3 常用材料与热处理知识

1.2 强度
线弹性变形阶段（OA） （塑性）屈服阶段（BC） 强化阶段（CD） （局部）颈缩阶段（DE） 其中OA’部分为一斜直线， 应力与应变呈比例关系，A’点 所对应的应力为保持这种比例 关系的最大应力，称为比例极 限。由于大多数材料的A点和A’ 点几乎重合在一起，一般不作 区分。
2.1金属的晶体结构
刃位错
螺位错
2.1.3 金属的结晶
2.1.3金属的结晶 纯金属的结晶 一、结晶的一般过程 1、结晶的基本过程
结晶由晶核的形成和晶核的长 大两个基本过程组成. 液态金属中存在着原子排列规 则的小原子团，它们时聚时散 ，称为晶坯。在T0以下, 经 一段时间后(即孕育期), 一 些大尺寸的晶坯将会长大，称 为晶核。
2.1金属的晶体结构
2.1金属的晶体结构
2、实际金属的晶体结构
⑴ 单晶体与多晶体 单晶体：其内部晶格方位完全
一致的晶体。
多晶体： 晶粒：实际使用的金属材料是 由许多彼此方位不同、外形不 规则的小晶体组成，这些小晶
晶 粒 示 意 图 纯铁组织
体称为晶粒。
2.1金属的晶体结构
晶界：晶粒之间的交界面。
1.4 硬度
里氏硬度HL 用规定质量的冲击体在弹力作用下以一定速度 冲击试样表面，用冲头在距离试样表面１ｍｍ 处的回弹速度与冲击速度之比计算出的数值就 是里氏硬度。里氏硬度计测定的是冲击体在试 样表面经试样塑性变形消耗能量后的剩余能量。 里氏硬度的计算公式如下： HL=1000×νR/νA 式中：HL——里氏硬度符号 νR————球头的冲击速度，m/s； νA————球头的反弹速度，m/s。
σ e σs σ b
ε
1.2 强度
强度:是指材料抵抗永久变形或断裂的能力。 常用的强度指标有屈服强度σs或σ0.2和抗拉强度b 。 另外，材料的屈强比(σs／σb)也是反映材料承载能力的一个 指标，不同材料具有不同的屈强比，即使是同一种材料， 其屈强比也随着材料热处理情况及工作温度的不同而有所 变化。 采用拉伸试验测定其大小，即将一定尺寸试样夹装在实验 机上，通过逐渐施加拉力，直至把试样拉断而得到应力与 变形间的关系曲线。大体分为四个阶段。

热处理退火：碳钢退火后的硬度：完全退火：用于亚共析组织的各种碳钢和合金钢的铸件、锻件及热轧型材，有时也用于焊接。

扩散退火：只有在必要时用于高级优质合金钢。

不完全退火：用于过共析钢。

等温退火：用于亚共析钢、共析钢及合金钢。

还可用来防止钢中白点的形成。

球化退火：用于过共析的碳钢及合金工具钢。

形状复杂、淬火时要求变形小、工作时受力复杂的工模具以及轴承用钢，都必须进行球化退火。

去应力退火；消除内应力。

再结晶退火：消除加工硬化。

正火：淬火：单液淬火：用于形状简单的工件，对于碳钢，直径大于5mm的水冷，小于5mm的油冷，合金钢油冷。

双液淬火：用于碳钢制成的中型零件和由合金钢制成的大型零件。

分级淬火：用于形状复杂、小尺寸的碳钢和合金钢工件。

等温淬火：用于处理一些精密的结构零件，处理各种弹簧，有回火脆性的钢，但工件尺寸不能过大，球墨铸铁件。

回火：低温回火：降低内应力和脆性，保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性。

（工具、模具、滚动轴承和渗碳或表面淬火的零件）中温回火：用于各种弹簧、锻模、冲击工具及某些要求高强度的零件。

高温回火（调质）：广泛用于各种较为重要的结构零件，特别是在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴等。

时效处理：消除内应力，稳定工件尺寸。

火焰表面淬火：常用于中碳钢。

如35、45及中碳合金钢（合金元素<3%）如40Cr,65Mn，还可用于灰铸铁、合金铸件。

含碳量在0.35~0.5%之间最佳。

感应加热表面淬火：常用中碳钢（0.4~0.5%）和中碳合金结构钢，也可用高碳工具钢和低合金工具钢，以及铸铁。

淬透层深度为半径的1/10，对于小直径10~20mm的建议用较深的淬透层深度，即可达半径的1/5，截面较大的淬透层深度小于渗碳：用于含碳量为0.15~0.25%的低碳钢及低合金钢，但对大截面的零件或中心部分要求较高的强度及承受重负荷的零件，均采用含碳量为0.2~0.3%的钢材。

渗碳层深度一般为0.5~2.5mm。

常用材料热处理工艺完整版热处理工艺是指通过加热、保温和冷却等一系列措施，改变材料的组织结构和性能的一种工艺。

常用材料热处理工艺主要包括退火、正火、淬火和回火等。

1.退火退火是指将材料加热到一定温度，保温一段时间，然后缓慢冷却到室温的过程。

退火能够消除材料内部的应力，改善材料的可加工性和机械性能。

常见的退火工艺有全退火、球化退火和时效退火等。

-全退火全退火是将材料加热到高于临界温度的区域，使组织发生再结晶，然后缓慢冷却到室温。

全退火能够使材料获得良好的塑性和韧性。

-球化退火球化退火是将材料加热到高于临界温度的区域，使组织中的晶粒成球状，然后缓慢冷却。

球化退火能够使材料获得细小均匀的晶粒，提高材料的韧性和延展性。

-时效退火时效退火是将材料加热到一定温度，在保温一定时间后快速冷却。

时效退火能够使材料的晶粒尺寸增大，提高材料的硬度和抗腐蚀性能。

2.正火正火是将材料加热到临界温度并保持一段时间，然后缓慢冷却。

正火能够消除材料内部的应力，使组织细化，提高材料的硬度和韧性。

正火适用于一些低碳钢和合金钢的热处理。

3.淬火淬火是指将材料加热到临界温度以上，保温一段时间，然后迅速冷却到室温。

淬火能够使材料快速形成马氏体组织，并获得高硬度。

淬火适用于一些高碳钢和合金钢的热处理。

4.回火回火是指将淬火处理后的材料加热到一定温度，保温一段时间，然后缓慢冷却。

回火能够使材料的硬度降低，提高材料的韧性和抗脆性。

回火适用于一些淬火处理后需要获得一定韧性的材料。

总结起来，常用材料的热处理工艺包括退火、正火、淬火和回火。

不同的材料和要求会选择不同的热处理工艺，以达到最佳的组织结构和性能。

常用材料热处理工艺参数
常用材料的热处理工艺参数取决于材料的组织性能要求、工艺性能要
求和使用条件等因素。

下面以几种常见的材料为例，介绍一些主要的热处
理工艺参数。

碳钢是一种普遍使用的金属材料，其热处理工艺参数包括淬火温度、
回火温度、保温时间等。

一般来说，碳钢的淬火温度在800℃至900℃之间，回火温度在150℃至500℃之间。

保温时间通常为1小时到3小时。

不锈钢是一类具有良好耐腐蚀性能的材料，其热处理工艺参数包括退
火温度、固溶温度和时效温度。

退火温度一般在800℃至900℃之间，固
溶温度在1000℃至1200℃之间，时效温度在500℃至700℃之间。

保温时
间通常为1小时到5小时。

铝合金是一种轻质高强度的材料，其热处理工艺参数包括固溶温度、
时效温度和时效时间等。

固溶温度一般在480℃至520℃之间，时效温度
在150℃至250℃之间。

时效时间一般为1小时至10小时。

铜合金是一种导电性能良好的材料，其热处理工艺参数包括固溶温度、时效温度和时效时间等。

固溶温度一般在800℃至950℃之间，时效温度
在300℃至550℃之间。

时效时间一般为1小时至10小时。

上述只是对于不同材料几种常见的热处理工艺参数进行了简单的介绍，实际工艺参数还需要根据具体材料的特性和要求进行调整。

同时，热处理
工艺参数的选择也应考虑到工艺设备和生产成本等因素。

在实际应用中，
可以通过试验和实践来确定最佳的热处理工艺参数。