金属工艺学期末复习第一章.doc

第一章1. ※硬度：指金属材料抵抗更硬物体压入其表面的能力，或者说是材料对局部塑性变形的抗力2. ※测量硬度的方法常见的有：布氏硬度和洛氏硬度3. ※布氏硬度测量原理：在规定的载荷F（单位：N）作用下，把一定直径D的淬火钢球（或硬质合金球）压入试样的表面，保持一定时间t后卸载，试样上随即出现一个压痕以压痕表面积S上单位面积所承受载荷的大小，作为所测金属的布氏硬度值用符号HBS（或HBW）表示4. ※布氏硬度一般是先测得压痕直径，根据直径查表确定材料的布氏硬度值，值越大材料越硬5. ※布氏硬度的表示方法：数值1（硬度值）+HBS（HBW）+数值2（球体直径mm）+/+数值3（试验载荷kgf）+/+数值4（载荷保持时间）若仅为10~15s时，可不标注； 150HBS10/1000/30, 用直径为10mm的钢球，在1000kgf（9807N）的载荷作用下，保持30s时测得的布氏硬度值为150；6. ※特点与应用：测量准确，重复性强；但因压痕较大，有损表面，且工件过硬时，压头易变形，故不宜测量成品零件、薄片材料及高硬度的材料通常用于测定退火、正火、调质处理（淬火加高温回火）后的钢件，以及铸铁和有色金属等材料的硬度。

7. ※洛氏硬度测量原理：是用一定的载荷将顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为1．588mm的淬火钢球压入被测试样表面，根据压痕的深度确定它的硬度值洛氏硬度值可以从洛氏硬度计的刻度盘上直接读出8. ※洛氏硬度表示方法：数值（硬度值）+HR+标尺符号（不同标尺的洛氏硬度）常用的有A，B，C三种标尺，HRC应用最广泛50HRC------用C标尺（用120°金刚石圆锥体作压头，载荷为1500N）测定的洛氏硬度值为509. ※洛氏硬度测量压痕的深度压痕越深，材料越软10. ※洛氏硬度的特点与应用：操作简便、迅速，压痕较小，且测试硬度范围广，可测成品件或较薄的工件，以及从很软到很硬的材料；但因压痕较小，当材料内部组织不均匀时，则测量值波动较大，不够精确，故在实际操作中，应在不同部位测量数次，然后取其平均值11. ※常见金属晶格类型：体心立方晶格，面心立方晶格，密排立方晶格金属的晶格类型不同，其性能必然有差异；即使某些金属的晶格类型相同，但由于各元素的原子半径及原子间的距离不同（晶格常数不同）等原因，在性能上也会有很大的差异12. ※过冷度的概念：理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度13. ※结晶过程：形成晶核——晶核长大形成晶核——晶核继续长大形成新晶核——结晶结束。

晶核的形成（有自发晶核、非自发晶核）与成长两者并存交替进行14. ※细化晶粒的措施：细化晶粒的措施------通过控制晶核的形成与长大来实现1）、增加过冷度；2）、添加适量杂质；3）、震动破碎（机械、超声波、电磁等）；4）、采取热处理等工艺手段15. ※纯金属的同素异构转变------冷却凝固后，由于温度（或压力）的变化，金属的晶格类型也发生变化的现象转变过程与液态金属的结晶过程类似：包含晶核的形成与长大）16. ※铁素体——碳溶解在α-Fe中形成的间隙固溶体，通常用F表示它仍保持α-Fe的体心立方晶格结构F中铁溶解碳的能力很小，随温度的不同而不同在 727 ℃时溶解度最大达 0.0218％韧性很好，强度和硬度均不高17. ※奥氏体——碳溶解在γ-Fe中形成的间隙固溶体A”表示它仍保持γ-Fe的面心立方晶格结构因晶格间隙较大， γ-Fe溶解碳的能力比α-Fe大在1148 ℃时， ωC最大达2.11％稳定的奥氏体在钢内存在的最低温度是727 ℃奥氏体的硬度不是很高（HB＝160～200），塑性很好，是绝大多数钢种在高温进行压力加工时所要求的组织18. ※渗碳体——铁与碳形成的稳定的金属化合物，“Fe3C”。

ωC = 6.69％，复杂的晶格形式渗碳体的硬度很高（HB= 800），而塑性极差，几乎为零，是一个硬而脆的组织 渗碳体在一定条件下可以分解成铁和石墨19. ※珠光体——由铁素体和渗碳体组成的机械混合物用“P”表示20. ※铁碳合金状态图（看图说出某一种材料的冷却过程，其中组织转变）21. ※铁碳合金状态图中点的意义特性点符号温度/℃ωC/%含义A15380纯铁的熔点C11484.3共晶点D12276.69渗碳体的熔点E11482.11碳在γ-Fe中的最大溶解度G9120纯铁的同素异构转变点S7270.77共析点P7270.0218碳在α-Fe中的最大溶解度Q室温0.0008室温时碳在α-Fe中的溶解度22. ※铁碳合金状态图中线的意义特性线含义ACD液态线AECF固态线GSA3线冷却时，不同含量的A中开始析出F线，使A的ωC沿此线向0.77％递增ESAcm线C在A中的固溶线即A冷却到此线时，开始析出Fe3CⅡ，使A的ωC沿此线向0.77％递减ECF共晶线 PSK共析线，A1线23. ※铁碳合金分类（安组织分）：ωC /%00.772.114.36.69FFe3CP 亚共析钢 过共析钢 亚共晶铁 过共析铁共析钢的室温组织：P（FP+Fe3C。

亚共析钢的室温组织：F+P过共析钢的室温组织：P+Fe3CⅡ （网状）共晶白口铁（变态莱氏体）的室温组织：P+Fe3CⅡ +Fe3C共晶24. ※钢的含碳量对机械性能的影响：碳是钢中的主要元素，对碳钢的性能影响也最大一般来说，含碳量升高，强度和硬度也升高，而塑性和韧性则降低，但当含碳量超过0．9％时，强度也开始降低含碳量对钢的工艺性能也有很大影响，一般来说，含碳量低的碳钢其焊接性能和锻压性能较好，反之则差25. ※高温下最基本的单项组织：FP+Fe3C+A，常温下最基本的单项组织：FP+Fe3C共析钢的室温基本组织：FP+Fe3C（铁素体加渗碳体），亚共析钢的室温基本组织：F+ FP+Fe3C，过共析钢的室温基本组织：FP+Fe3C +Fe3CⅡ （网状），共晶白口铁（变态莱氏体）的室温基本组织：FP+Fe3C +Fe3CⅡ +Fe3C共晶26. ※钢的热处理——是将钢在固态下进行加热、保温和冷却，改变其内部组织，从而获得所需要性能的一种金属加工工艺27. ※热处理的目的：由于钢在固态范围内，随着加热温度和冷却速度的变化，使其内部组织发生变化；钢的成分一定时，其机械性能取决于组织钢经过热处理后，能改变其机械性能。

热处理能有效地改善钢的组织，提高其力学性能并延长其使用寿命，是钢铁材料重要的强化手段28. ※整体热处理：正火，退火，回火，淬火29. 退火：（1）定义：把钢加热到高于临界点温度 Ac3 （亚共析钢）或 Ac1 （过共析钢）以上 20～30 C或低 于临界点温度（ Ac1 ）的某一温度，经保温后缓慢冷却（随炉冷却或在导热能力差的介质中冷却），以获得接近平衡组织(P)的工艺方法2）※目的：①消除铸、锻件在冷却过程中由于冷速过快而形成的不平衡组织或硬皮；对过共析钢而言，是为了获得球化珠光体，均能达到降低硬度，便于切削加工的目的；②提高塑性和韧性，以利于冷变形加工；③细化晶粒、均匀组织，以提高力学性能；④消除工件加工过程中由于冷却不均、变形不均而造成的内应力，以防止变形或开裂30. 正火：（1）定义：把工件加热到Ac3或Accm以上30℃～50℃，经适当的保温后，出炉空冷 2）优点：正火的冷速较退火快，能得到S，细化晶粒的效果较好 同样零件正火后的σb和HB比退火后的为高，且ωC↑，用两种方法处理后的σb和HB差别越明显3）※目的：①提高机械性能②改善切削性能③为淬火做组织准备31. ※退火与正火的选择：1、使用性能：对低、中碳钢，正火后的力学性能较好，若零件的性能要求不高，可采用正火作为最终热处理；对于结构复杂的零件，因正火冷速较快，工件有开裂的危险，故宜用退火。

2、切削性能：一般，低中碳钢应采用正火，高碳钢则应采用退火实践证明，工件的硬度在 HB＝170～230时，对切削加工最为有利过高，加工难；过低，“粘刀”3、经济角度 正火较退火生产周期短，生产率高，成本低，故条件允许时应优先采用正火32. 淬火：（1）定义：将钢加热到临界温度以上，经过保温A化后，再以大于临界冷却速度的冷却速度急速冷却下来，获得M组织的热处理加工方法 （2）※目的：一般是为了获得M组织，以提高钢的硬度、强度和耐磨性等但淬火M的脆性很大，不能直接应用，还要通过回火来降低脆性，提高韧度33. 表面淬火和化学热处理的区别：表面淬火仅对工件表层进行淬火的工艺，即将工件表层迅速加热到淬火温度，当热量还未传到心部时，就迅速予以冷却的工艺方法化学热处理通过一定的工艺方法，将一种或几种元素渗入钢件表面，以改变其化学成分和组织结构，从而使钢件获得所需性能的热处理工艺，称为化学热处理34. 回火：（1）定义：将淬火后的钢件重新加热到临界温度以下某一温度，保温一段时间后，以一定方式进行冷却的热处理工艺淬火钢一般都要进行回火处理2）※目的：1）减少和消除钢件淬火时产生的内应力，防止工件变形和开裂；2）调整钢件的硬度，提高钢件的强度和韧性，以满足使用要求；3）稳定组织，以保证工件在使用过程中形状和尺寸不发生变化。

3）※性能，种类及应用：低温回火性能：经低温回火后能消除因淬火而产生的内应力，并保持淬火钢的高硬度 （56HRC～65HRC）、 高耐磨性，同时提高其韧性低温回火应用：主要适用于刀具、量具、模具以及其他耐磨零件、渗碳工件等中温回火性能：经中温回火后能获得高的弹性和强度，并具有一定韧性，硬度一般为35HRC～50HRC中温回火应用：主要用于各种弹性零件及热锻模等高温回火性能：具有良好的综合力学性能，即具有理想的塑性、韧性和强度之间的配合硬度可达25 HRC～40 HRC高温回火应用：各种重要零件，特别是在交变应力作用下的零件，必须进行调质处理，如汽车中的半轴、连杆、螺栓、齿轮等35. 淬火后回火的原因：淬火M的脆性很大，不能直接应用，还要通过回火来降低脆性，提高韧度36. ※马氏体概念：碳在α-Fe中的过饱和固溶体，它保留了奥氏体中溶解在γ –Fe中的所有碳37. ※钢的综合分类38.39. ※按钢的质量分：普通优质钢，优质钢，高级优质钢，特级优质钢40. ※按平均含碳量分：低碳钢，中碳钢，高碳钢41. ※按用途分：碳素结构钢，碳素工具钢，专用钢42. ※按钢液脱氧程度分类：沸腾钢（F），镇静钢（Z）半镇静钢（b）特殊镇静钢（TZ）43. ※优质碳素结构钢的编号方法，40号，45号常用分类典型牌号编号说明优质碳素结构钢45平均ωC为 0.45％65Mn较高含锰量平均ωC为0.65％两位数字表示钢的平均含碳量，以万分之几表示，化学元素符号Mn表示钢的含锰量较高44. 合金钢的编号方法：钢中的主要合金元素钢的平均含碳量“数字十化学元素符号十数字”平均百分含量少于1.5％时不标出，平均含碳量相应的标为2,31、结构钢以万分之一为单位的数字（两位数）2、工具钢和特殊性能钢以千分之一为单位的数字（一位数）3工具钢的碳含量超过1％时，碳含量不标出。

高速钢例外，不管含碳量多少都不标4特殊性能钢的碳含量小于0.08％时，标为0；碳含量小于0.03％时，标为00 。