电子课件-《金属材料与热处理(第六版)》-A02-9023 金材-第二章
合集下载
金属材料与热处理第二章(中国劳动社会保障出版社)PPT课件
§2－3 金属的工艺性能
金属材料的一般加工过程
铸件
机加工
冶炼→铸造
热锻
机加工
铸锭
热轧→
板料、棒材、 型材、管材
焊接 机加工
零 件
冷轧、冷拔、冷冲
金属材料的工艺性能——金属材料对不同加工工艺方 法的适应能力。它包括铸造性能、锻造性能、切削加工性 能和焊接性能、热处理性能等。
一、铸造性能 二、锻压性能 三、焊接性能 四、切削加工性能及热处理性能
根据载荷作用性质的不同分：
（1）静载荷——大小不变或变化过程缓慢的载荷。
（2）冲击载荷——在短时间内以较高速度作用于零件Fra bibliotek上的载荷。
（3）交变载荷——大小、方向或大小和方向随时间发
生周期性变化的载荷。
载荷的作用形式
2．内力
内力——工件或材料在受到外部载荷作用时，为保持 其不变形，在材料内部产生的一种与外力相对抗的力，称 为。
形变强化（加工硬化）——冷塑性变形除了 使晶粒的外形发生变化外，还会使晶粒内部的位 错密度增加，晶格畸变加剧，从而使金属随着变 形量的增加，使其强度、硬度提高，而塑性、韧 性下降。
金属的塑性变形，在外形变化的同时，晶粒 的形状也会发生变化。通常晶粒会沿变形方向压 扁或拉长。
塑性变形后的金属组织
§2－2 金属的力学性能
抗拉强度——拉伸实验测定 抗压强度 抗剪强度 抗扭强度 抗弯强度
1．拉伸试样
d——试样直径 L0——标距长度
低碳钢拉伸实验
2．力－伸长曲线
弹性变形阶段 屈服阶段 强化阶段 缩颈阶段
力－拉伸曲线
3．强度指标
（1）屈服强度——当金属材料出现屈服现象时， 在实验期间发生塑性变形而力不增加的应力点。屈服 强度分为上屈服强度ReH和下屈服强度ReL。
金属材料与热处理(全) PPT
属于这种晶格的金属有：铬Cr、钒V、钨W、钼Mo、及α-铁α-Fe
3、面心立方晶格：面心立方晶格的晶胞也是由八个原子构成的立方体， 但在立方体的每个面上还各有一个原子。
属于这种晶格的金属有：Al、Cu、Ni、Pb（γ－Fe）等
大家六方晶格：由12个原子构成的简单六方晶体，且在上下两个六方 面心还各有一个原子，而且简单六方体中心还有3个原子。
§2-2金属的力学性能
学习目的：★ 理解金属材料性能（工艺性能、使用 性能）的概念、分类。
★掌握强度的概念及其种类、应力的概念及符号。 ★★掌握拉伸试验的测定方法；力——伸长曲线的几
个阶段；屈服点的概念。 教学重点与难点 1、理解力——伸长曲线是教学重点； 2、强度、塑性是教学难点。
教学过程：
复习
3、纯铁的同素异构转变：
1394℃
912℃
δ-Fe → γ- Fe → α – Fe
体心
面心
体心
4、金属的同素异构转变，也称为“重结晶”。
其与液态金属结晶有许多相似处：有一定转变温度，有过冷现象； 有潜热放出和吸收 ； 也由形核、核长大来完成。 不同处：∵属固 态相变 ，∴ 转变需较大的过冷度；新晶核优先在原晶界处形核；转 变中有体积的变化，会产生较大内应力。
金属材料与热处理(全)
第一章：金属的结构与结晶
§1-1金属的晶体结构
★学习目的：了解金属的晶体结构。 ★重点：有关金属结构的基本概念： 晶面、晶向、 晶体、晶格、单晶体、晶体，金属晶格的三种常见 的类型。 ★难点：金属的晶体缺陷及其对金属性能的影响。
§2-1金属的晶体结构
一、晶体与非晶体
1、晶体：所谓晶体是指其原子（离子或分子）在空间呈规则排列的物体。 （晶体内的原子之所以在空间是规则排列，主要是由于各原子之间的 相互吸引力与排斥力相平衡的结果。）原子在空间呈规则排列的固体 物质称为“晶体”。
3、面心立方晶格：面心立方晶格的晶胞也是由八个原子构成的立方体， 但在立方体的每个面上还各有一个原子。
属于这种晶格的金属有：Al、Cu、Ni、Pb（γ－Fe）等
大家六方晶格：由12个原子构成的简单六方晶体，且在上下两个六方 面心还各有一个原子，而且简单六方体中心还有3个原子。
§2-2金属的力学性能
学习目的：★ 理解金属材料性能（工艺性能、使用 性能）的概念、分类。
★掌握强度的概念及其种类、应力的概念及符号。 ★★掌握拉伸试验的测定方法；力——伸长曲线的几
个阶段；屈服点的概念。 教学重点与难点 1、理解力——伸长曲线是教学重点； 2、强度、塑性是教学难点。
教学过程：
复习
3、纯铁的同素异构转变：
1394℃
912℃
δ-Fe → γ- Fe → α – Fe
体心
面心
体心
4、金属的同素异构转变，也称为“重结晶”。
其与液态金属结晶有许多相似处：有一定转变温度，有过冷现象； 有潜热放出和吸收 ； 也由形核、核长大来完成。 不同处：∵属固 态相变 ，∴ 转变需较大的过冷度；新晶核优先在原晶界处形核；转 变中有体积的变化，会产生较大内应力。
金属材料与热处理(全)
第一章：金属的结构与结晶
§1-1金属的晶体结构
★学习目的：了解金属的晶体结构。 ★重点：有关金属结构的基本概念： 晶面、晶向、 晶体、晶格、单晶体、晶体，金属晶格的三种常见 的类型。 ★难点：金属的晶体缺陷及其对金属性能的影响。
§2-1金属的晶体结构
一、晶体与非晶体
1、晶体：所谓晶体是指其原子（离子或分子）在空间呈规则排列的物体。 （晶体内的原子之所以在空间是规则排列，主要是由于各原子之间的 相互吸引力与排斥力相平衡的结果。）原子在空间呈规则排列的固体 物质称为“晶体”。
第二章 金属材料与热处理基础12节PPT课件
第二章 金属材料及热处理基础
（课3）
学习目的： 通过本章的学习具备所必需的汽车所使用的金属
材料基本知识。 学习要求：
掌握钢的热处理的基本知识及常用的热处理方法、 工艺特点和应用范围。
掌握常用的机械工程材料类型、牌号、力学性能 及用途。初步具有选择工程材料的能力。
1
整体概述
概况一
点击此处输入相关文本内容 点击此处输入相关文本内容
4
第二章 金属的晶体结构与结晶
3、认识金属的不同结构组织的各方面性
能是不一样的，实际应用中，影响金属的各种
使用性能。了解金属的晶体结构及结晶，我们
才能够掌握金属材料性能的变化规律。
一、金属晶体结构的基本知识
1、金属是晶体
固态物质里根据其原子的排列形式分为两
类：晶体和非晶体。
晶体：特点是其原子或离子在三维空间呈
13
第二章 金属的晶体结构与结晶
关于晶面与晶向（P14详细介绍）： 晶面：晶面是在晶格中由一系列原子组 成的平面，而晶面则又是由一行行的原子组 成。 晶向：是指晶格中各原子的位向。
三种重要的 Nhomakorabea晶
14
第二章 金属的晶体结构与结晶
二、合金的基本概念（P17）
合金是由一种金属元素同一种或者几种其 它元素组成的具有金属特征的物质。
晶 胞
9
第二章 金属的晶体结构与结晶
3、金属中常见的晶格类型
金属的晶格类型很多，最常见的也是最典型
的晶格类型有三种：
⑴ 体心立方晶格
特征：是一个立
方体。在晶胞的8个
结点上各有一个原
子，在晶胞中心也 有一个原子。
体心立方晶格
10
第二章 金属的晶体结构与结晶
（课3）
学习目的： 通过本章的学习具备所必需的汽车所使用的金属
材料基本知识。 学习要求：
掌握钢的热处理的基本知识及常用的热处理方法、 工艺特点和应用范围。
掌握常用的机械工程材料类型、牌号、力学性能 及用途。初步具有选择工程材料的能力。
1
整体概述
概况一
点击此处输入相关文本内容 点击此处输入相关文本内容
4
第二章 金属的晶体结构与结晶
3、认识金属的不同结构组织的各方面性
能是不一样的，实际应用中，影响金属的各种
使用性能。了解金属的晶体结构及结晶，我们
才能够掌握金属材料性能的变化规律。
一、金属晶体结构的基本知识
1、金属是晶体
固态物质里根据其原子的排列形式分为两
类：晶体和非晶体。
晶体：特点是其原子或离子在三维空间呈
13
第二章 金属的晶体结构与结晶
关于晶面与晶向（P14详细介绍）： 晶面：晶面是在晶格中由一系列原子组 成的平面，而晶面则又是由一行行的原子组 成。 晶向：是指晶格中各原子的位向。
三种重要的 Nhomakorabea晶
14
第二章 金属的晶体结构与结晶
二、合金的基本概念（P17）
合金是由一种金属元素同一种或者几种其 它元素组成的具有金属特征的物质。
晶 胞
9
第二章 金属的晶体结构与结晶
3、金属中常见的晶格类型
金属的晶格类型很多，最常见的也是最典型
的晶格类型有三种：
⑴ 体心立方晶格
特征：是一个立
方体。在晶胞的8个
结点上各有一个原
子，在晶胞中心也 有一个原子。
体心立方晶格
10
第二章 金属的晶体结构与结晶
金属材料与热处理完整ppt课件
晶界：
小角度晶界─相邻晶粒的位向差小于10°的晶 界。基本上由位错构成。
大角度晶界─相邻晶粒的位向差大于10°的晶 界。原子排列比较混乱，结构比较复杂。
精选课件
55
亚晶界： 晶粒内部位向差小于 1° 的亚结构，也称为亚晶
粒，亚晶之间的界面，称为亚晶界。通常由位错构成。
亚晶界
精选课件
56
相界：不同结构的晶粒之间的界面 界面结构类型: 共格界面, 半共格, 非共格
同晶向上的原子排列方式和排列 紧密程度是不一样的。下页的两 个表给出了体心立方晶格和面心 立方晶格中各主要晶面、晶向上 的原子排列方式和紧密程度。
精选课件
41
精选课件
42
精选课件
43
五、晶体的 同素异构转变(多晶型性转变) 金属由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的现
象称之为同素异构转变。（温度、压力）
α-Fe单晶体，密排方向 [111] 的弹性模量 E=290,000MN/m2，而非密排方向100的 E=135,000MN/m2。
精选课件
45
七、多晶体的伪各向同性 如Fe，不同方向上E均为210000MN/m2左右。 原因：实际材料为多晶体，各单晶粒分布的方向
不同，各向异性相互抵消，而呈现无向性。 ——伪各向异性。
如 Fe晶体，室温～912℃，体心立方，α- Fe，
912 ℃～1394 ℃，面心立方，γ-Fe， 1394 ℃ ～熔点1538 ℃ ，体心立方，δ-Fe。 Fe, Mn, Ti , Co 等少数金属具有同素异构转变。 性能随之变化。
精选课件
44
六、晶体的各向异性
不同晶面和晶向上原子密度不同， 原子间距离 不同， 结合力不同－－晶体在不同方向上的力学、 物理和化学性能有所差异－－各向异性。
小角度晶界─相邻晶粒的位向差小于10°的晶 界。基本上由位错构成。
大角度晶界─相邻晶粒的位向差大于10°的晶 界。原子排列比较混乱，结构比较复杂。
精选课件
55
亚晶界： 晶粒内部位向差小于 1° 的亚结构，也称为亚晶
粒，亚晶之间的界面，称为亚晶界。通常由位错构成。
亚晶界
精选课件
56
相界：不同结构的晶粒之间的界面 界面结构类型: 共格界面, 半共格, 非共格
同晶向上的原子排列方式和排列 紧密程度是不一样的。下页的两 个表给出了体心立方晶格和面心 立方晶格中各主要晶面、晶向上 的原子排列方式和紧密程度。
精选课件
41
精选课件
42
精选课件
43
五、晶体的 同素异构转变(多晶型性转变) 金属由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的现
象称之为同素异构转变。（温度、压力）
α-Fe单晶体，密排方向 [111] 的弹性模量 E=290,000MN/m2，而非密排方向100的 E=135,000MN/m2。
精选课件
45
七、多晶体的伪各向同性 如Fe，不同方向上E均为210000MN/m2左右。 原因：实际材料为多晶体，各单晶粒分布的方向
不同，各向异性相互抵消，而呈现无向性。 ——伪各向异性。
如 Fe晶体，室温～912℃，体心立方，α- Fe，
912 ℃～1394 ℃，面心立方，γ-Fe， 1394 ℃ ～熔点1538 ℃ ，体心立方，δ-Fe。 Fe, Mn, Ti , Co 等少数金属具有同素异构转变。 性能随之变化。
精选课件
44
六、晶体的各向异性
不同晶面和晶向上原子密度不同， 原子间距离 不同， 结合力不同－－晶体在不同方向上的力学、 物理和化学性能有所差异－－各向异性。
金属材料与热处理 ppt课件
三、金属结构材料的应用情况(1)
1.从总产量来看，钢铁材料的产量占绝对优势， 占世界金属总产量的95％，而且有许多良好的 性能，能满足大多数条件下的应用，价格低廉。
2.在世界金属矿储量中，铁矿资源虽然比较丰富 和集中，但就世界地壳中金属矿产储量来讲， 则非铁金属矿储量大于铁矿储量，如铁只占 5.1％，而非铁金属中铝为8.8％．镁为2.1％， 钛为0.6％。
四、金属材料发展的历史(3)
5.在非铁金属冶金方面，19世纪80年代发电 机的发明，使电解法提纯铜的工业方法得 以实现，开创了电冶金新领域；同时，用 熔盐电解法将氧化铝加入熔融冰晶石，电 解得到廉价的铝，使铝成为仅次于铁的第 二大金属；20世纪40年代，用镁作还原剂 从四氯化钛制得纯钛，并使真空熔炼加工 等技术逐步成熟后，钛及钛合金的广泛应 用得以实现。同时，其他非铁金属也陆续 实现工业化生产。
用锻压成形方法获得优良锻件的 难易程度称为锻造性能。 铸铁不能锻压 。
焊接性能：
大量接性能是指金属材料对焊接加 工的适应性。 切削加性能：切削加工（性能） 金属材料的难易程度称为切削加工 性能。
第三单元
金属的晶体结构与结晶
一、金属材料的晶体结构
晶体与非晶体 非晶体：在物质内部，凡原子呈无序堆积状 况的，称为非晶体。如：普通玻璃、松香、 树脂等。 晶体：凡原子呈有序、有规则排列的物质， 金属的固态、金刚石、明矾晶体等。 性能：晶体有固定的熔、沸点，呈各向异性， 非晶体没有固定熔点，而且表现为各向同性。
•强度的指标
强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力 。 1、屈服点
Re= Fs/S0
符号： Re 材料产生屈服现象时的最小应力
Fs：试样屈服时所承受的拉伸力（N） S0 ：试样原始横截面积（mm）
电子课件-《金属材料与热处理(第六版)》-A02-9023 我国古代青铜文化
我国古代青铜文化
中国青铜时代约始于公元前二十一世 纪，公元前十三至前十一世纪为鼎盛阶 段,它跨越了中国历史上最早的夏、商、 周三代，延续了近两千年，创造了辉煌 灿烂的文明。
早期的青铜器种类很多，用途广泛，主要 种类有酒器、食器、炊器、兵器、水器、乐 器、铜镜、车马饰、带钩、度量器、动物造 型等。西周社会还对青铜器使用制定严格的 等级。以礼器来说，就有“天子九鼎，诸侯 七，大夫五，元士三”的规定。许多贵族视 青铜器为身份的象征，除身前大量享用，死 后也把大量的青铜器随葬。此外，青铜器的 文字，对后世了解当时社会发展、重大事件、 生活习俗，有着极其重要的价值。
酒器
鸟纹爵
黄觚
食器
司母戊鼎
镶嵌狩猎纹豆
兵器
人面纹钺
燕王职戈
秦始皇陵铜车马
一 号 铜 车 马
二 号 铜
中国青铜时代约始于公元前二十一世 纪，公元前十三至前十一世纪为鼎盛阶 段,它跨越了中国历史上最早的夏、商、 周三代，延续了近两千年，创造了辉煌 灿烂的文明。
早期的青铜器种类很多，用途广泛，主要 种类有酒器、食器、炊器、兵器、水器、乐 器、铜镜、车马饰、带钩、度量器、动物造 型等。西周社会还对青铜器使用制定严格的 等级。以礼器来说，就有“天子九鼎，诸侯 七，大夫五，元士三”的规定。许多贵族视 青铜器为身份的象征，除身前大量享用，死 后也把大量的青铜器随葬。此外，青铜器的 文字，对后世了解当时社会发展、重大事件、 生活习俗，有着极其重要的价值。
酒器
鸟纹爵
黄觚
食器
司母戊鼎
镶嵌狩猎纹豆
兵器
人面纹钺
燕王职戈
秦始皇陵铜车马
一 号 铜 车 马
二 号 铜
66金属材料与热处理第二章PPT课件
§2－3 金属的工艺性能
金属材料的一般加工过程
铸件
机加工
冶炼→铸造
热锻
机加工
铸锭
热轧→
板料、棒材、 型材、管材
焊接 机加工
零 件
冷轧、冷拔、冷冲
金属材料的工艺性能——金属材料对不同加工工艺
方法的适应能力。它包括铸造性能、锻造性能、切削加工 性能和焊接性能、热处理性能等。
ReL ——试样的下屈服强度，N/mm2； FeL ——试样屈服时的最小载荷，N； So ——试样原始横截面面积，mm2。
规定产生0.2残余伸长时的应力为条件屈服强度Rp0.2， 替代ReL，称为条件（名义）屈服强度。
2．抗拉强度Rm
抗拉强度——材料在断裂前所能承受的最大的应力。
Rm ——抗拉强度，MPa； Fm ——试样在屈服阶段后所能抵抗的最大力（无明 显屈服的材料，为试验期间的最大力）， N； So ——试样原始横截面面积，mm2 。
600HBW1/30/20：
直径为1mm压头，在294.2N（30kg）的实验力作用下， 保持20 s时测得的布氏硬度值为600。
应用范围：
主要用于测定铸铁、有色金属及退火、正火、调质处 理后的各种软钢等硬度较低的材料。
h 0.002
2．洛氏硬度
洛氏硬度原理
HR=100 —
h 0.002
洛氏硬度试验原理
用试样所吸收的能量K的大小来作为衡量材料韧性好坏的 指标，称为冲击吸收能量。用U形和V形缺口试样测得的冲 击吸收能量分别用KU和KV表示。
*五、疲劳强度
由于所承受的载荷为交变载荷，零件承受的应力虽 低于材料的屈服强度，但经过长时间的工作后，仍会产 生裂纹或突然发生断裂。金属这样的断裂现象称为疲劳 断裂。金属材料抵抗交变载荷作用而不产生破坏的能力 称为疲劳强度。疲劳极限用符号R－1表示。
金属材料与热处理教学课件第二单元
固溶强化是金属强化的一种重要形式。在溶质含量 适当时，可显著提高材料的强度和硬度，而塑性和 韧性没有明显降低。
➢ 纯铜的Rm 为220MPa, 硬度为40HBW, 断面收缩率Z为70%。
当加入1%镍形成单相固溶体后, 强度升高到390MPa, 硬度 升高到70HBW, 而断面收缩率仍有50%。所以固溶体的综合 力学性能很好, 常常作为合金的基体相。
➢ 固溶体用α、β、γ等符号表示。A、B组元组成的固溶体 也可表示为A(B), 其中A为溶剂, B为溶质。例如铜锌合金 中锌溶入铜中形成的固溶体一般用α表示, 亦可表示为 Cu(Zn)。
2、分类 ➢ 按溶质原子在溶剂晶格中的位置, 固溶体可分为置换固
溶体与间隙固溶体两种。 ➢ 按溶质原子在溶剂中的溶解度，固溶体可分为有限固溶
立方
➢布拉菲点阵
7个晶系，
六方
14种点阵。
➢大部分（2/3）的
四方
金属属于三种典型
的晶体结构。
菱方
正交
单斜
三斜
三、 典型晶体结构
• 在元素周期表一共约有110种元素，其中80多种是金属， 占2/3。而这80多种金属的晶体结构大多属于三种典型 的晶体结构。它们分别是： 1、体心立方晶格（BCC） 2、面心立方晶格（FCC） 3、密排六方晶格（HCP）
面心立方晶格
原子个数
➢ 在面心立方晶胞中, 每个角上的原子在晶格中同时属于8个 相邻的晶胞,因而每个角上的原子属于一个晶胞仅为1/8, 而每个侧面中心的那个原子则属于两个晶胞。所以一个体 心立方晶胞所含的原子数为 4个。
n 18 16 4 82
原子半径
r 2a 4
• 面心立方晶格
晶格常数：a 原子半径： 原子个数：4 配位数： 12 致密度：0.74 常见金属： -Fe、Ni、Al、Cu、Pb、Au等
➢ 纯铜的Rm 为220MPa, 硬度为40HBW, 断面收缩率Z为70%。
当加入1%镍形成单相固溶体后, 强度升高到390MPa, 硬度 升高到70HBW, 而断面收缩率仍有50%。所以固溶体的综合 力学性能很好, 常常作为合金的基体相。
➢ 固溶体用α、β、γ等符号表示。A、B组元组成的固溶体 也可表示为A(B), 其中A为溶剂, B为溶质。例如铜锌合金 中锌溶入铜中形成的固溶体一般用α表示, 亦可表示为 Cu(Zn)。
2、分类 ➢ 按溶质原子在溶剂晶格中的位置, 固溶体可分为置换固
溶体与间隙固溶体两种。 ➢ 按溶质原子在溶剂中的溶解度，固溶体可分为有限固溶
立方
➢布拉菲点阵
7个晶系，
六方
14种点阵。
➢大部分（2/3）的
四方
金属属于三种典型
的晶体结构。
菱方
正交
单斜
三斜
三、 典型晶体结构
• 在元素周期表一共约有110种元素，其中80多种是金属， 占2/3。而这80多种金属的晶体结构大多属于三种典型 的晶体结构。它们分别是： 1、体心立方晶格（BCC） 2、面心立方晶格（FCC） 3、密排六方晶格（HCP）
面心立方晶格
原子个数
➢ 在面心立方晶胞中, 每个角上的原子在晶格中同时属于8个 相邻的晶胞,因而每个角上的原子属于一个晶胞仅为1/8, 而每个侧面中心的那个原子则属于两个晶胞。所以一个体 心立方晶胞所含的原子数为 4个。
n 18 16 4 82
原子半径
r 2a 4
• 面心立方晶格
晶格常数：a 原子半径： 原子个数：4 配位数： 12 致密度：0.74 常见金属： -Fe、Ni、Al、Cu、Pb、Au等
金属材料及热处理培训课件.pptx
50℃，淬火后获得均匀 细小的马氏体组织。 ▪过共析钢淬火温度： 一般为Ac1以上30℃～50℃
图6-14是碳钢的淬火温度范围。
（2）加热时间的确定 ▪ 加热时间由升温时间和保温时间组成。 ▪ 由零件入炉温度升至淬火温度所需的时间为升温时间，并
以此作为保温时间的开始。
▪ 保温时间是指零件烧透即完成奥氏体化过程所需要的时间。
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
使用要求。
▪ 回火工艺 按照回火后性能要求，淬火以后的回火有低温回火，中温 回火、高温回火。
按照回火温度和工件所要求的性能，一般将回火分为三类
六、化学热处理
▪ 化学热处理是将钢件置于一定温度的活性介质中 保温，使一种或几种元素渗入它的表面，改变其 化学成分和组织，达到改进表面性能，满足技术 要求的热处理过程。
▪ 常用的化学热处理有渗碳、渗氮（俗称氮化）、 碳氮共渗（俗称氰化和软氮化）等。还有渗硫、 渗硼、渗铝、渗钒、渗铬等。
▪ 发兰、磷化可以归为表面处理，不属于化学热处 理。
种淬火介质中一直冷却到室温的 淬火方法。 ★特点
操作简单，容易实现机械化 ★适用范围
形状简单的碳钢和合金钢工 件。
2）双液淬火 概念
先将奥氏体状态 的工件在冷却能力强 的淬火介质中冷却至 接近Ms点温度时， 再立即转入冷却能力 较弱的淬火介质中冷 却，直至完成马氏体 转变。
3）分级淬火
概念 将奥氏体状态的工
▪ 适用钢材 中碳钢（消除魏氏组织、晶粒粗大、带状组织等）
▪ 实际生产中，600℃出炉空冷。
图6-14是碳钢的淬火温度范围。
（2）加热时间的确定 ▪ 加热时间由升温时间和保温时间组成。 ▪ 由零件入炉温度升至淬火温度所需的时间为升温时间，并
以此作为保温时间的开始。
▪ 保温时间是指零件烧透即完成奥氏体化过程所需要的时间。
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
使用要求。
▪ 回火工艺 按照回火后性能要求，淬火以后的回火有低温回火，中温 回火、高温回火。
按照回火温度和工件所要求的性能，一般将回火分为三类
六、化学热处理
▪ 化学热处理是将钢件置于一定温度的活性介质中 保温，使一种或几种元素渗入它的表面，改变其 化学成分和组织，达到改进表面性能，满足技术 要求的热处理过程。
▪ 常用的化学热处理有渗碳、渗氮（俗称氮化）、 碳氮共渗（俗称氰化和软氮化）等。还有渗硫、 渗硼、渗铝、渗钒、渗铬等。
▪ 发兰、磷化可以归为表面处理，不属于化学热处 理。
种淬火介质中一直冷却到室温的 淬火方法。 ★特点
操作简单，容易实现机械化 ★适用范围
形状简单的碳钢和合金钢工 件。
2）双液淬火 概念
先将奥氏体状态 的工件在冷却能力强 的淬火介质中冷却至 接近Ms点温度时， 再立即转入冷却能力 较弱的淬火介质中冷 却，直至完成马氏体 转变。
3）分级淬火
概念 将奥氏体状态的工
▪ 适用钢材 中碳钢（消除魏氏组织、晶粒粗大、带状组织等）
▪ 实际生产中，600℃出炉空冷。
(汇总)金属材料与热处理.ppt
青铜器时代
商代四羊方尊
4
1801.h0，
青铜时代约从公 元前4000年至公元 初年，希腊、埃及始 于公元前3 000年以 前，中国始于公元前 1 800年。青铜器时 代标志着人类开场学 会冶炼和使用金属材 料
铁器时代
战国铁锄
5
1801.h0，
世界上最早锻造 出铁器的是赫梯王国 〔今土耳其境内〕， 距今约3400年。由 于铁器比青铜器的硬 度高4倍，所以极大 地促进了社会生产力 的开展
例：
170HBW10/1000/30：
直径10mm的压头，在9807N〔1000kg〕的试验力作用下， 保持30 s时测得的布氏硬度值为170。
600HBW1/30/20：
直径为1mm压头，在294.2N〔30kg〕的实验力作用下， 保持20 s时测得的布氏硬度值为600。
53
1801.h0，
应用范围：
3．金属学根底知识 主要介绍铁碳合金的组织及铁碳合金相图 。
12
1801.h0，
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。
13
1801.h0，
5．热处理的根本知识
〔T1〕之间存在的温度差〔△T= T0－ T1〕。 金属结晶时，冷却越快，其实际结晶的温度就越 低，过冷度△T也就越大。
结晶冷却曲线
25
1801.h0，
金 属 的 结 晶 过 程
26
1801.h0，
二、晶粒大小对金属材料的影响
晶粒愈细，强度、硬度愈高，塑性、韧性也 愈好。
形核率——单位时间、单位体积所形成的晶 核数，用字母N表示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
600HBW1/30/20：
直径为1mm压头，在294.2N（30kg）的实验力作用下， 保持20 s时测得的布氏硬度值为600。
应用范围：
主要用于测定铸铁、有色金属及退火、正火、调质处 理后的各种软钢等硬度较低的材料。
h 0.002
2．洛氏硬度
洛氏硬度原理
HR=100 —
h 0.002
洛氏硬度试验原理
根据载荷作过程缓慢的载荷。
（2）冲击载荷——在短时间内以较高速度作用于零件
上的载荷。
（3）交变载荷——大小、方向或大小和方向随时间发
生周期性变化的载荷。
载荷的作用形式
2．内力
内力——工件或材料在受到外部载荷作用时，为保持 其不变形，在材料内部产生的一种与外力相对抗的力，称 为。
第二章 金属材料的性能
§2－1 金属材料的损坏与塑性变形 §2－2 金属的力学性能 §2－3 金属的工艺性能 §2－4 力学性能实验
§2－1 金属材料的损坏与塑性变形
一、与变形相关的几个概念 二、金属的变形 三、金属材料的冷塑性变形与加工硬化
一、与变形相关的几个概念
1．载荷
载荷——金属材料在加工及使用过程中所受的外力。
表面加工硬化——切削塑性金属材料时，工件在加工 表面层的硬度明显提高而塑性下降的现象。
五、热处理性能
淬透性 淬硬性 过热敏感性 变形开裂倾向 回火脆性倾向 氧化脱碳倾向
§2－4 力学性能实验
实验1
拉伸实验
液压式万能试验机 拉伸实验
实验2 硬度测试
洛氏硬度测试步骤
布氏硬度测试步骤
一、铸造性能
铸造成形过程中获得外形准确、内部健全铸件的能力， 主要取决于金属的流动性、收缩性和偏析倾向等。
1．流动性 熔融金属的流动能力。 2．收缩性 铸造合金由液态凝固和冷却至室温的过程中， 体积和尺寸减小的现象。 3．偏析倾向 金属凝固后，内部化学成分和组织不均匀现 象。
二、锻压性能
用锻压成形方法得优良锻件的难易程度。常 用塑性和变形抗力两个指标来综合衡量。
3．应力
应力——假设作用在零件横截面上的内力大小均匀分 布，单位横截面积上的内力。
R F S
R：应力，Pa； F：外力，N； S：横截面面积，m2。
二、金属的变形
弹性变形 弹－塑性变形
断裂
金属变形实验 滑移与位错
金属塑性变形的影响因素：
1．晶粒位向的影响 2．晶界的作用 3．晶粒大小的影响
三、金属材料的冷塑性变形与加工硬化
洛氏硬度计表盘
表示方法：
符号HR前面的数字表示硬度值。HR后面的字母表示 不同的洛氏硬度标尺。
例：45HRC表示用C标尺测定的洛氏硬度值为45。
常用的三种洛氏硬度标尺的试验条件和适用范围
硬度 标尺
压头类型
总测试力 (N)
硬度值有效范围
应用举例
HRC
120°金刚石圆锥体
1471.0
20～67HRC
一般淬火钢
HBW F 0.102
2F
S
πD(D D2 d 2 )
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。
例：
170HBW10/1000/30：
直径10mm的压头，在9807N（1000kg）的试验力作用下， 保持30 s时测得的布氏硬度值为170。
HRB φ1.5875mm 硬质合金球 980.7
HRA
120°金刚石圆锥体
588.4
25～100HRB 60～85HRA
软钢、退火钢、铜合金等 硬质合金、表面淬火钢等
四、冲击韧性
冲击韧性——金属材料抵抗冲击载荷作用而不 破坏的能力。材料的冲击韧性用夏比摆锤冲击弯曲 试验来测定。
冲击实验
冲击试样
二、塑性
塑性——材料受力后在断裂前产生塑性变形的能力。
1．断后伸长率A
试样拉断后，标距的伸长量与原始标距之比的百分率。
ZA SLou SLuo 100% SLo
2．断面收缩率Z
试样拉断后，缩颈处面积变化量与原始横截面面积比值的 百分率。
Z So Su 100% So
【例】有一直径 d =10mm，Lo=100mm 的低碳钢试样， 拉身实验时测得FeL=21kN，Fm=29kN，du=5.65mm， Lu=138mm。求此试样的ReL、Rm、A11.3、Z。
抗拉强度——拉伸实验测定 抗压强度 抗剪强度 抗扭强度 抗弯强度
1．拉伸试样
d——试样直径 Lo——标距长度
低碳钢拉伸实验
2．力－伸长曲线
弹性变形阶段 屈服阶段 强化阶段 缩颈阶段
力－拉伸曲线
3．强度指标
（1）屈服强度——当金属材料出现屈服现象时， 在实验期间发生塑性变形而力不增加的应力点。屈服 强度分为上屈服强度ReH和下屈服强度ReL。
一、强度 二、塑性 三、硬度 四、冲击韧性 *五、疲劳强度
任何机械零件或工具，在使 用过程中，往往要受到各种形式 外力的作用，这就要求金属材料 必须具有一种承受机械载荷而不 超过许可变形或不破坏的能力， 这种能力就是材料的力学性能。
一、强度
强度——金属在静载荷作用下抵抗塑性变形或 断裂的能力。其大小用应力表示。
ReL ——试样的下屈服强度，N/mm2； FeL ——试样屈服时的最小载荷，N； So ——试样原始横截面面积，mm2。
规定产生0.2残余伸长时的应力为条件屈服强度Rp0.2， 替代ReL，称为条件（名义）屈服强度。
2．抗拉强度Rm
抗拉强度——材料在断裂前所能承受的最大的应力。
Rm ——抗拉强度，MPa； Fm ——试样在屈服阶段后所能抵抗的最大力（无明 显屈服的材料，为试验期间的最大力）， N； So ——试样原始横截面面积，mm2 。
用试样所吸收的能量K的大小来作为衡量材料韧性好坏的 指标，称为冲击吸收能量。用U形和V形缺口试样测得的冲 击吸收能量分别用KU和KV表示。
*五、疲劳强度
由于所承受的载荷为交变载荷，零件承受的应力虽 低于材料的屈服强度，但经过长时间的工作后，仍会产 生裂纹或突然发生断裂。金属这样的断裂现象称为疲劳 断裂。金属材料抵抗交变载荷作用而不产生破坏的能力 称为疲劳强度。疲劳极限用符号R－1表示。
形变强化（加工硬化）——冷塑性变形除了 使晶粒的外形发生变化外，还会使晶粒内部的位 错密度增加，晶格畸变加剧，从而使金属随着变 形量的增加，使其强度、硬度提高，而塑性、韧 性下降。
金属的塑性变形，在外形变化的同时，晶粒 的形状也会发生变化。通常晶粒会沿变形方向压 扁或拉长。
塑性变形后的金属组织
§2－2 金属的力学性能
§2－3 金属的工艺性能
金属材料的一般加工过程
铸件
机加工
冶炼→铸造
热锻
机加工
铸锭
热轧→
板料、棒材、 型材、管材
焊接 机加工
零 件
冷轧、冷拔、冷冲
金属材料的工艺性能——金属材料对不同加工工艺
方法的适应能力。它包括铸造性能、锻造性能、切削加工 性能和焊接性能、热处理性能等。
一、铸造性能 二、锻压性能 三、焊接性能 四、切削加工性能 五、热处理性能
解题过程
三、硬度
硬度——材料抵抗局部变形，特别是塑性变 形、压痕或划痕的能力。硬度是通过在专用的硬 度试验机上实验测得的。
布氏硬度试验机 洛氏硬度试验机
维氏硬度试验机
1．布氏硬度
布氏硬度原理
布氏硬度值——用球面压痕单位面积上所承受的
平均压力来表示，单位为MPa，但一般均不标出，用符
号HBW表示：
三、焊接性能
金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定焊接工 艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。
对碳钢和低合金钢而言，焊接性能主要与其化学成分 有关（其中碳的影响最大）。
四、切削加工性能
切削加工性能——切削金属材料的难易程度。一般用 工件切削时的切削速度、切削抗力的大小、断屑能力、刀 具的耐用度以及加工后的表面粗糙度来衡量。
直径为1mm压头，在294.2N（30kg）的实验力作用下， 保持20 s时测得的布氏硬度值为600。
应用范围：
主要用于测定铸铁、有色金属及退火、正火、调质处 理后的各种软钢等硬度较低的材料。
h 0.002
2．洛氏硬度
洛氏硬度原理
HR=100 —
h 0.002
洛氏硬度试验原理
根据载荷作过程缓慢的载荷。
（2）冲击载荷——在短时间内以较高速度作用于零件
上的载荷。
（3）交变载荷——大小、方向或大小和方向随时间发
生周期性变化的载荷。
载荷的作用形式
2．内力
内力——工件或材料在受到外部载荷作用时，为保持 其不变形，在材料内部产生的一种与外力相对抗的力，称 为。
第二章 金属材料的性能
§2－1 金属材料的损坏与塑性变形 §2－2 金属的力学性能 §2－3 金属的工艺性能 §2－4 力学性能实验
§2－1 金属材料的损坏与塑性变形
一、与变形相关的几个概念 二、金属的变形 三、金属材料的冷塑性变形与加工硬化
一、与变形相关的几个概念
1．载荷
载荷——金属材料在加工及使用过程中所受的外力。
表面加工硬化——切削塑性金属材料时，工件在加工 表面层的硬度明显提高而塑性下降的现象。
五、热处理性能
淬透性 淬硬性 过热敏感性 变形开裂倾向 回火脆性倾向 氧化脱碳倾向
§2－4 力学性能实验
实验1
拉伸实验
液压式万能试验机 拉伸实验
实验2 硬度测试
洛氏硬度测试步骤
布氏硬度测试步骤
一、铸造性能
铸造成形过程中获得外形准确、内部健全铸件的能力， 主要取决于金属的流动性、收缩性和偏析倾向等。
1．流动性 熔融金属的流动能力。 2．收缩性 铸造合金由液态凝固和冷却至室温的过程中， 体积和尺寸减小的现象。 3．偏析倾向 金属凝固后，内部化学成分和组织不均匀现 象。
二、锻压性能
用锻压成形方法得优良锻件的难易程度。常 用塑性和变形抗力两个指标来综合衡量。
3．应力
应力——假设作用在零件横截面上的内力大小均匀分 布，单位横截面积上的内力。
R F S
R：应力，Pa； F：外力，N； S：横截面面积，m2。
二、金属的变形
弹性变形 弹－塑性变形
断裂
金属变形实验 滑移与位错
金属塑性变形的影响因素：
1．晶粒位向的影响 2．晶界的作用 3．晶粒大小的影响
三、金属材料的冷塑性变形与加工硬化
洛氏硬度计表盘
表示方法：
符号HR前面的数字表示硬度值。HR后面的字母表示 不同的洛氏硬度标尺。
例：45HRC表示用C标尺测定的洛氏硬度值为45。
常用的三种洛氏硬度标尺的试验条件和适用范围
硬度 标尺
压头类型
总测试力 (N)
硬度值有效范围
应用举例
HRC
120°金刚石圆锥体
1471.0
20～67HRC
一般淬火钢
HBW F 0.102
2F
S
πD(D D2 d 2 )
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。
例：
170HBW10/1000/30：
直径10mm的压头，在9807N（1000kg）的试验力作用下， 保持30 s时测得的布氏硬度值为170。
HRB φ1.5875mm 硬质合金球 980.7
HRA
120°金刚石圆锥体
588.4
25～100HRB 60～85HRA
软钢、退火钢、铜合金等 硬质合金、表面淬火钢等
四、冲击韧性
冲击韧性——金属材料抵抗冲击载荷作用而不 破坏的能力。材料的冲击韧性用夏比摆锤冲击弯曲 试验来测定。
冲击实验
冲击试样
二、塑性
塑性——材料受力后在断裂前产生塑性变形的能力。
1．断后伸长率A
试样拉断后，标距的伸长量与原始标距之比的百分率。
ZA SLou SLuo 100% SLo
2．断面收缩率Z
试样拉断后，缩颈处面积变化量与原始横截面面积比值的 百分率。
Z So Su 100% So
【例】有一直径 d =10mm，Lo=100mm 的低碳钢试样， 拉身实验时测得FeL=21kN，Fm=29kN，du=5.65mm， Lu=138mm。求此试样的ReL、Rm、A11.3、Z。
抗拉强度——拉伸实验测定 抗压强度 抗剪强度 抗扭强度 抗弯强度
1．拉伸试样
d——试样直径 Lo——标距长度
低碳钢拉伸实验
2．力－伸长曲线
弹性变形阶段 屈服阶段 强化阶段 缩颈阶段
力－拉伸曲线
3．强度指标
（1）屈服强度——当金属材料出现屈服现象时， 在实验期间发生塑性变形而力不增加的应力点。屈服 强度分为上屈服强度ReH和下屈服强度ReL。
一、强度 二、塑性 三、硬度 四、冲击韧性 *五、疲劳强度
任何机械零件或工具，在使 用过程中，往往要受到各种形式 外力的作用，这就要求金属材料 必须具有一种承受机械载荷而不 超过许可变形或不破坏的能力， 这种能力就是材料的力学性能。
一、强度
强度——金属在静载荷作用下抵抗塑性变形或 断裂的能力。其大小用应力表示。
ReL ——试样的下屈服强度，N/mm2； FeL ——试样屈服时的最小载荷，N； So ——试样原始横截面面积，mm2。
规定产生0.2残余伸长时的应力为条件屈服强度Rp0.2， 替代ReL，称为条件（名义）屈服强度。
2．抗拉强度Rm
抗拉强度——材料在断裂前所能承受的最大的应力。
Rm ——抗拉强度，MPa； Fm ——试样在屈服阶段后所能抵抗的最大力（无明 显屈服的材料，为试验期间的最大力）， N； So ——试样原始横截面面积，mm2 。
用试样所吸收的能量K的大小来作为衡量材料韧性好坏的 指标，称为冲击吸收能量。用U形和V形缺口试样测得的冲 击吸收能量分别用KU和KV表示。
*五、疲劳强度
由于所承受的载荷为交变载荷，零件承受的应力虽 低于材料的屈服强度，但经过长时间的工作后，仍会产 生裂纹或突然发生断裂。金属这样的断裂现象称为疲劳 断裂。金属材料抵抗交变载荷作用而不产生破坏的能力 称为疲劳强度。疲劳极限用符号R－1表示。
形变强化（加工硬化）——冷塑性变形除了 使晶粒的外形发生变化外，还会使晶粒内部的位 错密度增加，晶格畸变加剧，从而使金属随着变 形量的增加，使其强度、硬度提高，而塑性、韧 性下降。
金属的塑性变形，在外形变化的同时，晶粒 的形状也会发生变化。通常晶粒会沿变形方向压 扁或拉长。
塑性变形后的金属组织
§2－2 金属的力学性能
§2－3 金属的工艺性能
金属材料的一般加工过程
铸件
机加工
冶炼→铸造
热锻
机加工
铸锭
热轧→
板料、棒材、 型材、管材
焊接 机加工
零 件
冷轧、冷拔、冷冲
金属材料的工艺性能——金属材料对不同加工工艺
方法的适应能力。它包括铸造性能、锻造性能、切削加工 性能和焊接性能、热处理性能等。
一、铸造性能 二、锻压性能 三、焊接性能 四、切削加工性能 五、热处理性能
解题过程
三、硬度
硬度——材料抵抗局部变形，特别是塑性变 形、压痕或划痕的能力。硬度是通过在专用的硬 度试验机上实验测得的。
布氏硬度试验机 洛氏硬度试验机
维氏硬度试验机
1．布氏硬度
布氏硬度原理
布氏硬度值——用球面压痕单位面积上所承受的
平均压力来表示，单位为MPa，但一般均不标出，用符
号HBW表示：
三、焊接性能
金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定焊接工 艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。
对碳钢和低合金钢而言，焊接性能主要与其化学成分 有关（其中碳的影响最大）。
四、切削加工性能
切削加工性能——切削金属材料的难易程度。一般用 工件切削时的切削速度、切削抗力的大小、断屑能力、刀 具的耐用度以及加工后的表面粗糙度来衡量。