第二篇 机械制造基础（一）.doc

第二篇机械制造基础第5章金属材料及热处理概论一、金属及合金的主要性能I、金属材料分为黑色金属和有色金属两类黑色金属包括铸铁和钢,碳的质帚分数超过2% 的铁碳合金称为铸铁；碳的质杲分数小于2%的铁碳合金称为钢钢铁以外的金属材料称为 有色金属材料或非铁金属材料钢铁是金属材料的主体2、金属材料的物理性能包括：密度及熔点、导热性、热膨胀性, 3、金屈材料的化学性能.般包括耐蚀性、抗养化性和化学稳定性4、金属及合金的机械性能即金属材料的力学性能力学性能包括强度、塑性、硬度、冲击韧性及疲劳强度等强度是材料最重要、最基本的力学性能指标之o常用的槊性指标有麽 后伸长率和断面收缩率评沱材料韧性的力啓性能指标是冲击韧度和断裂韧度工程上- 般用金属夏比冲击试验來测定金属材料的冲击韧度值5、帘用测定金屈材料硬度的方法有布氏硬度试验和洛氏硬度试验,布氏硬度用HB衣示 硬度机压头为淬火负于时用HBS H示，适用于石硬度较低（HBV450）的材料;硬度机压 头为硬质合金钢球时用HBW农示,适用J硬度较高（450WHBW650）的材料洛氏硬度川 分为HRA、HRB、HRC三种6、金属及合金的工艺性能：铸造性、切削加工性、焊接性、可锻性、冲压性、顶锻性、冷 弯性、热处理工艺性・衡量铸造性的指标有流动性、收缩性和偏析趋势。

低碳钢具有良好 的焊接性7、合金兀素对钢性能的影响：强化铁素体、形成合金碳化物、细化晶粒、提高钢的淬透性、提高钢的回火稳定性二、常用金属材料和非金属材料1、2、含碳昴在0.02%〜2.11%的铁碳合金称为碳钢,又称碳素钢碳钢中还含有硅、猛、磷、硫4种杂质英中珪』是有益的杂质，磷、硫是有害杂质3、碳钢的分类：（1） 按钢中的含碳量分类：低碳钢（含碳量W0.25%）、中碳钢（含碳量在0. 25%~0・60%）、 高碳钢（含碳量〉0.60%）（2） 按钢的质量分类：普通碳素钢（钢中硫的含量W0.050%,磷的含量W0.045%）、优虞素钢（钢中硫的含量W0. 040%）、高级碳素钢（钢中硫的含量W0. 030%,磷的含量W0. 035%）3） 按钢的用途分类：碳素结构钢、碳素工具钢4） 按冶炼方法和设备的不同分类，平炉钢和转炉钢5） 按钢液的脱氧程度的不同分类：沸腾钢、镇静钢和半镇静钢4、写出下列牌号数字及字母的含义，17OHBS10/30000/30、5OOHBW5/75OO、Q235-AF、45、16Mn> 10F、T8、T12A、Q390A、HT300> QT400-15> KTH300-06、ZA199.5、T4、H70（I） 170HBS1O/3OOOO/3O：表示直径为10mm的淬火钢球压头在30000N试验力作用下保持30s,测得的布氏硬度值为170o说明：标注布氏硬度时，符号HBS或HBW之前为硬度值，符号后面用数值按顺序依次表 示球体直径、试验力和试验保持时间（10〜15s不标注），并用斜线分别隔开。

2） 5OOHBW5/75OO：表示用直径5mm的硬质合金球在75OON试验力作用下保持10〜15s, 测得的布氏硬度值为5003） Q235-AF：屈服点为235Mpa的A级沸腾钢说明：碳素结构钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音字母Q、屈服点数值、质量等级符号和 脱氧方法符号四个部分按顺序组成质量等级符号用字母A、B、C、D表示，其中A级的 硫磷含量最高，D级的硫磷含量最低脱氧方法符号用F、b、Z、TZ表示，F是沸腾钢,b是半镇静钢，Z是镇静钢，TZ是特殊镇静钢Z和TZ符号在钢号组成表示方法中都予以省略碳素结构钢按屈服点髙低分为Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五个不同强度级别的牌号4） 45：平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢5） 16Mn：平均含碳量为0.16%的优质碳素结构钢,含猛量钢6） 10F:平均含碳量为0.10%的优质碳素结构钢，沸腾钢说明：优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，这两位数字表示该钢的平均含碳量的万分 数较高含猛量钢在牌号后面标出元素符号Mn7） T&平均含碳量为0.08%的优质碳素工具钢8） T12A：平均含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢。

说明：碳素工具钢简称工具钢，碳素工具钢的牌号以T及后而的阿拉伯数字表示，其数字 表示钢中平均含碳量的千分数若为高级优质碳素工具钢，则在牌号后面标以A（9） HT300：垠低抗拉强度为300Mpa的灰铸铁说明：灰铸铁的牌号由HT及后面的数字表示数字表示的是最低抗拉强度10） QT400-15： QT衣示球墨铸铁，400表示最低抗拉强度为400Mpa, 15表示瑕低延伸 率为15%o说明：球墨铸铁的牌号由QT,字母后有两组数字，前面一组数字表示该铸铁的最低抗拉强 度，后面一组数字表示最低延伸率11） KTH300-06： KT表示可锻铸铁，H衣示黑心町锻铸铁，300表示报低抗拉强度为 300Mpa, 06表示最低延伸率为6%说明：可锻铸铁牌号用KT表示如果是黑心可锻铸铁，在KT后面用H表示；如果是白心可锻铸铁，在KT后1:1用B表示；如果是珠光体可锻铸铁，在KT后1:1用Z表示12) ZA199.5：表示的coAl =99.5%铸造纯铝说明：铸造纯铝牌号由Z和铝的化学元素符号及表示铝纯度百分含量的数字组成13） T4：工业纯铜的代号说明：工业纯铜的代号有Tl、T2、T3、T4四个牌号，数字越大，纯度越低。

14） H70：表示平均含铜最为70%的普通黄铜说明:普通黄铜的代号是以H表示，扣面的数字表示平均含铜量5、热处理的定义及目的钢的热处理是指将钢在固态下进行不同的加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从 而获得所需要性能的一种工艺它是改善钢材加工性能、提高产品质量、降低成本、延长使用寿命、充分发挥材料潜力的重要手段热处理是改变工件的组织和性能其目的是为了发送钢的性能，如强度、硬度、塑性、韧 性、耐磨性、耐蚀性、加工性能等6、加热速度、加热温度、保温时间及冷却速度,称为热处理过程的工艺参数7、钢在奥氏体化后的冷却方式有连续冷却和等温冷却8、钢的热处理分类:钢的热处理分为普通热处理和表面热处理两大类普通热处理工艺主要有退火、正火、 淬火和回火表面热处理常用的为表面淬火和化学热处理1) 退火：将钢加热到A3 (亚共析钢)或A1 (过共析钢)以上某一温度范围，保温一定时 间，然后缓慢冷却(一般是随炉冷却)的热处理过程，称为退火退火的目的：调整硬度，便于切削加工消除残余内应力，附上在后续加工或热处理 中发生变形和开裂细化晶粒，提高力学性能2) 正火：将钢加热到A3或Acm以上某一温度范围，经保温使之完全奥氏体化后，然后 在空气中冷却的热处理工艺，称为正火。

与退火相比，正火的冷却速度较快，所以得到的珠光体组织更细，强度和硬度都有所提 高3) 淬火：淬火是将钢加热到A3或A1以上某一温度范围，保温，然后在水、盐水或油中 急剧冷却的热处理工艺淬火的目的一般是为了获得马氏体组织，以提高钢的力学性能4) 回火：把淬火后的工件重新加热到A1以下某一温度，保温后再以适当的冷却速度冷却到室温的热处理工艺，称为回火回火的目的是为了稳定钢在淬火后的组织，消除因淬火冷却过快而产生的内应力，并稳 定其尺寸，调整强度、硬度、提高塑性，使工件获得较好的综合力学性能等所以，回火 总是在淬火后进行的，通常是热处理的最后工序5) 调质：淬火加高温回火的热处理称为调质调质广泛用于各种重要结构件，如连杆、轴、齿轮等的处理，也可作为某些要求较高的 精密零件、量具等的预备热处理9、低碳钢拉伸时，第一个阶段是弹性变形阶段，特征是会发生弹性变形，第二阶段是屈服 阶段，第三是强化阶段，第四阶段是缩颈阶段。