金属材料及热处理PPT课件

表面热处理和化学热处理
一、表面淬火 表面淬火是仅对工件表层进行淬火的工艺。 目的：为了获得高硬度的表面层和有利的残余应力分布， 提高工件的硬度和耐磨性。 表面淬火加热的方法很多，如感应加热、火焰加热、电接 触加热、激光加热等。
金属材料
• 一、金属材料包括黑色金属材料和有色金属材料。
• 二、黑色金属是指铁和碳的合金。如钢、生铁、铸铁等。
1、钢和生铁都是以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称 为铁碳合金。
钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑 性，含碳量一般不超过1.7%
生铁是指把铁矿石放到高炉中冶炼而成的产品，主要用来炼钢和 制造铸件 。生铁含碳量大于2％
（3）高温回火：回火温度为500～650℃。高温回火可以消 除内应力，硬度有显著的下降，可获得具有强度、塑性、韧 性等综合机械性能，应用于齿轮、连杆、曲轴等。
5. 调质处理
淬火后再经高温回火的热处理工艺，称为调质处理。一 般要求具有较高综合机械性能的重要结构零件，都要经过调 质处理。
热处理中的“四把火”
正火的作用与退火相似，与退火不同之处是：
a. 正火是在空气中冷却，冷却速度快，所获 得的组织更细。
b. 正火后的强度、硬度较退火后的稍高，而 塑性、韧性则稍低。
c. 不占用设备；生产率高。
3. 淬火
淬火是将金属制件加热到这种金属的临 界温度以上30～50℃，经保温一定时间， 随后在水或油中快速冷却，以获得高硬度 组织的一种热处理工艺。
常用洛氏硬度及适用范围
金属热处理
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。
金属热处理的意义：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。
2、把铸造生铁放在熔铁炉中熔炼，即得到铸铁（液状），把液状铸 铁浇铸成铸件，这种铸铁叫铸铁件。
• 三 、有色金属材料
有色金属又称非铁金属，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、 锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。
材料机械性能
金属材料在各种外力作用下所表现出來的性能称为机械性能。金 属的机械性能主要包括:強度、塑性、硬度、韧性及疲劳強度等。
1.強度: 強度是金属材料在靜载荷作用下，抵抗变形和破断的 能力。 A.弹性极限 : 材料在外力作用下只产生弹性变形时所能 承受的最大应力称为弹性极限，符号σe。 B.屈服极限 : 材料产生屈服现象时的应力称为屈服极限 或屈服強度,符号σS。
C.抗拉強度: 材料在拉断前所能承受的最大应力为抗拉強度 或強度极限，符 号σb。 2.塑性:
金属热处理分类
普通（整体）热处理
退火 正火 淬火
回火
热
感应加热表面淬火
处 理
表面淬火 火焰加热表面淬火 激光加热表面淬火等
表面热处理
渗碳
ຫໍສະໝຸດ Baidu
表面化学热处理
渗氮 碳氮共渗
渗金属等
常用热处理方法的工艺曲线示意图
1. 退火
退火是将金属制件加热到高于或低于这种金属 的临界温度，经保温一定时间，随后在炉中或埋 入导热性较差的介质中缓慢冷却，以获得接近平 衡状态组织的一种热处理工艺。
淬火的目的：提高金属材料的强度和硬 度，增加耐磨性，并在回火后获得高强度 和一定韧性相配合的性能。
4. 回火
回火是把淬火后的金属制件重新加热到某一 温度，保温一段时间，然后置于空气或油中冷 却的热处理工艺。
回火的目的：为了消除淬火时因冷却过快而 产生的内应力，降低金属材料的淬性，使它具 有一定的韧性。
金属热处理过程：包括加热、保温、冷却三个过程，有时只 有加热和冷却两个过程。
金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳，因 而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热。加 热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一。
冷却是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺 不同而不同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火 的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。
5.硬度:
硬度即指材料抵抗局部变形，特別是塑性变形、压痕或划痕的能力， 它是各种零件和工具必须具备的性能指标之一，也是热处理主要的质量 检验标准。
(1).检测方法:
就是用一定几何形狀的压头，在一定载荷下，压入被测金属材料表面， 根据被压入程度來测定其硬度值。
(2).表示方法:
压入硬度测定法(如布氏硬度、洛氏硬度等);回跳硬度测定法(如肖氏 硬度、里氏硬度)等，而在现場生产中常用的是压入硬度测定法，即布氏 硬度、洛氏硬度等。
A.布氏硬度(HB):
它是用一定直径的球体(淬硬钢球或硬质合金球)，以相应 的试验力压入被测钢料表面，经规定保持时间后卸除试验力， 用测量表面压痕直径來计算硬度的一种压痕硬度方法。
B.洛氏硬度(HRC):
洛氏硬度值是用洛氏硬度相应标尺刻度滿量程(100)与残余 压痕深度增量之差计算硬度值，HR值可直接从表盘显示数字 中得出。
金属材料在断裂前发生塑性变形的能力称为塑性。延伸率 (δ)和断面收缩 率(ψ)是衡量金属材料塑性的指标。 3. 冲击韧性:
金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力，称为冲击韧性。 4.疲劳強度:
疲劳強度又称疲劳极限。減少零件的应力集中，改善零件 表面质量及使零 件表面保留压应力均能有效地提高零件的疲劳強度。
根据加热温度的不同，回火可分为低温回火、 中温回火和高温回火。
（1）低温回火：回火温度为150～250℃。低温回火能消 除一定的内应力，适当地降低钢的脆性，提高韧性，同时工 件仍保持高硬度、高耐磨性，应用于各种量具和刃具。
（2）中温回火：回火温度为350～500℃。中温回火可大大 减小钢的内应力，提高了弹性、韧性，但硬度有所降低，应 用于弹簧和热锻模等。
退火的目的： a. 降低硬度，以利于切削加工； b. 细化晶粒，改善组织，提高机械性能；
一、cd..退消提除火高内金应属力材，料为的下塑一性道、热韧处性理，作便好于准进备行；冷
冲压或冷拉拔加工。 退火的缺点：占用设备；生产率低。
2. 正火
正火是将金属制件加热到高于或低于这种金属 的临界温度，经保温一定时间，随后在空气中冷 却，以获得更细组织的一种热处理工艺。