金属材料与热处理52648[专业知识]
金属材料与热处理[专业知识]
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高等教育
课程主要内容：
1．金属材料的基本知识 2．金属的性能 3．金属学基础知识 4．金属材料及其应用 5．热处理的基本知识
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高等教育
1．金属材料的基本知识 主要介绍金属的晶体结构及变形的相关知识。
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2．金属的性能 主要介绍金属的力学性能和工艺性能。
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高等教育
3．金属学基础知识 主要介绍铁碳合金的组织及铁碳合金相图 。
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高等教育
4．金属材料及其应用
主要介绍碳素钢、合金钢、铸铁、有色金属 及硬质合金等金属材料的常用牌号、成分、组 织、性能及用途，并介绍了国外常用金属材料 的牌号和新型工程材料的相关知识。
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5．热处理的基本知识
主要介绍热处理的原理（钢在加热、保温、 冷却时的组织转变）、热处理的工艺（退火、 正火、淬火、回火、表面热处理等）及常用材 料的典型热处理工艺。
金属材料与热处理
L/O/G/O
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1
绪论
❖人类认识和使用材料的各个阶段
石器时代 青铜器时代 铁器时代 钢铁时代 人工合成材料时代
2
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石器时代
旧石器
3
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新石器
距今6000至4000 年左右，分为旧石 器时代和新石器时 代。旧石器时代， 人类只会采用敲打 而成的石头作为简 单的工具；新石器 时代，人类已学会 通过磨制的方法将 石头制成工具，后 期还学会用泥土来 制作陶器
号HBW表示：
HBW F 0.102
2F
S
πD(D D2 d 2 )
52
高等教育
表示方法：
布氏硬度用硬度值、硬度符号、压头直径、实验力及 实验力保持时间表示。当保持时间为10～15s时可不标。
金属材料与热处理
Fe3C（％）＝1－88％＝12％
主要转变线
GS线－不同含碳量的合金,有奥氏体开始析出铁素 体（冷去时）或铁素体全部溶于奥氏体（加热时 ）的转变线,常用A3表示
ES线－碳在奥氏体中的固溶体.常用A cm表示,含碳 量大于0.77％的铁碳合金,自1148°冷至727°从 奥氏体析出渗碳体,称二次渗碳体
• 滑移系数目越多,晶体越容易变形 • 同滑移系数目,则滑移方向越多越容易变形
(4)临界分切应力
外力在滑移面上分切应力 足够大时方能滑移 τ=Fcosλ/(A/cosφ) =(F/A)cosλcosφ =σcosλcosφ
仅当τ≥τ临才能产生滑移
（5）滑移时的晶体转动
（6）滑移是由位错运动造成的
3.白口铸铁（2.11%~6.69%C）
亚共晶白口铁（2.11~4.3%C） 共晶白口铁（4.3%C） 过共晶白口（4.3%~6.69%C ）
A F+A F
L L+A
A+Fe3C
F+Fe3C
L+Fe3C
3.3.1 共析钢 3.3.2 亚共析钢 3.3.3 过共析钢 3.3.4 共晶白口铁 3.3.5 亚共晶白口铁 3.3.6 过共晶白口铁 3.3.7 工业纯铁
精品课程
金属材料与热处理
工程材料的分类
工程材料
黑色金属材料：钢和铸铁
金属材料
有色金属材料
铝及铝合金 铜及铜合金 滑动轴承合金
高分子材料
非金属材料 陶瓷材料 复合材料
当今社会科学技术突飞猛进,新材料层出不穷,但到目前为止,在机械 工业中使用最多的材料仍然是金属材料,其主要原因是因为它具 优良的使用性能和加工工艺性能.
金属材料与热处理技术专业介绍_大学专业
金属材料与热处理技术专业介绍_大学专业
专业前景需要早了解，金属材料与热处理技术专业学什么，好不好找工作等是学子和家长朋友们十分关心的问题。
以下是个人简历网整理的金属材料与热处理技术专业介绍、主要课程、培养目标、就业前景，供大家参考。
1、金属材料与热处理技术专业简介
金属材料与热处理技术专业培养从事金属材料和零部件常规热处理生产操作、工艺开发、力学性能检测及金相分析、热处理设备使用及维护、生产管理与组织的高级技术应用性专门人才。
2、金属材料与热处理技术专业主要课程
机械制图、机械工程基础、热加工基础、金属材料学、热处
理原理及工艺、热处理车间设备、金相检验、机械制造基础、企业管理、环境保护概论
3、金属材料与热处理技术专业培养目标
培养目标
培养从事金属材料和零部件常规热处理生产操作、工艺开发、力学性能检测及金相分析、热处理设备使用及维护、生产管理与组织的高级技术应用性专门人才。
培养技能
金属材料热处理生产操作与工艺设计能力，金属材料检测能力，热处理车间生产管理能力。
4、金属材料与热处理技术专业就业方向与就业前景
机械制造业及相关的航空航天、汽车、轻工、仪表、冶金等工程领域从事热处理操作、工艺开发、生产调度、设备维护、材料检验分析及营销等工作。
简明金属材料与热处理(整理)
金属材料与热处理一、金属材料及热处理（一）硬度：是指金属表面抵抗其它更硬物体压入地能力•HB钢球印痕面积法=2P n D（D）（单位面积上地力）；HB>450时不能用布氏方法；不能测太薄地金属8>10h （压坑深度）;HRC测量淬火回火后地工件（120°金钢锥）；HRB测量较软地退火件铜、铝（巾1.588mn钢球）；°HR=k-h/0.002;H压痕深度（mm）;K常数，用钢球时为130,用金钢石时为100；0.002为压痕深，每0.002为洛氏硬度一度；高硬度时HRC1/10HB ；HV用顶角为136。
金刚石四方角锥体，根据被测工件越薄，选用越小载荷。
5、10、20、30、50、100、和120Kg ；2HV=1.8544P/d （1 公斤/mm2）；HV可测量很薄地工件和渗碳层、氮化层、氰化层硬度.（二）强度：指材料抵抗外力作用而不被破坏地一种能力.b=P b/F0。
s=P s/F0。
50.2产生0.2%永久变型量时地强度.（三）塑性：指材料发生永久变形而不被破坏地一种能力.5伸长率：断裂地长度增加量与原长度之比.A（L1-L0）/L0X100%断面收缩率：拉断地横截面积减小量与试样原来横截面积之比，百分数硬度与强度地近似关系：轧制或锻钢件b=（0.34-0.36）HB铸钢件b=（0.3-0.4）HB灰口铸铁件b=（HB-40）/6（四）韧性：指材料抵抗冲击力地作用而不被破坏地一种能力.冲击韧性a k=A k/F（1公斤M/厘M2）。
脆性与韧性相反，脆性材料地破坏是突然发生，没有显著变形，断口处很明亮并有金属光泽.而韧性材料地破坏都有预兆，并且断口呈灰色纤维状.如M24 螺栓断裂表面呈灰色纤维状，说明有一定韧性.材料晶粒越细，a k值越高.二、热处理基础知识原子顺续排列地状态叫晶体，晶体颗粒组合在一起组织金属材料.晶粒之间地结合面叫晶界.晶粒有体心立方晶格和面心立方晶格，晶格是组成晶粒地最小单元. 体心立方体晶格地8 个顶点各有一个原子，中心一个原子.面心立方体晶格地8 个顶点和 6 个平面各有一个原子.体心立方晶格组织材料较硬，抗力较大，不易锻造•如Cr、W、Mo、Mn、V、a Fe （常温铁）.面心立方晶格较软，易变形如Al、Cu、Ni、Pb、丫F（奥氏体）晶粒大小（或称粗细）会直接影响到钢材地质量，晶粒愈细小，钢材地性能越好，晶粒愈粗大，钢材地性能就愈差，特别是ak就愈低.正火、淬火温度控制就是为细化晶粒.此外，细晶粒地钢材在热处理淬火加热与冷却时，引起变形与开裂地倾向也小地多，所以细化晶粒地预先热处理是最终热处理地必备工序.具有体心立方晶格地纯铁叫 a Fe面心立方晶格地纯铁叫丫F。
金属材料与热处理
金属材料与热处理金属材料是工程领域中使用最广泛的材料之一，其性能的优劣直接影响着工程产品的质量和使用寿命。
而热处理作为一种重要的金属材料加工工艺，对金属材料的性能改善起着至关重要的作用。
本文将从金属材料的特性、热处理的基本原理和常见的热处理工艺等方面进行介绍。
首先，金属材料的性能受到其组织结构的影响。
金属材料的晶粒结构、晶界、位错等微观结构对其力学性能、物理性能和化学性能有着重要的影响。
通过热处理工艺，可以改善金属材料的晶粒结构，消除内部应力，提高材料的硬度、强度和耐磨性，同时还可以改善材料的塑性和韧性。
其次，热处理是通过加热、保温和冷却等工艺对金属材料进行控制加工，以改善其组织结构和性能的工艺。
常见的热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火等。
退火是将金属材料加热至一定温度后进行缓慢冷却，以消除材料的内应力、提高材料的塑性和韧性；正火是将金属材料加热至一定温度后进行保温一段时间，再进行空气冷却，以提高材料的硬度和强度；淬火是将金属材料加热至临界温度后迅速冷却，以获得高硬度和高强度；回火是在淬火后将金属材料加热至较低温度后进行保温一段时间，以降低材料的脆性。
最后，热处理工艺的选择需要根据金属材料的具体情况和要求来确定。
不同的金属材料对热处理工艺的要求也不同，因此在进行热处理前需要对金属材料的性能和组织结构进行全面的分析和测试，以确定最合适的热处理工艺。
同时，在进行热处理时需要严格控制加热温度、保温时间和冷却速度等参数，以确保热处理效果。
综上所述，金属材料与热处理是密不可分的关系，热处理工艺的选择和控制对金属材料的性能改善至关重要。
通过合理的热处理工艺，可以使金属材料获得更好的力学性能、物理性能和化学性能，从而满足不同工程产品对材料性能的要求。
希望本文的介绍对大家有所帮助，谢谢阅读！。
金属材料和热处理基本知识(培训内容)
第四章金属材料的基础知识和热处理的基本知识1、钢的分类：|（1）-碳钢:含碳量低于2%的铁碳合金;-合金钢:在钢中特意加入一种或几种其它合金元素组成的钢;-生铁:含碳量高于2%的铁碳合金.,可通过铸造方法制造零件,所以又称铸铁.（2）按化学成分分类：碳钢-低碳钢:含碳量小于0.25%;-中碳钢:含碳量为0.25~0.55%;-高碳钢:含碳量大于0.55%.合金钢-低合金钢:合金元素总含量小于3.5%;-中合金钢:合金元素总含量 3.5~10%;-高合金钢:合金元素总含量大于10%;2、洛氏硬度与布氏硬度值近似关系：HRC≈1/10HB3、热处理及其常用工艺方法热处理的定义-利用钢在固态下的组织转变,通过加热和冷却获得不同组织结构,从而得到所需性能的工艺方法统称热处理.常用热处理工艺方法：退火-将钢加热到一定温度,保温一段时间,然后随炉一起缓慢冷却下来,以期得到接近平衡状态组织的一种热处理方法.4、完全退火:AC3以上30~50℃,用于消除钢的某些组织缺陷和应力,改善切削加工性能;等温退火:加热到AC3,以上30~50℃,较快的冷却到略低于Ar1的温度,并在此温度下等温到奥氏体全部分解为止,然后出炉空冷.适用于亚共析钢、共析钢，尤其广泛用于合金钢的退火。
优点是周期短，组织和硬度均匀。
5、正火-正火和退火加热方法相似，只是冷却速度比退火稍快（空冷），得到的是细片状珠光体（索氏体），强度、硬度比退火的高，与退火相比，工艺周期短，设备利用率高。
主要用于低碳钢获得满意的机械性能和切削性能、过共析工具钢消除网状渗碳体、中碳钢代替退火或作为淬火前的预先热处理。
6、淬火-将钢加热到AC1以上30~50℃(共析钢、过共析钢）或AC3以上30~50℃（亚共析钢），保温一段时间，然后快冷得到高硬度的马氏体组织的工艺方法。
用以提高工件的耐磨性。
7、回火-将淬火后的工件加热到A1以下某一温度，保温一段时间，然后以一定的方式冷却（炉冷、空冷、油冷、水冷等）-目的：1）降低淬火工件的脆性，消除内应力（热应力和组织应力），使淬火组织趋于稳定，同时也使工件尺寸趋于稳定；2）获得所需的硬度和综合机械性能。
金属材料及热处理的基本知识
金属材料及热处理的基本知识金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。
金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。
其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。
为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。
钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。
另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。
在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。
早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。
白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。
公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。
中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。
随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。
三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。
这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。
中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。
但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。
1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。
1第一章金属材料及热处理基本知识-24页文档资料
第一章金属材料及热处理基本知识0.1：使用性能：（力学性能、物理性能、化学性能）决定了材料的应用范围，使用的可靠性和使用的寿命.0.1.1物理性能1、重度重度是物体重量和其体积的比值；金属的重度即是单位体积金属的重量，符号用Y表示，计算公式如下：Y＝G/ V (克力／厘米3)式中G—物体的重量(克力)；V—物体的体积(厘米’)Y—物体的重度(克力／厘米3)一般将重度小于6(克力／厘米3)的金属称为轻金属，重度大于6(克力／厘米3)的金属称为重金属。
2、熔点金属或合金的熔化温度，称为熔点。
金属都有固定的熔点。
属于难熔的金属有钨、钼、铬、钒等，属于易熔的金属有锡、铅、锌等。
3、热膨胀金属和合金受热时，它的体积会增大，冷却时则收缩。
金属的这种性能称为热膨胀性。
热膨胀的大小，用线胀系数或体胀系数来表示。
线胀系数的计算公式如下α= （L1- L0）/ L0 × 100％式中L0—膨胀前长度(厘米)L1—膨胀后长度(厘米)T一升高的温度(℃)；α—线膨胀系数(厘米／厘米℃)4、导热性：金属在加热或冷却时能够传导热能的性质称力导热性。
为比较金属的导热性，设导热最好的银的导热率为l，则铜的导热率为0．9，铝为0.5，铁为0．18，汞为0．02等。
金属导热性的具体数值用金属的导热系数λ表示。
即规定在每1厘米2的金属面积上，以每厘米长的金属在每秒升温一度时所传导的热量卡作标准。
导热系数的单位是卡／厘米·秒·℃导热性好的金属散热也好，在制造散热器、热交换器等零件时，就要注意选用导热性好的金属。
5.导电性金属能够传导电流的性能，称为导电性。
导电性的好坏，用电阻系数表示，电阻系数越小，导电性就越好。
导电性最好的是银，其次是铝，6.磁性金属能导磁的性能，称为磁性。
具有导磁能力的金属都能被磁铁吸引。
如铁、镍、钴等都较高的磁性，也称为磁性金属。
但对于某些金属来说，磁性也不是固定不变的，当温度升高，金属或合金的磁性会消失，如铁在770℃以上就没有磁性。
金属材料与热处理
金属材料与热处理金属材料是工业生产中常用的材料之一，其具有良好的导电性、导热性和机械性能，因此在各行各业中得到广泛应用。
然而，金属材料的性能在制造过程中往往不能达到最佳状态，这就需要进行热处理。
热处理是对金属材料进行加热或冷却处理，以改变其组织结构和性能的一种工艺。
通过控制材料的加热温度、冷却速率和保温时间等参数，可以使金属材料达到理想的机械性能、延展性和强度等特性。
金属材料的热处理可以分为多种类型，包括退火、淬火、回火等。
其中，退火是指将金属材料加热到一定温度，然后缓慢冷却，以降低硬度、改善延展性和强度等性能。
淬火则是指将金属材料加热到相变温度，然后迅速冷却，以提高硬度和强度等性能。
回火是在淬火后对材料进行再加热处理，以减轻淬火时的残余应力和脆性。
热处理的过程非常关键，不同的热处理工艺对金属材料的性能影响很大。
例如，合理的退火处理可以使金属材料获得较好的塑性和韧性，适用于制造弯曲、拉伸等工艺要求较高的产品；而淬火处理则适用于需要获得较高硬度和强度的零部件。
另外，金属材料的选择也会影响热处理效果。
不同金属材料具有不同的热处理特性和需求，因此需要根据具体情况选择合适的金属材料和热处理工艺。
一些常见的金属材料包括钢铁、铝、铜等，它们各自有不同的机械性能和热处理特点。
总的来说，金属材料与热处理密不可分。
通过合理的热处理工艺，可以改善金属材料的性能，提高产品的质量和使用寿命。
因此，在金属加工和制造领域，热处理是一项重要的工艺，需要专业人员严格控制各项参数，以保证金属材料的优良性能和性价比。
热处理在金属材料加工和制造中起着至关重要的作用，它可以改善金属材料的组织结构和性能，提高其强度、耐磨性、耐腐蚀性等特性，同时也能够消除金属材料制造过程中产生的应力、缩小尺寸误差等问题，从而提高产品的质量和使用寿命。
一种常见的热处理工艺是退火。
退火是指将金属材料加热到其临界温度以上，然后进行缓慢冷却。
通过退火处理，金属材料的晶粒可以重新长大，原来的晶界处的碎屑得到消除；同时，还能消除金属的内应力，提高塑性和韧性。
金属材料与热处理
金属材料与热处理引言。
金属材料是人类社会发展的重要基础之一，其在工业、建筑、交通等领域都有着广泛的应用。
而金属材料的性能往往受到热处理工艺的影响，通过适当的热处理可以改善金属材料的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性等，从而满足不同领域的应用需求。
本文将从金属材料的基本特性、热处理的原理和方法以及热处理对金属材料性能的影响等方面进行介绍和探讨。
一、金属材料的基本特性。
金属材料是由金属元素或金属合金组成的材料，具有良好的导电、导热、塑性和机械性能等特点。
金属材料的性能主要受其晶粒结构、晶界、位错等因素的影响。
晶粒是金属材料的基本结构单元，晶界是相邻晶粒之间的界面，而位错则是晶体结构中的缺陷。
这些因素决定了金属材料的塑性、强度、硬度和韧性等性能。
二、热处理的原理和方法。
热处理是通过加热和冷却等方法改变金属材料的组织结构和性能的工艺过程。
热处理的原理主要是利用金属材料的相变规律和固溶、析出等现象来改善其性能。
常见的热处理方法包括退火、正火、淬火、回火等。
1. 退火。
退火是将金属材料加热到一定温度，然后缓慢冷却至室温的热处理方法。
退火可以消除金属材料中的残余应力，改善其塑性和韧性，同时还可以提高其导热性能。
2. 正火。
正火是将金属材料加热到一定温度，然后保持一段时间后冷却的热处理方法。
正火可以使金属材料的晶粒细化，提高其硬度和强度。
3. 淬火。
淬火是将金属材料加热到临界温度，然后迅速冷却至室温的热处理方法。
淬火可以使金属材料产生马氏体组织，从而提高其硬度和强度。
4. 回火。
回火是将经过淬火处理的金属材料加热到一定温度，然后冷却的热处理方法。
回火可以消除淬火时产生的脆性，同时还可以调节金属材料的硬度和强度。
三、热处理对金属材料性能的影响。
热处理可以显著影响金属材料的性能，主要表现在以下几个方面：1. 强度和硬度。
通过热处理可以提高金属材料的强度和硬度，使其更适合于承受高强度和高硬度的工作环境。
例如，通过淬火可以使钢材产生马氏体组织，从而提高其硬度和强度。
金属材料与热处理
金属材料与热处理金属材料是一类常用的工程材料，具有优良的导电性、导热性和机械性能。
然而，金属材料在使用过程中常常会遇到各种问题，例如变形、腐蚀和疲劳等。
为了增强金属材料的性能并解决这些问题，热处理技术被广泛应用。
本文将简要介绍金属材料与热处理的相关知识。
一、金属材料金属材料是由金属元素或金属合金组成的材料。
常用的金属材料包括铁、铝、铜、钛等。
金属材料具有高强度、良好的导电性和导热性，广泛应用于各个领域，如建筑、航空航天、汽车制造等。
金属材料的性能包括力学性能、物理性能和化学性能。
力学性能主要包括强度、韧性、硬度等指标，物理性能包括导电性、导热性等指标，化学性能包括耐腐蚀性等指标。
金属材料的性能直接影响其在具体应用中的效果和寿命。
二、热处理技术热处理是指通过控制金属材料的加热和冷却过程，改变其组织结构和性能的一种技术。
热处理技术可以分为四种类型：退火、正火、淬火和回火。
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过程。
退火可以消除材料的内部应力，改善其塑性，提高加工性能。
正火是将金属材料加热到一定温度，保持一段时间后以适当速度冷却的过程。
正火可以提高材料的强度和硬度。
淬火是将金属材料加热到一定温度，保持一段时间后迅速冷却的过程。
淬火可以使材料产生马氏体组织，提高强度和硬度，但会使材料变脆。
为了解决材料脆性的问题，需要进行回火处理。
回火是将淬火材料加热到一定温度，保持一段时间后缓慢冷却的过程。
回火可以降低材料的脆性，提高韧性。
三、金属材料与热处理的关系金属材料的性能受到其组织结构的影响。
通过热处理技术可以改变金属材料的组织结构，从而达到改善材料性能的目的。
热处理可以改变金属材料的晶粒大小、相含量和相组成等。
例如，通过退火可以使晶粒长大，提高材料的塑性；通过正火可以改变相组成，提高材料的强度和硬度；通过淬火和回火可以形成马氏体组织和回火组织，使材料达到优良的强度和韧性的均衡。
总之，金属材料与热处理密不可分。
机械设计基础第四章 金属材料与热处理常识
金属在固态时一般都是晶体。金属除具有晶体共有的特征外，一般还具有金属光 泽，优良的导电性、导热性和良好的塑性。此外，金属的电阻随温度升高而增大，即 具有正的电阻温度系数。
三、工艺性能
工艺性能是指在制造机械零件及工具的过程中，金属材料适应各种冷、热加工的 性能，包括铸造性、可锻性、焊接性、热处理和可加工性等。在设计零件和选择工艺 方法时，都要考虑金属材料的工艺性能。
四、金属材料的力学性能
机械零件或工具在使用过程中，往往要受到各种载荷的作用。金属材料在载荷作 用时的性能称为金属材料的力学性能，它是设计机构零件或工具时的重要依据。金属 材料的力学性能主要有强度、塑性、硬度、冲击韧度等。 1.强度与塑性
2.晶胞 由于晶体中原子有规则排列且有周期性的特点，为便于讨论，通常只从晶体中
选取一个能够完全反映晶格特征的、最小的几何单元来分析晶体中原子排列的规律， 这个最小的几何单元称为晶胞，如图4-1c所示。实际上，整个晶格就是由许多大小、 形状、位向相同的晶胞在空间重复堆积而成的。
一、金属的晶体结构
3.晶格常数 常用晶胞三条棱边的长度a、b、c和棱边夹角α、β、γ表示其大小和形状。晶
5.合金的相结构 由于组元间相互作用不同，固态合金的相结构可分为固溶体和金属化合物两大类。
此外，还有由两相及以上组成的多相组织，称为机械混合物。 (1)固溶体 合金在固态下，组元间仍能互相溶解而形成的均匀相，称为固溶体。
金属材料与热处理资料
易切削钢也是结构钢的一种。其特
点是易于切削加工。这种材料适用于自 动机床上加工。它是向钢中加入一种或 几种易生成脆性夹杂物的元素(硫和磷 等)，使钢中形成有利于断屑的夹杂物， 从而改善了钢的切削加工性能。
一．合金钢牌号的表示方法
合金结构钢的牌号是采用“二位数字+化学元素 符号+数字”的方法来表示的。前面的数字表示 钢的碳的平均质量分数的万分之几，合金元素直 接用化学元素符号表示，后面的数字表示合金元 素平均质量分数的百分之几。凡合金元素平均质 量分数ωMe <1．5％时，牌号中只标明元素， 一般不标明质量分数；如果平均质量分数ωMe ≥1．5％、2．5％、3．5％……则相应地以2、 3、4……等表示。如果为高级优质钢，则在钢 号后加“A”。例如：
四、钢的表面处理
在生产实际中，许多零件和工具为了 防止其使用时，表面产生腐蚀及增加表 面的美观，常对其进行适当的处理，使 零件和工具的表面生成一层均匀而致密 的氧化膜。这不仅提高了表面的抗蚀性 能，而且氧化膜所具有的光泽也增加了 美观。目前常用的表面处理方法有氧化、 发黑和磷化等。
合金钢
合金钢就是在碳素钢的基础上，为了改 善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一 些元素的钢，加入的元素称合金元素。 合金钢常用的合金元素有锰、硅、铬、 镍、钨、钒、钛、硼、稀土等。
(2)渗氮是使化学介质分解出的活性氮 原子，渗入工件表层形成氮化层的热处 理工艺方法。渗氮后的工件表面生成的 渗氮物，由于结构致密，硬度高，所以 能抵抗化学介质的侵蚀并具有比渗碳更 高的表面硬度、耐磨性、热硬性和疲劳 强度，不再需要淬火强化。
目前，常用的渗氮方法是气体渗氮， 气体渗氮用钢以中碳合金钢为主，使用 最广泛的钢为38CrMoAlA。
金属材料与热处理(最全)
热处理的应用与效果
应用
热处理广泛应用于各种金属材料，如钢铁、有色金属、合金 等。通过合理的热处理工艺，可以显著提高金属材料的机械 性能、物理性能和化学性能，满足各种工程应用的需求。
效果
热处理可以改变金属材料的硬度、韧性、强度、耐磨性、耐 腐蚀性等机械性能，提高其抗疲劳性能和抗腐蚀性能，延长 使用寿命。同时，热处理还可以改善金属材料的加工性能和 焊接性能，提高生产效率和产品质量。
04 金属材料与热处理的关系
金属材料的性能与热处理的关系
金属材料的性能
金属材料的性能包括力学性能、物理性能和化学性能等，这些性能在很大程度上取决于 其内部结构和相组成。
热处理对金属材料性能的影响
通过控制加热、保温和冷却等热处理工艺参数，可以改变金属材料的内部结构和相组成，从而显著提 高或改善其各种性能。例如，热处理可以细化金属材料的晶粒，提高其强度和韧性；可以改变金属材
时间，可以改变金属材料内部的相组成。
金属材料的缺陷与热处理的关系
要点一
金属材料的缺陷
要点二
热处理对金属材料缺陷的影响
金属材料的缺陷包括裂纹、气孔、夹杂物和未熔合等，这 些缺陷可能会降低金属材料的性能。
通过适当的热处理工艺，可以减少或消除金属材料的缺陷 ，提高其性能。例如，通过退火处理可以软化金属材料， 减少其内应力，从而减少裂纹的产生；通过固溶处理可以 溶解金属材料中的杂质和气体，提高其纯净度。
03 金属材料的热处理工艺
退火工艺
总结词
退火是热处理工艺中的一种，通过加热和缓慢冷却金属材料，以消除内应力、 提高塑性和韧性，达到改善材料性能的目的。
详细描述
退火工艺通常包括将金属材料加热到再结晶温度以下，保持一段时间，然后缓 慢冷却至室温。退火可以细化晶粒、消除内应力、降低硬度、提高塑性和韧性， 改善金属材料的加工性能和综合力学性能。
金属材料及热处理工程行业专业资料
珠光体转变规律
珠光体是铁素体和渗碳体 的机械混合物，其形态和 性能受碳含量和冷却速度 影响。
其他组织转变规律
如回火马氏体、索氏体等 ，它们的形成条件、形态 和性能也各有特点。
先进热处理技术发展趋势探
07
讨
真空热处理技术特点及应用前景
真空热处理技术特点
真空环境下进行热处理，可避免氧化 、脱碳等表面缺陷，提高材料性能； 同时，真空环境有利于实现快速冷却 ，提高生产效率。
05
施
金属腐蚀类型和机理分析
化学腐蚀
金属与周围介质直接发生化学反应而引起 的腐蚀。
应力腐蚀
金属在应力和腐蚀介质共同作用下产生的 腐蚀。
电化学腐蚀
金属与电解质溶液发生电化学反应而引起 的腐蚀。
晶间腐蚀
沿着金属晶界发生的腐蚀，导致晶粒间结 合力降低。
提高耐蚀性能途径和方法
选用耐蚀材料
根据使用环境和介质 ，选用具有良好耐蚀 性能的金属材料。
02
金属材料基础知识
金属晶体结构与性能特点
晶体结构
金属晶体主要由金属原子通过金属键结合而成， 具有高度的对称性和周期性。常见的金属晶体结 构有体心立方、面心立方和密排六方等。
性能特点
金属具有良好的导电性、导热性、塑性和延展性 。这些性能与金属晶体结构中的自由电子和金属 键密切相关。
常见金属材料分类及用途
应用前景
随着高端制造业的发展，对材料性能 要求越来越高，真空热处理技术将在 航空航天、能源、汽车等领域得到广 泛应用。
等离子体表面改性技术进展
等离子体表面改性技术原理
利用等离子体中的活性粒子与材料表面发生化学反应或物 理作用，从而改变材料表面的成分、结构和性能。
金属学与热处理基础知识
金属学与热处理基础知识目录1. 金属学与热处理基础知识概述 (3)1.1 金属材料的分类 (4)1.2 金属材料的性能及其影响因素 (4)1.3 热处理的基本概念 (6)2. 金属的热处理原理 (7)2.1 金属在加热过程中的变化 (8)2.2 金属在冷却过程中的变化 (8)2.3 热处理的目的和工艺选择 (9)3. 固态相变原理 (11)3.1 晶体结构与滑移机制 (12)3.2 固态相变的微观机制 (13)3.3 铁碳合金的相图分析 (15)4. 加热和冷却原理 (16)4.1 热传导原理 (17)4.2 热处理过程中的温度控制 (19)4.3 冷却速度对金属性能的影响 (21)5. 热处理基本工艺 (22)5.1 退火工艺 (22)5.2 正火工艺 (24)5.3 淬火与回火工艺 (25)5.4 表面热处理工艺 (27)6. 特殊热处理 (28)6.1 渗碳、渗氮工艺 (29)6.2 高温回火、低温回火工艺 (31)6.3 电子束熔炼和热等静压处理 (32)7. 金属学与热处理的应用 (33)7.1 机械制造业中的应用 (35)7.2 航空航天材料的热处理 (37)7.3 能源和交通运输领域中的应用 (38)8. 热处理设备与材料 (40)8.1 热处理炉及其类型 (41)8.2 热处理材料的选择与加工 (43)8.3 热处理过程中的环境保护措施 (44)9. 金属学与热处理的实验与检测 (45)9.1 金属材料的力学和物理性能测试 (48)9.2 热处理后的金属材料分析 (49)9.3 质量控制和检验方法 (50)10. 金属学与热处理的未来发展趋势 (51)10.1 先进材料的热处理工程化 (53)10.2 智能制造在热处理中的应用 (54)10.3 绿色热处理技术的发展 (55)1. 金属学与热处理基础知识概述金属学与热处理是金属材料科学与工程领域中的核心课程，它们为理解和应用金属材料提供了基础理论和技术支持。
金属材料及热处理基本知识
金属材料及热处理基本知识第一章金属材料及热处理基本知识1.1概述：金属材料是制造特种设备最常用的材料，因此了解和掌握金属材料性能是十分必要的，通常所指的金属材料性能是指金属材料的使用性能和工艺性能。
如力学性能（强度、硬度、塑性、韧性等）、物理性能（密度、熔点、导热性、热膨胀性等）、化学性能（耐腐蚀性、热稳定性等）等使用性能和冷、热加工（铸造、焊接、热处理、压力加工、切削加工等）的工艺性能。
1.2材料力学的基本知识1.2.1金属材料在加工和使过程中的基本特征⑴都要承受不同形式外力的作用；⑵都会产生抵抗这些外力作用的能力（这种能力称为材料的力学性能如σs、H B、αk、δ5等）直至能力消失而发生变形以至断裂破坏；1.2.2应力与应变⑴内力：是指材料内部各部分之间的相互作用的力，在未受外力作用时，材料内部相互平衡并保持其固有的形状。
当受到外力时，这种固有的平衡被打破，相互之间作用力会改变，材料会发生形变，这是由于材料在外力作用下产生的附加内力的结果，通常简称它为内力。
⑵应变与应力：物体在外力作用下，其形状尺寸所发生的相对改变称为应变；物体在外力作用下而变形时，其内部任一截面单位面积上的内力大小通常称为应力；方向垂直于截面的应力称为正应力。
1.2.3强度⑴定义：金属的强度是指金属抵抗永久变形和断裂的能力，材料强度可以通过拉伸试验测出。
⑵金属材料拉伸试验①弹性阶段：此阶段内应力与应变成正比（即材料符合虎克定律），该段称为弹性阶段。
该段中应力的最高值所对应的应变值eノ，称为比例极限σp。
②屈服阶段：此阶段外加应力不再增加而应变仍在持续增加（主要是塑性变形），材料已失去抵抗继续变形的能力，此时的应力称为屈服极限或曰屈服强度σb。
若以材料塑性伸长0.2％作为屈服极限，则其屈服强度用σ0.2表示。
③强化阶段：当变形超过屈服阶段，材料又恢复了对继续变形的抵抗能力，为使材料继续变形必须增加应力值，这种现象称为加工硬化现象，或曰强化阶段。
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• 强度的意义
• 强度是指金属材料抵抗塑性变形和断裂的能力，一 般钢材的屈服强度在200～1000MPa 之间。
• 强度越高，表明材料在工作时越可以承受较高的载 荷。当载荷一定时，选用高强度的材料，可以减小 构件或零件的尺寸，从而减小其自重。
• 因此，提高材料的强度是材料科学中的重要课题， 称之为材料的强化。
c 具有选择零件材料的能力，确定加工工艺路线的能力。
d 为后续课程和从事技术工作打下基础。
本课学习方法是：预习 、笔记 、复习、讨论问题
本教材的重点：常见的材料牌号及应用，钢的热处理
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第一章 金属的性能
〈 使用性能—力学、物理、化学
金属材料的性能 工艺性能—铸造、锻压、焊接、切削加工
力学性能：受外力作用下所表现出的性能。不能说：机械性能 判据 如： 强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等
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万能材料试验机 a) WE系列液压式 b) WDW系列电子式
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2. 力－伸长曲线 拉伸试验中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线。
弹性变形阶段 屈服阶段 强化阶段 颈缩现象
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(a)试样 (b)伸长 (高c等)产教育生缩颈 (d)断裂
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拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
静载荷：指大小不变或变化过程缓慢的载荷。
。
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冲击载荷：在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。
循环载荷：指大小、方向随时间发生周期性变化的载荷
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按作用形式不同分：
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6、变形：材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化， 称为变形。分为弹性变形与塑性变形 外力去处后能够恢复的变形称为弹性变形。 外力去处后不能恢复的变形称为塑性变形。
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•屈服点（ σs ）:指材料产生屈服时的应力
对有明显屈服现 象的材料
很重要，大多数 零件不允许有塑
性变形
Hale Waihona Puke F 屈服点s（屈服极限） s
S0
•规定残余伸长应力:
材料屈服时的拉力（N）
对无明显屈服现 象的材料
: r0.2 规定残余伸长率为0.2%时的应力
原标准（GB228-76）： 高等0.教2育屈服强度
第一节 金属的力学性能
研究力学性能意义：是选择和使用金属材料的重要依据 一、基本概念
1、弹性：指物体在外力作用下改变基本形状和尺寸，当
外力卸除后物体又恢复到其原始形状和尺寸的特性。
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2、内力：金属受到外力时为保其不变形，在材料内部作用 者与外力相对抗的力称为内力。 3、应力：单位面积上的内力。 4、应变：指由外力所引起的物体原始尺寸或形状的相对变 化；通常以百分比（%）表示 5、载荷：金属材料在加工及使用过程中所受的外力。 按作用性质分：
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3. 脆性材料的拉伸曲线（与低碳钢试样相对比）
F
0
ΔL
脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象。
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应力 = P/F0 应变 = (l-l0)/l0
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三、强度 ——金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和
破坏的能力
工程上常用的金属材料的强度 指标：
•屈服点（ σs ）或规定残余 伸长应力（ σr） •抗拉强度(σb)
★ 材料按物质结构不同分：
金属材料、非金属材料（有机高分子材料和陶瓷 料)、复合材料
★ 材料按用途不同分：
机械工程材料、土木工程材料、电工材料、电子材 料
★ 材料按功能不同分：
结构材料、功能材料、磁性材料等
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金属材料
材料分类
陶瓷材料 高分子材料
复合材料
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材料发展概括 ▲ 石器时代 天然石，兽骨，树枝
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二、塑性 ——在外力作用下金属材料在断裂前产生不
可逆永久变形的能力
•常用的塑性判据： 拉伸时的断后伸长率和断面收缩率
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1、断后伸长率
L1 Lo 100%
L0
L1 试样拉断后的标距（mm）
Lo 试样原始标距（mm）
由于同一材料用不同长度的试样测得的断后伸长率δ数值不
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•抗拉强度:材料在拉伸条件下所能承受最大力的
应力值
b
Fb S0
拉伸过程中最大的拉力（N）
很重要，表示零 件破坏前能抗的
最大应力值
•若零件在使用时不允许产生过量塑性变形，应以材料的σs或
σ0.2进行设计计算。 •若零件在使用时只要求不发生破坏，则以材料的σb来设计计 算。
•因此σs和σb是机械零件设计计高等算教育的主要依据。
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一、强度
概念：强度是指金属抵抗永久变形（塑性变形）和断裂 的能力 。通过拉伸试验测得大小。强度的大小通常用应力来表示。
=F/S
-----应力 Pa
1 Pa=1N/m2 1M Pa=106Pa
按载荷的作用方式不同，强度可分为：抗拉强度、抗压强度、 抗弯强度、抗剪强度、和抗扭强度。
注意：一般多以抗拉强度作为判别金属强度高低的指标。
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沧州铁 狮铸造于
公 元953年。 铁狮子通 高5.78米， 身长6.5 米，体宽 3.17米， 重约40吨
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本课程的性质和目的
1、性质： 是机械类专业必修的一门专业技术基础课。
2、目的： a 获得有关金属热处理、金属材料的基本知识。
b 熟悉常见金属材料的牌号、性能特点及应用；了解它 们之间成分、组织、性能、热处理的关系。
绪论
★材料分：金属材料、非金属材料、复合材料
金属材料—指钢铁、有色金属等材料 非金属材料—无机高分子材料（陶瓷、水泥、
木材等），有机高分子材料（如塑料、橡胶），
复合材料---玻璃钢、碳纤维复合材料、硼纤维材
料。 ★现在新材料----纳米材料、智能材料
★世界四大材料： 钢铁、木材、塑料、水泥
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陶器时代 泥巴（日晒→原始陶器；火烧→瓷器用具）
铜器时代：司母戊鼎（公元前11—16世纪） 1战13国0×编7钟80（×1前104075—221年）65个 总重
2500Kg
铁器时代 沧州大狮（公元953年 ）重50T ,长5.3m,宽3m
人工复合材 料 塑料、橡胶、陶瓷、钛合金、碳纤维、纳米等
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拉伸实验
（金属的抗拉强度和塑性都是通过拉伸试验测定）
（GB/T228-2002）
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1. 拉伸试样 2. 力—伸长曲线（以低碳钢试样为例） 3. 脆性材料的拉伸曲线
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1. 拉伸试样（GB6397-86）
长试样：L0=10d0 短试样：L0=5d0
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