金屬材料的常識[蒼松書屋]

1、金屬材料的常識金屬材料的性能1機(jī)械零件損壞的形式有哪些？答：機(jī)械零件在使用中常見的損壞形式有：變形、斷裂及磨損等。2什么是載荷？根據(jù)性質(zhì)不同分為哪幾種？答：材料在加工及使用過程中所受的外力稱為載荷。根據(jù)載荷作用性質(zhì)的不同，載荷可分為靜載荷、沖擊載荷及交變載荷三種。3什么是金屬的力學(xué)性能？金屬的力學(xué)性能包括哪些？答：金屬材料所具有的承受機(jī)械荷而不超過許可變形或不破壞的能力，稱為材料的力學(xué)性能。金屬的力學(xué)性能包括強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度指標(biāo)。4什么是強(qiáng)度？強(qiáng)度有哪些衡量指標(biāo)？這些指標(biāo)用什么符號表示？如何測量？答：金屬在靜載荷作用下，抵抗塑性變形或斷裂的能力稱為強(qiáng)度。材料常用的強(qiáng)度指標(biāo)有

2、：屈服強(qiáng)度ReL（s），規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度Rp0.2（0.2），抗拉強(qiáng)度Rm（b）等，這些指標(biāo)都是通過拉伸試驗測量的。5什么是塑性？塑性有哪些衡量指標(biāo)？這些指標(biāo)用什么符號表示？如何測得？答：材料受力后斷裂前產(chǎn)生塑性變形的能力稱為塑性。塑性的衡量指標(biāo)有：斷后伸長率A ()和斷面收縮率Z（）這些指標(biāo)也是通過拉伸試驗測量的。6什么是硬度？常用的硬度試驗法有哪三種？各用什么符號表示？答：材料抵抗局部變形特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力稱為硬度，它是衡量材料軟硬程度的指標(biāo)。常用的硬度試驗法有布氏硬度試驗法（HB）、洛氏硬度試驗法（HR）和維氏硬度試驗法（HV）。7布氏硬度試驗法有哪些優(yōu)缺點？它主要適用于

3、什么樣材料的測試？答：布氏硬度試驗法, 壓痕直徑較大,能較準(zhǔn)確地反映材料的平均性能。且由于強(qiáng)度和硬度間有一定的近似比例關(guān)系，因而在生產(chǎn)中較為常用。但由于測壓痕直徑費時費力，操作時間長，而且不適于測高硬度材料；壓痕較大，只適合毛坯和半成品的測試，而不宜對成品及薄壁零件測試。所以生產(chǎn)中布氏硬度主要用于測定鑄鐵、有色金屬及退火、正火、調(diào)質(zhì)處理后的各種軟鋼等硬度較低的材料。8常用的洛氏硬度標(biāo)尺有哪三種？各用什么符號表示？最常用的是一種？答：常用的洛氏硬度標(biāo)尺有A、B、C三種，分別用符號HRA、HRB和HRC表示，其中C標(biāo)尺應(yīng)用最廣。9什么是沖擊韌性？什么是沖擊韌度？其值用什么符號表示？答：金屬材料抵抗

4、沖擊載荷作用而不破壞的能力稱為沖擊韌性。通過一次擺錘沖擊彎曲試驗測定出的試樣缺口處單位橫截面積上所吸收的功來反映金屬材料沖擊韌性好壞的指標(biāo)稱為沖擊韌度（k）。10什么是金屬的疲勞斷裂？什么是疲勞強(qiáng)度？答：零件長期在交變載荷作用下，承受的應(yīng)力雖低于材料的屈服強(qiáng)度，但經(jīng)過長時間的工作后，仍會產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生斷裂。金屬這樣的斷裂現(xiàn)象稱為疲勞斷裂。金屬材料抵抗交變載荷作用而不產(chǎn)生破壞的能力稱為疲勞強(qiáng)度。11生產(chǎn)中如何提高零件的抗疲勞能力？答：在生產(chǎn)中為了提高零件的抗疲勞能力，除合理選材外，細(xì)化晶粒，均勻組織，減少材料內(nèi)部缺陷，改善零件的結(jié)構(gòu)形式，減少零件表面粗糙度數(shù)值及采取各種表面強(qiáng)化的方法（如對工

5、件表面淬火、噴丸、滲、鍍等），都能取得一定的抗疲勞效果。12什么是金屬的工藝性能？它包括哪些內(nèi)容？答：金屬材料的工藝性能是指金屬材料對不同加工工藝方法的適應(yīng)能力。它包括鑄造性能、鍛造性能、切削加工性能和焊接性能、熱處理性能等。第三章 鐵碳合金1什么是合金中的元和相？答：組成合金最基本的獨立物質(zhì)稱為組元（簡稱元）。一般把組成合金的化學(xué)元素當(dāng)作組元，也可把合金中穩(wěn)定的化合物作為組元。合金中成分、結(jié)構(gòu)及性能相同的組成部分稱為相。相與相之間有明顯的界面分開。2什么是合金的組織？合金的組織有哪幾種類型？答：合金中不同的相的分布狀態(tài)就稱為合金的組織；換而言之，數(shù)量、大小、和分布方式不同的相就構(gòu)成合金不同的

6、組織。由單一相構(gòu)成的組織為單相組織，由不同相構(gòu)成的組織稱為多相組織。根據(jù)合金中各組元之間結(jié)合方式的不同，合金的組織可分為固溶體、金屬化合物和混合物三類。3什么是固溶體？固溶強(qiáng)化是怎么回事？答：固溶體是一種組元的原子溶入另一組元的晶格中所形成的均勻固相。形成固溶體，時都會使溶劑晶格發(fā)生畸變，從而使合金對變形的抗力增加，這種通過溶入溶質(zhì)元素形成固溶體，而使金屬材料強(qiáng)度、硬度提高的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。4為什么說合金的組織決定它的性能？答：數(shù)量、大小、和分布方式不同的相就構(gòu)成合金不同的組織。由單一相構(gòu)成的組織為單相組織，由不同相構(gòu)成的組織稱為多相組織。由于不同相之間的性能差異很大，再加上數(shù)量、大小、和分

7、布方式不同，所以合金的組織不同，其性能也就不同。5什么是共析轉(zhuǎn)變？什么是共晶轉(zhuǎn)變？答：在保持溫度不變的條件下，從一個固相（奧氏體）同時析出兩個固相（鐵素體和滲碳體），這種轉(zhuǎn)變稱為共析轉(zhuǎn)變。在保持溫度不變的條件下，從一個液相中同時結(jié)晶出兩種固相（奧氏體和滲碳體），這種轉(zhuǎn)變稱為共晶轉(zhuǎn)變 。6按含碳量鐵碳合金可分幾種？答：按含碳量的不同，鐵碳合金的室溫組織可分為工業(yè)純鐵、鋼和白口鑄鐵。其中把含碳量小于0.0218%的鐵碳合金稱為純鐵；把含碳量大于0.0218%而小于2.11%的鐵碳合金稱為鋼；而把含碳量大于2.11%的鐵碳合金稱為鑄鐵。7什么是鋼？根據(jù)含碳量和室溫組織的不同，鋼分為哪幾類？答：含碳量

8、大于0.0218%而小于2.11%的鐵碳合金稱為鋼，根據(jù)鋼的含碳量不同可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼；根據(jù)鋼的室溫組織不同可分為亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼。8鐵碳合金相圖有哪些具體用途？答：鐵碳合金相圖表明了當(dāng)含碳量不同時，其組織、性能的變化規(guī)律，同時揭示了相同的成分不同的溫度時，組織和性能的變化。這為生產(chǎn)實踐中的選材，鑄造、鍛造和熱處理工藝的制定提供了依據(jù)。9含碳量的變化對鋼的性能有何影響？答：鋼中含碳量越高，硬度越高，而塑性、韌性越低，這在鋼經(jīng)過熱處理后表現(xiàn)尤為明顯。這主要是因為含碳量越高，鋼中的硬脆相Fe3 C越多的緣故。鋼的強(qiáng)度一般隨含碳量的增加而提高，但當(dāng)含碳量超過0.9后，由于脆而硬

9、的二次滲碳體沿晶界析出，隨二次滲碳體數(shù)量增加，形成網(wǎng)狀分布，將鋼中的珠光體組織割裂開來，使鋼的強(qiáng)度有所降低。因此對于碳素鋼及低、中合金鋼來說，其含碳量一般不超過1.3。10碳鋼中存在哪些雜質(zhì)元素？它們對鋼性能有哪些影響？答：碳素鋼中除鐵和碳兩種元素外，還會不可避免的在冶煉過程中從生鐵、脫氧劑等爐料中入一些其它雜質(zhì)元素，其中主要有硅、錳、硫、磷等元素，這些元素的存在必然會對鋼的性能產(chǎn)一定的生影響。其中硅和錳為有益元素，一方面可提高鋼的強(qiáng)度和硬度，此外，錳能與硫形成MnS，從而減輕硫?qū)︿摰奈：?。而硫和磷都是有害元素，其中硫的危害主要是造成鋼材的“熱脆”?磷的危害主要是造成鋼材的“冷脆”。11低碳

10、、中碳和高碳鋼是如何劃分的答：含碳量大于0.0218%而小于0.25時稱為低碳鋼；當(dāng)含碳量大于0.25而小于0.60時稱為中碳鋼；當(dāng)含碳量大于（等于）0.60以上時就稱為低高碳鋼。12鋼的質(zhì)量是根據(jù)什么劃分的？答：鋼的質(zhì)量是根據(jù)鋼中有害元素硫、磷含量多少劃分的，有害元素硫、磷含量越少鋼的質(zhì)量就越好，按質(zhì)量優(yōu)劣可分為：普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和高級優(yōu)質(zhì)鋼。13碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和碳素工具鋼在牌號表示方法上有何不同答：我國鋼材的牌號用國際通用的化學(xué)元素符號、漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法來表示。其中碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號由以下四部分組成：(1)屈服點字母：Q鋼屈服強(qiáng)度“屈”，漢語拼音字首。(2)屈服點

11、強(qiáng)度數(shù)值(單位MPa)。(3)質(zhì)量等級符號：A、B、C、D級，從A到D依次提高。(4)脫氧方法符號：F沸騰鋼、b半鎮(zhèn)靜鋼 、Z鎮(zhèn)靜鋼、TZ特殊鎮(zhèn)靜鋼，Z與TZ符號在鋼號組成表示方法中予以省略。例如，Q235AF表示屈服強(qiáng)度為235MPa的A級沸騰鋼。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號則用兩位數(shù)字表示，這兩位數(shù)字表示該鋼的平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼根據(jù)鋼中含錳量的不同，分為普通含錳量鋼（Mn=0.350.80）和較高含錳量鋼（Mn=0.71.2）兩組。較高含錳量鋼在牌號后面標(biāo)出元素符號“Mn”。例如50Mn。碳素工具鋼的牌號以漢字“碳”的漢語拼音字母字頭“T”及后面的阿拉伯?dāng)?shù)字表示，其數(shù)字表示鋼中平均

12、含碳量的千分?jǐn)?shù)。例如T8表示平均含碳量為0.80的優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。若為高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，則在牌號后面標(biāo)以字母A。例如，T12 A表示平均含碳量為1.2%的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。鐵碳合金相圖 鐵碳合金相圖從某種意義上講，鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金的工具，是研究碳鋼和鑄鐵成分、溫度、組織和性能之間關(guān)系的理論基礎(chǔ)，也是制定各種熱加工工藝的依據(jù)。目錄一、鐵碳合金中的基本相 1. 1,鐵素體(ferrite) 2. 2,奧氏體(Austenite ) 3. 3,滲碳體(Cementite)二、鐵碳合金相圖分析 1. 1.上半部分-共晶轉(zhuǎn)變 2. 2.下半部分-共析轉(zhuǎn)變 3. 3.相圖中的一些特征點 4.

13、 4. 鐵碳相圖中的特性線 5. 5.水平線PSK為共析反應(yīng)線 6. 6.相圖中的相區(qū)三、含碳量對鐵碳合金組織和性能的影響一、鐵碳合金中的基本相 1. 1,鐵素體(ferrite) 2. 2,奧氏體(Austenite ) 3. 3,滲碳體(Cementite)二、鐵碳合金相圖分析 1. 1.上半部分-共晶轉(zhuǎn)變 2. 2.下半部分-共析轉(zhuǎn)變 3. 3.相圖中的一些特征點 4. 4. 鐵碳相圖中的特性線 5. 5.水平線PSK為共析反應(yīng)線 6. 6.相圖中的相區(qū)三、含碳量對鐵碳合金組織和性能的影響展開一、鐵碳合金中的基本相鐵碳合金相圖實際上是Fe-Fe3C相圖，鐵碳合金的基本組元也應(yīng)該是純鐵和F

14、e3C。鐵存在著同素異晶轉(zhuǎn)變，即在固態(tài)下有不同的結(jié)構(gòu)。不同結(jié)構(gòu)的鐵與碳可以形成不同的固溶體，F(xiàn)eFe3C相圖上的固溶體都是間隙固溶體。由于-Fe和-Fe晶格中的孔隙特點不同，因而兩者的溶碳能力也不同。 1,鐵素體(ferrite)鐵素體是碳在-Fe中的間隙固溶體,用符號F(或)表示,體心立方晶格; 雖然BCC的間隙總體積較大,但單個間隙體積較小,所以它的溶碳量很小,最多只有0.0218%(727時),室溫時幾乎為0,因此鐵素體的性能與純鐵相似,硬度低而塑性高,并有鐵磁性. 鐵碳合金中的基本相 鐵素體的力學(xué)性能特點是塑性,韌性好,而強(qiáng)度,硬度低. =30%50%,AKU=128160J b=18

15、0280MPa,5080HBS. 鐵碳合金中的基本相 鐵素體的顯微組織與純鐵相同,用4%硝酸酒精溶液浸蝕后,在顯微鏡下呈現(xiàn)明亮的多邊形等軸晶粒,在亞共析鋼中鐵素體呈白色塊狀分布,但當(dāng)含碳量接近共析成分時,鐵素體因量少而呈斷續(xù)的網(wǎng)狀分布在珠光體的周圍. 鐵碳合金中的基本相 2,奧氏體(Austenite )奧氏體是碳在-Fe中的間隙固溶體,用符號A(或)表示,面心立方晶格; 雖然FCC的間隙總體積較小,但單個間隙體積較大,所以它的溶碳量較大,最多有2.11%(1148時),727時為0.77%. 鐵碳合金中的基本相 在一般情況下, 奧氏體是一種高溫組織,穩(wěn)定存在的溫度范圍為7271394,故奧氏

16、體的硬度低,塑性較高,通常在對鋼鐵材料進(jìn)行熱變形加工,如鍛造,熱軋等時,都應(yīng)將其加熱成奧氏體狀態(tài),所謂趁熱打鐵正是這個意思.b=400MPa,170220HBS,=40%50%. 另外奧氏體還有一個重要的性能,就是它具有順磁性,可用于要求不受磁場的零件或部件. 鐵碳合金中的基本相 奧氏體的組織與鐵素體相似,但晶界較為平直,且常有孿晶存在. 鐵碳合金中的基本相 3,滲碳體(Cementite)滲碳體是鐵和碳形成的具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的金屬化合物,用化學(xué)分子式Fe3C表示.它的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)Wc=6.69%,熔點為1227, 質(zhì)硬而脆,耐腐蝕.用4%硝酸酒精溶液浸蝕后,在顯微鏡下呈白色,如果用4%苦味酸溶液浸

17、蝕,滲碳體呈暗黑色. 鐵碳合金中的基本相 滲碳體是鋼中的強(qiáng)化相,根據(jù)生成條件不同滲碳體有條狀,網(wǎng)狀,片狀,粒狀等形態(tài),它們的大小,數(shù)量,分布對鐵碳合金性能有很大影響. 鐵碳合金中的基本相 總結(jié): 在鐵碳合金中一共有三個相,即鐵素體,奧氏體和滲碳體.但奧氏體一般僅存在于高溫下,所以室溫下所有的鐵碳合金中只有兩個相,就是鐵素體和滲碳體.由于鐵素體中的含碳量非常少,所以可以認(rèn)為鐵碳合金中的碳絕大部分存在于滲碳體中.這一點是十分重要的. 鐵和碳可以形成一系列化合物,如Fe3C,Fe2C,FeC等,有實用意義并被深入研究的只是Fe-Fe3C部分,通常稱其為 Fe-Fe3C相圖, 此時相圖的組元為Fe和F

18、e3C. _由于實際使用的鐵碳合金其含碳量多在5%以下,因此成分軸從06.69%.所謂的鐵碳合金相圖實際上就是FeFe3C相圖. 二、鐵碳合金相圖分析FeFe3C相圖看起 來比較復(fù)雜,但它仍然是由一些基本相圖組成的,我們可以將FeFe3C相圖分成上下兩個部分來分析. 1.上半部分-共晶轉(zhuǎn)變在1148,4.3%C的液相發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變: Lc (AE+Fe3C), 轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物稱為萊氏體,用符號Ld表示. 存在于1148727之間的萊氏體稱為高溫萊氏體,用符號Ld表示,組織由奧氏體和滲碳體組成;存在于727以下的萊氏體稱為變態(tài)萊氏體或稱低溫萊氏體,用符號Ld表示,組織由滲碳體和珠光體組成. 低溫萊氏體

19、是由珠光體,Fe3C和共晶Fe3C組成的機(jī)械混合物.經(jīng)4%硝酸酒精溶液浸蝕后在顯微鏡下觀察,其中珠光體呈黑色顆粒狀或短棒狀分布在Fe3C基體上,Fe3C和共晶Fe3C交織在一起,一般無法分辨. 2.下半部分-共析轉(zhuǎn)變在727,0.77%的奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變: AS (F+Fe3C),轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物稱為珠光體. 共析轉(zhuǎn)變與共晶轉(zhuǎn)變的區(qū)別是轉(zhuǎn)變物是固體而不非液體. 3.相圖中的一些特征點相圖中應(yīng)該掌握的特征點有:A,D,E,C,G(A3點),S(A1點),它們的含義一定要搞清楚.根據(jù)相圖分析如下點： 相圖中重要的點(14個)： 1.組元的熔點: A (0, 1538) 鐵的熔點;D (6.69, 12

20、27) Fe3C的熔點 2.同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點:N(0, 1394)-Fe -Fe;G(0, 912)-Fe -Fe 相圖3.碳在鐵中最大溶解度點: P(0.0218,727),碳在-Fe 中的最大溶解度 E(2.11,1148),碳在-Fe 中的最大溶解度 H (0.09,1495),碳在-Fe中的最大溶解度 Q(0.0008,RT),室溫下碳在-Fe 中的溶解度 三相共存點: S(共析點,0.77,727),(A+F +Fe3C) C(共晶點,4.3,1148),( A+L +Fe3C) J(包晶點,0.17,1495)( d+ A+L ) 其它點 B(0.53,1495),發(fā)生包晶反應(yīng)時液相

21、的成分 F(6.69,1148 ) , 滲碳體 K (6.69,727 ) , 滲碳體 4. 鐵碳相圖中的特性線相圖中的一些線應(yīng)該掌握的線有:ECF線,PSK線(A1線),GS線(A3線),ES線(ACM線) 水平線ECF為共晶反應(yīng)線. 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2.11%6.69%之間的鐵碳合金, 在平衡結(jié)晶過程中均發(fā)生共晶反應(yīng). 5.水平線PSK為共析反應(yīng)線碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0218%6.69%的鐵碳合金, 在平衡結(jié)晶過程中均發(fā)生共析反應(yīng).PSK線亦稱A1線. GS線是合金冷卻時自A中開始析出F的臨界溫度線, 通常稱A3線. ES線是碳在A中的固溶線, 通常叫做Acm線.由于在1148時A中溶碳量最大可

22、達(dá)2.11%, 而在727時僅為0.77%, 因此碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.77%的鐵碳合金自1148冷至727的過程中, 將從A中析出Fe3C.析出的滲碳體稱為二次滲碳體(Fe3CII). Acm線亦為從A中開始析出Fe3CII的臨界溫度線. PQ線是碳在F中固溶線.在727時F中溶碳量最大可達(dá)0.0218%, 室溫時僅為0.0008%, 因此碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.0008%的鐵碳合金自727冷至室溫的過程中, 將從F中析出Fe3C.析出的滲碳體稱為三次滲碳體(Fe3CIII).PQ線亦為從F中開始析出Fe3CIII的臨界溫度線.Fe3CIII數(shù)量極少,往往予以忽略. 6.相圖中的相區(qū)1.單相區(qū)(4個+

23、1個): L,A,F ,(+ Fe3C) 2.兩相區(qū)(7個):L + ,L + Fe3C,L + A, + A ,A + F ,A + Fe3C ,F + Fe3C. 三、含碳量對鐵碳合金組織和性能的影響1含碳量對鐵碳合金平衡組織的影響 按杠桿定律計算，可總結(jié)出含碳量與鐵碳合金室溫時的組織組成物和相組成物間的定量關(guān)系 2含碳量對機(jī)械性能的影響 滲碳體含量越多，分布越均勻，材料的硬度和強(qiáng)度越高，塑性和韌性越低；但當(dāng)滲碳體分布在晶界或作為基體存在時，則材料的塑性和韌性大為下降，且強(qiáng)度也隨之降低。 3含碳量對工藝性能的影響 對切削加工性來說，一般認(rèn)為中碳鋼的塑性比較適中，硬度在HB200左右，切削加

24、工性能最好。含碳量過高或過低，都會降低其切削加工性能。 對可鍛性而言，低碳鋼比高碳鋼好。由于鋼加熱呈單相奧氏體狀態(tài)時，塑性好、強(qiáng)度低，便于塑性變形，所以一般鍛造都是在奧氏體狀態(tài)下進(jìn)行。鍛造時必須根據(jù)鐵碳相圖確定合適的溫度，始軋和始鍛溫度不能過高，以免產(chǎn)生過燒；始軋和溫度也不能過低，以免產(chǎn)生裂紋。 對鑄造性來說，鑄鐵的流動性比鋼好，易于鑄造，特別是靠近共晶成分的鑄鐵，其結(jié)晶溫度低，流動性也好，更具有良好的鑄造性能。從相圖的角度來講，凝固溫度區(qū)間越大，越容易形成分散縮孔和偏析，鑄造性能越差。 一般而言，含碳量越低，鋼的焊接性能越好，所以低碳鋼比高碳鋼更容易焊接。金屬材料熱處理工藝及處理原理 電的應(yīng)

25、用使加熱易于控制，且無環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過熔融的鹽或金屬，以至浮動粒子進(jìn)行間接加熱。金屬加熱時，工件暴露在空氣中，常常發(fā)生氧化、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低)，這對于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而金屬通常應(yīng)在可控氣氛或保護(hù)氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進(jìn)行保護(hù)加熱。加熱溫度是金屬材料熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之一，選擇和控制加熱溫度 ，是保證熱處理質(zhì)量的主要問題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異，但一般都是加熱到相變溫度以上，以獲得需要的組織。另外轉(zhuǎn)變需要一定的時間，因此當(dāng)金屬工件表面達(dá)到要求的加熱溫度時，還須在此溫度保

26、持一定時間，使內(nèi)外溫度一致，使顯微組織轉(zhuǎn)變完全，這段時間稱為保溫時間。采用高能密度加熱和表面熱處理時，加熱速度極快，一般就沒有保溫時間或保溫時間很短，而化學(xué)熱處理的保溫時間往往較長。冷卻也是金屬材料熱處理工藝過程中不可缺少的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度更快。但還因鋼種不同而有不同的要求，例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進(jìn)行淬硬。 金屬金屬材料熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理、局部熱處理和化學(xué)熱處理等。根據(jù)加熱介質(zhì)、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類又可區(qū)分為若干不同的金屬材料熱處理工藝。同一種金屬采

27、用不同的金屬材料熱處理工藝，可獲得不同的組織，從而具有不同的性能。鋼鐵是工業(yè)上應(yīng)用最廣的金屬，而且鋼鐵顯微組織也最為復(fù)雜，因此鋼鐵金屬材料熱處理工藝種類繁多。整體熱處理是對工件整體加熱，然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s，以改變其整體力學(xué)性能的金屬金屬材料熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。退火是將工件加熱到適當(dāng)溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時間，然后進(jìn)行緩慢冷卻，目的是使金屬內(nèi)部組織達(dá)到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)備。正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細(xì)，常用于改善材料的切削性

28、能，也有時用于對一些要求不高的零件作為最終熱處理。淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其它無機(jī)鹽、有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時變脆。為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于710的某一適當(dāng)溫度進(jìn)行長時間的保溫，再進(jìn)行冷卻，這種工藝稱為回火。退火、正火、淬火、回火是整體熱處理中的“四把火”，其中的淬火與回火關(guān)系密切，常常配合使用，缺一不可。 “四把火”隨著加熱溫度和冷卻方式的不同，又演變出不同的金屬材料熱處理工藝 。為了獲得一定的強(qiáng)度和韌性，把淬火和高溫回火結(jié)合起來的工藝，稱為調(diào)質(zhì)。某些合金淬火形成過飽和固溶體后，將其置于室溫或稍高的適當(dāng)溫度下保持較長時間，以提

29、高合金的硬度、強(qiáng)度或電性磁性等。這樣的金屬材料熱處理工藝稱為時效處理。把壓力加工形變與熱處理有效而緊密地結(jié)合起來進(jìn)行，使工件獲得很好的強(qiáng)度、韌性配合的方法稱為形變熱處理；在負(fù)壓氣氛或真空中進(jìn)行的熱處理稱為真空熱處理，它不僅能使工件不氧化，不脫碳，保持處理后工件表面光潔，提高工件的性能，還可以通入滲劑進(jìn)行化學(xué)熱處理。表面熱處理是只加熱工件表層，以改變其表層力學(xué)性能的金屬金屬材料熱處理工藝。為了只加熱工件表層而不使過多的熱量傳入工件內(nèi)部，使用的熱源須具有高的能量密度，即在單位面積的工件上給予較大的熱能，使工件表層或局部能短時或瞬時達(dá)到高溫。表面熱處理的主要方法，有激光熱處理、火焰淬火和感應(yīng)加熱熱處

30、理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應(yīng)電流、激光和電子束等?；瘜W(xué)熱處理是通過改變工件表層化學(xué)成分、組織和性能的金屬金屬材料熱處理工藝。化學(xué)熱處理與表面熱處理不同之處是后者改變了工件表層的化學(xué)成分?；瘜W(xué)熱處理是將工件放在含碳、氮或其它合金元素的介質(zhì)(氣體、液體、固體)中加熱，保溫較長時間，從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。滲入元素后，有時還要進(jìn)行其它金屬材料熱處理工藝如淬火及回火。化學(xué)熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬、復(fù)合滲等。熱處理是機(jī)械零件和工模具制造過程中的重要工序之一。大體來說，它可以保證和提高工件的各種性能 ，如耐磨、耐腐蝕等。金屬材料熱處理工藝還可以改善毛坯的組織和應(yīng)力

31、狀態(tài)，以利于進(jìn)行各種冷、熱加工。例如白口鑄鐵經(jīng)過長時間退火處理可以獲得可鍛鑄鐵，提高塑性 ；齒輪采用正確的金屬材料熱處理工藝，使用壽命可以比不經(jīng)熱處理的齒輪成倍或幾十倍地提高；另外，價廉的碳鋼通過滲入某些合金元素就具有某些價昂的合金鋼性能，可以代替某些耐熱鋼、不銹鋼；工模具則幾乎全部需要經(jīng)過熱處理方可使用。鋼和生鐵的劃分E點成分是鋼與生鐵的分界線，E點左邊的鐵碳合金稱為鋼( 含碳量小于0.0218%的稱為純鐵)。E點右邊的稱為生鐵。1.工業(yè)純鐵（C0.0218%）常溫組織為F，F(xiàn)e3CIII數(shù)量極少，經(jīng)常忽略。2.鋼(0.02182.11) %C鋼的共同特點是在AESG區(qū)域中全是A組織，當(dāng)溫度下降時A發(fā)生如下的轉(zhuǎn)變：若鋼的含碳量等于0.77%時，A在727 時全部轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，即A P；若含碳量