金属材料与热处理物理性能

制作李云聪山西交通职业技术学院霍振生包头职业技术学院绪论机器与机构用来代替或减轻人类体力劳动的人为物体。例如起重机,推土机、压路机、汽车、拖拉机、采煤机、破碎机、纺织机、内燃机、曲柄压力机以及各种金属切削加工机床等。机械是机器与机构的总称。机器的功用：机器的特点：机器与机构b.各构件之间具有确定的相对运动;a.由许多构件组成;c.机器可减轻或代替人类劳动。机构只具有机器的前两个特征。机构呢？机构的组成和结构构件：是机器的运动单元,可以是一个零件,也可以是若干零件的刚性组合体。机构的组成的要素：构件运动副零件：是机器制造单元。从制造角度来讲,机器由许多机械零件组成,包括通用零件与专用零件。本章学习目标了解机器的特征与机构的特点；了解本课程的内容；了解机械零件常用的材料；了解金属材料的性能；了解钢的热处理方法。金属材料与热处理机械零件的常用材料钢的热处理常识金属材料与热处理在汽车机械中，常用的材料有1.钢铁材料2.有色金属材料3.非金属材料各种材料性能不同，用途也不同。◆机械零件的常用材料金属材料的性能金属材料与热处理物理性能物理性能是指金属所具有的属性，包括密度、熔点、导热性、热膨胀性和磁性等。化学性能化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能，如耐腐蚀性、抗氧化性等。力学性能力学性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的抵抗性能。金属材料的力学性能有强度、塑性、硬度、韧性和抗疲劳强度等性能指标。物理性能化学性能力学性能★力学性能金属材料与热处理强度强度是指金属材料在载荷的作用下抵抗变形和破坏的能力。强度硬度塑性韧性疲劳强度由于材料承受载荷的方式不同，强度分类■抗拉强度■抗压强度■抗扭强度■抗弯强度其中最常用的强度是强度极限σb。强度极限可以通过拉伸实验测定。金属材料与热处理硬度硬度是指金属表面上局部体积内抵抗塑性变形和破坏的能力。硬度实验条件简单，又不破坏零件，所以，可通过硬度实验来检测零件质量。★力学性能常用的硬度实验1.布氏硬度实验2.洛氏硬度实验硬度金属材料与热处理布氏硬度其实验原理是用一定直径的淬火钢球，以规定的载荷把钢球压在材料表面，保持一定时间后，卸除载荷，测量材料表面压痕直径和压痕球面积。布氏硬度用符号HBS表示。洛氏硬度其实验原理是用一个120º的金刚石圆锥压头，把压头压在材料表面上，测量金属材料压痕深度，以压痕深度表示硬度值。洛氏硬度用符号HRC表示。★力学性能塑性金属材料在载荷的作用下产生永久变形而不破坏的能力。金属材料与热处理韧性金属材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力。疲劳强度金属材料在多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力，称为疲劳强度或疲劳极限。当施加的交变应力是非对称循环应力时，疲劳强度用表示；当施加的交变应力是对称循环应力时，疲劳强度用表示。★力学性能10◆碳素钢◆铸钢◆铸铁◆合金钢◆有色金属◆非金属材料◆复合材料金属材料与热处理★机械零件常用材料其中碳素钢和铸铁应用较广泛。金属材料与热处理★机械零件常用材料铸铁碳的质量分数大于2.11％、小于6.67％的铁碳合金为铸铁(1)碳素钢、铸钢和铸铁钢铁材料以铁、碳为基础的铁碳合金。碳素钢碳的质量分数(含碳量)小于2.11％的铁碳合金称为碳素钢。铸钢将熔炼的钢液直接铸成零件或毛坯，称为铸钢或铸钢件。金属材料与热处理★机械零件常用材料(2)合金钢在碳钢的基础上加入有益的其他元素形成的钢，称为合金钢。常用的合金元素有：铬(Cr)、镍(Ni)、硅(si）、铝(Al)、硼(B)、钨(w)、钼(Mo)、钛(Ti)及稀土元素Re等。(3)有色金属除黑色金属外，其他的金属材料为有色金属。金属材料与热处理★机械零件常用材料钢铁材料也称为黑色金属。如铜、铝、锌、铅等，其中铜和铝应用广泛。金属材料与热处理★机械零件常用材料(4)非金属材料非金属材料有程塑料、合成橡胶、工业陶瓷和复合材料。这些非金属材料同样是汽车机械不可缺少的重要组成部分。钢金属材料与热处理★常用材料的应用与分类低碳钢(碳的质量分数≤0．25％)碳素钢合金钢中碳钢(碳的质量分数0．25％~O．60％)高碳钢(碳的质量分数≥0．60％)铆钉、螺钉、连杆、渗碳零件等。齿轮、轴、蜗杆、丝杠、联接件等弹簧、工具、模具等铸钢金属材料与热处理★常用材料的应用与分类一般铸钢低合金铸钢普通碳素铸钢特殊用途铸钢一般铸钢普通碳素铸钢箱壳、阀体、曲轴、大齿轮、棘轮等低合金铸钢容器、齿轮、曲轴等用于耐蚀、耐热、无磁等零件特殊用途铸钢铸铁金属材料与热处理★常用材料的应用与分类灰口铸铁可锻铸铁球墨铸铁特殊性能铸铁低牌号(HTl00、HTl50)对力学性能无一定要求的零件，如盖、底座、手轮等对力学性能无一定要求的零件，如盖、底座、手轮等。灰口铸铁(HT)高牌号(HT200~HT400)承受中等载荷的零件，如泵壳、齿轮、联轴器、飞轮、带轮等。铁素体型金属材料与热处理★常用材料的应用与分类可锻铸铁（KT）珠光体型铁素体型承受低、中、高动载荷和静载荷的零件，如减速器壳、扳手、支座等。珠光体型要求强度和耐磨性较高的零件，如曲轴、凸轮轴、齿轮、活塞环、轴套等。球墨铸铁（QT）金属材料与热处理★常用材料的应用与分类铁素体型珠光体型应用：与可锻铸铁基本相同特殊性能铸铁用于耐热、耐蚀、耐磨等场合金属材料与热处理★常用材料的应用与分类铜合金铸造铜合金变形铜合金铸造黄铜铸造青铜黄铜青铜金属材料与热处理★常用材料的应用与分类铸造黄铜用于轴瓦、引套、阔体零件、耐蚀零件、管接头等铸造青铜用于轴瓦、蜗轮、丝杠螺母、管配件等黄铜用于管、销、铆钉、垫圈、小弹簧、电器零件、耐蚀零件、减磨零件等青铜用于弹簧、轴瓦、蜗轮、耐磨零件等轴承合金金属材料与热处理★常用材料的应用与分类錫基轴承合金铅基轴承合金錫基轴承合金铅基轴承合金用于轴承衬，其减磨性、抗烧伤性、磨合性、耐蚀性、韧度、导热件均良好强度、韧度和耐蚀性稍差，但价格较低塑料金属材料与热处理★常用材料的应用与分类热塑性塑料热固性塑料（如聚乙烯、有机玻璃、尼龙等）热塑性塑料用于一般结构零件，减摩、耐磨零件，耐腐蚀件，绝缘件，密封件，透明件等。热固性塑料(如酚醛塑料、氨基塑料等)橡胶金属材料与热处理★常用材料的应用与分类普通橡胶特种橡胶用于密封件，减振、防振件，传动带，运输带和软管，绝缘材料，轮胎等。钢的热处理常识金属材料与热处理热处理方法：钢的热处理：退火的工艺过程为加热一保温一随炉冷却的热处理过程。退火的目的：将固态的钢加热—保温—冷却的工艺过程。1.退火退火消除零件内部应力，降低硬度，提高塑性，使零件容易加工。正火淬火回火渗碳渗氮钢的热处理工艺曲线钢的热处理常识金属材料与热处理2．正火正火的工艺过程为加热—保温—空气中冷却的热处理过程。正火的目的与退火相同，但由于零件在空气中冷却速度比退火速度快，故可提高零件的硬度和强度，也可作为某些零件的最终热处理。钢的热处理常识金属材料与热处理提高零件的硬度，但零件晌韧性降低，同时产生很大的内应力件变形和开裂。故淬火后，必须及时进行回火处理。3.淬火淬火的工艺过程为加热—保温—快速冷却(水冷或油冷)的热处理过程。淬火的目的：钢的热处理常识金属材料与热处理4．回火：回火的工艺过程为加热(低于淬火温度)—保温—空气中冷却的热处理过程。类型：低温回火(150—250℃)中温回火(350—500℃)高温回火(500—650℃)其中淬火+高温回火移为调质处理。注意：不可250℃—350℃进行回火因为此温度易产生回火脆性钢的热处理常识金属材料与热处理将零件快速加热到淬火温度,而不等热烈传至中心就快速冷却，以达到表面硬度高、芯部韧性好的热处理工艺。5．表面淬火钢的热处理常识金属材料与热处理(1)渗碳6．渗碳和渗氮属于化学热处理。钢的渗碳方法分为气体渗碳、液体渗碳和固体渗碳。最常用的是气体渗碳。渗碳的零件一般为低碳钢或低碳合金钢。气体渗碳将零件放在加热炉中，滴人煤油或通人煤气、石油液化气等渗剂，加热到一定温度，保温足够时间，使零件表层碳浓度升高，这种热处理的方法，称为渗碳。钢的热处理常识金属材料与热处理渗氮的零件，其表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗腐蚀性能都得到了极大的提高。氮化后不需要进行其他热处理，其缺点是工艺时间较长，成本高。(2)渗氮在一定的温度下使活性氮原子渗入到零件的表面，这种化学热处理称为渗氮或氮化。本章结束