金属材料与热处理84330
《金属材料与热处理》课程标准
《金属材料与热处理》课程教学标准【课程名称】金属材料与热处理【课程代码】C2-2-1【适用专业】模具设计与制造机械制造与自动化数控技术【学时数】48【学分数】3【开设时间】模具设计与制造第二学期机械制造与自动化第三学期数控技术第二学期一、课程概述“金属材料与热处理”是一门制造类专业群的平台课程，是在明确学院办学定位，分析专业群发展方向的前提下，通过对我院机械制造类重点专业职业岗位进行整体调研与分析的基础上，采用模块课程开发的方式形成的、适用于机械制造类专业群开设的综合性课程。
通过本课程的学习使学生获得常用工程材料及成型工艺方法的基础知识，培养学生综合运用材料及成型工艺知识进行选择材料与改性方法、选择毛坯生产方法以及工艺路线分析的初步能力，并未学习其他有关课程和从事工业工程生产第一线技术工作奠定必要的基础。
本课程注重培养学生解决生产具体工艺问题的能力；着重培养学生在机械制造领域内进行选择和判断能力；并培养高职应用型人才的技术文化修养。
二、课程模块组成1.工程材料的基础知识2.金属材料及热处理3.非金属材料（在汽车上的应用）4.毛坯成型工艺与方法选择二、培养目标1．方法能力目标（1）熟悉工程材料与材料成型工艺技术在机械制造过程中的地位和作用，具有现在制造过程的完整概念。
（2）通过在金相显微镜下观察铁碳合金的室温组织和力学实验，掌握金属材料的成分、组织、结构与性能之间的关系，培养透过现象看本质的能力；（3）给出知识目标，采用问题引入，培养自主学习获取信息的能力和独立思考的能力。
（4）通过完成各项目任务，让学生在学习中享受成功的喜悦，激发学习兴趣，从而培养学生勤奋好学的习惯；（5）通过实验培养学生的动手能力、实验技能、评价执行结果的能力。
2．社会能力目标（1）具有良好的人文素质和职业道德，善于沟通协作，团队意识强；（2）养成严谨细致、一丝不苟的工作作风；（3）具有热爱科学、实事求是的学习态度，具有创新意识和创新精神；（4）通过学习有关的新材料、新技术、新工艺及其发展概况，使学生获得更多的专业知识及行业知识，使学生具备博学多识的特质。
质检技师金属材料与热处理
金属材料与热处理第一章金属材料的性能金属材料是现代机械制造业的基本材料，广泛地应用于制造生产和生活用品。
金属材料之所以获得广泛的应用，是由于它具有良好的性能。
金属材料的性能包含使用性能和工艺性能两方面。
使用性能是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能，它包括物理性能（如密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性等）、化学性能（如耐腐蚀性、抗氧化性等）、力学性能。
工艺性能是指金属在制造加工过程中反映出来的各种性能。
§1-1 金属材料的力学性能力学性能是指金属在外力作用下所表现出来的性能。
力学性能包括强度、塑性、硬度、冲击韧性及疲劳强度等。
金属材料在加工过程中所受的外力称为载荷。
根据载荷作用性质的不同，它分为静载荷、冲击载荷及交变载荷。
（1）静载荷是指大小不变或变化过程缓慢的载荷。
（2）冲击载荷在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。
（3）交变载荷是指大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷。
金属材料受到载荷作用而产生的几何形状和尺寸的变化称为变形。
变形一般分为弹性变形和塑性变形。
金属受外力作用时，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。
单位面积上的内力称为应力。
σ＝F / A式中：σ—应力，Pa。
1 Pa ＝1N/m2。
当面积用mm2时，则应力用MPa为单位。
1 MPa ＝1N/mm2 ＝106 Pa。
F —外力，N。
A —横截面积，m2。
一、强度金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。
强度的大小通常用应力来表示。
根据载荷作用方式不同，强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度和抗扭强度等五种。
一般情况下多以抗拉强度作为判别金属强度高低的指标。
1、拉伸试样2、力—伸长曲线3、强度指标（1）屈服点在拉伸试验过程中，载荷不增加（保持恒定），试样仍能继续伸长的应力称为屈服点。
用符号σS表示，计算公式如下：σS = FS / A0式中：σS —屈服点，MPaFS—试样屈服时的载荷，NA0—试样原始横截面积，mm2（2）抗拉强度材料在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度，用符号σb表示。
金属材料与热处理
金属材料与热处理一、用金属材料的分类、性能、成分1、金属材料的分类金属是指具有良好导电性和导热性，有一定强度和塑性，并具有光泽的物质，如铝、铁、铜等。
而羊毛、橡胶、塑料、陶瓷等则属于非金属材料。
金属材料通常分为黑金属和有色金属两大类：以铁或以它为主而形成的物质称为黑色金属，如钢和生铁。
除黑色金属以外的其他金属称为有色金属，如铜、铝、金、银等。
在机械制造业中，常用的金属材料分类如下：钢和铸铁主要是由铁和碳两种元素组成的合金，其区别在于含碳量的多少，理论上将含碳量在2.11%以下的合金称为钢，以上的称为铸铁。
常用的有色金属有铜及其它合金、铝及其它合金、钛及其它合金和轴承合金等。
2、金属材料的力学性能金属材料是现代机械制造的基本材料。
金属材料的性能包含使用性能和工艺性能两方面：使用性能使之金属材料在使用条件下表现出来的性能，它包括物理性能、化学性能、力学性能等；工艺性能是指金属材料在制造工艺过程中的适应加工的性能。
金属的物理性能包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、和磁性等；金属的化学性能包括腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等。
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、锻造性能、焊接性能和切削加工性能等。
金属材料的力学性能是指金属在外力作用下时表现出来的性能。
力学性能也包括强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。
1）强度 金属抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。
根据载荷作用方式的不同，强度可分为抗拉强度（b σ）、抗压强度（bc σ）、抗弯强度（bb σ）、抗剪强度（b τ）、抗扭强度（t τ）五种形式。
一般情况下多以抗拉强度作为判别金属强度高低的指标。
抗拉强度：材料在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度。
0S F b b =σ式中：b σ－－抗拉强度，N/mm 2；F b ――试样承受的最大载荷，N ；S 0――试样原始横截面积，mm 2。
2）塑性 金属断裂前产生永久变形的能力称为塑性。
金属材料及热处理
金属材料及热处理
金属材料是工程中常用的材料之一，其性能的优劣直接影响着工程产品的质量。
而金属材料的性能又与其热处理工艺密切相关。
因此，对金属材料及其热处理工艺的研究具有重要的意义。
首先，金属材料的选择对于工程产品的性能至关重要。
金属材料的性能包括力
学性能、物理性能和化学性能等多个方面。
在实际工程中，需要根据产品的具体要求来选择合适的金属材料，以满足产品的使用需求。
比如，对于需要具有较高强度的产品，可以选择高强度的合金钢作为材料；对于需要具有良好导热性能的产品，可以选择铜或铝等金属材料。
因此，对于不同的工程产品，需要根据其具体要求来选择合适的金属材料，以保证产品的性能。
其次，金属材料的热处理工艺对其性能也有着重要的影响。
热处理工艺是通过
加热、保温和冷却等工艺来改变金属材料的组织结构和性能。
常见的热处理工艺包括退火、正火、淬火和回火等。
通过不同的热处理工艺，可以调整金属材料的硬度、强度、韧性和耐磨性等性能，从而满足不同工程产品的要求。
比如，对于需要具有较高硬度和强度的产品，可以采用淬火工艺来提高材料的硬度和强度；对于需要具有较高韧性的产品，可以采用回火工艺来提高材料的韧性。
因此，热处理工艺的选择对于金属材料的性能具有重要的影响。
总之，金属材料及其热处理工艺对于工程产品的性能具有重要的影响。
在实际
工程中，需要根据产品的具体要求来选择合适的金属材料，并通过合适的热处理工艺来调整材料的性能，以满足产品的使用需求。
只有这样，才能保证工程产品具有良好的性能和质量，从而满足用户的需求。
金属材料的热处理
固体氰化
常用有色合金的热处理
变形铝合金的热处理
种类
目的
特征
备注
淬火
获得最大程度的过饱和固液体，从而在人工或自然时效后得到高的机械强度
淬火介质有水、油、熔盐及其他液体介质。用水淬火时水温不应超过80℃。零件也可以进行等温淬火。
要正确选择：加热温度，保温时间、加热设备和冷却方法四要素，否则不易达到目的。
是为了提高零件的强度和提高在100℃以下工作时零件的抗蚀性
T5—固溶处理加不完全人工时效
为了得到足够的强度，并保持高的塑性
T6—固溶处理加完全人工时效
为了得到最大的强度和硬度
T7—固溶处理加稳定化处理
为了得到足够的强度和比较高的确良稳定性
T8—固溶处理加软化处理
降低硬度，提高塑性
铜合金的热处理
种类
目的
抗蚀氮化
软氮化
离子氮化
氰化
（透碳氮
共渗）
液体氰化
在一定条件下同时向工件表面渗入碳和氮原子的工艺
氰化可以得到含氮马氏体，耐磨性优良，硬度较高，提高零件的疲劳强度和耐蚀性，且变形较小。
常用于低碳钢、低碳合金钢、中碳钢、中碳合金钢的形状复杂、变形要求小的中小型耐磨工件，具有渗碳和氮化的优点。
目前较多采用气体氰化。扩散层较浅0.02mm~3m，硬度可达66~70HRC
回火分为低温回火、中温回火和高温回火（指500℃~650℃回火）
调质
将工件加热至高于淬火温度10℃~20℃（或20℃~30℃），保温后进行淬火，然后在400℃~720℃进行高温回火
两次加热
调质能得到粒状渗碳体，组织均匀细密，具有良好的塑性、韧性及强度，提高综合机械性能，且可以降低淬火变形和开裂，提高高切削性能。
金属材料与热处理
金属材料与热处理金属材料是工业生产中常用的材料之一，其具有良好的导电性、导热性和机械性能，因此在各行各业中得到广泛应用。
然而，金属材料的性能在制造过程中往往不能达到最佳状态，这就需要进行热处理。
热处理是对金属材料进行加热或冷却处理，以改变其组织结构和性能的一种工艺。
通过控制材料的加热温度、冷却速率和保温时间等参数，可以使金属材料达到理想的机械性能、延展性和强度等特性。
金属材料的热处理可以分为多种类型，包括退火、淬火、回火等。
其中，退火是指将金属材料加热到一定温度，然后缓慢冷却，以降低硬度、改善延展性和强度等性能。
淬火则是指将金属材料加热到相变温度，然后迅速冷却，以提高硬度和强度等性能。
回火是在淬火后对材料进行再加热处理，以减轻淬火时的残余应力和脆性。
热处理的过程非常关键，不同的热处理工艺对金属材料的性能影响很大。
例如，合理的退火处理可以使金属材料获得较好的塑性和韧性，适用于制造弯曲、拉伸等工艺要求较高的产品；而淬火处理则适用于需要获得较高硬度和强度的零部件。
另外，金属材料的选择也会影响热处理效果。
不同金属材料具有不同的热处理特性和需求，因此需要根据具体情况选择合适的金属材料和热处理工艺。
一些常见的金属材料包括钢铁、铝、铜等，它们各自有不同的机械性能和热处理特点。
总的来说，金属材料与热处理密不可分。
通过合理的热处理工艺，可以改善金属材料的性能，提高产品的质量和使用寿命。
因此，在金属加工和制造领域，热处理是一项重要的工艺，需要专业人员严格控制各项参数，以保证金属材料的优良性能和性价比。
热处理在金属材料加工和制造中起着至关重要的作用，它可以改善金属材料的组织结构和性能，提高其强度、耐磨性、耐腐蚀性等特性，同时也能够消除金属材料制造过程中产生的应力、缩小尺寸误差等问题，从而提高产品的质量和使用寿命。
一种常见的热处理工艺是退火。
退火是指将金属材料加热到其临界温度以上，然后进行缓慢冷却。
通过退火处理，金属材料的晶粒可以重新长大，原来的晶界处的碎屑得到消除；同时，还能消除金属的内应力，提高塑性和韧性。
《金属材料及热处理》课件
热处理：通过加热和冷却，改变金属材料的微观结构，提高耐磨性
合金化：添加其他元素，形成合金，提高耐磨性
表面处理：如电镀、喷涂、涂层等，提高耐磨性
结构设计：优化金属材料的形状和尺寸，提高耐磨性
05
金属材料的应用领域
航空航天领域
飞机制造：铝合金、钛合金、不锈钢等金属材料广泛应用于飞机制造
热处理的应用
提高金属材料的强度和硬度
改善金属材料的塑性和韧性
消除金属材料的内应力和变形
提高金属材料的耐磨性和耐腐蚀性
改善金属材料的表面质量和尺寸精度
提高金属材料的使用寿命和可靠性
04
金属材料的性能改善
金属材料的强度提升
热处理：通过加热和冷却改变金属的微观结构，提高强度
合金化：通过添加其他元素形成合金，提高强度
03
淬火是将金属材料加热到一定温度后迅速冷却，使材料内部形成马氏体组织，提高硬度和耐磨性
04
回火是将淬火后的金属材料加热到一定温度后保温一定时间，使马氏体组织转变为回火马氏体，降低硬度和脆性，提高韧性和塑性
05
正火是将金属材料加热到一定温度后保温一定时间，使材料内部组织均匀化，提高塑性和韧性
06
退火是将金属材料加热到一定温度后保温一定时间，使材料内部组织软化，降低硬度和脆性，提高塑性和韧性
热处理工艺流程
加热：将金属材料加热到预定温度
保温：保持金属材料在预定温度下保温一段时间
冷却：将金属材料冷却到室温或低于室温
回火：将金属材料加热到一定温度后冷却，以消除内应力，提高韧性和塑性
淬火：将金属材料加热到一定温度后快速冷却，以获得高硬度和耐磨性
退火：将金属材料加热到一定温度后缓慢冷却，以消除内应力，提高塑性和韧性
常用金属材料及热处理知识
常用金属材料及热处理知识金属材料是工业生产中最常用的材料，包括钢铁、不锈钢、铝合金、铜合金等。
这些金属材料都具有良好的机械性能、电导性能、导热性能和成形性能，因此在各个行业中得到广泛应用。
下面主要介绍常用金属材料及其热处理知识。
1.钢铁钢铁是最常用的金属材料，包括碳钢和合金钢两种。
碳钢中碳含量较低，一般在0.1%-0.3%之间，适用于一般工程材料的制造；合金钢中包含一定数量的合金元素，如铬、镍、钒等，通过合金元素的添加可以提高钢的硬度、强度和耐磨性能。
热处理：钢的热处理包括退火、正火、淬火、回火等工艺。
退火可以消除应力和改善材料的韧性；正火可以提高材料的硬度和强度；淬火可以使钢材具有高硬度和耐磨性；回火可以降低淬火后的脆性，提高韧性。
2.不锈钢不锈钢是一种具有耐腐蚀性能的铁基合金材料，主要成分为铁、铬、镍等元素。
不锈钢具有良好的耐腐蚀性、耐高温性和良好的机械性能，广泛应用于制造化工设备、食品加工设备、医疗器械等高要求的领域。
热处理：不锈钢的热处理主要包括退火和固溶处理。
退火可以去除不锈钢中的应力，改善材料的硬度和韧性；固溶处理可以提高不锈钢的硬度和强度。
3.铝合金铝合金是一种轻量化的金属材料，具有良好的导热性能、导电性能和可加工性能。
铝合金可以通过添加合金元素如铜、锌、锰等来改变材料的性能，广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
热处理：铝合金的热处理主要包括固溶处理和时效处理。
固溶处理可以提高铝合金的硬度和强度；时效处理可以提高材料的抗拉强度和硬度。
4.铜合金铜合金具有良好的导电性能、导热性能和耐腐蚀性能，广泛应用于电子、电器、交通等领域。
铜合金通过添加合金元素如锡、锌、铝等来改变材料的性能。
热处理：铜合金的热处理主要包括退火和固溶处理。
退火可以消除应力、改变晶粒结构；固溶处理可以提高材料的强度和硬度。
综上所述，金属材料是工业生产中最常用的材料之一，包括钢铁、不锈钢、铝合金、铜合金等。
这些金属材料具有良好的机械性能、导电性能、导热性能和成形性能，可以通过热处理来改变材料的性能。
金属材料与热处理专题讲座
金属材料与热处理专题讲座导言金属材料与热处理是现代材料科学领域的关键研究课题之一。
通过热处理技术，可以改善金属材料的力学性能、物理性能和化学性能，从而满足不同工程领域对材料性能的要求。
本专题讲座将介绍金属材料的基本特性，热处理的原理和常见的热处理方法，以及热处理对金属材料性能的影响。
一、金属材料基本特性金属材料是一类以金属元素为主要组成部分的材料，具有许多独特的性质：1.导电性：金属材料具有良好的电导性能，可以传导电子。
2.导热性：金属材料具有良好的热导性能，可以高效地传导热量。
3.可塑性：金属材料具有良好的塑性，可以通过加工形成各种形状。
4.韧性：金属材料具有一定的韧性，可以承受较大的拉伸和冲击力。
5.强度：金属材料具有较高的强度，可以承受较大的力量。
6.耐腐蚀性：金属材料具有一定的耐腐蚀性，可以抵抗大气、水和化学物质的侵蚀。
二、热处理原理热处理是通过控制金属材料的加热和冷却过程来改变材料的组织和性能。
其基本原理如下：1.物理变化：加热金属材料到一定温度，金属中的晶粒会发生尺寸的变化，形成新的晶粒结构。
2.相变：加热或冷却过程中，金属材料中的相组成会发生改变，从而改变材料的性质。
3.定向凝固：在金属材料凝固时，通过控制温度梯度和凝固速度，可以使凝固组织具有一定的定向性。
4.残余应力改变：经过热处理后，金属材料内部会产生残余应力，对材料的性能和形状稳定性有重要影响。
三、常见热处理方法常见的热处理方法包括退火、正火、回火、淬火等。
1.退火：将金属材料加热到一定温度，保持一定时间后，缓慢冷却。
退火可以消除金属材料中的残余应力，提高材料的韧性和塑性。
2.正火：将金属材料加热至临界温度，保持一定时间后，用水或油进行快速冷却。
正火可以提高金属材料的硬度和强度。
3.回火：在淬火后的金属材料上进行加热，然后迅速冷却。
回火可以减小淬火产生的脆性，提高材料的韧性。
4.淬火：将加热至临界温度的金属材料迅速冷却。
淬火可以产生高硬度的组织结构，提高金属材料的强度和耐磨性。
《金属材料与热处理》课程标准
《金属材料与热处理》课程标准《金属材料与热处理》是机械类专业必修的技术基础课。
该课程理论性较强，新概念较多，同时又与生产实际有着密切联系。
为了使学生较好地消化所学知识，在学习本课程前，学生应安排金工实习，使他们对金属冶炼、加工及热处理有一个概括认识。
主要讲授金属材料典型组织、结构的基本概念，金属材料的成分、组织结构变化对性能的影响，热处理的基本类型及简单热处理工艺的制定，合金钢种类、牌号、热处理特点及应用，为学生从事机械设计、制造及相关的工作打下基础。
二、课程设计与理念本课程是根据高职教育数控技术专业人才培养目标，遵循以“就业为导向，能力为本位”的职教理念设计的。
具体体现在以下几点：1.贴近生产岗位。
本书以企业需求为基本依据，加强实践性教学，以满足企业岗位对高技能人才的需求作为课程教学的出发点，紧扣国家最新颁布的相关行业岗位的国家职业标准和职业技能鉴定规范，使本书内容与相关岗位对从业人员的要求相衔接。
2.借鉴国内外先进职业教育教学模式，突出项目教学，适应学分制。
3.理论与实践一体化。
培养理论联系实际，学以致用，在“做中学”的优良学风，突出实践，立足于实际运用，突出“以就业为导向“、“以能力为本位”的职教思想，精选从行业岗位提炼出来的案例进行教学训练，浅显、实用、紧密结合生产实际，将能力与技能培养贯穿于始终。
4.参照国家职业资格认证标准，实施项目教学，项目制作课题的考评标准具体明确,直观实用，可操作性强。
三、课程目标1.总体目标通过本课程的学习培养学生实事求是的精神和理论联系实际的工作方法。
2.技能与知识目标（1）具有根据零件的使用要求选择零件材料的能力。
（2）初步具有选择钢材热处理方法的能力。
33）了解金属学的基本知识。
（4）掌握常用金属材料的牌号、性能及用途。
（5）了解金属材料的组织结构与性能之间的关系。
（6）了解热处理的一般原理及其工艺。
（7）了解热处理工艺在实际生产中的应用。
3.能力与素质目标使学生掌握金属材料与热处理的基本知识，为学习专业理论，掌握专业技能打好基础。
金属材料与热处理总结
金属材料与热处理总结金属材料是工程领域中最常用的材料之一，其性能和用途很大程度上取决于其热处理过程。
热处理是通过控制金属材料的温度、时间和冷却速率来改变其内部结构和性能的工艺。
本文将对金属材料的热处理方法和效果进行总结，以期为工程实践提供参考。
首先，我们来谈谈金属材料的热处理方法。
常见的热处理方法包括退火、正火、淬火和回火。
退火是将金属材料加热至一定温度，然后缓慢冷却至室温，以消除内部应力和改善塑性。
正火是将金属材料加热至适当温度，然后在空气中冷却，以提高硬度和强度。
淬火是将金属材料加热至临界温度，然后迅速冷却至室温，以获得高硬度和强度。
回火是将淬火后的金属材料重新加热至适当温度，然后进行缓慢冷却，以降低硬度和提高韧性。
其次，我们来探讨金属材料热处理的效果。
热处理可以显著改变金属材料的组织结构和性能。
通过退火，金属材料的晶粒得以细化，内部应力得以消除，从而提高其塑性和韧性。
通过正火，金属材料的碳化物颗粒得以析出，晶粒得以再结晶，从而提高其硬度和强度。
通过淬火，金属材料的组织得以马氏体化，从而获得极高的硬度和强度。
通过回火，金属材料的马氏体得以转变，内部应力得以释放，从而平衡硬度和韧性。
最后，我们需要注意的是金属材料的热处理过程中需要严格控制温度、时间和冷却速率。
温度过高或时间过长会导致晶粒长大，从而降低金属材料的性能；冷却速率过快会导致金属材料产生裂纹或变形。
因此，在实际工程中，需要根据金属材料的具体成分和要求，合理选择热处理方法和工艺参数，以获得最佳的性能和效果。
总之，金属材料的热处理是工程领域中不可或缺的工艺之一，通过合理的热处理方法和工艺参数，可以显著改善金属材料的性能和用途。
因此，在工程实践中，我们需要深入理解金属材料的热处理原理和方法，灵活运用于实际生产中，以满足不同工程需求。
金属材料与热处理
金属材料与热处理金属材料是一类常用的工程材料，具有优良的导电性、导热性和机械性能。
然而，金属材料在使用过程中常常会遇到各种问题，例如变形、腐蚀和疲劳等。
为了增强金属材料的性能并解决这些问题，热处理技术被广泛应用。
本文将简要介绍金属材料与热处理的相关知识。
一、金属材料金属材料是由金属元素或金属合金组成的材料。
常用的金属材料包括铁、铝、铜、钛等。
金属材料具有高强度、良好的导电性和导热性，广泛应用于各个领域，如建筑、航空航天、汽车制造等。
金属材料的性能包括力学性能、物理性能和化学性能。
力学性能主要包括强度、韧性、硬度等指标，物理性能包括导电性、导热性等指标，化学性能包括耐腐蚀性等指标。
金属材料的性能直接影响其在具体应用中的效果和寿命。
二、热处理技术热处理是指通过控制金属材料的加热和冷却过程，改变其组织结构和性能的一种技术。
热处理技术可以分为四种类型：退火、正火、淬火和回火。
退火是将金属材料加热到一定温度，保持一段时间后缓慢冷却的过程。
退火可以消除材料的内部应力，改善其塑性，提高加工性能。
正火是将金属材料加热到一定温度，保持一段时间后以适当速度冷却的过程。
正火可以提高材料的强度和硬度。
淬火是将金属材料加热到一定温度，保持一段时间后迅速冷却的过程。
淬火可以使材料产生马氏体组织，提高强度和硬度，但会使材料变脆。
为了解决材料脆性的问题，需要进行回火处理。
回火是将淬火材料加热到一定温度，保持一段时间后缓慢冷却的过程。
回火可以降低材料的脆性，提高韧性。
三、金属材料与热处理的关系金属材料的性能受到其组织结构的影响。
通过热处理技术可以改变金属材料的组织结构，从而达到改善材料性能的目的。
热处理可以改变金属材料的晶粒大小、相含量和相组成等。
例如，通过退火可以使晶粒长大，提高材料的塑性；通过正火可以改变相组成，提高材料的强度和硬度；通过淬火和回火可以形成马氏体组织和回火组织，使材料达到优良的强度和韧性的均衡。
总之，金属材料与热处理密不可分。
金属材料与热处理(最全)
b c
对于立方晶系由于其对称性高， 对于立方晶系由于其对称性高，所以可 将其原子排列情况相同， 将其原子排列情况相同，而空间位向不 同的晶面归为同一个晶面族， 同的晶面归为同一个晶面族，用{hkl} 表示。 100），（010），（001） ），（010），（001 表示。如（100），（010），（001） 就属于{100}晶面族。 {100}晶面族 110），（ 就属于{100}晶面族。而（110），（ 101），（011），（ī10），（ī01） ），（011），（ī10），（ī01 101），（011），（ī10），（ī01） ，（0ī1 就属于{110}晶面族。（ 0ī1） {110}晶面族。（111 ，（0ī1）就属于{110}晶面族。（111 ），（11ī），（1ī1），（ī11 11ī），（1ī1），（ī11） ），（11ī），（1ī1），（ī11）就 属于{111}晶面族。 {111}晶面族 属于{111}晶面族。对于非立方晶系由 于其对称性较差， 于其对称性较差，所以其晶面指数数字 相同， 相同，而排列次序不同的晶面不属于同 一个晶面族。如在正交晶系中（100） 一个晶面族。如在正交晶系中（100） ，（010），（001 010），（001） ，（010），（001）晶面就不属于同一 个晶面族{100} {100}， 个晶面族{100}，因为其晶格常数 a≠b≠c。 a≠b≠c。
晶体结构模型
按晶体结构模型提出的先后， 按晶体结构模型提出的先后，可将晶体结构 模型分为球体模型、晶格模型和晶胞模型。 模型分为球体模型、晶格模型和晶胞模型。
a
球体模型 b
晶格模型 c
晶胞模型
晶系与空间点阵 晶系 是晶体分类的一种方式， 是晶体分类的一种方式，具有相同晶胞特征参数的晶体属 于同一晶系。根据晶胞特征参数的不同， 于同一晶系。根据晶胞特征参数的不同，晶体可分为七大 晶系：见表1.1，即三斜、单斜、正交、正方、六方、 晶系：见表1.1，即三斜、单斜、正交、正方、六方、菱 1.1 立方晶系。 方、立方晶系。 空间点阵 将组成晶体的物质质点，进一步抽象为几何点， 将组成晶体的物质质点，进一步抽象为几何点，这些几何 点在三维空间周期性、规则地排列成的阵列， 点在三维空间周期性、规则地排列成的阵列，称为空间点 阵或布喇菲点阵；而这些几何点称为阵点或结点。 阵或布喇菲点阵；而这些几何点称为阵点或结点。
金属材料与热处理
Fe3C（％）＝1－88％＝12％
主要转变线
GS线－不同含碳量的合金,有奥氏体开始析出铁素 体（冷去时）或铁素体全部溶于奥氏体（加热时 ）的转变线,常用A3表示
ES线－碳在奥氏体中的固溶体.常用A cm表示,含碳 量大于0.77％的铁碳合金,自1148°冷至727°从 奥氏体析出渗碳体,称二次渗碳体
• 滑移系数目越多,晶体越容易变形 • 同滑移系数目,则滑移方向越多越容易变形
(4)临界分切应力
外力在滑移面上分切应力 足够大时方能滑移 τ=Fcosλ/(A/cosφ) =(F/A)cosλcosφ =σcosλcosφ
仅当τ≥τ临才能产生滑移
（5）滑移时的晶体转动
（6）滑移是由位错运动造成的
3.白口铸铁（2.11%~6.69%C）
亚共晶白口铁（2.11~4.3%C） 共晶白口铁（4.3%C） 过共晶白口（4.3%~6.69%C ）
A F+A F
L L+A
A+Fe3C
F+Fe3C
L+Fe3C
3.3.1 共析钢 3.3.2 亚共析钢 3.3.3 过共析钢 3.3.4 共晶白口铁 3.3.5 亚共晶白口铁 3.3.6 过共晶白口铁 3.3.7 工业纯铁
精品课程
金属材料与热处理
工程材料的分类
工程材料
黑色金属材料：钢和铸铁
金属材料
有色金属材料
铝及铝合金 铜及铜合金 滑动轴承合金
高分子材料
非金属材料 陶瓷材料 复合材料
当今社会科学技术突飞猛进,新材料层出不穷,但到目前为止,在机械 工业中使用最多的材料仍然是金属材料,其主要原因是因为它具 优良的使用性能和加工工艺性能.
金属材料与热处理原理
金属材料与热处理原理一、金属材料的分类与性质金属材料是指以金属元素或以金属元素为主要成分，具有金属特性的工程材料。
金属材料的性质包括物理性质和化学性质，其物理性质主要体现在密度、熔点、导热性、导电性和磁性等方面。
根据成分和用途，金属材料可以分为结构金属材料和功能金属材料两大类。
结构金属材料主要用于制造各种结构件，如桥梁、船舶、飞机等；功能金属材料则主要用于制造具有特殊性能的零件或产品，如不锈钢、高温合金、磁性材料等。
二、金属的晶体结构与缺陷金属的晶体结构是指其原子在空间中的排列方式。
金属的晶体结构决定了其性质和加工性能。
常见的金属晶体结构有体心立方、面心立方和密排六方等。
金属中的晶体缺陷是影响其力学性能的重要因素，如点缺陷、线缺陷和面缺陷等。
了解和掌握金属的晶体结构和缺陷对其热处理工艺的影响是至关重要的。
三、金属的塑性变形与再结晶金属的塑性变形是指在外力作用下，金属的形状和尺寸发生永久性变化的过程。
金属的塑性变形能力与其晶体结构、温度和变形速率等因素有关。
在塑性变形过程中，金属的内部结构会发生改变，如晶粒细化、位错增加等，从而提高其力学性能。
再结晶是指通过退火等热处理手段使金属内部结构重新排列的过程，其可以消除加工硬化现象，提高金属的塑性和韧性。
四、金属的强化机制与热处理金属的强化机制是指提高其力学性能的方法和原理。
常见的强化机制包括固溶强化、析出强化、弥散强化和晶界强化等。
热处理是通过改变金属内部结构来提高其力学性能的一种工艺方法。
热处理过程中，金属会经历加热、保温和冷却三个阶段，使其内部结构发生变化，从而达到所需性能的要求。
五、热处理的基本原理与工艺热处理的基本原理是将金属加热到一定的温度，并保持一定时间，然后以适当的速度冷却，使其内部结构发生变化，从而提高其力学性能。
热处理的工艺方法有很多种，包括退火、正火、淬火和回火等。
不同的热处理工艺适用于不同的材料和用途，需要综合考虑各种因素来确定最佳的热处理方案。
金属材料及其热处理
㈠ 热处理原理 1、加热时的转变 奥氏体化步骤：A形核；A晶核长大；残余渗碳体溶解；A成分均匀化。 奥氏体化后的晶粒度： 初始晶粒度：奥氏体化刚结束时的晶粒度。 实际晶粒度：给定温度下奥氏体的晶粒度。 本质晶粒度：加热时奥氏体晶粒的长大倾向。
1394℃
912℃
铁的同素异构转变：-Fe ⇄ -Fe ⇄ -Fe
3、再结晶 ⑴再结晶条件：冷塑性变形 ⑵加热时的变化：回复→再结晶→晶粒长大 再结晶：冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程.再结晶不是相变过程。 ⑶ 再结晶温度：发生再结晶的最低温度。 纯金属的最低再结晶温度T再0.4T熔 ⑷ 影响再结晶晶粒度的因素：①加热温度和时间； ②预先变形程度
亚共析钢Ac3+30~50℃ 共析钢 Ac1+30~50℃ 过共析钢Accm+30~50℃
<0.6%C, F+S; ≧0.6%C，S S S
淬火
获得马氏体组织。
亚共析钢Ac3+30~50℃ 共析钢 Ac1+30~50℃ 过共析钢Ac1+30~50℃
≦0.5%C, M >0.5%C, M+A’ M+A’ M+A’+粒状Fe3C
⑷ 金属化合物形态对性能的影响 ① 基体、晶界网状：强韧性低 ② 晶内片状：强硬度提高，塑韧性降低 ③ 颗粒状： 弥散强化：第二相颗粒越细，数量越多，分布越均匀,合金的强度、硬度越高，塑韧性略有下降的现象。 ⑸ 固溶体与化合物的区别：①结构；②性能；③表达方式
合金元素在钢中的作用
1、强化铁素体； 2、形成化合物——第二相强化 3、扩大（C,Mn,Ni,Co）或缩小（Cr,Si,W,Mo）A相区 4、使S、E点左移 5、影响A化 6、溶于A(除Co外), 使C曲线右移, Vk减小, 淬透性提高. 7、除Co、Al外，使Ms、Mf点下降。
简明金属材料与热处理(整理)
金属材料与热处理一、金属材料及热处理（一）硬度：是指金属表面抵抗其它更硬物体压入地能力•HB钢球印痕面积法=2P n D（D）（单位面积上地力）；HB>450时不能用布氏方法；不能测太薄地金属8>10h （压坑深度）;HRC测量淬火回火后地工件（120°金钢锥）；HRB测量较软地退火件铜、铝（巾1.588mn钢球）；°HR=k-h/0.002;H压痕深度（mm）;K常数，用钢球时为130,用金钢石时为100；0.002为压痕深，每0.002为洛氏硬度一度；高硬度时HRC1/10HB ；HV用顶角为136。
金刚石四方角锥体，根据被测工件越薄，选用越小载荷。
5、10、20、30、50、100、和120Kg ；2HV=1.8544P/d （1 公斤/mm2）；HV可测量很薄地工件和渗碳层、氮化层、氰化层硬度.（二）强度：指材料抵抗外力作用而不被破坏地一种能力.b=P b/F0。
s=P s/F0。
50.2产生0.2%永久变型量时地强度.（三）塑性：指材料发生永久变形而不被破坏地一种能力.5伸长率：断裂地长度增加量与原长度之比.A（L1-L0）/L0X100%断面收缩率：拉断地横截面积减小量与试样原来横截面积之比，百分数硬度与强度地近似关系：轧制或锻钢件b=（0.34-0.36）HB铸钢件b=（0.3-0.4）HB灰口铸铁件b=（HB-40）/6（四）韧性：指材料抵抗冲击力地作用而不被破坏地一种能力.冲击韧性a k=A k/F（1公斤M/厘M2）。
脆性与韧性相反，脆性材料地破坏是突然发生，没有显著变形，断口处很明亮并有金属光泽.而韧性材料地破坏都有预兆，并且断口呈灰色纤维状.如M24 螺栓断裂表面呈灰色纤维状，说明有一定韧性.材料晶粒越细，a k值越高.二、热处理基础知识原子顺续排列地状态叫晶体，晶体颗粒组合在一起组织金属材料.晶粒之间地结合面叫晶界.晶粒有体心立方晶格和面心立方晶格，晶格是组成晶粒地最小单元. 体心立方体晶格地8 个顶点各有一个原子，中心一个原子.面心立方体晶格地8 个顶点和 6 个平面各有一个原子.体心立方晶格组织材料较硬，抗力较大，不易锻造•如Cr、W、Mo、Mn、V、a Fe （常温铁）.面心立方晶格较软，易变形如Al、Cu、Ni、Pb、丫F（奥氏体）晶粒大小（或称粗细）会直接影响到钢材地质量，晶粒愈细小，钢材地性能越好，晶粒愈粗大，钢材地性能就愈差，特别是ak就愈低.正火、淬火温度控制就是为细化晶粒.此外，细晶粒地钢材在热处理淬火加热与冷却时，引起变形与开裂地倾向也小地多，所以细化晶粒地预先热处理是最终热处理地必备工序.具有体心立方晶格地纯铁叫 a Fe面心立方晶格地纯铁叫丫F。
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铜器时代：司母戊鼎（公元前11—16世纪） 1战13国0×编7钟80（×前1140705—221年）65个 总重
2500Kg
铁器时代 沧州大狮（公元953年 ）重50T ,长5.3m,宽3m
人工复合材 料 塑料、橡胶、陶瓷、钛合金、碳纤维、纳米等
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沧州铁
狮铸造于
公 元953年。 铁狮子通 高5.78米， 身长6.5 米，体宽 3.17米， 重约40吨
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本课程的性质和目的
1、性质： 是机械类专业必修的一门专业技术基础课。
2、目的： a 获得有关金属热处理、金属材料的基本知识。
b 熟悉常见金属材料的牌号、性能特点及应用；了解它 们之间成分、组织、性能、热处理的关系。
1
★ 材料按物质结构不同分：
金属材料、非金属材料（有机高分子材料和陶瓷 料)、复合材料
★ 材料按用途不同分：
机械工程材料、土木工程材料、电工材料、电子材料
★ 材料按功能不同分：
结构材料、功能材料、磁性材料等
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金属材料
材料分类
陶瓷材料 高分子材料
复合材料
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材料发展概括 ▲ 石器时代 天然石，兽骨，树枝
第一节 金属的力学性能
研究力学性能意义：是选择和使用金属材料的重要依据 一、基本概念
1、弹性：指物体在外力作用下改变基本形状和尺寸，当
外力卸除后物体又恢复到其原始形状和尺寸的特性。
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2、内力：金属受到外力时为保其不变形，在材料内部作用 者与外力相对抗的力称为内力。 3、应力：单位面积上的内力。 4、应变：指由外力所引起的物体原始尺寸或形状的相对变 化；通常以百分比（%）表示 5、载荷：金属材料在加工及使用过程中所受的外力。 按作用性质分：
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一、强度
概念：强度是指金属抵抗永久变形（塑性变形）和断裂 的能力 。通过拉伸试验测得大小。强度的大小通常用应力来表示。
=F/S
-----应力 Pa
1 Pa=1N/m2 1M Pa=106Pa
按载荷的作用方式不同，强度可分为：抗拉强度、抗压强度、 抗弯强度、抗剪强度、和抗扭强度。
注意：一般多以抗拉强度作为判别金属强度高低的指标。
• 因此，提高材料的强度是材料科学中的重要课题， 称之为材料的强化。
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二、塑性 ——在外力作用下金属材料在断裂前产生不
可逆永久变形的能力
•常用的塑性判据： 拉伸时的断后伸长率和断面收缩率
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1、断后伸长率
L1 Lo 100%
L0
L 1 试样拉断后的标距（mm）
绪论
★材料分：金属材料、非金属材料、复合材料
金属材料—指钢铁、有色金属等材料 非金属材料—无机高分子材料（陶瓷、水泥、
木材等），有机高分子材料（如塑料、橡胶），
复合材料---玻璃钢、碳纤维复合材料、硼纤维材
料。 ★现在新材料----纳米材料、智能材料
★世界四大材料： 钢铁、木材、塑料、水泥
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万能材料试验机 a) WE系列液压式 b) WDW系列电子式
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2. 力－伸长曲线 拉伸试验中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线。
弹性变形阶段 屈服阶段 强化阶段 颈缩现象
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(a)试样 (b)伸长 (c)产生缩颈 (d)断裂
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•屈服点（ σs ）或规定残余 伸长应力（ σr） •抗拉强度(σb)
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•屈服点（ σs ）:指材料产生屈服时的应力
对有明显屈服现 象的材料
很重要，大多数 零件不允许有塑
性变形
F 屈服点
s
（屈服极限） s
S0
•规定残余伸长应力:
材料屈服时的拉力（N）
对无明显屈服现 象的材料
: 规定残余伸长率为0.2%时的应力 r 0 .2
静载荷：指大小不变或变化过程缓慢的载荷。
。
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冲击载荷：在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。
循环载荷：指大小、方向随时间发生周期性变化的载荷
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按作用形式ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ同分：
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6、变形：材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化， 称为变形。分为弹性变形与塑性变形 外力去处后能够恢复的变形称为弹性变形。 外力去处后不能恢复的变形称为塑性变形。
原标准（GB228-76）： 精0选. 2ppt 屈服强度
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•抗拉强度:材料在拉伸条件下所能承受最大力的
应力值
b
Fb S0
拉伸过程中最大的拉力（N）
很重要，表示零 件破坏前能抗的
最大应力值
•若零件在使用时不允许产生过量塑性变形，应以材料的σs或
σ0.2进行设计计算。 •若零件在使用时只要求不发生破坏，则以材料的σb来设计计 算。
•因此σs和σb是机械零件设计计精选算pp的t 主要依据。
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• 强度的意义
• 强度是指金属材料抵抗塑性变形和断裂的能力，一 般钢材的屈服强度在200～1000MPa 之间。
• 强度越高，表明材料在工作时越可以承受较高的载 荷。当载荷一定时，选用高强度的材料，可以减小 构件或零件的尺寸，从而减小其自重。
c 具有选择零件材料的能力，确定加工工艺路线的能力。
d 为后续课程和从事技术工作打下基础。
本课学习方法是：预习 、笔记 、复习、讨论问题
本教材的重点：常见的材料牌号及应用，钢的热处理
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第一章 金属的性能
〈 使用性能—力学、物理、化学
金属材料的性能 工艺性能—铸造、锻压、焊接、切削加工
力学性能：受外力作用下所表现出的性能。不能说：机械性能 判据 如： 强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等
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拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
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3. 脆性材料的拉伸曲线（与低碳钢试样相对比）
F
0
ΔL
脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象。
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应力 = P/F0 应变 = (l-l0)/l0
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三、强度 ——金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和
破坏的能力
工程上常用的金属材料的强度 指标：
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拉伸实验
（金属的抗拉强度和塑性都是通过拉伸试验测定）
（GB/T228-2002）
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1. 拉伸试样 2. 力—伸长曲线（以低碳钢试样为例） 3. 脆性材料的拉伸曲线
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1. 拉伸试样（GB6397-86）
长试样：L0=10d0 短试样：L0=5d0
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