布氏硬度HB洛氏硬度HR知識(shí)與對(duì)照表

1、硬度知識(shí)一、硬度簡(jiǎn)介：硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標(biāo)之一。一般硬度越髙，耐磨性越好。常用的硬度指標(biāo)有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。布氏硬度（HB）以一定的載荷（一般3000kg）把一定大小（直徑一般為10mm）的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時(shí)間，去載后，負(fù)荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值（HB），單位為公斤力/mm2（N/mm2）。2洛氏硬度（HR）當(dāng)HB450或者試樣過(guò)小時(shí)，不能采用布氏硬度試驗(yàn)而改用洛氏硬度計(jì)量。它是用一個(gè)頂角120的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測(cè)材料表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗(yàn)

2、材料硬度的不同，分三種不同的標(biāo)度來(lái)表示：HRA:是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極髙的材料（如硬質(zhì)合金等）。HRB：是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球，求得的硬度，用于硬度較低的材料（如退火鋼、鑄鐵等）。HRC:是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很髙的材料（如淬火鋼等）。3維氏硬度（HV）以120kg以?xún)?nèi)的載荷和頂角為136的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，即為維氏硬度HV值（kgf/mm2）。#注：洛氏硬度中HRA、HRB、HRC等中的A、B、C為三種不同的標(biāo)準(zhǔn)，稱(chēng)為標(biāo)尺A、標(biāo)尺B、標(biāo)尺C。洛氏硬度試驗(yàn)是

3、現(xiàn)今所使用的幾種普通壓痕硬度試驗(yàn)之一，三種標(biāo)尺的初始?jí)毫鶠?8.07N（合10kgf），最后根據(jù)壓痕深度計(jì)算硬度值。標(biāo)尺A使用的是球錐菱形壓頭，然后加壓至588.4N（合60kgf）；標(biāo)尺B使用的是直徑為1.588mm（1/16英寸）的鋼球作為壓頭，然后加壓至980.7N（合100kgf）；而標(biāo)尺C使用與標(biāo)尺A相同的球錐菱形作為壓頭，但加壓后的力是1471N（合150kgf）。因此標(biāo)尺B適用相對(duì)較軟的材料，而標(biāo)尺C適用較硬的材料。實(shí)踐證明，金屬材料的各種硬度值之間，硬度值與強(qiáng)度值之間具有近似的相應(yīng)關(guān)系。因?yàn)橛捕戎凳怯善鹗妓苄宰冃慰沽屠^續(xù)塑性變形抗力決定的，材料的強(qiáng)度越髙，塑性變形抗力越髙，

4、硬度值也就越髙。但各種材料的換算關(guān)系并不一致。本站硬度對(duì)照表一文對(duì)鋼的不同硬度值的換算給出了表格，請(qǐng)查閱。#二、硬度對(duì)照表：根據(jù)德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN50150,以下是常用范圍的鋼材抗拉強(qiáng)度與維氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度的對(duì)照表。抗拉強(qiáng)度RmN/mm2維氏硬度HV布氏硬度HB洛氏硬度HRC2508076.02708580.72859085.23059590.232010095.033510599.83501101053701151093801201144001251194151301244301351284501401334651451384801501434901551475101601525301

5、6515654517016256017516657518017159518517661019018162519518564020019066020519567521019969021520470522020972022521474023021975523522377024022820.378524523321.380025023822.282025524223.183526024724.085026525224.888027526126.490028026627.191528527127.893029027628.595029528029.296530028529.899531029531.0

6、103032030432.2106033031433.3109534032334.4112535033335.5111536034236.6119037035237.7122038036138.8125539037139.8129040038040.8132041039041.8135042039942.7138543040943.6142044041844.5145545042845.3148546043746.1152047044746.91555480(456)47.71595490(466)48.41630500(475)49.11665510(485)49.81700520(494)

7、50.51740530(504)51.11775540(513)51.71810550(523)52.31845560(532)53.01880570(542)53.61920580(551)54.11955590(561)54.71995600(570)55.22030610(580)55.72070620(589)56.32105630(599)56.82145640(608)57.32180650(618)57.866058.367058.868059.286527025725.6硬度試驗(yàn)是機(jī)械性能試驗(yàn)中最簡(jiǎn)單易行的一種試驗(yàn)方法。為了能用硬度試驗(yàn)代替某些機(jī)械性能試驗(yàn)，生產(chǎn)上需要一個(gè)比較準(zhǔn)

8、確的硬度和強(qiáng)度的換算關(guān)系。實(shí)踐證明，金屬材料的各種硬度值之間，硬度值與強(qiáng)度值之間具有近似的相應(yīng)關(guān)系。因?yàn)橛捕戎凳怯善鹗妓苄宰冃慰沽屠^續(xù)塑性變形抗力決定的，材料的強(qiáng)度越髙，塑性變形抗力越髙，硬度值也就越髙。下面是本站根據(jù)由實(shí)驗(yàn)得到的經(jīng)驗(yàn)公式制作的快速計(jì)算器，有一定的實(shí)用價(jià)值，但在要求數(shù)據(jù)比較精確時(shí)，仍需要通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得。三、硬度換算公式肖氏硬度(HS)=勃式硬度(BHN)/10+12肖式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+153勃式硬度(BHN)=洛克式硬度(HV)4洛式硬度(HRC)=勃式硬度(BHN)/10-3硬度測(cè)定範(fàn)圍：HS100HB500HRC70HV1300洛氏硬度布氏硬度HB10/3

9、000維氏硬度HVHRCHRA59.580.767659.080.566658.580.265558.080.064557.579.763557.079.562556.579.261556.078.960555.578.659655.078.453858754.578.153257854.077.952656953.576.652056053.076.351555152.576.150954352.076.950353551.576.649752751.076.349252050.576.148651250.075.8480504硬度換算表HVHRCHBSHVHRCHBSHVHRCHBS940

10、685605330029.828492067.555052.350529529.22809006754051.749629028.527588066.453051.148828527.827086065.952050.548028027.126584065.351049.847327526.426182064.750049.146527025.62568006449048.445626524.825278063.348047.74482602424776062.547046.944125523.124374061.846046.143325022.22387206145045.34252452

11、1.323370060.144044.541524020.322869059.743043.64052301868059.242042.739722015.767058.841041.838821013.466058.340040.83792001165057.839039.83691908.564057.338038.8360180663056.837037.7350170362056.336036.6341160061055.735035.533160055.234034.432259054.733033.331358054.132032.230357053.631031294附錄G鋼的硬

12、度值換算（續(xù)）表1鋼的維氏硬度（HV）與其他硬度和強(qiáng)度的近似換算值a（續(xù)）維布氏硬度10mm鋼球3000kg負(fù)荷b洛氏硬度b表面洛氏硬度表面金剛石圓錐壓頭肖氏抗拉強(qiáng)度維氏鎢（近似值）氏硬A.標(biāo)尺標(biāo)標(biāo)標(biāo)15-N30-N45-N標(biāo)尺硬Mpa硬度標(biāo)準(zhǔn)硬質(zhì)60-kg尺尺尺標(biāo)尺標(biāo)尺度(1000psi)度負(fù)荷100-kg100-kg100-kg鋼球合金金剛負(fù)荷負(fù)荷負(fù)荷15kg30kg45-kg圓錐金剛圓金剛圓金剛圓負(fù)荷鋼球壓頭錐壓頭錐壓頭錐壓頭負(fù)荷負(fù)荷HVHBSHBWHRAHRBHRCHRDHR15NHR30NHR45NHS0bHV1234567891011121337035035069.2一37.753

13、.679.257.440.4一1170(170)37036034134168.7(109.0)36.652.878.656.439.1501130(164)36035033133168.1一35.551.978.055.437.8一1095(159)35034032232267.6(108.0)34.451.177.454.436.5471070(155)34033031331367.0一33.350.276.853.635.2一1035(150)33032030330366.4(107.0)32.349.476.252.333.9451005(146)32031029429465.8一31.

14、048.475.651.332.5一980(142)31030028428465.2(105.5)29.847.574.950.231.142950(138)30029528028065.8一29.247.174.649.730.4一935(136)29529027527564.5(104.5)28.546.574.249.029.541915(133)29028527027064.2一27.846.073.848.428.7一905(131)28528026526563.8(103.5)27.145.373.447.827.940890(129)28027526126163.5一26.444

15、.973.047.227.1一875(127)27527025625663.1(102.0)25.644.372.646.426.238855(124)27026525225262.7一24.843.772.145.725.2一840(122)26526024724762.4(101.0)24.043.171.645.024.337825(120)26025524324362.0一23.142.271.144.223.2一805(117)25525023823861.699.522.241.770.643.422.236795(115)25024523323361.2一21.341.170.1

16、42.521.1780(113)24524022822860.798.120.340.369.641.719.934765(111)24023021921996.7(18.0)33730(106)23022020920995.0(15.7)32695(101)22021020020093.4(13.4)30670(97)21020019019091.5(11.0)29635(92)20019018118189.5(8.5)28605(88)19018017117187.1(6.0)26580(84)18017016216285.0(3.0)25545(79)17016015215281.7(0

17、.0)24515(75)16015014314378.7一22490(71)15014013313375.0一21455(66)14013012412471.2一20425(62)13012011411466.7一390(57)12011010510562.3一一一110100959556.2一一一10095909052.0一一一9590868648.0一一一9085818141.0一一85在本表中用黑體字表示的值與按ASTME140表1的硬度轉(zhuǎn)換值一致，由相應(yīng)的SAEASMASTM聯(lián)合會(huì)列出的。括號(hào)里的數(shù)值是超出范圍的，只是提供參考。利用布氏硬度壓痕直徑直接換算出工件的洛氏硬度在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，由

18、于受檢測(cè)儀器的限制，經(jīng)常使用布氏硬度計(jì)測(cè)量大型淬火件的硬度。如果想知道該工件的洛氏硬度值，通常的方法是，先測(cè)量出布氏硬度值，然后根據(jù)換算表，查出相對(duì)應(yīng)的洛氏硬度值,這種方式顯然有些繁瑣。那么，能否根據(jù)布氏硬度計(jì)的壓痕直徑，直接計(jì)算出工件的洛氏硬度值呢？答案當(dāng)然是肯定的。根據(jù)布氏硬度和洛氏硬度換算表，可歸納出一個(gè)計(jì)算簡(jiǎn)單且容易記住的經(jīng)驗(yàn)公式:HRC=(479-100D)/4，其中D為10mm鋼球壓頭在30KN壓力下壓在工件上的壓痕直徑測(cè)量值。該公式計(jì)算出的值與換算值的誤差在0.5-1范圍內(nèi)，該公式在現(xiàn)場(chǎng)用起來(lái)十分方便，您不妨試一試。附錄：金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué)是一門(mén)研究有關(guān)制造金屬機(jī)件的工藝方法的

19、綜合性技術(shù)學(xué)科主要內(nèi)容：1常用金屬材料性能2各種工藝方法本身的規(guī)律性及應(yīng)用.3金屬機(jī)件的加工工藝過(guò)程、結(jié)構(gòu)工藝性。熱加工：金屬材料、鑄造、壓力加工、焊接目的、任務(wù)：使學(xué)生了解常用金屬材料的性質(zhì)及其加工工藝的基礎(chǔ)知識(shí)，為學(xué)習(xí)其它相關(guān)課程及以后從事機(jī)械設(shè)計(jì)和制造方面的工作奠定必要的金屬工藝學(xué)的基礎(chǔ)。以綜合為基礎(chǔ)，通過(guò)綜合形成能力第一篇金屬材料第一章金屬材料的主要性能兩大類(lèi)：1使用性能：機(jī)械零件在正常工作情況下應(yīng)具備的性能。包括：機(jī)械性能、物理、化學(xué)性能2工藝性能：鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、熱處理性能、切削性能等。第一節(jié)金屬材料的機(jī)械性能指力學(xué)性能一-受外力作用反映出來(lái)的性能。一彈性和塑性：1彈

20、性：金屬材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去掉后能恢復(fù)其原來(lái)形狀的性能。力和變形同時(shí)存在、同時(shí)消失。如彈簧：彈簧靠彈性工作。2塑性：金屬材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生永久變形而不至于引起破壞的性能。（金屬之間的連續(xù)性沒(méi)破壞）塑性大小以斷裂后的塑性變形大小來(lái)表示。塑性變形：在外力消失后留下的這部分不可恢復(fù)的變形。3拉伸圖金屬材料在拉伸過(guò)程中彈性變形、塑性變形直到斷裂的全部力學(xué)性能可用拉伸圖形象地表示出來(lái)。以低碳鋼為例0b0k0s0ee（Al）將金屬材料制成標(biāo)準(zhǔn)式樣。在材料試驗(yàn)機(jī)上對(duì)試件軸向施加靜壓力P,為消除試件尺寸對(duì)材料性能的影響，分別以應(yīng)力0（即單位面積上的拉力4P/nd2）和應(yīng)變（單位長(zhǎng)度上的伸長(zhǎng)量A

21、l/l0）來(lái)代替P和Al,得到應(yīng)力應(yīng)變圖1）彈性階段oe0彈性極限e2）屈服階段：過(guò)e點(diǎn)至水平段右端0塑性極限，s屈服點(diǎn)s過(guò)S點(diǎn)水平段一一說(shuō)明載荷不增加，式樣仍繼續(xù)伸長(zhǎng)。（P一定，0=P/F定，但真實(shí)應(yīng)力P/F1f因?yàn)樽冃危現(xiàn)Z）發(fā)生永久變形3）強(qiáng)化階段：水平線右斷至b點(diǎn)Pf變形f0強(qiáng)度極限，材料能承受的最大載荷時(shí)的應(yīng)力。b4）局部變形階段bk過(guò)b點(diǎn)，試樣某一局部范圍內(nèi)橫向尺寸突然急劇縮小?！翱s頸”（試樣橫截面變小，拉力（）4延伸率和斷面收縮率：表示塑性大小的指針1）延伸率：S=10式樣原長(zhǎng)，11拉深后長(zhǎng)斷面收縮率：片0_原截面，F(xiàn)拉斷后截面*1)3、越大，材料塑性越好e與3區(qū)別：拉伸圖中e=

22、e+e6=emas塑彈塑，一般35%為塑性材料，35%為脆性材料。5條件屈服極限。0。2有些材料在拉伸圖中沒(méi)有明顯的水平階段。通常規(guī)定產(chǎn)生0.2塑性變形的應(yīng)力作為屈服極限,稱(chēng)為條件屈服極限.二剛度金屬材料在受力時(shí)抵抗彈性變形的能力一1材料本質(zhì)彈性模量一在彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變的比值.其大小主要決定材料本身.相當(dāng)于單位元元變形所需要的應(yīng)力.o=Ee,E=o/e=tga2幾何尺寸形狀受力相同材料的E相同，但尺寸不同，則其剛度也不同所以考慮材料剛度時(shí)要把E形狀尺寸同時(shí)考慮.還要考慮受力情況.三強(qiáng)度強(qiáng)度指金屬材料在外力作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力.按作用力性質(zhì)的不同，可分為：抗拉強(qiáng)度。抗壓強(qiáng)度?？箯?/p>

23、強(qiáng)度。+-w抗剪強(qiáng)度T抗扭強(qiáng)度。n常用來(lái)表示金屬材料強(qiáng)度的指標(biāo)：屈服強(qiáng)度：(PaN/m2)P-產(chǎn)生屈服時(shí)最大外力，F(xiàn)-原截面TOC o 1-5 h zs0抗拉強(qiáng)度(PaN/m2)P-斷裂前最大應(yīng)力.b。在設(shè)計(jì)機(jī)械和選擇評(píng)定材料時(shí)有重要意義因金屬材料不能在超過(guò)。的條件下工作，否則會(huì)塑變.sbs超過(guò)。工作,機(jī)件會(huì)斷裂.b00之間塑性變形，壓力加工sb四硬度金屬抵抗更硬的物體壓入其內(nèi)的能力一是材料性能的綜合物理量，表示金屬材料在一個(gè)小的體積范圍內(nèi)的抵抗彈性變形塑性變形或斷裂的能力.1布式硬度HB用直徑D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球，在一定壓力P下，將鋼球垂直地壓入金屬表面,并保持壓力到規(guī)定的時(shí)間后卸荷，測(cè)

24、壓痕直徑d(用刻度放大鏡測(cè))則HB=P/F(N/mm2)單位一般不寫(xiě).F-壓痕面積.HBS壓頭用淬火鋼球，HBW壓頭用硬質(zhì)合金球因鋼球存在變形問(wèn)題，不能測(cè)太硬的材料，適于HBS450,如鑄鐵，有色金屬，軟鋼等.而HBW727CA+FeCLd髙溫萊氏體700塑性極差.2鐵碳合金狀態(tài)圖是表明平衡狀態(tài)下含C不大于6.69%的鐵碳合金的成分，溫度與組織之間關(guān)系，是研究鋼鐵的成分，自治和性能之間關(guān)系的基礎(chǔ)，也是制定熱加工工藝的基礎(chǔ).含C6.69在工業(yè)上午實(shí)際意義，而含C6.69%時(shí),Fe與C形成Feg,故可看成一個(gè)組元，即鐵碳合金狀態(tài)圖實(shí)際為Fe-FeC的狀態(tài)圖.3一鐵碳合金狀態(tài)圖中點(diǎn)線面的意義1各特性

25、點(diǎn)的含義A：純鐵熔點(diǎn)含C：0%C：共晶點(diǎn)4.3%D：FeC熔點(diǎn)6.693E:C在A中最大溶解度2.11F:FeC成分點(diǎn)6.693G：a-Fe與Y-Fe轉(zhuǎn)變點(diǎn)0%K：FeC成分點(diǎn)6.693P：C在a-Fe中最大溶解度0.02S：共析點(diǎn)Q：C在a-Fe中溶解度0.00081538C11489127270.77室溫114816001148727727PP+FP+FeC311LdP+Ld+FeC311Ld+FeC312主要線的意義1)ACD:液相線,液體冷卻到此線開(kāi)始結(jié)晶.2)AECF：固相線此線下合金為固態(tài)3)ECF：生鐵固相線，共晶線，液體一Ld4)AE：鋼的固相線，液態(tài)到此線一A5)GS：A3A

26、到此線開(kāi)始析出F6)ES：A”cmA到此線開(kāi)始析出FeC317)PSK：A”1共析線.A同時(shí)析出P(F+Fe3C)3主要區(qū)域31)ACE：兩相區(qū)L+A2)DCF：兩相區(qū)L+FeC313)AESG：?jiǎn)蜗鄥^(qū)A4)GPS：A+F兩相區(qū)二鋼鐵分類(lèi)1工業(yè)純鐵：含C0.0218%組織:F鋼：含碳：0.02182.11共析鋼含C=0.77%亞共析鋼含C0.77%過(guò)共析鋼含00.77%鐵含C：2.11%6.69%共晶生鐵4.3%C亞共晶生鐵4.3%C過(guò)共晶生鐵4.3%C三典型合金結(jié)晶過(guò)程分析1共析鋼LL+AA-P2亞共析鋼LA+LAA+FF+P3過(guò)共析鋼LL+AAA+FeC-FeC+P311314LLdLd共

27、晶鐵亞共晶鐵L1點(diǎn)L+AA+LdP+Ld過(guò)共晶鐵L1點(diǎn)L+FeC2點(diǎn)Ld+FeC3點(diǎn)FeC+Ld313131四鐵碳合金狀態(tài)圖的應(yīng)用1鑄造確定澆鑄溫度選材：共晶點(diǎn)附近鑄造性能好2鍛造鍛造溫度區(qū)間A3焊接焊接缺陷用熱處理改善根據(jù)狀態(tài)圖制定熱處理工藝3鋼的分類(lèi)和應(yīng)用按化學(xué)成分:碳鋼：2.11%C少量SiMnSP等雜質(zhì)合金鋼:加入一種或幾種合金元素一碳鋼1含碳量對(duì)碳鋼性能的影響0.9%CCf強(qiáng)，硬f塑，韌/FeC強(qiáng)化相0.9%CCf硬f,強(qiáng)，塑，韌/FeC分布晶界，脆性f2鋼中常見(jiàn)雜質(zhì)對(duì)性能的影響Si：溶于F，強(qiáng)化F,強(qiáng)，硬f塑，韌含量0.030.4%有益作用不明顯Mn：1）溶于F,Fe3C.引起固溶

28、強(qiáng)化.2）與FeS反應(yīng)MnS比重輕，進(jìn)入熔渣,如量少，有益作用不明顯.S：FeS（FeS+F；）共晶體，熔點(diǎn)9851，分布晶界，引起脆性”熱脆”P(pán)：溶于F,是強(qiáng)度，硬度f(wàn),但室溫塑性，韌性“冷脆”3碳鋼的分類(lèi)1）按含碳量分低碳鋼0.6%C0.91.2%Mn0810152025強(qiáng)/塑f沖壓件焊件30354045505560強(qiáng)f硬f彈簧，軸，齒輪耐磨件6570758085耐磨件數(shù)字表示含C萬(wàn)分8之幾3）碳素工具鋼TTT數(shù)字表示含C千分之幾7813髙級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼加A含Mn髙，加MnTMnA8二合金鋼常加合金元素：MnSiCrNiMoWVTiB（硼）稀土元素（Xt）等1合金結(jié)構(gòu)鋼“數(shù)+兀素符號(hào)+數(shù)”表示數(shù)

29、一含碳萬(wàn)分之幾，符號(hào)一合金元素，符號(hào)后面數(shù)表示含合金,1.5%不標(biāo)，=1.5%標(biāo)2若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，后加A如：60Si2Mn0.6%C,2%Si1.5%Mn18Cr2Ni4WA0.18%C,2%Cr，4%Ni,1.5%W髙級(jí)優(yōu)質(zhì)應(yīng)用：工程結(jié)構(gòu)件，機(jī)械零件主要包括:低合金鋼，合金滲碳鋼，合金調(diào)質(zhì)鋼，合金彈簧鋼，滾動(dòng)軸承鋼等2合金工具鋼：數(shù)+元素符號(hào)+數(shù)與結(jié)構(gòu)鋼同數(shù)位數(shù)，含C千分之幾，含C=1.0%不標(biāo)如：9SiCr（板牙，絲錐）0.9%C1.5%Si1.5%CrCrWMn（長(zhǎng)較刀，絲錐，拉刀，精密絲杠）*髙速鋼含Cl.0也不標(biāo)W18Cr4V0.70.8%C,18%W,4%Cr,1.5%V應(yīng)用：刃具

30、，模具，量具等3特殊性能鋼不銹鋼：1Cr13lCrl8Ni9Ti等耐熱鋼：1Cr132Cr13400工作耐磨鋼：髙錳鋼水韌處理，沖擊下工作，表面產(chǎn)生加工硬化.并有馬試體在滑移面形成，表面硬度達(dá)HB450550,表面耐磨,心部為A.水韌處理：鋼加熱到臨界點(diǎn)以上（10001100）保溫,碳化物全容于A,水冷，因冷速快，無(wú)法析出碳化物，成單一A組織.5常用非金屬材料一髙分子材料天然：羊毛橡膠人工合成：塑料人工橡膠粘結(jié)劑等有機(jī)玻璃尼龍丙綸氯綸商品名工程塑料：環(huán)氧樹(shù)脂聚甲醛：塑料手表中零件聚酰亞胺：絕緣二陶瓷耐磨耐蝕脆刀片砂輪三復(fù)合材料磨削軟片：聚酰亞胺+金剛石4金屬零件選材的一般原則產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)成

31、本如何，與材料選擇的是否恰當(dāng)有直接關(guān)系，機(jī)械零件進(jìn)行選材時(shí)，主要考慮零件的工作條件，材料的工藝性能和產(chǎn)品的成本.基本原則如下：1滿(mǎn)足零件工作條件：受力狀態(tài)一機(jī)械性能，基本Sak等工作溫度環(huán)境介質(zhì)一使用環(huán)境，髙溫一耐熱，抗腐蝕一不銹鋼髙硬度一工具鋼2材料的工藝性能零件的生產(chǎn)方法不同，直接影響其質(zhì)量和生產(chǎn)成本.如:灰口鐵，鑄造性能切削加工性很好，可鍛性差.3經(jīng)濟(jì)性?xún)r(jià)值二功能/成本如:耐腐蝕容器：1）普通碳素鋼：5000元用一年2）奧氏體不銹鋼：40000元用10年3）鐵素體不銹鋼：15000元用6年1）：2）：3）=1：1.25：2第四章鋼的熱處理1概述一鋼的熱處理：把鋼在固態(tài)下加熱到一定的溫度進(jìn)

32、行必要的保溫，并以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s到室溫，以改變鋼的內(nèi)部組織，從而得到所需性能的工藝方法*只改變組織和性能，而不改變其形狀和大小熱處理是改善材料性能的重要手段之一，能提髙產(chǎn)品質(zhì)量，延長(zhǎng)機(jī)件壽命，節(jié)約金屬材料，所以，重要機(jī)件都要經(jīng)過(guò)熱處理.（提問(wèn)：前面學(xué)過(guò)的改善金屬材料性能的手段一固溶強(qiáng)化）熱處理工藝曲線：各種熱處理都可以用溫度一時(shí)間的坐標(biāo)圖形表示.溫度保溫臨界溫度加熱冷卻時(shí)間應(yīng)用廣泛:機(jī)械制造業(yè)中70%零件需熱處理汽車(chē)拖拉機(jī)制造業(yè)7080%量具刃具模具滾動(dòng)軸承等100%二目的1冶金鍛鑄焊毛坯或成品，消除缺陷，改善工藝性能為后續(xù)加工（如機(jī)加）做好組織，性能，準(zhǔn)備.退火2是鋼件的機(jī)械性能提髙，達(dá)到鋼

33、件的最終使用性能指標(biāo)，以滿(mǎn)足機(jī)械零件或工具使用性能要求.表面淬火正火淬火+回火l化學(xué)處理依據(jù):狀態(tài)圖2熱處理過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變1臨界溫度:狀態(tài)圖上臨界溫度：a3A:A析出FeCcm3H(A1:共析線(P-A)A析出F(F-A)極緩慢冷卻實(shí)際加熱臨界溫度Ac3AccmAcl過(guò)熱”實(shí)際冷卻臨界溫度Ar3AremAr1析出F析出32組織轉(zhuǎn)變1）共析鋼：A晶核形成:F和Fe3C界面上先形成A晶核（因界面原子排列不規(guī)則,缺陷多，能量低）（2）A晶核長(zhǎng)大:F晶格轉(zhuǎn)變,Fe3C不斷溶入A,A晶核不斷生成，長(zhǎng)大.F轉(zhuǎn)變快，先消失.（3）殘余滲碳體的溶解:隨保溫時(shí)間加長(zhǎng)，殘余Fe3C逐漸溶入A

34、（4）A成分均勻化：A轉(zhuǎn)變完成后,各處含C濃度不均勻，繼續(xù)保溫,C充分?jǐn)U散，得到單一的均勻AP(F+FC)A(1)這個(gè)過(guò)程是A重結(jié)晶的過(guò)程.2）亞共析鋼：F+PAcF+AAcA133）過(guò)共析鋼：P+Fe3Cn-Ac1A+Fe3Cn-Accm-A（晶粒粗化）二鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變（鋼在室溫時(shí)的機(jī)械性能不僅與加熱，保溫有關(guān),與冷卻過(guò)程也有關(guān)）1冷卻方式1）連續(xù)冷卻：時(shí)加熱到A的鋼，在溫度連續(xù)下降的過(guò)程中發(fā)生組織轉(zhuǎn)變.水冷油冷空冷（正火）爐冷（退火）2)Ar（1）等溫冷卻：使加熱到A的鋼，先以較快的速度冷卻到Ar1線下某一溫度，成為過(guò)冷A,保溫，使A在等溫下發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變完，再冷卻到室溫.等溫退

35、火等溫淬火2共析鋼冷卻時(shí)的等溫轉(zhuǎn)變以共析鋼為例，進(jìn)行一系列不同過(guò)冷度的等溫冷卻實(shí)驗(yàn)，可以測(cè)出過(guò)冷奧氏體在恒溫下開(kāi)始轉(zhuǎn)變和轉(zhuǎn)變終了的時(shí)間，畫(huà)到”溫度一時(shí)間”坐標(biāo)系中，然后，把開(kāi)始轉(zhuǎn)變的時(shí)間和轉(zhuǎn)變終了的時(shí)間分別連接起來(lái)，即得到共析鋼的奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線又叫C曲線.1）髙溫產(chǎn)物:Ar】6501P層片較厚500X顯微鏡HRC10-20650600C細(xì)珠光體索氏體SHRC2535層片較薄8001000X600550C極細(xì)珠光體屈氏體THRC3040層片極薄a）以上三種均為F+Fe3C層片相間的珠光體，只是層片厚度不同。b）由于過(guò)冷度從小到大，原子活動(dòng)能力由強(qiáng)到弱，致使析出的滲碳體和鐵素體層片越來(lái)越來(lái)薄。

36、c）珠光體層片越薄，塑變抗力越大，強(qiáng)，硬越大。l2）中溫產(chǎn)物550350C上貝氏體B上電鏡下觀察，滲碳體不連續(xù)，短桿狀，分布于許多平行而密集的鐵素體條之間。350230C下貝氏體B比B有較髙強(qiáng)、硬、韌、塑。片狀過(guò)飽和F和其內(nèi)部沉淀的碳化物組織（因下上為過(guò)飽和F有析出Fe3C傾向，但過(guò)冷度太大，導(dǎo)致碳原子沒(méi)能擴(kuò)散超出F片，只是在片內(nèi)沿一定晶面聚集，沉淀出碳化物粒子）3）低溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物：230-50C馬氏體（M）+殘余A馬氏體：過(guò)飽和的a固溶體“M”（由于溫度低，原子活動(dòng)能力低，晶格轉(zhuǎn)變完成，但是，C原子不能從面心中擴(kuò)散出來(lái)，仍留在體心中，形成過(guò)飽和a固溶體）/晶格嚴(yán)重畸形，M硬fHRC65塑韌一0

37、3共析鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變連續(xù)冷卻可能發(fā)生幾種轉(zhuǎn)變，很復(fù)雜。共析鋼連續(xù)冷卻，只有珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)和馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)：三條線構(gòu)成：開(kāi)始，終了，終止線冷卻速度過(guò)“開(kāi)始”“終了”線，組織為珠光體冷卻速度過(guò)“開(kāi)始”“終止”線，組織為珠光體和馬氏體冷卻速度不過(guò)珠光體區(qū)，則為M3鋼的熱處理工藝熱處理：整體熱處理：退火正火淬火回火表面熱處理：表面淬火化學(xué)熱處理一滲碳滲氮一退火將鋼件加熱到髙于或低于鋼的臨界點(diǎn)，保溫一定時(shí)間，隨后在爐內(nèi)或埋入導(dǎo)熱性較差的介質(zhì)中緩慢冷卻，以獲得接近平衡的組織，這種工藝叫一目的：1）降低硬度一切削加工2）細(xì)化晶粒，改善組織一提髙機(jī)械性能3）消除內(nèi)應(yīng)力一淬火準(zhǔn)備4）提髙塑性，韌性一冷

38、沖壓，冷拉拔1完全退火:將鋼加熱到Ac3以上3050，保溫一定時(shí)間后,緩慢冷卻以獲得接近平衡狀態(tài)組織（P+F）的熱處理工藝.3目的:通過(guò)完全重結(jié)晶，使鍛，鑄，焊件降低硬度,便于切削加工，同時(shí)可消除內(nèi)應(yīng)力，使A充分轉(zhuǎn)變成正常的F和P.應(yīng)用：亞共析鋼*不能用于共析鋼，丁在Accm以上緩冷，會(huì)析出網(wǎng)狀滲碳體（Fep/,脆性f2不完全退火：將共析鋼或過(guò)共析鋼加熱到Ac13以上2030，適當(dāng)保溫，緩慢冷卻的熱處理工藝又叫球化退火.目的：使珠光體組織中的片狀滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)榱罨蚯驙?，這種組織能將低硬度，改善切削加工性并為以后淬火做準(zhǔn)備.減小變形和開(kāi)裂的傾向.應(yīng)用:共析鋼，過(guò)共析鋼（球化退火）3等溫退火：將鋼

39、件加熱到Ac3A（亞共析鋼）或Ac1（共析鋼或過(guò)共析鋼）以上,保溫后較快地冷卻到稍低于Ari的溫度，再等溫處理,A轉(zhuǎn)變成P后，出爐空冷.目的：節(jié)省退火時(shí)間，得到更均勻的組織，性能.應(yīng)用：合金工具鋼，髙合金鋼4去應(yīng)力退火:將鋼加熱到Ac1以下某一溫度（約500650）保溫后緩冷.（又叫低溫退火）目的：消除內(nèi)應(yīng)力應(yīng)用：鑄，鍛，焊*不發(fā)生相變，重結(jié)晶例子:杯裂5再結(jié)晶退火:將鋼件加熱到再結(jié)晶溫度以上150250C，即650750C，保溫，空冷.目的：發(fā)生再結(jié)晶，消除加工硬化.應(yīng)用：冷扎，冷拉，冷壓等*可能相變6擴(kuò)散退火：均勻化退火，髙溫進(jìn)行目的：消除偏析，應(yīng)用:鑄件二正火鋼件加熱到Ac3（亞）或Ac

40、cm（過(guò)共）以上3050C，保溫，空冷*正火作用與退火相似，區(qū)別是正火冷速快，得到非平衡的珠光體組織，細(xì)化晶粒,效果好，能得到片層間距較小的珠光體組織.與退火對(duì)比工藝含碳量碳素結(jié)構(gòu)鋼（HB）碳素工具鋼（HB）W0.250.250.65%0.650.85%0.71.3%退火W150150-220220-229187-217（球化）正火2%或一定量的TiMoCrCu等二灰口鑄鐵：占鑄鐵產(chǎn)品的80%以上1性能顯微組織：金屬基體（鐵素體,珠光體）+片狀石墨相當(dāng)于在鋼的基體上嵌入大量的石墨片1）機(jī)械性能：。E（塑，韌0.脆性（crispy）材料b石墨，軟脆強(qiáng)/比重小1）由于石墨的存在，減少了承載的有效面

41、積.2）石墨片的邊緣形成缺口，應(yīng)力集中，局部開(kāi)裂,形成脆性斷裂，基本強(qiáng)度只利用3050%石墨越多，越粗大，分布越不均或呈方向性，則對(duì)基體的割裂越嚴(yán)重，機(jī)械性能越差.*灰口鑄鐵的抗壓強(qiáng)度受石墨的影響較小，與鋼的抗壓強(qiáng)度近似.灰口鐵的機(jī)械性能還與金屬基體類(lèi)別有關(guān)（1）珠光體灰口鐵：珠光體基體上分布細(xì)小,均勻的石墨.T石墨對(duì)基體割裂較輕，故機(jī)械性能好.如齒輪（2）珠光體一鐵素體灰口鐵：T珠光體與鐵素體混合基體上分布粗大石墨，二強(qiáng)/適于一般機(jī)件，鑄造性，切削加工性，減振性，均由于前者.如齒輪箱（3）鐵素體灰口鐵鐵素體基體分布多而粗大的石墨片強(qiáng)硬/塑，韌性差（基體的作用遠(yuǎn)趕不上石墨對(duì)基體的割裂作用）2）

42、工藝性能：脆性材料不能鍛壓；可焊性差（易裂紋，焊區(qū)白口，難加工）鑄造性能好（缺陷少）；切削性能好（因石墨，崩碎切屑）3）減振性：f石墨有緩沖作用，阻止振動(dòng)能量傳播，適于機(jī)床床身等4）耐磨性：fV1石墨是潤(rùn)滑劑，脫落在磨擦面上.2灰口鐵摩擦面上形成大量顯微凹坑，能起儲(chǔ)存潤(rùn)滑油的作用，是摩擦面上保持油膜連續(xù).適于導(dǎo)軌襯套活塞環(huán)等5）缺口敏感性：；石墨已在鐵素體基體上形成大量的缺口所以，外來(lái)缺口（鍵槽，刀痕）對(duì)灰口鐵的疲勞強(qiáng)度影響甚微，提髙了零件工作的可靠性2影響鑄鐵組織和性能的因素*鑄鐵中的碳可能以化合狀態(tài)（Fe3C）或自由狀態(tài)（石墨）存在.灰鐵中，一方面分析：C化合=0.8%時(shí),為珠光體灰鐵，石

43、墨片細(xì)小，分布均勻，強(qiáng)硬度髙，可制造較重要的零件.化合C化合0.8%時(shí),珠光體+鐵素體灰口鐵強(qiáng)度低，適于一般機(jī)件，其鑄造性能，切削加工性和減振性化合均優(yōu)于前者.C化合=0時(shí)鐵素體灰口鐵強(qiáng)硬低塑韌/很少用化合另一方面分析：鑄鐵的組織和性能與石墨化程度有關(guān).*影響石墨化的主要因素：1）化學(xué)成分：Cf石墨化fSif石墨化f（Si與Fe結(jié)合力比與C強(qiáng)，能增大鐵水和固態(tài)鑄鐵中碳原子的游離擴(kuò)散能力）V（1）C,Si過(guò)髙，形成鐵素體灰鐵，強(qiáng)過(guò)低，易形成硬脆的白口組織,并給熔化和鑄造增加困難.合理含量：2.54.0%C,1.03.0%SiV（2）Sf石墨化/FeS熱脆易形成白口一般0.15%以下.Mnf石墨化

44、/合理含量：0.51.4%少量:Mn+SMnS,Mn+FeSFe+MnS,MnS比重小，進(jìn)入溶渣.Mn溶于F,提髙基體強(qiáng)度.過(guò)多：阻止石墨化.P促進(jìn)石墨化，但不明顯，多一冷脆合理量0.3%以下2)冷卻速度：冷卻速度增加阻礙石墨化灰口一麻口一白口3灰口鐵的孕育處理為了提髙灰口鐵的強(qiáng)度，硬度，盡量使石墨片細(xì)化，對(duì)其進(jìn)行孕育處理即加入許多外來(lái)質(zhì)點(diǎn)，增加石墨結(jié)晶核心,得到珠光體灰鐵，受冷卻速度影響小孕育鑄鐵(又叫變質(zhì)鑄鐵)，適于較髙強(qiáng)度，髙耐磨性，氣密性鑄件常用孕育劑：令Si75%的硅鐵，加入量為鐵水的0.250.6%.沖入孕育劑.與Si對(duì)石墨化影響一致4灰口鑄鐵的生產(chǎn)特點(diǎn)沖天爐熔煉：TSiMn易氧化

45、.配料時(shí)增加含量.為降低含S量，選優(yōu)質(zhì)鐵料和焦炭，減少?gòu)慕固恐形黃.在熔煉髙牌號(hào)鑄鐵時(shí)，加廢鋼以控制含C量.(如孕育鑄鐵，原鐵水含C,Si低，防止加入孕育劑后石墨粗)鑄造性能優(yōu)良，便于鑄出薄而復(fù)雜的鑄件，(流動(dòng)性好，收縮Q一般不需冒口，冷鐵，使工藝簡(jiǎn)化.一般不用熱處理,或僅需時(shí)效.5牌號(hào)和用途牌號(hào)：HT+三位數(shù)HT灰鐵，數(shù)一抗拉強(qiáng)度參考值Mpa(N/mm2)*選牌號(hào)時(shí)必須參考壁厚類(lèi)別鑄件壁厚mm抗拉強(qiáng)度Mpa硬度HBS類(lèi)別鑄件壁厚mm抗拉強(qiáng)度Mpa硬度HBSHT1002.510130110167HT1502.5101751362051020100931401020145119179203090

46、871312030130110167305080821223050120105157此表中的鑄件壁厚為鑄件工作時(shí)主要負(fù)荷處的平均厚度.三可鍛鑄鐵(又叫馬鐵)白口鐵晶石墨化退火而成的一種鑄鐵石墨呈團(tuán)絮狀，故抗拉強(qiáng)度f(wàn)且塑，韌f1牌號(hào)及應(yīng)用：KTH(KTZ)+3位數(shù)+2位數(shù)KTHF基體黑心KTZ-P基體3位數(shù)一抗拉強(qiáng)度，2位數(shù)一-延伸率如KTH30006,KTZ45006應(yīng)用：形狀復(fù)雜，承受沖擊載荷的薄壁小件(KTH),曲軸，連桿，齒輪等(KTZ)2生產(chǎn)特點(diǎn)生產(chǎn)過(guò)程：白口鐵一石墨化退火(920980，保溫1020h)團(tuán)絮狀石墨.必須采用C,Si含量低的鐵水，防石墨化.通常2.42.8%C,0.41

47、.4%Si熔點(diǎn)比灰鐵髙，凝固溫度范圍大，流動(dòng)性不好，液固兩相區(qū)寬,砂型耐火性要求髙.周期長(zhǎng)(4070h),成本髙.四球墨鑄鐵鐵水中加入球化劑，孕育劑1球鐵的組織和性能組織：鐵素體球鐵：塑性，韌性f鐵素體+珠光體球鐵：兩者之間珠光體球鐵：強(qiáng)度，硬度f(wàn)牌號(hào)：QT+三位數(shù)+兩位數(shù)數(shù)字含義與可鍛鑄鐵相同性能：強(qiáng)度塑性韌性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)灰鐵，由于可鐵，鑄造性，減振性，切削性,耐磨性等良好疲勞強(qiáng)度語(yǔ)中碳鋼接近熱處理性能好（退火，正火，調(diào)質(zhì)等，淬火（等溫淬火）應(yīng)用：受力復(fù)雜,負(fù)荷較大的重要零件.鑄造工藝比鑄鋼簡(jiǎn)單，成本低,性能好，代許多鑄鋼，可鍛鑄鐵件2生產(chǎn)特點(diǎn)（1）鐵水：Cf（3.64.0%）接近共晶成分，可改

48、善鑄造性能和球化結(jié)果Sf（=0.07%）S易與和球化劑合成硫化物，浪費(fèi)球化劑P（=0.1%）提髙塑性，韌性鐵水出爐14001以防球化后溫度過(guò)低.（2）球化處理和孕育處理球化劑（稀土鎂合金），使石墨呈球狀析出孕育劑：（硅鐵75%Si）促使石墨化，防白口.使石墨細(xì)化，分布均勻先用2/3鐵水沖入球化劑，充分反應(yīng)后，用1/3鐵水沖入孕育劑，進(jìn)行孕育.處理后的鐵水要及時(shí)澆注，保證球化效果.（3）鑄造工藝：比灰鐵易產(chǎn)生縮孔，縮松，夾渣等a熱節(jié)上安冒口，冷鐵一補(bǔ)縮b增加鑄型剛度，防止鑄件外形擴(kuò)大一石墨膨脹cS；殘余鎂量/降低型砂含水量一氣孔（侵入）Mg+HO=MgO+HfMgS+HO=MgO+HStD澆注系

49、統(tǒng)應(yīng)使鐵水平穩(wěn)流入，并有良好的擋渣效果（4）熱處理：退火：鐵素體基體，塑韌fQT420-10以上正火：珠光體基體強(qiáng)度硬fQT600-2以上.2鑄鋼鋼鐵件也是一種重要的鑄造合金，產(chǎn)量?jī)H次于灰鐵，約為可鐵和球鐵的和.一鑄鋼的類(lèi)別和性能二類(lèi)：鑄造碳鋼應(yīng)用廣泛：ZG+兩位數(shù)（含C萬(wàn)分之幾）鑄造合金鋼性能：強(qiáng)塑韌可焊性f應(yīng)用：適于制造形狀復(fù)雜的，強(qiáng)和韌性要求髙的零件鑄一焊大件火車(chē)輪鍛錘機(jī)架等二生產(chǎn)特點(diǎn)1熔煉：電弧爐（多用），感應(yīng)爐（合金鋼中小件），平爐等電弧爐:利用電極與金屬爐料間電弧產(chǎn)生熱量熔煉金屬.優(yōu)點(diǎn)：鋼液質(zhì)量髙，熔煉速度快（一爐23h）溫度容易控制，適于各類(lèi)鑄鋼件原料:廢鋼生鐵鐵合金等造渣材料氧化劑增碳劑等感應(yīng)爐：利用感應(yīng)圈中交流電的感應(yīng)作用，使金屬爐料（鋼液）產(chǎn)生感應(yīng)電流，產(chǎn)生熱量.優(yōu)點(diǎn)：加熱速度快，熱量散失少氧化輕.2鑄造工藝：/鋼澆注溫度髙，流動(dòng)性差，易吸氣，氧化體積收縮約為鑄鐵的三倍，易產(chǎn)生缺陷（氣孔縮松變形裂紋等）型砂：髙耐火性強(qiáng)透氣退讓性f加冒口，冷鐵一消耗大量鋼水3熱處理晶粒粗大組織不均，內(nèi)應(yīng)力，強(qiáng)塑/.正火：機(jī)械性能f成本/內(nèi)應(yīng)力f退火：機(jī)械性能/成本f內(nèi)應(yīng)力/形狀復(fù)雜,易裂紋的鑄件，或易硬化的鋼退火為宜.3有色金屬一銅