金属工艺学

强度：金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。

抗拉强度：是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力。

塑性：是金属在力的作用下，产生不可逆永久变形的能力。

冲击韧性：金属材料在冲击载荷下抵抗破坏的能力。

断裂韧性：指材料阻止宏观裂纹失稳扩展能力的度量，也是材料抵抗脆性破坏的韧性参数。它和裂纹本身的大小、形状及外加应力大小无关。是材料固有的特性，只与材料本身、热处理及加工工艺有关。是应力强度因子的临界值。常用断裂前物体吸收的能量或外界对物体所作的功表示。

硬度：金属的坚硬程度。

三种硬度测量：布氏硬度（HB）、洛氏硬度(HR)应用最广、维氏硬度

韧性：金属材料断裂前吸收的变形能量的能力。

过冷度：理论结晶温度—实际结晶温度

冷却速度越快实际结晶温度就越低，过冷度就越大；反之，冷却速度越慢，过冷度越小。细晶强化：细晶粒受到外力发生塑性变形可分散在更多的晶粒内进行，塑性变形较均匀，应力集中较小；此外，晶粒越细，晶界面积越大，晶界越曲折，越不利于裂纹的扩展，在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑性和韧性。。故工业上将通过细化晶粒以提高材料强度的方法称为细晶强化

枝状结晶：接触面积大，散热快，能极速恢复到平衡状态。

晶粒越细，其强度、硬度越高而且塑性韧性越好。晶核越多，晶核长大的余地就越小，长成的晶粒就越小。

细化铸态金属晶粒的主要途径：

提高冷却速度，以增加晶核的数目；在金属浇注之前，向金属液中加入变质剂进行变质处理，以增加外来晶核；此外，还可以采用热处理或塑性加工方法，使固态金属晶粒细化。

铁碳合金的组织可以分为：固溶体、金属化合物、机械混合物。

固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格而仍保持溶剂晶格类型的金属晶粒称为固溶体。形成固溶体时，溶剂晶格将产生不同程度的畸变，这种畸变使塑性变形阻力增加，变现为固溶体的强度、硬度有所增加，这种现象称为固溶强化。

固溶体：铁素体（600时C含量为o.oo6%，727时C含量为0.0218%）、奥氏体属于高温组织（1148时C含量为2.11%，727时含C量为0.77%）

化合物：渗碳体硬度极高，塑性韧性极低，伸长率和冲击韧度近于零。

机械混合物：

珠光体：是铁素体和渗碳体的机械混合物C含量为0.77%有着良好的力学性能，抗拉强度高、硬度较高、有一定的塑性和韧性。

莱氏体：奥氏体和渗碳体的机械混合物，C含量为4.3%渗碳体较多，较硬脆。

热处理

普通热处理：退火、正火、淬火、回火

表面热处理：表面淬火、化学热处理

热处理使之成为奥氏体初始成为奥氏体时，晶粒非常细小，保持细小的奥氏体晶粒可使冷却后的组织继承其细小的晶粒，这不仅强度高，且塑性韧性均较好。如果加温过高或保温时间过长，将会使奥氏体的晶粒急剧长大。

马氏体：由于C含量过于饱和，致使马氏体晶格发生严重的畸变，因此中碳以上的马氏体通常具有高硬度，但韧性很差。钢在淬火时过冷奥氏体转变为马氏体，低碳钢淬火所获得的马氏体虽然硬度不高，但有着良好的韧性，具有一定的价值。

退火：将钢加热、保温然后随炉或埋入灰中使其缓慢冷却的热处理工艺。

完全退火：铸钢件和重要锻件。完全退火可以降低硬度，改善切削加工件。将亚共析钢加热到A3以上30~50，保温后缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织。呈现的是完全奥氏体状态，由于晶粒非常的细小，缓慢冷却时，通过重结晶使钢件获得细小的晶粒，并消除了内应力。球化退火：主要用于过共析钢件。过共析钢经过锻造后珠光体晶粒粗大存在少量的二次渗碳体，硬度高脆性大，淬火时容易产生裂纹和变形。经过球化退火可以形成组织球化体也是淬火前过共析钢最期望的组织，其硬度低，节省道具。

去应力退火：部分铸件、锻件以及焊接件，有时可用于精密零件的切削加工，使其通过原子扩散及塑性变形消除内应力，防止钢件产生变形。将钢加热到500~650，保温后缓慢冷却，由于加热温度低于临界温度（727），所以钢未发生组织转变。

正火：低碳钢和含碳较低的中碳钢为正火为主，中碳合金钢、高碳钢及复杂件仍以退火为主。将钢加热到Ac3以上30~50（亚共析钢）或Acm以上30~50（过共析钢），保温后在空气中冷却的热处理。与退火相似，将钢加热到奥氏体区，使钢进行重结晶，从而解决铸钢件、锻件的粗大晶粒和组织不均的问题。但正火比退火的冷切速度稍快，形成索氏体。

淬火：将钢加热到Ac3或Ac1以上30~50，保温后在淬火介质中快速冷却，以获得马氏体组织的热处理工艺。

回火：将淬火的钢加热到Ac1一下某温度，保温后冷却到室温的热处理工艺。回火主要是消除淬火内应力，以降低钢的脆性，防止产生裂纹，同时也使钢获得所需的力学性能。

低温回火：组织为回火马氏体。降低淬火钢的内应力和脆性，但基本保持了淬火所获得的高硬度和高耐磨性，刀具模具，滚动轴承等耐磨件。

中温回火：组织是回火托氏体。使钢获得高弹性，保持较高硬度和一定的韧性。弹簧、发条、锻模。

高温回火：组织是回火索氏体。淬火并高温回火称为调质处理。获得强度和韧性都较好的综合力学性能。

表面淬火：通过快速的加热，使钢的表层很快达到淬火温度，在热量来不及达到钢件心部时就立即淬火，从而使表层获得马氏体组织使之有高硬度和高耐磨性，而心部保持原有组织的良好韧性。机床主轴、发动机曲轴。齿轮等。

铸造

铸造：熔炼金属，制造铸型，并将熔炼金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成型方法。

合金的流动性：熔融金属的流动能力。灰铸铁、硅黄铜的流动性最好，铸钢的流动性最差。铸件的凝固方式：

逐层凝固：液固相交叉或间隔很小。随着温度的下降，固体层不断加厚、液体层不断减少，直达铸件的中心，这种凝固方式称为逐层凝固。

糊状凝固：固液相间距很大。由于这种凝固方式与水泥类似，即先呈现糊状而后固化，故称糊状凝固。

中间凝固：大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间，称为中间凝固方式。

收缩：合金从浇注。凝固直至冷却到室温，其体积或尺寸缩减的现象称为收缩。

缩孔：是集中在铸件的上部或最后凝固部位容积较大的孔洞。内部液体因液态收缩和补充凝固层的凝固收缩，体积收缩、液面下降，使铸件内部出现了空隙。合金液态收缩和凝固收缩越大、浇注温度越大、铸件越厚，缩孔的容积越大。

缩松：分散在铸件某区域内的细小缩孔，称为缩松。

缩孔缩松的防止：在安放冒口的同时，还可以在铸件上某些厚大部位增设冷铁。

热应力：由于铸件的壁厚不均匀、各部分的冷却速度不同，以致在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的。减少温度差使其均匀冷却可以预防热应力。