钢铁材料热处理
第 4 篇 结构合金的热处理
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第 12 章
钢铁是铁与 C （碳）、Si （硅）、Mn （锰）、P （磷）、S （硫）以及少量的其它元素所组成的合金。它是工程技术中最重要，用量最大的金属材料（含碳量小于 2.11% 的铁碳合金称为钢，含碳量大于 2.11% 的铁碳合金称为铸铁）。
12.1钢铁材料概述
12.1.1 钢的分类
钢的种类繁多，分类方法也各有不同,最常用的分类方法有以下两种。 1.按化学成分分类 （1）碳素钢
钢中除铁、碳外，还含有少量锰、硅、硫、磷等元素，按其含碳量的不同可分为：低碳钢，碳的质量分数 W C ≤0.25％；中碳钢，碳的质量分数 W C >0.25％ ~0.60％；高碳钢，碳的质量分数 W C >0.60％。
（2）合金钢
为了改善钢的性能，在冶炼碳素钢的基础上，加入一些合金元素而炼成的钢称合金钢。如铬钢、锰钢、铬锰钢、铬镍钢等。按其合金元素的总含量，可分为低合金钢，合金元素的总含量 ≤5％；中合金钢，合金元素的总含量 5％ ~10％；高合金钢，合金元素的总含量 >10％。
2.按钢的用途分类 （1）结构钢
结构钢有建筑及工程用结构钢，简称建造用钢。它是指用于建筑、桥梁、船舶、锅炉或其
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他工程上制作金属结构件的钢。如碳素结构钢、低合金钢、钢筋钢等；机械制造用结构
钢，是指用于制造机械设备上结构零件的钢。这类钢基本上都是优质钢或高级优质钢，主要有优质碳素结构钢、合金结构钢、易切结构钢、弹簧钢、滚动轴承钢等。 （2）工具钢
工具钢一般用于制造各种工具，如碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢等。按用途又可分为刃具钢、模具钢、量具钢
（3）特殊用途钢
特殊用途钢是具有特殊性能的钢，如不锈耐酸钢、耐热不起皮钢、高电阻合金钢、耐磨钢、磁钢等。
按用途分类的钢种，可以通过钢牌号进行识别。如： Q235 表示屈服点为 235 MPa 的碳素结构钢；45 钢表示平均碳含量约为 0.45% 的优质碳素结构钢； 18Cr2Ni4WA ，表示平均碳含量约为0.18%、Cr 含量 1.5％ ~2.5％、Ni 含量 3.5％ ~4.5％、W 含量0.5％ ~1.5％的高级优质合金结构钢；T8 表示平均碳含量约为0.8%的碳素工具钢；9SiCr 表示平均碳含量约为0.9%、Si 含量0.5% ~1.5%、Cr 含量0.5% ~1.5%的合金工具钢； Cr12表示平均碳含量 ≥1.0%、 Cr 含量≥12%的合金工具钢。专门用途的结构钢，钢号冠以前缀 ( 或后缀 ) 代表该钢种的用途。例如， 铆螺专用的 30CrMnSi 钢，钢号表示为 ML30CrMnSi 。汽车大梁的专用钢种为 16MnL ，压力容器的专用钢种为 16MnR 。
12.1.2 铸铁的分类
铸铁具有优良的工艺性能和使用性能，生产工艺简单，成本低廉，因此应用广泛。按质量计算，在机床和重型机械中铸铁件占 60%~90%，在农业机械中铸铁件占 40%~60%，在汽车、拖拉机中铸铁件占 50%~70%。
工业用铸铁是以铁、碳、硅为主要组成元素并含有锰、磷、硫等杂质的多元合金。普通铸铁的成分大致为 2.0%~4.0%C 、0.6%~3.0%Si 、0.2%~1.2%Mn 、0.1%~1.2%P 、0.08%~0.15%S ，均为质量分数。有时为了进一步提高铸铁的性能或得到某种特殊性能，还加入Cr 、Mo 、V 、Al 等合金元素或提高 Si 、Mn 、P 等元素含量，这种铸铁称为合金铸铁。铸铁的分类方法较多， 主要有以下两种。
1.按铸铁的断口特征分类 （1）灰口铸铁（灰铸铁）
这种铸铁中的碳大部分或全部以自由状态的片状石墨形式存在，其断口呈暗灰色，有一定的力学性能和良好的被切削性能，普遍应用于工业中。
（2）白口铸铁
白口铸铁组织中完全没有石墨，其断口呈白亮色，硬而脆，不能进行切削加工，很少在工
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业上直接用来制作机械零件。由于其具有很高的表面硬度和耐磨性，又称激冷铸铁或冷硬铸铁。冷硬铸铁常用于轧辊，特别是冶金轧辊，此外，还用于柴油机挺杆、拖拉机带轮、碾砂机走轮等。
（3）麻口铸铁。
麻口铸铁是介于白口铸铁和灰铸铁之间的一种铸铁，其断口呈灰白相间的麻点状，性能不好，极少应用。但通过适当的热处理可以明显地改善合金的组织形貌和性能，提高使用范围。
2.按铸铁的石墨形态分类
（1）灰铸铁（灰口铸铁）
灰铸铁（灰口铸铁）中的石墨呈条片状。基体形式为：铁素体、珠光体、珠光体加铁素体。
（2）蠕墨铸铁
蠕墨铸铁的石墨呈蠕虫状。
（3）球墨铸铁
球墨铸铁的石墨球呈状。
(4)可锻铸铁。
可锻铸铁的石墨呈团絮状。
按石墨形态分类的铸铁，可以通过钢牌号进行识别。例如， HT200代表灰铸铁，最低抗拉强度为 200MPa； RuT420 代表蠕墨铸铁，最低抗拉强度为 420MPa； QT-400-18 代表球墨铸铁，最低抗拉强度为 400MPa，延伸率为 18%；KTH-300-06 代表黑心可锻铸铁，最低抗拉强度 300MPa，最低延伸率为 6%。
12.2 碳素结构钢的热处理
热处理工艺的制订是根据材料服役状态下的性能要求所决定。碳素结构钢主要用于制造机器零件，这类钢必须同时保证化学成分和力学性能。一般都要经过热处理以提高力学性能。Q235B 钢是国内最常见的碳素结构钢之一，具有一定的伸长率、强度，良好的韧性和铸造性，易于冲压和焊接，价格低廉，能够胜任大多数对性能要求不高的产品，广泛用于一般机械零件的制造、建筑、桥梁工程上质量要求较高的焊接结构件。Q235B 钢也是制造法兰环件的主要材料，现以铸辗复合成形工艺生产的法兰件为例，介绍碳素结构钢的热处理工艺。
表12-1给出了Q235B 的化学成分。通过JMatPro 软件模拟出 Q235B 钢的连续冷却转变图如图12-1所示。从连续冷却转变图得到此钢的Ac3 = 822．5 ℃等相关数据作为制定热片工艺的依据。
表12-1 Q235B 钢的化学成分( 质量分数，%)
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图12-1 Q235B 钢连续冷却转变图
法兰环件的加工工艺流程如下：下料→正火→成形→淬火、回火→精磨。其热处理工艺要求为淬火、回火后，抗拉强度≥500MPa,屈服强度≥350MPa ，断后伸长率≥25%，断面收缩率≥45%。下面对其热处理工艺进行简要说明。
1.正火
从化学成分表12-1可知，Q235B 是低碳结构钢。一般低碳钢和中碳结构钢多采用正火作为预备热处理，目的是细化晶粒、调整钢的硬度、改善切削加工性能，同时改善锻造组织、消除锻造应力。根据Q235B 钢的Ac3 = 822．5 ℃，从降低能耗来考虑，正火温度选择在相对较低的温度860℃，保温时间2h 。加温、保温后出炉空冷。正火后的组织为由大量的块状铁素体、少量的珠光体和少量的粒状贝氏体组成。如图12-2所示。
图12-2 Q235B 钢正火组织
2. 淬火
淬火是为了得到晶粒细小的马氏体组织，再经过回火后，使工件获得良好的使用性能。低碳钢奥氏体稳定性较差且淬透性较低，要想获得较高硬度的马氏体组织，必须要在加热后快速进行淬火冷却且宜选用具有较大的冷却能力的淬火介质。因此法兰环件选用在10%NaCl 水溶液中冷却。由于正火工艺制定的热处理参数中，淬火温度为860
℃，为了选
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择最佳热处理工艺参数，淬火参数选择了分别加热860℃、900℃，保温时间1h，淬火后进行组织观察。图12-3为Q235B钢860℃和900℃加热、保温时间1h，淬火后的SEM组织。从图12-3中可观察到，860℃温度下淬火温度，原始组织未能全部溶解，马氏体板条束不明显。在900℃淬火后，原始组织充分溶解，奥氏体成分均匀化，马氏体单元形态呈细长板条状，定向的相互平行的排列，构成一个马氏体束。所以选择900℃作为淬火温度。
图12-3
Q235B 钢经过不同温度淬火后的 SEM 组织
(a)860 ℃; (b) 900 ℃
3.回火
在生产实际中，相同材料制备的同一类工件，在不同服役条件下其性能指标要求不同。有时要求在保证基本强度、硬度条件下，获得最高塑、韧性；有时要求在保证基本塑、韧性条件下，获得最高强度、硬度。因此，生产实际中的工件都是通过淬火后的回火工艺参数来调控，得到所需要的力学性能指标。一般来说，硬度要求和工件大小可以决定回火保温时间的长短。在本例中，根据法兰环件的尺寸，选择回温保温时间为2h，因为Q235B是碳素结构钢，高温回火脆性不明显，所以回火后选择空冷。在确定900 ℃ 、保温1h淬火，回温保温时间为2h、空冷后，试验、检测经不同温度回火后的Q235B钢的性组织与性能。 Q235B 经过不同温度回火的 SEM 组织如图12-4所示，钢的强度、塑韧性如图12-5所示。在12-4图中，200 ℃回火的SEM组织中不能明显观察到碳化物颗粒，400℃、600℃、680℃回火的SEM 组织中能明显观察到碳化物颗粒，且随回火温度提高，回火组织中的碳化物明显球化并进一步长大。比对分析图12-4，图12-5可得出，Q235B 的性能与不同回火温度下的组织转变相关。当回火温度为 200~ 400 ℃时，马氏体发生分解，从马氏体中析出细小的ε碳化物，同时使马氏体过饱和度下降（因ε碳化物尺寸太细小，图12-4的SEM组织中难以观察到）。回火温度为400℃时，回火马氏体转变为回火托氏体，在保持马氏体形态的铁素体基体上分布着细粒状渗碳体组织。当回火温度提高到600℃、680℃时，碳化物不断增多，且球化并进一步长大。由于细小碳化物的析出显著提高钢的强、硬度，但粗大碳化物对强、硬度提高不明显，因此随着回火温度的升高，
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Q235B 钢的抗拉强度和屈服强度先上升后下降，回火温度为400℃时达到峰值，随后强度
明显下降。另一方面，随着碳化物析出，降低了基体碳的过饱和度，减缓了基体畸变应力等原因，使Q235B 钢在200～680 ℃回火温度范围内，伸长率和断面收缩率都随回火温度的升高显著增大。Q235B 钢经图12-6所示的热处理工艺后，满足性能指示要求。
图12-4 不同回火温度后Q235B 钢的显微组织 (a) 200 ℃; (b) 400 ℃; (c) 600 ℃; (d) 680 ℃
图12-5 回火温度对试验钢力学性能的影响
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图12-6 Q235B 钢热处理工艺
12.3 合金工具钢的热处理
合金工具钢中一般都会加入Cr 、W 、Mo 、V 、Si 、Mn 、Ni 、Co 等合金元素，以适应不同用途的需要。因合金含量高，所以淬透性高，形成的合金碳化物显著地提高了钢的耐磨性、热稳定性，并具有一定的强度和冲击韧性。
用于量具、刃具的低合金工具钢的热处理制度大体上与碳素工具钢相似，热处理工艺普通采用淬火、低温回火。由于它含有提高淬透性的合金元素，一般采用油淬。对于变形要求严格的工具可采用硝盐分级淬火，也可等温淬火。对尺寸稳定性要求高的量具，还需要进行冷处理或采用较长时间的低温回火或时效处理，以得到稳定的回火马氏体,并使未转变的残余奥氏体稳定化,使工具的残余应力消除或使状态稳定。
用于高速刃具的工具钢可分为三种基本系列:低合金高速工具钢,普通高速工具钢,高性能高速工具钢。 高速工具钢的工艺性能好，强度和韧性配合好，因此主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具，也可制造高温轴承和冷挤压模具等。高速钢组织中有大量高硬度碳化物, 具有高强度、高硬度、高耐磨等优点。W18Cr4V 高速钢是一种合金元素( W 、Cr 、V 等) 含量极高的钢材，具有较高的红硬性和硬度，同时回火稳定性及耐磨性也非常好，应用非常广泛。本小节以W18Cr4V 钢为例，介绍合金工具钢的热处理工艺。W18Cr4V 高速钢合金成分见表14-2。
表12-2 W18Cr4V 高速钢化学成分( 质量分数， %)
1.预备热处理
由于高速钢 W18Cr4V 合金元素含量高、导热性差，淬火前必须进行预备热处理，以防止快速加热产生的应力集中，降低缺陷的产生。此外，预备热处理能降低硬度、细化晶粒。W18Cr4V 常见的预备热处理工艺如表12-3所示。
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预备热处理的选择，通常根据零件形状决定。简单形状的零件可采用一次中温预热；形状复杂或厚件采用低中温两次预热，也可以采用三次预热; 预热时间与淬火加热保温时间大体一致。W18Cr4V 在中温预热时，索氏体向奥氏体的转变在较低温度范围内预先发生，形成含碳量很低的奥氏体; 在高温预热时，二次碳化物向奥氏体中溶解，奥氏体中含碳量及合金度增加，碳原子扩散，使奥氏体晶粒内部各处碳浓度逐渐均匀，但奥氏体晶粒不断长大。 W18Cr4V 钢预备热处理后的组织，为均匀的索氏体和碳化物，如图12-7所示。
表12-3 W18Cr4V 常见的预备热处理工艺
图12-7 W18Cr4V 钢预备热处理后的金相组织( ×200)
2.淬火
预热后的W18Cr4V 钢在淬火保温过程中，碳溶入基体，提高淬透性和硬度;钨元素一部分与碳形成合金碳化物，提高耐磨性，另一部分固溶于基体，提高抗回火稳定性和红硬性，在高温下可预防晶粒长大; 铬溶入奥氏体中增加稳定性，显著提高钢的回火稳定性和淬透性; 钒提高红硬性和耐磨性，形成稳定的碳化物，高温状态不易固溶;钼诱发二次硬化，提高红硬性。因此需要选取合适的淬火保温温度。淬火温度越高，会增加碳化物及合金元素( W 、 Mo 、 Cr 、 V) 的溶入量，提高耐磨性、红硬性、切削寿命;但温度过升高，则钢的晶粒粗化，导致钢的强度和韧性下降。为使基体获得尽可能高的合金化，保证具有好的耐磨性、硬度和红硬性，W18Cr4V 钢一般正常淬火温度选择在低于熔化温度约20～40 ℃区间（1270～1290℃）。选择淬火温度 1270、1275、1280、1285 ℃ 进行试验，保温时间为 10 s/mm ，空冷。淬火冷却后的硬度值与晶粒度如图12-8。从图12-8
可观察到，随着淬火温度的提高，硬度逐渐下
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降。这是因为淬火温度越高，钨钼碳化物以较快速度溶解到奥氏体中，奥氏体及马氏体中的碳和合金元素含量逐渐增加，这时钢的硬度理论上应该增加，但奥氏体中合金含量的提高使马氏体的转变温度点( Ms) 降低，淬火后高速钢的残余奥氏体含量增加，导致硬度下降。淬火温度继续提高，由于合金碳化物完全（或大部分）溶入奥氏体中，阻碍晶粒长大的作用消失。因此超过 1285 ℃时晶粒出现明显长大，出现过热过烧等现象。
图12-8 不同温度淬火后高速钢的硬度与晶粒度
综合考虑不同淬火温度下W18Cr4V 的组织与性能，1275 ℃为最合理的淬火温度。图12-9为 W18Cr4V 钢在1275 ℃保温时间为 10 s/mm ，空冷淬火后试样的金相组织，由马氏体、残余奥氏体及粒状碳化物组成。
图12-9 W18Cr4V 钢在1275 ℃淬火后的金相组织( 200 ×)
W18Cr4V 钢淬火冷却速度的选择有如下特点：由于合金元素含量高，较快的淬火冷却速率可能会诱发奥氏体转变为马氏体过程中产生大量内应力，导致工件开裂、变形。但冷却速率不宜过慢，否则碳化物从过饱和的奥氏体中析出，
降低奥氏体的合金度，导致淬火后的红硬性
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和韧性下降。在生产实际中小尺寸的工具可采用空冷，而形状复杂的大型工具或变形要求较严的工具则采用盐浴等温淬火。
3.回火
淬火冷却后的W18Cr4V 钢需及时回火。目的是达到最佳的碳化物二次析出硬化效应、残留奥氏体充分转变和残留应力彻底消除。图12-10是1275 ℃保温时间为 10 s/mm ，空冷试样在不同温度回火后的硬度值。从图12-10可观察到560 ℃为硬度最高的回火温度。但其金相组织中后可检测到淬火态的W18Cr4V 钢残留奥氏体含量约30%，一次回火仍存在大含量残留奥氏体。因此，淬火后的W18Cr4V 钢一般采用多次回火。
图12-10 不同温度回火后高速钢的硬度
图12-11是1275 ℃保温时间为 10 s/mm ，空冷试样在560 ℃不同回火次数后的金相组织及显微硬度值。
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(a) 一次回火;(b) 两次回火;(c) 三次回火;(d) 硬度
图12-11 不同回火次数后的 W18Cr4V 金相组织( 200 ×) 和显微硬度
W18Cr4V 钢淬火、回火后的组织均为回火马氏体 + 碳化物 + 残余奥氏体（图中白亮色），三次回火后可达到最佳的碳化物二次析出硬化效应，可使残留奥氏体充分转变并消除残留应力，也能提高显微硬度，如图12-11(d)， 因此最佳的回火次数为三次。为了促使回火后的奥氏体能充分转变为马氏体 ，并防止奥氏体稳定化，高速钢每次回火后，必须冷至室温才能进行下一次回火，否则残余奥氏体过于稳定、不易转变，会产生回火不足的情况。W18Cr4V 钢常规的热处理工艺流程图如图12-12所示。
图12-12 W18Cr4V 钢常规热处理工艺流程图
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14.3 球墨铸铁的热处理
球墨铸铁是 20 世纪 40 年代末发展起来的结构材料，除有类似于灰铸铁的良好减震性、耐磨性、切削加工性和铸造工艺性外，还具有比普通灰铸铁高得多的强度、塑性和韧性。延伸率3% 左右，抗拉强度可达 1200~1450MPa ；抗拉强度 400MPa 左右，延伸率可达 17%，冲击值可达60J/cm 2
。球墨铸铁的基体形式有：铁素体、珠光体、铁素体加珠光体、贝氏体、奥氏体加贝氏体。球墨铸铁经过一定的热处理可使基体组织充分发挥作用，从而可以显著改善力学性能。因此，球墨铸铁像钢一样，其热处理工艺有退火、正火、调质、等温淬火、感应加热淬火和表面化学热处理等。目前，基体组织为奥氏体加贝氏体的奥贝球墨铸铁已广泛应用于生产受力复杂，强度、韧性、耐磨性等要求较高的零件，如汽车、拖拉机、内燃机等的曲轴、凸轮轴，还有通用机械的中压阀门等。
本小节以奥贝球墨铸铁为例，介绍球墨铸铁的热处理工艺。表12-4为奥贝球墨铸铁化学成分。
表12-4 奥贝球墨铸铁化学成分（质量分数，wt%）
常规的奥贝球墨铸铁热处理工艺流程如图12-13 所示。
图12-13奥贝球墨铸铁 热处理工艺流程
球墨铸铁由于其成分和材料尺寸不同，其最佳的热处理工艺参数不同。图12-14是表12-4成分的材料在860℃、880℃、900℃下奥氏体化1h 后，空冷组织。图中呈灰色针状的是贝氏体组织，白色区域主要是马氏体和残余奥氏体。从图14-14可观察到，三种温度下奥氏体化后的样品，其组织都是由大量针状贝氏体及残余奥氏体组成。白色的残余奥氏体均匀分布在贝氏体之间，这种组织有利于提高材料的强硬度和塑韧性。但是，880℃、900℃下奥氏体化组织中的贝氏体针明显长大、粗化。因此，选择组织细小的860℃为奥氏体化最佳工艺参数。
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(a) 860℃ (b)880 °C (c) 900 °C
图12-14 不同奥氏体化温度下的金相组织
图12-15为860℃下保温不同时间后空冷样品的金相组织。可以观察到奥氏体化时间从60min 到120min ，贝氏体形态从细针状逐渐变得粗大。保温120min 的样品中，局部贝氏体粗化且残余奥氏体不均匀分布。细针状贝氏体以及在贝氏体之间均匀分布的残余奥氏体是奥贝球墨铸铁的强硬度和塑韧性的根源。因此，奥氏体化时间选择60min 是最佳工艺参数。
(a) 60min (b) 90min (c) 120min
图12-15 860℃下不同奥氏体化时间的金相组织
860℃奥氏体化60min ，在不同淬火温度下保温60min 后空冷样品的强度和伸长率如图12-16所示。从图可观察到样品在340℃等温淬火时综合力学性能最佳。
图12-16 不同等温淬火温度下的强度和伸长率图
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通过上述处理工艺参数的优化试验，可获得表12-4成分的球墨铸铁，其最佳工艺参数为：奥氏体化温度860℃、时间60min ，等温淬火温度340℃、时间60min 。综合力学性能最好，抗拉强度为1228MPa ，伸长率为8.1%。
金属材料与热处理课后习题答案
第1章金属的结构与结晶 一、填空： 1、原子呈无序堆积状态的物体叫，原子呈有序、有规则排列的物体称为。一般固态金属都属于。 2、在晶体中由一系列原子组成的平面，称为。通过两个或两个以上原子中心的直线，可代表晶格空间排列的的直线，称为。 3、常见的金属晶格类型有、和三种。铬属于晶格，铜属于晶格，锌属于晶格。 4、金属晶体结构的缺陷主要有、、、、、和 等。晶体缺陷的存在都会造成，使增大，从而使金属的提高。 5、金属的结晶是指由原子排列的转变为原子排列的过程。 6、纯金属的冷却曲线是用法测定的。冷却曲线的纵坐标表示，横坐标表示。 7、与之差称为过冷度。过冷度的大小与有关， 越快，金属的实际结晶温度越，过冷度也就越大。 8、金属的结晶过程是由和两个基本过程组成的。 9、细化晶粒的根本途径是控制结晶时的及。 10、金属在下，随温度的改变，由转变为的现象称为
同素异构转变。 二、判断： 1、金属材料的力学性能差异是由其内部组织结构所决定的。（） 2、非晶体具有各向同性的特点。（） 3、体心立方晶格的原子位于立方体的八个顶角及立方体六个平面的中心。（） 4、金属的实际结晶温度均低于理论结晶温度。（） 5、金属结晶时过冷度越大，结晶后晶粒越粗。（） 6、一般说，晶粒越细小，金属材料的力学性能越好。（） 7、多晶体中各晶粒的位向是完全相同的。（） 8、单晶体具有各向异性的特点。（） 9、在任何情况下，铁及其合金都是体心立方晶格。（） 10、同素异构转变过程也遵循晶核形成与晶核长大的规律。（） 11、金属发生同素异构转变时要放出热量，转变是在恒温下进行的。（） 三、选择 1、α—Fe是具有（）晶格的铁。 A、体心立方 B、面心立方 C、密排六方 2、纯铁在1450℃时为（）晶格，在1000℃时为（）晶格，在600℃时为 （）晶格。A、体心立方 B、面心立方 C、密排六方 3、纯铁在700℃时称为（），在1000℃时称为（），在1500℃时称为（）。
钢铁材料的一般热处理,一张表全懂了
热处理是指金属材料在固态下，通过加热、保温、冷却的手段，改变金属材料内部的组织状态，从而获得所需性能的一种热加工工艺。常见的热处理的方法请参考下表。 名称热处理过程热处理目的 1．退火将钢件加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢 冷却到室温 ①降低钢的硬度，提高塑性，以利于 切削加工及冷变形加工 ②细化晶粒，均匀钢的组织，改善钢 的性能及为以后的热处理作准备 ③消除钢中的内应力。防止零件加工 后变形及开裂 退火类别(1)完全退火 将钢件加热到临界温度(不同钢材临界温度也不同， 一般是710-750℃，个别合金钢的临界温度可达8 00—900oC)以上30—50oC，保温一定时间，然后 随炉缓慢冷却(或埋在沙中冷却) 细化晶粒，均匀组织，降低硬度，充 分消除内应力完全退火适用于含碳量 (质量分数)在O．8％以下的锻件或铸 钢件 (2)球化退火 将钢件加热到临界温度以上20～30oC，经过保温以 后，缓慢冷却至500℃以下再出炉空冷 降低钢的硬度，改善切削性能，并为 以后淬火作好准备，以减少淬火后变 形和开裂,球化退火适用于含碳量(质 量分数)大于O．8％的碳素钢和合金工 具钢 (3)去应力退火 将钢件加热到500～650oC，保温一定时间，然后 缓慢冷却(一般采用随炉冷却) 消除钢件焊接和冷校直时产生的内应 力，消除精密零件切削加工时产生的 内应力，以防止以后加工和用过程中 发生变形 去应力退火适用于各种铸件、锻件、 焊接件和冷挤压件等 2．正火将钢件加热到临界温度以上40～60oC，保温一定时 间，然后在空气中冷却 ①改善组织结构和切削加工性能 ②对机械性能要求不高的零件，常用 正火作为最终热处理
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一、填空（每空0.5 分，共 23 分） 1 、200HBW10/3000表示以毫米压头，加载牛顿的试验力，保持秒测得的 硬度值，其值为。 1、洛氏硬度 C 标尺所用压头为，所加总试验力为牛顿，主要用于测的硬度。 2 、金属常见的晶格类型有、、。α -Fe 是晶格，γ -Fe 是 晶格。 2 、与之差称为过冷度，过冷度与有关，越大，过冷度也越大，实际结晶温 度越。 3 、钢中常存元素有、、、，其中、是有益元素，、是有害 元素。 3、表示材料在冲击载荷作用下的力学性能指标有和，它除了可以检验材料的冶炼和热加工质 量外，还可以测材料的温度。 3 、拉伸试验可以测材料的和指标，标准试样分为种，它们的长度分别是和。 4 、疲劳强度是表示材料在载荷作用下的力学性能指标，用表示，对钢铁材料，它是试验循环数达时的应力值。 4 、填出下列力学性能指标的符号： 上屈服强度，下屈服强度，非比例延伸强度，抗拉强度，洛氏硬度 C 标尺，伸长率，断面收缩率，冲击韧度，疲劳强度，断裂韧度。 5 、在金属结晶时，形核方式有和两种，长大方式有和两种。 5 、单晶体的塑性变形方式有和两种，塑性较好的金属在应力的作用下，主要以方式进行变形。 5 、铁碳合金的基本组织有五种，它们分别是，，，，。 ６、调质是和的热处理。 6 、强化金属的基本方法有、、三种。 6 、形变热处理是将与相结合的方法。 ７、根据工艺不同，钢的热处理方法有、、、、。 ９、镇静钢的主要缺陷有、、、、等。 10、大多数合金元素（除Co 外），在钢中均能过冷奥氏体的稳定性，使 C 曲线的位置，提 高了钢的。 11、按化学成分，碳素钢分为、、，它们的含碳量围分别为、、 。 12、合金钢按用途主要分为、、三大类。 13、金属材料抵抗冲击载荷而的能力称为冲击韧性。 14、变质处理是在浇注前向金属液体中加入促进或抑制的物质。 15、冷塑性变形后的金属在加热过程中，结构和将发生变化，其变化过程分为、、三个 阶段。 10、在机械零件中，要求表面具有和性，而心部要求足够和时，应进行表面热处理。 16、经冷变形后的金属再结晶后可获得晶粒，使消除。 17、生产中以划分塑性变形的冷加工和。 18、亚共析钢随含碳量升高，其力学性能变化规律是：、升高，而、降低。 19、常用退火方法有、、、、等。 20、08 钢含碳量， Si 和 Mn 含量，良好，常轧成薄钢板或带钢供应。
钢铁材料的一般热处理,一个表全懂了
钢铁材料的一般热处理，一个表全懂了 钢铁材料的一般热处理名称热处理过程热处理目的 1．退火将钢件加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却到室温①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工②细化晶粒，均匀钢的组织，改善钢的性能及为以后的热处理作准备③消除钢中的内应力。防止零件加工后变形及开裂退火类别(1)完全退火将钢件加热到临界温度(不 同钢材临界温度也不同，一般是710-750℃，个别合金钢的临界温度可达800—900oC)以上30—50oC，保温一定时间，然后随炉缓慢冷却(或埋在沙中冷却)细化晶粒，均匀组织， 降低硬度，充分消除内应力完全退火适用于含碳量(质量分数)在O．8％以下的锻件或铸钢件(2)球化退火将钢件加热到临界温度以上20～30oC，经过保温以后，缓慢冷却至500℃ 以下再出炉空冷降低钢的硬度，改善切削性能，并为以后淬火作好准备，以减少淬火后变形和开裂,球化退火适用于含碳量(质量分数)大于O．8％的碳素钢和合金工具钢(3)去应力 退火将钢件加热到500～650oC，保温一定时间，然后缓慢冷却(一般采用随炉冷却)消除钢件焊接和冷校直时产生的内 应力，消除精密零件切削加工时产生的内应力，以防止以后加工和用过程中发生变形去应力退火适用于各种铸件、锻件、焊接件和冷挤压件等2．正火将钢件加热到临界温度以上
40～60oC，保温一定时间，然后在空气中冷却①改善组织 结构和切削加工性能②对机械性能要求不高的零件，常用正火作为最终热处理③消除内应力3．淬火将钢件加热到淬火温度，保温一段时间，然后在水、盐水或油(个别材料在空气中)中急速冷却①使钢件获得较高的硬度和耐磨性②使钢件 在回火以后得到某种特殊性能，如较高的强度、弹性和韧性等淬火类别(1)单液淬火将钢件加热到淬火温度，经过保温以后，在一种淬火剂中冷却单液淬火只适用于形状比较简单，技术要求不太高的碳素钢及合金钢件。淬火时，对于直径或厚度大于5～8mm的碳素钢件，选用盐水或水冷却；合金钢件选用油冷却(2)双液淬火将钢件加热到淬火温度，经过保温以后，先在水中快速冷却至300—400oC，然后移人油中冷却 (3)火焰表面淬火用乙炔和氧气混合燃烧的火焰喷射到零件 表面，使零件迅速加热到淬火温度，然后立即用水向零件表面喷射, 火焰表面淬火适用于单件或小批生产、表面要求硬而耐磨，并能承受冲击载荷的大型中碳钢和中碳合金钢件，如曲轴、齿轮和导轨等 (4)表面感应淬火将钢件放在感应器中，感应器在一定频率的交流电的作用下产生磁场，钢件在磁场作用下产生感应电流，使钢件表面迅速加热(2一lOmin)到淬火温度，这时立即将水喷射到钢件表面。经表面感应淬火的零件，表面硬而耐磨，
钢铁材料的一般热处理,一个表全懂了
钢铁材料的一般热处理 名称热处理过程热处理目的 1．退火将钢件加热到一定温度，保温一定 时间，然后缓慢冷却到室温①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工 ②细化晶粒，均匀钢的组织，改善钢的性能及为以后的热处理作准备③消除钢中的内应力。防止零件加工后变形及开裂 退火类别(1)完全退火 将钢件加热到临界温度(不同钢材 临界温度也不同，一般是710-7 50℃，个别合金钢的临界温度可 达800—900oC)以上30—50 oC，保温一定时间，然后随炉缓 慢冷却(或埋在沙中冷却) 细化晶粒，均匀组织， 降低硬度，充分消除内 应力完全退火适用于含 碳量(质量分数)在 O．8％以下的锻件或铸 钢件 (2)球化退火 将钢件加热到临界温度以上2 0～30oC，经过保温以后，缓慢 冷却至500℃以下再出炉空冷 降低钢的硬度，改善切 削性能，并为以后淬火 作好准备，以减少淬火 后变形和开裂,球化退火 适用于含碳量(质量分 数)大于O．8％的碳素 钢和合金工具钢(3)去应力退火 将钢件加热到500～650oC，保 温一定时间，然后缓慢冷却(一般 采用随炉冷却) 消除钢件焊接和冷校直 时产生的内应力，消除 精密零件切削加工时产 生的内应力，以防止以 后加工和用过程中发生 变形 去应力退火适用于各种 铸件、锻件、焊接件和 冷挤压件等 2．正火将钢件加热到临界温度以上4 0～60oC，保温一定时间，然后 在空气中冷却 ①改善组织结构和切削 加工性能 ②对机械性能要求不高 的零件，常用正火作为 最终热处理 ③消除内应力 3．淬火将钢件加热到淬火温度，保温一段 时间，然后在水、盐水或油(个别 材料在空气中)中急速冷却 ①使钢件获得较高的硬 度和耐磨性 ②使钢件在回火以后得
热处理对金属材料的影响
热处理对金属材料的影响 热处理是借助于一定的热作用（有时兼之机械作用、化学作用或其他 作用）来人为的改变金属或合金内部组织和结构的过程，从而获得所 需要性能的工艺操作。金属材料及制品生产过程中之所以需要热处理，其主要作用和目的： 1、改善工艺性能，保证工艺顺利进行； 2、提高使用性能，充分发挥材料潜力。 一、金属热处理的本质 在各种金属材料和制品的生产过程中，为使金属工件具有所需要 的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成型工艺外，热处理是不可缺少的重要环节之一。为了使金属材料获得所需要 的性能，热处理技术发挥着重要作用，广泛应用于现代工艺中。与其 他加工工艺相比，热处理一般不改变工件形状和整体的化学成分，而 是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予 或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不 是肉眼所能看到的。 金属整个生产过程中均可进行相应的热处理以改善金属材料性能。金属铸件通常需要进行消除内应力的低温退火，或完全退火，或正火，有的还需要淬火后回火（时效）。对金属锭的热处理、压力加工过程中的和成品的热处理，在冶金企业和机械工厂内，它是半成品和机器零件制造的主要工序之一。热处理作为中间工序，能改进共建的某些加工性能（如锻造性、切削性等）；若作为最后操作，它能赋予金属和合金以
所需力学、物理和化学等综合性能，保证产品符合规定的质量要求。在影响金属材料结构变化的深度和多样性方面，热处理较机械加工或其他处理也更为有效。例如，各种钢材常须进行正火处理，以获得细而均匀的组织和较好的力学性能。调质钢需进行淬火及高温回火以保证良好的整体力学性能。此外，有色金属及其合金的半成品和制品的加工流程中，热处理更是重要的组成部分之一。铝合金一般需经过时效强化来提高强度，以达到所需的力学性能要求。 二金属热处理的工艺 热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷 却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。加热是热处理的重要步 骤之一。金属热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源， 进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。 利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动 粒子进行间接加热。 金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件 表面碳含量降低)，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。 因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热， 也可用涂料或包装方法进行保护加热。 加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度， 是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处 理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得需要的 组织。另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加
材料表面热处理常用方法及特点
表面处理的常用方法及特点 摘要：表面处理方法分类简要描述及特点 关键字：表面处理 一、电镀 定义：电镀(Electroplating)就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止金属氧化（如锈蚀），提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性(硫酸铜等）及增进美观等作用。 特点：电镀时，镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的工件做阴极，镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或尺寸。电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性和表面美观。利用电解作用在机械制品上沉积出附着良好的、但性能和基体材料不同的金属覆层的技术。电镀层比热浸层均匀，一般都较薄，从几个微米到几十微米不等。通过电镀，可以在机械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面层，还可以修复磨损和加工失误的工件。 此外，依各种电镀需求还有不同的作用。举例如下：
1、镀铜：打底用，增进电镀层附着能力，及抗蚀能力。（铜容易氧化，氧化后，铜绿不再导电，所以镀铜产品一定要做铜保护） 2、镀镍：打底用或做外观，增进抗蚀能力及耐磨能力，(其中化学镍为现代工艺中耐磨能力超过镀铬)。（注意，现在许多电子产品，比如DIN头，N头，不再使用镍打底，主要是由于镍有磁性，会影响到电性能里面的无源互调） 3、镀金：改善导电接触阻抗，增进信号传输。(金最稳定，也最贵。) 4、镀钯镍：改善导电接触阻抗，增进信号传输，耐磨性高于金。 5、镀锡铅：增进焊接能力，快被其他替物取代(因含铅现大部分改为镀亮锡及雾锡)。 6、镀银：改善导电接触阻抗，增进信号传输。(银性能最好，容易氧化，氧化后也导电) 电镀是利用电解的原理将导电体铺上一层金属的方法。除了导电体以外，电镀亦可用于经过特殊处理的塑胶上。电镀的过程基本如下：1、把镀上去的金属接在阳极2、要被电镀的物件接在阴极3、阴阳极以镀上去的金属的正离子组成的电解质溶液相连4、通以直流电的电源后，阳极的金属会氧化（失去电子），溶液中的正离子则在阴极还原（得到电子）成原子并积聚在阴极表层。 电镀后被电镀物件的美观性和电流大小有关系，电流越小，被电镀的物件便会越美观；反之则会出现一些不平整的形状。 电镀的主要用途包括防止金属氧化(如锈蚀) 以及进行装饰。不少硬币的外层亦为电镀。
钢铁材料的热处理
一、名词解释 1、奥氏体的起始晶粒度； 2、实际晶粒度； 3、本质晶粒度； 4、奥氏体； 5、索氏体； 6、屈氏体； 7、贝氏体； 8、马氏体； 9、退火； 10、正火； 11、淬火； 12、回火； 13、低温回火； 14、中温回火； 15、高温回火； 16、冷处理； 17、时效处理； 18、淬火临界冷却速度； 19、淬透性； 20、淬硬性； 21、再结晶； 22、重结晶； 23、调质处理； 24、表面淬火； 25、化学热处理； 二、判断题 1、结构钢的淬硬性，随钢中碳质量分数的增大而增大。 2、淬火获得马氏体的必要条件之一是其淬火冷却速度必须小于V k。 3、钢进行分级淬火的目的是为了得到下贝氏体组织、 4、弹簧钢最终热处理应是淬火+低温回火。 5、珠光体的片层间距越小，其强度越高，塑性越差。 6、钢的临界冷却速度V k越大，则其淬透性越好。 7、钢的淬透性与其实际冷却速度无关。 8、马氏体的强度和硬度总是大于珠光体的。 9、马氏体的硬度主要取决于淬火时的冷却速度。 10、马氏体是碳溶如γ─Fe中形成的过饱和固溶体。 11、钢经热处理后，其组织和性能必然会改变。 12、马氏体转变是通过切变完成的，而不是通过形核和长大来完成的。 13、对金属进行冷、热加工都会产生加工硬化。 14、在共析温度下，奥氏体的最低碳质量分数是0.77%。 15、贝氏体转变是非扩散性转变。
16、表面淬火主要用于高碳钢。 17、钢的低温回火的温度为400℃以下。 18、加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得均匀的P体组织。 19、钢的高温回火温度为400℃以下。 20、钢的中温回火的温度为300~250℃。 21、正火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后随炉冷却。 22、退火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用空气中冷却。 23、调质钢经淬火和高温回火后的组织是回火马氏体。 24、马氏体转变温度区的位置主要与钢的冷却速度有关。 25、钢的热处理是通过加热、保温和冷却，以改变钢的形状、尺寸，从而改善钢 的性能的一种工艺方法。 三、填空题 1.钢的晶粒度有三种，分别是，和。 2.本质晶粒度是根据标准实验方法，在保温足够时间后测定的钢中晶粒的大小。 3.贝氏体是和组成的混合物。 4.马氏体是碳在中的过饱和固溶体，奥氏体是碳在中形成的间隙固溶体。 5.处于临界点以下的不稳定的将要发生分解的奥氏体称为。 6.过冷奥氏体的等温冷却转变曲线称为；过冷奥氏体的连续冷却转变曲线称为。 7.珠光体类型卒子有三种，分别是，和。 8.贝氏体类型组织有两种，分别是和。 9.马氏体组织有两种，分别是和。 10.钢获得马氏体的条件是：钢从奥氏体状态冷却，来不及发生而发生无的相变。 11.钢的淬火是将钢加热到以上的一定温度，保温一定时间，然后以临界淬火速度的冷却速度冷却，使过冷奥氏体转变为或组织的热处理工艺。 12.回火工艺是将淬火钢重新加热到点一下的某一温度，保温一段时间后，冷却到的一种热处理操作过程。 13.低温回火是将淬火钢重新加热以下的回火，中温回火是将淬火钢重新加热之间的回火，高温回火是将淬火钢重新加热以上的回火。 14.调质处理是碳素钢或合金钢加的热处理过程。 15.回火的目的是：⑴，；⑵；⑶；⑷。 四、问答题 1.何谓钢的热处理？钢的热处理操作有哪些基本类型？ 2.何谓本质细晶粒钢？本质细晶粒钢的奥氏体晶粒是否一定比本质粗晶粒钢的 细？ 3.说明共析钢C曲线各个区和各跳线的物理意义？
钢铁材料热处理及组织性能
钢铁材料热处理及组织性能 班级：机设13-A1 姓名：朱铭书 学号：120133404056
摘要：钢材是当前社会运用最广泛的材料之一，具有非常悠久的历史，它推动了社会的大力发展，促进了社会的进步。作为结构材料．钢的组织和性能在很高的层面决定了产品的质量，因此，在选取钢铁材料时主重其组织与性能。然而，回望钢铁发展的历史，钢组织与性能与材料成分和热处理工艺有着千丝万缕的关系，通过改善材料成分和热处理工艺可以有效提升钢组织与性能。本文将对钢铁材料热处理及组织性能做浅显分析。 正文：一、钢的退火与正火 1、钢的退火是将工件加热到工艺要求的温度，经过适当的保温以后，在缓慢冷却下来的热处理工艺过程。加热温度在Ac3点以上的称为完全退火；加热温度在Ac1和Accm之间的称为不完全退火或球化退火；加热温度在A1点以下称为低温退火；还有扩散退火等退火工艺。退火的加热速度一般不受限制，但对于高合金钢和大截面工件，升温不可过快，否则，由于导热性差，引起很大的热应力，使工件产生变形甚至开裂。一般将升温速度控制在100～180℃/h比较适宜。加热时间是根据工件的有效厚度，并考虑装炉量、装炉方式和加热方法确定的，可以查阅热处理手册加以确定。退火的冷却方式是根据退火工艺的具体要求进行。（1）完全退火只适用于亚共析钢，加热温度为Ac3＋（20～30℃），合金钢可以略微高于此温度，保温足够时间后，随后缓冷（炉内冷却或按要求的冷却速度冷却）到550～500℃以下，再空冷。在加热和冷却的过程中，钢的内部组织全部进行了重结晶，即发生了加热时的奥氏体化和冷却时的奥氏体分解转变。所以完全退火又称重结晶退火。在重结晶过程中经历了两次形核长大，因此细化了晶粒。完全退火使钢获得了接近平衡状态的细晶粒组织，同时消除了焊接、铸钢、热锻轧钢中的粗大组织和魏氏组织，以及因终锻、终轧的温度过低造成的带状组织。完全退火还提高韧性，消除因冷速较快造成的内应力，降低含碳较高的亚共析钢硬度，以
材料及其热处理方式和性能影响
金属材料 一、金属材料包括黑色金属材料和有色金属材料。 二、黑色金属是指铁和碳的合金。如钢、生铁、铸铁等。 1、钢和生铁都是以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。 钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%生铁是指把铁矿石放到高炉中冶炼而成的产品，主要用来炼钢和制造铸件。生铁含碳量大于2％ 2、把铸造生铁放在熔铁炉中熔炼，即得到铸铁（液状），把液状铸铁浇铸成铸件，这种铸铁叫铸铁件。 三、有色金属材料 有色金属又称非铁金属，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。 金属材料在各种外力作用下所表现出來的性能称为机械性能。金属的机械性能主要包括:強度、塑性、硬度、韧性及疲劳強度等。 1.強度: 強度是金属材料在靜载荷作用下，抵抗变形和破断的能力。 A.弹性极限 : 材料在外力作用下只产生弹性变形时所能承受的最大应力称为弹性极限，符号σe。 B.屈服极限 : 材料产生屈服现象时的应力称为屈服极限或屈服強度,符号σS。 C.抗拉強度: 材料在拉断前所能承受的最大应力为抗拉強度或強度极限，符号σb。 2.塑性: 金属材料在断裂前发生塑性变形的能力称为塑性。延伸率 (δ)和断面收缩率(ψ)是衡量金属材料塑性的指标。 3. 冲击韧性: 金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力，称为冲击韧性。 4.疲劳強度: 疲劳強度又称疲劳极限。減少零件的应力集中，改善零件表面质量及使零件表面保留压应力均能有效地提高零件的疲劳強度。 5.硬度: 硬度即指材料抵抗局部变形，特別是塑性变形、压痕或划痕的能力，它是各种零件和工具必须具备的性能指标之一，也是热处理主要的质量检验标准。
钢铁材料的热处理
序 号 名称含义 1 晶粒和晶 界 金属结晶后形成的外形不一致、内部品格排列方向一致的小晶体，称为晶粒。 晶粒与晶粒之间的分界面，称为晶界 2 相和相界在金属或合金中，凡成分相同、结构相同并有界面相互隔开的均匀组成部分，称为相。相与相之间的界面，称为相界 3 固溶体在组成合金的一种金属元素的晶体中溶有另一种元素的原子形成的固态相，称为固溶体。固溶体一般有较高的强度、良好的塑性、耐蚀性以及较高的电阻和磁性 4 金属化合 物 合金中不同元素的原子相互作用形成的、晶格类型和性能完全不同于其组成元 素的、具有金属特性的固态相，称为金属化合物 5 奥氏体奥氏体是碳和其他元素溶解在y-Fe中的固溶体。奥氏体具有面心立方晶体，塑性好，一般在高温下存在 6 铁索体铁素体是碳和其他元素溶解于a-Fe中的固溶体。铁素体具有体心立方晶格，含碳量极少，其性能与纯铁极为相似，也叫纯铁体 7 渗碳体渗碳体是铁和碳的化合物，也称碳化三铁(№c)，含碳量6.69％，具有复杂的品格结构。其性能硬而脆，几乎没有塑性 8 珠光体珠光体是铁索体和渗碳体相间的片层状组织。因其显微组织有指纹状的珍珠光泽而得名。其性能介于铁素体和渗碳体之间，强度、硬度适中，并具有良好的塑性和韧性 9 索氏体亦称细珠光体，是奥氏体在低于珠光体形成温度分解而成的铁素体和渗碳体的混合物。其层片比珠光体细，仅在高倍显微镜下才能辨别。硬度、强度和冲击韧性均高于珠光体 10 屈氏体亦称极细珠光体，由奥氏体在低于珠光体形成温度分解而成的铁素体和渗碳体的混合体。其层片比索氏体更细。其硬度和强度均高于索氏体 11 贝氏体贝氏体是过饱和铁素体和渗碳体的混合物。贝氏体又分为上贝氏体和下贝氏体。在较高温度形成的称“上贝氏体”，呈羽毛状；在较低温度形成的称“下贝氏体”，呈针状或竹叶状。下贝氏体与上贝氏体相比，其硬度和强度更高，并保持一定的韧性和塑性 12 马氏体马氏体通常是指碳在a-Fe中的过饱和固溶体。钢中马氏体的硬度随碳含量的增加而提高。高碳马氏体硬度高而脆，低碳马氏体则有较高的韧性。马氏体在奥氏体转变产物中硬度最高 13 莱氏体是碳合金中的一种共晶组织。在高温时由奥氏体和渗碳体构成；在低温时(727℃以下)，由珠光体和渗碳体构成。含碳量为4.3％，组织中含有大量渗碳体，所以硬度高，塑性、韧性低 14 断口检验断口组织是钢材质量标志之一。将试样刻槽或折断后用肉眼或lO倍放大镜检查断口情况，称为断口检验。从断口可以看出金属的缺陷 15 塔形车削 发 纹检验 将钢材车成规定的塔形或阶梯形试样，然后用酸蚀或磁粉法检验发纹，简称塔 形检验 注：含碳量皆指质量分数
金属材料及热处理
第四章 金属材料和热处理学案 本章重点 1．掌握：强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度的含义。 2．了解：工艺性能的含义。 3．了解：热处理的概念及目的。 4．熟悉：退火、正火、淬火、回火，表面热处理的方法。 5．掌握：碳素钢的概念、分类、牌号的表示方法及性能。 6．掌握：合金钢的牌号及表示方法。 7．熟悉：铸铁分类牌号及用途。 本章内容提要 一．金属材料的性能 1．物理、化学性能 物理性能是指金属材料的密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等具有物理特征的一些性能。 化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。如：耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性。 2．金属材料的机械性能 金属材料在外力作用下所表现出来的性能就是力学性能。主要有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。 （1）强度 强度是材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。可分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度和抗扭强度。常用的强度是抗拉强度。工程上常用的强度指标是屈服点和抗拉强度。 （2）塑性 塑性是金属材料在静载荷作用下产生永久变形的能力。常用塑性指标是伸长率和断面收缩率。 伸长率：是指试样拉断后的伸长与原始标距的百分比。 式中，L 0表示试样原长度（mm ），L 1表示试样拉断时的长度（mm ）。 断面收缩率：是指试样拉断后，缩颈处横截面积（A 1）的最大缩减量与原 始横截面积（A 0）的百分比。 （3）硬度 硬度是金属材料表面抵抗比它更硬的物体压入时所引起的塑性变形能力；是金属表面局部体积内抵抗塑性变形和破裂的能力。目前最常用的硬度是布氏硬度 （HB ）、洛氏硬度（HRC 、HRB 、HRA ）和维氏硬度（HV ）。 1o o 100%L L L -=?δ010 A A 100%A -=?ψ