金属材料和热处理基本知识(培训内容)
金属热处理基本知识
金属热处理基本知识金属热处理是一种通过加热和冷却来改变金属结构和性能的工艺，广泛应用于工业制造过程中。
本文将介绍金属热处理的基本知识，包括常见的热处理方法、热处理的目的以及热处理对金属材料性能的影响。
一、常见的热处理方法1. 固溶处理固溶处理是一种通过加热金属至其固溶温度，然后迅速冷却以增加金属的硬度和强度的方法。
常见的固溶处理方法包括淬火和时效处理。
淬火是将金属加热至固溶温度，然后迅速冷却以形成固溶体，从而提高金属的硬度和强度。
时效处理是在淬火后，将金属加热至适当温度保持一段时间，以达到固溶体中的晶粒溶解和析出硬化相的目的，提高金属的综合性能。
2. 马氏体转变马氏体转变是一种通过加热金属至马氏体起始温度，然后迅速冷却以在金属中形成马氏体组织的方法。
马氏体转变可以显著提高金属的强度和硬度，同时还可以改善其耐磨性能和韧性。
常见的马氏体转变方法包括淬火和回火。
淬火是将金属加热至马氏体起始温度，然后迅速冷却以形成马氏体，进而提高金属的硬度和强度。
回火是在淬火后，将金属加热至适当温度保持一段时间，使马氏体转变为较为稳定的组织，从而提高金属的韧性。
3. 回火处理回火处理是一种通过加热金属至适当温度，然后保温一段时间以改善金属的组织和性能的方法。
回火处理可以降低金属的硬度和强度，提高其韧性和延展性。
不同的回火处理参数可以得到不同的金属组织和性能。
常见的回火处理方法包括低温回火、中温回火和高温回火，分别适用于不同的金属材料和应用需求。
二、热处理的目的金属热处理的主要目的是改善金属材料的组织和性能，以满足特定的工艺和使用要求。
具体来说，热处理可以实现以下几个方面的目标：1. 提高金属的硬度和强度：通过热处理，可以使金属中的晶体细化，晶体界面增多，从而提高金属的硬度和强度。
2. 改善金属的韧性和延展性：热处理可以消除金属中的内应力和缺陷，减少晶界的孔洞，从而提高金属的韧性和延展性。
3. 提高金属的耐磨性和耐蚀性：通过调整金属的组织和相态，热处理可以增加金属的耐磨性和耐蚀性，提高其在恶劣环境下的使用寿命。
金属材料及热处理的基本知识
⾦属材料及热处理的基本知识⾦属材料及热处理的基本知识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。
⾦属热处理是机械制造中的重要⼯艺之⼀，与其它加⼯⼯艺相⽐，热处理⼀般不改变⼯件的形状和整体的化学成分，⽽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。
为使⾦属⼯件具有所需要的⼒学性能、物理性能和化学性能，除合理选⽤材料和各种成形⼯艺外，热处理⼯艺往往是必不可少的。
钢铁是机械⼯业中应⽤最⼴的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是⾦属热处理的主要内容。
另外，铝、铜、镁、钛等及其合⾦也都可以通过热处理改变其⼒学、物理和化学性能，以获得不同的使⽤性能。
⾦属热处理的⼯艺热处理⼯艺⼀般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。
这些过程互相衔接，不可间断。
⾦属热处理⼯艺⼤体可分为整体热处理、表⾯热处理和化学热处理三⼤类。
根据加热介质、加热温度和冷却⽅法的不同，每⼀⼤类⼜可区分为若⼲不同的热处理⼯艺。
同⼀种⾦属采⽤不同的热处理⼯艺，可获得不同的组织，从⽽具有不同的性能。
钢铁是⼯业上应⽤最⼴的⾦属，⽽且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁热处理⼯艺种类繁多。
“表⾯热处理是只加热⼯件表层，以改变其表层⼒学性能的⾦属热处理⼯艺。
为了只加热⼯件表层⽽不使过多的热量传⼊⼯件内部，使⽤的热源须具有⾼的能量密度，即在单位⾯积的⼯件上给予较⼤的热能，使⼯件表层或局部能短时或瞬时达到⾼温。
表⾯热处理的主要⽅法有⽕焰淬⽕和感应加热热处理，常⽤的热源有氧⼄炔或氧丙烷等⽕焰、感应电流、激光和电⼦束等。
化学热处理是通过改变⼯件表层化学成分、组织和性能的⾦属热处理⼯艺。
化学热处理与表⾯热处理不同之处是后者改变了⼯件表层的化学成分。
化学热处理是将⼯件放在含碳、氮或其它合⾦元素的介质(⽓体、液体、固体)中加热，保温较长时间，从⽽使⼯件表层渗⼊碳、氮、硼和铬等元素。
金属材料与热处理讲课提纲及内容
金属材料与热处理讲课提纲及内容第一篇金属材料：钢、铁钢：通常是指含碳量小于1.4% 的铁碳合金按照化学成分分为碳素钢和合金钢第一节碳素钢的分类一、按钢的含碳量分类：1、低碳钢：C≤0.25%2、中碳钢：0.25%＜C＜0.6%3、高碳钢：C≥0.6%二、按钢的质量分类：1、普通钢：S≤0.05%，P≤0.045%2、优质钢：S≤0.035%，P≤0.035%3、高级优质钢：S≤0.025%，P≤0.025%三、按钢的用途分类：1、结构钢：主要用于制造各种机械零件和工程构件。
C＜0.7%2、工具钢：主要用于制造各种刀具、模具和量具。
其含碳量大于0.70%四、按冶炼时脱氧程度的不同分类1、沸腾钢2、镇静钢3、半镇静钢第二节碳素钢的牌号及用途一、普通碳素钢结构钢：1、牌号：Q屈服点数值，质量等级符号和脱氧方法符号；2、性能：一般；3、应用：厂房、桥梁、船舶、铆钉、螺钉、螺母等。
例如：Q235-A·F：表示屈服点为235Mpa的A级沸腾钢。
二、优质碳素结构钢：1、牌号：用两位数字表示钢中平均含碳量的万分之几。
2、分类：1）、08~25钢，属于低碳钢性能：强度、硬度较低、塑性、韧性及焊接性良好；用途：冲压件、焊接结构件及渗碳件如：深冲器件、压力容器等。
2）、30~55钢属于中碳钢性能：较高的强度和硬度，是塑性和韧性随含碳量的增加而逐步降低。
用途：制作受力较大的机械零件。
如：连杆、曲轴、齿轮等3）、60钢以上属于高碳钢。
性能：有较高的强度、硬度和弹性；用途：制造较高强度、耐磨性和弹性的零件如：气门弹簧、弹簧垫圈等三、碳素工具钢：1）牌号：T+数字（平均含碳量的千分数）如：T12A：表示平均含碳量为1.2%的高效优质碳素工具钢。
2）T7~T8：钻头、模具等T9~T10：丝锥、板牙等T11~T13：锉刀、削刀等四、铸造碳钢：1）牌号：ZG+数字—数字第一组数字：屈服点第二组数字：抗拉强度值如：ZG270—500，2）应用：制造形状复杂力学性能要求较高的机械零件。
金属材料及热处理培训课件
随炉缓慢冷却到室温的热处理工艺。▪ （也叫均匀化退火。）
▪ 目的 ▪ 均匀钢内部的化学成分，消除偏析。
▪ 适用情况 ▪ 主要于铸造后的高合金钢。
5.去应力退火
▪ 概念
▪
为了消除由于变形加工以及铸造、焊接过程引起的
残余内应力而进行的退火称为去应力退火。
▪ 退火温度 ▪ 不超过Ac1，一般500～650℃。
▪
让其中的碳化物球化（粒化）和消除网状的二
次渗碳体。（因此叫做球化退火。）
▪ 适用钢种 ▪ 主要适用于共析或过共析的工模具钢
T10钢球化退火组织 ( 化染 ) 500
4.扩散退火（均匀化退火）
▪ 概念
▪
将工件加热到略低于固相线的温度（亚共析钢通常
为1050℃～1150℃），长时间（一般10～20h）保温，然后
40min，然后迅速放在端淬试验台上喷水冷却。
未淬透钢 淬透钢
a) 全淬透
b) 未淬透
四、钢的回火
▪ 什么是回火？ 后再淬冷火却后到再室将温工的件一加种热热到处A理c1工温艺度。以下某一温度，保温
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
➢ 由于感应加热速度快，奥氏体晶粒不易长大，淬火后获得非 常细小的隐晶马氏体组织，使工件表层硬度比普通淬火高2HRC ～3HRC，耐磨性也有较大提高。
➢ 表面淬火后，淬硬层中马氏体的比体积较原始组织大，因此 表层存在很大的残余压应力，能显著提高零件的弯曲、抗扭疲 劳强度。小尺寸零件可提高2～3 倍，大尺寸零件可提高20%～ 30%。
▪ 适用钢材 中碳钢（消除魏氏组织、晶粒粗大、带状组织等）
金属材料与热处理基本知识
一、金属材料的力学性能金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下所反映出来的性能。
金属常用的力学性能有：1.弹性金属材料在受到外力作用时发生变形，外力消除后其变形逐渐消失的性质称为弹性。
①刚性是指材料或构件在外力作用下抵抗弹性变形的能力。
②刚度：k＝F/y2.塑性金属材料在受到外力作用时，产生显著的变形而不断裂的性能称为塑性。
①伸长率δ②断面收缩率ψ3.强度金属材料在外力作用下，抵抗变形和破坏的能力称为强度。
由于各种机器零件或构件因载荷作用形式和作用性质不同，金属材料所表现出的强度大小也不同。
金属材料的强度指标：（1）屈服强度σs 在拉伸试验中，载荷不增加而试样仍能继续伸长时的应力称为屈服强度。
（2）抗拉强度σb 材料在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度。
（3）疲劳强度σ-1 材料试样在疲劳试验过程中，在承受无数次（或给定次）对称循环应力作用仍不断裂的最大应力称为疲劳强度。
4.硬度金属表面抵抗硬物压入的能力称为硬度。
最常用的硬度指标：（1）布氏硬度HBS(HBW) 布氏硬度是使用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球），以规定的试验力压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，然后用测量表面压痕直径来计算硬度。
使用淬火钢球作硬度试验得到的硬度用HBS表示；使用硬质合金球作硬度试验得到的硬度用HBW表示。
（2）洛氏硬度HRC 洛氏硬度C标尺试验采用120°金刚石圆锥体加1471N总试验力测量的硬度值。
5.冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为冲击韧性，其大小用冲击韧度αK表示。
二、钢的分类、用途与牌号（一）钢的分类1.按是否特意加入合金元素分类：（1）碳素钢不含有特意加入合金元素的钢，称为碳素钢。
（2）合金钢在碳素钢的基础上，为改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或数种合金元素的钢，称为合金钢。
2.按含碳量分类（1）低碳钢C ≤0.25％；（2）中碳钢0.25％＜C ＜0.60％；（3）高碳钢C ≥0.60％；3.按质量分类（1）普通钢S ≤0.050％，P ≤0.045％（2）优质钢S ≤0.035％，P ≤0.035％（3）高级优质钢S ≤0.025％，P ≤0.025％4.按合金元素总量分类（1）低合金钢合金元素总含量＜5％（2）中合金钢合金元素总含量5％～10％（3）高合金钢合金元素总含量＞10％5.按用途分类（1）结构钢主要用于制造各种机械零件和工程构件的钢。
金属材料及热处理经典培训
•塑性指标
塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。评定指标是断后伸长率 和断面收缩率。
1、断后伸长率 A 指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。 A=(Lu-Lo)/Lo x 100%
Lu:拉断拉伸试样对接后测出的标距长度 Lo:拉伸试样的原始标距
2、断面收缩率 Z 指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。
1、布氏硬度试验（布氏硬度计）
原理:用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入待测材料表面， 保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力，测量材料表面压痕直径，以计算硬度的一种 压痕硬度试验方法。
2、布氏硬度值 用球面压痕单位面积上所承受有平均压力表示。 如： 120HBS 500HBW 3、优缺点 （1）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁） （2）可测的硬度值不高 （3）不测试成品与薄件 （4）测量费时，效率低 4、测量范围
➢铸造性能：
金属（材料）及合金在铸造工艺中获得优良铸件的能 力称为铸造性能。 1、流动性：熔融金属的流动能力称为流动性。主要受 金属化学成份和浇注温度等的影响。 2、收缩性：铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸 减小的现象称为引缩性。 3、偏析倾向：金属凝固后，内部化学成分和组织的不 均匀现象称为偏析。
组织和性能的研究。 4．材料的设计及选用科学化 按照指定的性能对材料进行结构、成分的科学设计。
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。
金属材料基础知识
10、00Cr19Ni10
C
Si Mn
S
P
Cr
Ni
Ti
(GB14976-2002) ≤0.03 ≤1.00 ≤2.00 ≤0.03 ≤0.035 18.00~20.00 8.00~12.00 /
11、0Cr17Ni12Mo2 C
Si Mn
S
P
Cr
Ni
Mo
(GB14976-2002) ≤0.08 ≤1.00 ≤2.00 ≤0.03 ≤0.035 16.00~18.50 10.00~14.00 2~3
Si
Mn
S
P
≤0.35 ≤1.40 ≤0.045 ≤0.045
4、Q235C（GB700-2006） C ≤0.17
Si
Mn
S
P
≤0.35 ≤1.40 ≤0.04 ≤0.04
5、Q235D（GB700-2006） C
Si
Mn
S
P
≤0.17 ≤0.35 ≤1.40 ≤0.035 ≤0.035
6、12CrMo（GB3077-1999） C
12、00Cr17Ni14Mo2 C
Si Mn
S
P
Cr
Ni
Mo
(GB14976-2002) ≤0.03 ≤1.00 ≤2.00 ≤0.03 ≤0.035 18.00~20.00 12.00~15.00 2~3
13、0Cr18Ni10Ti
C
Si Mn
S
P
Cr
Ni
Ti
(GB14976-2002) ≤0.08 ≤1.00 ≤2.00 ≤0.03 ≤0.035 17.00~19.00 9.00~12.00 ≥5*C%
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第四章金属材料的基础知识和热处理的
基本知识
1、钢的分类：|（1）-碳钢:含碳量低于2%的铁碳合金;-合金钢:在钢中特意加入一种或几种其它合金元素组成的钢;-生铁:含碳量高于2%的铁碳合金.,可通过铸造方法制造零件,所以又称铸铁.
（2）按化学成分分类：
碳钢-低碳钢:含碳量小于0.25%;-中碳钢:含碳量为0.25~0.55%;-高碳钢:含碳量大于0.55%.
合金钢-低合金钢:合金元素总含量小于3.5%;-中合金钢:合金元素总含量 3.5~10%;-高合金钢:合金元素总含量大于10%;
2、洛氏硬度与布氏硬度值近似关系：
HRC≈1/10HB
3、热处理及其常用工艺方法
热处理的定义-利用钢在固态下的组织转变,通过加热和冷却获得不同组织结构,从而得到所需性能的工艺方法统称热处理.
常用热处理工艺方法：退火-将钢加热到一定温度,保温一段时间,然后随炉一起缓慢冷却下来,以期得到接近平衡状态组织的一种热处理方法.
4、完全退火:AC3以上30~50℃,用于消除钢的某些组织缺陷和应力,改善切削加工性能;
等温退火:加热到AC3,以上30~50℃,较快的冷却到略低于Ar1的温度,并在此温度下等温到奥氏体全部分解为止,然后出炉空冷.适用于亚共析钢、共析钢，尤其广泛用于合金钢的退火。
优点是周期短，组织和硬度均匀。
5、正火-正火和退火加热方法相似，只是冷却速度比退火稍快（空冷），得到的是细片状珠光体（索氏体），强度、硬度比退火的高，与退火相比，工艺周期短，设备利用率高。
主要用于低碳钢获得满意的机械性能和切削性能、过共析工具钢消除网状渗碳体、中碳钢代替退火或作为淬火前的预先热处理。
6、淬火-将钢加热到AC1以上30~50℃(共析钢、过共析钢）或AC3以上30~50℃（亚共析钢），保温一段时间，然后快冷得到高硬度的马氏体组织的工艺方法。
用以提高工件的耐磨性。
7、回火-将淬火后的工件加热到A1以下某一温度，保温一段时间，然后以一定的方式冷却（炉冷、空冷、油冷、水冷等）
-目的：1）降低淬火工件的脆性，消除内应力（热应力和组织应力），使淬火组织趋于稳定，同时也使工件尺寸趋于稳定；2）获得所需的硬度和综合机械性能。
8、焊后消除应力热处理(PWHT、ISR):目的是消除应力、降低硬度、改善组织、稳定尺寸,避免制造和使用过程产生裂纹;
9、试述T8A的含义：含碳量为8‰的高级优质碳素工具钢。
10、怎样区别无螺纹的黑铁管与直径相似的无缝钢管？答：无缝钢管是用优质碳钢、普通低合金钢、高强耐热钢、不锈钢等制成。
不镀锌的瓦斯管习惯上称为黑铁管，从管子内壁有无焊缝和管子直径来判断。
11、何谓钢的热处理？
答：所谓钢的热处理就是在规定范围内将钢加热到预定的温度，并在这个温度保持一定的时间，然后以预定的速度和方法冷下来的一种生产工艺。
12、试述T7的含义。
答：T7的含义为：含碳量为7‰的碳素工具钢。
13、什么是金属的热处理？
答：金属热处理是在一定的条件下，给金属加热与冷却，使金属获得一定的机械性能和化学性能的工艺方法。
14、什么是正火？
答：将钢件加热到临界温度以上，保温一段时间，然后在空气中冷却，冷却速度比退火快，这一过程叫正火。
15、什么是金属？
答：所谓金属，就是指具有光泽、不透明、高的塑性、良好的导电性和导热性以及固定熔点特征的结晶物质。
16、什么是钢的淬火？
答：将钢件加热到临界温度以上，保温一段时间后，然后在水、油或盐水中快速冷却的过程称为淬火。
17、试述型号HT100的含义。
答：HT表示灰口铸铁，100表示抗拉强度为100Mpa. 18、按钢的化学成分、用途和质量分类，钢可分为哪几类？
答：按钢的化学成分可分为碳素钢、合金钢两类。
按钢的用途可分为工具钢、结构钢和特殊性能钢三类。
按钢的质量可分为普通钢、优质钢和高级优质钢三类。
19、热处理的目的是为了什么？
答：目的是为了：（1）改善钢的性能。
（2）热处理作为冷加工工艺的预备工序，可以改善金属材料的切削加工性和冲压等工艺性能。
（3）热处理对充分发挥材料的潜在能力，节约材料，降低成本有着重要意义。
20、合金焊口热处理的目的是什么？
答：目的是：（1）除去焊口中的应力，防止焊口热影响区产生裂纹。
（2）改善焊口热影响区金属的机械性能，使金属增加韧性。
（3）改善焊口热影响区金属的组织。