《材料與熱處理》

材料與熱處理金屬材料

材料種類金屬陶瓷塑膠複合材料半導(dǎo)體鍵結(jié)金屬鍵離子鍵共價(jià)鍵共價(jià)鍵+凡得瓦爾鍵-共價(jià)鍵強(qiáng)度3142-耐溫性3142-導(dǎo)電性143-2量產(chǎn)性12134加工性13123化學(xué)安定性32132金屬材料種類鋼鐵非鐵金屬與合金鋼鐵命名規(guī)範(fàn)美國SAE/AISI：前2位數(shù)字表示鋼種，後2位數(shù)字表示碳含量4140：41表示鉻鉬鋼，40表示0.40%C日本JIS：以英文表示鋼種，後接編號(hào)或強(qiáng)度或元素含量

S45C:0.45%C之碳鋼鋼鐵的種類碳鋼低合金鋼高強(qiáng)度低合金鋼工具鋼不鏽鋼其他特殊鋼鑄鐵碳鋼0.30%C為低碳鋼，0.30~0.55%C為中碳，0.55%C以上為高碳抗拉強(qiáng)度、降伏強(qiáng)度、硬度都隨碳含量增多而增加，但伸長率、斷面縮率及衝擊值則相反，即碳愈多韌性愈低鋼鐵之碳含量愈多則愈硬脆碳鋼一般構(gòu)造用：碳含量0.12~0.30%，直接使用，不需熱處理機(jī)械構(gòu)造用：碳含量低於0.25%者需850~950℃正?；幚硖己扛哽?.25%者則作正?；蛘叽慊?800~900℃)+回火(550~650℃)鑄鋼碳<0.6%〔鑄鐵之碳2~4.5%〕正?；療崽幚頇C(jī)械性質(zhì)類似於相同碳含量的碳鋼，但強(qiáng)度稍高而韌性較低快削鋼加硫使切屑變細(xì)小加磷使鋼質(zhì)變脆加鉛使切屑細(xì)小和提高潤滑性提高切削性但犧牲一些機(jī)械性質(zhì)適用於：重視加工面美觀而非強(qiáng)度的零件低合金鋼合金元素總量在5%以內(nèi)添加目的：增加硬化能〔大尺寸而能淬硬透〕及抵抗回火軟化〔回火強(qiáng)度、硬度〕低合金鋼比相同碳含量之碳鋼可以熱處理到更高的強(qiáng)度，較大尺寸能夠淬硬，而且較能抵抗高溫環(huán)境之軟化紅十字/AISI4140/JISSCM440藍(lán)十字/AISI4340/JISSNCM439高強(qiáng)度低合金鋼(HSLA)用於大型構(gòu)造物〔車輛、高樓、橋樑、船舶等〕焊接後無法再熱處理者，正?；蜍堁俞峋途哂懈邚?qiáng)度〔50kg/mm2以上〕具有低碳鋼板的焊接性及成型性。焊接免預(yù)熱以及焊後熱處理也不會(huì)硬脆工具鋼碳工具鋼合金工具鋼高速(工具)鋼碳工具鋼碳含量0.6~1.5%優(yōu)點(diǎn)—價(jià)格廉價(jià)、硬度高缺點(diǎn)—硬化能差、不耐高溫應(yīng)用—帶鋸、衝模、車刀、銼刀等合金工具鋼鉻、鎢、鉬、釩、錳、矽含量總和大於5%優(yōu)點(diǎn)—硬化能高、耐磨性、抵抗回火軟化性高分類—切削、耐衝擊、耐磨(SKD11切模)、熱加工(SKD61壓鑄模)高速鋼比合金工具鋼更高的合金含量優(yōu)點(diǎn)—優(yōu)秀的紅熱性及耐磨性分類—鎢系、鉬系等微小硬度〔Hv、HK〕回火硬度視回火溫度以及淬火完全性而定每個(gè)字母?jìng)S代表一個(gè)主要元素，並依含量上下順序排列先後工程材料科學(xué)，劉國雄等著，全華科技=265-600*%C-1300*%SiFederalDieCastingCompany網(wǎng)站federaldiecasting各種機(jī)械用之軸、齒輪等，一方面要耐衝擊，另一方面軸之接觸部份或齒面，則必須具有耐磨耗之性質(zhì)。鎂合金的代號(hào)是採用2個(gè)字母及2個(gè)數(shù)字的表示法添加鉬、鉻、銅、鐵、矽等還可用於高腐蝕性環(huán)境淬火、回火鋼之衝擊性最正確，但淬火完全性要高且回火溫度高稀土元素：增加高溫強(qiáng)度、降低焊裂和氣孔低合金鋼比相同碳含量之碳鋼可以熱處理到更高的強(qiáng)度，較大尺寸能夠淬硬，而且較能抵抗高溫環(huán)境之軟化鋰：降低強(qiáng)度、增加延性易開罐即為3004鋁合金。非鐵金屬如鋁、鎂、銅等，不論應(yīng)力如何降低，疲勞生命總有一定的極限不銹鋼(Cr>5%)肥粒鐵型沃斯田鐵型麻田散鐵型析出硬化型代表鋼種430442304316410440C630麻時(shí)效鋼成份特徵%Cr-17%C>13Ni>6%%Cr-17%C<13Al,Nb,Mo,Ti,Ta之添加耐蝕性2132機(jī)械性質(zhì)4421熱處理退火退火,安定化淬火+回火固溶化+時(shí)效用途便宜,廣泛低溫,化學(xué)容器刀具,機(jī)械零件軍事,高級(jí)零件沃斯田鐵系不銹鋼無磁性，其他則有不銹鋼之耐蝕性以沃斯田鐵系的304、316最正確，且無磁性其他特殊鋼耐熱鋼耐高溫氧化及具高溫強(qiáng)度309、310〔最高使用溫度500~700℃〕軸承鋼彈簧鋼磁氣用鋼其他特殊合金鋼〔例：鎂熱室壓鑄用鵝頸／活塞／活塞環(huán)材質(zhì)1.2888〕鎢鋼：唐卡龍〔碳化鎢〕刀具材質(zhì)等級(jí)：高碳鋼高速鋼唐卡龍?zhí)瓶?鍍膜鑄鐵白鑄鐵灰鑄鐵展性鑄鐵延性(球墨)鑄鐵特殊合金鑄鐵碳之型式雪明碳鐵片狀石墨不規(guī)則石墨球狀石墨-特性硬脆、耐磨脆、易加工、吸震、滑動(dòng)磨耗性佳遠(yuǎn)優(yōu)於白／灰鑄鐵之機(jī)械性質(zhì)鑄鐵中最佳之強(qiáng)度韌性組合耐蝕、耐磨、耐高溫(視成份而定)應(yīng)用水泥、採礦業(yè)之滾筒、磨球引擎本體、工具機(jī)本體高強(qiáng)度機(jī)械零件略同於展性鑄鐵，逐漸取代之特殊零件非鐵合金鋁及鋁合金鎂合金鋅合金鈦及鈦合金銅及銅合金鎳及鎳合金錫、鉛及其合金貴金屬—金、銀、鉑…鋁合金命名規(guī)範(fàn)美國鋁業(yè)協(xié)會(huì)日本JIS美國鋁業(yè)協(xié)會(huì)鍛造用鋁合金為4位數(shù)〔7075,6061〕鑄造用鋁合金為3位數(shù)〔A380.1〕鍛造用鋁合金代號(hào)第1位數(shù)與主要合金成份關(guān)係，共有八個(gè)系統(tǒng)1xxx系為純鋁，而2xxx至8xxx系為合金第2位數(shù)字用來區(qū)分舊型合金與改進(jìn)合金，通常以0代表最早開發(fā)者，而1、2、3、4、、、、則是代表改進(jìn)合金，通常指雜質(zhì)含量較少的合金第3、4位數(shù)字主要用來區(qū)別同一系統(tǒng)合金成份上的差別，但對(duì)純鋁而言，後兩位數(shù)字代表純度百分比小數(shù)點(diǎn)後兩位7075鍛造鋁合金代號(hào)合金系主要合金元素合金系主要合金元素1xxx……………無2xxx……………Cu3xxx……………Mn4xxx……………Si5xxx……………Mg6xxx……………Mg,Si7xxx……………Zn8xxx……………其他鑄造鋁合金代號(hào)第1位數(shù)與主要合金成份關(guān)係第2、3位數(shù)係區(qū)別同一系合金中成分上的差別在xxx之前加字母則用來區(qū)分雜質(zhì)或微量元素的差別，如A356與356或A380、B380與380。380.1A鑄造鋁合金代號(hào)合金系主要合金元素合金系主要合金元素1xx……………..99%Al2xx……………..Al-Cu3xx…………..Al-Si-Mg

Al-Si-CuAl-Si-Cu-Mg4xx……………Al-Si5xx……………Al-Mg7xx……………Al-Zn8xx……………Al-Sn日本JIS壓鑄鋁合金7075為鍛造鋁合金A380和ADC12為Al-Si-Cu合金純鋁99%以上耐蝕性、光輝、導(dǎo)電性、延性。導(dǎo)電材料及鋁箔要求之純度為99.45%以上Al-Cu合金2xxx系列及2xx系列銅是析出硬化元素，又可減少凝固收縮孔洞以提高韌性假設(shè)添加Mg可進(jìn)一步促進(jìn)析出硬化的幅度〔2xxx系列合金強(qiáng)度僅次於7xxx系列合金〕Al-Mn(3xxx)添加1.2%Mn可產(chǎn)生MnAl6而散佈強(qiáng)化〔3003合金〕，再添加1%Mg〔3004合金〕可在不犧牲耐蝕性之下提高強(qiáng)度，廣泛使用於烹調(diào)用具、生活器具等。易開罐即為3004鋁合金。Al-Si合金(4xxx,3xx,4xx)矽是最能促進(jìn)鑄造性的合金元素，可使流動(dòng)性好、縮孔小。此外還可提高鋁合金之剛性〔複合強(qiáng)化〕以及耐磨性380、356等合金即為應(yīng)用廣泛的高強(qiáng)度鑄造合金高矽含量的390合金具有高耐磨、低熱膨脹率，因此用於滑輪、引擎汽缸、空氣壓縮機(jī)等Al-Mg合金(5xxx,5xx)鎂在鋁合金中是固溶強(qiáng)化元素，並能保持良好的延展性及耐蝕性，並且是最適合焊接的鋁合金，適合作為車、船、建築物之結(jié)構(gòu)材料〔如5083、5086、5056、5456等〕含鐵量少者還可得到極光亮的陽極處理皮膜，適合作外觀件〔如5005、5050、5457、5657等〕Al-Mg-Si合金(6xxx)所含的鎂及矽並不多，透過Mg2Si的析出，T4處理後的強(qiáng)度介於15~30ksi，T6處理後則可30~40ksi，在鋁合金中屬於中強(qiáng)度等級(jí)，僅次於7000及2000系合金擠型性、耐蝕性、焊接性和陽極處理效果都不錯(cuò)，因此廣泛用於建築結(jié)構(gòu)材料，如門窗、欄桿等〔如6061、6063等〕。Al-Zn(-Mg-Cu)合金透過MgZn2和Al2Cu的析出而成為強(qiáng)度最高的鋁合金，為飛機(jī)的主要結(jié)構(gòu)材料〔如7075、7050、7178、7079等〕鋁合金熱處理代號(hào)可熱處理合金為2xxx、6xxx、7xxx、2xx、3xx和7xx系列；其他系列則靠固溶強(qiáng)化和應(yīng)變硬化來達(dá)到硬化的效果在合金代號(hào)之後，可進(jìn)一步連接適當(dāng)?shù)拇?hào)來表示該合金所經(jīng)的加工處理或熱處理鋁合金熱處理代號(hào)F:經(jīng)加工成型者O:經(jīng)退火者H:經(jīng)應(yīng)變硬化者H1n:僅應(yīng)變硬化者H2n:應(yīng)變硬化後經(jīng)局部退火者H3n:應(yīng)變硬化後作安定化處理者n=2為20%常溫加工〔1/4硬質(zhì)〕n=4為40%常溫加工〔1/2硬質(zhì)〕n=6為60%常溫加工〔3/4硬質(zhì)〕n=8為80%常溫加工〔硬質(zhì)〕n=9為90%常溫加工〔特別硬質(zhì)〕鋁合金熱處理代號(hào)W:經(jīng)固溶處理者T:熱處理者T1:經(jīng)高溫加工成型後自然〔室溫〕時(shí)效至相當(dāng)安定之狀態(tài)T2:經(jīng)退火處理者〔僅適用於鑄件〕T3:經(jīng)固溶處理後冷加工者T4:經(jīng)固溶處理後自然時(shí)效至相當(dāng)安定狀態(tài)T5:經(jīng)高溫加工成形後人工時(shí)效者T6:固溶處理後人工時(shí)效者T7:固溶處理後過時(shí)效處理者T8:固溶處理後冷加工及人工時(shí)效者T9:固溶處理及人工時(shí)效後再冷加工者T10:高溫加工成形及人工時(shí)效後再冷加工者常用鋁合金之熱處理?xiàng)l件固溶化(T4)時(shí)效處理(T6)溫度C溫度C時(shí)間hr6061530175860635201758擠型淬水(T1)205(T5)1707546512024壓鑄合金？壓鑄件氣孔多，高溫?zé)崽幚頃?huì)起泡變形鎂及鎂合金鎂合金是最輕的實(shí)用合金，具有良好的車削性以及甚高的強(qiáng)度-密度比〔比強(qiáng)度〕和剛性-密度比：在相同重量下，鎂合金之撓曲度小於鋁合金、鈦合金及鋼鐵；同理，在相同剛性下，鎂合金的重量較後三者輕。鎂合金在金屬中有最正確的吸震性。加工性極佳。純鎂不存在於自然界中，必須以以下2種方法還原取得：(1)海水電解，(2)礦石熔煉。鎂合金代號(hào)鎂合金的代號(hào)是採用2個(gè)字母及2個(gè)數(shù)字的表示法每個(gè)字母?jìng)S代表一個(gè)主要元素，並依含量上下順序排列先後數(shù)字則對(duì)應(yīng)表示該元素的百分比數(shù)字後再加上A/B/C/D/E表示純度AZ91D鋁Al-9%鋅Zn-1%高純度鎂合金之元素代號(hào)AAl鋁MMn錳BBi鉍NNi鎳CCu銅PPb鉛DCd鎘QAg銀E稀土元素RCr鉻FFe鐵SSi矽HTh釷TSn錫KZr鋯WY釔LLi鋰ZZn鋅廠內(nèi)壓鑄鎂合金為AZ91D主要合金元素為鋁和鋅合金元素對(duì)鎂合金之影響鋁：增加強(qiáng)度硬度(Mg17Al12析出)、增加流動(dòng)性鋅：增加(室溫)強(qiáng)度硬度(MgZn析出)、假設(shè)超過1%則會(huì)導(dǎo)致熱裂錳：藉熔煉時(shí)和鐵鎳鈷銅等重金屬元素析出沈澱而提高耐蝕性、降低流動(dòng)性稀土元素：增加高溫強(qiáng)度、降低焊裂和氣孔鈣：增加高溫強(qiáng)度、減輕鎂湯燃燒鋰：降低強(qiáng)度、增加延性矽：增加流動(dòng)性、降低耐蝕性鋯：晶粒細(xì)化釔：增加高溫強(qiáng)度鐵、鎳：降低耐蝕性銅：降低耐蝕性、增加高溫強(qiáng)度鈹：減輕鎂湯燃燒、晶粒粗大化鋅合金特性在壓鑄合金中鋅的強(qiáng)度僅次為銅合金(高於鋁、鎂合金)熔點(diǎn)最低因此是最容易壓鑄的材料，再加上流動(dòng)性高，適合大量生產(chǎn)且形狀複雜的鑄件廠內(nèi)使用之鋅合金有3種3號(hào)(Zn3)—最廣泛使用的熱室壓鑄鋅合金ZA8—比#3更佳的強(qiáng)度，但熔融溫度更高，尚可勉強(qiáng)適用於熱室壓鑄法ZA27—強(qiáng)度最高、最耐磨以及最輕的鋅合金，必須使用冷室壓鑄法。最廣泛使用的鋅合金為3號(hào)料強(qiáng)度最高最耐磨的是ZA273號(hào)鋅合金不可稱為ZA3！鈦及鈦合金高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度〔接近鋼鐵材料〕、低密度〔4.5g/cm3〕和極優(yōu)越的耐蝕性和生物親和性的諸多特性，在化工、航太、生醫(yī)方面有無可取代的用途銅及銅合金紅銅(純銅)—導(dǎo)電、導(dǎo)熱性在金屬中排名第二，僅次於銀，使用量超越銅合金。黃銅(銅鋅合金brass)—鋅為強(qiáng)化元素。銅-5~10%鋅用為錢幣、紀(jì)念章等。銅-30%鋅〔俗稱之七三黃銅或彈殼黃銅〕具有最正確的強(qiáng)度、延性以及加工性之組合。銅-40%鋅具有最高強(qiáng)度。添加錫、鉛、鋁、矽、鐵、鎳等則稱為特殊黃銅〔壓鑄銅合金屬於此類〕銅及銅合金青銅(銅錫合金bronze)—錫含量從3.5%~25%，另有添加磷、鉛和鋅者此外，還有銅鋁、銅鎳、銅矽、銅鎳矽、銅錳、銅鈹〔鈹銅〕等合金鎳及鎳合金鎳鐵合金有高導(dǎo)磁、超低熱膨脹係數(shù)、不受溫度影響的彈性係數(shù)之特性鎳鉻合金耐高溫氧化，可用於1100℃以內(nèi)的高溫爐發(fā)熱體〔鎳-20%鉻〕超合金：高溫環(huán)境中，耐熱鋼可使用至600℃以下，600~1000℃則可使用鈷基及鎳基超合金添加鉬、鉻、銅、鐵、矽等還可用於高腐蝕性環(huán)境廠內(nèi)壓鑄合金成份(鑄錠)AZ91DA380ADC12359.2Zn3ZA8ZA27Cu≦0.0153.0~4.01.5~3.5≦0.1≦0.10.8~1.32.0~2.5Si≦0.057.5~9.59.6~128.5~9.5---Mg其餘≦0.1≦0.30.55~0.700.25~0.500.02~0.030.012~0.02Zn0.45~0.9≦3.0≦1.0≦0.1其餘其餘其餘Fe≦0.004≦1.3≦1.3≦0.12(0.6)≦0.075≦0.065≦0.072Mn≧0.17≦0.5≦0.5≦0.1---Ni≦0.02≦0.5≦0.5----Sn-≦0.35≦0.3-≦0.002≦0.002≦0.002Al8.5~9.5其餘其餘其餘3.9~4.38.2~8.825.5~28.0Pb----≦0.04≦0.005≦0.005Cd----≦0.003≦0.005≦0.005壓鑄合金物性AZ91DA380ADC12359.2Zn3ZA8ZA27密度g/cm31.812.682.742.676.646.35.0熔點(diǎn)C470~595540~595515~580565~600382~387375~404376~484比熱Btu/lb.F0.250.230.230.230.100.1040.125熱傳導(dǎo)率W/m.K629696138113115125熱膨脹率10-6/K15.211.711.520.915.212.914.4導(dǎo)電率(%IACS)103123232727.729.7壓鑄合金機(jī)械性質(zhì)AZ91DA380ADC12359.2Zn3ZA8ZA27降伏強(qiáng)度ksi23232230-4253極限強(qiáng)度ksi34474540405461伸長率%33.53.53106~101~3硬度HB608080-8295~110105~125疲勞強(qiáng)度Ksi(5e8)142019166.97.525彈性模數(shù)106psi-10.310.310.5-10.210.3熱處理簡(jiǎn)介、種類以及影響熱處理簡(jiǎn)介熱處理的原理相變態(tài)水的3態(tài)〔4態(tài)〕—外觀、性狀都有明顯的變化固態(tài)材料在不同的溫度及組成下也會(huì)有不同型態(tài)〔相〕的轉(zhuǎn)變，即為「相變態(tài)」。熱處理就是對(duì)材料施以溫度、應(yīng)力的控制，使材料產(chǎn)生相變態(tài)而變軟或變硬〔不同的機(jī)械性質(zhì)〕以利加工、成形或使用熱處理實(shí)例材料：含碳量1.0%的高碳鋼球化退火後，其微結(jié)構(gòu)為「肥粒鐵+球狀碳化物」，硬度小於HRc20，可以輕易地用普通車刀、鑽頭、銑刀等予以加工經(jīng)淬火、回火後使成「回火麻田散鐵」後，硬度可達(dá)HRc60~62，足以作為車刀、鑽頭及銑刀等切削工具(我為刀俎，人為魚肉！)鋼鐵的熱處理鋼材的熱處理有退火、淬火〔固溶化〕以及回火〔時(shí)效處理〕退火是為了均質(zhì)化、軟化鋼材以及消除應(yīng)力鋼鐵及鈦合金和少部份的銅合金可作麻田散相變態(tài)硬化〔淬火+回火〕淬火將鋼材加熱至沃斯田鐵化溫度〔亞共析鋼Ac3以上30~60℃，共析及過共析鋼至Ac1以上30~60℃〕，持溫30分/25mm。然後以水淬、油淬或風(fēng)冷避開S曲線鼻端〔波來鐵變態(tài)〕而產(chǎn)生麻田散鐵或變韌鐵，而後放置於空氣中冷卻至室溫，可以達(dá)成鋼材的硬化。鋼材的成份對(duì)切削性的影響有一經(jīng)驗(yàn)公式：材料的疲勞強(qiáng)度約為抗拉強(qiáng)度的45~50%，而鋼材硬度為HRc45時(shí)疲勞強(qiáng)度最大〔淬火不完全則疲勞強(qiáng)度劇降〕合金系主要合金元素合金元素總量在5%以內(nèi)應(yīng)力振幅、應(yīng)力系統(tǒng)、溫度、頻率、應(yīng)變振幅、晶粒大小、微結(jié)構(gòu)、熱處理、外表效應(yīng)〔氮化、滲碳、高週波、噴砂?脫碳、電鍍〕、尺寸效應(yīng)在合金代號(hào)之後，可進(jìn)一步連接適當(dāng)?shù)拇?hào)來表示該合金所經(jīng)的加工處理或熱處理回火至150~200℃則稱為低溫回火，在消除淬火應(yīng)力之下仍可保存相當(dāng)高的硬度以及尺寸的安定經(jīng)淬火、回火後使成「回火麻田散鐵」後，硬度可達(dá)HRc60~62，足以作為車刀、鑽頭及銑刀等切削工具鋼材的熱處理有退火、淬火〔固溶化〕以及回火〔時(shí)效處理〕缺點(diǎn)—硬化能差、不耐高溫焊接後無法再熱處理者，正?；蜍堁俞峋途哂懈邚?qiáng)度〔50kg/mm2以上〕優(yōu)點(diǎn)—優(yōu)秀的紅熱性及耐磨性8xx……………Al-Sn微小硬度〔Hv、HK〕沃斯田鐵系不銹鋼無磁性，其他則有回火淬火後必須儘快回火，回火分為高溫回火以及低溫回火高溫回火之回火溫度為500℃以上，可兼顧硬度以及韌性回火至150~200℃則稱為低溫回火，在消除淬火應(yīng)力之下仍可保存相當(dāng)高的硬度以及尺寸的安定回火溫度愈高則持溫時(shí)間愈短模具鋼、高速鋼等高合金鋼，一次回火無法完全消除殘留沃斯田鐵，也無法充分硬化，故須進(jìn)行2~3次之回火熱機(jī)處理一般藉熱處理、塑性加工或添加合金元素來提高鋼材強(qiáng)度的方法，會(huì)降低鋼材的延性及韌性加工熱處理〔或稱熱機(jī)處理〕是結(jié)合熱處理和塑加工之新製程，借由在變態(tài)溫度附近施以塑性加工，可在不降低延性、韌性的情況下，大幅提高強(qiáng)度，而成為超強(qiáng)韌鋼最有名的例子有TRIP鋼、雙相鋼以及麻時(shí)效鋼深冷處理隨著鋼材的含碳量或淬火溫度升高，淬火回火後的殘留沃斯田鐵也會(huì)愈多，殘留沃斯田鐵會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槁樘锷㈣F而引起鋼材變形，稱為時(shí)效變形淬火後繼續(xù)冷卻至室溫以下(-70~-190℃)，麻田散鐵變態(tài)會(huì)更為完全，不但可防止日後的時(shí)效變形，也可大幅提高鋼材的硬度及耐磨性外表硬化各種機(jī)械用之軸、齒輪等，一方面要耐衝擊，另一方面軸之接觸部份或齒面，則必須具有耐磨耗之性質(zhì)。為同時(shí)滿足此兩要求，唯有採用柔韌之鋼材，並施以外表硬化熱處理可以達(dá)到。外表硬化之分類物理性—熱處理，但外表化學(xué)成份不變化學(xué)性—熱處理，但外表化學(xué)成份改變被覆性—外表鍍上硬質(zhì)材料機(jī)械性—外表予以加工硬化物理性外表硬化法利用火焰、高週波、雷射甚至是太陽能將外表加熱〔甚至重熔〕產(chǎn)生淬火之效果略同於展性鑄鐵，逐漸取代之一般藉熱處理、塑性加工或添加合金元素來提高鋼材強(qiáng)度的方法，會(huì)降低鋼材的延性及韌性-100*%Mn+100*%S+100*%PbAl-Zn(-Mg-Cu)合金同理，在相同剛性下，鎂合金的重量較後三者輕?；瘜W(xué)性—熱處理，但外表化學(xué)成份改變模具鋼、高速鋼等高合金鋼，一次回火無法完全消除殘留沃斯田鐵，也無法充分硬化，故須進(jìn)行2~3次之回火物理性—熱處理，但外表化學(xué)成份不變2xxx……………Cu黃銅(銅鋅合金brass)—鋅為強(qiáng)化元素。此外還可提高鋁合金之剛性〔複合強(qiáng)化〕以及耐磨性經(jīng)淬火、回火後使成「回火麻田散鐵」後，硬度可達(dá)HRc60~62，足以作為車刀、鑽頭及銑刀等切削工具球化退火後，其微結(jié)構(gòu)為「肥粒鐵+球狀碳化物」，硬度小於HRc20，可以輕易地用普通車刀、鑽頭、銑刀等予以加工T7:固溶處理後過時(shí)效處理者5xxx……………Mg化學(xué)性外表硬化法滲碳、氮化、滲硼—利用擴(kuò)散現(xiàn)象使硬化元素滲透進(jìn)入金屬表層，並與鐵原子作用而產(chǎn)生硬化層硫化、蒸氣、鉻化、鋁化—利用化學(xué)友應(yīng)在金屬表層產(chǎn)生一保護(hù)膜被覆性外表硬化濕式法—電鍍硬鉻、溶膠凝法，可用於溫度不高之場(chǎng)合〔壓鑄機(jī)車柱〕乾式法—加焊硬面法、碳化物被覆法、陶瓷披覆法，硬鍍以及鍍層附著性較高，可以用在高溫磨耗的場(chǎng)合〔刀具以及壓鑄?！硻C(jī)械性硬化法珠擊、噴砂、滾軋材料表層受壓應(yīng)力而產(chǎn)生加工硬化，可以提高疲勞性質(zhì)非鐵合金之熱處理鋁合金、鎂合金以及大部份的銅合金之熱處理行為屬於時(shí)效硬化型非鐵合金之熱處理分為3種：退火、固溶化以及時(shí)效硬化退火〔非鐵合金〕退火可以軟化鋁材以利後續(xù)成形或加工依目的可分為2種：應(yīng)力消除退火—消除加工硬化完全退火—消除所有熱處理〔尤其是析出硬化〕的影響固溶化+淬火固溶化乃是加熱合金至α相固溶溫度以上，使合金成為均勻的α相。加熱溫度絕對(duì)不可以超過合金之共晶溫度以上，否則晶界會(huì)熔化導(dǎo)致合金脆化而無法復(fù)原淬火乃是將合金從固溶化溫度迅速冷至室溫，使合金成為過飽和固溶體，作為後續(xù)時(shí)效應(yīng)硬化的準(zhǔn)備時(shí)效硬化過飽和的合金元素會(huì)以金屬間化合物的型態(tài)逐漸析出，剛開始是數(shù)量的增加，而後則伴隨著尺寸的成長，同時(shí)合金的強(qiáng)度以及硬度也開始增加依其溫度可為為2種自然時(shí)效—在室溫下任其自然析出硬化人工時(shí)效—給予適當(dāng)?shù)臏囟葧r(shí)間而析出硬化當(dāng)硬度達(dá)到最高值後開始下降則稱為「過時(shí)效」熱處理對(duì)鋼材機(jī)械性質(zhì)之影響硬度、抗拉強(qiáng)度疲勞特性衝擊特性耐磨性切削性硬度、抗拉強(qiáng)度(熱處理)熱處理鋼之硬度在HB500以下時(shí)，抗拉強(qiáng)度與硬度有以下關(guān)係：σ(kgf/mm2)≒1/3HB≒2.1HS≒3.2HRc鋼材之硬度視含碳量而定：退火或正?；捕菻B≒80+200*%C淬火硬度HRc24+40*%C~30+50*%C回火硬度視回火溫度以及淬火完全性而定具有低碳鋼板的焊接性及成型性。鈹：減輕鎂湯燃燒、晶粒粗大化此外，還有銅鋁、銅鎳、銅矽、銅鎳矽、銅錳、銅鈹〔鈹銅〕等合金銅是析出硬化元素，又可減少凝固收縮孔洞以提高韌性Al-Mg-Si合金(6xxx)黃銅(銅鋅合金brass)—鋅為強(qiáng)化元素。T7:固溶處理後過時(shí)效處理者5xxx……………MgAl-Mn(3xxx)此外還可提高鋁合金之剛性〔複合強(qiáng)化〕以及耐磨性鎳鐵合金有高導(dǎo)磁、超低熱膨脹係數(shù)、不受溫度影響的彈性係數(shù)之特性7xxx……………Zn一般藉熱處理、塑性加工或添加合金元素來提高鋼材強(qiáng)度的方法，會(huì)降低鋼材的延性及韌性稀土元素：增加高溫強(qiáng)度、降低焊裂和氣孔σ(kgf/mm2)≒1/3HB疲勞特性(熱處理)材料的疲勞強(qiáng)度約為抗拉強(qiáng)度的45~50%，而鋼材硬度為HRc45時(shí)疲勞強(qiáng)度最大〔淬火不完全則疲勞強(qiáng)度劇降〕由於疲勞損傷都是從外表開始，因此外表硬化熱處理可有效改善疲勞強(qiáng)度衝擊