1.1机械工程常用材料(课件）-高一《机械基础》同步教学（人民邮电版）

第1章 机械工程常用材料及钢的热处理 1.1机械工程常用材料 1.2 钢的热处理 1.3常用金属材料 1.4 钢铁材料的现场鉴别 是指金属材料在外力作用时表现出来的性能。 力学性能— 指标：强度、硬度、塑性、韧性等。 强度与塑性 静载单向静拉伸实验 应力 (σ)：单位横截面积的内力 标准拉伸试样：长试样L0=10d0 短试样L0=5d0 1.1机械工程常用材料 2. 硬度 材料抵抗局部变形、特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。 硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念 硬度试验简单易行，又无损于零件，而且可以近似的推算出材料的其他机械性能，因此在生产和科研中应用广泛。 硬度试验方法很多，机械工业普遍采用压入法来测定硬度， 压入法又分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。 3. 冲击韧性(Ak或ak ) 韧性：材料断裂前吸收变形能量的能力 冲击韧性：冲击载荷下材料抵抗变形和断裂的能力。 ak=冲击破坏所消耗的功Ak/标准试样断口截面积F 单位为焦耳/厘米²（J/cm²） ak值低的材料叫做脆性材料，断裂时无明显变形 ak值高，明显塑变，断口呈灰色纤维状，无光泽，韧性材料。 Ak=mg(h1-h2) 冲击吸收(Ak) ： 单位为焦耳 冲击韧度(ak) ： 韧脆转变温度：冲击吸收功急剧 变化或断口韧性急剧转变 的温度区域。 指材料适应加工工艺要求的能力 1.铸造性能——指金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能， 包括：流动性能、收缩性、偏析等。 2.焊接性能——指材料焊接时其工艺方法的难易程度及接口 处是否能满足使用目的的特性。 3.锻造性能——金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不 破裂的能力。 含碳量越高，焊接性越差。 含碳量越高，锻造性越差。 材料的工艺性能 含碳量4.3%的铁碳合金铸造性最好。 4.切削加工性：指材料被切削加工成合格零件的难易程度。 包含：刀具耐用度；切削力，切削温度，表面加工质量， 切屑的形状或断屑难易程度。 5.冲压性能：金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。 含碳量太高，切削性差。含碳量太低，切削性也差。 含碳量越高，冲压性越差。 6.热处理工艺性：指材料被热处理时达到性能等要求的难易程度。 如：淬硬性、淬透性。 1.2 钢的热处理 采用适当方式对材料或工件在固态下进行加热、 保温和冷却，以获得预期组织结构，从而获得所需性能的工艺方法。 热处理的实质 热处理工艺 热处理的原理 热处理 加热、保温、冷却 组织转变规律 改变组织结构 性能 钢的整体热处理 钢的退火与正火 种 类 加热温度 冷却方式 目 的 应 用 退 火 完全 退火 Ac3以上30～50℃ 随炉冷至600℃左右后出炉空冷 消除残余应力；细化晶粒 亚共析钢的铸、锻、焊件 球化 退火 Ac1以上10 ～20℃ 冷至略低于Arl温度，保温后随炉冷至600℃左右，出炉空冷 片状珠光体转变球状珠光体，降低硬度，改善切削加工性，为淬火作组织准备 过共析钢的刃具、量具、模具等 等温 退火 Ac3以上30～50℃或Ac1以上10～20℃ 较快冷却到珠光体转变温度区间的适当温度等温，使奥氏体转变为珠光体类组织后在空气中冷却 与完全退火和球化退火相同，但组织更均匀、晶粒更细小，缩短生产周期 高碳钢、合金工具钢和高合金钢 均匀化 退火 钢熔点以下100～200℃ 保温10～15 h后缓冷 消除铸造过程中产生的枝晶偏析，使成分均匀化 亚共析钢的铸锭 去应 力退火 A1以下 100～200℃ 随炉缓300～200℃出炉空冷 消除残余应力，稳定尺寸，减少变形 铸件、锻件、焊接件、冷冲压件及机械加工件等 再结 晶退火 T再=（0.35～0.40） T熔点（K） 缓冷 消除加工硬化，提高塑性，改善切削加工性及成形性能。 进一步冷变形钢件,冷变形钢材及其它合金成品 正 火 Ac3或Accm以上30 ～ 50℃ 空冷 细化晶粒；改善切削加工性；为最终热处理作组织准备 低碳钢、中碳钢的预备热处理；消除过共析钢的网状渗碳体；一般要求钢件的最终热处理。 钢的退火与正火 冷却速度慢，获得接近平衡组织。可降低硬度、细化晶粒、消除应力。 冷却速度比退火快，晶粒更细小。 低碳钢和低碳合金钢正火可提高硬度； 中碳钢正火可提高力学性能； 高碳钢正火可消除网状渗碳体。