材料及热处理工艺
工程材料及热处理pdf
工程材料及热处理一、引言工程材料是现代工业和科技领域中不可或缺的一部分，广泛应用于建筑、机械、电子、航空航天、交通运输等领域。
热处理是工程材料加工过程中的重要环节，通过改变材料的内部结构，提高其力学性能、物理性能和化学性能。
本文将详细介绍工程材料的分类、性能与特点、热处理原理、常见热处理工艺、材料选用原则、材料检测与评估、热处理设备与工艺优化以及工程材料应用领域。
二、工程材料分类工程材料可分为金属材料和非金属材料两大类。
金属材料包括钢铁材料、有色金属材料和合金等；非金属材料包括塑料、橡胶、陶瓷、玻璃等。
这些材料在性能上各有特点，适用于不同的工程领域。
三、材料性能与特点1.金属材料：具有较高的强度、塑性和韧性，具有良好的导电性和导热性。
不同的金属材料在耐磨性、耐腐蚀性等方面也表现出不同的特点。
2.非金属材料：具有轻质、高强、耐腐蚀等特点，且具有良好的绝缘性能。
非金属材料在加工过程中具有较好的可塑性和可加工性。
四、热处理原理热处理是通过加热、保温和冷却等工艺手段，改变材料的内部结构，从而提高其力学性能和物理性能。
热处理过程中，材料的内部原子或离子重新排列，形成新的晶体结构，从而改变材料的性质。
五、常见热处理工艺1.退火：将材料加热到一定温度后保温一段时间，然后缓慢冷却至室温。
退火可以消除材料的内应力，改善其组织和性能。
2.淬火：将材料加热到一定温度后迅速冷却，使材料表面硬化而内部保持韧性。
淬火可以提高材料的硬度和耐磨性。
3.回火：将淬火后的材料加热到一定温度后保温一段时间，然后缓慢冷却至室温。
回火可以消除材料的内应力，改善其组织和性能。
4.表面处理：通过化学或电化学方法对材料表面进行处理，提高其耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性等性能。
六、材料选用原则1.根据工程要求选择合适的材料类型和牌号；2.考虑材料的性能参数，如强度、硬度、韧性等；3.考虑材料的耐腐蚀性、耐磨性等特殊要求；4.考虑材料的加工工艺和经济性等因素。
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
常用材料热处理工艺参数
常用材料热处理工艺参数
常用材料的热处理工艺参数取决于材料的组织性能要求、工艺性能要
求和使用条件等因素。
下面以几种常见的材料为例，介绍一些主要的热处
理工艺参数。
碳钢是一种普遍使用的金属材料，其热处理工艺参数包括淬火温度、
回火温度、保温时间等。
一般来说，碳钢的淬火温度在800℃至900℃之间，回火温度在150℃至500℃之间。
保温时间通常为1小时到3小时。
不锈钢是一类具有良好耐腐蚀性能的材料，其热处理工艺参数包括退
火温度、固溶温度和时效温度。
退火温度一般在800℃至900℃之间，固
溶温度在1000℃至1200℃之间，时效温度在500℃至700℃之间。
保温时
间通常为1小时到5小时。
铝合金是一种轻质高强度的材料，其热处理工艺参数包括固溶温度、
时效温度和时效时间等。
固溶温度一般在480℃至520℃之间，时效温度
在150℃至250℃之间。
时效时间一般为1小时至10小时。
铜合金是一种导电性能良好的材料，其热处理工艺参数包括固溶温度、时效温度和时效时间等。
固溶温度一般在800℃至950℃之间，时效温度
在300℃至550℃之间。
时效时间一般为1小时至10小时。
上述只是对于不同材料几种常见的热处理工艺参数进行了简单的介绍，实际工艺参数还需要根据具体材料的特性和要求进行调整。
同时，热处理
工艺参数的选择也应考虑到工艺设备和生产成本等因素。
在实际应用中，
可以通过试验和实践来确定最佳的热处理工艺参数。
常用模具材料及热处理
常用模具材料及热处理常用的模具材料有许多种，每一种材料都具有独特的特点和适用范围。
而热处理则是在模具制造过程中必不可少的一步，可以提高材料的硬度、强度和耐磨性，从而提高模具的使用寿命。
以下是几种常用的模具材料和热处理方法。
一、常用的模具材料：1.铝合金：铝合金具有良好的导热性能和成型性能，重量轻，价格便宜。
适用于制造小型模具或高精度的塑料模具。
2.铝青铜：铝青铜具有良好的导热性能、耐磨性能和耐腐蚀性能，适用于制造高速冲压模和注塑模。
3.铜合金：铜合金具有良好的导热性能和热膨胀系数，适用于制造大型的冲压模和注塑模。
4.微晶玻璃钢：微晶玻璃钢具有高强度、耐磨性和抗腐蚀性能，适用于制造大型的冲压模和注塑模。
5.构造钢：构造钢具有高强度和耐磨性能，适用于制造大型的冲压模。
6.热作模具钢：热作模具钢具有优良的耐热性和抗热疲劳性能，适用于制造高温下工作的模具。
7.不锈钢：不锈钢具有良好的耐腐蚀性能和高温强度，适用于制造化学模具和食品模具。
二、热处理方法：1.淬火：淬火是常用的热处理方法之一，通过迅速冷却材料，使其获得高硬度和高强度。
淬火温度和冷却介质根据材料的不同而不同。
2.回火：回火是淬火后的一个步骤，通过加热材料到一定温度并保持一段时间，降低材料的硬度和脆性，提高其抗冲击性和韧性。
3.淬火回火：将材料先进行淬火然后回火的组合处理，既能获得高硬度也能提高韧性。
4.预淬火：预淬火是在热处理之前先进行一次淬火，然后再进行其他热处理工艺，可以提高热处理的效果。
5.淬火再回火：在完全淬火和回火的基础上，再进行一次淬火和回火，以进一步提高材料的性能。
6.等温淬火：将材料加热到一个特定温度并保持一段时间，然后进行快速冷却，可以使材料获得均匀细小的组织和高硬度。
7.渗碳：通过在材料表面渗入一定的碳元素，提高材料的表面硬度和耐磨性。
总结：常用的模具材料有铝合金、铝青铜、铜合金、微晶玻璃钢、构造钢、热作模具钢和不锈钢等。
热处理方法包括淬火、回火、预淬火、淬火回火、等温淬火、淬火再回火和渗碳等。
常用材料及零件热处理
常用材料及零件热处理
3.表面热处理方法特点和应用
表面热处理是通过改变零件表层组织，以获得硬度很高的马氏体，而保留心部韧性和朔性（即表面火），或同时表层的化学成分，以获得耐蚀、耐酸、耐碱性，及表层硬度更高的处理方法。
6.钢的淬透性
不同的钢种，接受淬火的能力不同，淬透层深度愈大，表明该钢种的淬透性愈好。
淬透性大的钢，其力学性能沿截面分布均匀；而淬透性小的钢心部力学性能低。
但全部淬透的工件，通常表面残留拉应力，对工件承受疲劳不利，工件热处理中也易变形开裂。
未淬透工件表面可残留压应力，反而有一定好处。
淬透层深度是指由淬火表面马氏体---50％马氏体+50％珠光体层的深度。
碳钢的淬透性低。
在设计大尺寸零件时，用碳钢正火比用碳钢调质更经济，而效果相似。
直径较大并具有几个台阶的台阶轴，需经调质处理时，考虑到淬透性影响，应先粗车成形，然后调质。
如果以棒料先调质，再车外圆，由于直径大，表面淬透层浅，阶梯轴尺寸较小的部分调质后的组织在粗车时可能被车去，起不到调质作用。
7.几种典型零件热处理示例
机床齿轮等零件常用材料及热处理。
纳米材料的退火及热处理工艺讲解
纳米材料的退火及热处理工艺讲解纳米材料的退火及热处理工艺是一项关键技术，可以对纳米材料的结构和性能进行调控和优化。
在纳米材料制备和应用中，退火和热处理是常见的工艺步骤，利用高温处理来改变材料的相结构、晶粒尺寸以及其他微观结构参数，从而调整材料的力学性能、热学性能以及电学性能等。
一、退火工艺1. 退火的原理与效果退火是一种通过加热材料到高温并保持一段时间，然后缓慢冷却的热处理过程。
通过退火，可以消除制备过程中产生的缺陷和残余应力，增加材料的晶界移动度，促进材料的晶粒长大和再结晶。
其效果主要有：（1）晶体再排列：退火过程中，晶体的原子重新排列，有助于减少晶界面的数量和增大晶粒尺寸，提高材料的晶界清晰度和晶体的有序性。
（2）应力释放：通过退火，材料中的内应力得以释放，减小材料的变形，提高材料的形变补偿能力和抗变形性能。
（3）残余缺陷处理：退火还可以消除材料中的缺陷，如晶界缺陷、空洞、夹杂物等，提高材料的均匀性和完整性。
2. 不同退火方式和工艺常见的退火方式主要包括恒温退火、等温退火、空气退火、气体保护退火、真空退火等，根据材料的特性和应用需求，选择合适的退火方式。
（1）恒温退火：将材料加热到设定的恒定温度并保持一段时间，然后缓慢冷却。
恒温退火一般用于对晶粒生长和晶界的调控，使其达到较大的晶粒尺寸和较少的晶界数量。
（2）等温退火：将材料加热到设定的温度，并精确控制温度在该值附近波动，保持一定的时间后缓慢冷却。
等温退火主要用于消除残余应力和缺陷，提高材料的力学性能。
（3）空气退火：在常气条件下进行退火，一般用于非氧化物的退火处理。
该退火方式成本较低，但会引入氧化等杂质，影响材料的性能。
（4）气体保护退火：在退火过程中用惰性气体如氮气或氢气代替空气，以减少氧化反应的发生，提高退火效果和材料的质量。
（5）真空退火：在高真空环境下进行退火处理，可避免材料表面与气体的反应，从而保持材料的纯度和质量。
真空退火常用于对氧化物和易挥发性材料的退火处理。
常用的热处理工艺及目的
常用的热处理工艺及目的
一、常用热处理工艺：
1、回火：通过加热和慢速冷却，以改善金属材料机械性能和提高组
织稳定性。
2、正火：用于改善金属材料的组织结构，改善其界面性能。
3、退火：通过加热和慢速冷却，以减软、增韧和提高可塑性的目的
而进行热处理。
4、淬火：通过加热和快速冷却的热处理，使金属材料具有高的强度、韧性和良好的耐磨性。
5、硬质化处理：使金属材料具有超强的硬度和韧性，提高耐磨性和
热强度。
6、马氏体稳定化处理：针对一些特定材料，利用恒定温度和时间，
使马氏体组织达到稳定。
7、球化处理：通过加热和冷却，使金属材料表面组织形成球状结晶，从而改善表面性能。
8、脆化处理：通过调节温度和时间，使金属材料变得脆性，以便后
期的热处理。
二、常用热处理的目的：
1、为了改善金属材料的机械性能，提高其强度、韧性和硬度等。
2、为了改善金属材料的抗磨性，耐腐蚀性和热强度等。
3、为了改变材料组织结构，改善显微组织形貌，改变金属材料的晶粒大小。
4、为了改善金属材料的界面性能，使其变为球状结晶，从而改善了其可塑性和抗锈腐性。
机械工程材料及热处理工艺
1、常用金属的晶格有（体心立方晶格）、（面心立方晶格）和（密排六方晶格）三种。
2、实际金属的晶体缺陷有（点缺陷）、（面缺陷）和（线缺陷）三种。
3、点缺陷包括（空位）、（置换原子）和（间隙原子）等；线缺陷有（刃型位错）和（螺型位错）两种；面缺陷通常指金属中的（晶界）和（亚晶界）。
4、在固态合金中的基本相结构为（固溶体）和（金属化合物）两种。
5、固溶体根据溶质原子在溶剂晶格中所占的位置不同,又可以分为（置换）固溶体和（间隙）固溶体。
1、金属结晶过程包括两个阶段：即（晶核的形成）和（晶核的长大）。
（过冷）是结晶的必要条件。
细化晶粒的方法有（增大过冷度）、（变质处理）、（机械振动）、（超声振动）、（电磁振动）等。
2、晶核的形成主要有（自发形核）和（非自发形核）两种形式3、合金状态图都是用实验的方法绘制的，常用（热分析法）来测定。
4、若结晶冷却速度较快，则须通过（扩散）退火来消除偏析。
5、一定成分的液相在一定温度下同时结晶出两个不同成分固相的过程称（共晶反应），反应式为（r=a+b ）；一个固相同时转变为两种不同的新固相的转变（反应）称（共析反应），反应式为（l=a+b ）1.影响晶粒度的因素主要有过冷度和异质晶核两个方面。
2.合金化强化主要途径有固溶强化和第二相强化（又称弥散强化）两种。
3.细晶强化：通过细化晶粒来同时提高金属的强度 .硬度. 塑性和韧性的方法称细晶强化。
1、单晶体塑性变形的基本形式有（滑移）和（孪生），其中（滑移）是金属中最主要的一种塑性变形方式。
2、加工硬化:材料的强度，硬度上升，而塑性韧性下降的现象，称为加工硬化。
3、随着加热温度的提高，变形后的金属将相继发生（回复）、（再结晶）和（晶粒长大）三个过程。
3.钢经正火后获得的组织是( 索氏体)，经调质处理后获得的组织是( 回火索氏体)。
1 用光学显微镜观察，上贝氏体组织呈（羽毛）状，下贝氏体呈（针）状。
2马氏体的硬度主要取决于其（含碳量）。
材料及其热处理方式和性能影响
淬火+回火
获得一定的强度和韧性
表面热处理和化学热处理
一、表面淬火
表面淬火是仅对工件表层进行淬火的工艺。
目的：为了获得高硬度的表面层和有利的残余应力分布，提高工件的硬度和耐磨性。
表面淬火加热的方法很多，如感应加热、火焰加热、电接触加热、激光加热等。
二、化学热处理
化学热处理是将金属和合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。
B.屈服极限 : 材料产生屈服现象时的应力称为屈服极限或屈服強度,符号σS。
C.抗拉強度: 材料在拉断前所能承受的最大应力为抗拉強度 或強度极限，符号σb。
2.
金属材料在断裂前发生塑性变形的能力称为塑性。延伸率 (δ)和断面收缩率(ψ)是衡量金属材料塑性的指标。
3.
金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力，称为冲击韧性。
根据渗碳时介质的物理状态不同，渗碳可分为气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳，其中气体渗碳应用最广泛。
【气体渗碳工艺】
采用液体或气体碳氢化合物作为渗碳剂，如：煤油、甲苯或含碳的气体。
渗碳温度T=900~950℃。
保温时间—取决于要求的渗碳层深度，从几小时到十几小时不等。
零件表面含碳量Wc=0.8~1.1%
渗层深度：0.5~2mm
4.
回火是把淬火后的金属制件重新加热到某一温度，保温一段时间，然后置于空气或油中冷却的热处理工艺。
回火的目的：为了消除淬火时因冷却过快而产生的内应力，降低金属材料的淬性，使它具有一定的韧性。
根据加热温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。
（1）低温回火：回火温度为150～250℃。低温回火能消除一定的内应力，适当地降低钢的脆性，提高韧性，同时工件仍保持高硬度、高耐磨性，应用于各种量具和刃具。
金属材料热处理工艺精选全文
适用于中碳钢0.4~0.5%C
表面：M回
心部：S回(调质)或F+S(正火)
渗碳
向钢表面渗入碳原子的过程
提高表面含碳量，获得表硬里韧的性能
渗碳温度:900~950℃
适用于低碳钢0.1~0.25%C
淬火温度：
心部Ac3+30~50℃
表面Ac1+30~50℃
渗碳缓冷后组织：表层P+网状Fe3CⅡ;心部F+P;中间为过渡区
心部：M回+F（渗透时）
表面：M回+A’(少)+颗粒状Fe3C
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’
Ac1~Ac3,M+F
M+A’
M细+A’+粒状Fe3C
回火
将淬火钢加热到A1以下某温度后再冷却的热处理工艺
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热处理方法
概念
目的
加热温度
组织
退火
将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）
1.调整硬度,便于切削加工。
2.消除残余内应力
3.细化晶粒,为最终热处理作组织准备
亚共析钢Ac3+(30~50)℃
共析钢Ac1+(30~50)℃
过共析钢Ac1+(30~50)℃
F+P
P
P球
正火
将亚共析钢加热到Ac3+(30~80)℃，共析钢加热到Ac1+(30~80)℃,
各种材料热处理退火加工工艺
各种材料热处理退火加工工艺说到热处理退火，大家可能都会有点懵。
别着急，今天咱们就来聊聊这个话题。
热处理退火并不是什么高深莫测的东西，反正咱们就把它当做是给材料做个“按摩”——松一松，缓一缓，放松一下。
就是为了让它变得更好用，强度更合适，不容易开裂，甚至能提高它的耐腐蚀性。
你看，像人一样，整天紧绷着，啥事儿都做不好。
退火就像给它做个放松操，轻轻松松，整个人（或者说是材料）都不一样了。
好啦，首先得讲讲退火是什么。
退火其实就是把材料加热到一定的温度，保持一段时间，然后慢慢冷却下来。
听着简单吧，但实际操作起来可不那么容易哦。
因为每种材料的性质都不一样，它们需要的温度和时间也大不相同。
就像做菜，烤鸡翅和煮蛋肯定不能放在同一温度下，得根据材料的不同来决定“火候”。
有些材料加热过头就容易变脆，时间短了又可能不够软化。
所以，热处理退火是个大讲究，得细心。
咱们就从钢铁这块儿说起。
钢铁在制造过程中经常会因为成型、焊接等原因产生内应力。
你想啊，钢铁这么坚硬的家伙，里面要是积攒了不少压力，迟早得爆发。
就像你把气球吹得越来越大，最后能不能顶得住你还不一定。
退火的作用，就是让这些内应力得到释放，钢铁能变得更均匀、更平衡，降低脆性，增加延展性。
这样，后续加工起来也不会像个“易碎品”，不容易坏。
想象一下，你买了个精致的陶瓷杯，拿在手里轻轻一摔，啪！碎了。
但如果它是退火过的材料，可能就不会这么脆弱了。
那铝合金呢？铝合金退火也有它的特殊需求。
铝合金本身比钢铁轻，但强度也相对较低。
如果没有做过退火处理，它可能会因为硬度过高导致脆裂。
而退火之后，铝合金的晶体结构得到改善，强度和韧性都能得到更好的平衡，使用起来更加可靠。
尤其是在航空、汽车这些高要求的领域，铝合金的退火可谓是至关重要。
咱们随便一提，汽车的车身、大飞机的机身，很多部件其实都用的铝合金。
要是铝合金在制造时没经过退火，设计再巧妙，效果也可能差强人意，最后影响的是整个结构的安全性。
热处理工艺流程
热处理工艺流程热处理是通过对金属材料进行加热、保温和冷却的过程，以改变其组织结构和性能的一种工艺。
热处理可以提高金属的硬度、强度、韧性、耐磨性等性能，并改善其加工性能和使用寿命。
本文将详细介绍热处理的工艺流程和各个步骤。
1. 材料准备热处理的第一步是对材料进行准备。
这包括选择适合热处理的材料，检查材料的质量和尺寸，并清洁材料表面以去除污垢和氧化物。
2. 加热加热是热处理的核心步骤之一。
加热的目的是使材料达到所需的温度，以改变其组织结构和性能。
加热可以通过多种方式进行，如火焰加热、电阻加热、电磁感应加热等。
在加热过程中，需要控制加热速率和加热温度。
加热速率应根据材料的类型和尺寸来确定，以避免材料的变形和裂纹。
加热温度应根据所需的热处理效果来确定，可以根据材料的相图和热处理手册进行选择。
3. 保温保温是热处理的另一个核心步骤。
在加热到所需温度后，需要将材料保持在该温度下一段时间，以使其组织结构发生相应的变化。
保温时间的长短取决于材料的类型和尺寸，以及所需的热处理效果。
在保温过程中，需要控制保温温度和保温时间。
保温温度应保持稳定，以确保材料的组织结构得到充分的改变。
保温时间应根据所需的热处理效果来确定，可以根据材料的相图和热处理手册进行选择。
4. 冷却冷却是热处理的最后一步。
在保温结束后，需要将材料迅速冷却，以固定其新的组织结构和性能。
冷却的方式可以是自然冷却、风冷、水淬等，具体取决于材料的类型和所需的热处理效果。
在冷却过程中，需要控制冷却速率和冷却介质的选择。
冷却速率应根据材料的类型和尺寸来确定，以避免材料的变形和裂纹。
冷却介质的选择应根据材料的相图和热处理手册进行选择，以确保材料能够达到所需的组织结构和性能。
5. 淬火淬火是热处理中常用的一种方法，用于提高材料的硬度和强度。
淬火是在材料加热到一定温度后，迅速冷却至室温或低温，以使材料的组织结构发生马氏体转变。
淬火过程中，需要控制淬火温度、淬火介质和淬火时间，以确保材料能够达到所需的硬度和强度。
热作模具材料及热处理热作模具材料及热处理
热作模具材料及热处理热作模具材料及热处理●热作模具主要用于高温条件下的金属成形，使加热的金属或金属获得所需要的形状。
●按用途可分为热锻模、热镦模、热挤压模、压铸模和高速成形模具等。
●通常在反复受热和冷却的条件下工作，变形加.上的时间越长，受热就越严重。
模具面温升常达300—700°C之间，要求有较高的热强性、热疲劳性和韧性，常选用中碳(wc=0.3%一0.6%)合金钢来制作。
第一节热作模具材料的主要性能要求●工作特点:热作模具是在机械载荷和温度均发生循环变化情况下工作的。
●热作模具材料分类:按照工作温度和失效形式不同，可将热作模具材料分为低耐热高韧性钢(350一370°C)、中耐热韧性钢(550—600°C)、高耐热钢(600—650°C)等。
有特殊要求的热作模具也可以采用奥氏体型耐热钢、高温合金或硬质合金，甚至是难熔合金来制造。
热作模具材料的使用性能要求●评价热作模具钢的性能指标:室温和高温使用条件下的硬度!强度!韧度等。
●热作模具材料使用时一般有七个方面的性能要求。
(1)硬度热作模具钢的硬度为40—52HRC。
通常模具钢的硬度取决于马氏体中的碳含量、钢的奥氏体化温度和保温时间。
应该指出的是:钢的最佳淬火温度要通过该钢的“淬火温度一晶粒度一硬度”关系曲线来选择。
马氏体中的二次硬化则与钢的合金化程度有关系，随着回火温度的升高，马氏体中的碳含量虽然降低，但如果特殊碳化物呈弥散析出并促使残余奥氏体转变成马氏体，则模具钢的高温硬度将会提高。
(2)强度强度是模具整个截面或某个部位在服役时抵抗静载断裂的抗力。
在压缩条件下工作的模具，可测试其抗压强度。
用拉伸试验测定一定温度下的抗拉强度σb,和屈服点σs,一般模具不允许发生永久的塑性变形，所以要求具有高的屈服强度。
而当模具钢的塑性较差时，一般不用抗拉强度而用抗弯强度σbb作为力学指标，抗弯试验产生的应力状态与许多模具工作表面所处的应力状态极其相似，能精确地反映构料的成分和组织对性能的影响。
金属材料及其热处理
㈡ 热处理工艺
工艺
目的
加热温度
组织
退火
1.调整硬度,便于切削加工。 2.细化晶粒,为最终热处理作组织准备。
亚共析钢Ac3+30~50℃ 共析钢 Ac1+30~50℃ 过共析钢Ac1+30~50℃
F+P P P球
正火
1.低中碳钢同退火。 2.过工析钢：消除网状二次渗碳体。 3.普通件最终热处理
三、组织
㈠ 纯金属的组织 1、结晶：金属由液态转变为晶体的过程 ⑴ 结晶的条件——过冷：在理论结晶温度以下发生结晶的现象。 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差。 ⑵ 结晶的基本过程——晶核形成与晶核长大 形核——自发形核与非自发形核 长大——均匀长大与树枝状长大
⑶ 结晶晶粒度控制方法：①增加过冷度；②变质处理；③机械振动、搅拌 2、纯金属中的固态转变 同素异构转变：物质在固态下晶体结构随温度而发生变化的现象。 固态转变的特点：①形核部位特殊；②过冷倾向大;③伴随着体积变化。
2、冷却时的转变
⑴ 等温转变曲线及产物
650℃
600℃
550℃
350℃
A1
MS
Mf
时间
P
S
T
B上
B下
M
M+A’
A→P
A→S
A→T
A→B上
A→B下
金属材料的热处理工艺及性能改善技术
金属材料的热处理工艺及性能改善技术随着工业技术的不断发展，金属材料在各个领域中扮演着重要的角色。
然而，金属材料的性能往往需要根据具体需求进行改善。
而其中一种常见的方法就是通过热处理工艺来实现。
本文将介绍金属材料的热处理工艺及性能改善技术。
1. 热处理工艺热处理是指通过加热和冷却等一系列工艺过程，使金属材料的结构及性能得到改善的工艺方法。
常见的热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火等。
1.1 退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工艺。
通过退火可使金属材料的晶粒细化、消除内应力以及改善塑性和韧性等性能。
1.2 正火正火是将金属材料加热到适当温度，然后在空气中自然冷却的工艺。
正火可以提高金属的强度和硬度，但相对于淬火而言变形较小。
1.3 淬火淬火是将金属材料加热到临界温度，然后迅速冷却的工艺。
淬火可以使金属材料的组织变为马氏体，从而提高硬度和强度，但会减小其塑性和韧性。
1.4 回火回火是将淬火后的金属材料再次加热到适当温度后冷却的工艺。
通过回火可以减轻淬火带来的脆性，提高金属材料的韧性和塑性。
2. 性能改善技术除了热处理工艺外，还有一些其他的技术可以用于金属材料的性能改善。
2.1 表面处理技术表面处理技术可以通过改变金属材料的表面结构和成分，来提升其耐磨性、耐腐蚀性以及表面光洁度等性能。
常见的表面处理技术包括电镀、喷涂和化学处理等。
2.2 合金化合金化是指将金属材料与其他元素进行混合，形成新的合金材料的过程。
通过合金化可以改变金属材料的组织结构和成分，从而改善其硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能。
2.3 疲劳寿命改善技术金属材料在长时间的使用过程中往往会出现疲劳破坏。
为了提高金属材料的疲劳寿命，可以采用表面强化、应力调控和表面涂覆等技术来改善材料的耐疲劳性能。
2.4 加工技术金属材料在加工过程中，其组织结构可能会发生变化，从而影响其性能。
因此，通过精确的加工技术可以使金属材料的性能得到改善。
材料的热处理
材料的热处理
材料的热处理是指通过加热和冷却等一系列工艺对材料进行处理，以改变其结构和性能的方法。
常见的热处理工艺包括退火、淬火、正火和回火等。
下面将对这些热处理工艺进行介绍。
1. 退火：将材料加热到一定温度，然后缓慢冷却，目的是消除材料内部的应力和晶界缺陷，提高材料的塑性和韧性。
退火工艺常用于冷加工后的金属材料，如钢材。
2. 淬火：将材料加热到高温，然后迅速冷却，使材料快速从奥氏体变成马氏体。
这样可以使材料的硬度和强度得到提高，但韧性会减少。
淬火常用于制造刀具、弹簧等需要高硬度和强度的金属材料。
3. 正火：将材料加热到一定温度，然后在空气中冷却，使材料的组织细化，提高材料的韧性。
正火常用于中碳钢和中合金钢等材料的热处理。
4. 回火：将材料先淬火再加热到一定温度，然后冷却。
通过回火可以改变淬火过硬的材料的组织和性能，降低硬度和强度，提高韧性。
回火常用于制造工具和机械零件等材料。
除了上述几种常见的热处理工艺，还有一些特殊的热处理工艺，如表面处理、固溶处理等。
表面处理是指对材料的表面进行加热处理，以形成一层具有特殊功能或特殊性能的表面层，如渗碳、氮化、氧化等。
固溶处理是对某些金属合金进行加热到固溶温度进行溶解处理，然后快速冷却，目的是消除合金中的过饱和相，提高合金的强度和硬度。
总之，材料的热处理是一种重要的金属材料加工工艺，可以通过改变材料的结构和性能，提高材料的塑性、韧性、硬度和强度。
通过选择合适的热处理工艺，可以使材料适应不同的使用要求，延长材料的使用寿命，提高材料的性能。
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。
机械工程材料及热加工工艺试题及答案
机械工程材料及热加工工艺试题及答案一、名词解释：１、固溶强化：固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。
２、加工硬化：金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。
２、合金强化：在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度４、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。
５、细晶强化：晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。
二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法名称机床床身汽车后桥齿轮候选材料T10A,KTZ450-06,HT20040Cr,20CrMnTi,60Si2Mn选用材料HT20020CrMnTi热处理方法时效渗碳＋淬火＋低温回火最终组织P＋F＋G片表面Cm＋M＋A’心部F＋MCm＋M＋A’Cm＋M＋A’T回Cm＋M＋A’F＋Pa+SnSbAS回＋G球滚动轴承GCr15,Cr12,QT600-2GCr15球化退火＋淬火＋低温回火锉刀9SiCr,T12,W18Cr4VT12球化退火＋淬火＋低温回火汽车板簧钻头桥梁滑动轴承耐酸容器发动机曲轴45,60Si2Mn,T10W18Cr4V，65Mn,201Cr13,16Mn,Q195H70,ZSnSb11Cu6,T860Si2MnW18Cr4V16Mn,ZSnSb1 1Cu6淬火＋中温回火淬火＋低温回火不热处理不热处理固溶处理等温淬火＋高温回火Q235,1Cr18Ni9Ti,ZGMn131Cr18Ni9TiQT600-3,45,ZL101QT600-3三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为：下料锻造正火机加工调质机加工（精）轴颈表面淬火低温回火磨加工指出：1、主轴应用的材料：45钢2、正火的目的和大致热处理工艺细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段时间空冷3、调质目的和大致热处理工艺强度硬度塑性韧性达到良好配合淬火＋高温回火4、表面淬火目的提高轴颈表面硬度5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。
工程材料及热处理(完整版)
工程材料及热处理一、名词解释（20分）8个名词解释1.过冷度：金属实际结晶温度T和理论结晶温度、Tm之差称为过冷度△T，△T=Tm-T。
2.固溶体：溶质原子溶入金属溶剂中形成的合金相称为固溶体。
3.固溶强化：固溶体的强度、硬度随溶质原子浓度升高而明显增加，而塑、韧性稍有下降，这种现象称为固溶强化。
4.匀晶转变：从液相中结晶出单相的固溶体的结晶过程称匀晶转变。
5.共晶转变：从一个液相中同时结晶出两种不同的固相6.包晶转变：由一种液相和固相相互作用生成另一种固相的转变过程，称为包晶转变。
7.高温铁素体：碳溶于δ-Fe的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号δ表示。
铁素体：碳溶于α－Fe的间隙固溶体，体心立方晶格，用符号α或F表示。
奥氏体：碳溶于γ-Fe的间隙固溶体，面心立方晶格，用符号γ或F表示。
8.热脆（红脆）：含有硫化物共晶的钢材进行热压力加工，分布在晶界处的共晶体处于熔融状态，一经轧制或锻打，钢材就会沿晶界开裂。
这种现象称为钢的热脆。
冷脆：较高的含磷量，使钢显著提高强度、硬度的同时，剧烈地降低钢的塑、韧性并且还提高了钢的脆性转化温度，使得低温工作的零件冲击韧性很低，脆性很大，这种现象称为冷脆。
氢脆：氢在钢中含量尽管很少，但溶解于固态钢中时，剧烈地降低钢的塑韧性增大钢的脆性，这种现象称为氢脆。
9.再结晶：将变形金属继续加热到足够高的温度，就会在金属中发生新晶粒的形核和长大，最终无应变的新等轴晶粒全部取代了旧的变形晶粒，这个过程就称为再结晶。
10.马氏体：马氏体转变是指钢从奥氏体状态快速冷却，来不及发生扩散分解而产生的无扩散型的相变，转变产物称为马氏体。
含碳量低于0.2%，板条状马氏体；含碳量高于1.0%，针片状马氏体；含碳量介于0.2%-1.0%之间，马氏体为板条状和针片状的混合组织。
11.退火：钢加热到适当的温度，经过一定时间保温后缓慢冷却，以达到改善组织提高加工性能的一种热处理工艺。
12.正火：将钢加热到3c A或ccmA以上30-50℃，保温一定时间，然后在空气中冷却以获得珠光体类组织的一种热处理工艺。