金属材料与热处理52648[专业知识]
金属材料与热处理[专业知识]
![金属材料与热处理[专业知识]](https://img.taocdn.com/s3/m/5ad90f0c69dc5022aaea00da.png)
高等教育
课程主要内容：
1．金属材料的基本知识 2．金属的性能 3．金属学基础知识 4．金属材料及其应用 5．热处理的基本知识
9
高等教育
1．金属材料的基本知识 主要介绍金属的晶体结构及变形的相关知识。
10
高等教育
2．金属的性能 主要介绍金属的力学性能和工艺性能。
11
高等教育
3．金属学基础知识 主要介绍铁碳合金的组织及铁碳合金相图 。
12
高等教育
4．金属材料及其应用
主要介绍碳素钢、合金钢、铸铁、有色金属 及硬质合金等金属材料的常用牌号、成分、组 织、性能及用途，并介绍了国外常用金属材料 的牌号和新型工程材料的相关知识。
13
高等教育
5．热处理的基本知识
主要介绍热处理的原理（钢在加热、保温、 冷却时的组织转变）、热处理的工艺（退火、 正火、淬火、回火、表面热处理等）及常用材 料的典型热处理工艺。
金属材料与热处理
L/O/G/O
高等教育
1
绪论
❖人类认识和使用材料的各个阶段
石器时代 青铜器时代 铁器时代 钢铁时代 人工合成材料时代
2
高等教育
石器时代
旧石器
3
高等教育
新石器
距今6000至4000 年左右，分为旧石 器时代和新石器时 代。旧石器时代， 人类只会采用敲打 而成的石头作为简 单的工具；新石器 时代，人类已学会 通过磨制的方法将 石头制成工具，后 期还学会用泥土来 制作陶器
号HBW表示：
HBW F 0.102
2F
S
πD(D D2 d 2 )
52
高等教育
表示方法：
布氏硬度用硬度值、硬度符号、压头直径、实验力及 实验力保持时间表示。当保持时间为10～15s时可不标。
金属材料与热处理
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
• 滑移系数目越多,晶体越容易变形 • 同滑移系数目,则滑移方向越多越容易变形
(4)临界分切应力
外力在滑移面上分切应力 足够大时方能滑移 τ=Fcosλ/(A/cosφ) =(F/A)cosλcosφ =σcosλcosφ
仅当τ≥τ临才能产生滑移
（5）滑移时的晶体转动
（6）滑移是由位错运动造成的
3.白口铸铁（2.11%~6.69%C）
亚共晶白口铁（2.11~4.3%C） 共晶白口铁（4.3%C） 过共晶白口（4.3%~6.69%C ）
A F+A F
L L+A
A+Fe3C
F+Fe3C
L+Fe3C
3.3.1 共析钢 3.3.2 亚共析钢 3.3.3 过共析钢 3.3.4 共晶白口铁 3.3.5 亚共晶白口铁 3.3.6 过共晶白口铁 3.3.7 工业纯铁
精品课程
金属材料与热处理
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.
金属材料与热处理技术专业介绍_大学专业
金属材料与热处理技术专业介绍_大学专业
专业前景需要早了解，金属材料与热处理技术专业学什么，好不好找工作等是学子和家长朋友们十分关心的问题。
以下是个人简历网整理的金属材料与热处理技术专业介绍、主要课程、培养目标、就业前景，供大家参考。
1、金属材料与热处理技术专业简介
金属材料与热处理技术专业培养从事金属材料和零部件常规热处理生产操作、工艺开发、力学性能检测及金相分析、热处理设备使用及维护、生产管理与组织的高级技术应用性专门人才。
2、金属材料与热处理技术专业主要课程
机械制图、机械工程基础、热加工基础、金属材料学、热处
理原理及工艺、热处理车间设备、金相检验、机械制造基础、企业管理、环境保护概论
3、金属材料与热处理技术专业培养目标
培养目标
培养从事金属材料和零部件常规热处理生产操作、工艺开发、力学性能检测及金相分析、热处理设备使用及维护、生产管理与组织的高级技术应用性专门人才。
培养技能
金属材料热处理生产操作与工艺设计能力，金属材料检测能力，热处理车间生产管理能力。
4、金属材料与热处理技术专业就业方向与就业前景
机械制造业及相关的航空航天、汽车、轻工、仪表、冶金等工程领域从事热处理操作、工艺开发、生产调度、设备维护、材料检验分析及营销等工作。
简明金属材料与热处理(整理)
金属材料与热处理一、金属材料及热处理（一）硬度：是指金属表面抵抗其它更硬物体压入地能力•HB钢球印痕面积法=2P n D（D）（单位面积上地力）；HB>450时不能用布氏方法；不能测太薄地金属8>10h （压坑深度）;HRC测量淬火回火后地工件（120°金钢锥）；HRB测量较软地退火件铜、铝（巾1.588mn钢球）；°HR=k-h/0.002;H压痕深度（mm）;K常数，用钢球时为130,用金钢石时为100；0.002为压痕深，每0.002为洛氏硬度一度；高硬度时HRC1/10HB ；HV用顶角为136。
金刚石四方角锥体，根据被测工件越薄，选用越小载荷。
5、10、20、30、50、100、和120Kg ；2HV=1.8544P/d （1 公斤/mm2）；HV可测量很薄地工件和渗碳层、氮化层、氰化层硬度.（二）强度：指材料抵抗外力作用而不被破坏地一种能力.b=P b/F0。
s=P s/F0。
50.2产生0.2%永久变型量时地强度.（三）塑性：指材料发生永久变形而不被破坏地一种能力.5伸长率：断裂地长度增加量与原长度之比.A（L1-L0）/L0X100%断面收缩率：拉断地横截面积减小量与试样原来横截面积之比，百分数硬度与强度地近似关系：轧制或锻钢件b=（0.34-0.36）HB铸钢件b=（0.3-0.4）HB灰口铸铁件b=（HB-40）/6（四）韧性：指材料抵抗冲击力地作用而不被破坏地一种能力.冲击韧性a k=A k/F（1公斤M/厘M2）。
脆性与韧性相反，脆性材料地破坏是突然发生，没有显著变形，断口处很明亮并有金属光泽.而韧性材料地破坏都有预兆，并且断口呈灰色纤维状.如M24 螺栓断裂表面呈灰色纤维状，说明有一定韧性.材料晶粒越细，a k值越高.二、热处理基础知识原子顺续排列地状态叫晶体，晶体颗粒组合在一起组织金属材料.晶粒之间地结合面叫晶界.晶粒有体心立方晶格和面心立方晶格，晶格是组成晶粒地最小单元. 体心立方体晶格地8 个顶点各有一个原子，中心一个原子.面心立方体晶格地8 个顶点和 6 个平面各有一个原子.体心立方晶格组织材料较硬，抗力较大，不易锻造•如Cr、W、Mo、Mn、V、a Fe （常温铁）.面心立方晶格较软，易变形如Al、Cu、Ni、Pb、丫F（奥氏体）晶粒大小（或称粗细）会直接影响到钢材地质量，晶粒愈细小，钢材地性能越好，晶粒愈粗大，钢材地性能就愈差，特别是ak就愈低.正火、淬火温度控制就是为细化晶粒.此外，细晶粒地钢材在热处理淬火加热与冷却时，引起变形与开裂地倾向也小地多，所以细化晶粒地预先热处理是最终热处理地必备工序.具有体心立方晶格地纯铁叫 a Fe面心立方晶格地纯铁叫丫F。
金属材料与热处理
金属材料与热处理金属材料是工程领域中使用最广泛的材料之一，其性能的优劣直接影响着工程产品的质量和使用寿命。
而热处理作为一种重要的金属材料加工工艺，对金属材料的性能改善起着至关重要的作用。
本文将从金属材料的特性、热处理的基本原理和常见的热处理工艺等方面进行介绍。
首先，金属材料的性能受到其组织结构的影响。
金属材料的晶粒结构、晶界、位错等微观结构对其力学性能、物理性能和化学性能有着重要的影响。
通过热处理工艺，可以改善金属材料的晶粒结构，消除内部应力，提高材料的硬度、强度和耐磨性，同时还可以改善材料的塑性和韧性。
其次，热处理是通过加热、保温和冷却等工艺对金属材料进行控制加工，以改善其组织结构和性能的工艺。
常见的热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火等。
退火是将金属材料加热至一定温度后进行缓慢冷却，以消除材料的内应力、提高材料的塑性和韧性；正火是将金属材料加热至一定温度后进行保温一段时间，再进行空气冷却，以提高材料的硬度和强度；淬火是将金属材料加热至临界温度后迅速冷却，以获得高硬度和高强度；回火是在淬火后将金属材料加热至较低温度后进行保温一段时间，以降低材料的脆性。
最后，热处理工艺的选择需要根据金属材料的具体情况和要求来确定。
不同的金属材料对热处理工艺的要求也不同，因此在进行热处理前需要对金属材料的性能和组织结构进行全面的分析和测试，以确定最合适的热处理工艺。
同时，在进行热处理时需要严格控制加热温度、保温时间和冷却速度等参数，以确保热处理效果。
综上所述，金属材料与热处理是密不可分的关系，热处理工艺的选择和控制对金属材料的性能改善至关重要。
通过合理的热处理工艺，可以使金属材料获得更好的力学性能、物理性能和化学性能，从而满足不同工程产品对材料性能的要求。
希望本文的介绍对大家有所帮助，谢谢阅读！。
金属材料和热处理基本知识(培训内容)
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≈1/10HB3、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。
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。
在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。
早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。
白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。
公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。
中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。
随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。
三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。
这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。
中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。
但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。
1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。
1第一章金属材料及热处理基本知识-24页文档资料
第一章金属材料及热处理基本知识0.1：使用性能：（力学性能、物理性能、化学性能）决定了材料的应用范围，使用的可靠性和使用的寿命.0.1.1物理性能1、重度重度是物体重量和其体积的比值；金属的重度即是单位体积金属的重量，符号用Y表示，计算公式如下：Y＝G/ V (克力／厘米3)式中G—物体的重量(克力)；V—物体的体积(厘米’)Y—物体的重度(克力／厘米3)一般将重度小于6(克力／厘米3)的金属称为轻金属，重度大于6(克力／厘米3)的金属称为重金属。
2、熔点金属或合金的熔化温度，称为熔点。
金属都有固定的熔点。
属于难熔的金属有钨、钼、铬、钒等，属于易熔的金属有锡、铅、锌等。
3、热膨胀金属和合金受热时，它的体积会增大，冷却时则收缩。
金属的这种性能称为热膨胀性。
热膨胀的大小，用线胀系数或体胀系数来表示。
线胀系数的计算公式如下α= （L1- L0）/ L0 × 100％式中L0—膨胀前长度(厘米)L1—膨胀后长度(厘米)T一升高的温度(℃)；α—线膨胀系数(厘米／厘米℃)4、导热性：金属在加热或冷却时能够传导热能的性质称力导热性。
为比较金属的导热性，设导热最好的银的导热率为l，则铜的导热率为0．9，铝为0.5，铁为0．18，汞为0．02等。
金属导热性的具体数值用金属的导热系数λ表示。
即规定在每1厘米2的金属面积上，以每厘米长的金属在每秒升温一度时所传导的热量卡作标准。
导热系数的单位是卡／厘米·秒·℃导热性好的金属散热也好，在制造散热器、热交换器等零件时，就要注意选用导热性好的金属。
5.导电性金属能够传导电流的性能，称为导电性。
导电性的好坏，用电阻系数表示，电阻系数越小，导电性就越好。
导电性最好的是银，其次是铝，6.磁性金属能导磁的性能，称为磁性。
具有导磁能力的金属都能被磁铁吸引。
如铁、镍、钴等都较高的磁性，也称为磁性金属。
但对于某些金属来说，磁性也不是固定不变的，当温度升高，金属或合金的磁性会消失，如铁在770℃以上就没有磁性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
27
• 强度的意义
• 强度是指金属材料抵抗塑性变形和断裂的能力，一 般钢材的屈服强度在200～1000MPa 之间。
• 强度越高，表明材料在工作时越可以承受较高的载 荷。当载荷一定时，选用高强度的材料，可以减小 构件或零件的尺寸，从而减小其自重。
• 因此，提高材料的强度是材料科学中的重要课题， 称之为材料的强化。
c 具有选择零件材料的能力，确定加工工艺路线的能力。
d 为后续课程和从事技术工作打下基础。
本课学习方法是：预习 、笔记 、复习、讨论问题
本教材的重点：常见的材料牌号及应用，钢的热处理
高等教育
6
第一章 金属的性能
〈 使用性能—力学、物理、化学
金属材料的性能 工艺性能—铸造、锻压、焊接、切削加工
力学性能：受外力作用下所表现出的性能。不能说：机械性能 判据 如： 强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等
16
万能材料试验机 a) WE系列液压式 b) WDW系列电子式
高等教育
17
高等教育
18
高等教育
19
2. 力－伸长曲线 拉伸试验中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线。
弹性变形阶段 屈服阶段 强化阶段 颈缩现象
高等教育
20
(a)试样 (b)伸长 (高c等)产教育生缩颈 (d)断裂
21
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
静载荷：指大小不变或变化过程缓慢的载荷。
。
高等教育
8
冲击载荷：在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。
循环载荷：指大小、方向随时间发生周期性变化的载荷
高等教育
9
按作用形式不同分：
高等教育
10
6、变形：材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化， 称为变形。分为弹性变形与塑性变形 外力去处后能够恢复的变形称为弹性变形。 外力去处后不能恢复的变形称为塑性变形。
高等教育
25
•屈服点（ σs ）:指材料产生屈服时的应力
对有明显屈服现 象的材料
很重要，大多数 零件不允许有塑
性变形
Hale Waihona Puke F 屈服点s（屈服极限） s
S0
•规定残余伸长应力:
材料屈服时的拉力（N）
对无明显屈服现 象的材料
: r0.2 规定残余伸长率为0.2%时的应力
原标准（GB228-76）： 高等0.教2育屈服强度
第一节 金属的力学性能
研究力学性能意义：是选择和使用金属材料的重要依据 一、基本概念
1、弹性：指物体在外力作用下改变基本形状和尺寸，当
外力卸除后物体又恢复到其原始形状和尺寸的特性。
高等教育
7
2、内力：金属受到外力时为保其不变形，在材料内部作用 者与外力相对抗的力称为内力。 3、应力：单位面积上的内力。 4、应变：指由外力所引起的物体原始尺寸或形状的相对变 化；通常以百分比（%）表示 5、载荷：金属材料在加工及使用过程中所受的外力。 按作用性质分：
高等教育
22
3. 脆性材料的拉伸曲线（与低碳钢试样相对比）
F
0
ΔL
脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象。
高等教育
23
应力 = P/F0 应变 = (l-l0)/l0
高等教育
24
三、强度 ——金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和
破坏的能力
工程上常用的金属材料的强度 指标：
•屈服点（ σs ）或规定残余 伸长应力（ σr） •抗拉强度(σb)
★ 材料按物质结构不同分：
金属材料、非金属材料（有机高分子材料和陶瓷 料)、复合材料
★ 材料按用途不同分：
机械工程材料、土木工程材料、电工材料、电子材 料
★ 材料按功能不同分：
结构材料、功能材料、磁性材料等
高等教育
2
金属材料
材料分类
陶瓷材料 高分子材料
复合材料
高等教育
3
材料发展概括 ▲ 石器时代 天然石，兽骨，树枝
高等教育
28
二、塑性 ——在外力作用下金属材料在断裂前产生不
可逆永久变形的能力
•常用的塑性判据： 拉伸时的断后伸长率和断面收缩率
高等教育
29
1、断后伸长率
L1 Lo 100%
L0
L1 试样拉断后的标距（mm）
Lo 试样原始标距（mm）
由于同一材料用不同长度的试样测得的断后伸长率δ数值不
26
•抗拉强度:材料在拉伸条件下所能承受最大力的
应力值
b
Fb S0
拉伸过程中最大的拉力（N）
很重要，表示零 件破坏前能抗的
最大应力值
•若零件在使用时不允许产生过量塑性变形，应以材料的σs或
σ0.2进行设计计算。 •若零件在使用时只要求不发生破坏，则以材料的σb来设计计 算。
•因此σs和σb是机械零件设计计高等算教育的主要依据。
高等教育
11
一、强度
概念：强度是指金属抵抗永久变形（塑性变形）和断裂 的能力 。通过拉伸试验测得大小。强度的大小通常用应力来表示。
=F/S
-----应力 Pa
1 Pa=1N/m2 1M Pa=106Pa
按载荷的作用方式不同，强度可分为：抗拉强度、抗压强度、 抗弯强度、抗剪强度、和抗扭强度。
注意：一般多以抗拉强度作为判别金属强度高低的指标。
4
沧州铁 狮铸造于
公 元953年。 铁狮子通 高5.78米， 身长6.5 米，体宽 3.17米， 重约40吨
高等教育
5
本课程的性质和目的
1、性质： 是机械类专业必修的一门专业技术基础课。
2、目的： a 获得有关金属热处理、金属材料的基本知识。
b 熟悉常见金属材料的牌号、性能特点及应用；了解它 们之间成分、组织、性能、热处理的关系。
绪论
★材料分：金属材料、非金属材料、复合材料
金属材料—指钢铁、有色金属等材料 非金属材料—无机高分子材料（陶瓷、水泥、
木材等），有机高分子材料（如塑料、橡胶），
复合材料---玻璃钢、碳纤维复合材料、硼纤维材
料。 ★现在新材料----纳米材料、智能材料
★世界四大材料： 钢铁、木材、塑料、水泥
高等教育
1
陶器时代 泥巴（日晒→原始陶器；火烧→瓷器用具）
铜器时代：司母戊鼎（公元前11—16世纪） 1战13国0×编7钟80（×1前104075—221年）65个 总重
2500Kg
铁器时代 沧州大狮（公元953年 ）重50T ,长5.3m,宽3m
人工复合材 料 塑料、橡胶、陶瓷、钛合金、碳纤维、纳米等
高等教育
高等教育
12
拉伸实验
（金属的抗拉强度和塑性都是通过拉伸试验测定）
（GB/T228-2002）
高等教育
13
1. 拉伸试样 2. 力—伸长曲线（以低碳钢试样为例） 3. 脆性材料的拉伸曲线
高等教育
14
1. 拉伸试样（GB6397-86）
长试样：L0=10d0 短试样：L0=5d0
高等教育
15
高等教育