第3章-常用材料和熱處理

金屬材料的性能

使用性能：指材料在使用過程中所表現(xiàn)的性能，主要包括力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能。工藝性能：材料在加工制造過程中所表現(xiàn)的特性。包括鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、沖壓性能、切削加工性能和熱處理工藝性能等。材料的性

能使用性能工藝性能力學(xué)性能鑄造性能物理性能化學(xué)性能鍛壓性能焊接性能熱處理性能第1頁/共15頁3.1金屬材料的力學(xué)性能

（1）強(qiáng)度與塑性強(qiáng)度金屬材料抵抗永久變形和斷裂的能力衡量指標(biāo)有屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度。比例階段（Oa段）彈性階段（Ob段）屈服階段（bc段）強(qiáng)化階段（ce段）第2頁/共15頁

塑性材料在靜載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力。評定指標(biāo)是斷后伸長率和斷面收縮率。

斷后伸長率

指試樣拉斷后的伸長量與原長度的百分比。

斷面收縮率

指試樣拉斷后縮頸處橫截面積的變化量與原始橫截面積的百分比。指金屬材料的和越大，表明材料的塑性越好。第3頁/共15頁（2）硬度

硬度的測試方法

a.布氏硬度

b.洛氏硬度

c.維氏硬度

d.肖氏硬度

材料局部表面抵抗塑性變形和破壞的能力。它是衡量材料軟硬程度的指標(biāo)，其物理含義與試驗(yàn)方法有關(guān)。金屬材料的力學(xué)性能第4頁/共15頁布氏硬度用一定直徑的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球，以相應(yīng)的試驗(yàn)力壓入待測材料表面，保持規(guī)定時(shí)間并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后卸除試驗(yàn)力，測量材料表面壓痕直徑，以計(jì)算硬度的一種壓痕硬度試驗(yàn)方法。金屬材料的力學(xué)性能第5頁/共15頁金屬材料的力學(xué)性能

布氏硬度值

450的材料，選用淬火鋼球壓頭如：200HBS/10/1000/30直徑為10mm的鋼球在1000kgf（9.807kN）載荷作用下保持30s測得的布氏硬度值為200。布氏硬度值450~650的材料，選用硬質(zhì)合金球壓頭，用HBW。優(yōu)點(diǎn)測量誤差小（因壓痕大），數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性強(qiáng)。壓痕面積較大，測量費(fèi)時(shí)。常用于測量較軟材料、灰鑄鐵、有色金屬、退火正火鋼材的硬度。不適于測量成品零件或薄件的硬度。缺點(diǎn)應(yīng)用第6頁/共15頁洛氏硬度

用錐頂角為120°的金剛石圓錐或直徑1.588mm的淬火鋼球，在試驗(yàn)力的作用下壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，用測量的殘余壓深度增量來計(jì)算硬度的一種壓痕硬度試驗(yàn)，用HR表示。金屬材料的力學(xué)性能第7頁/共15頁金屬材料的力學(xué)性能硬度符號測量范圍主試驗(yàn)力壓頭類型HRA20～701373金剛石圓錐體HRB20～100882.6鋼球HRC20～88490.3金剛石圓錐體優(yōu)點(diǎn)測量操作簡單，方便快捷，壓痕?。粶y量范圍大，能測較薄工件。測量精度較低，可比性差，不同標(biāo)尺的硬度值不能比較。缺點(diǎn)應(yīng)用生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的硬度試驗(yàn)方法。可用于成品檢驗(yàn)和薄件表面硬度檢驗(yàn)。不適于測量組織不均勻材料第8頁/共15頁金屬材料的力學(xué)性能

金屬材料在變形前吸收變形能量的能力。試驗(yàn)時(shí)以標(biāo)準(zhǔn)試樣在沖擊載荷作用下發(fā)生斷裂所消耗的能量作為衡量指標(biāo)。在單位截面面積上的沖擊吸收功稱為沖擊韌度。

（3）沖擊韌度第9頁/共15頁3.2金屬材料的物理和化學(xué)性能（1）物理性能

密度—指金屬單位體積的質(zhì)量，用符號ρ表示。熔點(diǎn)—金屬由固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度。熱膨脹性—金屬受熱體積增大，冷卻時(shí)則收縮的能力，用線膨脹系數(shù)表示。導(dǎo)熱性—金屬在加熱或冷卻時(shí)能夠傳導(dǎo)熱能的性能，用熱導(dǎo)率表示。導(dǎo)電性—金屬傳導(dǎo)電流的能力。用電阻率來衡量金屬的導(dǎo)電性能。第10頁/共15頁3.2金屬材料的物理和化學(xué)性能（2）化學(xué)性能

耐腐蝕性

—金屬抵抗氧、水蒸氣、酸、堿等介質(zhì)侵蝕的能力。

抗氧化性—金屬在高溫下對氧化的抵抗能力。

第11頁/共15頁3.3金屬材料的工藝性能(1)鑄造

將熔化的金屬澆注到鑄型的型腔中，待其冷卻后得到毛坯或直接得到零件。

(2)

鍛壓

金屬加熱后，用錘或壓力機(jī)使其產(chǎn)生塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和機(jī)械性能的毛坯或零件。

(3)焊接

永久性連接金屬材料的工藝方法。通過局部加熱、加壓使分離金屬借助離子間結(jié)合與擴(kuò)散所用而連接起來。

(4)切削加工

利用金屬切割工具，從金屬坯件上切去多余金屬，獲得成品或半成品。第12頁/共15頁3.4熱處理熱處理普通熱處理表面熱處理退火表面淬火

熱處理將鋼采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行加熱、保溫和冷卻，從而改變鋼的內(nèi)部組織和改善鋼的機(jī)械性能的工藝方法。不改變工件形狀和尺寸，只改善強(qiáng)度、硬度等性能。正火淬火回火化學(xué)熱處理第13頁/共15頁加熱保溫臨界溫度淬火退火正火回火時(shí)間溫度名稱目的處理過程退火降低硬度、消除前一工序內(nèi)應(yīng)力加熱到臨界溫度以上，停留一段時(shí)間，在爐中緩慢冷卻正火細(xì)化組織，使晶粒細(xì)密，改善切削加工性能與正火相同，冷卻速度較正火快，空氣中冷卻淬火提高強(qiáng)度、硬度、耐磨性加熱到臨界溫度以上，經(jīng)保溫快速冷卻，鹽水或油做冷卻劑回火消除淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，增加韌性和強(qiáng)度加熱至一定溫度，保溫不少于半小時(shí)，空氣中冷卻(1)普通熱處理第14頁/共15頁(2)表面熱處理熱處理

表面淬火對鋼表面進(jìn)行