机械加工中常用金属材料的工艺性能与热处理
一、常见金属材料的性能
金属材料在机械制造和造船工业中占有相当大的部分，在船舶中可达90%以上。充分了解和掌握金属材料的性能，充分发挥材料的潜力，合理使用金属材料。提高产品质量。
优良的机械性能
金属材料具有性能优良的工艺性能
优良的物理性能
这些性能的优劣取决于金属材料的成分和内部组织结构。而利用热处理改善金属材料的组织结构满足一定的性能要求。值此科学地处理好金属材料的性能，内部结构与热处理相关联的问题就具有极大的意义。
1、金属材料的机械性能
机械性能：是指金属材料在外力作用下表现的抵抗能力。它包括：强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等。
金属材料所制零件在加工和使用过程中根据载荷性质的不同有静载荷，冲击载荷、
交变载荷。而根据载荷对金属材料的作用方式不同，又可分为拉伸、压缩、剪切、扭转
和弯曲等。
在工程设计上材料的机械性能数据一般是以该材料制成的试样进行机械性能试验测得的，以表明材料的性能高低。材料的强度与塑性一般都是通过静拉伸试验测得。
L
L
d
D=20mm
h=15mm
——
拉伸后试样——
缓缓地在试样两端施加拉力，随着轴向拉力的增加、试样不断地弹性伸长过渡到塑性伸长直到断裂。这样得到如图所示的外力——变形量曲线，使之反映材料的性能（强
度与型性），将载荷值除以试样的载面积，即采用 强度：金属材料对外力作用所引起的变形或断裂的抵抗能力。
比例极限：oa 段是直线应力与应变成正比例，相对于a 点的应力为比例极限，在这范围内，材料处于弹性变形阶段。
弹性极限：ab 段还属于弹性变形阶段，变形的速度加快，应变与应力不再成正比例，上二者数值极为接近，实践中不将二者加以严格区分。
屈服极限（屈服强度）：过了b 点后材料进入塑性变形阶段，到了C 点曲线上出现了近于水平的线段，此时应力几乎没有变化或变化很小但变形却显著增加，好象材料屈服于载荷而自行伸长，这一现象称为屈服现象。出现屈服现象的应力称作屈服极限，以s σ表示。
如果没有明显的屈服现象当试样的残余变形量相当于试样原长的0.2%时的应力称作屈服极限并以2.0σ表示。
抗拉强度（强度极限）：当应力超过屈服点外力继续增加试样就不断增长，一直到试样产生明显的局部变形（即缩颈）时应力达到最大值，此时以后，试样截面积急剧缩小，直到试样断裂，所以抗拉强度是指试样承受拉力载荷时，在断裂前的最大应力。用b σ表示。
)(/20
MPa mm N F P s s =σ20
/mm N F P =σσ表示)(/20MPa mm N F P b b =
σ
屈强比= 其比值越大，表示材料使用性能好。 塑性：金属材料在外力作用下产生永久变形（即塑性变形）的性能叫塑性。金属材料的塑性大小用伸长率和断面收缩率来表示。
伸长率：试样断裂后的伸长长度与原来长度之比叫做伸长率，用δ表示：
L 0——试样拉抻前的长度 L 0=10d 0时用δ或δ
10 L 0=5d 0时，用δ5表示 L ——试样受拉抻断裂后的长度（mm ）
δ值的大小可以评定材料塑性，脆性的依据，当δ＞5%时为塑性材料，δ值＜5%时为脆性材料。
断面收缩率：试样断裂后的断口面积收缩量与原来截面积之比称断面收缩率（简称面缩率）通常用ψ表示。
F 0——试样原来截面积mm 2 F K ——试样断裂后的截面积mm 2
δ和ψ值越大，材料的塑性越好。
硬度： 金属抵抗其他更硬物体压入其表面的能力称为硬度。
根据试验方法的不同，所得的硬度值也不一样，常用的有布氏硬度洛氏硬度和维氏硬度等。
布氏硬度（HB ）：从一定直径D 的淬硬钢球（D 为10mm 、5mm 或2.5mm ）在规定载荷（3000、750、187.5kg 力）作用下压于试件表面，保持一定时间，去除载荷后，必然在试件表面形成一凹痕，即以载荷P 与压痕表面积F 的比值F
P 表
示其硬度值，以HB 表示。 D ——钢球直径（mm ）
d ——压痕直径（mm ） b
s σσ%1004%1000
00?=?-=L L L L L δ%1000
0?-=F F F K ψ2
222/)(2/mm N d D D D P mm N P HB --==π
压痕面积
生产中测量出压痕直径后直接查表得出HB 值。
金属材料越软，其压痕面积越大，布氏硬度值越低。反之则布氏硬度值越高。 当材料较硬时（HB ＞450）就不用布氏硬度测量。
由于压痕成几毫米的凹面对最终的成品表面有影响，不适于测成品。
对于大件的硬度测量无法用台式硬度计现用锤击式或里氏硬度计。HB 值与静拉伸所得之强度极限σb 之间有着正比关系（经验公式）
轧钢、锻钢件：σb ≈（3.4~3.6）HB 铸钢件：σb ≈（3~4）HB 值，灰口铸铁： 洛氏硬度：是用顶角为1200金刚石圆锥作为压印头，压入试件表面，以压痕深度来判断材料的硬度。材料越软，压痕h 越深。为了测量从软到硬材料的硬度采用了不同压头和载荷的组合，生产上最常用的是A 、B 和C 标R 。
HRA ：压头为金刚石圆锥体，总载荷60kg 力测量较薄硬化层
HRB ：压头为1/16〃直径的淬硬钢球，总载荷为100kg 力，测量较软的材料的硬度。 HRC ：压头为金刚石圆锥体，总载荷为150kg 力，多于用淬火工件的高硬度的测量。洛氏硬度测量迅速简便，可直接读数，压痕小、精确度高可测量成品。
维氏硬度： 测定方法基本上是采用了布氏硬度试验法的原理，但所加载荷较小（5、10、20、30、50、100公斤等6级，压头是用相对两面夹角为136°金刚石四棱锥作为压头。在载荷P 的作用下，在被测金属表面上压出一对角线长度为d 的方形压痕。在生产中根据测得压痕两对角线的平均值d ，可以从有关表格查出维氏硬度值，d 值越大，材料硬度越低。
适用于测量很薄的材料和表层硬度较薄的硬度层如渗铬层、渗氮层。
)(6
.040Mpa HB b -=σF
P HV
=
冲击韧性：
金属材料抵抗冲击载荷的能力，叫冲击韧性。
冲击韧性的测量通常是在摆锤式冲击试验机上进行的。试验时利用摆锤落下击断中央有缺口的标准试样，测量此时所消耗的功，即冲击功Ak 。Ak 的大小就代表了材料的韧性高低。所以定义为试样冲断时所消耗的功称冲击韧性。
而将冲击功与试样缺口处断面积F 0的比值称作材料的冲击值，（也叫冲击韧性）以a K 表示，单位焦耳（J ）。现行标准去除a K 值。生产中常用以鉴定材质和控制工艺质量。
在炼冶时控制钢中磷的含量，磷（P ）含量增高，脆性增大。特别是冷脆性。金属材料的韧性是随着温度而改变的，特别是在低温下，a k 值会显著下降而使材料呈脆性断裂。冷脆性现象。
例如：Q345钢：分为：Q345A 、B 、C 、D 、E 其含磷量分别为0.045%，B 为0.040%，C 为0.035%，D 为0.030%，E 为0.025%，其温度（冲击试验）A 、B 常温20℃，C 为0℃，D 为-20℃，E 为-40℃。Akv34J ，Q345E 为27J 。
疲劳强度：金属材料对交变载荷的抗力。
在交变载荷作用下，其最大工作应力远低于材料在静载荷下的极限强度。但经过很多次重复作用后仍会造成零件的破断。例45#钢，经淬火550℃回火后静拉伸时b σ=900mPa ，但在交变弯曲载荷下应力1-σ为460mPa 经过250000次反复后发生断裂。
一般钢铁材料定为循环数达到107次而不断裂的最大应力为疲劳极限，这个次数为基数。有色金属，高强度钢基数为5×107或者108次而不断裂的最大应力为疲劳极限。
2、金属材料的尺寸效应
钢材的截面大小不同时，其机械性能也会产生差异。即使给予相同的热处理，其机械性能也会产生差异，有时甚至是很大的差异。这种现象叫做钢材的尺寸效应。
如Q345D 低合金高强度结构钢，
ZG42CrMo 热处理工艺原则相同，都用淬火+高温回火（调质）
截面尺寸mm s σMpa b σMpa δ % AKJ HB
~30 540
740~880 12 27 220~260 30~100 490 690~830 11 21 200~250
100~150 450 690~830 10 16 200~250
150~250 400 650~800 10 12 195~240
250~400 350 650~800 8 9 195~240
钢材的尺寸效应主要由材料的淬透性而定，对淬透性好的材料淬火时能使其整个截面全部形成马氏体而淬透，就可沿整个截面获得均匀一致的性能。
相同的材料热处理工艺不同，得不同的组织获得不同的性能。
以45号钢为例：
b σ（Mpa ） s σ Mpa δ % ψ % ak
740~760℃ 退火 珠光体 560~690 400~480 18~22 60~68 5~8 850℃正火 640℃回火 细珠光体 700~760 420~480 18~22 58~64 6~9 840℃淬火 650℃回火 索氏体 780~850 600~700 15~16 63~67 14~16 以球墨铸铁为例
QT400-17 石墨呈球状+铁素体 b σ400Mpa δ =17
QT500-5 石墨呈球状+珠光体 b σ500Mpa δ=5
综上所叙，在设计零件并选材时，应根据零件的工作条件，损坏形式找出该零件所选材料的主要机械性能指标，通过热处理达到零件的技术要求，保证零件经久耐用，也可以归结为金属材料是讨论材料成分、内部组织构造，性能三者之间的关系。 零件服役形式 机械性能要求（s σ、b σ、δ、ψ、A k HB ） 组织结构（珠光体、索氏体、屈氏体、奥氏体、铁素体、莱氏体等） 选择金属材料 热处理 例如：齿轮：材料45号钢、经正火本体细珠光体或索氏体，硬度为HB200左右，便于加工插齿，齿面表面淬火+回火后得回火马氏体组织，齿面硬度HRC45-50。
弹簧：材料60Si2Mn 热处理后组织为下贝氏体HRC48-52
轴承：材料GCr15 热处理后组织为回火马氏体，HRC58-63
铰刀：材料W18Cr4V 热处理后组织为回火马氏体，HRC63以上
手工锉刀：T12高碳工具钢热处理后组织为回火马氏体，HRC62以上
车床床身：材料HT200
35CrMo 钢热处理工艺不同得到的组织性能不一样。
二、金属材料的工艺性能
金属材料制造零件的基本加工方法通常有：铸造、压力加工、焊接、机械加工、热处理则是为了改善机械加工和零件得到所要求的性能而安排在有关工序之间的。
几种主要的工艺性能如下：
铸造性：包括流动性、（液体金属易填满型腔得到要求的形状铸件）收缩性要小、凝固时如果收缩大，则应力大以至形成裂纹缩孔倾向就大，偏析小和吸气性极小等，避免形成气孔，疏松等。
锻造性：包括可锻性（塑性与变形抗力的综合）冷镦性、要求热塑性好，受压力加工性好，不产生破裂，压力加工所需外力小。锻后冷却、抗氧化性等。
焊接性：在焊接接头处，形成冷裂或热裂的倾向要小，形成气孔夹渣的倾向小等。
切削加工性：即材料切削加工的难易程度，根据一定条件下刀具所能达到的切削速度，易进行切削加工，则切削时消耗动力少，切削加工性好，被加工件表面光洁度好，对刀具的使用寿命长，不易磨损刀具。
热处理工艺性：包括淬硬性、淬透性、变形开裂倾向，过热敏感性、回火脆性、氧化脱碳倾向、冷脆性。
机械制造中钢制零件一般都是经过锻造或铸造，切削加工和热处理等几种加工方法，因此在选材时对材料的工艺性加以注意，在小批量的生产条件下，工艺性能的好坏并不显得突出，对某些重要产品件、如火箭、卫星、军舰中的零件，首先考虑的是材料的使用性能，可靠性。工艺加工性能处在从属地位，对于成批大量生产的条件下，工艺性能的好坏成为决定的因素。例如：某厂原试制零件用24SiMnWV钢，虽然机械性能较18CrMnTi优，但因正火后硬度较高，切削加工性较差，不能适应大量生产的要求而未被采用，而采用18CrMnTi。如普通螺钉螺母的需要量大，而机械性能的要求不太高，为了提高螺钉螺母的生产率就一定要选用切削加工性优良的钢材。所以常用易切削钢制造。汽车发动机箱体，其机械性能不高，几乎大多数一般的材料都能满足，但由于其结构复杂，制定方法的选择成了保证质量的主要问题，因此通常用铸造的方法制造箱体，工艺简单又经济。在设计零件时也要考虑热处理的工艺性，如某结构形状复杂的应选用淬透性较好的钢。其要求淬火冷却速度较慢的、油淬火的钢，它的变形较小。
一般情况下，碳钢的锻造切削加工性等工艺性能较好，其机械性能可满足一般零件工作条件的要求，因此碳钢的用途较广。但它的强度还不够高，淬透性较差。所以制造大截面，形状复杂和高强度的淬火零件常用合金钢。因为合金钢淬透性好，强度高。所谓合金钢，就是在碳钢的基础上为了达到某些特定的性能要求，在冶炼时有意加入一些元素的钢称为合金钢，如20钢为碳钢，20CrNiMo是合金结构钢，其机械性能比20钢高的多，20Cr13为不锈钢。
金属材料的加工硬化现象
加工硬化：随着变形度的增加，强度、硬度提高而塑性，韧性下降，这种现象称为加工硬化。
加工硬化现象对金属材料使用有非常重要的实际意义，提高零件的强度硬度，对金
σ≥属材料的使用为有利的一方面。如自行车的链板，材料16Mn原硬度HB=150，
b
520N/mm2，经过五次轧制其厚度由3.5mm压缩到1.2mm加工变形度为65%，这时硬度σ提高到1000N/mm2
提高到HB275强度
b
加工硬化也是工件能够成型的重要因素，例如：冷拉钢丝拉过模孔的部分。由于发生了加工硬化，便不能继续变形而使变形转移尚未拉过模孔的部分。这样钢丝才可继续通过模孔而成形。钢丝的强度达3000N/mm2，利用加工硬化提高零部件的强度硬度在ZGMn13上应用很广，如挖泥船挖斗、坦克车履带。在强大的压力、擦磨下提高硬度。
在机械切削加工中也会出现加工硬化现象。对机械切削和冷变形加工常带来不利的影响。如加工耐热耐氧化不锈钢1Cr18Ni9Ti、Cr25Ni12等。在加工前的硬度极低仅有HB180左右，随着加工的深入进行硬度一直上升，可达到HB400以上，往往使加工量大的工序无法一次完成加工到位。
有实例说明：ZG42CrMo钢制电站闸门轨道最终要求轨道工作表面硬度
HB300~360，热处理达到该范围的上限硬度以便精加工到位后的加工余量，加工5mm 后应从表面HB350降下约HB20左右使最终硬度达320～330HB。而结果在没有冷却液和高速的铣加工后表面硬度达HB370~390超出最终要求硬度。ZG0Cr13Ni5Mo门槽轨道，热处理后硬度HB270~300。经铣削加工后轨道面硬度为HB300~340。按淬硬层梯度其硬度应下降HB20左右达到要求的硬度，反之加工中上升HB30左右，使产品硬度超过要求范围不能顺利交货。
加工硬化现象对冲压件最明显，经两三次冲压，由于加工硬化，强度、硬度增高，甚至到了无法继续进行冲压加工的地步，为了成型到位继续加工，就要采取中间退火，消除应力、降低强度、硬度便于继续加工。
三、材料在不同的组织性能情况下的机械加工效果
在机械制造中，绝大多数机械零件都是经过切削加工而最终成形的，因此改善钢的切削加工性对提高产品质量和生产率及降低成本具有重要意义。
衡量切削加工性的好坏，经常用材料被切削的难易程度，材料被切削后的表面光洁度以及刀具寿命等几个方面来衡量。一般情况材料的切削加工性能的好坏，与其化学成分，组织结构和机械性能有关。
低碳钢：含C量在0.25%以下时，其退火组织为铁素体和珠光体，其铁素体随着含C量的增加而减少，珠光体量随C%量增加而增加，含C量过低时，在碳钢中（退火钢）有大量柔软的铁素体，硬度较低，HB为130左右，钢的延展性，塑性非常好，导致切屑易粘附着刀刃上而形成刀瘤，同时切屑是撕裂断落，以致表面光洁度变差，刀具的寿命也受到影响。因此含碳量过低的钢，不宜在退火状态下切削加工。
随着含碳量的增加，退火钢中的珠光体量增多，铁素体量减少，钢的延展性降低，而强度、硬度增加，从而使钢的切削加工性有所改善。所以生产上含碳量≤0.25%C的低碳钢大多在热轧或高温正火状态或冷拔塑性变形状态进行切削加工。
对含碳在0.5%以下的中碳钢都经常用正火处理获得较多的细片状珠光体，使硬度适当提高些，使加工获得较好的表面光洁度。
对于含碳量在0.5%以上中碳钢，可采取一般退火或淬火加高温回火的调质处理，比正火处理适当降低硬度，使其容易被切削加工。
对含碳超过0.6%的高碳钢，特别是＞0.77%C的钢组织为珠光体和高硬度的渗碳体组成。其硬度高难以加工，为了使硬度适当降低之后再进行切削加工，通过球化退火获得球状（粒状）渗碳体（3-8级合格、4极最佳）降低硬度改善切削加工性。
实践证明：在切削加工时，为了不致发生“粘刀”现象，以适当的硬度减少刀具的严重磨损，通过不同的金相组织，控制钢的硬度范围是必要的，为了使钢具备良好的切削加工性，一般希望硬度控制在布氏硬度HB170-230。为了进一步提高表面光洁度可将硬度提高到≥HB300，而必须改进刀具，不宜用普通刀具。
机械加工操作种类很多，如车、铣、刨、钻、镗、拉、磨等，不同的组织不同的硬度对不同的切削加工操作的切削加工性能是不同的。具备球化组织的中碳钢，其车削加工性较好，钻削加工性属中等，而拉、插的加工较差。
常用结构钢热处理后的硬度、组织与表面光洁度的关系如下表
例如：合金渗碳钢20CrMnTi齿形零件，由于含碳量低即使采用正火快冷，插齿表面光洁度也难以达到高的要求，为此，对它进行不完全淬火，得低碳马氏体和铁素体的
混合物使硬度达HB=200-250插齿表面光洁度Ra可达——刀具寿命提高3-4倍。
同样高速钢铣刀，退火以后其硬度为HB207-255，在此状态下高速钢铣刀精铲加工
难以达到齿形光洁度的技术要求，后将粗铲后的铣刀经不完全淬火（880~890℃）得到含碳量较低的马氏体和铁素体的混合物组织，使其硬度提高到了HRC32~43之间，再进行精铲加工，这样铲削性能就大大提高。齿形光洁度可达以上。铲削速度也显著提高。
对磨削加工件，希望具有良好的可磨削性能，以保证采用半自动或自动机床加工时高效率地成批生产。减少磨削中产生“烧伤”或形成磨削裂纹，在磨削后易于获得高的光洁度，钢的磨削性的好坏同样与钢的成分，组织，热处理以及材质等有密切的关系。
例如：9SiCr钢可用作量具，因溶于钢基体的Si增加钢的硬度和强度、降低钢的可磨削性，所以9SiCr钢量具在精磨后达不到象GCr15钢那样的足够光洁的表面。
CrMn钢，CrSi钢含碳量较高（1~1.3%C）淬火回火后最终能获得高硬度（HRC63以上）和高耐磨性。然而经常由于碳化物分布不均匀性严重，而降低其机械性能和可磨削性。在磨削过程中碳化物偏聚处可能发生剥落。钢中网状碳化物的存在，容易产生磨削裂纹并明显降低表面光洁度。
对于渗碳零件渗碳后，表面碳浓度过高，若形成了网状碳化物，经淬火后易形成较多的残余奥氏体，在磨削加工时，即使采用较小的磨削量也很难避免产生磨削裂纹。
另外发现工件硬度与磨削裂纹的形成有密切关系，硬度在HRC55以下者，虽可有产生烧伤的可能但磨裂极少，硬度在HRC60以上，即使增加1-2HRC，也会使磨削裂纹敏感性大大增加。
实践证明：正确选定热处理方法是可以有效地改善钢的可磨削性能的，例如：严格控制渗碳时表面碳浓度，使它不超过1.1%C浓度。以及消除网状碳化物，在磨削工序之间（先磨削外圆后磨削齿部），增加消除应力回火，避免应力叠加等措施，对改善钢的可磨削性能均有明显效果。
四、如何利用热处理的方法改善切削加工性能
由上节实例所知，在确定零件的材料化学成分后，通过热处理方法获得合适的组织，得到相应的强度、硬度从而改善材料的切削加工性能是一个重要的途径。
对于含碳量≤0.25%C的低碳钢采用正火处理，细化晶粒，提高硬度、降低组织中柔性的铁素体对切削加工的不利影响。
对于含碳为0.25~0.5%C的碳钢件视零件的种类或截面的情况进行正火，截面稍大的进行调质处理。
对于合金结构钢进行正火+回火，或调质处理，大截面合金钢件进行调质处理，得到回火索氏体组织（细粒状珠光体）加少量的铁素体。铸锻件也经常用退火，根据具体情况进行热处理。
对含碳量＞0.6的高碳钢零件及合金钢零件，这些材料的零件都是要求高硬度，多数是在HRC60左右。为改善切削加工性均为过程中的热处理。根据材料的组织结构多数是用球化退火，使组织中高硬度的渗碳体呈为粒状并使整体组织的硬度降低到便于切削加工的合适硬度HB200左右。
对于材料中存在网状渗碳体较严重的加工件，必须进行消除网状组织后，再进行改善切削加工的热处理工作。
对于渗碳淬火件，为了避免磨削裂纹的产生在淬火前进行正火，细化组织，均匀成分，消除网状渗碳体，最终淬火得到均匀的马氏体+渗碳体的组织，经充分的回火后使工件避免磨削纹的产生。
综上所述，利用热处理方法改善切削加工的性能基本上对低碳钢用正火处理。对中碳结构钢和低、中碳合金结构钢用正火或调质处理。高碳钢和高碳合金钢用球化退火或不完全退火处理。对于材质中有网状碳化物者先用正火消网后退火。从切削加工的适宜硬度应控制在布氏硬度HB230-170的范围，并非硬度越低越利于切削加工。要具体情况具体分析，要满足机械性能，改善工艺性能，考虑降低成本的经济性，从改变工艺规范，调整工艺参数，改进刀具，设备，变更热处理方法等多种途径。
五、钢的热处理
钢的热处理——是将钢加热到一定温度，进行保温、冷却、改变其内部组织结构，达到预期要求的机械性能的工艺方法。
退火
正火
普通热处理 淬火
回火
热处理包括 表面热处理
渗碳
化学热处理 渗氮（氮化）
碳氮共渗
进行钢的热处理时，更是离不开Fe-Fe3C 相图。如退火、正火、淬火的加热温度都得参考Fe-Fe3C 相图加以选择。铁碳合金状态图如下：
铁碳合金中的基本组织铁素体（F ），珠光体（P ）渗碳体（Fe 3C ）奥氏体（A ），苯氏体（Ld ）
1、退火：是将钢加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢地冷却（随炉冷到500℃以下）到室温，这一热处理工艺。
作用：①降低钢的硬度，提高塑性能利于切削加工及冷变形加工。②细化晶粒，均匀钢的组织及成分（铸件、锻压件）改善钢的性能，为以后的热处理作准备。③消除钢中的残余应力。
退火可分扩散退火、完全退火、不完全退火、球化退火除应力退火等。
扩散退火——是改善化学成分不均匀的一种操作一般用于合金钢铸锭和大型铸件。
完全退火——多用于中碳钢（亚共析钢）的铸、锻件，改善组织，细化晶粒，降低硬度，消除应力。
工艺为：退火加热温度到A C3以上30-50℃保温一段时间随炉缓慢地冷却到500℃以下出炉空气冷却。
例如：40CrNiMoA(840-880℃)
5CrMnMo(780-800℃)
不完全退火——在下临界和上临界温度之间的退火。多用于（共析钢和过共析钢）高碳工具钢。如T8 T10A等
球化退火：把钢加热到A C1以上20-30℃保温2-4小时后冷却到A C1以下20℃左右，等温4-6小时然后随炉冷或空冷。球化退火主要用于高碳工具钢，合金工具钢、轴承钢等。用于降低硬度改善切削加工性。（如T10A钢球化退火后的硬度可降至HB≤197）也为以后的淬火作组织准备。由于高碳钢组织常为粗层片状的珠光体，与网状的渗碳体。珠光体本身硬度高，由于网状渗碳体的存在更增加了钢的硬度和脆性，这样不仅切削加工带来了困难，而且还会引起淬火时产生变形和裂纹。所以球化退火降低硬度改善组织，使渗碳体由片状改变成粒状。
除应力退火：（低温退火）主要用于消除内应力，生产中的铸造，焊接或切削加工等都会产生内应力。由于内应力的存在会使零件变形，在承受载荷时引起早期破坏。
工艺在A C1以下某一温度（一般为500~650℃）保温一段时间后缓冷。
2、正火：将钢件加热到A C3或A cm以上30~50℃保温后从炉中取出在空气中冷却。
正火与退火的区别为正火冷却是空气中冷却较退火的冷却速度快，得到的组织细，强度、塑性、硬度都稍有提高。对于低碳钢零件也可用最终热处理。也用于消除网状渗碳体。
3、淬火：将钢加热到A C3或A C1以上30~50℃保温后以大于临界冷却速度冷却，使奥氏体被过冷到Ms以下转变为马氏体的工艺称为淬火。
马氏体的特点是硬度极高而脆，以此来获得钢的高硬度和耐磨性。它是为回火作组织准备，马氏体必须回火后才能应用。
淬硬性（可硬性）：是指钢在正常淬火条件下所得到马氏体组织所能达到的最高硬度。
各种材料的淬硬性是不一样的，与其化学成分有关，主要与含碳量有关。例如：35钢淬火硬度≥HRC45、35CrMo 钢淬火后硬度≥HRC50、T10钢淬火硬度＞HRC60。 淬透性（可淬性）：钢经过淬火后能获得淬硬层深度的一种性质（能力）。淬硬层越深就表明钢的淬透性越好。如同样大截面的同种材料，如果淬硬层深度达到心部的则表明该钢全部淬透。
淬透性对钢的机械性能的影响很大，淬透性高的钢其机械性能沿截面是均匀分布的，而淬透性低的钢心部的机械性能低。
a 、
b 图所示为淬透与未淬透的钢件经高温回火后性能沿截面分布的情况。
上述可知，机械加工余量需考虑保证一定的淬硬层的深度，特别对淬透性差的淬硬层浅的而加工余量大而导致将淬硬层加工掉影响最终要求的性能。因此对易变形，长件需留加工余量大的应选淬透性好的材料。
4、回火：将淬火后的钢加热到不超过A C1临界温度保温后冷却下来的一种热处理操作。
作用：①降低淬火钢的脆性。消除或减少内应力，钢淬火后存在很大的内应力，如不及时回火往往会使钢件发生变形甚至开裂。
②获得工件所要求的机械性能。淬火后硬度很高而脆，为了满足各种工件的不同性能要求，可以通过不同的回火温度配合调整。如9SiCr 淬火后硬度达HRC ＞60而用不同的温度回火可得如下硬度HRC 。
670℃回火得25~30HRC 620℃回火可HRC30-35
580℃回火得HRC35~40 520℃回火可得
HRC40-45
380℃回火得HRC50-55 300℃回火可得HRC55-60
③稳定工件尺寸，淬火钢中的马氏体和残留奥氏体都是极不稳定的组织组成物会自发地向稳定的组织转变而引起工件尺寸和形状的继续改变，利用回火处理使其转变到一定程度稳定组织结构保证工件在以后的使用过程中不再发生尺寸变化。
回火分为低温、中温、高温回火。以碳钢为例（T10A）在150~250℃回火得回火马氏体。在350~500℃的范围内回火得回火屈氏体，在500~650℃范围内回火得回火索氏体。
对中碳钢、中碳合金钢淬火后用高温回火称为调质处理，即淬火加高温回火，得到具有良好的综合机械性能的索氏体组织。对结构零件是广泛的应用。
5、钢的渗碳：有一些零件，例如齿轮、凸轮等工作时受到冲击摩擦，剪、切等应力的作用，心部要求具有高的强度和韧性，表面具有高的硬度和耐磨性，这类零件如果用高碳钢制造经淬火后虽然容易达到高的硬度，但心部韧性不够；如果用低碳钢制造，虽韧性足够，但淬火后表面硬度不够，为解决这一矛盾，则可将低碳钢制造的零件进行表面渗碳处理。
渗碳就是将工件放在渗碳介质中，加热至900~950℃的高温，利用渗碳介质在高温下发生分解所产生的活性碳原子渗入工件表面，渗碳零件常采用含碳量为0.1~0.25%的低碳钢或低碳合金钢制造。渗碳层深度一般在0.5~2毫米范围，渗碳层的含碳量0.6~1.1%为宜，含碳量过高渗碳层中易出现大块的网状碳化物，不仅使该层的机械性能下降，而且易使渗碳层在工作时剥落。若含碳量过低，则淬火后硬度低，使用中耐磨性差。
渗碳法有气体渗碳，固体渗碳法，现多用气体渗碳法。
气体渗碳法是将配制好的渗碳气体或渗碳剂（煤油、苯、甲醇等有机液体）滴入渗碳炉内。分解出活性的碳原子。
2CO→CO2+[C] CO+H2—[C]+H2O
CnH2n→nH2+n[C]
活性碳原子被工件表面吸收。在保温过程中向工件一定的深度扩散形成一定渗碳层。达到一定的碳浓度。
渗碳件根据一定的性能要求进行淬火和回火，其表面达到针状回火马氏体及二次渗碳体，其表面硬度为HRC58~63，心部组织随钢的淬透性而定。如15、20钢心部硬度仅为HRC15左右。20CrMnTi钢心部可达HRC35左右，具有足够高的强度和韧性。
绪论 引入: 材料金属材料 机械行业本课程得重要性 主要内容：金属材料得基本知识(晶格结构及变性） 金属得性能(力学及工艺性能） 金属学基础知识（铁碳相图、组织） 热处理(退火、正火、淬火、回火) 学习方法：三个主线 重要概念 ①掌握 基本理论 ②成分 组织性能用途热处理 ③理论联系实际 引入：内部结构决定金属性能 内部结构？ 第一章:金属得结构与结晶 §1-１金属得晶体结构 ★学习目得:了解金属得晶体结构 ★重点：有关金属结构得基本概念:晶面、晶向、晶体、晶格、单晶
体、晶体,金属晶格得三种常见类型. ★难点：金属得晶体缺陷及其对金属性能得影响. 一、晶体与非晶体 1、晶体:原子在空间呈规则排列得固体物质称为“晶体"。（晶体内得原子之所以在空间就是规则排列，主要就是由于各原子之间得相互吸引力与排斥力相平衡得结晶。） 规则几何形状 性能特点: 熔点一定 各向异性 2、非晶体：非晶体得原子则就是无规则、无次序得堆积在一起得(如普通玻璃、松香、树脂等）。 二、金属晶格得类型 1、晶格与晶胞 晶格：把点阵中得结点假象用一序列平行直线连接起来构成空间格子称为晶格. 晶胞:构成晶格得最基本单元 2、晶面与晶向 晶面：点阵中得结点所构成得平面。 晶向：点阵中得结点所组成得直线 由于晶体中原子排列得规律性，可以用晶胞来描述其排列特征。(阵点(结点）:把原子（离子或分子）抽象为规则排列于空间得几何点,称为阵点或结点。点阵：阵点(或结点）在空间得排列方式称
晶体。) 晶胞晶面晶向 3、金属晶格得类型就是指金属中原子排列得规律。 7个晶系 1４种类型 最常见:体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格 (1)、体心立方晶格:(体心立方晶格得晶胞就是由八个原子构成得立方体,并且在立方体得体中心还有一个原子）。 属于这种晶格得金属有：铬Cr、钒Ｖ、钨Ｗ、钼Ｍｏ、及α—铁α-Fe 所含原子数 1/8×8+1=2（个) (2）、面心立方晶格：面心立方晶格得晶胞也就是由八个原子构成得立方体,但在立方体得每个面上还各有一个原子。 属于这种晶格得金属有：Al、Cu、Ｎi、Pb(γ-Fｅ）等 所含原子数1／８×8+6×1/２=4（个） （3）、密排六方晶格：由1２个原子构成得简单六方晶体，且在上下两个六方面心还各有一个原子，而且简单六方体中心还有3个原子。 属于这种晶格得金属有铍（Be）、Ｍg、Zｎ、镉(Ｃd)等。 所含原子数 1/6×6×2+1／2×2+3=6(个） 三、单晶体与多晶体 金属就是由很多大小、外形与晶格排列方向均不相同得小晶体组成得,
本次作业是本门课程本学期的第3次作业，注释如下： 一、单项选择题(只有一个选项正确，共15道小题) 1. 将钢加热到临界温度以上或其它一定温度，保温一定时问，然后缓慢地冷却到室温，这一热处理工艺称为（）。 ??(D)?退火 2. 对形状复杂，截面变化大的零件进行淬火时，应选用（）。 ??(A)?高淬透性钢 3. 贝氏体是钢经（）处理后获得的组织。 ??(A)?等温淬火 4. 钢的回火处理是在（）。 ??(C)?淬火后进行 5. 零件渗碳后，一般需经过（）才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。 ??(A)?低温回火 6. 钢经表面淬火后，将获得（）。 ??(D)?一定深度的马氏体 7. 淬硬性好的钢必须具备（）。 ??(B)?高的含碳量 8. 完全退火主要适用于（）。 ??(A)?亚共析钢 9. （）主要用于各种弹簧淬火后的处理。 ??(B)?中温回火
10. T10在锻后缓冷，随即又采用正火处理的目的是（）。 ??(B)?碎化网状的二次渗碳体，为球化退火作组织准备 11. 扩散退火的主要目的是（）。 ??(A)?消除和改善晶内偏析 12. 若合金元素能使过冷奥氏体冷却C曲线右移，钢的淬透性将（）。 ??(B)?提高 13. 机械制造中，T10钢常用来制造（）。 ??(B)?刀具 14. 合金渗碳钢中的（）合金元素可起到细化晶粒的作用。 ??(B)?Ti 15. （）热轧空冷即可使用。 ??(D)?低合金高强度钢 二、判断题(判断正误，共10道小题) 16.?珠光体是由铁素体和渗碳体组成的。（） 正确答案：说法正确 17.?亚共析钢室温下的平衡组织是铁素体和珠光体。（） 正确答案：说法正确 18.?亚共析钢室温下的平衡组织是铁素体和珠光体。（） 正确答案：说法正确 19.?过共析钢室温下的平衡组织是奥氏体和一次渗碳体。（） 正确答案：说法错误 20.?白口铸铁很硬但几乎无塑性。（） 正确答案：说法正确 21.?室温平衡状态的铁碳二元合金都是由F、Fe3C 两个基本相组成，含碳量不同，只是这两个相的数量、形态和分布不同而已。（）
金属材料与热处理 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
《金属材料与热处理》教学大纲 一、课程的性质和任务 本课程是一门专业技术基础课，实践性较强，必须经过生产实习增强感性认识，再通过理论学习才能理解和掌握常见金属材料性能、组织、结构和热处理方法的特点；了解非金属材料的基本知识。为学后续的专业课打下坚实的基础。 二、课程教学目标 1、掌握机械工程材料的基本知识，能够正确选择材料。 2、掌握常见的金属热处理的方法、特点及应用范围 3、了解非金属材料基础知识。 三、教学内容和要求 1、金属材料基础知识 常见金属材料及其性能、金属的结构及结晶、合金的结构和组 织、铁碳合金相图、碳钢及合金钢、铸铁、有色金属。 2、热处理基础知识 钢在冷却（加热）时的转变过程、钢的普通热处理工艺、钢的表 面热处理工艺、钢的化学热处理工艺。 3、非金属材料 非金属材料的种类、特点、性能及应用。 四、《工程材料》课程的主要要求 1、常用金属材料及热处理工艺的基础知识，为后续相关专业课打下坚实基础。
2、通过本课程的学习，使学生能根据合理的选择材料和热处理方法。 3、在教学过程中贯彻理论联系实际的原则，在讲授理论时要注重和生产实习相结合，增强学生对理论知识的理解。 4、本课程建议安排在学生学完机械制图及计算机制图、工程力学、机械设计基础、金工实习课程之后讲授。 五、《金属材料与热处理》课程质量标准与考核方式 课程质量标准是培养学生掌握金属材料及热处理原理和非金属的基础知识，重点培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。成绩考核方式按照天津石油职业技术学院课程成绩考核评价管理制度执行，采用单独考查方式，平时考核占考核评价成绩30％，期末考试占考核评价成绩40％，实验占考核评价成绩30％，考查采用5级制。 六、课时分配表
金属材料力学性能最常用的几项指标 硬度是评定金属材料力学性能最常用的指标之一。 对于金属材料的硬度，至今在国内外还没有一个包括所有试验方法的统一而明确的定义。就已经标准化的、被国内外普通采用的金属硬度试验方法而言，金属材料硬度的定义是:材料抵抗另一较硬材料压入的能力。硬度检测是评价金属力学性能最迅速、最经济、最简单的一种试验方法。硬度检测的主要目的就是测定材料的适用性，或材料为使用目的所进行的特殊硬化或软化处理的效果。对于被检测材料而言，硬度是代表着在一定压头和试验力作用下所反映出的弹性、塑性、强度、韧性及磨损抗力等多种物理量的综合性能。由于通过硬度试验可以反映金属材料在不同的化学成分、组织结构和热处理工艺条件下性能的差异，因此硬度试验广泛应用于金属性能的检验、监督热处理工艺质量和新材料的研制。金属硬度检测主要有两类试验方法。一类是静态试验方法，这类方法试验力的施加是缓慢而无冲击的。硬度的测定主要决定于压痕的深度、压痕投影面积或压痕凹印面积的大小。静态试验方法包括布氏、洛氏、维氏、努氏、韦氏、巴氏等。其中布、洛、维三种测试方法是最长用的，它们是金属硬度检测的主要测试方法。而洛氏硬度试验又是应用最多的，它被广泛用于产品的检测，据统计，目前应用中的硬度计70%是洛氏硬度计。另一类试验方法是动态试验法，这类方法试验力的施加是动态的和冲击性的。这里包括肖氏和里氏硬度试验法。动态试验法主要用于大型的及不可移动工件的硬度检测。 1.布氏硬度计原理 对直径为D的硬质合金压头施加规定的试验力，使压头压入试样表面，经规定的保持时间后，除去试验力，测量试样表面的压痕直径d，布氏硬度用试验
金属材料与热处理习题及答案 第一章金属的结构与结晶 一、判断题 1、非晶体具有各同性的特点。( √) 2、金属结晶时，过冷度越大，结晶后晶粒越粗。(×) 3、一般情况下，金属的晶粒越细，其力学性能越差。( ×) 4、多晶体中，各晶粒的位向是完全相同的。( ×) 5、单晶体具有各向异性的特点。( √) 6、金属的同素异构转变是在恒温下进行的。( √) 7、组成元素相同而结构不同的各金属晶体，就是同素异构体。( √) 8、同素异构转变也遵循晶核形成与晶核长大的规律。( √) 10、非晶体具有各异性的特点。( ×) 11、晶体的原子是呈有序、有规则排列的物质。( √) 12、非晶体的原子是呈无序、无规则堆积的物质。( √) 13、金属材料与热处理是一门研究金属材料的成分、组织、热处理与金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。( √)
14、金属是指单一元素构成的具有特殊的光泽延展性导电性导热性的物质。( √) 15、金银铜铁锌铝等都属于金属而不是合金。( √) 16、金属材料是金属及其合金的总称。( √) 17、材料的成分和热处理决定组织，组织决定其性能，性能又决定其用途。( √) 18、金是属于面心立方晶格。( √) 19、银是属于面心立方晶格。( √) 20、铜是属于面心立方晶格。( √) 21、单晶体是只有一个晶粒组成的晶体。( √) 22、晶粒间交接的地方称为晶界。( √) 23、晶界越多，金属材料的性能越好。( √) 24、结晶是指金属从高温液体状态冷却凝固为固体状态的过程。 ( √) 25、纯金属的结晶过程是在恒温下进行的。( √) 26、金属的结晶过程由晶核的产生和长大两个基本过程组成。( √) 27、只有一个晶粒组成的晶体成为单晶体。( √) 28、晶体缺陷有点、线、面缺陷。( √) 29、面缺陷分为晶界和亚晶界两种。( √) 30、纯铁是有许多不规则的晶粒组成。( √) 31、晶体有规则的几何图形。( √) 32、非晶体没有规则的几何图形。( √)
第六章金属材料及热 处理
第六章答案 1．用 45 钢制造机床齿轮，其工艺路线为：锻造—正火—粗加工一调 质一精加工—高频感应加热表面淬火一低温回火—磨加工。说明各热处理 工序的目的及使用状态下的组织。 答：锻造后的 45 钢硬度较高，不利于切削加工，正火后将其硬度控制 在 160-230HBS 范围内，提高切削加工性能。组织状态是索氏体。粗加工后， 调质处理整个提高了 45 钢强度、硬度、塑性和韧性，组织状态是回火索氏 体。高频感应加热表面淬火是要提高 45 钢表面硬度的同时，保持心部良好 的塑性和韧性。低温回火的组织状态是回火马氏体，回火马氏体既保持了 45 钢的高硬度、高强度和良好的耐磨性，又适当提高了韧性。2．常用的合金元素有哪些？其中非碳化物形成元素有一一一：碳化物 形成元素有一一一；扩大 A 区元素有——；缩小 A 区元素在一一。
答：常用的合金元素有：锰、铬、钼、钨、钒、铌、锆、钛、镍、硅、 铝、钴、镍、氮等。其中非碳化物形成元素有：镍、硅、铝、钴等；化物 形成元素有：锰、铬、钼、钨、钒、铌、锆、钛等；扩大 A 区元素有：镍、 锰、碳、氮等；小 A 区元素有：铬、铝、硅、钨等。 3．用 W18Cr4V 钢制作盘形铣刀，试安排其加工工艺路线，说明各热 加工工序的目的，使用状态下的显微组织是什么？为什么淬火温度高达 1280℃？淬火后为什么要经过三次 560℃回火？能否用一次长时间回火代 替？ 答：工艺路线: 锻造十球化退火→切削加工→淬火+多次 560℃回火→喷砂→磨削加工→成品 热处理工艺： 球化退火:高速钢在锻后进行球化退火，以降低硬度，消除锻造应力， 便于切削加工，并为淬火做好组织准备。球化退火后的组织为球状珠光体。
高等职业教育金属材料与热处理技术专业 教学基本要求 专业名称金属材料与热处理技术 专业代码550101 招生对象 普通高中毕业生 学制与学历 三年制，专科 就业面向 本专业学生毕业后主要在热处理厂、机械制造厂或模具制造厂的热处理车间或表面处理车间；钢铁公司或轧钢厂的热处理车间；热处理设备制造厂；金属材料营销公司；热处理设备营销公司；车间生产管理或工艺管理等单位工作。典型的岗位有： 一、初始岗位 1．机械零件热处理的生产操作岗位 2．热处理车间的热处理工艺编制岗位 3．热处理设备、热工仪表的维护维修岗位 4．热处理厂的热处理产品质量检验岗位 5．发蓝发黑、磷化等金属表面处理生产操作岗位 6．钢铁公司、轧钢厂金属材料力学性能和金相检验等理化分析岗位 7．热处理设备制造厂组装、调试岗位 二、发展岗位 在工作2~3年后并学习相关的知识和技能后，可从事下列岗位： 1．表面处理工艺编制岗位 2．车间工艺技术管理岗位 3．各种金属材料营销岗位 4．热处理设备的营销岗位
5．热处理工艺编制岗位 6．热处理质量检验主管岗位 培养目标与规格 本专业培养德、智、体全面发展，掌握必要的文化基础知识和金属材料与热处理专业知识，具有金属材料和零部件常规热处理工艺编制、生产操作、热处理设备使用与维护、金属材料的选用与检验、热处理质量控制、生产组织管理以及经营销售等职业能力的高技能人才。 一、专业定位 本专业学生毕业后主要从事金属材料与热处理技术相关的生产操作岗位。可进行机械零件的退火、正火、淬火、回火、表面淬火、化学热处理等各种热处理工作，可操作箱式炉、井式炉、盐炉、真空炉、可控气氛炉、中高频感应加热等设备，可进行强度、硬度、塑性、韧性、疲劳等各项金属材料力学性能的检测工作，可进行金相分析、断口分析、失效分析等金属材料检测工作，可从事发蓝发黑、喷砂、抛丸、电镀等金属材料表面处理的工作，获得一定经验后还可从事车间工艺技术管理工作，此外，根据所学专业知识，还可从事与热处理设备、金属材料营销的工作。 二、职业能力 针对企业对热处理人才的要求，热处理人才应该具备的职业能力分析见一览表。 职业能力分析表
简介：1. 45——优质碳素结构钢，是最常用中碳调质钢。主要特征: 最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。应用举例 1. 45——优质碳素结构钢，是最常用中碳调质钢。 主要特征: 最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。应用举例: 主要用于制造强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗杆等。焊接件注意焊前预热，焊后消除应力退火。 2. Q235A（A3钢）——最常用的碳素结构钢。 主要特征: 具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷冲压性能，以及一定的强度、好的冷弯性能。应用举例: 广泛用于一般要求的零件和焊接结构。如受力不大的拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构、桥梁等。 3. 40Cr——使用最广泛的钢种之一，属合金结构钢。 主要特征: 经调质处理后，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性，淬透性良好，油冷时可得到较高的疲劳强度，水冷时复杂形状的零件易产生裂纹，冷弯塑性中等，回火或调质后切削加工性好，但焊接性不好，易产生裂纹，焊前应预热到100～150℃，一般在调质状态下使用，还可以进行碳氮共渗和高频表面淬火处理。 应用举例:调质处理后用于制造中速、中载的零件，如机床齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶针套等，调质并高频表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺钉螺母、进气阀等，经淬火及中温回火后用于制造重载、中速冲击的零件，如油泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等，经淬火及低温回火后用于制造重载、低冲击、耐磨的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等，碳氮共渗处即后制造尺寸较大、低温冲击韧度较高的传动零件，如轴、齿轮等。 4. HT150——灰铸铁。应用举例:齿轮箱体，机床床身，箱体，液压缸，泵体，阀体，飞轮，气缸盖，带轮，轴承盖等 5. 35——各种标准件、紧固件的常用材料 主要特征: 强度适当，塑性较好，冷塑性高，焊接性尚可。冷态下可局部镦粗和拉丝。淬透性低，正火或调质后使用应用举例: 适于制造小截面零件，可承受较大载荷的零件：如曲轴、杠杆、连杆、钩环等，各种标准件、紧固件 6. 65Mn——常用的弹簧钢。应用举例:小尺寸各种扁、圆弹簧、座垫弹簧、弹簧发条，也可制做弹簧环、气门簧、离合器簧片、刹车弹簧、冷卷螺旋弹簧，卡簧等。 7. 0Cr18Ni9——最常用的不锈钢（美国钢号304，日本钢号SUS304）特性和应用: 作为不锈耐热钢使用最广泛，如食品用设备，一般化工设备，原于能工业用设备 8. Cr12——常用的冷作模具钢（美国钢号D3，日本钢号SKD1) 特性和应用: Cr12钢是一种应用广泛的冷作模具钢，属高碳高铬类型的莱氏体钢。该钢具有较好的淬透性和良好的耐磨性；由于Cr12钢碳含量高达2.3%，所以冲击韧度较差、易脆裂，而且容易形成不均匀的共晶碳化物；Cr12钢由于具有良好的耐磨性，多用于制造受冲击负荷较小的要求高耐磨的冷冲模、冲头、下料模、冷镦模、冷挤压模的冲头和凹模、钻套、量规、拉丝模、压印模、搓丝板、拉深模以及粉末冶金用冷压模等
《金属材料与热处理》期末考试试卷(含答案) 班级数控班姓名学号分数 一、填空题：每空1分，满分30分。 1.金属材料与热处理是一门研究金属材料的、、热处理与金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。 2.本课程的主要内容包括金属材料的、金属的、金属学基础知识和热处理的基本知识。 3.金属材料的基本知识主要介绍金属的及的相关知识。 4.金属的性能主要介绍金属的和。 5.金属学基础知识讲述了铁碳合金的和。 6.热处理的基本知识包括热处理的和。 7.物质是由原子和分子构成的，其存在状态可分为气态、、。 8.固态物质根据其结构特点不同可分为和。 9.常见的三种金属晶格类型有、、密排六方晶格。 10.常见的晶体缺陷有点缺陷、、。 11.常见的点缺陷有间隙原子、、。 12.常见的面缺陷有金属晶体中的、。 13.晶粒的大小与和有关。 14.机械零件在使用中常见的损坏形式有变形、及。 15.因摩擦而使零件尺寸、和发生变化的现象称为磨损。 二、判断题：每题1分，满分10分。 1.金属性能的差异是由其内部结构决定的。（） 2.玻璃是晶体。（） 3.石英是晶体。（） 4.食盐是非晶体。（） 5.晶体有一定的熔点，性能呈各向异性。（） 6.非晶体没有固定熔点。（） 7.一般取晶胞来研究金属的晶体结构。（） 8.晶体缺陷在金属的塑性变形及热处理过程中起着重要作用。（） 9.金属结晶时，过冷度的大小与冷却速度有关。（） 10.冷却速度越快，过冷度就越小。（） 三、选择题：每题2分，满分20分。 1.下列材料中不属于晶体的是（） A.石英 B.食盐 C.玻璃 D.水晶 2.机械零件常见的损坏形式有（） A.变形 B.断裂 C.磨损 D.以上答案都对 3.常见的载荷形式有（） A.静载荷 B.冲击载荷 C.交变载荷 D.以上答案都对 4.拉伸试样的形状有（） A.圆形 B.矩形 C.六方 D.以上答案都对 5.通常以（）代表材料的强度指标。 A.抗拉强度 B.抗剪强度 C.抗扭强度 D.抗弯强度 6.拉伸试验时，试样拉断前所能承受的最大应力称为材料的（）
常用金属材料热处理规范 ┏━━━┳━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━┓┃┃临界点┃热处理规范┃硬度┃┃钢号┃┣━━━━┳━━━━━━━┳━━━━┫┃┃┃（℃）┃工序名称┃加热温度（℃）┃冷却方式┃HB HRC ┃┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 735 ┃正火┃ 880- 930 ┃空冷┃HB≤156 ┃┃２０┃Ac3 855 ┃渗碳┃ 920- 950 ┃┃┃┃┃Ar3 835 ┃渗碳淬火┃ 860- 880 ┃水或油冷┃HRC＞56 ┃┃┃Ar1 680 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃芯部HB150 ┃┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 724 ┃正火┃ 850- 890 ┃空冷┃HB≤185 ┃┃３５┃Ac3 802 ┃退火┃ 840- 890 ┃炉冷┃┃┃┃Ar3 774 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃┃┃┃Ar1 680 ┃淬火┃ 850- 890 ┃水冷┃HRC≥47 ┃┃┃┃回火┃ 500- 540 ┃空冷┃HB241-286 ┃┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 724 ┃退火┃ 820- 840 ┃炉冷┃HB≤207 ┃┃４５┃Ac3 780 ┃正火┃ 830- 870 ┃空冷┃HB≤229 ┃┃┃Ar3 751 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃┃┃┃Ar1 682 ┃淬火┃ 820- 860 ┃水冷┃HRC50-60 ┃┃┃┃回火┃ 520- 560 ┃空冷┃HB228-286 ┃┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 735 ┃正火┃ 900- 930 ┃空冷┃HB≤179 ┃┃┃Ac3 854 ┃高温回火┃ 659- 680 ┃空冷┃┃┃20Mn ┃Ar3 835 ┃┃┃┃┃┃┃Ar1 682 ┃┃┃┃┃┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃AC1 734 ┃退火┃ 830- 880 ┃炉冷┃┃┃35Mn ┃AC3 812 ┃正火┃ 850- 880 ┃空冷┃HB≤187 ┃┃┃Ar3 796 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃┃┃┃Ar1 675 ┃淬火┃ 850- 880 ┃水或油冷┃HRC50-55 ┃┃┃┃回火┃ 400- 500 ┃空冷┃HB302-332 ┃┗━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━━━━┻━━━━┻━━━━━┛┏━━━┳━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━┓┃┃临界点┃热处理规范┃硬度┃┃钢号┃┣━━━━┳━━━━━━━┳━━━━┫┃┃┃（℃）┃工序名称┃加热温度（℃）┃冷却方式┃HB HRC ┃┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 726 ┃退火┃ 820- 850 ┃炉冷┃HB≤217 ┃┃45Mn ┃Ac3 790 ┃正火┃ 830- 860 ┃空冷┃┃┃┃Ar3 768 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃┃┃┃Ar1 689 ┃淬火┃ 810- 840 ┃水或油冷┃HRC54-60 ┃┃┃┃回火┃根据需要回火┃水或空冷┃┃┗━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━━━━┻━━━━┻━━━━━┛
金属材料热处理方法有几种各有什么特点 金属材料热处理方法有退火、谇火及回火，渗碳、氮化及氰化等。 (1) 退火处理 退火处理按工艺温度条件的不同，可分为完全退火、低温退火和正火处理。 ①完全退火是把钢材加热到Ac3 (此时铁素体开始溶解到奥氏体中，指铁碳合金平衡图中Ac3，即临界温度）以上20?30℃，保温一段时间后，随炉温缓冷到400?500(，然后在空气中冷却。 完全退火适用于含碳量小于%的铸造、锻造和焊接件。目的是为了通过相变发生重结晶，使晶粒细化，减少或消除组织的不均匀性，适当降低硬度，改善切削加工性，提高材料的韧性和塑性，消除内应力。 ② 低温退火是一种消除内应力的退火方法。对钢材进行低温退火时.先以缓慢速度加热升温至500?600匸，然后经充分的保温后缓慢降温冷却。 低温退火（消除内应力退火）主要适用于铸件和焊接件，是为了消除零件铸造和焊接过程中产生的内应力，以防止零件在使用工作中变形。采用这种退火方法，钢材的结晶组织不发生变化。 ③ 正火是退火处理中的一种变态，它与完全退火不同之处在于零件的冷却是在静止的空气中，而不是随炉缓慢降温冷却。正火处理后的晶粒比完全退火更细，增加了材料的强度和韧性，减少内应力，改善低碳钢的切削性能。 正火处理主要适合那些无需调质和淬火处理的一般零件和不能进行淬火和调质处理的大型结构零件。正火时钢的加热温度为753?900°C。 (2) 淬火及回火处理 淬火可分整体淬火和表面淬火，淬火后的钢一般都要进行回火。回火是为了消除或降低淬火钢的残余应力，以使淬火后的钢内纟且织趋于稳定。钢材淬火后为了得到不同的硬度，回火温度可采用几种温度段。 ① 淬火后低温回火目的是为了降低钢中残余应力和脆性、而保持钢淬火后的高硬度和耐磨性，硬度在HRC58?64范围内。适合于各种工具、渗碳零件和滚动轴承。回火温度为150?250匸。 ② 淬火后中温回火目的是为了保持钢材有一定的韧性、在此基础上提高其弹性和屈服极限。适合于各种弹簧、锻模及耐冲击工具等。回火温度为350?500"，淬火后回火得到的钢材硬度为HRC 35?45。 ③ 淬火后高温回火这种回火温度处理通常称之为调质处理。回火温度为500?650℃，材料的硬度为HRC25?35。 调质处理广泛应用在齿轮与轴的机械加工工艺中，以使零件在塑性、韧性和强度方面有较好的综合性能。 表面淬火是使零件的表面有较髙的硬度和耐磨性，而零件的内部（心部）有足够的塑性和韧性。如承受动载荷及摩擦条件下工作的齿轮、凸轮轴、曲轴颈等，均应进行表面淬火处理。 表面淬火用钢材的含碳量应大于35%，如45、40Cr、40Mn2 等钢材，都比较适合表面淬火。表面谇火的方法可分为表面火焰淬火和表面髙频淬火。 a. 表面火焰淬火是用高温的氧-乙块火焰，把零件表面加热到Ac3线以上
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（）。
《金属材料与热处理》教学大纲 一、说明 1、课程的性质和内容 金属材料与热处理是一门技术基础课。其主要内容包括：金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理、常用金属材料及非金属材料的牌号等。 2、课程的任务和要求 本课程的任务是使学生掌握金属材料与热处理的基本知识，为学习专业理 论，掌握专业技能打好基础。通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求: （1）了解金属学的基本知识。 （2）掌握常用金属材料的牌号、性能及用途。 （3）了解金属材料的组织结构与性能之间的关系。 （4）了解热处理的一般原理及其工艺。 （5）了解热处理工艺在实际生产中的应用。 3、教学中应注意的问题 （1）认真贯彻理论联系实际的原则，注重学生素质的全面提高。 （2）在组织教学时，应根据所学工种，结合实际生产，选择不同的学习内容，有“*”的为选学内容。 （3）加强实验和参观，增强感性认识和动手能力。 （4）有条件的可辅以电化教学，是教学直观而生动。 二、教学要求、内容、建议及学时分配。（总学时80课时，开课时间为：高 一上期） 绪论总学时1 教学要求 1、明确学习本课程的目的。 2、了解本课程的基本内容。 教学内容
1、学习金属材料与热处理的目的。 2、金属材料与热处理的基木内容。 3、金属材料与热处理的发展史。 4、金属材料在工农业生产中的应用。 教学建议 1、结合实际生产授课，以激发学生学习本课程的兴趣。 2、展望金属材料与热处理的发展前景。 第一章金属的结构与结晶总学时2 教学要求 1、了解金属的晶体结构。 2、掌握纯金属的结晶过程。 3、掌握纯铁的同素异构转变。 教学内容 §1-1金属的晶体结构 一、晶体与非晶体 二、晶体结构的概念 三、金属晶格的类型 § 1-2纯金属的结晶 一、纯金属的冷却曲线及过冷度 二、纯金属的结晶过程 三、晶粒大小对金属力学性能的影响 四、金属晶体缺陷 § 1-3金属的同素异构转变 教学建议 1、晶体结构较抽象，可使用模型配合讲课。 2、讲透同素异构转变与结晶过程之间的异同点。
常用金属材料及热处理 以下是为大家整理的常用金属材料及热处理的相关范文，本文关键词为常用,金属,材料及,热处理,模块,常用,金属,材料及,热处理，您可以从右上方搜索框检索更多相关文章，如果您觉得有用，请继续关注我们并推荐给您的好友，您可以在教师教学中查看更多范文。 模块一常用金属材料及热处理项目二钢的热处理任务一：钢的普通热处理一、实验目的1、了解碳钢的基本热处理（退火、正火、淬火及回火）工艺方法。2、研究冷却条件对碳钢性能的影响。3、分析淬火及回火温度对碳钢性能的影响。二、实验原理1、钢的淬火所谓淬火就是将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1(过共析钢)以上30～50℃，保温后放入各种不同的冷却介质中（V冷应大于V临），以获得马氏体组织。碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。为了正确地进行钢的淬火，必须考虑下列三个重要因素：淬火加热的温度、保温时间和冷却速度。（1）淬火温度的选择选定正确的加热温度是保证淬火质量的重要环节。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量，可根据相图确定（如图4所示）。对亚共析钢，其加热温度为＋30～50℃，若加热温度不足（低于），则淬火组织中将出现
铁素体而造成强度及硬度的降低。对过共析钢，加热温度为＋30～50℃，淬火后可得到细小的马氏体与粒状渗碳体。后者的存在可提高钢的硬度和耐磨性。（2）保温时间的确定淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留保温所需时间的总和。加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所需的加热介质及加热方法等因素有关，一般可按照经验公式来估算，碳钢在电炉中加热时间的计算如表1所示。表1碳钢在箱式电炉中加热时间的确定加热圆柱形工件形状方形板形温度(℃)分钟/每毫米直径70080090010001.51.00.80.4保温时间分钟/每毫米厚度2.21.51.20.6分钟/每毫米厚度321.60.8（3）冷却速度的影响冷却是淬火的关键工序，它直接影响到钢淬火后的组织和性能。冷却时应使冷却速度大于临界冷却速度，以保证获得马氏体组织；在这个前提下又应尽量缓慢冷却，以减少钢中的内应力，防止变形和开裂。为此，可根据c曲线图（如图2所示），使淬火工作在过冷奥氏体最不稳定的温度范围（650～550℃）进行快冷（即与c曲线的“鼻尖”相切），而在较低温度（300～100℃）时冷却速度则尽可能小些。为了保证淬火效果,应选用合适的冷却方法（如双液淬火、分级淬火等).不同的冷却介质在不同的温度范围内的冷却速度有所差别。各种冷却介质的特性见表2.表2几种常用淬火介质的冷却能力在下列温度范围内的冷却速度（℃/秒）冷却介质650～550℃18℃的水50℃的水10％nacl 水溶液（18℃）10％naoh水溶液（18℃）10％naoh水溶液（18℃）蒸馏水（50℃）硝酸盐（200℃）菜籽油（50℃）矿务机油（50℃）6001001100120XX0025035020XX50300～
金属材料的性能（材料的性能一般分为使用性能和工艺性能两大类，使用性能主要包括力学性能、物理性能、化学性能）（选择题） 1.力学性能：强度（屈服强度、抗拉强度）、塑性、弹性与刚度、硬度（布氏 硬度，洛氏硬度，维氏硬度）、冲击韧性、疲劳强度 2.物理性能：密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、 3.化学性能：耐蚀性、抗氧化性 常见金属的晶格类型—— 1.体心立方晶体具有这种晶格的金属有钨（W），钼（M），铬（Cr），钒（V）， α-铁（α-Fe）等 2.面心立方晶格具有这种晶格的金属有金(Au),银(Ag),铝（Al）,铜（Cu）,镍 （Ni）,γ-铁（γ-Fe）等 3.密排六方晶格具有这种晶格的金属有镁（Mg），锌（Zn），铍（Be），α- 钛（α-Ti） 根据晶体缺陷的几何特点，可分为 1.点缺陷点缺陷是指在晶体中长，宽，高尺寸都很小的一种缺陷，常见的有 晶格空位和间隙原子 2.线缺陷线缺陷是指在晶体中呈线状分布（在一维方向上的尺寸很大，而别 的方向则很小）原子排列不均衡的晶体缺陷，主要指各种类型的位错 3.面缺陷面缺陷是指在二维方向上吃醋很大，在第三个方向上的尺寸很小， 呈面状分布的缺陷 位错：位错是指晶格中一列或若干列原子发生了某种有规律的错排现象。 铁素体：铁素体是碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体，为体心立方晶格，用符号F（或α）表示 简化后的Fe-Fe3C相图，画图啊亲，三个学期的铁碳相图啊有木有，都是泪啊有木有！！！书P9 共析钢由珠光体向奥氏体的转变包括以下四个阶段：奥氏体形核，奥氏体晶核长大，剩余渗碳体溶解和奥氏体成分均匀化 影响奥氏体晶粒长大的因素： 1.加热温度和保温时间加热温度愈高，保温时间愈长，奥氏体晶粒愈粗大
《金属材料与热处理》教学大纲 一、课程的性质和任务 本课程是一门专业技术基础课，实践性较强，必须经过生产实习增强感性认识，再通过理论学习才能理解和掌握常见金属材料性能、组织、结构和热处理方法的特点；了解非金属材料的基本知识。为学后续的专业课打下坚实的基础。 二、课程教学目标 1、掌握机械工程材料的基本知识，能够正确选择材料。 2、掌握常见的金属热处理的方法、特点及应用范围 3、了解非金属材料基础知识。 三、教学内容和要求 1、金属材料基础知识 常见金属材料及其性能、金属的结构及结晶、合金的结构和组织、铁碳合金相图、碳钢及合金钢、铸铁、有色金属。 2、热处理基础知识 钢在冷却（加热）时的转变过程、钢的普通热处理工艺、钢的表面热处理工艺、钢的化学热处理工艺。 3、非金属材料 非金属材料的种类、特点、性能及应用。 四、《工程材料》课程的主要要求 1、常用金属材料及热处理工艺的基础知识，为后续相关专业课打下坚实基础。 2、通过本课程的学习，使学生能根据合理的选择材料和热处理方法。
3、在教学过程中贯彻理论联系实际的原则，在讲授理论时要注重和生产实习相结合，增强学生对理论知识的理解。 4、本课程建议安排在学生学完机械制图及计算机制图、工程力学、机械设计基础、金工实习课程之后讲授。 五、《金属材料与热处理》课程质量标准与考核方式 课程质量标准是培养学生掌握金属材料及热处理原理和非金属的基础知识，重点培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。成绩考核方式按照天津石油职业技术学院课程成绩考核评价管理制度执行，采用单独考查方式，平时考核占考核评价成绩30％，期末考试占考核评价成绩40％，实验占考核评价成绩30％，考查采用5级制。 六、课时分配表
金属材料性能 为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能（使用性能）及其在冷热加工过程中材料应具备的性能（工艺性能）。 ???? 材料的使用性能包括物理性能（如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等）、化学性能（耐用腐蚀性、抗氧化性），力学性能也叫机械性能。 ???? 材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。 ???? （一）、机械性能 ???? 机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的特性。 ??? 1 、强度：材料在外力（载荷）作用下，抵抗变形和断裂的能力。材料单位面积受载荷称应力。 ??? 2 、屈服点（бs ）：称屈服强度，指材料在拉抻过程中，材料所受应力达到某一临界值时，载荷不再增加变形却继续增加或产生 0.2%L 。时应力值，单位用牛顿 / 毫米 2 （ N/mm2 ）表示。 ??? 3 、抗拉强度（бb ）也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值。单位用牛顿 / 毫米 2 （ N/mm2 ）表示。 ??? 4 、延伸率（δ）：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比。 ?? 5、断面收缩率（Ψ）材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比。??? 6 、硬度：指材料抵抗其它更硬物压力其表面的能力，常用硬度按其范围测定分布氏硬度（ HBS 、 HBW ）和洛氏硬度（ HKA 、 HKB 、 HRC ） ??? 7 、冲击韧性（ Ak ）：材料抵抗冲击载荷的能力，单位为焦耳 / 厘米 2 （ J/cm 2 ） . （二）、工艺性能 ???? 指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。 8 、铸造性能：指金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能，主要包括流性能、充满铸模能力；收缩性、铸件凝固时体积收缩的能力；偏析指化学成分不均性。 9 、焊接性能：指金属材料通过加热或加热和加压焊接方法，把两个或两个以上金属材料焊接到一起，接口处能满足使用目的的特性。 10 、顶气段性能：指金属材料能承授予顶锻而不破裂的性能。 11 、冷弯性能：指金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。弯曲程度一般用弯曲角度α（外角）或弯心直径 d 对材料厚度 a 的比值表示， a 愈大或 d/a 愈小，则材料的冷弯性愈好。 12 、冲压性能：金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。在常温进行冲压叫冷冲压。检验方法用杯突试验进行检验。 13 、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。 （三）、化学性能 ???? 指金属材料与周围介质扫触时抵抗发生化学或电化学反应的性能。 14 、耐腐蚀性：指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。 15 、抗氧化性：指金属材料在高温下，抵抗产生氧化皮能力。 >> 返回 金属材料的检验
金属材料与热处理试题及答案1 1、常见的金属晶格类型有体心立方晶格、面心立方晶和密排立方晶格。 2、金属的机械性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等指标，其中衡量金属材料在静载荷下机械性能的指标有强度硬度塑性疲劳强度_。衡量金属材料在交变载和冲击载荷作用下的指标有疲劳强度和冲击韧性_。 3、常用的回火方法有低温回火、中温回火和高温回火。 4、工程中常用的特殊性能钢有不锈钢、耐磨钢、耐热钢。 5、根据铝合金成分和工艺特点，可将铝合金分为变形吕合金和铸造铝合金两大类。 6、按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分，碳钢分为沸腾刚、镇静钢、连铸坯和半镇静钢。 7、钢在一定条件下淬火后，获得一定深度的淬透层的能力，称为钢的淬透性。淬透层通常以工件表面到半马氏体层的深度来表示。 8、冷塑性变形的内应力，按作用范围，可分为宏观（第一类）内应力、晶间（第二类）内应力晶格畸变（第三类）内应力。 9、铸铁中碳以石墨形式析出的过程称为石墨化，影响石墨化的主要因素有冷却速度和化学成分。 10、根据共析钢的“C”曲线，过冷奥氏体在A1温度以下等
温转变的组织产物可分为三大类，即珠光体型组织、贝氏体型组织和马氏体型组织等。 二、选择题（30分，每题2分） 1、拉伸试验时．试样拉断前能承受的最大标拉应力称为材料的（B）。 A 屈服点 B 抗拉强度 C 弹性极限 D 刚度 2、金属的（D ）越好，其锻造性能就越好。 A 硬度 B 塑性 C 弹性 D 强度 3、根据金属铝的密度，它属于（C）。 A 贵金属 B 重金属 C 轻金属 D 稀有金属 4、位错是一种（A）。 A 线缺陷 B 点缺陷 C 面缺陷 D 不确定 5、晶体中原子一定规则排列的空间几何图形称（B）。 A 晶粒 B 晶格 C 晶界 D 晶相 6、实际生产中，金属冷却时（C）。 A 理论结晶温度总是低于实际结晶温度 B 理论结晶温度总是等于实际结晶温度 C 理论结晶温度总是大于实际结晶温度 D 实际结晶温度和理论结晶温度没有关系 7、零件渗碳后，一般需经过（A）才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。 A 淬火+低温回火 B 正火 C 调质 D 淬火+高温回火
金属材料与热处理工艺关系的探讨 函数站株洲331函授站 专业机电一体化 班级 姓名朱雪峰 指导教师 二○一一年三月
目录 1、前言………………………………………………………………… 2、金属材料结构及基本组织…………………………………………. 3、金属材料的切削性能与热处理预热的关系……………………… 3.1金属材料的切削性能与热处理预热的关系………………………. 3.2金属材料的切边横量与热处理温度的关系……………………… 3.3金属材料的断裂韧性与热处理温度的关系……………………… 3.4 金属材料抗应力腐蚀开裂与热处理应力的关系………………… 4、零件材料结构及特点分析…………………………… 4.1零件的材料特点…………………………………………. 4.2零件的结构特点………………………………………… 5、轴承盖真空热处理工艺路线……………………………… 6、产品质量与《经济法》的关系…………………………… 7、结论……………………………………………………………… 8、主要参考文献…………………………………………………
第一章前言 工业生产中，许多金属材料为最大限度地发挥材料潜力，需要提高其机械性能。在设计工作中，正确制定热处理工艺可以改变某些金属材料的机械性能。而不合理的热处理条件，不仅不会提高材料的机械性能，反而会破坏材料原有的性能。因此，设计人员在根据金属材料成分及组织确定热处理的工艺要求时，应准确分析金属材料与热处理工艺的关系，合理安排工艺流程，才能得到理想的效果。 第二章金属材料结构及基本组织 在工业生产中，广泛使用的金属有铁、铝、铜、铅、锌、镍、铬、锰等。但用得更多的是它们的合金。金属和合金的内部结构包含两个方面：其一是金属原子之间的结合方式；其二是原子在空间的排列方式。金属的性能和原子在空间的排列配置情况有密切的关系，原子排列方式不同，金属的性能就出现差异。金属材料热处理过程是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度在不同的介质中冷却，通过改变金属材料表面或内部的显微组织结构来改变其性能的一种工艺。因此，对某些金属或合金来说，可以用热处理工艺来改变它的原子排列，进而改变其组织结构，控制其机械性能，以满足工程技术的需要。不同的热处理条件