金属材料知识培训 PPT课件
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金属材料培训PPT课件
3.机械制造基础的基本内容
1) 金属材料的种类、性能及选用； 2)热处理工艺基础及应用； 3)金属材料常用的加工方法；金属切削机床、
刀具、夹具等基本知识； 4)钳工的基本知识及基本技能； 5)焊工的基本知识及基本技能； 6)管工的基本知识及基本技能；
3.本课程的特点及学习方法
机械制造基础课程具有实践性强、综合性强 和覆盖面广的特点。
组织:两种物质相间组成，性能介于两者之间， 强度较， 硬度HBS 250。 5.莱氏体：T>727℃ A+Fe3C—Ld 高温莱氏体 T<727℃ P+Fe3C—Ld’低温莱氏体 性能: 与Fe3C相似 HBS>700 塑性极差。
• 二、铁碳合金状态图
• 1.含义：
• 是表明平衡状态下含C不大于6.69%的铁碳合金 的成分,温度与组织之间关系,是研究钢铁的成分, 组织和性能之间关系的基础,也是制定热加工工 艺的基础。
L1——拉深后长度 2）断面收缩率：Ψ
Ψ={（S0 - S1）/S0 }×100 ％ 式中 S。—— 试样原始截面面积(mm2)
S1 —— 试样断口处的截面面积(mm2) δ、ψ越大，材料塑性越好 ，一般δ〉5%为塑 性材料，δ〈5%为脆性材料。
二 、强度 强度指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形
和断裂的能力。常用来表示金属材料强度的指标 1.屈服强度 σs
学习时要重视实践性教学环节，在教学实习 中努力增加感性认识和实践知识，了解、熟悉企 业的生产和技术管理，注意理论与实践相结合。
认真做好本课程实验、综合练习等，有助于 理解和掌握理论知识，有利于职业综合能力的培 养，逐步提高解决生产实际问题的能力。
第一部分 金属材料
第一节 金属材料的主要性能 1.使用性能：机械零件在正常工作情况下应具备的性能。
1) 金属材料的种类、性能及选用； 2)热处理工艺基础及应用； 3)金属材料常用的加工方法；金属切削机床、
刀具、夹具等基本知识； 4)钳工的基本知识及基本技能； 5)焊工的基本知识及基本技能； 6)管工的基本知识及基本技能；
3.本课程的特点及学习方法
机械制造基础课程具有实践性强、综合性强 和覆盖面广的特点。
组织:两种物质相间组成，性能介于两者之间， 强度较， 硬度HBS 250。 5.莱氏体：T>727℃ A+Fe3C—Ld 高温莱氏体 T<727℃ P+Fe3C—Ld’低温莱氏体 性能: 与Fe3C相似 HBS>700 塑性极差。
• 二、铁碳合金状态图
• 1.含义：
• 是表明平衡状态下含C不大于6.69%的铁碳合金 的成分,温度与组织之间关系,是研究钢铁的成分, 组织和性能之间关系的基础,也是制定热加工工 艺的基础。
L1——拉深后长度 2）断面收缩率：Ψ
Ψ={（S0 - S1）/S0 }×100 ％ 式中 S。—— 试样原始截面面积(mm2)
S1 —— 试样断口处的截面面积(mm2) δ、ψ越大，材料塑性越好 ，一般δ〉5%为塑 性材料，δ〈5%为脆性材料。
二 、强度 强度指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形
和断裂的能力。常用来表示金属材料强度的指标 1.屈服强度 σs
学习时要重视实践性教学环节，在教学实习 中努力增加感性认识和实践知识，了解、熟悉企 业的生产和技术管理，注意理论与实践相结合。
认真做好本课程实验、综合练习等，有助于 理解和掌握理论知识，有利于职业综合能力的培 养，逐步提高解决生产实际问题的能力。
第一部分 金属材料
第一节 金属材料的主要性能 1.使用性能：机械零件在正常工作情况下应具备的性能。
第1节 金属材料(课件 32张ppt).ppt
合金的特性：
根据以上实验可得到合金与组成它们的纯金属的性质有何异同？
1、 一般地，合金的硬度和强度高于组成它们的纯金属。
2、 合金的熔点低于组成它们的纯金属。
3、 一般地，合金的抗腐蚀性能强于组成它们的纯金属。
合作探究
延展性
导电性
导热性
密度
硬度
金属
良好
良好
良好
大多密度较大
一般较大
非金属
不具有延展性
大多较差（石墨较好）
大多为热的不良导体（石墨较好）
大多密度较小
一般较小，但差异很大（金刚石硬度极大，而石墨硬度就较小）
金属一定能导电、导热，但能导电导热的单质不一定 是金属。如非金属石墨也能导电，也能导热。
为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？如果镀金怎么样？
用来铸造硬币的金属材料需要具有什么性质？
资源丰富无毒轻便耐磨耐腐蚀美观、易加工
金称为形状记忆合金。
记忆合金
1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到“记忆”效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。
状态
固态
铝、锌、铁、碳、硫、磷
汞、溴
液态
金属都有特殊的金属光泽，非金属大多无光泽
金属大多呈银白色或灰色，非金属大多外表暗淡
金属常温下呈固态，汞除外，非金属常温下大多是气态或固态，溴除外
总结一下
金属
非金属
光泽
特殊的金属光泽
大多数无金属光泽
颜色
大多数银白色或灰色（铜：紫红色，金：金黄色）
多种颜色，大多外表暗淡
钢
(1)成分
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》PPT课件
探究新知
（4）钛和钛合金 具有很多优良的性能：如熔点高、密度小、可塑性好、
易于加工、机械性能好等。尤其是抗腐蚀性能非常好，远 优于不锈钢，因此被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、船 舶、化工和通讯设备等。
人 造 骨
钛金属腕表
钛合金与人体有很好的“相容性”，因此可用来制造人造骨。
探究新知
（5）形状记忆合金
课堂检测
能力提升题
3. 工业生产中常将两种金属在同一容器中加热使其熔化，冷
凝后得到具有金属特性的熔合物——合金。试根据下表所列
金属的熔点和沸点（其他条件均已满足），判断不能制作出
的合金是（ B ）
A. K—Na合金 B. K—Fe合金
金属
Na
K
Al
Cu Fe
熔点/ ℃ 97.8 63.6 660 1 083 1 535
2.合金的性质
实验8-1 比较黄铜片（铜锌合金）和铜片、焊锡和锡的光泽和颜 色；将它们互相刻画，比较它们的硬度。
性质
现象
点 击
比较 黄铜
铜
焊锡
锡
图
片 播 放
光泽和 暗、 颜色 黄色
亮、 暗、 亮、 紫红色 灰白色 银白色
实
验 视
硬度
黄铜比铜硬
焊锡比锡硬
频
结论
一般情况下，合金比其组 分纯金属硬度大。
探究新知
B．生铁和钢是常见的铁合金；
C．黄铜的硬度比纯铜的硬度大；
D．焊锡的熔点比纯锡的熔点低。
课堂检测
基础巩固题
1．合金具有许多优良的性能，下列材料不属于合
金的是（ B ）
A．生铁
B．铝
C．焊锡
D．18K 金
金属材料基本知识PPT课件
M＋A残 M＋A残 S+T＋M＋A残 B下＋ A残 P+S
f 退火
P
例题
g 等温退火 P
h 油淬
T＋M＋A残
53
例2：有一根长2米直径20mm的实心T12钢圆棒，不均匀加热，加热 后棒料温度如图所示，假设各段冷却介质如表所示，请在各段中
填入相应的相组织，并分析其力学性能。
A
B
C
D
1000 ℃
750 ℃
2、纯金属中的固态转变 同素异构转变：物质在固态下晶体结构随温度而发
生变化的现象。 固态转变的特点：①形核部位特殊；②过冷倾向大;
③伴随着体积变化。 铁的同素异构转变：-Fe13⇄94℃-Fe9⇄12℃-Fe
㈡ 合金 1、相图
匀晶L 共晶L+ 共析 + 包晶 L+
杠杆定律：只适用于两相区。 枝晶偏析：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分
S回 淬火 (油冷)
? T+S回
淬火
分级淬T回火
等温淬火
? S
P
(水冷)150-
MS Mf
P M?+2A50’℃ M回
M+A’ T+M+A’
?
T+B下+M+A’
S
PP B下
时间
3、回火时的转变 碳钢：马氏体的分解 ；残余奥氏体分解 ；-碳化物
转变为Fe3C ；Fe3C聚集长大和铁素体多边形化 。 W18Cr4V钢： 560℃三次回火。析出W、Mo、V的碳化
组织组成物标注 G 复相组织组成物：
珠光体P(F+ Fe3C) F
A+F
P
A+ Fe3C
金属材料ppt课件
金属材料PPT课件
目录
CONTENTS
• 金属材料概述 • 金属材料的性能 • 金属材料的制备与加工 • 金属材料的腐蚀与防护 • 金属材料的应用 • 金属材料的发展趋势与展望
01 金属材料概述
金属材料的定义与分类
总结词
金属材料是指由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的工程材料。根据成分和用途，金属材料可分为 多种类型。
要点二
详细描述
金属材料的发展可以追溯到古代的铜器时代，当时人们开 始使用铜制工具和武器。随着冶金技术的不断发展，钢铁 逐渐取代铜成为主要的金属材料。如今，随着科技的不断 进步，新型金属材料如钛合金、镍基合金等不断涌现，这 些材料具有更高的强度、耐腐蚀性和轻量化等特点，为工 程领域的发展提供了更多可能性。
装配和调试
通过喷涂、电镀、化学镀等工艺对金属表 面进行处理，以提高其耐腐蚀、美观和功 能性。
将加工好的金属零件组装成完整的机械或 设备，并进行调试和性能测试。
金属材料的热处理
退火
将金属材料加热至适当温度，保温一段 时间后缓慢冷却，以消除内应力和提高
塑性。
淬火
将金属材料加热至适当温度，保温一 段时间后快速冷却至室温，以获得高
硬度和耐磨性。
正火
将金属材料加热至适当温度，保温一 段时间后快速冷却，以提高其硬度和 强度。
回火
将淬火后的金属材料加热至适当温度 ，保温一段时间后缓慢冷却，以稳定 其组织和性能。
04 金属材料的腐蚀与防护
金属腐蚀的类型与机理
均匀腐蚀
金属表面均匀地发生腐蚀，导致 整体性能下降。
局部腐蚀
金属表面某些区域受ห้องสมุดไป่ตู้集中腐蚀 ，如点蚀、缝隙腐蚀等。
目录
CONTENTS
• 金属材料概述 • 金属材料的性能 • 金属材料的制备与加工 • 金属材料的腐蚀与防护 • 金属材料的应用 • 金属材料的发展趋势与展望
01 金属材料概述
金属材料的定义与分类
总结词
金属材料是指由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的工程材料。根据成分和用途，金属材料可分为 多种类型。
要点二
详细描述
金属材料的发展可以追溯到古代的铜器时代，当时人们开 始使用铜制工具和武器。随着冶金技术的不断发展，钢铁 逐渐取代铜成为主要的金属材料。如今，随着科技的不断 进步，新型金属材料如钛合金、镍基合金等不断涌现，这 些材料具有更高的强度、耐腐蚀性和轻量化等特点，为工 程领域的发展提供了更多可能性。
装配和调试
通过喷涂、电镀、化学镀等工艺对金属表 面进行处理，以提高其耐腐蚀、美观和功 能性。
将加工好的金属零件组装成完整的机械或 设备，并进行调试和性能测试。
金属材料的热处理
退火
将金属材料加热至适当温度，保温一段 时间后缓慢冷却，以消除内应力和提高
塑性。
淬火
将金属材料加热至适当温度，保温一 段时间后快速冷却至室温，以获得高
硬度和耐磨性。
正火
将金属材料加热至适当温度，保温一 段时间后快速冷却，以提高其硬度和 强度。
回火
将淬火后的金属材料加热至适当温度 ，保温一段时间后缓慢冷却，以稳定 其组织和性能。
04 金属材料的腐蚀与防护
金属腐蚀的类型与机理
均匀腐蚀
金属表面均匀地发生腐蚀，导致 整体性能下降。
局部腐蚀
金属表面某些区域受ห้องสมุดไป่ตู้集中腐蚀 ，如点蚀、缝隙腐蚀等。
金属材料ppt课件
偏铝酸钠
铝及其化合物的性质
O2
电 解
△
【思考与交流】对比实验3-4、3-5，你对铝和氧化铝的性质有什么认 识？如何除去铝片表面的氧化膜？
Al和 A12O3均能与酸、碱反应，可以采取酸溶或碱 浸的方法除去铝表面的氧化膜。
【新概念】两性氧化物 两性氧化物：既能与酸反应生成盐和水,又能与碱反应生成盐
和水的氧化物,例如Al2O3。 【应用】由于Al和 A12O3均能与酸、碱反应,因此铝制餐具不宜用 来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物。
(3)并非所有的金属都能形成合金，两种金属能形成合金的前提是两种金属在同一温度 范围内都能熔化，若一种金属的熔点高于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。
(4)大多数合金的硬度比它的各成分金属的大，大多数合金的熔点也比它的各成分金属 的低。
小结
铝及其化合物的性质
O2
电 解
△
（提示：选择铸造硬币的金属材料时，应该考虑的因素有硬度、 价格、光泽、耐磨性、耐腐蚀性、易加工程度等）
合金的理解
(1)合金是指由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的 物质。部分合金里既有金属也有非金属。通常情况下认为合金是混合物，没有固定的 熔点
(2)合金具有许多优良的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是 简单地加合。但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质
镁铝合金（主要成分镁和铝），它的强度和硬度都比纯铝和纯镁的大， 主要用于火箭、飞机、轮船等制造业
三、新型合金
储氢合金
安全储 存和运
阅读教材P77-78，思考以下问题：输问题
（1）氢能的利用关键要解决什么问题？
（2）储氢合金的储氢原理是什么
金属材料(1)PPT课件(初中科学)
金属锈蚀的原因： 金属的锈蚀既与周围环境里的水、空气等物质的作用有关， 也与金属内部结构有关。
讨论：根据金属锈蚀的条件，讨论金属防护的常用方法？
金属的防锈的方法：
（1）在金属表面覆盖保护层（保护膜法） 如刷油漆、涂机油、覆盖搪瓷、胶合塑料、电镀、烤蓝等。
电镀：镀上一层不易腐蚀的金属； 烤蓝：通过化学方法使表面生成致密的氧化膜。
1号废旧锌锰电池的组成：总质量70克左右，其中碳棒 5.2克，锌皮7.0克，锰粉25克，铜帽0.5克，其他32克。
方案例举: 1、对锌的回收： 剥下干电池外面的锌皮，并用小刀或纱纸去掉表面的杂质， 洗净干燥。 （可用作实验室制氢气的原料） 2、对汞的回收：（Hg2+） 向初步处理后的废液中，加入铜屑、铁屑或锌粒，置换出汞。 3、对镉、镍的回收：（Cd2+、Ni2+） 提示：Cd(OH)2、Ni(OH)2难溶于水。 向含Cd2+的废液中，加入可溶性碱，生成沉淀。过滤，洗涤， 干燥。
回回回收收收的的的废钢废旧铁旧汽材铝车料
生活垃圾分类收集
可回收垃圾：包括纸类、金属、塑料、玻璃等，通过 综合处理回收利用，可以减少污染，节省资源。
不可回收垃圾：包括剩菜剩饭、骨头、菜根菜叶等食品类 废物(厨房垃圾)以及枯枝、杂草等，经生物技术就地处理 堆肥 ，每吨可生产0.3吨有机肥料。
有害垃圾：包括废电池、废日光灯管、废水银温度计、 过期药品等，这些垃圾需要特殊安全处理。
思考：每年有大量废干电池被丢弃,其中的有毒物质 会污染环境，用什么办法处理干电池？
干电池属于化学电源中的原电池，是一种一次性电池。因为 这种化学电源装置其电解质是一种不能流动的糊状物，所以 叫做干电池。
我们常用的干电池称为锌锰电池，也叫碳锌电池。它的负极为 锌做的圆筒，做成筒状的目的是用来储存电解液等化学药品。 正极是一根碳棒，它的周围被二氧化锰、碳粉和氯化铵的混合 剂所包围，总称为碳包。碳包和锌筒之间充填着氯化铵、氯化 锌的水溶液和淀粉等组成的糊状物，称为电糊。电池口上用沥 青、松香等配成的封口剂封牢。
金属材料学不锈钢课件.ppt
火
具，所以采用淬火低温回火。T淬在1000
低
~1050℃，为减少变形，可用硝盐分级冷
回
却。组织为马氏体+碳化物+少量AR
金属材料学不锈钢课件
5.5 奥氏体不锈钢
奥氏体不锈钢是应用最广泛的耐酸钢，约占不锈 钢总产量的2/3。奥氏体不锈钢优点如下：
① 具有很高的耐腐蚀性； ② 塑性好，容易加工变形成各种形状钢材； ③ 加热时没有同素异构转变，焊接性好； ④ 韧度和低温韧度好，一般情况下没有冷脆 倾向，有一定的热强性； ⑤ 不具有磁性； ⑥ 价格较贵，切削加工较困难，导热性差。
金属材料学不锈钢课件
图 不锈钢组织状态图（焊后冷却）
金属材料学不锈钢课件
⑴ M不锈钢： 1Crl3~4Crl3等Crl3型， Crl7Ni2、9Cr18等
不
⑵ F不锈钢：如0Cr17Ti ，1Cr25Ti，
锈
00Cr27Mo等
钢 分 类
⑶ A不锈钢：具有单相A组织，如 0Cr18Ni9、1Crl8Mn8Ni5N等
金属材料学不锈钢课件
5.5.1 奥氏体不锈钢的成分特点
奥氏体不锈钢的主要成分是Cr和Ni，18Cr和 8Ni
的配合是世界各国奥氏体不锈钢的典型成分。
Cr+Ni= 18+8=26
耐蚀电位接近n/8定 律中n=2的电位值
耐蚀性达到 较高的水平. Cr、Ni再↑, 更为优良
具有良好钝化性能 单相奥氏体组织
处
至700~800℃保温2~6小时后空冷，使
理 马氏体转变为回火索氏体。
另外也可以采用完全退火。
金属材料学不锈钢课件
调
1Cr13、2Cr13常用于结构件→调质。
金属材料基础知识培训ppt课件
2.7按脱氧程度和浇注制度分：
a.沸腾钢；b.半镇静钢；c.镇静钢；d.特殊镇静钢。
3.中国钢号表示方法:
3.1钢号表示方法概述: 钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了
解钢的一种共同语言。中国的钢号表示方法，根据国家标准《钢铁产品 牌号表示方法》（GB221-79）中规定，采用汉语拼音字母、化学元素 符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。即： ①钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如Si、Mn、Cr……等。混 合稀土元素用“RE”（或“Xt”）表示。 ②产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母 表示，见表。 ③钢中主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。 3.2 钢号表示方法的分类说明 3.2.1 碳素结构钢: ①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以 “Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是 Mpa。例如：Q235 表示屈服点（ss）235MPa 的碳素结构钢。 ②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级 符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号：F 表示沸腾钢；b 表示半镇 静钢：Z 表示镇静钢；TZ 表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z 和 TZ 都可不标。例如Q235-AF 表示A级沸腾钢。
▪ 2.3按成形方法分类： (1)锻钢；(2)铸钢；(3)热轧钢；(4)冷拉钢。
▪ 2.4按用途分类: 1)建筑及工程用钢： a.普通碳素结构钢；b.低合金结构钢；c.钢筋钢。 2)结构钢： a.机械制造用钢;b.弹簧钢;c.轴承钢 3)工具钢： a.碳素工具钢；b.合金工具钢；c.高速工具钢。 4)特殊性能钢： a.不锈耐酸钢；b.耐热钢包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢；c.电热合 金钢；d.耐磨钢；e.低温用钢；f.电工用钢。 5)专业用钢:如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农 机用钢等。 2.5 按金相组织分类：
a.沸腾钢；b.半镇静钢；c.镇静钢；d.特殊镇静钢。
3.中国钢号表示方法:
3.1钢号表示方法概述: 钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了
解钢的一种共同语言。中国的钢号表示方法，根据国家标准《钢铁产品 牌号表示方法》（GB221-79）中规定，采用汉语拼音字母、化学元素 符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。即： ①钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如Si、Mn、Cr……等。混 合稀土元素用“RE”（或“Xt”）表示。 ②产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母 表示，见表。 ③钢中主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。 3.2 钢号表示方法的分类说明 3.2.1 碳素结构钢: ①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以 “Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是 Mpa。例如：Q235 表示屈服点（ss）235MPa 的碳素结构钢。 ②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级 符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号：F 表示沸腾钢；b 表示半镇 静钢：Z 表示镇静钢；TZ 表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z 和 TZ 都可不标。例如Q235-AF 表示A级沸腾钢。
▪ 2.3按成形方法分类： (1)锻钢；(2)铸钢；(3)热轧钢；(4)冷拉钢。
▪ 2.4按用途分类: 1)建筑及工程用钢： a.普通碳素结构钢；b.低合金结构钢；c.钢筋钢。 2)结构钢： a.机械制造用钢;b.弹簧钢;c.轴承钢 3)工具钢： a.碳素工具钢；b.合金工具钢；c.高速工具钢。 4)特殊性能钢： a.不锈耐酸钢；b.耐热钢包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢；c.电热合 金钢；d.耐磨钢；e.低温用钢；f.电工用钢。 5)专业用钢:如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农 机用钢等。 2.5 按金相组织分类：
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一、概述
1、热处理的定义 温 度
保温
热 加
临界温度
冷 却
时间
一、概述
2、热处理的主要目的：获得所需的使用性能
3、热处理的应用范围：整个制造业 4、热处理的分类：
热处理
普通 热处理
表面 热处理
退火、正火
淬火、回火 表面淬火
感应加热淬火 火焰加热淬火
化学 热处理
渗碳、渗氮 碳氮共渗
二、钢在加热时的组织转变
非平衡相变
④非平衡脱溶沉淀
• 若b成分的合金自T1温度快冷 时，相在冷却过程中来不及 析出，则冷到室温时便得到 过饱和的α固溶体。
• 若在室温或低于固溶度曲线 MN的某一温度下溶质原子尚 具有一定的扩散能力，则在 上述温度等温时，过饱和α固 溶体仍可能发生分解，逐渐 析出新相。但在析出的初期 阶段，新相的成分和结构均 与平衡脱溶沉淀相有所不同， 这一过程称为非平衡脱溶沉 淀(或时效)。
2. 按原子迁移特征分类
扩散型相变
相变时原子迁移特征
非扩散型相变
2 按原子迁移特征分类
（1）扩散型相变
相变时，相界面的移动是通过原子近程或远程扩散而进行的相变。
如：脱溶型相变、共析型相变(珠光体型转变）、调幅分解和有序化 转变等等。
特点：
（1）有原子扩散运动，相变速率受原子扩散速度所控制； （2）新相和母相的成分往往不同； （3）只有因新相和母相比容不同而引起的体积变化，没有宏观形状
平衡相变
③共析相变
• 合金在冷却时由一个固 相分解为两个不同固相 的转变称为共析相变 (或珠光体型转变)
• 其两个生成相的结构和 成分均与母相不同
• 加热时也可发生 α+→转变，称为逆 共析相变
平衡相变
④调幅分解
• 某些合金在高温下具有均匀单相固溶体，但冷 却到某一温度范围时可分解成为与原固溶体结 构相同但成分不同的两个微区，这种转变称为 调幅分解。
特点：（1）存在由于均匀切源自引起的宏观形状改变，可在预先制备的抛光试样 表面上出现浮突现象。
（2）相变不需要通过扩散，新相和母相的化学成分相同。 （3）新相和母相之间存在一定的晶体学位向关系。 （4）某些材料发生非扩散相变时，相界面移动速度极快，可接近声速。
热处理基本知识
• 热处理是将工件在介质中加热到一定温度并保温 一定时间，然后以一定速率冷却，以改变金属的 组织结构，从而改变其性能。例如增加或降低金 属材料的强度、硬度、韧性、塑性等。
⑤有序化转变
• 固溶体中，各组元原子在晶体点阵中的相对位 置由无序到有序(指长程有序)的转变称为有序化 转变。如Cu-Zn，Cu-Au，Mn-Ni，Ti-Ni等合金。
非平衡相变
• （2）非平衡相变
– 非平衡相变：加热或冷却速度很快， 上述平衡相将被抑制，固态材料可 能发生某些平衡状态图上不能反映 的转变并获得被称为不平衡或亚稳 的组织
高碳针片状马氏体组织金相图
孕育期越小，过冷奥氏体稳定性越小. 孕育期最小处称C 曲线的“鼻尖”。碳钢 鼻尖处的温度为550℃。 在鼻尖以上, 温度较高，相变驱动力小。 在鼻尖以下，温度较低，扩散困难。从而 使奥氏体稳定性增加。
⑵ C曲线明确表示了过冷奥氏体在不同温 度下的等温转变产物。
三、钢在冷却时的组织转变
2、过冷奥氏体的等温冷却转变
1. 按平衡状态图分类
• 平衡相变和非平衡相变
• 平衡相变
缓慢加热或冷却时发生的能获得符合平衡 状态图的平衡组织的相变
–：
• 非平衡相变 加热或冷却速度很快，上述平衡相将被抑
制，固态材料可能发生某些平衡状态图上不 能反映的转变并获得被称为不平衡或亚稳的 组织
平衡相变
①同素异构转变/多形性转变 – 纯金属在温度和压力改变
热 加
连续冷却
等温冷却 时间
三、钢在冷却时的组织转变
2、过冷奥氏体的等温冷却转变 (1) TTT曲线(C曲线)- Time,Temperature,Transformation
三、钢在冷却时的组织转变
2、过冷奥氏体的等温冷却转变 (1) TTT曲线(C曲线)----共析碳钢
C 曲线的分析
⑴ 转变开始线与纵坐标之间的距离为孕 育期。
2、过冷奥氏体的等温冷却转变 (2)转变产物的组织与性能
上贝氏体组织金相图
三、钢在冷却时的组织转变
2、过冷奥氏体的等温冷却转变 (2)转变产物的组织与性能 350～230℃: B下; 50～60HRC;
过饱和碳 α-Fe针叶状
Fe3C细片状
针叶状
B下 =过饱和碳 α-Fe针叶状 + Fe3C细片状
三、钢在冷却时的组织转变
2、过冷奥氏体的等温冷却转变 (2)转变产物的组织与性能
珠光体形貌
光镜下形貌
电镜下形貌
三、钢在冷却时的组织转变
2、过冷奥氏体的等温冷却转变 (2)转变产物的组织与性能
索氏体形貌
光镜形貌
电镜形貌
三、钢在冷却时的组织转变
2、过冷奥氏体的等温冷却转变 (2)转变产物的组织与性能------屈氏体形貌
30～50HRC ; δ = 9～17%。
三、钢在冷却时的组织转变
2、过冷奥氏体的等温冷却转变
低碳板条马氏体组织金相图
三、钢在冷却时的组织转变
2、过冷奥氏体的等温冷却转变 ➢ 马氏体的组织形态：针、片状---高碳马氏体(＞1%C);
66HRC左右 ; δ ≈ 1%。
三、钢在冷却时的组织转变
2、过冷奥氏体的等温冷却转变
M与原A的成分相同,造成晶格畸变。 ➢ 转变不完全性, QM = f ( T )
三、钢在冷却时的组织转变
2、过冷奥氏体的等温冷却转变
奥氏体含碳量对马氏体转变温度的影响
三、钢在冷却时的组织转变
2、过冷奥氏体的等温冷却转变
奥氏体含碳量对残余奥氏体数量的影响
三、钢在冷却时的组织转变
2、过冷奥氏体的等温冷却转变 ➢ 马氏体的组织形态：板条状 --- 低碳马氏体(＜0.2%C );
硬度：指材料抵抗外物压入能力，硬度测量简单快速，不破坏零件。硬度 与强度之间有一定关系，可用硬度来估计强度。
P 载荷
(N)
s pe
b
Pp ：保持直线关系的最大载荷 过P点曲线开始偏离直线
k
Pe：变形开始阶段 卸载后立刻恢复原状（弹变）
超过，伸长只部分恢复（塑变）
Pp Pk
Ps ：屈服时的最小变形 屈服：载荷不增加或反而减少，试
• 除退火或热轧的低碳钢和中碳钢等少数 合金有屈服现象外，大多数金属合金都 没有屈服点。 • 规定产生0.2%残余伸长的应力作为屈服 强度，以0.2表示。 • 0.2的测量方法同上，采用图解法。
固态相变
• 固态相变是热处理的基础
• 相变：构成物质的原子（分子）的聚合状态（相状态）发 生变化的过程。
热处理性能（可热处理强化）
几种常见的力学性能
强度：指材料抵抗塑性变形和断裂的能力，对于结构材料来说，它是最重 要的力学性能。
塑性：表示材料断裂前发生的永久变形（塑性变形）的能力。
塑性指标：延伸率 和断面收缩率
韧性：反映材料抵抗裂纹扩展能力的大小，是单位体积材料在断裂前所吸 收的能量，也就是外力使材料断裂所做的功。
(MPa)
p ：比例强度极限 保持直线关系的最大应力值
p k
e ：弹性强度极限 p-e 弹性变形阶段 过e ，弹变+微量塑变
0
b
u
k
(%)
s ：屈服强度极限 达一定值时，不增或降低，
l增
（低碳钢的应力-应变曲线） 上屈服点：屈服阶段的最大应力。
（对试样局部应力集中极为敏感）
一般选下屈服点作为材料屈服强度
Fe-C合金
非平衡相变
– ③贝氏体相变
• 当奥氏体被冷却至珠光体转变和马氏体相变之 间的温度范围时，由于温度较低，铁原子已不 能扩散，但碳原子尚具有一定的扩散能力，因 此出现了一种独特的碳原子扩散而铁原子不扩 散的非平衡相变，这种相变称为贝氏体相变(或 称为中温转变)。
• 其转变产物也是α相与碳化物的混合物，但α相 的碳含量和形态以及碳化物的形态和分布均与 珠光体不同，称其为贝氏体。
1、转变温度
二、钢在加热时的组织转变
2、奥氏体的形成
二、钢在加热时的组织转变
3、奥氏体晶粒度对力学性能的影响
(1)奥氏体晶粒均匀细小,热处理后钢的力学性能提高。
(2) 粗大的奥氏体晶粒在淬火时容易引起工件产生较大的变 形甚至开裂。
三、钢在冷却时的组织转变
1、钢在热处理时的冷却方式
温
保温
度
临界温度
时，由一种晶体结构转变 为另一种晶体结构的过程 称为同素异构转变。 – 在固溶体中发生的同素异 构转变称为多形性转变。
钢中铁素体奥氏体的转变 奥氏体铁素体的转变
平衡相变
②平衡脱溶沉淀 • 在缓慢冷却条件下，由过
饱和固溶体中析出过剩相 的过程称为平衡脱溶沉淀 • 特点：母相不消失，随着 新相析出，母相的成分和 体积分数不断变化（结构 不变），新相的结构和成 分与旧相不同
• 固态相变：固态材料在温度和压力改变时，其内部组织或 结构会发生变化，即发生从一种相状态到另一种相状态的 转变。
• 母相或旧相：相变前的相状态 • 新相：相变后的相状态
相图与相变
ACM A3
A1
铁碳相图
Fe-C Phase Diagram
Fe-C相图、冷却过程中的组织变化及产物
1.1固态相变的分类
样还继续伸长的现象。
屈服后，材料出现明显塑
0
lb
lu
lk
变，表面滑移带。
l伸长(mm)
形变强化（加工硬化）：屈服后欲