工程材料及熱處理

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1、工程材料的力學(xué)性能1．強度材料抵抗變形和斷裂的能力。主要指標(biāo)有：1.1彈性極限σe指彈性變形階段所能承受的最大應(yīng)力。1.2屈服點σs指材料產(chǎn)生屈服時所對應(yīng)的應(yīng)力。1.3抗拉強度σb指試樣在拉深過程中所能承受的最大應(yīng)力。2..塑性材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形的能力。可用深長率δ和斷面收縮率ψ來表示。它們越大，材料塑性越好。3.硬度材料抵抗其他硬物壓入其表面的能力。常用的有布氏硬度HBS、洛氏硬度HRA、HRB、HRC、維氏硬度HV大約換算：布氏硬度≈維氏硬度，洛氏硬度*10≈布氏硬度4沖擊性能指材料抵抗沖

2、擊載荷的能力。沖擊韌度?k、多沖抗力。5疲勞強度對稱應(yīng)力疲勞強度σ-1：某一應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N0（一般鋼鐵為107，有色金屬為108）所對應(yīng)作為疲勞極限。6.斷裂韌性反映材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展的性能指標(biāo)。7.高低溫性能7.1高溫性能金屬材料在高溫下，即使工作應(yīng)力小于屈服點，也會隨時間的延長而緩慢地產(chǎn)生塑性變形，這種現(xiàn)象稱為蠕變。7.2低溫性能材料的沖擊韌度與溫度有關(guān)。當(dāng)溫度降至某一值TK時，沖擊功急劇下降，使材料呈脆性狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為冷脆。鋼的結(jié)構(gòu)組織和特性?鐵素體（F）：含碳量很小，最大為0.0218%，

3、硬度和強度低，但塑性和韌性很好。又叫軟鋼，一般用于制造線圈鐵芯、硅鋼片等。?奧氏體（A）：最高含碳量為2.06%，具有好的塑性和較低變形抗力，但強度和硬度低。?滲碳體：含碳量為6.69%，硬度很高，HRC70－75，耐磨，但脆性很大。不能單獨使用?；窘M織σb/MPaHBδ/%?k/J.cm-2鐵素體（F）2458050294奧氏體（A）392160~20040~50---滲碳體30800≈0≈0?珠光體（P）：是鐵素體與滲碳體機械混合物。?索氏體（S）：鐵素體和較細(xì)的粒狀滲碳體組成的組織，硬度為HRC

4、23－35，綜合機械性能比較好。?托氏體（T）：鐵素體和更細(xì)的粒狀滲碳體組成的組織，硬度為HRC36-42?下貝氏體（B）：具有較高硬度，約為HRC40－55，良好的塑性和很高的沖擊韌性，其綜合機械性能比索氏體更好。?淬火馬氏體：淬火后獲得的不穩(wěn)定組織。具有很高的硬度。?回火馬氏體：與淬火馬氏體硬度相近，但脆性略低，內(nèi)應(yīng)力比淬火馬氏體小。?低碳馬氏體：具有高強度與良好的塑性、韌性相結(jié)合的特點。綜合機械性能比較好。保持了低碳鋼的工藝性能，但切削加工較難。?萊氏體（S）：奧氏體與滲碳體的共晶混合物，具有較大

5、的耐磨性和較好的切削性，一般用于高速工具鋼和合金工具鋼。?屈氏體（S）：鐵素體和更細(xì)的粒狀滲碳體組成的組織，具有較高的強度和硬度，并有比馬氏體好的韌性和塑性，硬度為HRC35－45室溫下鐵－碳合金的平衡組織　1.工業(yè)純鐵（C＜0.0218%）2.鋼（C＜0.0218%~2.11%），其特點是高溫固態(tài)組織為具有良好塑性的奧氏體，因而宜于鍛造。根據(jù)室溫組織的不同，可分為：?亞共析鋼，含碳量0.0218-0.77%，平衡組織為鐵素體＋珠光體?共析鋼，含碳量0.77%，平衡組織為珠光體?過共析鋼，含碳量0.77

6、-2.11%，平衡組織為珠光體＋二次滲碳體3.白口鑄鐵（C＜2.11%~6.69%），其特點是有較好的鑄造性能。根據(jù)室溫組織的不同，可分為：?亞共晶白口鐵，含碳量2.11–4.3%，平衡組織為樹狀珠光體＋二次滲碳體＋共晶體?共晶白口鐵，含碳量4.3%，平衡組織為共晶體（珠光體＋滲碳體）?過共晶白口鐵，含碳量＞4.3–6.67%，平衡組織為板狀一次滲碳體＋共晶體金屬熱處理是將金屬工件放在一定的介質(zhì)中加熱到適宜的溫度，并在此溫度中保持一定時間后，又以不同速度冷卻的一種工藝。熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻

7、三個過程，有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程互相銜接，不可間斷。加熱溫度是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，以獲得高溫組織。另外轉(zhuǎn)變需要一定的時間，因此當(dāng)金屬工件表面達到要求的加熱溫度時，還須在此溫度保持一定時間，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，而化學(xué)熱處理的保溫時間往往較長。冷卻也是熱處

8、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行淬硬。金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學(xué)熱處理三大類。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)分為若干不同的熱處理工藝。同一種金屬采用不同的熱處理工藝，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)