金属材料与热处理-有色金属
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金属材料与热处理-4
授人以鱼不如授人以渔
司母戊鼎是商后期(约公元前十四世纪至公元前十 一世纪)铸品,原器1939年3月出土于河南安阳侯家庄武 朱明工作室 官村。此鼎形制雄伟，重达 832.84公斤，高133厘米、 zhubob@ 口长110厘米、口宽79厘米，是迄今为止出土的最大最 重的青铜器。司母戊鼎初为乡人私自挖掘,出土后因过 大过重不易搬迁,私掘者又将其重新掩埋。司母戊鼎在 1946年6月重新出土。新中国成立后,于1959年入藏中国 历史博物馆。 此鼎器形庞大浑厚,其腹部铸有“司母戊”3字;是 商王祖庚或祖甲为祭祀其母所铸。司母戊鼎的鼎身和鼎 足为整体铸成,鼎耳是在鼎身铸好后再装范浇铸的。铸 造这样高大的铜器，所需金属料当在1000千克以上，且 必须有较大的熔炉。经测定,司母戊鼎含铜84.77%,锡 11.64%,铅2.79%，其他0.8%。与古文献记载制鼎的铜锡 比例基本相符。司母戊鼎充分显示出商代青铜铸造业的 生产规模和技术水平。
（a）记忆合金（b）马 达 （c）蚂 蚁 授人以鱼不如授人以渔
（d） 人
实例：用钛-镍形状记忆合金制造的人造卫星天线 科学家用当时刚刚发现不久的形状记忆合金丝制成 朱明工作室 zhubob@ 了如图a所示的抛物线形天线。在宇宙飞船发射之前， 首先将抛物面天线折叠成一个小球，如图b所示，这样 很容易就能装进宇宙飞船上的登月舱内。当登月舱在月 球上成功着陆后，只需利用太阳的辐射能对小球加温如 图c所示，折叠成球形的天线因具有形状 “ 记忆 ” 功能便会自然展开，恢复到原始的抛物面形状，如图d 所示 。
朱明工作室
zhubob@
新型合金之一储氢合金：
朱明工作室 Ti- Fe 、La-Ni储氢合金可用于以H2为燃料的汽车钛 zhubob@ 合金：亲生物金属人造骨头
授人以鱼不如授人以渔
司母戊鼎是商后期(约公元前十四世纪至公元前十 一世纪)铸品,原器1939年3月出土于河南安阳侯家庄武 朱明工作室 官村。此鼎形制雄伟，重达 832.84公斤，高133厘米、 zhubob@ 口长110厘米、口宽79厘米，是迄今为止出土的最大最 重的青铜器。司母戊鼎初为乡人私自挖掘,出土后因过 大过重不易搬迁,私掘者又将其重新掩埋。司母戊鼎在 1946年6月重新出土。新中国成立后,于1959年入藏中国 历史博物馆。 此鼎器形庞大浑厚,其腹部铸有“司母戊”3字;是 商王祖庚或祖甲为祭祀其母所铸。司母戊鼎的鼎身和鼎 足为整体铸成,鼎耳是在鼎身铸好后再装范浇铸的。铸 造这样高大的铜器，所需金属料当在1000千克以上，且 必须有较大的熔炉。经测定,司母戊鼎含铜84.77%,锡 11.64%,铅2.79%，其他0.8%。与古文献记载制鼎的铜锡 比例基本相符。司母戊鼎充分显示出商代青铜铸造业的 生产规模和技术水平。
（a）记忆合金（b）马 达 （c）蚂 蚁 授人以鱼不如授人以渔
（d） 人
实例：用钛-镍形状记忆合金制造的人造卫星天线 科学家用当时刚刚发现不久的形状记忆合金丝制成 朱明工作室 zhubob@ 了如图a所示的抛物线形天线。在宇宙飞船发射之前， 首先将抛物面天线折叠成一个小球，如图b所示，这样 很容易就能装进宇宙飞船上的登月舱内。当登月舱在月 球上成功着陆后，只需利用太阳的辐射能对小球加温如 图c所示，折叠成球形的天线因具有形状 “ 记忆 ” 功能便会自然展开，恢复到原始的抛物面形状，如图d 所示 。
朱明工作室
zhubob@
新型合金之一储氢合金：
朱明工作室 Ti- Fe 、La-Ni储氢合金可用于以H2为燃料的汽车钛 zhubob@ 合金：亲生物金属人造骨头
授人以鱼不如授人以渔
第5章金属材料及热处理概论
金属材料的性能是指用来表征材料在给定外界条件下的 行为参量。通常所指金属材料的性能包括以下两个方面： （1）使用性能。使用性能是为了保证零件、工程构件或 工具等的正常工作，材料所应具备的性能。 包括物理性能(如熔点、导热性、热膨胀性等)、化学性 能(如耐腐蚀性、抗氧化性等)、力学性能等。金属材料的使 用性能决定了其应用范围、安全可靠性和使用寿命等。
第5章金属材料及热处理概论 （3）热膨胀性。金属在温度升高时体积膨胀的现象称 为热膨胀性，用线膨胀系数α表示，其单位是1／℃或1／K， 即温度每升高1℃，其单位长度的膨胀量。α值越大，金属的 尺寸或体积随温度变化而变化的程度就越大。
第5章金属材料及热处理概论
2.金属材料的化学性能
金属材料的化学性能是指金属材料在室温或高温条件下
全性，因此必须同时考虑金属材料的冲击韧度。 目前，工程上一般用金属夏比冲击试验来测定金属材料 的冲击韧度值αk。 金属夏比冲击试验是先将被测的金属材料制成一定形状
和尺寸的试样(图5－1(a)为u形缺口冲击试样)，将其安放在冲
击试验机上，把具有一定重量G的摆锤提到h1高度后，使摆锤 自由下落(见图5－1(b))。
第5章金属材料及热处理概论 3）塑性 塑性是指金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致
破裂的能力。
许多零件或毛坯是通过塑性变形而成形的，要求材料有
较高的塑性，并且为防止零件工作时脆断，也要求材料有一
定的塑性。塑性也是金属材料的主要力学性能指标之一，常 用的塑性指标有断后伸长率δ 和断面收缩率ψ 。关于塑性
第5章金属材料及热处理概论 （2）收缩性。收缩性是指铸件在冷却凝固时，体积和线 性尺寸收缩的程度。收缩不利于金属铸造，它将使铸件产生
缩孔、缩松、变形等缺陷。
第5章金属材料及热处理概论 （3）热膨胀性。金属在温度升高时体积膨胀的现象称 为热膨胀性，用线膨胀系数α表示，其单位是1／℃或1／K， 即温度每升高1℃，其单位长度的膨胀量。α值越大，金属的 尺寸或体积随温度变化而变化的程度就越大。
第5章金属材料及热处理概论
2.金属材料的化学性能
金属材料的化学性能是指金属材料在室温或高温条件下
全性，因此必须同时考虑金属材料的冲击韧度。 目前，工程上一般用金属夏比冲击试验来测定金属材料 的冲击韧度值αk。 金属夏比冲击试验是先将被测的金属材料制成一定形状
和尺寸的试样(图5－1(a)为u形缺口冲击试样)，将其安放在冲
击试验机上，把具有一定重量G的摆锤提到h1高度后，使摆锤 自由下落(见图5－1(b))。
第5章金属材料及热处理概论 3）塑性 塑性是指金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致
破裂的能力。
许多零件或毛坯是通过塑性变形而成形的，要求材料有
较高的塑性，并且为防止零件工作时脆断，也要求材料有一
定的塑性。塑性也是金属材料的主要力学性能指标之一，常 用的塑性指标有断后伸长率δ 和断面收缩率ψ 。关于塑性
第5章金属材料及热处理概论 （2）收缩性。收缩性是指铸件在冷却凝固时，体积和线 性尺寸收缩的程度。收缩不利于金属铸造，它将使铸件产生
缩孔、缩松、变形等缺陷。
金属材料与热处理(最全)
PQ线－碳在铁素体中的固溶线，铁碳合金由727° 冷却至室温时，将从铁素体析出渗碳体，称为三 次渗碳体
典型铁碳合金的平衡结晶过程 及组织
A F+A F
L L+A
A+Fe3C
F+Fe3C
L+Fe3C
1.纯铁(﹤0.0218%C） 2.钢（0.0218%～2.11%C）
亚共析钢（ 0.0218%～0.77%C） 共析钢（0.77%C） 过共析钢（0.77%C ～2.11%C ）
3.5 铁碳相图在工业中的应用
1、在选材方面的应用 ： 根据零件的不同性能要求 来合理地选择材料。 2、在铸造生产上的应用： 参照铁碳相图可以确定钢 铁的浇注温度，通常浇注 温度在液相线以上 50－ 60℃。纯铁和共晶白口铸 铁的铸造性能最好。 3、在锻压生产上的应用： 锻扎温度控制在单相奥氏 体区。 4、在热处理生产上的应用 ：热处理工艺的加热温度 依据铁碳相图确定。
金属材料与热处理(最全)
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。
F（％）＝(6.69-0.77)÷6.69 ×100％＝88％
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
典型铁碳合金的平衡结晶过程 及组织
A F+A F
L L+A
A+Fe3C
F+Fe3C
L+Fe3C
1.纯铁(﹤0.0218%C） 2.钢（0.0218%～2.11%C）
亚共析钢（ 0.0218%～0.77%C） 共析钢（0.77%C） 过共析钢（0.77%C ～2.11%C ）
3.5 铁碳相图在工业中的应用
1、在选材方面的应用 ： 根据零件的不同性能要求 来合理地选择材料。 2、在铸造生产上的应用： 参照铁碳相图可以确定钢 铁的浇注温度，通常浇注 温度在液相线以上 50－ 60℃。纯铁和共晶白口铸 铁的铸造性能最好。 3、在锻压生产上的应用： 锻扎温度控制在单相奥氏 体区。 4、在热处理生产上的应用 ：热处理工艺的加热温度 依据铁碳相图确定。
金属材料与热处理(最全)
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。
F（％）＝(6.69-0.77)÷6.69 ×100％＝88％
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
机械基础复习资料金属材料和热处理含习题答案
第二部分 机械基础第四章 金属材料和热处理本章重点1．掌握：强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度的含义。
2．了解：工艺性能的含义。
3．了解：热处理的概念及目的。
4．熟悉：退火、正火、淬火、回火，表面热处理的方法。
5．掌握：碳素钢的概念、分类、牌号的表示方法及性能。
6．掌握：合金钢的牌号及表示方法。
7．熟悉：铸铁分类牌号及用途。
本章内容提要一．金属材料的性能1．物理、化学性能物理性能是指金属材料的密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等具有物理特征的一些性能。
化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。
如：耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性。
2．金属材料的机械性能金属材料在外力作用下所表现出来的性能就是力学性能。
主要有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。
（1）强度强度是材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。
可分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度和抗扭强度。
常用的强度是抗拉强度。
工程上常用的强度指标是屈服点和抗拉强度。
（2）塑性塑性是金属材料在静载荷作用下产生永久变形的能力。
常用塑性指标是伸长率和断面收缩率。
伸长率：是指试样拉断后的伸长与原始标距的百分比。
式中，L 0表示试样原长度（mm ），L 1表示试样拉断时的长度（mm ）。
断面收缩率：是指试样拉断后，缩颈处横截面积（A 1）的最大缩减量与原始横截面积（A 0）的百分比。
（3）硬度硬度是金属材料表面抵抗比它更硬的物体压入时所引起的塑性变形能力；是金属表面局部体积内抵抗塑性变形和破裂的能力。
目前最常用的硬度是布氏硬度（HB ）、洛氏硬度（HRC 、HRB 、HRA ）和维氏硬度（HV ）。
（4）韧性1o o 100%L L L -=⨯δ010A A 100%A -=⨯ψ韧性是脆性的反意，指金属材料抵抗冲击载荷的能力。
工程技术上常用一次冲击弯曲试验来测定金属抵抗冲击载荷的能力。
（5）疲劳强度疲劳强度是指材料在无限多次交变载荷作用下不发生断裂的最大应力。
一般规定，钢铁材料的应力循环次数取108，有色金属取107。
材料及其热处理方式和性能影响
调质
淬火+回火
获得一定的强度和韧性
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。
二、化学热处理
化学热处理是将金属和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。
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.
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.
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。
根据渗碳时介质的物理状态不同，渗碳可分为气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳，其中气体渗碳应用最广泛。
【气体渗碳工艺】
采用液体或气体碳氢化合物作为渗碳剂，如：煤油、甲苯或含碳的气体。
渗碳温度T=900~950℃。
保温时间—取决于要求的渗碳层深度，从几小时到十几小时不等。
零件表面含碳量Wc=0.8~1.1%
渗层深度：0.5~2mm
4.
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。
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。
淬火+回火
获得一定的强度和韧性
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。
二、化学热处理
化学热处理是将金属和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。
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.
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.
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。
根据渗碳时介质的物理状态不同，渗碳可分为气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳，其中气体渗碳应用最广泛。
【气体渗碳工艺】
采用液体或气体碳氢化合物作为渗碳剂，如：煤油、甲苯或含碳的气体。
渗碳温度T=900~950℃。
保温时间—取决于要求的渗碳层深度，从几小时到十几小时不等。
零件表面含碳量Wc=0.8~1.1%
渗层深度：0.5~2mm
4.
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。
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。
金属材料·热处理
两位阿拉伯数字，表示平均含碳量为万分之几； 常见的表示钢的用途的符号。 C——船 K——矿用钢 Q——桥用梁 G——锅炉 钢 H——焊接用钢 R——压力容器用钢 例如：
45：平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢 08：平均含碳量为0.08%的优质碳素结构钢 50Mn：平均含碳量为0.50%的优质碳素结构钢，且含
▲按碳在铁碳合金中存在的状态，可将铸铁分为、 白口铸铁、 灰口铸铁、 可煅铸铁、 蠕墨铸铁
球墨铸铁。
铸铁优缺点
优点：成本低，铸造性、切削加工性好，耐 压、耐磨、减震性好。 缺点：力学性能差。
常用铸铁基础
一、灰铸铁 ●灰铸铁的成分与组织 1）、成分：含C量：2.7%~3.6%、含Si量：1.0%~2.2%、S<0.15%、 P<0.3%。 2）、组织：由金属基体和在基体中分布的片状石墨组成。（铁素 体灰铸铁、铁素体——珠光体灰铸铁、珠光体灰铸铁）
●性能：良好的切削加工性能、铸造性能、耐磨性、减震性、 以及低的缺口敏感性。
可锻铸铁 ▲俗称马钢、玛钢。是白口铸铁通过石墨化退火， 使渗碳体分解成团絮状的石墨而获得的。 1、可锻铸铁的组织与性能 1）、生产过程：首先铸造成白口铸铁件，然后 进行长时间的石墨化退火。 2）、成分：C：2%~2.8%、Si:1.2%~1.8%、Mn： 0.4%~0.6%、P<0.1%、S<0.25%.
T8：表示平均含碳量为0.80%的优质碳素工具钢。
T12A：表示平均含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢。
铸造碳钢的牌号 “铸钢”两汉字的汉语拼音字头“ZG”； 屈服点——抗拉强度 例如：
ZG270——500：表示屈服点不小于270Mpa，
45：平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢 08：平均含碳量为0.08%的优质碳素结构钢 50Mn：平均含碳量为0.50%的优质碳素结构钢，且含
▲按碳在铁碳合金中存在的状态，可将铸铁分为、 白口铸铁、 灰口铸铁、 可煅铸铁、 蠕墨铸铁
球墨铸铁。
铸铁优缺点
优点：成本低，铸造性、切削加工性好，耐 压、耐磨、减震性好。 缺点：力学性能差。
常用铸铁基础
一、灰铸铁 ●灰铸铁的成分与组织 1）、成分：含C量：2.7%~3.6%、含Si量：1.0%~2.2%、S<0.15%、 P<0.3%。 2）、组织：由金属基体和在基体中分布的片状石墨组成。（铁素 体灰铸铁、铁素体——珠光体灰铸铁、珠光体灰铸铁）
●性能：良好的切削加工性能、铸造性能、耐磨性、减震性、 以及低的缺口敏感性。
可锻铸铁 ▲俗称马钢、玛钢。是白口铸铁通过石墨化退火， 使渗碳体分解成团絮状的石墨而获得的。 1、可锻铸铁的组织与性能 1）、生产过程：首先铸造成白口铸铁件，然后 进行长时间的石墨化退火。 2）、成分：C：2%~2.8%、Si:1.2%~1.8%、Mn： 0.4%~0.6%、P<0.1%、S<0.25%.
T8：表示平均含碳量为0.80%的优质碳素工具钢。
T12A：表示平均含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢。
铸造碳钢的牌号 “铸钢”两汉字的汉语拼音字头“ZG”； 屈服点——抗拉强度 例如：
ZG270——500：表示屈服点不小于270Mpa，
金属材料及热处理
金属材料及热处理一、（一）材料：是人们用来制作各种产品的物质。
现代材料各类目前已多达40多万种，且每年以5%的速度增加。
(二)机械工程材料：指机械工程中使用的材料。
分为金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料。
1、金属材料：分为黑色金属和有色金属。
黑色金属包括铸铁、碳钢、合金钢。
铸铁和碳钢又称为铁碳合金。
有色金属分为轻有色金属（铝、镁）、重有色金属（铜、铅）、稀有色金属和稀土。
2、高分子材料：有塑料、合成橡胶、合成纤维。
3、陶瓷材料：分为硅酸盐材料和工程陶瓷。
硅酸盐材料包括玻璃、传动陶瓷、耐火材料。
工程陶瓷包括除Sio2之外的其他氧化物、碳化物、氮化物。
4、复合材料包括纤维增强复合材料、粒子增强复合材料、复合材料。
（三）金属材料：1、概念：一般指工业应用中的纯金属或合金。
自然界中的纯金属大约有种，常见的有：金、银、铜、铁、锡、铝、铅、锌、镍等。
而合金是指两种或两种以上的金属或金属与非金属结合而成的，具有金属特性的材料。
常见的合金有：铁碳合金（钢），铜锌合金（黄铜）。
金属：是指具有光泽（强可见光、强烈反射），富有延展性（可塑性），具有良好的导电性和导热性的物质。
除汞以液态存在外，其余的都以固态形式存在，其最大特点是其晶体内含有自由电子（通常为正）且有易失去自由电子的倾向。
他们的熔点、沸点、密度等都较高，绝大多数以化合物形式存在，少数的以游离态存在（金、银），大部分金属为银白色或争灰色，少数不是，如金为黄赤色，铜为暗红色。
2、金属的分类：分为黑色金属和有色金属。
（1）黑色金属：包括碳钢、铸铁、合金钢。
碳钢是含碳量≤2.11%，并含有少量硅、锰、硫、磷等杂质元素的铁碳合金。
铸铁是含碳量为2.5%—4.0%的铁碳合金。
合金钢是在碳钢基础上，有目的地加入合金元素，如加入铬、镍、硅、钨、钼等。
（2）有色金属：除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金或除钢铁以外的其它金属及其合金。
3、钢的分类（1）按化学成份：碳素钢、合金钢（2）按品质普通钢、优质钢、高级优质钢（3）按含碳量：低碳钢〔＜0.25%〕、中碳钢〔0.25—0.6%〕、高碳钢〔﹥0.6%〕（4）按用途：建筑及工程用钢、结构钢、工具钢、特殊性能钢、专业用钢。
金属材料与热处理(全)精选全文
2、常用的细化晶粒的方法：
A、增加过冷度
B、变质处理 C、振动处理。
三、同素异构转变
1、金属在固态下，随温度的改变有一种晶格转变为另一晶格的现象称为 同素异构转变。
2、具有同素异构转变的金属有：铁、钴、钛、锡、锰等。同一金属的同素 异构晶体按其稳定存在的温度，由低温到高温依次用希腊字母α，β，γ， δ等表示。
用HBS（HBW）表示，S表示钢球、W表示硬质合金球 当F、D一定时，布氏硬度与d有关，d越小，布氏硬度值越大，硬度越高。 （2）布氏硬度的表示方法：符号HBS之前的数字为硬度值符号后面按以下顺 序用数字表示条件：1）球体直径；2）试验力；3）试验力保持的时间 （10~15不标注）。
应用范围：主要适于灰铸铁、有色金属、各种软钢等硬度不高的材料。
2、洛氏硬度
（1）测试原理：
采用金刚石圆锥体或淬火钢球压头，压入金属表面后，经规定保持时间后即 除主试验力，以测量的压痕深度来计算洛氏硬度值。
表示符号：HR
（2）标尺及其适用范围：
每一标尺用一个字母在洛氏硬度符号HR后面加以注明。常用的洛氏硬度标 尺是A、B、C三种，其中C标尺应用最为广泛。
见表：P21 2-2
§2-2金属的力学性能
学习目的：★了解疲劳强度的概念。 ★ 掌握布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度的概念、硬
度测试及表示的方法。 ★掌握冲击韧性的测定方法。 教学重点与难点 ★布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度的概念、硬度测
试及表示的方法。
§2-2金属的力学性能 教学过程：
复习：强度、塑性的概念及测定的方法。
2、 非晶体：在物质内部，凡原子呈无序堆积状态的（如普通玻璃、松 香、树脂等）。 非晶体的原子则是无规律、无次序地堆积在一起的。
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金属材料与热处理
有色金属Biblioteka 项目导入我们把铁及其合金称为黑色金属，把黑色金属以外的金属称为有 色金属。有色金属中密度小于3.5 g/cm3的（铝、镁等）称轻有色金属， 密度大于3.5 g/cm3的称重有色金属。它的产量比黑色金属少，但它具 有许多特殊的性能，如导电性、导热性好，密度和熔点低，力学性 能和工艺性能好，是现代化工业、国防工业不可缺少的材料。
（3）铍青铜 常用铍青铜的铍质量分数为1.7%～2.5%。淬火时效强度高，R m 达1250～1500 MPa，硬度350～400 HB。弹性极限高（700～780 MPa），弹性稳定 性好，弹性滞后小，耐蚀、耐磨、耐寒、耐疲劳，无磁性，冲击不发生火花，导电、 导热性能好，所以，铍青铜的综合性能优良。铍青铜用作高级弹性元件（如弹簧、 膜片，手表的游丝），特殊要求的耐磨元件，高速，高压下工作的轴承、衬套、齿 轮等。主要用于弹性零件和有耐磨性要求的零件。
二、铜合金的分类及应用
锌含量在32%以下时，随锌含量的增加，黄铜的强度和塑性不断提高，当锌含 量达到30%～32%时，黄铜的塑性最好;当锌含量超过39%以后，出现了β相，强度继 续升高，但塑性迅速下降;当锌含量大于45%以后，强度急剧下降，无实用价值。
单相黄铜塑性很好，适于冷、热变形加工。双相黄铜强度高，热状态下塑性 良好，适于热变形加工。
二、铜合金的分类及应用
1.黄铜 黄铜是以锌为主要添加元素的铜合金。按化学成分的不同分为普通黄铜和特 殊黄铜。 （1）普通黄铜 普通黄铜又分为单相黄铜和双相黄铜两种。 ①单相黄铜:当锌含量小于39%时，锌全部溶于铜中形成α固溶体称为单相黄 铜。 ②双相黄铜:当锌含量大于等于39%时，除了有α固溶体外，组织中还出现化 合物CnZn为基体的β固溶体，即α+β的双相黄铜。
常用的合金元素有硅、铝、锡、铅、锰、铁与镍等。在黄铜中加铝能提高黄 铜的屈服强度和抗腐蚀性，稍降低塑性。含铝小于4%的黄铜具有良好的加工、铸造 等综合性能。在黄铜中加1%的锡能显著改善黄铜的抗海水和海洋大气腐蚀的能力， 因此称为“海军黄铜”。锡还能改善黄铜的切削加工性能。黄铜加铅的主要目的是 改善切削加工性和提高耐磨性，铅对黄铜的强度影响不大。锰黄铜具有良好的机械 性能、热稳定性和抗蚀性;在锰黄铜中加铝，还可以改善它的性能，得到表面光洁 的铸件。黄铜可分为铸造和压力加工两类产品。
二、铜合金的分类及应用
2.青铜 青铜是历史上应用最早的一种合金，原指铜锡合金，因颜色呈青灰色，故称 青铜。为了改善合金的工艺性能和力学性能，大部分青铜内还加入其他合金元素， 如铅、锌、磷等。由于锡是一种稀缺元素，所以工业上还使用许多不含锡的无锡青 铜，它们不仅价格便宜，还具有所需要的特种性能。无锡青铜主要有铝青铜、铍青 铜、锰青铜、硅青铜等。此外还有成份较为复杂的三元或四元青铜。现在除黄铜和 白铜（铜镍合金）以外的铜合金均称为青铜。 青铜牌号由Q+主加元素的符号及含量+其他加入元素的含量组成，如:QSn4—3: 表示锡的质量分数4%，锌的质量分数3%，其余为铜的锡青铜。QAl7:表示铝的质量 分数7%，其余为铜的铝青铜。按主要添加元素种类的不同，青铜可分为锡青铜、铝 青铜、硅青铜和铍青铜。
学习目标
纯铜的性能。 铜合金的分类及应用。 铜合金的热处理。
任务描述
一、纯铜
纯铜是玫瑰红色金属，表面形成氧化铜膜后呈紫色，故工业纯铜常称紫铜或 电解铜。密度为8.9 g/cm3，熔点1083 ℃。纯铜导电性很好，大量用于制造电线、 电缆、电刷等;无磁性好，常用来制造防磁性干扰的磁学仪器、仪表。如罗盘、航 空仪表，塑性极好，易于热压和冷压力加工，可制成管、棒、线、条、带、板等铜 材。
目录
CONTENT
CONTENT
01 铜及铜合金 02 铝及铝合金 03 钛及钛合金 04 滑动轴承合金 05 硬质合金
任务一
铜及铜合金
铜及铜合金具有良好的导电、导热、抗腐 蚀性能，易加工成形。在电气、化工、机械、 动力、交通等工业部门得到广泛的应用。
会识别纯铜和铜合金。 能看懂铜合金牌号。 会应用铜合金。
二、铜合金的分类及应用
（1）锡青铜 锡能溶于铜形成α固溶体，但比锌在铜 中的溶解度小。锡青铜有较高的力学性能，较好的耐蚀性、 减摩性和好的铸造性能;对过热气体的敏感性小，焊接性能 好，无铁磁性，收缩系数小。锡青铜在大气、海水、淡水 和蒸汽中的抗蚀性都比黄铜高，广泛用于制造耐蚀零件。
锡对铸态青铜的影响有: 锡质量分数较小时，随着锡 质量分数的增加，青铜的强度和塑性增加，锡质量分数超 过5%～ 6%时，塑性急剧下降，强度仍然高。锡质量分数大 于10%时，塑性显著降低。锡质量分数大于20%时，强度显 著降低，合金变得硬而脆，无使用价值。工业用的锡青铜， 锡质量分数一般在3%～14%。
工业纯铜分冶炼品及加工品两种，铜锭按杂质含量分为一号铜、二号铜、三 号铜、四号铜。
二、铜合金的分类及应用
铜合金是以铜为基体，加入合金元素形成的合金，铜合金与纯铜比较，不仅 强度高，而且具有优良的物理性能和化学性能，因此工业中广泛使用的是铜合金。 根据化学成分，铜合金分为黄铜、白铜、青铜; 按主加元素（如Sn、Al、Be等） 命名为锡青铜、铝青铜、铍青铜。根据加工方法可分为压力加工铜合金和铸造铜合 金。
普通黄铜的牌号由“H+数字”表示。如H90表示平均铜的质量分数为90%的普 通黄铜。
铸造黄铜的牌号表示方法:ZCu+主加元素的元素符号+主加元素的含量+其他加 入元素的元素符号及含量组成。如:ZCuZn38表示主加元素为Zn，含量为38%的铸造 黄铜。
二、铜合金的分类及应用
（2）特殊黄铜 在普通黄铜中加入其他合金元素所组成的合金，称特殊黄铜。 特殊黄铜的牌号由H+主加元素的元素符号+铜含量的百分数+主加元素含量的百分数 组成。如:HPb59—1表示铜的质量分数为59%，铅的质量分数为15%的铅黄铜。
二、铜合金的分类及应用
（2）铝青铜 铝质量分数为5%～12%。铝青铜有比锡青铜高的力学性能和耐 磨、耐蚀、耐寒、耐热、无铁磁性，有良好的流动性，无偏析倾向，可得到致密的 铸件，常用来铸造承受重载、耐蚀和耐磨的零件。在铝青铜中加入铁、镍和锰等元 素，可进一步改善合金的各种性能。
二、铜合金的分类及应用
有色金属Biblioteka 项目导入我们把铁及其合金称为黑色金属，把黑色金属以外的金属称为有 色金属。有色金属中密度小于3.5 g/cm3的（铝、镁等）称轻有色金属， 密度大于3.5 g/cm3的称重有色金属。它的产量比黑色金属少，但它具 有许多特殊的性能，如导电性、导热性好，密度和熔点低，力学性 能和工艺性能好，是现代化工业、国防工业不可缺少的材料。
（3）铍青铜 常用铍青铜的铍质量分数为1.7%～2.5%。淬火时效强度高，R m 达1250～1500 MPa，硬度350～400 HB。弹性极限高（700～780 MPa），弹性稳定 性好，弹性滞后小，耐蚀、耐磨、耐寒、耐疲劳，无磁性，冲击不发生火花，导电、 导热性能好，所以，铍青铜的综合性能优良。铍青铜用作高级弹性元件（如弹簧、 膜片，手表的游丝），特殊要求的耐磨元件，高速，高压下工作的轴承、衬套、齿 轮等。主要用于弹性零件和有耐磨性要求的零件。
二、铜合金的分类及应用
锌含量在32%以下时，随锌含量的增加，黄铜的强度和塑性不断提高，当锌含 量达到30%～32%时，黄铜的塑性最好;当锌含量超过39%以后，出现了β相，强度继 续升高，但塑性迅速下降;当锌含量大于45%以后，强度急剧下降，无实用价值。
单相黄铜塑性很好，适于冷、热变形加工。双相黄铜强度高，热状态下塑性 良好，适于热变形加工。
二、铜合金的分类及应用
1.黄铜 黄铜是以锌为主要添加元素的铜合金。按化学成分的不同分为普通黄铜和特 殊黄铜。 （1）普通黄铜 普通黄铜又分为单相黄铜和双相黄铜两种。 ①单相黄铜:当锌含量小于39%时，锌全部溶于铜中形成α固溶体称为单相黄 铜。 ②双相黄铜:当锌含量大于等于39%时，除了有α固溶体外，组织中还出现化 合物CnZn为基体的β固溶体，即α+β的双相黄铜。
常用的合金元素有硅、铝、锡、铅、锰、铁与镍等。在黄铜中加铝能提高黄 铜的屈服强度和抗腐蚀性，稍降低塑性。含铝小于4%的黄铜具有良好的加工、铸造 等综合性能。在黄铜中加1%的锡能显著改善黄铜的抗海水和海洋大气腐蚀的能力， 因此称为“海军黄铜”。锡还能改善黄铜的切削加工性能。黄铜加铅的主要目的是 改善切削加工性和提高耐磨性，铅对黄铜的强度影响不大。锰黄铜具有良好的机械 性能、热稳定性和抗蚀性;在锰黄铜中加铝，还可以改善它的性能，得到表面光洁 的铸件。黄铜可分为铸造和压力加工两类产品。
二、铜合金的分类及应用
2.青铜 青铜是历史上应用最早的一种合金，原指铜锡合金，因颜色呈青灰色，故称 青铜。为了改善合金的工艺性能和力学性能，大部分青铜内还加入其他合金元素， 如铅、锌、磷等。由于锡是一种稀缺元素，所以工业上还使用许多不含锡的无锡青 铜，它们不仅价格便宜，还具有所需要的特种性能。无锡青铜主要有铝青铜、铍青 铜、锰青铜、硅青铜等。此外还有成份较为复杂的三元或四元青铜。现在除黄铜和 白铜（铜镍合金）以外的铜合金均称为青铜。 青铜牌号由Q+主加元素的符号及含量+其他加入元素的含量组成，如:QSn4—3: 表示锡的质量分数4%，锌的质量分数3%，其余为铜的锡青铜。QAl7:表示铝的质量 分数7%，其余为铜的铝青铜。按主要添加元素种类的不同，青铜可分为锡青铜、铝 青铜、硅青铜和铍青铜。
学习目标
纯铜的性能。 铜合金的分类及应用。 铜合金的热处理。
任务描述
一、纯铜
纯铜是玫瑰红色金属，表面形成氧化铜膜后呈紫色，故工业纯铜常称紫铜或 电解铜。密度为8.9 g/cm3，熔点1083 ℃。纯铜导电性很好，大量用于制造电线、 电缆、电刷等;无磁性好，常用来制造防磁性干扰的磁学仪器、仪表。如罗盘、航 空仪表，塑性极好，易于热压和冷压力加工，可制成管、棒、线、条、带、板等铜 材。
目录
CONTENT
CONTENT
01 铜及铜合金 02 铝及铝合金 03 钛及钛合金 04 滑动轴承合金 05 硬质合金
任务一
铜及铜合金
铜及铜合金具有良好的导电、导热、抗腐 蚀性能，易加工成形。在电气、化工、机械、 动力、交通等工业部门得到广泛的应用。
会识别纯铜和铜合金。 能看懂铜合金牌号。 会应用铜合金。
二、铜合金的分类及应用
（1）锡青铜 锡能溶于铜形成α固溶体，但比锌在铜 中的溶解度小。锡青铜有较高的力学性能，较好的耐蚀性、 减摩性和好的铸造性能;对过热气体的敏感性小，焊接性能 好，无铁磁性，收缩系数小。锡青铜在大气、海水、淡水 和蒸汽中的抗蚀性都比黄铜高，广泛用于制造耐蚀零件。
锡对铸态青铜的影响有: 锡质量分数较小时，随着锡 质量分数的增加，青铜的强度和塑性增加，锡质量分数超 过5%～ 6%时，塑性急剧下降，强度仍然高。锡质量分数大 于10%时，塑性显著降低。锡质量分数大于20%时，强度显 著降低，合金变得硬而脆，无使用价值。工业用的锡青铜， 锡质量分数一般在3%～14%。
工业纯铜分冶炼品及加工品两种，铜锭按杂质含量分为一号铜、二号铜、三 号铜、四号铜。
二、铜合金的分类及应用
铜合金是以铜为基体，加入合金元素形成的合金，铜合金与纯铜比较，不仅 强度高，而且具有优良的物理性能和化学性能，因此工业中广泛使用的是铜合金。 根据化学成分，铜合金分为黄铜、白铜、青铜; 按主加元素（如Sn、Al、Be等） 命名为锡青铜、铝青铜、铍青铜。根据加工方法可分为压力加工铜合金和铸造铜合 金。
普通黄铜的牌号由“H+数字”表示。如H90表示平均铜的质量分数为90%的普 通黄铜。
铸造黄铜的牌号表示方法:ZCu+主加元素的元素符号+主加元素的含量+其他加 入元素的元素符号及含量组成。如:ZCuZn38表示主加元素为Zn，含量为38%的铸造 黄铜。
二、铜合金的分类及应用
（2）特殊黄铜 在普通黄铜中加入其他合金元素所组成的合金，称特殊黄铜。 特殊黄铜的牌号由H+主加元素的元素符号+铜含量的百分数+主加元素含量的百分数 组成。如:HPb59—1表示铜的质量分数为59%，铅的质量分数为15%的铅黄铜。
二、铜合金的分类及应用
（2）铝青铜 铝质量分数为5%～12%。铝青铜有比锡青铜高的力学性能和耐 磨、耐蚀、耐寒、耐热、无铁磁性，有良好的流动性，无偏析倾向，可得到致密的 铸件，常用来铸造承受重载、耐蚀和耐磨的零件。在铝青铜中加入铁、镍和锰等元 素，可进一步改善合金的各种性能。
二、铜合金的分类及应用