機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選材及熱處理

1、2022-6-221機(jī)械設(shè)計(jì)中常用材料的使用及熱處理選擇機(jī)械設(shè)計(jì)中常用材料的使用及熱處理選擇 武漢元豐汽車零部件有限公司2022-6-222黑色金黑色金屬屬有色金屬有色金屬鑄鐵鑄鐵鋼鋼金屬材料金屬材料常用工程材料常用工程材料鋁合金鋁合金銅合金銅合金非金屬材料非金屬材料橡膠橡膠塑料塑料工程材料分類：工程材料分類：2022-6-223鑄鐵鑄鐵 鑄鐵和鋼都是鐵碳合金，鑄鐵和鋼都是鐵碳合金，它們的區(qū)別主要在于含碳量的它們的區(qū)別主要在于含碳量的不同。含碳量小于不同。含碳量小于2 2的鐵碳的鐵碳合金稱為鋼，含碳量大于合金稱為鋼，含碳量大于2 2的稱為鑄鐵。的稱為鑄鐵。 鑄鐵具有適當(dāng)?shù)囊兹坌裕T鐵具有適當(dāng)?shù)?/p>

2、易熔性，良好的液態(tài)流動性，因而可鑄良好的液態(tài)流動性，因而可鑄成形狀復(fù)雜的零件。此外，它成形狀復(fù)雜的零件。此外，它的減震性、耐磨性、切削性的減震性、耐磨性、切削性（指灰鑄鐵）均較好且成本低（指灰鑄鐵）均較好且成本低廉，因此在機(jī)械制造中應(yīng)用甚廉，因此在機(jī)械制造中應(yīng)用甚廣。廣。2022-6-224 性能：（與鋼相比）性能：（與鋼相比）1.1.強(qiáng)度、塑性低（石墨對基體有割裂作用）強(qiáng)度、塑性低（石墨對基體有割裂作用）2.2.抗壓強(qiáng)度不低抗壓強(qiáng)度不低3.3.減震性好（機(jī)器運(yùn)動時，有減震性好）減震性好（機(jī)器運(yùn)動時，有減震性好）4.4.耐磨性好（碳含量高，硬度高，石墨：軟，可作為潤滑劑）耐磨性好（碳含量高，硬

3、度高，石墨：軟，可作為潤滑劑）5.5.加工性好加工性好6.6.成本低成本低鑄鐵鑄鐵2022-6-225灰口鑄鐵：灰口鑄鐵：碳以片狀石墨形式存在，斷口呈暗灰色碳以片狀石墨形式存在，斷口呈暗灰色可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵：團(tuán)絮狀石墨，塑性很低，不能鍛造，只有鋼能鍛造，鑄鐵不能團(tuán)絮狀石墨，塑性很低，不能鍛造，只有鋼能鍛造，鑄鐵不能鍛造，經(jīng)過兩個生產(chǎn)過程制得的，首先制得白口鐵鑄件，然后再經(jīng)石墨化鍛造，經(jīng)過兩個生產(chǎn)過程制得的，首先制得白口鐵鑄件，然后再經(jīng)石墨化退火而最終制得可鍛鑄鐵退火而最終制得可鍛鑄鐵球墨鑄鐵：球墨鑄鐵：球狀石墨球狀石墨白口鑄鐵白口鑄鐵：一般液體鐵水冷卻下來，發(fā)生石墨化，變成石墨，若冷的太快，一

4、般液體鐵水冷卻下來，發(fā)生石墨化，變成石墨，若冷的太快，變不成石墨，而是作為滲碳體保存下來，白口鑄鐵很硬，沒有用，要避免變不成石墨，而是作為滲碳體保存下來，白口鑄鐵很硬，沒有用，要避免出現(xiàn)出現(xiàn)合金鑄鐵合金鑄鐵：在鑄鐵中加入數(shù)量不等的合金元素，從而改善鑄鐵的物理、化在鑄鐵中加入數(shù)量不等的合金元素，從而改善鑄鐵的物理、化學(xué)和力學(xué)性能，如耐磨性、耐蝕性和耐熱性學(xué)和力學(xué)性能，如耐磨性、耐蝕性和耐熱性根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形式及石墨的形態(tài)，可將鑄鐵分類：根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形式及石墨的形態(tài)，可將鑄鐵分類：2022-6-226常用鑄鐵常用鑄鐵（其中灰鑄鐵應(yīng)用最廣，球墨鑄鐵次之）其中灰鑄鐵應(yīng)用最廣，球墨鑄鐵次之

5、） 片狀石墨片狀石墨 鑄鐵的性能，但片狀石墨對基體的分割作用，和引起應(yīng)力集中效應(yīng)，故其抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)鑄鐵的性能，但片狀石墨對基體的分割作用，和引起應(yīng)力集中效應(yīng)，故其抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn) 低于鋼，其強(qiáng)度、塑性低。鑄造性能好低于鋼，其強(qiáng)度、塑性低。鑄造性能好( (灰鑄鐵含碳量高，熔點(diǎn)比鋼低灰鑄鐵含碳量高，熔點(diǎn)比鋼低) )，成本最低，成本最低 （冷卻下來后直接就可得到）（冷卻下來后直接就可得到） 牌號：牌號：HT250HT250（HTHT：灰鐵的漢語拼音首字母，：灰鐵的漢語拼音首字母，250250代表抗拉強(qiáng)度值）代表抗拉強(qiáng)度值） 成分（成分（HT250HT250） ：碳含量：碳含量：2.92.93.53.5，硅含

6、量：，硅含量：1.41.42.12.1 錳含量：錳含量：0.71.1， 硫含量硫含量0.150.15，磷含量，磷含量0.12 常用熱處理常用熱處理 去應(yīng)力退火：加工前進(jìn)行，人工時效處理去應(yīng)力退火：加工前進(jìn)行，人工時效處理 高溫退火：降低硬度，使?jié)B碳體分解成鐵和石墨高溫退火：降低硬度，使?jié)B碳體分解成鐵和石墨 表面淬火：提高表面耐磨性表面淬火：提高表面耐磨性灰口鑄鐵：灰口鑄鐵：制動盤（制動盤（HT250，190-230HBS）2022-6-227牌號HT100HT100HT150HT150HT200HT200HT250HT250HT300HT300HT350HT350性能 強(qiáng)度切削加工性表面粗糙度

7、耐熱疲勞性高溫強(qiáng)度減震性彈行模量對缺口敏感程度耐磨性鑄造工藝性2022-6-228液體鐵水經(jīng)過球化處理，石墨呈球狀分布于基體中液體鐵水經(jīng)過球化處理，石墨呈球狀分布于基體中 性能：強(qiáng)度、塑性高（與灰口鑄鐵相比）性能：強(qiáng)度、塑性高（與灰口鑄鐵相比） 牌號：牌號：QT500QT5007 7（QTQT：球鐵的漢語拼音首字母，：球鐵的漢語拼音首字母，500500代表最低抗拉強(qiáng)度值，代表最低抗拉強(qiáng)度值，7 7代表最低代表最低延伸率值）延伸率值） 成分（成分（QT5007）： 碳含量：碳含量：3.63.8，硅含量：，硅含量：2.52.9 錳含量錳含量0.6% ， 硫含量硫含量0.025，磷含量，磷含量0.0

8、8 熱處理熱處理 退火：降低應(yīng)力，表面白口鑄鐵消除，變成灰口鑄鐵或球墨退火：降低應(yīng)力，表面白口鑄鐵消除，變成灰口鑄鐵或球墨 正火：得到以珠光體為主的基體組織正火：得到以珠光體為主的基體組織 淬火回火：得到回火馬氏體、回火托氏體淬火回火：得到回火馬氏體、回火托氏體 或回火索氏體組織或回火索氏體組織球墨鑄鐵：球墨鑄鐵：卡鉗（卡鉗（ QT600-3，190-240HBS）支架（）支架（ QT500-7，180-240HBS）2022-6-229牌號QT400-18QT400-18QT400-15QT400-15QT450-10QT450-10QT500-7QT500-7 QT600-3QT600-3

9、QT700-2QT700-2性能 抗拉強(qiáng)度伸長率彈行模量硬度沖擊韌度減震性疲勞極限熱疲勞抗力耐磨性可加工性2022-6-2210鋼鋼n 鋼具有高的強(qiáng)度、韌性和塑性，并可用熱處理方法改善鋼具有高的強(qiáng)度、韌性和塑性，并可用熱處理方法改善其力學(xué)性能和加工性能。其力學(xué)性能和加工性能。n 鋼制零件的毛坯可用鍛造、沖壓、焊接或鑄造等方法鋼制零件的毛坯可用鍛造、沖壓、焊接或鑄造等方法取得，因此其應(yīng)用極為廣泛。取得，因此其應(yīng)用極為廣泛。2022-6-2211鋼的分類及牌號鋼的分類及牌號1. 按照化學(xué)成分，鋼又可分為碳素鋼和合金鋼按照化學(xué)成分，鋼又可分為碳素鋼和合金鋼a a、碳素鋼（簡稱碳鋼，由于鋼碳鋼具有較好

10、的力學(xué)性能碳素鋼（簡稱碳鋼，由于鋼碳鋼具有較好的力學(xué)性能和工藝性能，并且產(chǎn)量大，價格較低，使它成為機(jī)械工和工藝性能，并且產(chǎn)量大，價格較低，使它成為機(jī)械工程上應(yīng)用最廣泛的金屬材料）程上應(yīng)用最廣泛的金屬材料） 按碳含量的多少分為低碳鋼：Wc0.3中碳鋼：Wc0.30.6高碳鋼：Wc0.62022-6-2212低碳鋼：塑性、韌性好，大型支架結(jié)構(gòu)、橋梁中碳鋼：綜合機(jī)械性能好，受力復(fù)雜的機(jī)器零件高碳鋼：硬度高，工具、耐磨零件碳素鋼的性質(zhì)主要取決于含碳量，含碳量越高則碳素鋼的性質(zhì)主要取決于含碳量，含碳量越高則鋼的強(qiáng)度越高，但塑性越低鋼的強(qiáng)度越高，但塑性越低a a、碳素鋼碳素鋼2022-6-2213b b、

11、合金鋼合金鋼 由于現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對力學(xué)性能和物理、化學(xué)性能提出了更高的要求，碳鋼雖然經(jīng)過熱處理，也不能滿足要求，從而就發(fā)展了合金鋼，合金鋼就是為了改善和提高碳鋼的性能或使之獲得某些特殊性能，在碳鋼的基礎(chǔ)上，特意的加入某些合金元素而得到的多元的以鐵為基的合金。 合金鋼的優(yōu)良性能不僅取決于化學(xué)成分，而且在更大程度上取決于適當(dāng)?shù)臒崽幚?022-6-2214a a、結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼：大型結(jié)構(gòu)和：大型結(jié)構(gòu)和機(jī)器零件機(jī)器零件b b、工具鋼：工具、模具、量具、工具鋼：工具、模具、量具c c、特殊性能鋼：不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、特殊性能鋼：不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼2、按用途分大平墊（1Cr13）20

12、22-6-2215a a、普通鋼、普通鋼b b、優(yōu)質(zhì)鋼、優(yōu)質(zhì)鋼c c、高級優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼3、按質(zhì)量分分類方法比較多，按習(xí)慣叫即可，如45鋼可被稱為中碳鋼、結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)鋼 按按S S、P P的含量分的，的含量分的，S S、P P含量越多，脆性越含量越多，脆性越大，質(zhì)量也就越差高級優(yōu)質(zhì)鋼：大，質(zhì)量也就越差高級優(yōu)質(zhì)鋼：S S、P P去的特別好去的特別好2022-6-22164、牌號普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：用Q數(shù)字（屈服強(qiáng)度數(shù)值）表示優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：用鋼中平均碳含量分?jǐn)?shù)的兩位數(shù)字表示，單位為萬分之幾，也就是說用碳含量萬分之幾表示碳素工具鋼：T數(shù)字，在鋼號前加T（碳的漢語拼音字頭），數(shù)字：鋼號用平均碳含量的

13、千分?jǐn)?shù)的數(shù)字表示（千分之幾） T8表示平均碳含量為0.8（千分之八）的碳素工具鋼高級優(yōu)質(zhì)則在鋼號后加A，如T10A 2022-6-2217合金結(jié)構(gòu)鋼：數(shù)字元素數(shù)字表示4、牌號如：60Si2Mn（60：碳含量的萬分之幾，即0.6；Si、Mn：合金元素；2：表示前邊合金元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)，當(dāng)含量1.5%時，是四舍五入后的數(shù)字，當(dāng)1.5時，數(shù)字省略）合金工具鋼：數(shù)字合金元素數(shù)字 如：9CrSi(9：碳含量的千分之幾即0.9，當(dāng)碳含量1時，此數(shù)字省略；Cr、Si含量都小于1.5)滾動軸承鋼：GCr數(shù)字（G：滾；數(shù)字：Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分之幾）2022-6-22184、牌號數(shù)字：碳含量以千分之幾表示，當(dāng)碳

14、質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.03及0.08時，分別以00及0表示特殊性能鋼：數(shù)字合金元素數(shù)字鑄鋼：ZG數(shù)字?jǐn)?shù)字（前邊數(shù)字表示屈服強(qiáng)度值，后邊數(shù)字表示抗拉強(qiáng)度值） 如：ZG270-500 2022-6-2219結(jié)構(gòu)鋼普通結(jié)構(gòu)鋼普通結(jié)構(gòu)鋼 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼1、普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：碳含量是在0.060.38，雜質(zhì)比較多，但價格便宜，成本低，適用于要求不高的機(jī)械零件和工程構(gòu)件 如壓板（Q235A30）、推動板（Q235A）普通低合金結(jié)構(gòu)鋼2022-6-22202、普通合金結(jié)構(gòu)鋼普通結(jié)構(gòu)鋼普通結(jié)構(gòu)鋼 a、成分特點(diǎn)：低碳（C0.2）、低合金、Mn（以Mn為主加元素，因?yàn)殄i的資源豐富， 強(qiáng)化鐵素體的效果明顯，能降低鋼的冷脆溫度，

15、另外，加錳后還使組織中的珠光體含量 增加，以而進(jìn)一步提高強(qiáng)度）b、典型鋼號：16Mn（16：萬分之幾，Mn含量1.5，數(shù)字省略）碳含量很低，只有0.16c、性能： 塑性、韌性號（低碳）強(qiáng)度高（與沒加合金元素的低碳鋼相比，高3050，但不要與45鋼相比）焊接性好（焊接最麻煩的是斷裂，應(yīng)力大，但是塑性、韌性好的材料不易開裂） 大型結(jié)構(gòu)、橋梁（不易斷裂，有以上特點(diǎn)，價格也低，工藝很成熟） 2022-6-2221優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼 硫、磷含量較低，非金屬夾雜物也較少，強(qiáng)度、塑性、韌性均比硫、磷含量較低，非金屬夾雜物也較少，強(qiáng)度、塑性、韌性均比普通碳素結(jié)構(gòu)鋼好，常用于制造較重要的零件普通碳素結(jié)構(gòu)鋼好，

16、常用于制造較重要的零件 如齒輪(Q235A 45)，支點(diǎn)圓柱（45 40Cr）應(yīng)用最廣泛的是45鋼（也被稱為外能鋼），經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，可獲得良好的綜合力學(xué)性能 1 1、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 2022-6-2222優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼2 2、滲碳鋼、滲碳鋼 成分特點(diǎn)：低碳（碳含量很低，屬于低碳鋼） 作用：強(qiáng)化提高淬透性性能：心部韌性好，表面硬度特別高 應(yīng)用：受沖擊同時要表面高硬度、高耐磨性的零件 壓力臂（20CrMnTi ），大滾針副托架（15CrMo） 2022-6-2223優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼3 3、調(diào)質(zhì)鋼、調(diào)質(zhì)鋼 淬火高溫回火 后獲得綜合機(jī)械性能，即強(qiáng)度與韌性的配合應(yīng)用：受力復(fù)雜的

17、重要零件，最普通的調(diào)質(zhì)鋼為35，40，45，但由 于熱處理后變形大，實(shí)際都加合金元素，隨合金量增加強(qiáng)度 增加 ，順序?yàn)?4040Cr 40CrNi 40CrNiMo為提高某些部位耐磨性，通常要局部高頻淬火或表面氮化；需提高表面疲勞抗力，有時要進(jìn)行噴丸處理主軸（40Cr，260-300HBS,表面離子氮化）長導(dǎo)套（45，260-300HBS，高頻淬火） 2022-6-2224優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼3 3、調(diào)質(zhì)鋼、調(diào)質(zhì)鋼 35CrMo，調(diào)質(zhì)后，具有高的靜強(qiáng)度、沖擊韌度和較高的疲勞強(qiáng)度42CrMo，與35CrMo性能相近，強(qiáng)度和淬透性更好調(diào)整六方頭（35CrMo，淬火50-55）轉(zhuǎn)向節(jié)（42CrMo與

18、40Cr） 2022-6-2225優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼4 4、彈簧鋼、彈簧鋼碳含量：0.60.9 最普通彈簧鋼是Mn系列和 Cr系列 Mn系列選擇原則65Mn60Si2Mn55SiMnMoVNb Cr系列選擇原則50CrMn50CrV 50CrMnV淬火中溫回火 ，獲得高彈性和高韌性，通常需要進(jìn)行噴丸處理獲 得表面壓應(yīng)力彈簧有大有小，制作方式也不一樣，主要有兩種：冷成型和熱成型 2022-6-2226優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼彈簧鋼的特性彈簧鋼的特性基準(zhǔn)座擋圈（65Mn），回位彈簧、波形彈簧（60Si2Mn）大小扭簧（ 60Si2Mn 70） 高碳鋼如65，70，85，經(jīng)熱處理和冷拔硬化后，可得較高

19、強(qiáng)度和適當(dāng)韌性塑性，淬透性差只適用較小尺寸彈簧65Mn，熱處理后，綜合性能優(yōu)于碳鋼60Si2Mn ，Si與Mn提高彈性極限、屈強(qiáng)比、淬透性和抗松弛穩(wěn)定性2022-6-2227優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼4 4、滾動軸承鋼有高而均勻的硬度、提高耐磨性 有高的接觸疲勞強(qiáng)度和彈性極限 滾針（GCr15 ）2022-6-2228銅合金銅合金- -銅鋅合金，并含有少量的錳、鋁、鎳銅鋅合金，并含有少量的錳、鋁、鎳特點(diǎn)：特點(diǎn)：具有良好的塑性和液態(tài)流動性。青銅合金還具有良好的減摩性和抗腐具有良好的塑性和液態(tài)流動性。青銅合金還具有良好的減摩性和抗腐蝕性。蝕性。青銅青銅黃銅黃銅軸承合金（巴氏合金）軸承合金（巴氏合金）-

20、-含錫青銅、不含錫青銅含錫青銅、不含錫青銅軸套，襯套軸套，襯套（巴氏合金巴氏合金）有色金屬有色金屬2022-6-2229高分子材料高分子材料復(fù)合材料復(fù)合材料陶瓷陶瓷- 塑料、橡膠、合成纖維塑料、橡膠、合成纖維。 -強(qiáng)度高、彈性模量大、質(zhì)量輕。強(qiáng)度高、彈性模量大、質(zhì)量輕。非金屬材料非金屬材料-強(qiáng)度高、彈性模量大、質(zhì)量輕。強(qiáng)度高、彈性模量大、質(zhì)量輕。塑料塑料-塑料的比重小，易于制成形狀復(fù)雜的零件，而塑料的比重小，易于制成形狀復(fù)雜的零件，而且各種不同塑料具有不同的特點(diǎn)，如耐蝕性、絕熱性、且各種不同塑料具有不同的特點(diǎn)，如耐蝕性、絕熱性、絕緣性、減摩性、摩擦系數(shù)大等，所以近年來在機(jī)械絕緣性、減摩性、摩擦

21、系數(shù)大等，所以近年來在機(jī)械制造中其應(yīng)用日益廣泛。制造中其應(yīng)用日益廣泛。 2022-6-2230橡膠橡膠-橡膠富于彈性，能吸收較多的沖擊能量。常用橡膠富于彈性，能吸收較多的沖擊能量。常用作聯(lián)軸器或減震器的彈性元件、帶傳動的膠帶等。硬作聯(lián)軸器或減震器的彈性元件、帶傳動的膠帶等。硬橡膠可用于制造用水潤滑的軸承襯。橡膠可用于制造用水潤滑的軸承襯。 螺桿防塵罩（DF 6454）非金屬材料非金屬材料2022-6-2231非金屬材料非金屬材料 復(fù)合材料復(fù)合材料 克服了高分子材料和陶瓷材料的不足，綜合了各種克服了高分子材料和陶瓷材料的不足，綜合了各種不同材料的優(yōu)良性能，具有高的比強(qiáng)度、比剛度、抗疲勞、減振、不

22、同材料的優(yōu)良性能，具有高的比強(qiáng)度、比剛度、抗疲勞、減振、耐磨性能優(yōu)良等特點(diǎn)。尤其是金屬基復(fù)合材料，從力學(xué)性能角度看，耐磨性能優(yōu)良等特點(diǎn)。尤其是金屬基復(fù)合材料，從力學(xué)性能角度看，可能是最理想的機(jī)械工程材料。但復(fù)合材料價格昂貴，除在航天航可能是最理想的機(jī)械工程材料。但復(fù)合材料價格昂貴，除在航天航空、船舶、武器裝備等國防工業(yè)中的重要結(jié)構(gòu)件上應(yīng)用外，在一般空、船舶、武器裝備等國防工業(yè)中的重要結(jié)構(gòu)件上應(yīng)用外，在一般的民用工業(yè)上應(yīng)用有限。但應(yīng)注意的是，隨著復(fù)合材料的生產(chǎn)成本的民用工業(yè)上應(yīng)用有限。但應(yīng)注意的是，隨著復(fù)合材料的生產(chǎn)成本降低，其應(yīng)用潛力巨大、前景極其廣闊。降低，其應(yīng)用潛力巨大、前景極其廣闊。 剎

23、車片（M432A)2022-6-2232o陶瓷材料硬而脆、加工性能差，也不能用作重要的受力零件；陶瓷材料硬而脆、加工性能差，也不能用作重要的受力零件； 目前主要應(yīng)用領(lǐng)域是建筑陶瓷和功能材料。目前主要應(yīng)用領(lǐng)域是建筑陶瓷和功能材料。o陶瓷材料具有高熱硬性及化學(xué)穩(wěn)定性，可用作耐熱、耐磨、耐蝕陶瓷材料具有高熱硬性及化學(xué)穩(wěn)定性，可用作耐熱、耐磨、耐蝕的零件，如燃燒器噴嘴、刀具與模具、石油化工容器等。的零件，如燃燒器噴嘴、刀具與模具、石油化工容器等。o由于陶瓷功能材料具有極其廣闊的應(yīng)用前景，在高新技術(shù)產(chǎn)品中由于陶瓷功能材料具有極其廣闊的應(yīng)用前景，在高新技術(shù)產(chǎn)品中占據(jù)重要地位，故有人認(rèn)為占據(jù)重要地位，故有人

24、認(rèn)為2121世紀(jì)是世紀(jì)是“第二個石器時代第二個石器時代”。陶瓷。陶瓷作為結(jié)構(gòu)材料，目前尚處開發(fā)應(yīng)用階段。作為結(jié)構(gòu)材料，目前尚處開發(fā)應(yīng)用階段。 非金屬材料非金屬材料陶瓷材料陶瓷材料2022-6-2233普通熱處理：退火、正火、淬火、回火 表面熱處理：滲碳、滲氮、高頻淬火鋼的熱處理鋼的熱處理 在鑄造、壓力加工和焊接成形過程中，不可避免地存在組織缺在鑄造、壓力加工和焊接成形過程中，不可避免地存在組織缺陷。對金屬材料進(jìn)行熱處理主要源于提高其綜合機(jī)械性能，符合材陷。對金屬材料進(jìn)行熱處理主要源于提高其綜合機(jī)械性能，符合材料在設(shè)計(jì)和制備過程中所遵循的料在設(shè)計(jì)和制備過程中所遵循的“成分組織性能成分組織性能”的

25、原則。的原則。 熱處理是將金屬材料以一定的速度加熱到預(yù)定溫度并保持預(yù)定熱處理是將金屬材料以一定的速度加熱到預(yù)定溫度并保持預(yù)定的時間，再以預(yù)定的冷卻速度進(jìn)行冷卻的綜合工藝方法。的時間，再以預(yù)定的冷卻速度進(jìn)行冷卻的綜合工藝方法。2022-6-2234鋼的退火 加熱保溫緩冷（隨爐冷卻） 退火退火1、去應(yīng)力（應(yīng)力存在，使材料本身性能下降）、去應(yīng)力（應(yīng)力存在，使材料本身性能下降）2 2、調(diào)整內(nèi)部組織（最大目的，使之變成均勻細(xì)小的組織）、調(diào)整內(nèi)部組織（最大目的，使之變成均勻細(xì)小的組織）3 3、改善切削加工性能（鑄件、鍛件冷卻下來后，表面硬度太高，不易、改善切削加工性能（鑄件、鍛件冷卻下來后，表面硬度太高，

26、不易 切削加工，首先熱處理，緩冷，表面硬度就會下降）切削加工，首先熱處理，緩冷，表面硬度就會下降） 目的：2022-6-2235完全退火 目的：a、使熱加工造成的粗大、不均勻的組織細(xì)化 b、降低硬度，改善切削加工性能等溫退火 目的及加熱過程與完全退火相同，但組織轉(zhuǎn)變?nèi)菀卓刂魄蚧嘶?目的： a、為以后的熱處理作組織準(zhǔn)備 b、降低硬度，改善切削加工性能去應(yīng)力退火 目的：消除殘余應(yīng)力（不改變組織，只是去應(yīng)力，因此加熱溫度很低）再結(jié)晶退火：目的：消除加工硬化的影響，不想讓它加工硬化，加熱后發(fā)生再結(jié)晶，性能回復(fù)到加工硬化前 鋼的常用退火工藝鋼的常用退火工藝2022-6-2236鋼的正火 加熱保溫空冷（

27、冷卻速度比退火快一些） 正火正火與退火一樣，只是第三個不同：退火是讓它硬度與退火一樣，只是第三個不同：退火是讓它硬度而正火是當(dāng)材料表面而正火是當(dāng)材料表面太軟時，讓它變硬一些太軟時，讓它變硬一些目的：2022-6-2237冷卻速度快，晶粒細(xì)小，強(qiáng)度、硬度更好可以作為最終熱處理（一些重要零件，要先預(yù)先 熱處理，再最終熱處理，但有些零件，受力不大 而且不非常重要，可把正火作為組中熱處理 效率高（不用占用爐子，快）對所有零件的預(yù)先熱處理，能正火不退火區(qū)別（與退火相比）40Cr：退火b /MPa: 656 正火b /MPa: 7542022-6-2238淬火淬火目的：1、獲得硬、脆的馬氏體2、得到優(yōu)異的

28、力學(xué)性能 經(jīng)過退火或正火的工件只能獲得一般的強(qiáng)度和硬度，對于許多經(jīng)過退火或正火的工件只能獲得一般的強(qiáng)度和硬度，對于許多需要高強(qiáng)度、高耐磨條件下工作的零件則必須淬火與回火處理。需要高強(qiáng)度、高耐磨條件下工作的零件則必須淬火與回火處理。（所有重要機(jī)器零件都要進(jìn)行淬火處理，退火、正火為它所準(zhǔn)備）2022-6-2239淬透性與淬硬性 鋼的淬透性鋼的淬透性大小通常用規(guī)定條件下淬火獲得淬透層的深度（又稱大小通常用規(guī)定條件下淬火獲得淬透層的深度（又稱有效淬硬深度）的距離作為有效淬硬深度）的距離作為淬透層深度淬透層深度。指淬火后馬氏體所能達(dá)到的最高硬度，淬硬性主要決定于指淬火后馬氏體所能達(dá)到的最高硬度，淬硬性主

29、要決定于馬氏體的碳含量。馬氏體的碳含量。 2022-6-2240（1 1）淬透性大的件易淬透，組織和性能均勻一致；）淬透性大的件易淬透，組織和性能均勻一致；（2 2）淬火性大的工件在淬火時，可選用冷卻能力較小的）淬火性大的工件在淬火時，可選用冷卻能力較小的 淬火介質(zhì)以減小淬火應(yīng)力。淬火介質(zhì)以減小淬火應(yīng)力。（3 3）對受力大而復(fù)雜的工件，為確保組織性能均勻一致，）對受力大而復(fù)雜的工件，為確保組織性能均勻一致， 可選用淬透性大的鋼?？蛇x用淬透性大的鋼。（4 4）當(dāng)要求工件表面硬度高，而心部韌性好時，可選用）當(dāng)要求工件表面硬度高，而心部韌性好時，可選用 低淬透性鋼。低淬透性鋼。淬透性的應(yīng)用：淬透性的

30、應(yīng)用：（45與40Cr） 2022-6-2241 為了保證獲得所需淬火組為了保證獲得所需淬火組織，又要防止變形和開裂，必織，又要防止變形和開裂，必須采用已有的淬火介質(zhì)再配以須采用已有的淬火介質(zhì)再配以各種冷卻方法才能解決。各種冷卻方法才能解決。 通常的通常的淬火方法淬火方法包括單液淬包括單液淬火、雙液淬火、分級淬火和等火、雙液淬火、分級淬火和等溫淬火等，如圖所示。溫淬火等，如圖所示。2022-6-2242回火所有的鋼淬火后立即回火處理（回火一定在淬火后進(jìn)行）所有的鋼淬火后立即回火處理（回火一定在淬火后進(jìn)行）去除淬火應(yīng)力去除淬火應(yīng)力 得到所需的組織和性能得到所需的組織和性能 淬火鋼件經(jīng)回火可以減少

31、或消除淬火應(yīng)力，穩(wěn)定組織，提高鋼的塑淬火鋼件經(jīng)回火可以減少或消除淬火應(yīng)力，穩(wěn)定組織，提高鋼的塑性和韌性，從而使鋼的強(qiáng)度、硬度和塑性、韌性得到適當(dāng)配合，以滿性和韌性，從而使鋼的強(qiáng)度、硬度和塑性、韌性得到適當(dāng)配合，以滿足不同工件的性能要求。足不同工件的性能要求。2022-6-2243 回火的目的是降低應(yīng)力和脆性，獲得回火馬氏體組織，使鋼具回火的目的是降低應(yīng)力和脆性，獲得回火馬氏體組織，使鋼具有高的硬度、強(qiáng)度和耐磨性。低溫回火一般用來處理要求高硬度和高有高的硬度、強(qiáng)度和耐磨性。低溫回火一般用來處理要求高硬度和高耐磨性的工件，如刀具、量具、滾動軸承和滲碳件等。（耐磨性的工件，如刀具、量具、滾動軸承和滲

32、碳件等。（HRC60HRC60）1 1）低溫回火（）低溫回火（150150250250）2022-6-22442 2）中溫回火（）中溫回火（350350500500） 回火的目的是獲得回火屈氏體，具備高的彈性極限和回火的目的是獲得回火屈氏體，具備高的彈性極限和韌性，并保持一定的硬度，主要用于各種韌性，并保持一定的硬度，主要用于各種彈簧彈簧，鍛模、壓，鍛模、壓鑄模等模具。（鑄模等模具。（35HRC4535HRC45） 2022-6-22453 3）高溫回火（）高溫回火（500500650650） 回火的目的是具備良好的綜合機(jī)械性能（較高的強(qiáng)度、塑性、回火的目的是具備良好的綜合機(jī)械性能（較高的強(qiáng)度

33、、塑性、韌性），得到回火索氏體組織。一般把淬火加高溫回火的熱處理稱韌性），得到回火索氏體組織。一般把淬火加高溫回火的熱處理稱為為“調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理”。（。（28HRC3328HRC33） 2022-6-2246同樣的產(chǎn)品，工藝不同，達(dá)到的效果也不同，不同熱處理可達(dá)到不同目的主動轉(zhuǎn)軸用擋圈（65Mn，低溫回火，47-54HRC）壓力臂保持架（65Mn，淬火38-44HRC）調(diào)整套用卡簧（65Mn） 鋼鐵材料熱處理通過加熱、保溫和冷卻方式借以改變合金的組鋼鐵材料熱處理通過加熱、保溫和冷卻方式借以改變合金的組織與性能，織與性能，強(qiáng)韌化的兩個重要途徑之一。強(qiáng)韌化的兩個重要途徑之一。2022-6-224

34、7 如果需要由表面到心部具有不同的性能，通常采用表面熱處理如果需要由表面到心部具有不同的性能，通常采用表面熱處理 利用電磁感應(yīng)原理，表層感應(yīng)電流密度大，溫度高；心部幾利用電磁感應(yīng)原理，表層感應(yīng)電流密度大，溫度高；心部幾乎不受熱。將工件表面快速加熱到淬火溫度，然后迅速冷卻，僅使乎不受熱。將工件表面快速加熱到淬火溫度，然后迅速冷卻，僅使表面層獲得淬火組織，而心部仍保持淬火前組織。電流頻率越高淬表面層獲得淬火組織，而心部仍保持淬火前組織。電流頻率越高淬透層越薄透層越薄調(diào)整套（40Cr高頻淬火） 2022-6-2248 淬火溫度高于一般淬火溫度。淬火溫度高于一般淬火溫度。 淬火后馬氏體晶粒細(xì)化，表淬火

35、后馬氏體晶粒細(xì)化，表層硬度比普通淬火高層硬度比普通淬火高2 23HRC3HRC。 表層存在很大的殘余壓應(yīng)力。表層存在很大的殘余壓應(yīng)力。 不易產(chǎn)生變形和氧化脫碳。不易產(chǎn)生變形和氧化脫碳。 易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動化。易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動化。感應(yīng)加熱淬火后，為了減小淬感應(yīng)加熱淬火后，為了減小淬火應(yīng)力和降低脆性，需進(jìn)行火應(yīng)力和降低脆性，需進(jìn)行170170200200低溫回火。低溫回火。 感應(yīng)加熱表面淬火的特點(diǎn)：感應(yīng)加熱表面淬火的特點(diǎn)：2022-6-2249其目的是其目的是通過滲碳及隨后的淬火和低溫回火，使表面獲得通過滲碳及隨后的淬火和低溫回火，使表面獲得高碳回火馬氏體，具有高硬度、耐磨性和抗疲勞性能；而高碳回火馬