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金属材料及热处理的基本知识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。
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。
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。
一、金属材料的力学性能金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下所反映出来的性能。
金属常用的力学性能有：1.弹性金属材料在受到外力作用时发生变形，外力消除后其变形逐渐消失的性质称为弹性。
①刚性是指材料或构件在外力作用下抵抗弹性变形的能力。
②刚度：k＝F/y2.塑性金属材料在受到外力作用时，产生显著的变形而不断裂的性能称为塑性。
①伸长率δ②断面收缩率ψ3.强度金属材料在外力作用下，抵抗变形和破坏的能力称为强度。
由于各种机器零件或构件因载荷作用形式和作用性质不同，金属材料所表现出的强度大小也不同。
金属材料的强度指标：（1）屈服强度σs 在拉伸试验中，载荷不增加而试样仍能继续伸长时的应力称为屈服强度。
（2）抗拉强度σb 材料在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度。
（3）疲劳强度σ-1 材料试样在疲劳试验过程中，在承受无数次（或给定次）对称循环应力作用仍不断裂的最大应力称为疲劳强度。
4.硬度金属表面抵抗硬物压入的能力称为硬度。
最常用的硬度指标：（1）布氏硬度HBS(HBW) 布氏硬度是使用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球），以规定的试验力压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，然后用测量表面压痕直径来计算硬度。
使用淬火钢球作硬度试验得到的硬度用HBS表示；使用硬质合金球作硬度试验得到的硬度用HBW表示。
（2）洛氏硬度HRC 洛氏硬度C标尺试验采用120°金刚石圆锥体加1471N总试验力测量的硬度值。
5.冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为冲击韧性，其大小用冲击韧度αK表示。
二、钢的分类、用途与牌号（一）钢的分类1.按是否特意加入合金元素分类：（1）碳素钢不含有特意加入合金元素的钢，称为碳素钢。
（2）合金钢在碳素钢的基础上，为改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或数种合金元素的钢，称为合金钢。
2.按含碳量分类（1）低碳钢C ≤0.25％；（2）中碳钢0.25％＜C ＜0.60％；（3）高碳钢C ≥0.60％；3.按质量分类（1）普通钢S ≤0.050％，P ≤0.045％（2）优质钢S ≤0.035％，P ≤0.035％（3）高级优质钢S ≤0.025％，P ≤0.025％4.按合金元素总量分类（1）低合金钢合金元素总含量＜5％（2）中合金钢合金元素总含量5％～10％（3）高合金钢合金元素总含量＞10％5.按用途分类（1）结构钢主要用于制造各种机械零件和工程构件的钢。
