热处理的意义

热处理的意义

定义

材料

金属材料的分类和实际应用

金属材料分为黑色金属和有色金属黑色金属的主体是钢、铁还有铬、锰

有色金属常用的是指铜、铝、锡及其合金

碳素钢：普通碳素结构钢优质碳素结构钢碳素工具钢

合金钢：普通低合金钢合金结构钢合金工具钢特殊合金钢

铸铁：白口铸铁灰口铸铁球墨铸铁可锻铸铁合金铸铁

有色金属：铜及铜合金：纯铜黄铜青铜

铝及铝合金：纯铝防锈铝硬铝铸铝

我们常用的碳素钢按照含碳量又分别分为低碳钢：含碳量≤0.25%

中碳钢：含碳量0.25%~0.60% 高碳钢：含碳量＞0.60%

我们制造部经常使用的普通碳素结构钢有Q235主要用于工装板零件。

我们制造部经常使用的优质碳素结构钢有45#主要用于各类轴。

我们制造部经常使用的碳素工具钢有T8 T10主要用于专机的模头。

普通碳素结构钢又称普通碳素钢。含碳量小于0.38%，以小于0.25%最为常用。属于低碳钢，每个金属牌号表示该钢种在厚度小于16mm时的最低屈服点。与优质碳素钢相比，对含碳量、性能范围以及磷、硫和其他残余元素含量的限制较宽。我国和某些国家根据交货的保证条件，把普通碳素钢分为三类：甲类钢（A类钢），只保证力学性能，不保证化学成分，乙类钢（B 类钢），只保证化学成分，不保证力学性能；特类钢（C类钢），既保证化学成分，又保证力学性能。特类钢常用于制造较重要的结构件。

主要用于制作工程结构件的碳素结构钢。它一般在供应状态下使用，钢中硫、磷含量较高，分别允许达0.050％和0.045％。钢的总产量中此类钢占很大的比例。

此类钢可由氧气转炉、平炉或电炉冶炼，一般热轧成钢板、钢带、型材和棒材。钢板一般以热轧(包括控制轧制)或正火处理状态交货。钢材的化学成分、拉伸性能、冲击功和冷弯性能应符合有关规定。

在中国国家标准GB700-88中此类钢按屈服点数值分为5个牌号，并按质量分为4个等级。其牌号由代表屈服点的字母Q、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号等4个部分按顺序组成。

此类钢的应用范围非常广泛，其中大部分用作焊接、铆接或栓接的钢结构件，少数用于制作各种机器部件。强度较低的Q195、Q215钢用于制作低碳钢丝、钢丝网、屋面板、焊接钢管、地脚螺栓和铆钉等。Q235钢具有中等强度，并具有良好的塑性和韧性，而且易于成形和焊接。

这种钢多用作钢筋和钢结构件，另外还用作铆钉、铁路道钉和各种机械零件，如螺栓、拉杆、连杆等。强度较高的Q255、Q275钢用于制作各种农业机械，也可用作钢筋和铁路鱼尾板。

根据一些工业用钢的特殊性能要求，对普通碳素结构钢的成分稍加调整而形成一系列专业用钢，如铆螺钢、桥梁钢、压力容器钢、船体钢、锅炉钢。专业用钢除严格控制化学成分、保证常规性能外，还规定某些特殊检验项目，如低温冲击韧性、时效敏感性、钢中气体、夹杂和断口等。

金属材料的性能

为了合理正确的使用金属材料，我们就应该对它的性能有充分了解。

金属材料性能：使用性能：物理性能：密度熔点热膨胀性导热性导电性磁性

化学性能：耐腐蚀性抗氧化性

力学性能：强度塑性硬度韧性疲劳及疲劳强度

工艺性能：切削加工性能铸造性可锻性可焊性热处理性能

金属材料的切削加工性能是指材料被加工的难易程度，它的评定标准通常以切削时所反映的生产率、刀具寿命的长短及是否容易得到规定的加工精度和表面粗壮度来衡量。

影响金属材料的可切削加工性的有工件材料的硬度、强度、塑性、韧性、导热性系数等力学性能和物理性能。

工件材料的硬度（包含高温硬度）越高，切削力越大，切削温度越高，刀具的磨损越快，因此，切削加工性越差。同样，工件材料强度越高，切削加工性也越差。

工件材料的强度相同时，塑性和韧性大的，切削加工性越差，但工件材料的塑性太小，切削加工性也不好。

一般碳素钢、铸铁、铜合金、铝合金等都有比较好的切削加工性能。

铁碳平衡状态图

三、钢的热处理

钢的热处理是将钢在固态下，通过加热、保温和冷却的方式来改变其内部组织，从而获得所需性能的一种工艺方法。

钢的热处理：整体热处理：退火：完全退火球化退火去应力退火

正火淬火

回火：低温回火（150℃~250℃）中温回火（350℃~500℃）高温回火（500℃~650℃）

碳钢中加入合金元素，特别是铬、镍、锰、硅等元素后，在250～400℃范围内回火时，由于在马氏体晶界上析出ε 碳化物薄片，使晶界的脆断强度降低，与碳钢相似，钢材的冲击韧度猛烈下降，此现象称为第Ⅰ类回火脆性（第一类回火脆性）。现在还没有消除第Ⅰ类回火脆性的方法。

合金钢，特别是铬镍钢；铬、锰、钢；铬硅钢，在450～650℃范围内回火时，又出现冲击韧度猛烈下降，此现象称为第Ⅱ类回火脆性（第二类回火脆性）。其原因还有待进一步研究。不过，经电子探针的分析发现，第Ⅱ类回火脆性与晶界的偏析有关。

将出现第Ⅱ类回火脆性的钢，在600℃以上重新进行回火并迅速冷却，即可恢复其韧性。提高钢的纯洁度，减少杂质元素含量，加入钼（≈0.5％）、钨（≈1％），也可避免绝大多数合金钢的第Ⅱ类回火脆性。

调质时效：自然时效人工时效

表面热处理：表面淬火：火焰淬火感应加热淬火

化学热处理：渗碳渗氮碳氮共渗渗金属

氧化处理：发黑发兰

退火是将金属或合金加热到临界温度（不同钢号的临界温度不同），保持一段时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。

退火的目的是均匀钢的化学成分及组织，细化晶格，降低硬度，改善切削加工性能，去除内应力，为淬火准备。

正火是将钢加热到临界温度以上30~50℃，保持一段时间，然后在空气中冷却的热处理工艺。

正火和退火的目的差不多，但正火的冷却速度比退火快，得到的组织比较细，硬度和强度较退火高。

淬火是将钢件加热到临界温度以上，保持一段时间，然后在水、油中急速冷却的热处理工艺。

淬火的目的是提高材料的强度、硬度、耐磨性，延长零件的使用寿命。

回火是将淬硬的零件加热到临界温度以下，保持一段时间，然后在水、油中急速冷却的热处理工艺。

回火的目的是消除淬火后的内应力，使淬火组织转变为稳定组织，降低脆性，避免变形和开裂。

调质是零件淬火后再进行高温回火的复合热处理工艺。

调质的目的是使钢件获得高韧性和足够的强度，具有良好的综合机械性能。