工程材料及成形技术_电子教材0cnwi.docx

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1、课程名称称 ：工工程材料料及成形形技术基基础总学时 ： 664/448学时时 (理理论学时时56/40)适用专业业：机械设设计制造造及其自自动化、机机械电子子工程/汽车服服务工程程一、课程程的性质质与任务务工程材材料及成成型技术术基础是是研究机机械零件件的材料料、性能能及成形形方法的的综合性性课程，是是高等工工科师范范院校机机械工程程专业必必修的专专业基础础课，其其内容包包括工程程材料和和成形技技术基础础两部分分。本课程是是在修完完高等数数学、大大学物理理（含实实验）和和机械制制图等课课程的基基础上开开设的。其其任务是是使学生生掌握工工程材料料及成形形技术的的基本知知识，为为后继学学习机械械设

2、计、模模具制造造工艺、先先进制造造技术和和毕业设设计等课课程，培培养专业业核心能能力；为为今后从从事职业业学校机机械类专专业相关关课程的的教学，奠奠定必要要的专业业基础。本课程教教学开设设了实验验教学。通通过实验验教学，在在巩固和和验证课课程的基基本理论论知识的的同时，拓拓展学生生的创新新思维，着着重培养养学生实实践动手手能力和和创新能能力。二、课程程教学基基本要求求1、获得得有关材材料学的的基本理理论与工工程材料料的一般般知识，掌掌握常用用工程材材料的成成分、热热加工工工艺与组组织、性性能及应应用之间间的相互互关系，熟熟悉常用用工程材材料的种种类、牌牌号与特特点，使使学生具具备合理理选用工工

3、程材料料、热处处理方法法、妥善善安排热热处理工工艺路线线的基本本能力。2、初步步掌握工工程材料料主要成成形方法法的基本本原理与与工艺特特点，获获得具有有初步选选择常用用工程材材料、成成形方法法的能力力和进行行工艺分分析的能能力。3、具有有综合运运用工艺艺知识，初初步分析析零件结结构工艺艺性的能能力。4、初步步了解新新材料、新新技术、新新工艺的的特点和和应用。四、本课课程的教教学内容容 绪 论一、材料料科学的的发展与与地位：材料科学学的发展展通常是是和人类类文明联联系在一一起的。古代文明明：人类的发发展史上上，最先先使用的的工具是是石器；新石器器时代(公元前前60000年公元前前50000年)烧

4、制成成陶器；东东汉时期期发明了了瓷器；到了西西汉时期期, 炼铁铁技术又又有了很很大的提提高，采采用煤作作为炼铁铁的燃料料，这要要比欧洲洲早17700多多年。在在河南巩巩县汉代代冶铁遗遗址中，发发掘出220多座座冶铁炉炉和锻炉炉。炉型型庞大，结结构复杂杂，并有有鼓风装装置和铸铸造坑。可可见当年年生产规规模之壮壮观。三次产业业革命：产业经济济迅猛发发展是以以新材料料的发现现为依托托的。如如：半导导体材料料等。知识经济济时代：进入211世纪，被被称为现现代科学学技术四四大支柱柱领域的的材料、信息、能源和生物工工程得到到了前所所未有的的重视和和发展。材材料作为为人类生生产和社社会发展展的物质质基础，占

5、占有十分分重要的的地位。我国在新新材料新新工艺的的研究和和应用方方面取得得重大成成果：航空、航航天事业业迅速崛崛起，带带动航空空、航天天材料的的发展。飞船 运载火箭 卫星歼10战斗机 北京奥运运会主会会场“鸟巢”结构设设计奇特特新颖，钢钢结构最最大跨度度达到3343米米。如果果使用普普通钢材材，厚度度至少要要达到2220毫毫米。这这样一来来，“鸟巢”钢材重重量将超超过8万吨。从工程的的实际需需求出发发，Q4460是是最好的的选择。需要的大约是4.3万吨高质量钢材 低合金高强度钢。二、材料料分类：材料按工工业工程程来分类类：机械械工程材材料，土土建工程程材料，电电子材料料等等；本课程主主要涉及及

6、的是机机械工程程材料三、金属属材料及及其学习习方法金属材料料的性能能均其化学学成分、显微组组织及加加工工艺艺之间的的关系四、这门门课的主主要内容容：工程材料料：金属材材料（主主要）、非非金属材材料（次次要）主线：性性能与化化学成分分、组织织和热处处理工艺艺之间关关系成型技术术：铸、锻锻、焊；非金属属材料实验：性性能测试试、材料料热处理理第一章 工程材料料结构与与性能 1.1 材料料原子(或分子子)的相互互作用 各种工程程材料是是由各种种不同的的元素组组成，由由不同的的原子、离离子或分分子结合合而成。原原子、离离子或分分子之间间的结合合力称为为结合键键。一般般可把结结合键分分为离子子键、共共价健

7、、金金属键和和分子键键四种。一、离子子键当周期表表中相隔隔较远的的正电性性元素原原子和负负电性元元素原子子接触时时，前者者失去最最外层价价电子变变成带正正电荷的的正离子子，后者者获得电电子变成成带负电电荷的满满壳层负负离子。正正离子和和负离子子由静电电引力相相互吸引引；同时时当它们们十分接接近时发发生排斥斥，引力力和斥力力相等即即形成稳稳定的离离子键。NNaCll、CaaO、AAl2O3等由离离子键组组成。离子键的的结合力力很大，因因此离子子晶体的的硬度高高，强度度大，热热膨胀系系统小，都是良好的绝缘体。在离子键结合中，由于离子的外层电子比较牢固地被束缚，可见光的能量一般不足以使其受激发，因而

8、不吸收可见光，所以典型的离子晶体是无色透明的。二、共价价键处于周期期表中间间位置的的三、四四、五价价元素，原原子既可可能获得得电子变变为负离离子，也也可能丢丢失电子子变为正正离子。当当这些元元素原子子之间或或与邻近近元素原原子形成成分子或或晶体时时，以共共用价电电子形成成稳定的的电子满满壳层的的方式实实现结合合。这种种由共用用价电子子对产生生的结合合键叫共共价键。最具有代代表性的的共价晶晶体为金金刚石。金金刚石由由碳原子子组成，每每个碳原原子贡献献出4个价电电子与周周围的44个碳原原子共有有，形成成4个共价价键，构构成正四四面体：一个碳碳原子在在中心，与与它共价价的另外外4个碳原原子在44个顶

9、角角上。硅硅、锗、锡锡等元素素也可构构成共价价晶体。属属于共价价晶体的的还有SSiC、Si3N4、BN等化化合物。三、金属属键周期表中中、族元素素的原子子在满壳壳层外有有一个或或几个价价电子。原原子很容容易丢失失其价电电子而成成为正离离子。被被丢失的的价电子子不为某某个或某某两个原原子所专专有或共共有，而而是为全全体原子子所公有有。这些些公有化化的电子子叫做自自由电子子，它们们在正离离子之间间自由运运动，形形成所谓谓电子气气。正离离子在三三维空间间或电子子气中呈呈高度对对称的规规则分布布。正离离子和电电子气之之间产生生强烈的的静电吸吸引力，使使全部离离子结合合起来。这这种结合合力就叫叫做金属属

10、键。在金属晶晶体中，价价电子弥弥漫在整整个体积积内，所所有的金金属离子子皆处于于相同的的环境之之中，全全部离子子(或原子子)均可被被看成是是具有一一定体积积的圆球球，所以以金属键键无所谓谓饱和性性和方向向性。金属由金金属键结结合，因因此金属属具有下下列特性性：1. 良良好的导导电性和和导热性性。金属中有有大量自自由电子子存在，当当金属的的两端存存在电势势差或外外加电场场时，电电子可以以定向地地流动，使使金属表表现出优优良的导导电性。金金属的导导热性很很好，一一是由于于自由电电子的活活动性很很强，二二是依靠靠金属离离子振动动的作用用而导热热。2. 正正的电阻阻温度系系数。 即随温温度升高高电阻增

11、增大。绝绝大多数数金属具具有超导导性，即即在温度度接近于于绝对零零度时电电阻突然然下降，趋趋近于零零。3. 不不透明并并呈现特特有的金金属光泽泽。 金属中中的自由由电子能能吸收并并随后辐辐射出大大部分投投射到表表面的光光能。4. 良良好的塑塑性变形形能力，金金属材料料的强韧韧性好。 金属键键没有方方向性，原原子间也也没有选选择性，所所以在受受外力作作用而发发生原子子位置的的相对移移动时，结结合键不不会遭到到破坏。四、分子子键原子或分分子之间间是靠范范特瓦尔尔斯力结合起起来，这这种结合合键叫分分子键。在含氢的的物质，特特别是含含氢的聚聚合物中中，一个个氢原子子可同时时和两个个与电子子亲合能能力大

12、的的、半径径较小的的原子(如F、O、N等)相结合合, 形成成所谓氢氢键。氢氢健是一一种较强强的、有有方向性性的范特特瓦尔斯斯键。其其产生的的原因是是由于氢氢原子与与某一原原子形成成共价健健时，共共有电子子向那个个原子强强烈偏移移，使氢氢原子几几乎变成成一半径径很小的的带正电电荷的核核，因而而它还可可以与另另一个原原子相吸吸引。1.2 晶体体材料的的原子排排列1.2.1 理想晶晶体结构构常见的金金属晶体体结构：（1） 体心立方方晶格：纯铁（9912度度以下）Cr、MM。、W、V、K等。（2）面面心立方方晶格Cu、AA1、Au、（3） 排六方晶晶格Be、Mg、Zn1.2.2 实际晶晶体结构构1 单

13、晶体与与多晶体体单晶体：结晶方方位完全全一致的的晶体称称为“单晶体体”：单晶体具具有各向向异性多晶体：实际金金属结构构是有许许多单晶晶体组成成：晶粒粒。多晶晶粒组成成的晶体体结构称称为多晶晶体。多多晶体呈呈现各向向同性2晶体体缺陷(I)点点缺陷：间隙原原子；置置换原子子；(2)线线缺陷：即位错错，在晶晶体中，有有一列或或若干列列原子发发生了有有规律的的错排现现象。(3)面面缺陷：金属中中的晶界界和亚晶晶界1.3 合金金的晶体体结构 1.3.1 合金的的相、组组织及其其关系相是指合合金中具具有相同同的物理理、化学学性能，并并与其余余部分以以界面分分开的物物质部分分固态合金金中有两两类基本本相：固

14、固溶体和和金属化化合物组织：将将一小块块金属材材料用金金相砂纸纸磨光后后进行抛抛光, 然后用用侵蚀剂剂侵蚀, 即获获得一块块金相样样品。在在金相显显微镜下下观察，可可以看到到金属材材料内部部的微观观形貌。这这种微观观形貌称称做显微微组织(简称组组织)。是合金的微观形态。1.3.2 固溶体体置换固溶溶体间隙固溶溶体 1.3.3 金属间间化合物物：金属化合合物一般般熔点较较高, 硬度高高, 脆脆性大。合合金中含含有金属属化合物物时, 强度、硬硬度和耐耐磨性提提高, 而塑性性和韧性性降低 。 Fe3CC是钢铁铁中的一一种重要要的间隙隙化合物物，又称称为渗碳碳体具具有复杂杂的斜方方晶格，它它作为强强化

15、相对对钢铁材材料的性性能有重重大的影影响。1.3.4 合金性性能实际金属属的强化化机制1 固溶溶体与固固溶强化化点缺缺陷2位错强强化线缺陷陷3细晶强强化面缺陷陷4化合物物与第二二相强化化体缺陷陷1.4 高聚聚物的结结构 1.4.1 大分子子链的结结构线型结构构：线型型结构是是由许多多链节联联成一条条长链体型结构构：体型型结构是是分子链链与分子子链之间间有许多多链节相相互交联联在一起起，形成成网状或或立体结结构1.5 陶瓷瓷的结构构1.7.工程材材料的力力学性能能常见的有有强度(屈服强强度、断断裂强度度、疲劳劳强度等等)、硬度度、塑性性、冲击击韧性和和断裂韧韧性等。强度：是是指在外外力作用用下材

16、料料抵抗变变形和断断裂的能能力，是是材料最最重要、最最基本的的力学性性能指标标之一。屈服强度度：表示示材料抵抵抗微量量塑性的的能力抗拉强度度：反映映了材料料产生最最大均匀匀变形的的抗力塑性：材材料在外外力作用用下，产产生塑性性变形而而不断裂裂的性能能称为塑塑性。硬度：在在外力作作用下材材料抵抗抗局部塑塑性变形形的能力力。（1）布布氏硬度度:HBB /HHBS（2）洛洛氏硬度度:HRRC/HHRB/HRAA （3）维维氏硬度度:HVV性能指标标工程意意义：结结合材料料的拉伸伸试验引引出材料料的抗拉拉强度和和屈服强强度的概概念，这这两个指指标在工工程设计计中的意意义。一一个是设设计机械械零件的的强

17、度指指标，一一个是安安全性指指标（配配合延伸伸率）。硬硬度是材材料局部部强度的的指标。疲疲劳是材材料在循循环作用用下的安安全指标标。断裂裂韧性也也是材料料安全性性指标，这这一指标标更注重重材料缺缺陷方面面的安全全性。第二章金金属材料料的凝固固与固态态相变2.1 纯金金属的结结晶2.1.1 凝固的的基本概概念结晶：原原子由近近程有序序状态转转变为长长程有序序状态的的过程。过冷度概概念: 理论结结晶温度度T0与开始始结晶温温度Tnn之差叫叫做过冷冷度，用用T表示示。结晶的必必要和充充分条件件是具有有一定的的过冷度度2.1.2 金属的的结晶金属的结结晶过程程：形核核和长大大两个过过程。自发形核核（均

18、质质形核）、非非自发形形核（异异质形核核）影响形核核和长大大的因素素：(1)过过冷度的的影响 (2)难熔杂杂质的影影响晶粒大小小及控制制方法。 1) 增大过冷冷度2)变质质处理2.1.3 材料的的同素异异构现象象晶体的同同素异构构：有些些晶体随随着外界界条件(如温度度、压力力)的变化化而具有有不同类类型的晶晶体结构构，称为为同素异异构现象象。铁发生同同素异构构转变，不不仅晶体体结构发发生变化化，而且且体积也也发生改改变，这这是钢铁铁可进行行热处理理主要原原因。2.2 合金金的凝固固 2.2.1 二元合合金相图图与凝固固1 匀晶相图图；两组元在在液态和和固态均均能无限限互溶所所构成的的相图称称为

19、二元元匀晶相相图。杠杆定律律： 设合金的的质量为为Q合金金 , 其中 Ni质质量分数数为b%, 在在 T11温度时时, L相相中的 Ni质质量分数数为a%,相中的的Ni质质量分数数为c%。则合金中中含Nii的总质质量=LL相中含含Ni的的质量+ 相中含含Ni的的质量 即因为 所以 化简后得得 c-bb为线段段 bcc的长度度; b-a为线线段 aab的长长度。 故得： 或 这个式式子与力力学中的的杠杆定定律相似似, 因因而亦被被称作杠杠杆定律律。由杠杠杆定律律不难算算出合金金中液相相和固相相在合金金中所占占的质量量分数（即即相对质质量）分分别为：运用杠杆杆定律时时要注意意, 它它只适用用于相图

20、图中的两两相区, 并且且只能在在平衡状状态下使使用。杠杠杆的两两个端点点为给定定温度时时两相的的成分点点, 而而支点为为合金的的成分点点。2.共晶晶相图：两组元在在液态无无限互溶溶，在固固态有限限溶解(或不溶溶)，并在在结晶时时发生共共晶转变变所构成成的相图图称为二二元共晶晶相图共晶反应式2.2.2 合金的的性能与与相图的的关系1合金金的使用用性能与与相图的的关系；2合金金的工艺艺性能与与相图的的关系2.2.3 铸锭(件)的凝固固2.3 铁碳碳合金平平衡态的的相变基基础2.3.1 FeFe33C相图图1铁碳碳合金的的相结构构与性能能2相图图分析3.相图图中重要要三条水水平线2.3.2 铁碳合合

21、金在平平衡状态态下的相相变；2.4 钢在在加热时时的转变变2.4.1 钢在实实际加热热时的转转变点2.4.2 奥氏体体的形成成过程及及影响因因素1奥氏氏体的形形成过程程；2奥氏氏体形成成的影响响因素2.5 钢在在冷却时时的转变变钢在奥氏氏体化后后的冷却却过程决决定了冷冷却后钢钢的组织织类型和和性能。热处理时时常用的的冷却方方式有两两种：一是等温温冷却；二是连连续冷却却。过冷奥氏氏体的转转变可分分为三种种基本类类型，即即珠光体体型转变变(扩散散型转变变)、贝贝氏体型型转变(过渡型型或半扩扩散型转转变)和和马氏体体型转变变(无扩扩散型转转变)。2.5.1 过冷奥奥氏体等等温转变变图C曲线的的左边一

22、一条线为为过冷奥奥氏体转转变开始始线，右右边一条条线为过过冷奥氏氏体转变变终了线线。该曲曲线下部部还有两两条水平平线，分别别表示奥奥氏体向向马氏体体转变的的开始温温度Mss线和转转变结束束温度MMf线。1含碳碳量的影影响2合金金元素的的影响3 奥奥氏体化化温度和和保温时时间的影影响2.5.2 过冷奥奥氏体连连续冷却却转变图图 2.5.3 过冷奥奥氏体的的转变产产物及性性能珠光体类类型组织织、贝氏氏体类型型组织和和马氏体体类型 第三三章金属属材料的的塑性变变形3.1 单晶晶体和多多晶体的的塑性变变形3.1.1单晶晶体的塑塑性变形形单晶体的的塑性变变形有两两种,即即滑移和和孪生。滑移是指指在切应应

23、力作用用下，晶晶体的一一部分沿沿一定晶晶面（滑滑移面）和和晶向（滑滑移方向向）相对对于另一一部分发发生的滑滑动。 滑移是通通过位错错的运动动来实现现的。孪生是指指在切应应力作用用下，晶晶体的一一部分沿沿一定的的晶面（孪孪晶面）和和晶向（挛挛晶方向向）相对对于另一一部分所所发生的的切变表表现为各各向同性性特性3.1.2 多晶体体金属塑塑性变形形的特点点 1.晶粒粒取向对对塑性变变形的影影响2晶界界对塑性性变形的的影响细晶强化化是金属属的一种种很重要要的强韧韧化手段段。表现现为各向向异性特特性。大大量的图图标见讲讲稿。3.2 金属属的形变变强化3.2.1 形变强强化现象象金属经过过冷态下下的塑性性

24、变形后后其性能能发生很很大的变变化，最最明显的的特点强强度随塑塑性变形形的增加加而大为为提高，其其塑性却却随之有有较大的的降低：这种现现象称为为“形变强强化”，也称称为加工工硬化或或冷作硬硬化。3.2.2 塑性变变形后金金属的组组织结构构变化3.2.3 塑性变变形产生生的残余余应力3.3 塑性性变形金金属在加加热时组组织和性性能的变变化3.3.1 回复加工硬化化后的金金属，在在加热到到一定温温度后原子获获得热能能，使原原子得以以恢复正正常排列列，消除除了晶格格扭曲可使加加工硬化化得到部部分消除除。这一一过程称称为“回复”，这时时的温度度称为回回复温度度。3.3.2 再结晶晶当温度继继续升高高到

25、该金金属熔点点热力学学温度的的0.44倍时，金金属原子子获得更更多的热热能，则则开始以以某些碎碎晶或杂杂质为核核心结晶晶成新晶晶粒，从从而消除除了残余余应力和和加工硬硬化现象象。这个个过程称称为再结结晶，这这时的温温度称为为最低再再结晶温温度利用金属属的形变变强化可可提高金金属的强强度，这这是工业业生产中中强化金金属材料料的一种种手段。在在塑性加加工生产产中，加加工硬化化给金属属继续进进行塑性性变形带带来困难难，应加加以消除除。常采采用加热热的方法法使金属属发生再再结晶，从从而再次次获得良良好塑性性。3.3.3 晶粒长长大3.3.4 冷变形形和热变变形凡在金属属的再结结晶温度度以下进进行的塑塑

26、性变形形称为冷冷加工；而在再再结晶温温度以上上进行的的塑性变变形称为为热加工工。热加加工通常常不会带带来强化化效果。3.5 金属属纤维组组织及其其应用为了获得得具有最最好力学学性能的的零件，在在设计和和制造零零件时，都都应使零零件在工工作中产产生的最最大正应应力方向向与纤维维方向一一致，最最大切应应力方向向与纤维维方向垂垂直，并并使纤维维分布与与零件的的轮廓相相符合，尽尽量使纤纤维组织织不被切切断。3.4 塑性性加工性性能及影影响因素素 3.4.1 塑性加加工性能能及其指指标塑性加工工性能常常用金属属的塑性性和变形形抗力来来综合衡衡量。3.4.2 塑性加加工性能能的影响响因素1金属属的本质质：

27、2加工工条件：第四章金金属材料料热处理理金属材料料的热处处理是金金属材料料在固态态下，通通过适当当的方式式进行加加热、保保温和冷冷却改改变材料料内部组组织结构构，从而而改善材材料性能能的一种种工艺方方法，也也称之为为金属材材料的改改性处理理。4.1 退火火与正火火 在机械零零件或工工具的加加工制造造过程中中，退火火与正火火常作为为预备热热处理。4.1.1 退火退火是将将钢加热热到预定定温度，保保温一定定时问后后缓慢冷冷却(通常随随炉冷却却)，获得得接近于于平衡组组织的热热处理工工艺。1完全全退火2.球化化退火3.扩散散退火（均均匀化退退火）4.去应应力退火火4.1.2 正火正火是将将钢加热热到

28、Acc3(亚亚共析钢钢)或AAccmm(共析析和过共共析钢)以上30050 ，保保温适当当时间后后在静止止空气中中冷却的的热处理理工艺。4.2钢钢的淬火火 淬火是将将钢加热热到Acc3或AAc1以以上300500度，经经过保温温后在冷冷却介质质中迅速速冷却的的热处理理工艺。目的：淬淬火可以以使钢件件获得马马氏体和和贝氏体体组织，以以提高钢钢的力学学性能。淬火是强强化钢件件的最主主要的而而且是最最常用的的热处理理方法。亚共析钢钢的淬火火加热温温度为加加热到AAc3以以上300500度。淬淬火后的的组织为为均匀细细小的马马氏体。过过共析钢钢的淬火火加热温温度为AAc1以以上300500度，淬淬火后

29、的的组织为为均匀细细小的马马氏体和和粒状二二次渗碳碳体，有有利于增增加钢的的硬度和和耐磨性性。4.2.2 淬火冷冷却介质质4.2.3 淬火冷冷却方法法1单介介质淬火火法2双介介质淬火火3 马马氏体分分级淬火火4贝氏氏体等温温淬火5冷处处理4.3 钢的的表面淬淬火 表面淬火火方法是是将淬火火零件表表层金属属迅速加加热至相相变温度度以上而心部部末被加加热然然后迅速速冷却，使使零件表表层获得得马氏体体而心部部仍为原原始组织织的“外硬内内韧”状态。表面淬火火法所用用零件材材料的含含碳量:0.4400. 500。4.3.1 感应加加热表面面淬火感应加热热是将钢钢件置于于通人交交变电流流的线圈圈中，由由于

30、电磁磁感应，钢钢件产生生频率相相同、方方向相反反的交变变电流。由由于集肤肤效应，集集中在钢钢件表层层的高密密度电流流在具具有较大大电阻的的钢件表表层呈涡涡旋流动动并产生生热效应应，将钢钢件表层层迅速加加热至淬淬火温度度而钢钢件中心心电流几几乎为零零温度度变化很很小，这这时经喷喷水冷却却钢件件表面快快冷淬火火，得到到一定深深度的马马氏体层层。低温温回火。4.3.2 火焰加加热表面面淬火火焰加热热表面淬淬火法是是用乙炔炔氧或其其他可燃燃气体燃燃烧时形形成的高高温火焰焰将工件件表面加加热到相相变温度度以上，然然后立即即喷水淬淬火冷却却的方法法。4.4 钢的的回火 回火就是是把经过过淬火的的零件重重新

31、加热热到低于于Ac11，的某某一温度度，适当当保温后后，冷却却到室温温的热处处理工艺艺。4.4.1 回火目目的4.4.2 回火组组织转变变及性能能变化1钢在在回火时时的组织织转变2. 回火后后的组织织和性能能(1)回回火马氏氏体(2250 以下)是由淬淬火马氏氏体分解解的极细细小的高高度弥散散的碳化物物分布在在针状的的低过饱饱和固溶溶体基体体上，并并保持共共格关系系。 (2)回回火托氏氏体(33504500 )是由高高度弥散散的渗碳碳体分布布在铁索索体基础础上 (3)回回火索氏氏体(55006500 )是由较较细的渗渗碳体颗颗粒分布布在铁索索体基体体上。硬度和强强度随回回火温度度升高而而下降其

32、塑性性和韧性性随回火火温度升升高而提提高。其其原因是是由于回回火温度度的提高高，产生生马氏体体分解渗碳体体析出和和聚集长长大，固固溶强化化消失，弥弥散强化化减弱，内内应力消消除。4.4.3 回火工工艺及应应用1低温温回火22.中温温回火33高温温回火4.4.4 回火脆脆性第一类回回火脆性性；第二二类回火火脆性4.5钢钢的淬透透性 钢的淬透透性；淬透层的的深度；钢的淬硬硬性钢的淬透透性的影影响因素素：影响响钢的淬淬透性主主要是钢钢的临界界冷却速速度淬透性与与选材的的关系。4.7 钢的的化学热热处理 化学学热处理理是将钢钢件置于于一定温温度的活活性介质质中保温温，使介介质中的的一种或或几种元元素原

33、子子渗入工工件表面面，以改改变钢件件表层化化学成分分和组织织，进而而达到改改进表面面性能，满满足技术术要求的的热处理理工艺。化学热处处理基本本过程：化学介介质的分分解即活活性原子子的产生生；活性原原子被钢钢件表面面吸收和和溶解；活性原原子由表表面向内内部扩散散，形成成一定的的扩散层层。4.7.1 渗碳将钢放入入渗碳的的介质中中加热并并保温，使使活性碳碳原子渗渗入钢的的表层的的工艺称称为渗碳碳。 注意和和表面淬淬火的区区别1渗碳碳方法；2渗碳碳工艺参参数渗碳时主主要工艺艺参数是是加热温温度和保保温时间间。加热热温度高高可以使使渗碳速速度加快快，但温温度过高高会使钢钢件品粒粒粗大，渗渗碳温度度一般

34、在在90009500度。而而渗碳后后零件表表面含碳碳量最好好在0.85。1105范范围内。渗碳后的的组织 常常用于渗渗碳的钢钢为低碳碳钢和低低碳合金金钢，如如20、220Crr、200CrMMnTii、122CrNNi3等等。渗碳碳后缓冷冷组织自自表面至至心部依依次为：过共析析组织（珠珠光体+碳化物物）、共共析组织织（珠光光体）、亚亚共析组组织（珠珠光体+铁素体体）的过过渡区，直直至心部部的原始始组织。3.渗碳碳后的热热处理渗碳后的的工件表表面为过过共析钢钢组织，其其硬度和和耐磨性性满足不不了零件件要求，必必须进行行淬火和和低温回回火。渗碳件在在淬火后后必须要要进行低低温回火火，回火火温度为为

35、15002000度，以以减少应应力和脆脆性。回回火后零零件表面面组织为为回火马马氏体和和渗碳体体4.7.2 渗氮渗氮是在在一定温温度下(一般在在Ac11，温度度下)使活性性氯原子子渗人工工件表面面的化学学热处理理工艺4.8热热处理零零件的结结构工艺艺性及技技术条件件标注第六章 金 属属 材 料6.1 工业业用钢概概述6.1.1 钢钢中杂质质锰、硅、硫硫、磷在在钢中的的分布、对对性能的的影响。6.1.2 钢的分分类与编编号1钢的的分类：（100minn）1）.按按化学成成分分类类；2）.按质量量分类；3）按用用途分类类2.钢的的编号（20mmin）按碳含量量、合金金元素的的种类和和数量以以及质量

36、量级别来来编号：1.普通通碳素结结构钢 Q2553-AA.F2.优质质碳素结结构钢 45、40MMn3.碳素素工具钢钢 TT8或T100A4.铸造造碳钢3合金金钢的编编号1）.低低合金结结构钢 QQ3533-C2）.合合金结构构钢 60SSi2MMn3）.合合金工具具钢 5CrrMnMMo4）.特特殊性能能钢6.2 合金金元素在在钢中的的作用6.2.1 合金元元素对钢钢中基本本相的影影响（115miin） 1形形成合金金铁素体体2形成成碳化物物6.2.2 合金元元素对铁铁碳相图图的影响响（10mmin）6.2.3 合金元元素对热热处理及及性能的的影响（15mmin）1对钢钢在加热热时奥氏氏体化

37、的的影响2对过过冷奥氏氏体分解解的影响响3对回回火转变变的影响响6.3 结构构钢 6.3.1 普通结结构钢 （100minn）普通碳素素结构钢钢和低合金金高强度度结构钢钢1成分分特点2热处处理特点点普通结构构钢使用用时一般般不进行行热处理理，大多多数是在在热轧状状态下或或热轧后后正火状状态下使使用。其其组织为为铁素体体和少量量珠光体体普通碳素素结构钢钢：一般般工程用用热轧钢钢板、钢钢带、型型钢、棒棒钢等低合金高高强度结结构钢：这类材材料是用用来制造造桥梁、船船舶、大大型钢结结构6.3.2优质质结构钢钢 （440miin）硫、磷含含量均控控制在00.0335以以下1性能能要求2.成分分特点3.热

38、处处理特点点机器零件件制造工工艺流程程一般为为：下料料毛坯成成形(通常为为锻造)预备热热处理粗粗加工最最终热处处理精加加工装配配。6.4 工具钢钢 6.4.1 性能要要求6.4.2 成分特特点6.4.3 锻造及及热处理理特点6.5 特殊殊性能钢钢 特殊性能能钢是指指具有特特殊的物物理、化化学性能能的钢，如如不锈钢钢、耐热热钢和耐耐磨钢等等6.5 特殊殊性能钢钢 特殊性能能钢是指指具有特特殊的物物理、化化学性能能的钢，如如不锈钢钢、耐热热钢和耐耐磨钢等等.6.6 铸铁铁 6.6.1 铸铁的的石墨化化 （220miin）6.6.2 常用铸铸铁（550miin）1.铸铁铁的组织织、分类类与牌号号铸铁

39、的性性能除了了与成分分及基体体组织有有关外，更主要的是取决于石墨的形态(形状、大小、数量、分布等)，因此，工业铸铁一般根据石墨的形态来进行分类。2.成分分特点3铸铁铁性能特特点4热处处理特点点5铸铁铁的应用用6.6.3 合金铸铸铁 （220miin）1耐磨磨铸铁2耐热热铸铁3耐蚀蚀铸铁6.7铝铝及其合合金 6.7.1 纯铝6.7.2 铝合金金的分类类形变铝合合金和铸铸造铝合合金两大大类形变铝合合金又可可分为防防锈铝合合金、硬硬铝合金金、超硬硬铝合金金和锻造造铝合金金。铝硅铸造造铝合金金：又称称为硅铝铝明6.8铜铜及其合合金 6.8.1 纯铜6.8.2 黄铜黄铜是以以锌作为为主要合合金元素素的铜

40、合合金通通常把铜铜锌二元元合金称称为普通通黄铜，用用“黄”字汉语语拼音字字首“H”表示，其其后附以以数字表表示平均均含铜量量。6.8.3 青铜6.9 轴承承合金锡基轴承承合金6.100新型金金属材料料 形状记忆忆合金第七章铸铸造（金金属液态态成形）7.1砂砂型铸造造（600minn）砂型铸造造的工艺艺过程包包括：混混砂、造造型和造造芯、烘烘干、合合箱、熔熔化与浇浇注、铸铸件的清清理和检检验等工工序。液态成形形（铸造造）的优优点：（1）适适应性广广，工艺艺灵活性性大（材材料、大大小、形形状几乎乎不受限限制）（2）最最适合形形状复杂杂的箱体体、机架架、阀体体、泵体体、缸体体等（3）成成本较低低（铸

41、件件与最终终零件的的形状相相似、尺尺寸相近近）主要问题题：组织织疏松、晶晶粒粗大大，铸件件内部常常有缩孔孔、缩松松、气孔孔等缺陷陷产生，导导致铸件件力学性性能，特特别是冲冲击性能能较低。分类：铸铸造从造造型方法法来分，可可分为砂砂型铸造造和特种铸铸造两大大类。其中砂型型铸造工工艺如图图7-11所示。 图7-11 砂砂型铸造造工艺流流程图7.1.1 造型方方法造型是砂砂型铸造造的重要要工序，有有手工造造型和机机器造型型两类。1.手工工造型手工造型型特点：操作方方便灵活活、适应应性强，模模样生产产准备时时间短。但但生产率率低，劳劳动强度度大，铸铸件质量量不易保保证。只只适用于于单件小小批量生生产。

42、各种常用用手工造造型方法法的特点点及其适适用范围围见下表表：表 常常用手工工造型方方法的特特点和应应用范围围造型方法法主要特点点适用范围围按砂箱特特征区分分铸型由上上型和下下型组成成，造型型、起模模、修型型等操作作方便适用于各各种生产产批量，各各种大、中中、小铸铸件铸型由上上、中、下下三部分分组成，中中型的高高度须与与铸件两两个分型型面的间间距相适适应。三三箱造型型费工，应应尽量避避免使用用主要用于于单件、小小批量生生产具有有两个分分型面的的铸件在车间地地坑内造造型，用用地坑代代替下砂砂箱，只只要一个个上砂箱箱，可减减少砂箱箱的投资资。但造造型费工工，而且且要求操操作者的的技术水水平较高高常用

43、于砂砂箱数量量不足，制制造批量量不大的的大、中中型铸件件铸型合型型后，将将砂箱脱脱出，重重新用于于造型。浇浇注前，须须用型砂砂将脱箱箱后的砂砂型周围围填紧，也也可在砂砂型上加加套箱主要用在在生产小小铸件，砂砂箱尺寸寸较小按模样特特征区分分模样是整整体的，多多数情况况下，型型腔全部部在下半半型内，上上半型无无型腔。造造型简单单，铸件件不会产产生错型型缺陷适用于一一端为最最大截面面，且为为平面的的铸件模样是整整体的，但但铸件的的分型面面是曲面面。为了了起模方方便，造造型时用用手工挖挖去阻碍碍起模的的型砂。每每造一件件，就挖挖砂一次次，费工工、生产产率低用于单件件或小批批量生产产分型面面不是平平面的

44、铸铸件为了克服服挖砂造造型的缺缺点，先先将模样样放在一一个预先先作好的的假箱上上，然后后放在假假箱上造造下型，省省去挖砂砂操作。操操作简便便，分型型面整齐齐用于成批批生产分分型面不不是平面面的铸件件将模样沿沿最大截截面处分分为两半半，型腔腔分别位位于上、下下两个半半型内。造造型简单单，节省省工时常用于最最大截面面在中部部的铸件件铸件上有有妨碍起起模的小小凸台、肋肋条等。制制模时将将此部分分作成活活块，在在主体模模样起出出后，从从侧面取取出活块块。造型型费工，要要求操作作者的技技术水平平较高主要用于于单件、小小批量生生产带有有突出部部分、难难以起模模的铸件件用刮板代代替模样样造型。可可大大降降低模样样成本，节节约木材材，缩短短生产周周期。但但生产率率低，要要求操作作者的技技术水平平较高主要用于于有等截截面的或或回转体体的大、中中型铸件件的单件件或小批批量生产产2.机器器造型：机器造造型是指指用机械械设备实实现紧砂砂和起模的造造型方法法。机器造型型特点：大批量生生产砂型型的主要要方法，能能够显著著提高劳劳动生产产率，改改善劳动动条件，并并提高铸铸件的尺尺寸精度度、表面面质量，使使加工余余量减小小。1）.基本原原理图77-2所示