只有在电子显微镜下才能区分出来。
这种极细的珠光体又称为托氏体。
片状珠光体的力学性能主要取决于珠光体的片间距。
共析钢珠光体的硬度和断裂强度均随片间距的缩小而增大。
片状珠光体的塑性也随片间距的减小而增大。
2、粒状珠光体组织是渗碳体呈颗粒状分布在连续的铁素体基体中。
粒状珠光体组织即可以有过冷奥氏体直接分解而成，也可由片状珠光体球化而成，还可以由淬火组织回火形成。
与片状珠光体相比，粒状珠光体的硬度和强度较低，塑性和韧性较好。
二:贝氏体类型组织有哪几种？它们在形成条件、组织形态和性能方面有何不同？答：在贝氏体区较高温度范围内（600-350℃）形成的贝氏体叫上贝氏体，在较低温度范围内（350℃-Ma）形成的贝氏体叫下贝氏体。
上贝氏体形成温度较高，铁素体晶粒和碳化物颗粒较粗大，碳化物呈短杆状平行分布在铁素体板条之间，铁素体和碳化物分布有明显的方向性。
金属学及热处理基础知识
第一章金属学及热处理基础知识一、金属的基本结构金属材料的化学成分不同，其性能也不同。
但是对于同一种成分的金属材料，通过不同的加工处理工艺，改变材料内部的组织结构，也可以使其性能发生极大的变化，可见，金属的内部结构和组织状态也是决定金属材料性能的重要因素。
金属和合金在固态下通常都是晶体，因此首先要了解其晶体结构。
1、金属的原子结构及原子的结合方式（1）金属原子的结构特点最外层的电子数很少，一般为1～2个，最多不超过4个，这些外层电子与原子核的结合力很弱，很容易脱离原子核的束缚而变成自由电子，此时的原子即变为正离子，而对于过渡族金属元素来说，除具有以上金属原子的特点外，还有一个特点，即在次外层尚未填满电子的情况下，最外层就先填充了电子。
因此，过渡族金属的原子不仅容易丢失最外层电子，而且还容易丢失次外层的1～2个电子，这就出现了过渡族金属化合价可变的现象。
当过渡族金属的原子彼此相互结合时，不仅最外层电子参与结合，而且次外层电子也参与结合。
因此，过渡族金属的原子间结合力特别强，宏观表现为熔点高。
强度高。
由此可见，原子外层参与结合的电子数目，不仅决定着原子间结合键的本质，而且对其化学性能和强度等特性也具有重要影响。
（2）金属键处以集聚状态的金属原子，全部或大部将它们的价电子贡献出来，为其整个原子集体所公有，称之为电子云或电子气。
这些价电子或自由电子，已不再只围绕自己的原子核转动，而是与所有的价电子一起在所有原子核周围按量子力学规律运动着。
贡献出价电子的原子，则变为正离子，沉浸在电子云中，它们依靠运动于其间的公有化的自由电子的静电作用而结合起来，这种结合方式叫做金属键，它没有饱和性和方向性。
（3）结合力与结合能固态金属中两原子之间的相互作用力包括：正离子与周围自由电子间的吸引力，正离子与正离子以及电子与电子间的排斥力。
结合能是吸引能与排斥能的代数和，当形成原子集团比分散孤立的原子更稳定，即势能更低时，在吸引力的作用下把远处的原子移近所做的功是使原子的势能降低，所以吸引能是负值，相反，排斥能作用下把远处的原子移近平衡距离d 0时，其结合能最低，原子最稳定。
金属材料及热处理基础知识
目录
• 金属材料概述 • 金属材料的热处理 • 金属材料的力学性能 • 金属材料的腐蚀与防护 • 金属材料的选择与应用
01
金属材料概述
金属材料的定义与分类
金属材料的定义
金属材料是指以金属 元素或以金属元素为 主要成分，具有金属 特性的材料统称为金 属材料。
金属材料的分类
区域受到腐蚀的现象。
金属腐蚀的原理与影响因素
总结词
金属腐蚀的原理是金属原子失去电子成为正离子，而环境中的阴离子获得电子成为原子或负离子。影响因素包括 环境因素和金属本身的因素。
详细描述
金属腐蚀的原理是金属原子失去电子成为正离子，而环境中的阴离子获得电子成为原子或负离子。这个过程通常 涉及到电化学反应。影响因素包括环境因素和金属本身的因素。环境因素如湿度、温度、氧气、二氧化碳、污染 物等，而金属本身的因素包括合金成分、微观结构、表面状态等。
详细描述
热处理是金属材料加工过程中的一个重要环节，主要通过控制温度和时间来改变 金属材料的内部结构，从而改善其物理、化学和机械性能。根据不同的加热温度 和冷却方式，热处理可以分为多种类型，如退火、正火、淬火和回火等。
热处理的基本原理
总结词
热处理的基本原理是利用金属在加热和冷却过程中的相变现象，通过控制相变 过程来改变材料的内部组织结构，从而达到改善其性能的目的。
• 详细描述：退火是将金属加热到适当温度后保温一段时间，然后缓慢冷却至室温的过程，主要用于消除内应力、降低硬 度、提高塑性和韧性等。正火是将金属加热到适当温度后保温一段时间，然后空冷至室温的过程，主要用于细化晶粒、 提高强度和韧性等。淬火是将金属加热到适当温度后迅速冷却至室温的过程，主要用于提高金属的硬度和耐磨性等。回 火则是将淬火后的金属加热到适当温度后保温一段时间，然后冷却至室温的过程，主要用于消除淬火产生的内应力、稳 定组织结构和提高韧性等。
热处理基础知识
热处理基础知识金属热处理基本知识(一)一慨述金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺方法。
金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。
其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。
为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。
钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。
另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。
在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。
早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。
白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。
公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。
中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。
随着淬火技术的发展，人们逐渐发现冷剂对淬火质量的影响。
三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。
这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。
中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。
但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。
1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。
ASME金属材料知识培训
碳钢的热处理温度（C = 0.3%）
1200 ℃ 1100 ℃ 950 ℃ 850 ℃ 650 ℃ 600 ℃
锻造 正火，淬火 去应力退火
1.5 金属材料的性能（1）
材料拉伸曲线（塑性材料）
抗拉极限 Fb 屈服极限 Fs
强度： σ = F/A
(单位Mpa)
1.5 金属材料的性能（2）
氢致开裂（HIC） 氢原子融入孔穴后形成氢分子产生的应力导致开裂，即氢脆。
金属材料应符合NACE 0175的要求
NACE： 美国腐蚀工程师协会
1.5 金属材料的性能（3）
低温脆性 在一定低温下金属的韧性急剧降低，脆性急剧增加。
钢材内磷含量过高
1.6 碳钢材料
碳含量 0.1%-0.3% 碳含量 0.3%-0.6% 碳含量 0.6%-1.7% 总合金含量 3%-5% 总合金含量 8%-10% 总合金含量>10%
2.2 非合金铁基材料（1）
2.2 非合金铁基材料（2）
2.3 合金铁基材料（1）
2.3 合金铁基材料（2）
2.4 非铁基材料
培训结束，谢谢大家！
Байду номын сангаас
1.7 不锈钢材料
韧性和塑性好，强度 低，可焊性好，抗晶
间腐蚀性差
韧性和塑性差，强度 高，可焊性差，抗腐
蚀性好
韧性和塑性好，强度 高，可焊性好，抗晶
间腐蚀性好
1.8 镍基合金材料
镍基合金 铁镍合金
不锈钢
镍含量>50% 镍含量30%-50%
镍含量<30%
常见的镍基合金： 因科合金、哈氏合金和蒙乃尔合金 Inconel 625, Inconel 825, Inconel 600, C-276
金属材料与热处理-1
金属概述： 1.在已知的109种元素中，金属元素有87种，准金 朱明工作室 属有5种，非金属17种，见下图。 zhubob@ 2.金属通常可分为黑色金属和有色金属两大类： ①黑色金属：铁、锰和铬以及它们的合金，主要是铁碳 合金(钢铁)。 ②有色金属：除去铁、铬、锰之外的所 有金属。 3.有色金属又分为五类： ①轻有色金属：一般指密度在4.5g/cm3以下的有色 金属，如：铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡。 ②重有色 金属：一般指密度在4.5g/cm3以上的有色金属，其中有 铜、镍、铅、锌、钴、锡、汞、锡等。③贵金属：包括 金、银和铂族元素，由于它们稳定、含量少、开采和提 取困难、价格贵，因而得名贵金属。④准金属：半导体， 一般指硅、硒、碲、砷、硼。⑤稀有金属；自然界中含 量很少，分布稀散、发现较晚，难以从原料中提取的或 在工业上制备和应用较晚的金属。如：锂、铷、铯、钨、 授人以鱼不如授人以渔 锗、稀土元素和人造超铀元素等。
授人以鱼不如授人以渔
朱明工作室
zhubob@
授人以鱼不如授人以渔
金属材料在受外力作用时，为保持其不变形，在材 料内部作用着与外力相对抗的力，称为内力。 朱明工作室 zhubob@ 单位面积上的内力叫做应力。 计算应力的公式： σ ＝F／S 式中：F—外力，N； S—横截面积,ｍ2。 备忘：Ｍｐａ与常用单位换算： 1Ｍｐａ＝1N／ｍｍ2 ≈0.1㎏／ｍｍ2 ＝10kg／ｃｍ２
1 氢 IIA 1 H 3 Li 4 Be 1 氢 IIA 2锂 铍
3 Li 4 Be 11 Na 12 Mg
IA 1 H IA
3 钠 镁 IIIB IVB VB VIB VIIB 2锂 铍 VIII IB 19 K 20 Ca 21 Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn 26 Fe 27 Co 28 Ni 29 Cu 11 Na 12 Mg 4 钾 钙 钪 钛 钒 铬 锰 铁 钴 镍 铜 3 37钠 38镁 IIIB 40IVB 41VBNb 42VIB VIIB 44 Ru 45 Rh 46 Pd 47IBAg VIII Mo 43 Tc Rb Sr 39 Y Zr 5 19 K 20 Ca 21 Sc 22 Ti 23 V 24钼 25锝 26钌 27铑 28钯 29银 铷 锶 钇 锆 铌 Cr Mn Fe Co Ni Cu 4 55钾 56钙 57钪71 72钛 73钒 74铬 75锰 76铁 77 Ir 78 Pt 79铜 80 Hg 81 Tl 锗Pb 砷Bi 硒Po 溴At 氪Rn Cs Ba - Hf Ta W Re Os 钴 镍 Au 锌 镓 82 83 84 85 86 6 37 Rb 38 Sr La-Lu 40 Zr 41 Nb 42 Mo 43 Tc 44锇 45 Rh 46铂 47金 48 Cd 49铊 50铅 51铋 52钋 53砹 54氡 铯 钡 39 Y 铪 钽 钨 铼 Ru 铱 Pd Ag 汞 In Sn Sb Te I Xe Fr Ra 89钇 锆 铌 钼 锝 钌 铑 钯 银 镉 -103 5 87铷 88锶 Ac-Lr 104 Rf 105Db 106Sg 107Bh 108 Hs 109Mt 110 111 112 铟 锡 锑 116 碘 118 氙 碲 114 7 55 56 57-71 72卢 73杜 钅 钅 76黑 77麦 78 79 Au 80Uub 81 82 83 84 85 86 钫 镭 钅 钅 74喜 75波 钅 钅 Uun Uuu Hg Tl Pb Bi Po Cs Ba Hf Ta W Re Os Ir Pt At Rn 57 La Ce Nd Pm Sm 铱 铂 金 66 铊 铅 69 70 砹 6 铯 钡 La-Lu 58铪 59钽Pr 60钨 61铼 62锇 63 Eu 64 Gd 65 Tb 汞Dy 67 Ho 68 Er 铋Tm 钋Yb 71 Lu 氡 镧系
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第五章 第六节 钢的火花鉴别
低碳钢的 火花20钢
先做人· 再做事 Do first the person，work behind
中碳钢的 火花45钢
高碳钢的 火花T10钢
高速钢的火 花W18Cr4V
第五章 第六节 钢的火花鉴别
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第五章 第四节 合金工具钢 (续3)
二、合金模具钢：在合金模具钢 中又分冷作模具 钢，如冲裁模、拉丝模、拉深、弯曲模最高 工作温度300℃以下，
先做人· 再做事 Do first the person，work℃
第五章 第四节 合金工具钢 续4
第五章 第四节 合金工具钢
工具钢分碳素工具钢、合金工具钢两种。碳素工具钢容 易加工,价格便宜,但淬透性差,容易变形和开裂。耐温 200℃以下。一般都用合金工具钢制造
一、 合金工具钢又分合金刃具钢、合金模具钢、合金 量具钢。
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Cr铬 Ni镍 Ti钛
2 .马氏体不锈钢
3 .铁素体不锈钢
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第五章 第五节
特殊性能钢 续
二、耐热钢 在高温下的化学稳定性，耐热抗氧化 性，高温强度，如4Cr14Ni14W2Mo热 强钢。
三、 耐磨钢
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金属材料及热处理 基础知识培训
内容:金属材料及热处理
第五章---合金钢
先做人· 再做事 Do first the person，work behind
主题---合金钢
主讲---邱远忠
总课时为二节课 每节课45分钟
第二节课
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第五章的第四节到第六节 作业题
先做人· 再做事 Do first the person，work behind
第五章 第四节 合金工具钢 续
1.低合金 刃具钢
最高工作温 度300℃以下 的低速切屑
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第五章第四节 合金工具钢 (续2)
2.高速钢
最高工作温度600℃以下的红硬性高速切屑, 高速钢又称为锋钢
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先做人· 再做事 Do first the person，work behind
第五章 第四节 合金工具钢 续5
三 合 金 量 具 钢
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第五章 第五节
特殊性能钢
一、不锈钢 :最高工作温度:800℃
1 .奥氏体不锈钢（抗磁性）1Cr18Ni9Ti