金属工艺学基础知识1.弹性变形：材料受外力作用时产生变形，当外力去除后恢复其原来 形状，这种随外力消失而消失的变形，称为弹性变形。一、两种基本变形FF F2.塑性变形:材料在外力作用下产生永久的不可恢复的变形，称 为塑性变形。F F F在低碳钢拉伸曲线中，把F-l 坐标换成 -（应力应变）就可 以直接在图上读出力学性能指标， 并且不需要做成标准试样。二、低碳钢的拉伸曲线强度 材料在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的 能力。工程上 常用的金属材料的强度指标有屈服强度(s)和抗拉强度(b)等.不同的金属材料拉伸曲线低碳钢铸铁典型塑性材料的拉伸曲线典型脆性材料1.布氏硬度原理：布氏硬度试验是指用一 定直径的 球体（钢球或硬质 合金球）以相应的试验力压 入试样表面，经规定保持时 间后卸除试验力，用测量的 表面压痕直径计算硬度的一 种压痕硬度试验。三、硬度 材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。最常用的硬度指标 有：布氏硬度（HB)和洛氏硬度 (HRA-C)。布氏硬度和洛氏硬度试验原理和使用范围均不相同；使用刚球压头时布氏硬度值用符号HBS表示；使用 硬质合金压头时用符号HBW表示。在实际测试时，不必用公式计算，一般用读数显微 镜测出压痕直 径d，然后根据 d大小查表，即可求 出所测的硬度值。应用：测量比较软的材料。测量范围 HBS=1.0%不标v 如: 9SiCr (板牙, 丝锥)v 0.9%C 400 工作v 耐磨钢: 高锰钢水韧处理,冲击下工作,表面产生加 工硬化.并有马氏体在滑移面形成,表面硬度达 HB450550,表面耐磨,心部为A（奥氏体）.v 水韧处理: 钢加热到临界点以上(10001100)保 温,碳化物全容于A,水冷,因冷速快,无法析出碳化物, 成单一A组织.(由于锰的存在，使Ms与Mf下移到室 温以下，故得到奥氏体 )常用碳素结构钢钢板钢筋 建筑构件螺钉铆钉 钢桥梁常用优质碳素结构钢：螺栓齿轮曲轴 弹簧常用碳素工具钢：锉刀 量规 钻头 容器 船舶车辆 桥梁储气罐齿轮曲轴汽车万向节连杆常用不锈钢不锈钢船用螺旋桨 不锈钢剪刀燃气轮机耐热钢拖拉机履带耐磨钢铁轨分道岔挖掘机斗齿 耐磨钢小榔头锻造预先热处理切削加工钳工最终热处理。选45钢 其工艺流程为：预先热处理：正火最终热处 理：淬火回火 要求：50-55 HRC。选用45#钢，其加工工艺过程为 ：锻造正火切削加工调质精加工高频淬火+ 低温回火喷丸精磨。机床用齿轮七、 钢的热处理钢的热处理v热处理的概念：将金属或者合金在固态范围内，通过加热、 保温、冷却的有机配合，改变其内部组织而得到所需要的性 能的一种工艺过程。v特点：只改变材料的组织和性能v热处理的目的：一类是为了消除冶金、铸造、塑性成型、焊接等生产过 程中材料所产生的缺陷，改善其工艺性能，为以后切削加工 或热处理做组织和性能准备。中间热处理或预先热处理另一类是为了提高金属材料的力学性能，充分发挥材料 的潜力，节约材料，延长零件的使用寿命。最终热处理v热处理工艺曲线：由于热处理时起作用的主要因素是温度和时间，所 以各种热处理都可以用温度时间为坐标的热处理工艺 曲线来表示。加热保温冷却临界温度热处理工艺曲线T热处理普通热处理表面热处理退火：软化正火：细化淬火：硬化回火：韧化表面淬火化学热处理渗碳渗氮碳氮共渗其它热处理形变真空激光v热处理的分类：按其工艺方法不同分常用热处理方法工艺曲线退火、正火、淬火、回火和表面热处理。退火、正火、淬火、回火和表面热处理。常用的热处理基本工艺方法1、退火：将钢加热、保温，然后随炉冷却或埋入灰中缓慢冷却。目的： 降低硬度，便于机加工。 细化晶粒，提高塑性和韧性。 消除应力。应用：铸件、锻件、焊接及其它毛坯的热处理 。（1）、完全退火：将亚共析钢 加热到Ac3线以上3050，保 温后缓慢冷却. （2）、球化退火: 将过共析钢加 热到Ac1线以上2030，保温 后缓慢冷却. （3）、低温退火: 将钢加热到 Ac1线以下，保温后缓慢冷却. （4）、再结晶退火：消除冲压件冷变形所产生的加工硬化（再 结晶温度以上150250），降低硬度，恢复塑性。应用：（1）取代部分完全退火；（2）用于普通结构件的最终热处理；（3）用于过共析钢，减少或消除网状二 次渗碳体，为球化处理作准备。2、正火： 将钢加热到Ac3 线以上3050 （亚共析钢） 或Accm以上3050 （过共析钢），保温后在空 气中冷却。得到的是细珠光体组织（索氏体）。3、淬火：将钢加热到Ac3或Ac1 线以上3050 ，保温后 在淬火介质中快速冷却（Fe向aFe同素异晶转变 ），以获得马氏体（M）组织（碳在a Fe中的严重过饱和固溶体）。作用：马氏体具有高的硬度和耐磨性，但塑性和韧性 很差。4、回火： 将淬火钢重新加热到Ac1 线以下某温度，保温后冷却的热处理工艺。目的：主要是消除淬火内应力，降低钢的脆性，防止产生裂纹。回火三种形式：（1）低温回火（150250），目的是降低 淬火钢的内应力和脆性，并保持高硬度（56 64HRC)和耐磨性。如模具、刃具等。（2）中温回火（350500），目的是使钢 获得高弹性，并保持较高硬度（3550HRC)和一定的韧性。如弹簧、锻模等。（3）高温回火调质处理（500650）， 硬度2035HRC，强度及韧性等综合性能较好。如连杆、曲轴、齿轮等。5、表面淬火：将钢件的表面层淬透到一定的深度，而心部 仍保持未淬火状态的一种局部淬火方法。 目的：获得高硬度、高耐磨性的表层，而心 部仍保持原有的良好韧性。（1）.感应加热表面淬火 基本原理: a.高频感应加热表面淬火频率50KHz300KHz，淬硬层深度 0.5mm2.0mm。应用：中小模数齿轮和中小尺寸的轴类零件。 b.中频感应加热表面淬火频率1KHz10KHz，淬硬层深度2mm10mm应用：大、中模数齿轮和较大直径轴类零件。 c.工频感应加热表面淬火频率50Hz，淬硬层深度10mm20mm应用：大直径轧辊、火车车轮等零件 特点及应用:适用于中碳钢和中碳合金钢的成批大量生产。（2）.火焰加热表面淬火利用氧乙炔（或其他可燃气）火焰 对零件表面进行加热，随之冷却的工艺。适用于单件小批生产。6、化学热处理将金属或合金工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 的表层，以改变其化学成分、组织和性能 的热处理工艺。基本过程：活性介质分解，表面吸收 ，向内部扩散。（1）.钢的渗碳 目的：提高表层的硬度的耐磨性，并保持心部良好的 韧性。 分类：气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳。 a.气体渗碳加热到 900950，工件在井式渗碳炉中， 滴入易于热分解和气化的液体进行渗碳。 b.固体渗碳颗粒状的木炭为渗碳剂，平均速度为0.1mm / h. c.渗碳后的组织和热处理表层含碳量0.85%1.05%，渗碳层厚度为 0.5mm2.5mm。渗碳后进行淬火和低温回火。(2).钢的渗氮（氮化）目的：提高硬度、耐磨性、疲劳强度和耐 蚀性。a.气体渗氮b.离子渗氮（离子氮化） (3).碳氮共渗八、常见的符号 HT-表示灰铁，HT200，b200MPa QT-表示球铁