金属材料和热处理基本知识培训ppt课件
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金属材料及其热处理PPT课件
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（1）金属锻压加工的特点
① 锻压加工后，可使金属获得较细密的晶粒，能合理控制金属纤 维方向，使纤维方向与应力方向一致，提高零件的性能。
② 锻压加工后，坯料的形状和尺寸发生改变而其体积基本不变， 与切削加工相比，可节约金属材料和加工工时。
③ 除自由锻造外，其他锻压方法如模锻、冲压等，都具有较高的 劳动生产率。
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（2）合金钢的牌号 我国合金钢的编号是按照合金钢中的含碳量，以及所含合金元素 的种类（元素符号）、含量来编制的。一般牌号的首位是表示 碳的平均质量分数的数字，表示方法与优质碳素钢的编号是一 致的。对于结构钢，平均质量分数以万分数计，对于工具钢， 以千分数计。
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（3）铸钢的牌号及用途 ① 工程用铸造碳钢的牌号前面是ZG（“铸钢”二字汉语拼音字 首），后面第一组数字表示屈服点，第二组数字表示抗拉强度， 若牌号末尾标字母H（焊），则表示该钢是焊接结构用碳素铸钢。 ② GB/T5613—1995《铸钢牌号表示方法》规定，以化学成分表 示的铸钢牌号中“ZG”后面一组数字表示铸钢的名义万分碳含量， 其后排列各主要合金元素符号及其名义百分含量。
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铸造、锻压和焊接是机械制造中最常用的三种金属热 加工方法。其产品大多是零件的毛坯。
1. 铸造
铸造：熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝 固后获得具有一定形状与性能的铸件的成形方法。
铸件：用铸造方法得到的金属件。铸件一般作为毛坯使用 ，需要进行切削后才能成为零件。
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焊接有连接性能好，省工省料，成本低，重量轻，可 简化工艺等优点，所以应用广泛。但同时它也存在一些不 足之处，如结构不可拆，更换修理不方便；焊接接头组织 性能变坏；存在焊接应力，容易产生焊接变形；容易出现 焊接缺陷等。有时焊接质量成为突出问题，焊接接头往往 是锅炉压力容器的薄弱环节，实际生产中应特别注意。
（1）金属锻压加工的特点
① 锻压加工后，可使金属获得较细密的晶粒，能合理控制金属纤 维方向，使纤维方向与应力方向一致，提高零件的性能。
② 锻压加工后，坯料的形状和尺寸发生改变而其体积基本不变， 与切削加工相比，可节约金属材料和加工工时。
③ 除自由锻造外，其他锻压方法如模锻、冲压等，都具有较高的 劳动生产率。
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（2）合金钢的牌号 我国合金钢的编号是按照合金钢中的含碳量，以及所含合金元素 的种类（元素符号）、含量来编制的。一般牌号的首位是表示 碳的平均质量分数的数字，表示方法与优质碳素钢的编号是一 致的。对于结构钢，平均质量分数以万分数计，对于工具钢， 以千分数计。
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（3）铸钢的牌号及用途 ① 工程用铸造碳钢的牌号前面是ZG（“铸钢”二字汉语拼音字 首），后面第一组数字表示屈服点，第二组数字表示抗拉强度， 若牌号末尾标字母H（焊），则表示该钢是焊接结构用碳素铸钢。 ② GB/T5613—1995《铸钢牌号表示方法》规定，以化学成分表 示的铸钢牌号中“ZG”后面一组数字表示铸钢的名义万分碳含量， 其后排列各主要合金元素符号及其名义百分含量。
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铸造、锻压和焊接是机械制造中最常用的三种金属热 加工方法。其产品大多是零件的毛坯。
1. 铸造
铸造：熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝 固后获得具有一定形状与性能的铸件的成形方法。
铸件：用铸造方法得到的金属件。铸件一般作为毛坯使用 ，需要进行切削后才能成为零件。
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焊接有连接性能好，省工省料，成本低，重量轻，可 简化工艺等优点，所以应用广泛。但同时它也存在一些不 足之处，如结构不可拆，更换修理不方便；焊接接头组织 性能变坏；存在焊接应力，容易产生焊接变形；容易出现 焊接缺陷等。有时焊接质量成为突出问题，焊接接头往往 是锅炉压力容器的薄弱环节，实际生产中应特别注意。
金属材料与热处理一ppt课件
2、抗拉强度
指试样拉断前所承受的最大拉应力。 其物理意义是在于它反映了最大均匀变形的抗力。
Rm = Fm/S0
R R 当材料的内应力 ＞ m时，材料将产生断裂。 Rm常用作脆性材料的选材和设计的依据。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
第二单元 金属材料的性能
金属材料的性能
力
物
化
化
学
理
学
学
性
性
性
性
能
能
能
能
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
力学性能
➢ 力学性能 指金属在力的作用 下所显示出的与弹性和非弹性反 应相关或涉及应力-应变关系的 性能，如弹性、强度、硬度、塑 性、韧性等
组织和性能的研究。 4．材料的设计及选用科学化 按照指定的性能对材料进行结构、成分的科学设计。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
六、关于本课程(1)
1. 本课程的目的是讲授金属结构材料的物理冶 金问题，使学生掌握金属及合金中的化学成 分、组织结构、生产过程、环境对金属材料 各种性能的影响的基本规律；
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
四、金属材料发展的历史(1)
1.公元前3800年，出现人工冶炼的铜器，我国在公 元前3000年出现锡青铜——甘肃东乡马家窑文 化的青铜刀（含6％~10％Sn）。商、周时期是 中国青铜器的鼎盛时期。
指试样拉断前所承受的最大拉应力。 其物理意义是在于它反映了最大均匀变形的抗力。
Rm = Fm/S0
R R 当材料的内应力 ＞ m时，材料将产生断裂。 Rm常用作脆性材料的选材和设计的依据。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
第二单元 金属材料的性能
金属材料的性能
力
物
化
化
学
理
学
学
性
性
性
性
能
能
能
能
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
力学性能
➢ 力学性能 指金属在力的作用 下所显示出的与弹性和非弹性反 应相关或涉及应力-应变关系的 性能，如弹性、强度、硬度、塑 性、韧性等
组织和性能的研究。 4．材料的设计及选用科学化 按照指定的性能对材料进行结构、成分的科学设计。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
六、关于本课程(1)
1. 本课程的目的是讲授金属结构材料的物理冶 金问题，使学生掌握金属及合金中的化学成 分、组织结构、生产过程、环境对金属材料 各种性能的影响的基本规律；
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
四、金属材料发展的历史(1)
1.公元前3800年，出现人工冶炼的铜器，我国在公 元前3000年出现锡青铜——甘肃东乡马家窑文 化的青铜刀（含6％~10％Sn）。商、周时期是 中国青铜器的鼎盛时期。
金属材料及热处理基础知识.ppt
硬质合金 HBW 450- 600 用于测量淬火钢
2 .洛氏硬度
以顶角为120度的金刚石圆锥体或直径1．588mm的淬火 钢球作为压头，以一定的压力使其压入材料表面，测量压痕 深度来确定其硬度，即为洛氏硬度。被测材料硬度，可直接 在硬度计刻盘读出。
洛氏硬度常用的有三种，分别以HRA、HRB、HRC来表示。 洛氏硬度符号、试验条件和应用表
下贝氏体：无方向性的针状铁素体上弥散分布着细小颗粒的 渗碳体
7、魏氏组织
魏氏组织是在比较大的过冷度下形成的。奥氏体过冷到这 一温度区内，便会形成魏氏组织。魏氏组织铁索体是以切变机 理形成的其生长往往都是由晶界网状铁索体分枝，许多铁赢体 片平行地向晶粒内部长大。铁素体片之间的奥氏体随后变成珠 光体。魏氏组织会降低钢的塑性和韧性，尤其是冲击韧性。
3．维氏硬度 测定维氏硬度的原理基本上和布氏硬度相同，区别在于压头
采用锥面夹角为136度的金刚石正四棱锥体，压痕是四方锥形。 维氏硬度值用HV表示。
压痕面
4. 里氏硬度
原理：当材料被一个冲击体撞击时，较硬材料使冲击体产生 的反弹速度大于较软者。
5. 硬度与强度值的对应关系 由于硬度值综合反映了材料在局部范围内对塑性变形等 的抵抗能力，故它与强度值也有一定关系。 工程上：
冷却速度对晶粒大小的影响
快速冷却，形核点多，晶粒细小 冷却速度慢，均匀长大，晶粒粗大
1.2.2 铁碳合金的基本组织 铁 碳含量>2%--弱而脆
铁碳合金
铁素体—碳熔于α铁或δ铁中的固溶体 F
钢 奥氏体—碳熔于γ铁中的固溶体 A 强而韧 碳含量 0.02%-2%
渗碳体—铁碳金属化合物含碳6.67% Fe3C
许用应力 o
n
安全系数
2 .洛氏硬度
以顶角为120度的金刚石圆锥体或直径1．588mm的淬火 钢球作为压头，以一定的压力使其压入材料表面，测量压痕 深度来确定其硬度，即为洛氏硬度。被测材料硬度，可直接 在硬度计刻盘读出。
洛氏硬度常用的有三种，分别以HRA、HRB、HRC来表示。 洛氏硬度符号、试验条件和应用表
下贝氏体：无方向性的针状铁素体上弥散分布着细小颗粒的 渗碳体
7、魏氏组织
魏氏组织是在比较大的过冷度下形成的。奥氏体过冷到这 一温度区内，便会形成魏氏组织。魏氏组织铁索体是以切变机 理形成的其生长往往都是由晶界网状铁索体分枝，许多铁赢体 片平行地向晶粒内部长大。铁素体片之间的奥氏体随后变成珠 光体。魏氏组织会降低钢的塑性和韧性，尤其是冲击韧性。
3．维氏硬度 测定维氏硬度的原理基本上和布氏硬度相同，区别在于压头
采用锥面夹角为136度的金刚石正四棱锥体，压痕是四方锥形。 维氏硬度值用HV表示。
压痕面
4. 里氏硬度
原理：当材料被一个冲击体撞击时，较硬材料使冲击体产生 的反弹速度大于较软者。
5. 硬度与强度值的对应关系 由于硬度值综合反映了材料在局部范围内对塑性变形等 的抵抗能力，故它与强度值也有一定关系。 工程上：
冷却速度对晶粒大小的影响
快速冷却，形核点多，晶粒细小 冷却速度慢，均匀长大，晶粒粗大
1.2.2 铁碳合金的基本组织 铁 碳含量>2%--弱而脆
铁碳合金
铁素体—碳熔于α铁或δ铁中的固溶体 F
钢 奥氏体—碳熔于γ铁中的固溶体 A 强而韧 碳含量 0.02%-2%
渗碳体—铁碳金属化合物含碳6.67% Fe3C
许用应力 o
n
安全系数
金属材料与热处理绪论课件
高性能金属材料的研发与应用
高强度钢
高强度钢具有较高的抗拉强度和屈服点，广泛应用于汽车、建筑 和船舶制造等领域。
轻质金属材料
如钛合金和铝合金，具有密度低、强度高、耐腐蚀等优点，在航空 航天、汽车和体育器材等领域得到广泛应用。
功能金属材料
如形状记忆合金、超导合金和磁性合金，具有特殊的功能性质，在 医疗器械、能源和通讯等领域有广阔的应用前景。
相变和组织转变过程的调控，从而达到改善材料性能的目的。
热处理的方法与分类
• 总结词：热处有其特定的工艺参数和应用范围。
• 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一种工艺方法，主要用于消除内应力、 降低硬度、改善切削加工性等。正火是将金属加热到临界点以上适当温度后保持一定时间，然后空冷至室温的一种工艺 方法，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临界点以上适当温度后迅速冷却至室温的一种工艺 方法，主要用于提高硬度和耐磨性等。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，然后缓慢冷却至室温 的一种工艺方法，主要用于稳定组织、消除内应力、提高韧性等。
03 金属材料的性能与测试
金属材料的力学性能
弹性性能
金属材料在受到外力作用时， 能够迅速恢复其原始状态的能力。
塑性性能
金属材料在受到外力作用时， 能够发生永久变形而不破裂的 能力。
强度性能
金属材料抵抗外力作用而不被 破坏的能力。
硬度性能
金属材料抵抗表面变形或破坏 的能力。
金属材料的物理性能
热导率
金属材料的性质与用途
金属材料的性质
金属材料的性质主要包括物理性质、化学性质和力学性质。
金属材料的用途
金属材料广泛应用于建筑、机械、航空航天、能源、交通、 电子等领域。
《金属学与热处理》课件
举例说明
电子器件中的微型线圈需要采用真空 热处理来确保其导电性能和稳定性； 而医疗器械中常用的钛合金则需要通 过特殊的化学热处理来提高其耐腐蚀 性和生物相容性。
05
热处理设备与工艺控 制
热处理设备的分类与选择
热处理设备的分类
根据加热方式、用途和特点，热处理设备可分为多种类型，如电炉、燃气炉、 真空炉、感应炉等。
举例说明
飞机发动机中的涡轮叶片需要采用特 殊的热处理工艺来提高其高温强度和 抗疲劳性能；而医疗器械中常用的钛 合金则需要通过精细的热处理来确保 其生物相容性和力学性能。
功能金属材料的热处理
总结词
详细描述
功能金属材料具有特殊的物理和化学 性能，其热处理工艺对材料的性能具 有重要影响。
功能金属材料的热处理主要包括真空 热处理、化学热处理和磁场热处理等 工艺。这些工艺能够改变金属的表面 组织结构和化学成分，从而赋予材料 特殊的物理和化学性能。例如，磁性 材料需要进行磁场热处理来提高其磁 导率和磁感应强度；而超导材料则需 要通过真空热处理和化学热处理来确 保其超导性能。
气氛控制
对于某些热处理工艺，如渗碳、 渗氮等，需要控制炉内的气氛， 包括气体组成、压力和流量等， 以确保工件表面的质量。
热处理过程中的环境保护
减少能源消耗
采用先进的热处理技术和设备，提高能源利用率 ，减少能源浪费。
降低污染物排放
通过改进工艺和设备，降低热处理过程中产生的 有害物质排放，如废气、废水和固体废弃物等。
热处理过程中的相变
相变概念
金属在加热和冷却过程中发生的组织结构变 化，包括晶体结构的变化和相的分离。
相变机理
固态相变、液态相变和气态相变等。
相变类型
共析转变、包晶转变、固溶体脱溶等。
金属材料及热处理培训课件
随炉缓慢冷却到室温的热处理工艺。▪ （也叫均匀化退火。）
▪ 目的 ▪ 均匀钢内部的化学成分，消除偏析。
▪ 适用情况 ▪ 主要于铸造后的高合金钢。
5.去应力退火
▪ 概念
▪
为了消除由于变形加工以及铸造、焊接过程引起的
残余内应力而进行的退火称为去应力退火。
▪ 退火温度 ▪ 不超过Ac1，一般500～650℃。
▪
让其中的碳化物球化（粒化）和消除网状的二
次渗碳体。（因此叫做球化退火。）
▪ 适用钢种 ▪ 主要适用于共析或过共析的工模具钢
T10钢球化退火组织 ( 化染 ) 500
4.扩散退火（均匀化退火）
▪ 概念
▪
将工件加热到略低于固相线的温度（亚共析钢通常
为1050℃～1150℃），长时间（一般10～20h）保温，然后
40min，然后迅速放在端淬试验台上喷水冷却。
未淬透钢 淬透钢
a) 全淬透
b) 未淬透
四、钢的回火
▪ 什么是回火？ 后再淬冷火却后到再室将温工的件一加种热热到处A理c1工温艺度。以下某一温度，保温
一般是紧接淬火以后的热处理工艺。
▪ 淬火后回火目的 ◆降低或消除内应力，以防止工件开裂和变形； ◆ 减少或消除残余奥氏体，以稳定工件尺寸； ◆调整工件的内部组织和性能，以满足工件的
➢ 由于感应加热速度快，奥氏体晶粒不易长大，淬火后获得非 常细小的隐晶马氏体组织，使工件表层硬度比普通淬火高2HRC ～3HRC，耐磨性也有较大提高。
➢ 表面淬火后，淬硬层中马氏体的比体积较原始组织大，因此 表层存在很大的残余压应力，能显著提高零件的弯曲、抗扭疲 劳强度。小尺寸零件可提高2～3 倍，大尺寸零件可提高20%～ 30%。
▪ 适用钢材 中碳钢（消除魏氏组织、晶粒粗大、带状组织等）
《金属材料及热处理》课件
金属材料的耐磨性能提升
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
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
热处理学基本知识培训学习PPT课件
淬火工艺
总结词
淬火是热处理中重要的硬化工艺，通过快速冷却使金属材料硬化，提高其耐磨性和强度。
详细描述
淬火是将金属加热到高温后迅速冷却的过程。通过快速冷却，金属内部的晶体结构发生改变，产生硬 化效果。淬火后金属通常呈现高硬度和高强度，但同时也可能变得脆硬。因此，淬火后通常需要进行 回火处理。
回火工艺
表面热处理
总结词
表面热处理是针对金属表面进行的热处理工 艺，通过改变金属表面的组织结构，提高其 耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性。
详细描述
表面热处理是通过将金属表面局部或全部加 热到高温，然后迅速冷却或保温一定时间后 冷却的过程。常见的表面热处理方法包括渗 碳、渗氮、碳氮共渗等。这些方法可以在不 改变金属整体性能的情况下，提高其表面的 硬度和耐腐蚀性等性能指标。
汽车零部件的热处理
汽车制造业中，许多零部件需要进行热处理以提高其机械性能和耐腐蚀性。例如，发动 机活塞、曲轴、气瓶等都需要经过适当的热处理工艺。
轻量化设计
为了提高燃油效率和降低排放，汽车制造业正在推动轻量化设计。热处理技术在此过程 中发挥了重要作用，例如使用高强度钢材进行热处理，以实现部件的轻量化和高性能。
02 热处理的基本原理
热传导与热对流
热传导
热量通过物体内部微观粒子的相互作 用从高温区域传递到低温区域的过程。
热对流
由于流体各部分之间的相对运动或温 差而引起的热能传递过程，主要发生 在流体与固体接触的界面上。
热辐射与相变
热辐射
物体通过电磁波的形式释放和吸收热能的过程，是热量传递 的三种方式之一。
04 热处理设备与工具
加热设备
电阻炉
利用电阻加热原理，通过电流在电热元件上 产生热量来加热工件。
金属材料及热处理基础知识培训讲义PPT课件
基 础
相相
衍 生 相
奥氏体
铁素体
渗碳体
珠光体 贝氏体 马氏体 莱氏体
铁素体
奥氏体
渗碳体
高碳马氏体（针状）
低碳马氏体（板状条）
贝氏体
珠光体
热处理定义：
热处理是指金属或合金在固态范围内，通过一定的 加热、保温、冷却等方法，以改变金属或合金的内部 组织，而得到所需要性能的一种工艺操作。
热处理工艺简介：
常见的材料、热处理缺陷：
材料形状缺陷：
材料表面质量缺陷：
内部缺陷：
热处理缺陷：
表面非马超标
谢谢大家！
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
内部气孔多，不致密 放置1小时后腐蚀残酸浸出
常见的材料、热处理缺陷：
材料形状缺陷：
材料表面质量缺陷：
内部缺陷：
裂纹
发纹在枝晶夹缝处
发纹是枝晶间夹杂物集中所致
常见的材料、热处理缺陷：
材料形状缺陷：
材料表面质量缺陷：
内部缺陷：
带状
常见的材料、热处理缺陷：
材料形状缺陷：
材料表面质量缺陷：
金属材料的性能：
工艺性能：
热处理性：
淬硬性 淬透性 变形和开裂趋势 氧化脱碳趋势 过热过烧趋势 回火稳定性 回火脆性 时效趋势
材料的力学性能试验：
电子万能拉力试验机（双空间）
小应力传感器（30KN） 弯曲（压缩）夹头
大应力传感器（300KN） 拉伸夹头
材料的力学性能试验：
低合金钢（5%）； 中合金钢（5~10%）； 高合金钢（＞10%）；
钢铁
生铁
钢
铸造生铁
炼钢生铁
按化学成分
按断口分
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? （1）白口铸铁：
? 白口白铸口铁铸特铁中性的：碳基本上以化合物（如Fe3C）形式存在。断口呈银白色。
非常硬、脆，难以切削加工，很少用来制造零件。 常利用其坚硬、耐磨的特点，制造犁铧、轧辊等。
? （2）灰铸铁(HT250、HT350)：
灰铸铁中的碳大部分以片状石墨形态存在，断面呈暗灰色。灰铸铁在机械制 造中占有重要地位。
2.2、合金钢
? （4）特殊性能钢：
? 不锈钢——能抵抗大气腐蚀的钢，一般来说含铬量大于12%
? 牌号：一位（表示含碳量千分之几）或两位（含碳量不小于1%或上限不
大于0.03%，表示万分之几）阿拉伯数字+合金元素平均含量（≥1.5%才
标出）+合金元素。
例如：：例如：1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢——含碳量≤0.12%,含铬17%～
为材料的强度极限。
b
用拉伸实验测定抗拉强度 及弹性、塑性等相关指标
拉伸实验低碳钢 试样
拉伸试验机
拉 伸 试 样 产 生 颈 缩 现 象
低应碳力钢:ζ =受F/拉A 时应力与应变关系曲线图
应变:ε=ΔL/L
几个重要点: E点:最大弹性变形点 S点:塑性变形屈服点 B点:能承受最大外力 K点:材料产生断裂 材料的几个重要极限 ζ :弹性极限;
? 防锈铝合金（5083、5086）：塑性和韧性较好，抗腐蚀性较好，常
用于热交换器、壳体等。
?
硬铝合金（2014）：主要为铝铜镁合金，强度ζ =680MPa、硬度
HBS≈115。用于薄板、形材、管材、线材和冲压b件等。
?
超硬铝合金（7075）：主要为铝铜锌合金，强度ζ
为试样缺口处
单位截面积
A 上所消耗的冲击功
? 白口白铸口铁铸特铁中性的：碳基本上以化合物（如Fe3C）形式存在。断口呈银白色。
非常硬、脆，难以切削加工，很少用来制造零件。 常利用其坚硬、耐磨的特点，制造犁铧、轧辊等。
? （2）灰铸铁(HT250、HT350)：
灰铸铁中的碳大部分以片状石墨形态存在，断面呈暗灰色。灰铸铁在机械制 造中占有重要地位。
2.2、合金钢
? （4）特殊性能钢：
? 不锈钢——能抵抗大气腐蚀的钢，一般来说含铬量大于12%
? 牌号：一位（表示含碳量千分之几）或两位（含碳量不小于1%或上限不
大于0.03%，表示万分之几）阿拉伯数字+合金元素平均含量（≥1.5%才
标出）+合金元素。
例如：：例如：1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢——含碳量≤0.12%,含铬17%～
为材料的强度极限。
b
用拉伸实验测定抗拉强度 及弹性、塑性等相关指标
拉伸实验低碳钢 试样
拉伸试验机
拉 伸 试 样 产 生 颈 缩 现 象
低应碳力钢:ζ =受F/拉A 时应力与应变关系曲线图
应变:ε=ΔL/L
几个重要点: E点:最大弹性变形点 S点:塑性变形屈服点 B点:能承受最大外力 K点:材料产生断裂 材料的几个重要极限 ζ :弹性极限;
? 防锈铝合金（5083、5086）：塑性和韧性较好，抗腐蚀性较好，常
用于热交换器、壳体等。
?
硬铝合金（2014）：主要为铝铜镁合金，强度ζ =680MPa、硬度
HBS≈115。用于薄板、形材、管材、线材和冲压b件等。
?
超硬铝合金（7075）：主要为铝铜锌合金，强度ζ
为试样缺口处
单位截面积
A 上所消耗的冲击功
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而且成本一般较低，故机器制造中一般很少使用纯金属，
只有在为了满足机器上的某些特殊性能的要求时，才考 虑使用纯金属来制造机器零件。
1.1、金属材料的性质：
制造机器零件的金属及合金的性质：
力学性能 使用性能
物理性能
化学性能 铸造性 可锻性
工艺性能
可焊性 切削加工性 热处理性
1.2、金属材料的力学性能
金属及合金材料的其他性能
物理性能：
主要有比重、熔点、热膨胀、导热性、导电性
等。
化学性能：
主要指在室温或高温下抵抗各种化学作用的能
力。主要如耐酸性、耐碱性、抗氧化性等。
工艺性能：
是物理、化学、力学性能的综合。
主要指铸造性、可锻性、可焊性、切削加工性、
热处理性等。
第2部分 中国常用黑色金属名称及牌号介绍
ak值越大，材料的冲击韧性越好。
1.2.6、疲劳强度
疲劳强度：表示材料经无数次交变载荷作用而不致
引起断裂的最大应力值。
1.2.6、疲劳强度
钢材的循环次数一般取 N = 107 有色金属的循环次数一般取 N = 108 钢材的疲劳强度σ-1与抗拉强度σ b之间的关系:
σ-1 = (0.45～0.55)σ b
1.2.2、弹性的基本概念
1.弹性 ( elasticity )：
金属材料受外力作用时产生变形,当外力去掉 后能恢复到原来形状及尺寸的性能。
2.弹性变形 ( elastic deformation ):
随载荷撤除而消失的变形。
3.弹性极限 ( elastic limit ):
（ 图中的σe 点即为弹性极限）
非金 高分子材料 塑料、橡胶等 属材 陶瓷材料 普通瓷、氧化铝陶瓷、氧化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氮 料 化硅陶瓷等
第2部分 中国常用黑色金属名称及牌号介绍
1、钢的分类：含碳量﹤2.11%的铁碳合金FeC
碳素钢 碳素结构钢：普通碳素结构钢、优质碳素结构钢 碳素工具钢：优质碳素工具钢、高级优质碳素工具钢 钢 合金钢 合金结构钢：低合金结构钢、优质合金结构钢 合金工具钢：刃具钢、量具钢、模具钢等 特殊性能钢：不锈钢、耐热钢、耐磨钢
2.1、碳素钢
碳的质量分数对钢的力学性 4、含碳量 <0.6% 时，碳的质 2 、 W <0.9%, 强度随 W C C 1 3、碳的质量分数越高 、碳的质量分数越 , 增加而加强 ; WC>0.9%, 量分数越高 ,韧性越差 . 的影响极大: 按含碳量分 :,硬度越高 强度随WC增加而降低 . 渗碳体越多 高 ,塑性越差 . . 含碳量 >0.6%时，韧性极差。
金属材料和热处理基本知识 培训
目录
第1部分 金属材料基本概念介绍
第2部分 中国常用黑色金属名称及牌号介绍
第3部分 中国常用有色金属及合金牌号表示方法
第4部分 图样上常用材料标记
第5部分 常用热处理工艺术语及钢的常用热处理方法
第6部分 热ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ理技术要求在零件图样上的表示方法
第1部分 金属材料基本概念介绍
(1)布氏硬度 HB ( Brinell-hardness )
布氏硬度计
(1)布氏硬度 HB ( Brinell-hardness )
适用范围： 测量退火钢、正火钢、 常见铸铁、有色金属等 较软材料，有效值小于 450HB。
(2)洛氏硬度 HR ( Rockwll hardness )
1HRC≈10HBS
一般：δ < 2 ~ 5%
δ ≈ 5 ~ 10% δ > 10%
属脆性材科 属韧性材料 属塑性材料
1.2.4、硬度的基本概念
硬度：是指材料抵抗其他更硬物体压入其内的能力。 一般材料的硬度越高，耐磨性越好，强度也较好．
常用测量硬度的方法
布氏硬度HB 洛氏硬度HR 维氏硬度HV 肖氏硬度HS 锉刀法
1.2.3、塑性的基本概念
1.塑性 ( plasticity )：
金属材料受外力作用时产生永久变形而不致引起破坏的性 能。
2.塑性变形 ( plastic deformation ):
外力消失后留下来的部分不可恢复的变形。
3. 塑性通常由伸长率δ和断面收缩率Ψ表示。
伸长率δ或断面收缩率Ψ值越大表示材料塑性越好。
1.1、金属材料的性质：
金属材料是制造机器的主要的材料。
金属材料在机器制造工业中获得广泛的应用，主要是由
于它具有制造机器所需的物理、化学和力学性能；并且 可以用较简便的工艺方法加工成适用的机器零件，亦即 具有所需要的加工工艺特性。
在机器制造中所用的金属材料以合金为主。
原因是合金常比纯金属具有更好的力学性能和工艺性能，
常用工程材料分类：
碳素 钢 工 程 材 料 金属 材料 钢 合金 钢 碳素结构钢：普通碳素结构钢、优质碳素结构钢 碳素工具钢：优质碳素工具钢、高级优质碳素工具钢 合金结构钢：低合金结构钢、优质合金结构钢 合金工具钢：刃具钢、量具钢、模具钢等 特殊性能钢：不锈钢、耐热钢、耐磨钢 铸铁 灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等
拉伸实验低碳钢 试样 拉伸试验机
拉 伸 试 样 产 生 颈 缩 现 象
应力:σ=F/A 低碳钢受拉时应力与应变关系曲线图 应变:ε=ΔL/L
几个重要点: E点:最大弹性变形点 S点:塑性变形屈服点 B点:能承受最大外力 K点:材料产生断裂 材料的几个重要极限 σe:弹性极限; σs:屈服极限; σb:强度极限;
力学性能的主要指标：
强度（strength) 塑性（plasticity) 弹性 (elasticity) 硬度（hardness) 冲击韧性(impact toughness) 疲劳强度(fatigue strength)
1.2.1、强度的基本概念
何谓强度:
强度是金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的性能。
洛氏硬度测试示意图
洛 氏 硬 度 计
h1-h0
洛氏硬度试验原理及应用范围
1.2.5、冲击韧性
冲击韧性：是材料抵抗冲击载荷的能力。
冲 击 韧 性 实 验
冲击试验机
冲击试样和冲击试验示意图
1.2.5、冲击韧性
试样冲断时所消耗的冲击功Ak为:
Ak = mgH1 – mgH2 (J) 冲击韧性值ak： 为试样缺口处单位截面积A0上所消耗的冲击功AK： ak = AK/A0 (J/cm² )
按照作用力性质的不同，分为： ＊抗拉强度 ＊抗压强度 ＊抗弯强度 ＊抗剪强度 ＊抗扭强度 工程上常用屈服强度和抗拉强度指标来表示金属材 料强度。 应力应变图中S点为屈服点，σs为材料的屈服极限； B点为材料能够承受的最大外力，σb为材料的强度极限。
用拉伸实验测定抗拉强度 及弹性、塑性等相关指标