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。
(1).检测方法:
就是用一定几何形狀的压头，在一定载荷下，压入被测金属材料表面，根据被压入程度來测定其硬度值。
(2).表示方法:
压入硬度测定法(如布氏硬度、洛氏硬度等);回跳硬度测定法(如肖氏硬度、里氏硬度)等，而在现場生产中常用的是压入硬度测定法，即布氏硬度、洛氏硬度等。
A.布氏硬度(HB):
它是用一定直径的球体(淬硬钢球或硬质合金球)，以相应的试验力压入被测钢料表面，经规定保持时间后卸除试验力，用测量表面压痕直径來计算硬度的一种压痕硬度方法。
B.洛氏硬度(HRC):
洛氏硬度值是用洛氏硬度相应标尺刻度滿量程(100)与残余压痕深度增量之差计算硬度值，HR值可直接从表盘显示数字中得出。
金属热处理
金属热处理：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，又以不同速度冷却的一种工艺。
金属热处理的意义：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。
金属热处理过程：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。
金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳，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。加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一。 冷却是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控
制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。
热处理
普通（整体）热处理
表面热处理
退火 正火 淬火 回火
表面淬
表面化学热处理
感应加热表面淬火
火焰加热表面淬火 激光加热表
渗碳 渗氮 碳氮共渗 渗金属等
常用热处理方法的工艺曲线示意图
1. 退火
退火是将金属制件加热到高于或低于这种金属的临界温度，经保温一定时间，随后在炉中或埋入导热性较差的介质中缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的一种热处理工艺。
退火的目的：
a. 降低硬度，以利于切削加工；
b. 细化晶粒，改善组织，提高机械性能；
c. 消除内应力，为下一道热处理作好准备；
d. 提高金属材料的塑性、韧性，便于进行冷冲压或冷拉拔加工。
退火的缺点：占用设备；生产率低。
2. 正火
正火是将金属制件加热到高于或低于这种金属的临界温度，经保温一定时间，随后在空气中冷却，以获得更细组织的一种热处理工艺。
正火的作用与退火相似，与退火不同之处是：
a. 正火是在空气中冷却，冷却速度快，所获得的组织更细。
b. 正火后的强度、硬度较退火后的稍高，而塑性、韧性则稍低。
c. 不占用设备；生产率高。
3. 淬火
淬火是将金属制件加热到这种金属的临界温度以上30～50℃，经保温一定时间，随后在水或油中快速冷却，以获得高硬度组织的一种热处理工艺。
淬火的目的：提高金属材料的强度和硬度，增加耐磨性，并在回火后获得高强度和一定韧性相配合的性能。
4. 回火
回火是把淬火后的金属制件重新加热到某一温度，保温一段时间，然后置于空气或油中冷却的热处理工艺。
回火的目的：为了消除淬火时因冷却过快而产生的内应力，降低金属材料的淬性，使它具有一定的韧性。
根据加热温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。
（1）低温回火：回火温度为150～250℃。低温回火能消除一定的内应力，适当地降低钢的脆性，提高韧性，同时工件仍保持高硬度、高耐磨性，应用于各种量具和刃具。
（2）中温回火：回火温度为350～500℃。中温回火可大大减小钢的内应力，提高了弹性、韧性，但硬度有所降低，应用于弹簧和热锻模等。
（3）高温回火：回火温度为500～650℃。高温回火可以消除内应力，硬度有显著的下降，可获得具有强度、塑性、韧性等综合机械性能，应用于齿轮、连杆、曲轴等。
回火方法
加热温
度（℃）
力学
性能特点
应用范围硬度
（HRC）
低温回火150～250 高硬度、
耐磨性
刃具、量具、冷
冲模等
58～65
中温回火350～500高弹性、
韧性
弹簧、钢丝绳等35～50
高温回火500～650良好的综
合力学性能
连杆、齿轮及轴
类
20～30
5. 调质处理
淬火后再经高温回火的热处理工艺，称为调质处理。一般要求具有较高综合机械性能的重要结构零件，都要经过调质处理。
热处理中的“四把火”
退火
将金属构件加热到高于或低于临界点，保持一定时间，随后缓慢冷却。 降低硬度，改善切削加工性；消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向使金属内部组织达到或接近平衡状态。
正火
将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却。
正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。
淬火
将工件加热保温后，在水、油或其他无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。 使钢件变硬，但同时变脆。
回火
将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。
为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却。
调质 淬火+回火
获得一定的强度和韧性
表面热处理和化学热处理
一、表面淬火
表面淬火是仅对工件表层进行淬火的工艺。
目的：为了获得高硬度的表面层和有利的残余应力分布，提高工件的硬度和耐磨
性。
表面淬火加热的方法很多，如感应加热、火焰加热、电接触加热、激光加热等。
二、化学热处理
化学热处理是将金属和合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。
常用的有渗碳、渗氮、碳氮共渗和渗金属元素等。
钢的分类
按化学成分分类可分为:碳素钢和合金钢
碳素钢按含碳量多少可分为:低碳钢、中碳钢和高碳钢
合金钢按合金元素的含量又可分为低合金钢、中合金钢和高合金钢
合金钢按合金元素的种类可分为锰钢、铬钢、硼钢、铬镍钢、硅锰钢等
按冶金质量分类
按钢中所含有害杂质硫、磷的多少，可分为：
普通钢（S%≤0.055%，P%≤0.045%）
优质钢（S%、P%≤0.040%）
高级优质钢（S%≤0.030%，P%≤0.035%）
按冶炼时脱氧程度，可将钢分为：
沸腾钢（脱氧不完全）、镇静钢（脱氧较完全）和半镇静钢三类。
按用途分类
按钢的用途可分为：结构钢、工具钢和特殊性能钢
结构钢又分为：工程构件用钢和机器零件用
工具钢分为：刃具钢、量具钢、模具钢
特殊性能钢分为：不锈钢、耐热钢等
按金相组织分类
按退火态的金相组织可分为：亚共析钢、共析钢、过共析钢三种。
按正火态的金相组织可分为：珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢等四种。
奥氏体－碳与合金元素溶解在γ-fe中的固溶体，仍保持γ-fe的面心立方晶格。晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处
珠光体－铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物。
碳钢分类
按钢中含碳量多少分：
低碳钢 Wc < 0.25%
中碳钢 Wc = 0.25%—0.6%
高碳钢 Wc > 0.6%
低碳钢
特点：
塑性好、韧性好、硬度强度低（软刚）、耐磨性差。
热处理：
通常情况下将其进行渗碳，然后淬火，再低温回火后使用。
中碳钢
特点：
热加工及切削性能良好，强度硬度比低碳钢高，韧性塑性低于低碳钢，焊接性能较差。
热处理：
通常采用完全（加热到单相奥氏体区得到单相均匀奥氏体）淬火加中温或高温回火的热处理工艺。
高碳钢
特点：
具有高硬度和高耐磨性，焊接性能差。
热处理：
1.预先热处理采用球化退火；
2.采用不完全（加热到两相区得到奥氏体加未溶碳化物）淬火加低温回火的热处理工艺。
合金元素在钢中的作用
镍：增加强韧性、耐蚀性、耐磨性、弹性细述和低温冲击抵抗性
铬：增加耐磨性、耐蚀性及高温强度
钨：增加耐磨性及高温强度、硬度
硅：增加耐热性、耐蚀性；低合金钢之强度增加，增加电磁气性质
锰：高温之抗拉强度、硬度增加，防止因硫而产生的脆性
钼：作用与钨相同，但效果大两倍
钴：增加硬度与磁性
钒：增加韧性、耐磨性、淬火性
钛：增加耐高温强度及对海水的耐蚀性
铜：增加在空气中之抗氧化性及抗蚀性
铝：增加流动性
磷：增加耐蚀性，但超过0.1％时会有热脆性
硫：增加钢的切削性及热脆性，但一般含量要少
钢的化学热处理
将工件置于适当的活性介质中加热、保温、使一种或几种元素渗入到它的表面，以改变其化学成分、组织和性能。
化学热处理由分解、吸收和扩散三个基本过程所组成。
1）渗入介质在高温下通过化学反应进行分解，形成渗入元素的活性原子；
2）渗入元素的活性原子被钢件的表面吸附，进入晶格内形成固溶体或形成化合物； 3）被吸附的渗入原子由钢件的表层逐渐向内扩散，形成一定深度的扩散层。
常用化学热处理：渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗硅
渗碳
为提高工件表层碳的质量分数并在其中形成一定的碳含量梯度，将工件在渗碳介质中加热、保温，使碳原子渗入的化学热处理工艺称为渗碳。
渗碳所用钢种一般是碳的质量分数为0.10%～0.25%的低碳钢和低合金钢，如15、20、20Cr、20CrMnTi等钢。
经渗碳后的工件，都要进行淬火和低温回火，使工件表面获得高硬度(56～
64HRC)、高耐磨性和高疲劳强度，而心部仍保持一定的强度和良好的韧性
渗碳被广泛应用于要求表面硬而心部韧的工件上，如齿轮、凸轮轴、活塞销。
根据渗碳时介质的物理状态不同，渗碳可分为气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳，其中气体渗碳应用最广泛。
【气体渗碳工艺】
?采用液体或气体碳氢化合物作为渗碳剂，如：煤油、甲苯或含碳的气体。
?渗碳温度 T=900~950℃。
?保温时间—取决于要求的渗碳层深度，从几小时到十几小时不等。
?零件表面含碳量 Wc=0.8~1.1%
?渗层深度：0.5~2mm
渗碳零件的加工工艺路线一般如下：
毛坯锻造（或轧材下料）→正火→粗加工、半精加工→渗碳→淬火+低温回火→精加工（磨削加工）。
1)气体渗碳法
渗碳剂甲醇等挥发后形成渗碳气氛，
在高温下分解出活性原子，即
（二）渗氮
在一定温度下于一定介质中，使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺称为渗氮。
渗氮剂通常用氨气，氨气在480~600 ℃分解出具有活性的氮原子渗入工件中，形成富氮层而完成氮化。用于氮化处理的合金钢常用 38CrMoAIA、35CrAl、 35CrMo等。
渗氮的目的是为了提高工件表层的硬度、耐磨性、热硬性、耐腐蚀性和疲劳强度。
渗氮处理广泛应用于各种高速传动的精密齿轮、高精度机床主轴、循环应力作用下要求高疲劳强度零件(如高速柴油机曲轴)以及要求变形小和具有一定耐热、抗腐蚀能力的耐磨零件(如阀门)等。
钢件渗氮后不需淬火就可达到68～72HRC的硬度，常用渗氮方法主要有气体渗氮和离子渗氮两种。
特点
①渗氮层薄而脆，不能承受冲击和振动。
②生产周期长，效率低，成本高。
③工件渗氮温度低，氮化后又不需淬火处理，变形小。
渗氮工件的加工工艺路线一般如下：
毛坯锻造→退火→粗加工→调质→加工→去应力退火→粗磨→镀锡(非渗氮面)→渗氮→精磨或研磨。
（三）碳氮共渗
在奥氏体状态下同时将碳、氮原子渗入工件表层，并以渗碳为主的化学热处理工艺称为碳氮共渗。
碳氮共渗的目的主要是提高工件表层的硬度和耐磨性。
根据共渗温度不同，碳氮共渗可分为:
1）低温碳氮共渗— 520～580 ℃→提高碳钢、合金钢、铸铁零件表面耐磨性和抗咬合性。
2）中温碳氮共渗— 760～880 ℃→比渗碳有更好的耐磨性，抗疲劳性能。
3）高温碳氮共渗——900～950 ℃→用于中碳结构钢、工具钢的冷拉模、冷冲模等，提高工件表层的硬度和耐磨性。
【特点】
①比渗碳淬火后，有稍高的硬度、疲劳强度、耐磨性、耐腐蚀性。
②由于氮的渗入，使加热温度降低，工件不易过热、变形。
③渗入速度快，生产周期短，成本低。
金属材料热处理及其应用(一)---基本常识 金属材料热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的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。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形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。 金属热处理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，又以不同速度冷却的一种工艺。 在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。 公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。1850～1880年，对于应用各种气体(诸如氢气、煤气、一氧化碳等)进行保护加热曾有一系列专利。1889～1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。 二十世纪以来，金属物理的发展和其它新技术的移植应用，使金属热处理工艺得到更大发展。一个显着的进展是1901～1925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳；30年代出现露点电位差计,使炉内气氛的碳势达到可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法；60年代，热处理技术运用了等离子场的作用，发展了离子渗氮、渗碳工艺；激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。 金属材料热处理的工艺 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工序之一。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，以获得高温组织。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热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。
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》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（）
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。
常用材料热处理
材料热处理中的特性： 淬透性（可淬性）：指钢接受淬火的能力 零件尺寸越大，内部热容量也越大，淬火时冷却速度越慢，因此，淬透层越薄，性能越差，这种现象叫做“钢材的尺寸效应”。但淬透性大的钢，尺寸效应不明显。 由于碳钢的淬透性低，在设计大尺寸零件时用碳钢正火比调质更经济。 常用钢种的临界淬透直径De mm 常用材料的工作条件和热处理 渗碳钢：（含碳量0.1～0.25％） 10、15、20、 15Cr、20Cr、20Mn2、20CrMn、20CrMnVB 25MnTiB、18CrMnTi、20CrMnTi、20CrMnMo 30CrMnTi、20Cr2Ni4A、12CrNi3A、18Cr2Ni4W A
渗碳钢在高温下长时间保温，晶粒易于长大，恶化钢的性能。 表面含碳量在0.85～1.05％，表层硬度≥56～65(HRC) 心部含碳量在0.18～0.25％，HRC30~45 含碳量在0.3％时，HRC30~47 常用渗碳钢渗碳后的硬度 调质钢（含碳量0.25～0.5％） 40、45、40Cr、50Mn2、35CrMo、30CrMnSi、 40CrMnMo、40MnB、40MnVB、40CrNiMoA 38CrMoAlA 碳素调质钢淬透性低。 常用调质钢的调质硬度 调质钢对表面耐磨性要求较高时还需高频淬火，要求耐磨性更高时则需渗氮。
弹簧钢含碳量：碳素弹簧钢0.6～0.9％ 合金弹簧钢0.45-0.7％ 弹簧钢的选用： 钢丝直径<12～15mm 65、75 弹簧≤25mm 65Mn、55Si2Mn 60Si2Mn、70Si3MnA 钢丝直径≤30mm 50CrVA、50CrMnVA 重要弹簧 60Si2CrVA、65Si2MnVA 弹簧钢的热处理一般是淬火加中温回火 热处理的硬度一般为 HRC41-48 对于一般小弹簧（钢丝截面D<10mm）不淬火，只作250～300去应力处理。 65Mn淬硬性好，硬度≥HRC59。 轴承钢含碳量0.95～1.10％ 含铬量0.5～1.65％ GCr9 GCr15 GCr15SiMn GsiMnV GMnMoVRE GSiMnMoV GSiMnVRE GSiMnMoVRE GMnMoV 轴承承受高压集中周期性交变载荷，由转动和滑动产生极大的摩擦。 轴承钢一般首先进行球化退火—淬火—低温回火，硬度为HRC61-65。
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┃┃┗━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━━━━┻━━━━┻━━━━━┛
热处理工艺规程（工艺参数） 编制： 审核： 批准： 生效日期：
受控标识处： 分发号： 目录 1.主题内容与适用范围 (1) 2.常用钢淬火、回火温度 (1) 2.1要求综合性能的钢种 (1) 2.2要求淬硬的钢种 (4) 2.3要求渗碳的钢种 (6) 2.4几点说明 (6) 3.常用钢正火、回火及退火温度 (7) 3.1要求综合性能的钢种 (7) 3.2其它钢种 (8) 3.3几点说明 (8) 4.常用钢去应力温度 (10) 5.各种热处理工序加热、冷却范围 (12) 5.1淬火………………………………………………………………………………………………1 2 5.2 正火及退火 (14) 5.3回火、时效及去应力 (15) 5.4工艺规范的几点说明 (16) 6.化学热处理工艺规范 (17) 6.1氮化 (17) 6.2渗碳 (20)
7.锻模热处理工艺规范 (22) 7.1锻模及胎模 (22) 7.2切边模 (24) 7.3锻模热处理注意事项 (25) 8.有色金属热处理工艺规范 (26) 8.1铝合金的热处理 (26) 8.2铜及铜合金 (26) 9.几种钢锻后防白点工艺规范 (27) 9.1第Ⅰ组钢 (27) 9.2第Ⅱ组钢 (28) 1.主题内容与适用范围 本标准为“热处理工艺规程”（工艺参数），它主要以企业标准《金属材料技术条件》B/HJ－93年版所涉及的金属材料和技术要求为依据（不包括高温合金），并收集了我公司生产常用的工具、模具及工艺装备用的金属材料。 本标准适用于汽轮机、燃气轮机产品零件的热处理生产。 2.常用钢淬火、回火温度 2.1 要求综合性能的钢种：
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～
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
常用材料热处理工艺 Prepared on 22 November 2020
常用材料热处理工艺二、ASTM A182 F22 1．退火（A）≥90±10℃炉冷； 2．回火（T）≥675℃ 3．HB≤170（一级）156~207（三级） 三、ASTM A694 F60，F52 1．N+T或Q+T N（Q）：920±10℃保温，空冷（水淬） T：≥540±10℃保温，空冷 2．HB实测 四、16MnJB4726-2000 或N+T N：930±10℃保温，空冷 T：≥600±10℃保温空冷 2．HB：121~178 五、16MnDJB4727-2000 1．Q+T Q：930±10℃保温，水冷 T：≥600±10℃保温空冷 2．HB实测 六、A105ASTM A105-2002 1．正火（N）：900±10℃保温，空冷
2：HB：137~187 七、20# JB4726-2000 1．正火（N）：910±10℃保温，空冷 2．HB：106~159 八、LF2ASTM A350 LF2 1．淬火+回火（Q+T） Q：870~940℃保温，水冷 T：540~665℃保温，空冷 2．HB≤197 九、LF3ASTM A350-2002b 1．淬火+回火（Q+T） Q：870~940℃保温，水冷 T：540~665℃保温，空冷 2．HB≤197 十、15CrMo JB4726-2000 1．淬火+回火（Q+T） Q：900±10℃保温，水冷 T：≥620℃保温，空冷 2．HB：118~180 十一、1Cr5Mo JB4726-2000 1．淬火+回火： Q：880~900℃，保温，水冷
金属材料及热处理复习资料 一、名词解释 1、回火脆性 2、过冷度 3、调质处理 二、单项选择题 1、实际生产中，金属冷却时（）。 A、理论结晶温度总是低于实际结晶温度 B、理论结晶温度总是大于实际结晶温度 C、理论结晶温度总是等于实际结晶温度 D、实际结晶温度和理论结晶温度没有关系 2、二元合金在发生共晶转变时，其相组成是（） A、单一液相 B、单一固相 C、两相共存 D、三相共存
3、金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（）。 A、弹性 B、硬度 C、塑性 D、强度 4、钢经表面淬火后，将获得（） A、上贝氏体 B、全部马氏体 C、下贝氏体 D、一定深度的马氏体 5、（）主要用于各种弹簧淬火后的处理。 A、低温回火 B、中温回火 C、高温回火 D、调质 6、常温铁素体是碳溶解在（）中所形成的间隙固溶体。 A、α-Fe B、γ-Fe C、δ-Fe D、β-Fe 7、铸铁的含碳量一般为（） A、0.008～4.3% B、0.008～6.69% C、2.11～6.69% D、4.3～6.69% 8、钢淬火后需进行（）： A、回火 B、正火 C、退火 D、直接使用 三、多项选择题 1、铁碳合金中的固溶体有（）。 A、铁素体 B、渗碳体 C、奥氏体 D、珠光体 2、在晶体缺陷中，属于面缺陷的有（）。 A、间隙原子 B、位错 C、晶界 D、相界 3、钢经调质处理后的机械性能（） A、强度比正火低 B、强度比正火高 C、塑性比正火更好 D、韧性比正火更好
4、经冷变形后，金属（）。 A. 形成柱状晶 B. 形成纤维组织 C. 强度升高 D. 塑性升高 5、提高液体金属的冷却速度，可使金属结晶（）。 A、过冷度增加 B、N/G增加 C、N/G减小 D、晶粒细化 四、判断题（正确填“T”，错误填“F”） 1、单晶体、多晶体是各向同性的。（） 2、20钢比T12钢的含碳量高，因此塑性差。（） 3、表面渗碳能改变钢的表面化学成分和组织。（） 4、合金中凡成分相同、结构相同，并与其它部分有界面分开的均匀组成部分称为相。（） 5、Fe3C I与Fe3CⅡ的晶体结构和形态均相同。（） 6、可通过冶金、冷变形和热处理等方式来降低材料的弹性模量E。（） 7、低温回火脆性是一种不可逆的回火脆性，其主要原因是P等杂质元素在原奥氏体晶界上的偏聚。（） 8、当金属进行冷塑性变形加工后，强度将会降低。（） 五、问答题： 1.轴承合金的组织有什么特点？为什么？ 2. 请分析高速钢工具的最终热处理中需回火三次的原因及使用态组织。 3 有两块退火钢样经组织分析发现其中珠光体占80%，但硬度差别较大，请分别计算它们的含碳量。
金属材料与热处理习题册答案 绪论 一、填空题 1、成分、组织、热处理、性能之间。 2、石器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁时代、 人工合成材料时代。3、成分、热处理、性能、性能。 二、选择题： 1、A 2、B 3、C 三、简答题 1、掌握金属材料与热处理的相关知识对机械加工有什么现实意义？ 答：机械工人所使用的工具、刀夹、量具以及加工的零件大都是金属材料，所以了解金属材料与热处理后相关知识，对我们工作中正确合理地使用这些工具，根据材料特点正确合理地选择和刃磨刀具几何参数；选择适当的切削用量；正确选择改善零件工艺必能的方法都具有非常的现实意义。 2、如何学好《金属材料与热热处理》这门课程？ 答：在学习过程中，只要认真掌握重要的概念和基本理论，按照材料的成分和热处理决定组织，组织决定其性能，性能又决定其用途这一内在关系进行学习和记忆；注意理论联系实际，认真完成作业和实验等教学环节，是完全可以学好这门课程的。 第一章金属的结构和结晶 1-1金属的晶体结构 一、填空题 1、非晶体晶体晶体 2、体心立方面心立方密排立方体心立方面心立方密排立方 3、晶体缺陷点缺陷面缺陷 二、判断题 1、√ 2、√ 3、× 4、√ 三、选择题 1、A 2、C 3、C 四、名词解释 1、晶格与晶胞：P5 答：将原子简化为一个质点，再用假想的线将它们连接起来，这样就形成了一个能反映原子排列规律的空间格架，称为晶格；晶胞是能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。 3、单晶体与多晶体 答：只由一个晶粒组成称为单晶格，多晶格是由很多大小，外形和晶格排列方向均不相同的小晶格组成的。 五、简答题书P6 □ 1-2纯金属的结晶 一、填空题
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。( √) 36、物质是由原子和分子构成的。( √)
金属材料与热处理 一、填空题（30分，每空1分） 1、常见的金属晶体类型有_体心立方_晶格、__面心立方__晶格和密排六方晶格三种。 2、金属的整个结晶过程包括形核_____、___长大_______两个基本过程组成。 3、根据溶质原子在溶剂晶格中所处的位置不同，固溶体分为_间隙固溶体_与_置换固溶体_两种。 4、工程中常用的特殊性能钢有_不锈钢__、_耐热钢_、耐磨钢。 5、常用的常规热处理方法有___回火___、正火和淬火、__退火__。 6、随着回火加热温度的升高，钢的__强度__和硬度下降，而_塑性___和韧性提高。 7、根据工作条件不同，磨具钢又可分为_冷作模具钢_、__热作模具钢__和塑料磨具用钢等。 8、合金按照用途可分为_合金渗碳体_、_特殊碳化物_和特殊性能钢三类。 9、合金常见的相图有__匀晶相图__、_共晶相图__、包晶相图和具有稳定化合物的二元相图。 10、硬质合金是指将一种或多种难熔金属_碳化物__和金属粘结剂，通过_粉末冶金__工艺生产的一类合金材料。 11、铸铁的力学挺能主要取决于_基体的组织_的组织和石墨的基体、形态、_数量_以及分布状态。 12、根据铸铁在结晶过程中的石墨化程度不同，铸铁可分为_灰口铸铁__、_白口铸铁_和麻口铸铁三类。 13、常用铜合金中，_青铜_是以锌为主加合金元素，_白铜_是以镍为主加合金元素。 14、铁碳合金的基本组织中属于固溶体的有_铁素体_和_奥氏体_,属于金属化合物的有_渗碳体_，属于混合物的有_珠光体_和莱氏体。 二、选择题（30分，每题2分） 1、铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是（ C ） A 铁总是存在加工硬化，而铜没有 B 铜有加工硬化现象，而铁没有 C 铁在固态下有同素异构转变，而铜没有 D 铁和铜的再结晶温度不同 α-是具有（A ）晶格的铁。 2、Fe A 体心立方 B 面心立方 C密排六方 D 无规则几何形状 3、以下哪种铸铁的断口呈灰黑色？（ D ） A 马口铁 B 白口铸铁 C 麻口铸铁D灰铸铁 4、用于制造渗碳零件的钢称为（C ）。 A 结构钢 B 合金钢 C 渗碳钢 D 工具钢 5、合金发生固溶强化的主要原因（ C ）。 A晶格类型发生了变化B 晶粒细化 C 晶格发生畸形 D 晶界面积发生变化 6、调质处理就是（ A ）的热处理。 A 淬火+高温火 B 淬火+中温回火 C 淬火+低温回火 D 淬火+低温退火 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 8、钢在加热时，判断过热现象的依据是（B ）。 A 表面氧化 B 奥氏体晶界发生氧化或融化 C 奥氏体晶粒粗大D、晶格发生畸形 9、火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火相比（ D ）。 A 效率更高 B 淬硬层深度更容易控制C工艺过程简单D设备简单
常用金属材料热处理方法 材料牌号标准号热处理方式热处理温度冷却方式备注WCB WCC WCA ASTM A216正火900℃～920℃空冷硬度≤HB237 A105ASTM A105正火900℃～920℃空冷硬度HB137～HB187 17-4PH ASTM A564固溶+沉淀硬化固溶1040℃±15℃ 沉淀硬化620℃±10℃ 水冷 空冷 双重时效硬化，硬度HB302～HB320 LF2ASTM A350淬火+回火淬火910℃～940℃ 回火593℃～649℃ 水冷 空冷 硬度≤HB197 F11ASTM A182正火+回火正火900℃～920℃ 回火≥675℃ 空冷 空冷 1.CLASS 1硬度HB121～HB174 2.CLASS 2硬度HB143～HB207 3.CLASS 3硬度HB156～HB207 F22ASTM A182正火+回火正火900℃～920℃ 回火≥675℃ 空冷 空冷 1.CLASS 1硬度≤HB170 2.CLASS 3硬度HB156～HB207 F6a ASTM A182正火+回火正火1010℃～1050℃ 一次回火≥675℃ 二次回火≥620℃ 空冷 空冷 1.硬度HB167～HB229； 2.要符合NACE要求，需进行二次回火； 3.调质处理（淬火+回火，硬度HB240～HB270)。 F304 F304L F316 F316L ASTM A182固溶1040℃～1100℃水冷硬度≤HB237 F51ASTM A182固溶1040℃～1080℃水冷硬度≤HB269 F53ASTM A182固溶1040℃～1080℃水冷硬度≤HB310 F55ASTM A182固溶1100℃～1140℃水冷 F347 F321ASTM A182固溶+稳定化处理固溶1040℃±10℃ 稳定化870℃～900℃ 水冷 空冷 硬度≤HB237 LF1ASTM A350淬火+回火淬火900℃～920℃ 回火620℃～650℃ 水冷 空冷 硬度≤HB197 LF2 LF3ASTM A350淬火+回火淬火950℃～970℃ 回火593℃～649℃ 水冷 空冷 硬度≤HB197 CF3 CF3M CF8 CF8M ASTM A351固溶1040℃～1100℃水冷硬度≤HB237 LCB LCC ASTM A352淬火+回火淬火900℃～920℃ 回火620℃～650℃ 水冷 空冷 硬度≤HB237 LC1ASTM A352淬火+回火淬火900℃～920℃ 回火620℃～650℃ 水冷 空冷 硬度≤HB237
金属材料及热处理复习题 一、判断题（填在题后的括号内。对的“√”，错的“×”） 1、弹性变形和塑性变形都能引起零件和工具的外形和尺寸的改变，都是工程技术上所不允许的。（×） 2、碳素钢随含碳量的增加，其塑性、韧性将升高。（×） 3、硬度愈低，金属的切削加工性能愈好。（×） 4、钢中含碳量的多少不仅会影响到钢的机械性能，而且会影响到钢的工艺性能。（√） 5、表面热处理都是通过改变钢材表面的化学成分而改变表面性能的。 （×） 6、高速钢由于具有极高的硬度而可以进行高速切削。（×） 7、由于铸铁含碳量比钢高，所以硬度都比钢高。（×） 8、低碳钢为了改善组织结构和机械性能，改善切削加工性，常用正火代替退火。（√） 9、工具钢的硬度、耐磨性高，则红硬性也一定很好。（×） 10、发蓝的主要目的是提高零件表面的强度和硬度，其次还能提高抗蚀能力。（×） 二、填空题 1、金属材料的性能，主要可分为使用性能和工艺性能两个方面。 2、高碳钢、中碳钢、低碳钢是按含碳量的高低划分，其含碳量＞0.60% 为高碳钢，含碳量为0.25～0.60%为中碳钢，含碳量＜0.25%为低碳钢。 3、淬火的主要目的是提高钢的硬度和耐磨性。 4、按用途，合金钢可以分为合金结构钢、合金工具钢和特殊合金钢。 5、调质处理就是将钢淬火后，再经高温回火的一种工艺方法。 6、铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。
7、合金结构钢的编号原则是采用“二位数字+化学元素符号+数字”的方法。 8、金属铸造性能的好坏主要取决于金属的流动性和收缩性的大小。 9、常用的化学热处理方法有渗碳和氮化。 10、常用的硬质合金分类牌号中“YG”表示钨钴类硬质合金，“YT”表示钨钴钛类硬质合金。 11、根据加入元素量的不同。钢合金分为低合金钢、中合金钢和高合金钢三大类。在机械制造业中，应用较广的是中合金钢。 12、铝合金按加入元素的含量多少和工艺特点不同，可分为形变铝合金和铸造铝合金两类。 13、以下牌号是表示什么材料： 45表示平均C%为0.45%的优质碳素结构钢， T8表示平均C%≈0.8%的优质碳素工具钢， QT42-10表示最低抗拉强度为42N/mm2,最低延伸率为10%的球墨铸铁， H62表示Cu%≈62%的普通黄铜， W18Cr4V表示含W约为18%，含Cr约为4%，含V小于1.5%的高速钢。三、选择题（在每组答案里面只有一个正确的，请将正确答案的序号填在 题内的空格处） 1、金属的使用性能常包括 b 性能 c 性能和 d 性能等。 a.加工性 b.物理 c.化学 d.机械 2、形状复杂、机械性能要求较高，而且难以用压力加工方法成形的机架、箱体等零件，应采用 d 来制造。 a.碳素工具钢 b.碳素结构钢 c.易切削钢 d.工程用铸钢 3、工件在回火时，回火温度愈高，其回火后的硬度 b a.愈高 b.愈低 c.不变 d.不确定 4、9SiCr是合金 b 钢。C%约为 c %
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