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金属材料及热处理课件zlp

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金属材料及热处理工艺.ppt

金属材料及热处理工艺.ppt

绪论
生物、生活－材料技术的发展改变我们的生
活
仿真手臂
人 工 关 节 微机械
“自行车发烧友” 的首选
钛结构自行车架
第一章 绪论
1.2 材料的分类与性能
一、材料的分类 二、工程材料的性能
一、材料的分类
材料
第一章 绪 论
金属
复合材料
陶瓷
高分子
无机材料
有机材料
材料分类
第一章 绪 论
What? 各类材料的性能特点
四、刚度和弹性
第一章 绪论
1．刚度 材料在受力时，抵抗弹性变形的能力
E=σ/ε 杨氏弹性模量 GPa, MPa 本质是：反映了材料内部原子种类及其结合力的大 小，组织不敏感的力系指标。
2．弹性( elasticity ) 材料不产生塑性变形的情况下，所能承受的最大应力
比例极限：σp=Pp/Fo 应力――应变保持线性关系的极限应力值 弹性极限：σe=Pe/Fo 不产永久变形的最大抗力。 工程上，σp、σe视为同一值，通常也可用σ0.01
金属材料——主要为金属键。
热和电的良导体 具有良好的强度与延展性以及金属光泽
陶瓷材料——通常为离子键或共价键。
绝缘体而且比较耐热。
高分子材料——通常为共价键、分子键和氢
键，以共价键为主。 分子结构都非常巨大 通常密度较低，在高温下不稳定。
复合材料——性能的复合.
玻璃纤维增强高分子 复合材料
δ < 2 ~ 5% δ ≈ 5 ~ 10% δ > 10%
属脆性材料 属韧性材料 属塑性材料
具有超塑性的纳米晶铜
2.断面收缩率(percentage reduction in area):
－试样拉断处横截面积Ｆk的收缩量与原始横截面积 F0之比。

金属材料与热处理一ppt课件

金属材料与热处理一ppt课件
2、抗拉强度
指试样拉断前所承受的最大拉应力。 其物理意义是在于它反映了最大均匀变形的抗力。
Rm = Fm/S0
R R 当材料的内应力 ＞ m时，材料将产生断裂。 Rm常用作脆性材料的选材和设计的依据。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
第二单元 金属材料的性能
金属材料的性能
力
物
化
化
学
理
学
学
性
性
性
性
能
能
能
能
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
力学性能
➢ 力学性能 指金属在力的作用 下所显示出的与弹性和非弹性反 应相关或涉及应力-应变关系的 性能，如弹性、强度、硬度、塑 性、韧性等
组织和性能的研究。 4．材料的设计及选用科学化 按照指定的性能对材料进行结构、成分的科学设计。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
六、关于本课程(1)
1. 本课程的目的是讲授金属结构材料的物理冶 金问题，使学生掌握金属及合金中的化学成 分、组织结构、生产过程、环境对金属材料 各种性能的影响的基本规律；
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
四、金属材料发展的历史(1)
1.公元前3800年，出现人工冶炼的铜器，我国在公 元前3000年出现锡青铜——甘肃东乡马家窑文 化的青铜刀（含6％~10％Sn）。商、周时期是 中国青铜器的鼎盛时期。

金属材料与热处理绪论课件

金属材料与热处理绪论课件

高性能金属材料的研发与应用
高强度钢
高强度钢具有较高的抗拉强度和屈服点，广泛应用于汽车、建筑 和船舶制造等领域。
轻质金属材料
如钛合金和铝合金，具有密度低、强度高、耐腐蚀等优点，在航空 航天、汽车和体育器材等领域得到广泛应用。
功能金属材料
如形状记忆合金、超导合金和磁性合金，具有特殊的功能性质，在 医疗器械、能源和通讯等领域有广阔的应用前景。
相变和组织转变过程的调控，从而达到改善材料性能的目的。
热处理的方法与分类
• 总结词：热处有其特定的工艺参数和应用范围。
• 详细描述：退火是将金属加热到适当温度后保温一段时间，然后缓慢冷却至室温的一种工艺方法，主要用于消除内应力、 降低硬度、改善切削加工性等。正火是将金属加热到临界点以上适当温度后保持一定时间，然后空冷至室温的一种工艺 方法，主要用于细化晶粒、提高强度和韧性等。淬火是将金属加热到临界点以上适当温度后迅速冷却至室温的一种工艺 方法，主要用于提高硬度和耐磨性等。回火则是将淬火后的金属加热到适当温度后保温一段时间，然后缓慢冷却至室温 的一种工艺方法，主要用于稳定组织、消除内应力、提高韧性等。
03 金属材料的性能与测试
金属材料的力学性能
弹性性能
金属材料在受到外力作用时， 能够迅速恢复其原始状态的能力。
塑性性能
金属材料在受到外力作用时， 能够发生永久变形而不破裂的 能力。
强度性能
金属材料抵抗外力作用而不被 破坏的能力。
硬度性能
金属材料抵抗表面变形或破坏 的能力。
金属材料的物理性能
热导率
金属材料的性质与用途
金属材料的性质
金属材料的性质主要包括物理性质、化学性质和力学性质。
金属材料的用途
金属材料广泛应用于建筑、机械、航空航天、能源、交通、 电子等领域。

金属材料及热处理培训课件

金属材料及热处理培训课件

随炉缓慢冷却到室温的热处理工艺。▪ （也叫均匀化退火。）
▪ 目的 ▪ 均匀钢内部的化学成分，消除偏析。
▪ 适用情况 ▪ 主要于铸造后的高合金钢。
5.去应力退火
▪ 概念
▪
为了消除由于变形加工以及铸造、焊接过程引起的
残余内应力而进行的退火称为去应力退火。
▪ 退火温度 ▪ 不超过Ac1，一般500～650℃。
▪
让其中的碳化物球化（粒化）和消除网状的二
次渗碳体。（因此叫做球化退火。）
▪ 适用钢种 ▪ 主要适用于共析或过共析的工模具钢
T10钢球化退火组织 ( 化染 ) 500
4.扩散退火（均匀化退火）
▪ 概念
▪
将工件加热到略低于固相线的温度（亚共析钢通常
为1050℃～1150℃），长时间（一般10～20h）保温，然后
40min，然后迅速放在端淬试验台上喷水冷却。
未淬透钢 淬透钢
a) 全淬透
b) 未淬透
四、钢的回火
▪ 什么是回火？ 后再淬冷火却后到再室将温工的件一加种热热到处A理c1工温艺度。以下某一温度，保温
一般是紧接淬火以后的热处理工艺。
▪ 淬火后回火目的 ◆降低或消除内应力，以防止工件开裂和变形； ◆ 减少或消除残余奥氏体，以稳定工件尺寸； ◆调整工件的内部组织和性能，以满足工件的
➢ 由于感应加热速度快，奥氏体晶粒不易长大，淬火后获得非 常细小的隐晶马氏体组织，使工件表层硬度比普通淬火高2HRC ～3HRC，耐磨性也有较大提高。
➢ 表面淬火后，淬硬层中马氏体的比体积较原始组织大，因此 表层存在很大的残余压应力，能显著提高零件的弯曲、抗扭疲 劳强度。小尺寸零件可提高2～3 倍，大尺寸零件可提高20%～ 30%。
▪ 适用钢材 中碳钢（消除魏氏组织、晶粒粗大、带状组织等）

《金属材料及热处理》课件

《金属材料及热处理》课件
金属材料的耐磨性能提升
热处理：通过加热和冷却，改变金属材料的微观结构，提高耐磨性
合金化：添加其他元素，形成合金，提高耐磨性
表面处理：如电镀、喷涂、涂层等，提高耐磨性
结构设计：优化金属材料的形状和尺寸，提高耐磨性
05
金属材料的应用领域
航空航天领域
飞机制造：铝合金、钛合金、不锈钢等金属材料广泛应用于飞机制造
热处理的应用
提高金属材料的强度和硬度
改善金属材料的塑性和韧性
消除金属材料的内应力和变形
提高金属材料的耐磨性和耐腐蚀性
改善金属材料的表面质量和尺寸精度
提高金属材料的使用寿命和可靠性
04
金属材料的性能改善
金属材料的强度提升
热处理：通过加热和冷却改变金属的微观结构，提高强度
合金化：通过添加其他元素形成合金，提高强度
03
淬火是将金属材料加热到一定温度后迅速冷却，使材料内部形成马氏体组织，提高硬度和耐磨性
04
回火是将淬火后的金属材料加热到一定温度后保温一定时间，使马氏体组织转变为回火马氏体，降低硬度和脆性，提高韧性和塑性
05
正火是将金属材料加热到一定温度后保温一定时间，使材料内部组织均匀化，提高塑性和韧性
06
退火是将金属材料加热到一定温度后保温一定时间，使材料内部组织软化，降低硬度和脆性，提高塑性和韧性
热处理工艺流程
加热：将金属材料加热到预定温度
保温：保持金属材料在预定温度下保温一段时间
冷却：将金属材料冷却到室温或低于室温
回火：将金属材料加热到一定温度后冷却，以消除内应力，提高韧性和塑性
淬火：将金属材料加热到一定温度后快速冷却，以获得高硬度和耐磨性
退火：将金属材料加热到一定温度后缓慢冷却，以消除内应力，提高塑性和韧性

金属材料与热处理第八章PPT

金属材料与热处理第八章PPT

核能领域
用于制造核反应堆的结构件和燃 料元件，要求金属材料具有优良 的耐腐蚀、高温和辐照稳定性。
电子封装领域
随着电子工业的发展，对金属材 料的导热、导电性能和焊接性能 要求越来越高，金属材料在电子 封装领域的应用越来越广泛。
金属材料的发展趋势与展望
可持续发展
随着环保意识的提高，金属材料的可持续发展成为未来的重要趋势，包括提高金属材料的回收利 用率、开发低碳制造技术和绿色表面处理技术等。
智能化制造
利用先进的信息技术实现金属材料的智能化制造，包括智能检测、智能控制和智能优化等，以提 高金属材料的生产效率和产品质量。
多功能性
研发具有多种功能的金属材料，如抗菌、自修复、形状记忆等，以满足不同领域对金属材料的多 功能性需求。
感谢您的观看
THANKS
排放污染
金属材料生产过程中会产生大量的废气、废水和固体废弃 物，这些废弃物如果未经处理直接排放，会对环境造成严 重污染。
金属材料的回收与再利用
节约资源
金属材料的回收和再利用可以减 少对原生矿石的依赖，节约宝贵 的资源，延长地球资源的使用年
限。
减少污染
通过回收和再利用金属材料，可以 减少冶炼过程中的能源消耗和污染 物排放，降低对环境的负面影响。
热处理可以提高金属材料的硬度、强度、韧性、 耐磨性和耐腐蚀性等性能，使其更适合于各种 工程应用。
热处理的方法
退火
将金属材料加热到适当的温度 ，然后缓慢冷却，以消除内应
力、提高塑性和韧性。
淬火
将金属材料加热到高温，然后 迅速冷却，以增加硬度和强度 。
回火
将淬火后的金属材料再次加热 到较低的温度，然后缓慢冷却 ，以调整硬度和韧性。
经济价值

【可编辑全文】常用金属材料及热处理-图文

【可编辑全文】常用金属材料及热处理-图文

工艺性能
工艺性能：指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能 。
1. 铸造性能：指金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能 ，主要包括流动性能、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。
2. 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。
）钢的分类：
低碳钢 ( ωc≤0.25%)
1）以含碳量分
（ 中碳钢(0.25% ≤ ωc ≤ 0.6%)
按碳的质量分数ωC%） 高碳钢(0.6% < ωc ≤ 2.11%)
2）以化学成份分
（按合金成份）
碳素钢（以Fe、C成份为主） 合金钢（除Fe、C外，还有其它合
金元素）
普通钢（ωs≤0.05% ;ωp≤0.045%）
如：GCr15SiMn（表示ωCr=1.5% 的滚动轴承 钢成)份： ωC=1∼1.15%, 加入了Mn、Si等合金元素，热处 理后使用。
（二）工具钢
1、碳素工具钢
牌号：
字母T + 数字+ 质量级别
表示工 具钢
表示碳的平均千 分含量（7∼13）
末尾标，表示 是高级优质
如T7（表示含碳量为ωC≈0.7%的碳素工具钢）； 如T10（表示含碳量为ωC≈1.0%的碳素工具钢） ；
铁碳合金相图
铁碳合金相图：表示在平衡状态下铁碳合 金。的化学成分、相、组织与温度的关系图。 利用它可以研究钢和铸铁的内部组织及其变 化规律，从而为更好的利用它们，并为制定 热处理、压力加工等工艺规程打下基础。在 工程中一般研究的铁碳合金状态图实际上都 是铁与渗碳体两组元构成的状态图。
铁碳合金的相图及组织转变

《金属材料与热处理》说课PPT

《金属材料与热处理》说课PPT
有色金属材料主要包括铝、铜、锌、镍、钛等，可以根据其特性应用于不同的 领域。
有色金属材料的用途
铝及铝合金广泛应用于航空、建筑、包装等领域；铜及铜合金用于电力、电子、 建筑等领域；其他有色金属材料也各自在工业、科技、生活中发挥重要作用。
其他金属材料的分类与用途
其他金属材料的分类
除了钢铁和有色金属外，还有一些稀 有金属和贵金属，如金、银、铂等。
培养学生的创新思维和解决问 题的能力。
课程内容
金属材料的性能特点
包括力学性能、物理性能和化学性能等。
金属材料的应用
介绍不同金属材料在工业、建筑、交通等领 域的应用。
金属材料的分类
如钢铁、有色金属、贵金属等。
金属热处理原理及技术
包括加热、冷却、保温等工艺过程及对金属 材料性能的影响。
02
金属材料的性质
生物医用金属材料
具有良好的生物相容性和耐腐蚀性，在医疗器械、 人工关节等领域有广泛应用。
热处理工艺的改进与创新
真空热处理
01
可有效防止金属材料的氧化和脱碳，提高热处理质量，降低能
耗。
激光热处理
02
具有高能量密度和快速加热冷却的特点，可实现金属材料的快
速熔凝和表面强化。
化学热处理
03
通过化学反应改变金属材料的表面成分和组织结构，提高其耐
04
金属材料的分类与用途

钢铁材料的分类与用途
钢铁材料的分类
钢铁材料主要分为生铁、铸铁和 钢三大类，其中钢又可以根据碳 含量和其他合金元素进一步细分 。
钢铁材料的用途
钢铁材料广泛应用于建筑、机械 、交通、能源等各个领域，是现 代工业和基础设施建设的支柱材 料。
有色金属材料的分类与用途
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工程用钢的力学性能特点
（一）屈服现象 （二）应变实效和淬火实效 （三）冷脆倾向性
合金元素对工程用钢的影响
• 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
牌号尾
牌号尾 牌号尾 牌号尾
牌号尾
牌号尾
牌号举例 45：表示含碳量为0.45％的碳素结构钢。 10，20，35，10F，50MnE，20R等均为优质碳素结构钢， 65Mn为优质碳素弹簧钢
碳素工具钢牌号
碳素工具钢都是高级优质钢或特级优质钢 1. 编号方法
用“T”（碳）＋表示含碳量千分之几的数值表示。 锰含量高的加Mn元素符号
1. 牌号的编号：由四部分组成 （1）代表屈服点的屈字汉语拼音字母字头：Q （2）屈服点的屈服强度数值：阿拉伯数字 （3）质量等级符号：A，B，C，D，E，F （4）脱氧方法符号： F－沸腾钢 b－半镇静钢 Z－镇静钢 TZ－特殊镇静钢
2. 牌号的编号举例 Q235A.F 表示碳素结构钢，屈服强度≥235MPa， 质量等级为A的沸腾钢 Q345C 表示低合金高强度钢，屈服强度≥345MPa， 质量等级为C
按用途分类（GB/T 13304.2-2008 ）
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
小结：按用途分类
工程结构用钢
（建筑，车辆，造船，桥梁）
普通碳素钢 低合金高强度钢 微合金化低合金高强度钢
渗碳钢、氮化钢
铬钢
钼钢 锰钢
按合金元素总量
低合金钢 ＜5％
中合金钢 5～10％ 高合金钢 ＞10％
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。
a.铁素体钢 b.马氏体钢 c.奥氏体钢 d.双相钢
钢的牌号——GB/T 221-2008
通常采用大写汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的牌 号。产品名称、用途、特性和工艺方法等，一般用汉语拼音字母字头表 示。牌号中的主要化学元素含量(％)为质量分数，采用阿拉伯数字表示。
碳素结构钢及低合金结构钢牌号
金属材料及热处理
主要内容
➢ 常用金属材料分类、牌号及用途； ➢ 工程用钢； ➢ 热处理原理、工艺及作用
最常用的金属材料——钢 steel
经济建设中使用最广泛、用量最大的金属材料。
以Fe为主要元素、含碳量一般在2%以下，并含 有其他元素的材料。(GB/T 13304.1-2008 )
注：在铬钢中含碳量可能大于2%，但2%通常是钢和铸 铁的分界线。
• 工作特点： 不作相对运动，承受静载荷。有一定的使用温度(高温、低温、大
气)。
• 要求：
构件稳定，有较高的刚度；较高的屈服和抗拉强度，塑韧性较好， 较小冷脆性和好的耐蚀性。良好的工艺性能（冷变形性和可焊性很 重要）。
• 成分特点：
低碳钢(0.25%)，少量的合金元素，不热处理，而是在热轧空冷 态使用，有时也正火或回火态使用。组织为铁素体加少量的珠光体
2. 举例
T8－表示含碳量为0.8％的碳素工具钢。
类似钢号：
T7，T9，T10，T9A，T10A，T8MnA A－表示高级优质钢
合金钢的牌号
合金元素采用国际化学符号（或元素中文名称）表示，合金元素及其 含量、碳元素及其含量表示方法如下：
1. 含碳量
1) 合金结构钢： 一般以平均含碳量的万分之几表示，如40Cr，40CrNiMo等。
2）合金工具钢： 含碳量小于1％时用千分之几表示，如 9SiCr，9Mn2V等。 含碳量大于1％时不标碳含量，如 Cr12MoV，CrWMn等。
• 小结
• C%—结构钢，万分之几；
•
工具钢，千分之几；
• Me%—一般为百分之几；
•
含Cr低的合金工具钢
•
和轴承钢，用千分之几。
工程用钢
• 概述： 用于制造大型结构-桥梁,船舶,屋架,容器-工程用钢。
钢的分类
按化学成分分类（GB/T 13304.1-2008 ） 可分为碳素钢和合金钢
碳素钢（含碳量）：
低碳钢、中碳钢和高碳钢
合金钢（按合金元素）：
合金钢 、中合金钢和高合金钢 锰钢、铬钢、硼钢、铬镍钢、硅锰钢等
碳钢 合金钢
普通碳钢 优质碳钢
按合金元素分
低碳钢（≤0.25%） 中碳钢（0.25~0.6%） 高碳钢（＞0.6%）
优质碳素结构钢和优质碳素弹簧钢牌号
产品名称 锅炉和压力容器用钢
锅炉用钢（管） 低温压力容器用钢
桥梁用钢 耐候钢
高耐候钢
汽车大梁用钢 高性能建筑结构用钢 低焊接裂纹敏感性钢
保证淬透性钢
矿用钢 船用管
采用的汉字及汉语拼音或英文单词
汉字
汉语拼音
英文单词
容
RONG
——
锅
GUO
——
低容
DI RONG
——
桥
QIAO
机器结构（零件）用钢
调质钢 弹簧钢
滚动轴承钢
工模具用钢
刃具用钢 模具用钢
碳素工具钢 低合金工具钢 高速钢
冷变形模具钢 热变形模具钢
特殊用途用钢
塑料模具钢
抗氧化钢，热强钢 不锈钢
耐酸钢
易切削用钢等
按金相组织分类
退火状态
正火状态
按加热冷却时 有无相变和 室温组织分
a.亚共析钢（铁素体+珠光体） b.共析钢 （珠光体） c.过共析钢（珠光体+渗碳体） a.珠光体钢 b.贝氏体钢 c.马氏体钢 d.奥氏体钢。
——Biblioteka 耐候NAI HOU——
高耐候
GAO NAI HOU
——
梁
LIANG
——
高建
GAO JIAN
——
低焊接裂纹敏感性
——
Crack Free
淬透性
——
Hardenabilit y
矿
KUANG
——
采用国际符号
采用字母
R G DR Q NH
GNH
L GJ CF
H
K
位置
牌号尾 牌号尾 牌号尾 牌号尾 牌号尾