热处理基本知识[新版].ppt

力与其断裂
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
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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。
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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。
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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。
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疲劳曲线
材料承受交
变或重复应
低碳钢的焊接性能好，铸铁的焊接性能差。
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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。
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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。
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；
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。
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常用金属材料
铸铁 碳素钢 合金钢 有色金属材料
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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。
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
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
弹性模量E是表征材料刚度的主要性能指 标。
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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。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 100%
l
收缩率： A A1 100%
A
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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。
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。
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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。
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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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
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化学处理
金属零件表面的化学处理主要有氧化和 磷化。
分类：（1）灰口铸铁；（2）可锻铸铁； （3）球墨铸铁；（4）合金铸铁
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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。