鋼的熱處理工藝及原理.ppt

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1、熱處理工藝及原理任何機(jī)械零件或工具，在使用過程中，往往要受到各種形式外力的作用。如起重機(jī)上的鋼索，受到懸吊物拉力的作用；柴油機(jī)上的連桿，在傳遞動(dòng)力時(shí)，不僅受到拉力的作用，而且還受到?jīng)_擊力的作用；軸類零件要受到彎矩、扭力的作用等等。這就要求金屬材料必須具有一種承受機(jī)械荷而不超過許可變形或不破壞的能力。這種能力就是材料的力學(xué)性能。。金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能是指材料在外力的作用下抵抗變形和破壞的能力，它是金屬材料的主要性能之一，也是工程技術(shù)人員正確選用材料的重要依據(jù)。金屬材料的力學(xué)性能是通過實(shí)驗(yàn)測定的。金屬表現(xiàn)來的諸如彈性、強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性等特征就是用來衡量金屬材料材料在外力作用

2、下表現(xiàn)出力學(xué)性能的指標(biāo)低碳鋼的拉伸試驗(yàn)，應(yīng)按《金屬拉伸試驗(yàn)方法》(CU228—87)制作拉伸試樣，在萬能材料試驗(yàn)機(jī)上緩慢加載拉伸，使試樣承受軸向拉力P，并引起試樣沿軸向產(chǎn)生伸長△L(L1—L0)，當(dāng)載荷超過某一數(shù)值后，試樣伸長迅速加大，并使試樣局部直徑產(chǎn)生縮小(稱為縮頸)，當(dāng)載荷達(dá)到最大值時(shí)，試樣斷裂。如果以拉力P除以試樣的原始截面積F0為縱坐標(biāo)(即拉應(yīng)力σ=P／Fo)。以△L除以試樣原始長度L0為橫坐標(biāo)(即應(yīng)變ε=△L/Lo)，則可畫㈩應(yīng)力—應(yīng)變圖，彈性和剛性彈性和剛性在圖中，當(dāng)加載應(yīng)力不超過σe，卸載后試樣能恢復(fù)原狀，即不產(chǎn)生永久變形，材料的這種性能稱為彈性。σe為不產(chǎn)生永久變形的最大應(yīng)

3、力，稱為彈性極限。　　圖中oe是直線，表示應(yīng)力與應(yīng)變成正比，此階段服從虎克定律，oe的斜率為試樣材料的彈性模量E，即E=σ/ε彈性模量E是衡量材料產(chǎn)生彈性變形難易程度的指標(biāo)。E越大，則使其產(chǎn)生一定彈性變形的應(yīng)力也愈大。因此，工程上把它叫做材料的剛度。剛度表征材料彈性變形抗力的大小。彈性模量E主要決定于材料的本身，是金屬材料最穩(wěn)定的性能之一，合金化、熱處理、冷熱加工對它的影響很小。在室溫下，鋼的彈性模量E大都在190～220GPa之間。彈性模量隨溫度的升高而逐漸降低。強(qiáng)度強(qiáng)度強(qiáng)度是指金屬材料在靜載荷作用下抵抗變形和斷裂的能力。強(qiáng)度指標(biāo)一般用單位面積所承受的載荷即力表示，符號為σ，單位為MPa

4、。工程中常用的強(qiáng)度指標(biāo)有屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。屈服強(qiáng)度是指金屬材料在外力作用下，產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力，或開始出現(xiàn)塑性變形時(shí)的最低應(yīng)力值，用σs表示?？估瓘?qiáng)度是指金屬材料在拉力的作用下，被拉斷前所能承受的最大應(yīng)力值，用σb表示。對于大多數(shù)機(jī)械零件，工作時(shí)不允許產(chǎn)生塑性變形，所以屈服強(qiáng)度是零件強(qiáng)度設(shè)計(jì)的依據(jù)；對于因斷裂而失效的零件，而用抗拉強(qiáng)度作為其強(qiáng)度設(shè)計(jì)的依據(jù)。屈服極限如圖1，1．1所示，在s點(diǎn)(屈服點(diǎn))出現(xiàn)一水平線段，這表明拉力雖然不再增加，但變形仍在進(jìn)行，此時(shí)若卸載，試樣的變形不能全部消失，將保留一部分殘余的變形。這種不能恢復(fù)的殘余變形，叫做塑性變形。σs表示材料在外力的作用下開始產(chǎn)生

5、塑性變形的最低應(yīng)力，稱為屈服極限。有些材料的拉伸曲線上沒有明顯的屈服點(diǎn)s，難以確定開始塑性變形的最低應(yīng)力值，此時(shí)規(guī)定試樣產(chǎn)生0．2％殘余變形時(shí)的應(yīng)力值，為該材料的條件屈服極限，以σ0.2表示。構(gòu)件在工作中一般不允許發(fā)生塑性變形。所以屈服極限σ是設(shè)計(jì)時(shí)的主要參數(shù)，是材料力學(xué)性能的—個(gè)重要指標(biāo)。強(qiáng)度極限強(qiáng)度極限為試樣被拉斷前的最大承載能力，如圖1．1．1所示的σb值，σb也是設(shè)計(jì)和選材的主要參數(shù)之σs／σb叫屈強(qiáng)比，屈強(qiáng)比愈小，構(gòu)件的使用可靠性愈高。屈強(qiáng)比太小，則材料強(qiáng)度的有效利用率太低。合金化、熱處理、冷熱加工對材料的σs、σb影響很大。一塑性在外力的作用下，材料發(fā)生不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形

6、，產(chǎn)生塑性變形而不斷裂的性能稱為塑性。塑性大小用伸長率δ和斷面收縮率ψ來表塑性是指金屬材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不斷裂的能力。工程中常用的塑性指標(biāo)有伸長率和斷面收縮率。伸長率指試樣拉斷后的伸長量與原來長度之比的百分率，用符號δ表示。斷面收縮率指試樣拉斷后，斷面縮小的面積與原來截面積之比，用y表示。伸長率和斷面收縮率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。良好的塑性是金屬材料進(jìn)行壓力加工的必要條件，也是保證機(jī)械零件工作安全，不發(fā)生突然脆斷的必要條件。硬度硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物體壓入的能力。硬度是材料的重要力學(xué)性能指標(biāo)。一般材料的硬度越高，其耐磨性越好。材料的強(qiáng)度越高，塑性變形抗力

7、越大，硬度值也越高。一、布氏硬度用一定直徑的鋼球或硬質(zhì)合金球，以相應(yīng)的試驗(yàn)力壓入試件表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，測量試樣表面的壓痕直徑，之后將測得參數(shù)代入計(jì)算公式，即可得布氏硬度值：HB＝F/S（N/mm2），F(xiàn)－所加壓力，S－壓痕表面積，可通過鋼球直徑和壓痕直徑計(jì)算。2、布氏硬度特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：測量數(shù)值穩(wěn)定，準(zhǔn)確，一般不標(biāo)單位缺點(diǎn)：操作慢，不適用批量生產(chǎn)和太薄、太硬（＞450HB）的材料3、布氏硬度的應(yīng)用