热处理基本知识.ppt

前的应力循
应 力
环次数N之
间的关系曲
线，称为疲
劳曲线。
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循环次数N
金属材料的工艺性能
是指金属材料所具有的能够适应各种加 工工艺要求的能力。
金属材料常用的加工工艺方法： 铸造、压力加工、焊接、切削加工等。
各种工艺方法对材料提出的要求
铸造：将熔融金属浇注、压射或吸入铸 型型腔中，待其凝固后而得到的一定形 状和性能的铸件的方法。
强度
强度：是指材料抵抗塑性变形和断裂的 能力。
强度极限 b 和屈服极限 s 是表征强度的主
要性能指标。 屈服极限是材料发生塑性变型时的应力； 强度极限是材料发生断裂时的应力。
刚度
刚度：是指材料抵抗弹性变形的能力。 弹性模量E:在弹性变形范围内，应力与应 变的比值E为常数，称为弹性模量；
弹性模量E是表征材料刚度的主要性能指 标。
金属零件的表面处理
表面处理是在金属表面附上一层覆盖层， 以达到防腐、改善性能及装饰的作用。 通常分电镀、化学处理和涂漆三种。
电镀
电镀是应用电解原理在某些金属（或非 金属）表面镀上一薄层其它金属或合金 的过程。
分为：镀铬 、镀镍 、镀锌
化学处理
金属零件表面的化学处理主要有氧化和 磷化。
氧化是零件表面形成该金属的氧化膜， 以保护金属不受侵蚀，并起美化作用；
塑性
塑性：是指在外力作用下，金属产生塑 性变型而不产生断裂的能力Fra Baidu bibliotek工程上一 般用材料被拉断后所留下的残余变形来 表示材料的塑性，一般用两个指标来表 示：
延伸率： l1 l 10% 0
l
收缩率： AA1 10% 0
A
硬度
硬度：材料抵抗压入物压陷的能力， 即材料对局部塑性变形的抵抗能力。 工程上常用的洛氏硬度和布氏硬度分 别为：HRC和HBC。
2、正火：将钢件加热到临界温度以上30 －50度，保温一段时间后从炉中取出在 空气中冷却。
目的：正火和退火相似，但正火后机械 强度略高。
3、淬火和回火 淬火是将工件加热到临界温度以上30－50度，
保温一定时间，然后在水或盐水或油中急速冷 却。
目的：提高钢的硬度和强度。但急速冷却引起 内应力，使钢变脆，所以淬火后必须回火，以 得到较高的强度、硬度和韧性。
韧性和疲劳强度
材料抵抗冲击载荷和变载荷的能力。
韧性：在冲击载荷作用下，材料抵抗破 坏的能力。
疲劳强度：金属材料受到交变载荷作用 时会产生交变应力，即使其应力未超过 屈服极限，但当应力循环次数增加到某 一数值N后，材料也会发生断裂，这种现 象，叫金属的疲劳。
疲劳曲线
材料承受交
变或重复应
力与其断裂
回火：将淬火后的工件加热到临界温度 以下，保温一定时间后在空气或水或油 中冷却。
目的：硬度、强度略有降低，但消除了 内应力和脆性。
调质：淬火＋高温回火，可以使钢材获 得良好的综合机械性能。
表面化学热处理
化学热处理是将钢件放在某种化学介质 中，通过加热、保温、冷却的方法使介 质中的某些元素渗入钢件表面，改变了 表面层的化学成分，从而使其表面具有 与内部不同的特殊性能。一般都是使表 面获得高硬度、高疲劳极限，以及耐磨、 防腐蚀性能。
磷化是在金属表面生成一层不溶于水的 磷酸盐薄膜，可以保护金属。
常用金属材料
铸铁 碳素钢 合金钢 有色金属材料
常用金属材料
1、铸铁：铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合 金。
性能：具有良好的铸造性、耐磨性、吸振性及 切削加工性能，而且价格低廉，生产设备简单。 因此，它是应用最多的一种金属材料。
钢的热处理可以改善钢的加工工艺性能、提高 钢的机械性能、增加寿命、耐磨性等。
热处理方法：
1、退火：将钢件加热到临界温度以上20－30
度，经保温一段时间后随热处理炉（或埋入石 灰石、沙中冷却）缓慢冷却至500度以下，然 后在空气中冷却。
目的：降低钢的硬度，改善切削性能；细化钢 的晶粒，减少组织的不均匀性，消去工件在锻 造、铸造中出现的内应力。
渗碳
将低碳钢工件放在大量含碳的固体（木 炭粉和碳酸盐）或气体（天然气、煤气 等）介质中，加热到850~950℃，保温 一段时间，使碳扩散到钢表面层内，使 表面层的含碳量达到0.8%~1.2%。再经 淬火和低温回火，从而获得高硬度和耐 磨性。
氮化
将钢件放入含有氮的介质或利用氨气加 热分解的氮气中，加热到500~620℃， 持续保温20~50小时，使氮扩散渗入钢 件表面层内。经氮化处理的钢件不再经 淬火便具有很高的表面层硬度及耐磨性， 并大大提高疲劳极限、耐腐蚀性能及耐 热性。
铸造性：是指浇注时液态金属的流动性、 凝固时的收缩性和偏析倾向等。
灰口铸铁和青铜有良好的铸造性能。
锻造性：是指材料在压力加工时，能改 变形状而不产生裂纹的性能。
低碳钢的锻造性好，铸铁没有锻造性。
焊接性：是指材料在通常的焊接方法和 焊接工艺条间下，能否获得良好焊缝的 性能。
低碳钢的焊接性能好，铸铁的焊接性能差。
2.3 机械工程材料及钢的热处理
金属材料的机械性能及工艺性能 金属材料的热处理及零件表面处理 常用金属材料 常用非金属材料 选用材料的一般原则
金属材料的机械性能及工艺性能
金属材料的机械性能 金属材料的机械性能主要是指在外力作用 下表现出来的特性。 如：强度、刚度、塑性、硬度、韧性、 疲劳强度等。
分类：（1）灰口铸铁；（2）可锻铸铁； （3）球墨铸铁；（4）合金铸铁
碳素钢
通常把含碳量在0.02%~2.11%之间的铁碳合 金称为钢（碳素钢）。
碳素钢可以轧制成板材和型材，也可以锻造成 各种形状的锻件，但锻件的形状一般比铸件简 单。
分类 （1）普通碳素结构钢：Q195、Q215等 （2）优质碳素结构钢：30、45号钢等 （3）碳素铸钢：ZG310－570等 （4）碳素工具钢；T10等
合金钢
为了改善钢的性能，专门在钢中加入一种 或数种合金元素的钢叫做合金钢。
切削加工性：是指对材料进行切削加工 的难易程度。
灰口铸铁具有良好的切削加工性。
金属材料的热处理与零件的表面处理
钢的热处理：将钢在固态范围内施以不同形式 的加热、保温和冷却，从而改变（或改善）其 组织结构，以达到预期性能的操作工艺。
热处理不改变工件形状，只改变内部组织结构， 以获得不同的机械性能。