哈工大金屬學與熱處理課件

哈工大金屬學與熱處理課件CATALOGUE目錄金屬學基礎熱處理原理熱處理工藝金屬材料熱處理熱處理設備與應用金屬學與熱處理實驗方法01金屬學基礎原子排列的周期性、晶格常數(shù)、晶胞等。晶體結(jié)構(gòu)的基本概念體心立方、面心立方、密排六方等。金屬的晶體結(jié)構(gòu)類型點缺陷、線缺陷、面缺陷等。晶體缺陷金屬晶體結(jié)構(gòu)金屬的物理性能密度、熔點、導熱性、導電性等。金屬的力學性能強度、塑性、韌性、硬度等。金屬的化學性能耐腐蝕性、抗氧化性等。合金的成分與性能合金元素的作用、合金的性能特點等。金屬性能與成分組元、相、相界線、相區(qū)等。相圖的基本概念勻晶相圖、共晶相圖、包晶相圖等。二元合金相圖等溫截面、變溫截面、投影圖等。三元合金相圖同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變、共析轉(zhuǎn)變、馬氏體轉(zhuǎn)變等。金屬的固態(tài)相變金屬相圖與相變02熱處理原理03熱處理分類退火、正火、淬火、回火等。01熱處理定義通過加熱、保溫和冷卻的手段，改變材料內(nèi)部或表面的組織結(jié)構(gòu)，從而控制其性能的一種金屬熱加工工藝。02熱處理目的提高金屬材料的力學性能，增強耐腐蝕、耐磨性能，消除內(nèi)應力，改善切削加工性能等。熱處理基本概念01鋼加熱到一定溫度后，珠光體和滲碳體逐漸溶解，鐵素體也逐漸消失，最終轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體組織的過程。奧氏體化02隨著加熱溫度的升高和保溫時間的延長，奧氏體晶粒會逐漸長大，對鋼的力學性能產(chǎn)生不良影響。奧氏體晶粒長大03過熱、過燒等加熱缺陷會導致鋼的性能下降，甚至報廢。加熱缺陷鋼在加熱時轉(zhuǎn)變淬火應力與變形淬火過程中由于組織轉(zhuǎn)變和內(nèi)應力的產(chǎn)生，會導致工件產(chǎn)生變形和開裂等缺陷。珠光體轉(zhuǎn)變過冷奧氏體在A1~550℃溫度范圍內(nèi)等溫停留時發(fā)生的轉(zhuǎn)變，生成由鐵素體和滲碳體組成的珠光體組織。馬氏體轉(zhuǎn)變過冷奧氏體在Ms~Mf溫度范圍內(nèi)快速冷卻時發(fā)生的轉(zhuǎn)變，生成馬氏體組織。馬氏體具有高硬度、高強度和耐磨性等特點。貝氏體轉(zhuǎn)變過冷奧氏體在中溫區(qū)（約350~550℃）等溫停留時發(fā)生的轉(zhuǎn)變，生成由鐵素體和滲碳體組成的貝氏體組織。貝氏體具有較高的強度和韌性。鋼在冷卻時轉(zhuǎn)變03熱處理工藝退火與正火退火工藝包括完全退火、等溫退火、球化退火等，用于消除內(nèi)應力、改善切削性能、細化晶粒等。正火工藝將鋼加熱到臨界溫度以上，使鋼全部轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻膴W氏體，然后在空氣中冷卻。用于提高鋼的力學性能，細化晶粒，為淬火做組織準備。將鋼加熱到相變溫度以上，保溫一段時間，然后快速冷卻。淬火能增加鋼的強度和硬度，但要減少其塑性。淬火中常用的冷卻介質(zhì)有鹽水、水、油等。淬火工藝將淬火后的鋼加熱到臨界點以下的某一溫度，保溫一段時間，然后進行冷卻?；鼗鹂梢韵慊甬a(chǎn)生的內(nèi)應力，提高鋼的塑性和韌性?；鼗鸸に嚧慊鹋c回火通過快速加熱鋼材表面，使其迅速冷卻，從而增加鋼材表面的硬度和耐磨性。常用的方法有感應加熱表面淬火和火焰加熱表面淬火。通過鋼件在化學介質(zhì)中加熱保溫，改變鋼件表面的化學成分和組織，從而獲得所需性能的熱處理方法。包括滲碳、滲氮、碳氮共滲等工藝。表面淬火與化學熱處理化學熱處理表面淬火04金屬材料熱處理鋼的退火與正火退火是將鋼加熱到適當溫度，保溫一定時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。正火是將鋼加熱到臨界溫度以上，使鋼全部轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻膴W氏體，然后在空氣中冷卻的熱處理工藝。鋼的淬火與回火淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一定時間，然后快速冷卻，以獲得馬氏體組織的熱處理工藝。回火是將淬火鋼重新加熱到低于臨界溫度的某一溫度，保溫一定時間后冷卻到室溫的熱處理工藝。鋼的表面淬火與化學熱處理表面淬火是僅對鋼的表面進行快速加熱淬火，而心部仍保持原始組織的熱處理工藝?；瘜W熱處理是將鋼件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其化學成分、組織和性能的熱處理工藝。鋼鐵材料熱處理鋁合金熱處理鋁合金熱處理包括固溶處理、時效處理等工藝，可以改善鋁合金的力學性能、耐腐蝕性能等。銅合金熱處理銅合金熱處理包括退火、淬火、時效處理等工藝，可以提高銅合金的強度、硬度、耐磨性等。鈦合金熱處理鈦合金熱處理包括退火、淬火、時效處理等工藝，可以改善鈦合金的塑性、韌性、疲勞性能等。有色金屬熱處理真空熱處理技術(shù)01真空熱處理技術(shù)是在真空環(huán)境中對金屬材料進行加熱和冷卻的熱處理工藝，可以減少氧化、脫碳等缺陷，提高材料的性能和壽命。激光熱處理技術(shù)02激光熱處理技術(shù)是利用高能激光束對金屬材料進行快速加熱和冷卻的熱處理工藝，可以實現(xiàn)局部精確加熱和快速冷卻，提高材料的硬度、耐磨性等。等離子體熱處理技術(shù)03等離子體熱處理技術(shù)是利用等離子體對金屬材料進行加熱和冷卻的熱處理工藝，可以實現(xiàn)高溫、快速加熱和冷卻，改善材料的組織結(jié)構(gòu)和性能。先進熱處理技術(shù)05熱處理設備與應用箱式爐井式爐臺車式爐感應加熱爐熱處理爐型與特點結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，適用于小批量工件的加熱和冷卻。裝載量大，適用于大批量工件的連續(xù)生產(chǎn)。加熱均勻，熱效率高，適用于長軸類工件的加熱和冷卻。加熱速度快，效率高，適用于局部加熱和淬火。包括淬火槽、淬火壓床等，用于工件的淬火處理。淬火設備回火設備清洗設備檢測設備包括回火爐、回火壓床等，用于工件的回火處理。包括清洗機、清洗槽等，用于清洗工件表面的油污和雜質(zhì)。包括硬度計、金相顯微鏡等，用于檢測工件的力學性能和金相組織。熱處理輔助設備熱處理生產(chǎn)線組成包括上料、加熱、冷卻、清洗、檢測等工序。應用實例汽車零部件熱處理生產(chǎn)線，包括曲軸、連桿、齒輪等工件的淬火、回火、清洗和檢測等工序。通過熱處理生產(chǎn)線的自動化和智能化，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。熱處理生產(chǎn)線及應用實例06金屬學與熱處理實驗方法金相試樣制備包括取樣、磨制、拋光和蝕刻等步驟，以獲得清晰的金相組織。顯微組織觀察利用金相顯微鏡觀察金屬材料的顯微組織，如晶粒大小、形狀、相的分布和形態(tài)等。定量金相分析通過測量和統(tǒng)計金相組織中的特征參數(shù)，如晶粒度、相面積分數(shù)等，對金屬材料的性能進行評估。金相試樣制備及顯微組織觀察布氏硬度測試利用一定直徑的硬質(zhì)合金球在試樣表面施加壓力，測量壓痕直徑并計算硬度值。采用不同形狀的壓頭（如圓錐形或球形）在試樣表面施加壓力，根據(jù)壓痕深度計算硬度值。使用四棱錐形金剛石壓頭在試樣表面施加壓力，測量壓痕對角線長度并計算硬度值。硬度測試基于壓入法原理，即通過測量壓頭在試樣表面留下的壓痕尺寸來評估材料的硬度。不同測試方法采用不同的壓頭和加載條件，以獲得更準確的硬度值。洛氏硬度測試維氏硬度測試原理硬度測試方法及原理通過拉伸試樣至斷裂，測量其抗拉強度、屈服強度、延伸率等力學性能指標。