机械基础金属材料与热处理.ppt

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1、机械基机械基础金属材料与金属材料与热处理理依据依据 劳动和社会保障部劳动和社会保障部 制定的制定的国家职业标准国家职业标准要求编写要求编写国家职业资格培训教材技能型人才培训用书金属材料与热处理第四章第四章 金属材料与热处理第四章 金属材料与热处理培训学习目标 熟悉常用金属材料的牌号、性能和选熟悉常用金属材料的牌号、性能和选用原则：了解钢铁热处理的方法、工艺特用原则：了解钢铁热处理的方法、工艺特点和应用范围；初步具有合理选用材料和点和应用范围；初步具有合理选用材料和确定热处理方法的能力。确定热处理方法的能力。一、金属材料的历史地位一、金属材料的历史地位1.1.材料材料发展与社会进步有着密切关系发

2、展与社会进步有着密切关系,它是衡量人它是衡量人 类类社会文明程度社会文明程度的标志之一，金属材料是现代文的标志之一，金属材料是现代文明的基础。明的基础。石器时代石器时代青铜器时代青铜器时代铁器时代铁器时代 2.2.目前，人目前，人类还处在金属器在金属器时期。期。虽然无机非金然无机非金 属属材料、高分子材料的使用量与日俱增，但在可预材料、高分子材料的使用量与日俱增，但在可预见的时期内，仍不会改变这种状况。见的时期内，仍不会改变这种状况。二、金属材料的分类二、金属材料的分类黑色黑色 金属金属有色有色 金属金属金属材料铸铁铸铁 钢钢 工程构件用钢工程构件用钢机器零件用钢机器零件用钢 工具钢工具钢 特

3、殊性能用钢特殊性能用钢(不锈钢及耐热钢不锈钢及耐热钢)轻金属轻金属(铝铝,镁镁,钛钛)重金属重金属(铜铜,锌锌,铅铅,镍镍)贵重金属贵重金属(金金,银银)稀有金属稀有金属(钨钼钒铌钴钨钼钒铌钴)放射金属放射金属(镭铀钍镭铀钍)结构金属材料结构金属材料 功能金属材料功能金属材料第四章 金属材料与热处理三、钢的表面热处理三、钢的表面热处理四、钢的表面处理四、钢的表面处理第四节合金钢第四节合金钢一、合金钢的特点及分一、合金钢的特点及分二、常用合金钢类二、常用合金钢类第五节铸铁第五节铸铁一、铸铁的分类及石墨化一、铸铁的分类及石墨化二、常用铸铁件二、常用铸铁件第六节非铁金属材料第六节非铁金属材料一、铝及

4、铝合金一、铝及铝合金二、铜及铜合金二、铜及铜合金三、滑动轴承合金三、滑动轴承合金四、硬质合金四、硬质合金复习思考题复习思考题目目 录录第四章 金属材料与热处理第一节金属材料的性能第一节金属材料的性能一、金属材料的力学性能一、金属材料的力学性能二、金属的物理、化学及工艺性二、金属的物理、化学及工艺性能能第二节碳素钢第二节碳素钢一、杂质元素对钢的影响一、杂质元素对钢的影响二、碳素钢的分类二、碳素钢的分类三、常用碳素钢三、常用碳素钢第三节钢的热处理第三节钢的热处理一、概述一、概述二、钢的普通热处理二、钢的普通热处理第四章 金属材料与热处理金属材料的性能金属材料的性能力力学学性性能能物物理理性性能能化

5、化学学性性能能工工艺艺性性能能第一节第一节第一节 金属材料的性能金属材料的性能第四章 金属材料与热处理力学性能力学性能 力学性能 指金属在外力的作用下，材指金属在外力的作用下，材料所表现出来的一系列特性和抵抗的能力。料所表现出来的一系列特性和抵抗的能力。外力按作用形式分静载荷、冲击载荷和交外力按作用形式分静载荷、冲击载荷和交变载荷等。材料的力学性能也分为强度、塑变载荷等。材料的力学性能也分为强度、塑性、性、硬度硬度、韧性和疲劳强度等。、韧性和疲劳强度等。第四章 金属材料与热处理第一节 金属材料的性能一、金属材料的力学性能1强度和塑性强度和塑性2硬度硬度(1)布氏硬度布氏硬度(2)洛氏硬度洛氏硬

6、度3冲击韧度冲击韧度4疲劳强度疲劳强度图图4-3 拉伸试样拉伸试样图图4-2 低碳钢力低碳钢力变形曲线图变形曲线图第四章 金属材料与热处理强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力。强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力。强度指标强度指标 塑性指标塑性指标塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。评定指标是断后伸长率和断面收缩率。评定指标是断后伸长率和断面收缩率。硬度硬度定义定义：指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。它是衡量材料软硬程：指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。它是衡量材料软硬程度的指标，其物理含义与试验方法有关。度的指标，其

7、物理含义与试验方法有关。布氏硬度布氏硬度洛氏硬度洛氏硬度第四章 金属材料与热处理1 1、布氏硬度试验、布氏硬度试验（布氏硬度计）原理原理:用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应的试验力用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入待测材料表面，保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力，测量压入待测材料表面，保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力，测量材料表面材料表面压痕直径压痕直径，以计算硬度的一种压痕硬度试验方法。，以计算硬度的一种压痕硬度试验方法。2 2、布氏硬度值布氏硬度值 用球面压痕单位面积上所承受有平均压力表用球面压痕单位面积上所承受有平均压力表示。示。如：120H

8、BS 500HBW4 4、测量范围、测量范围 用于测量灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等用于测量灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等.布氏硬度布氏硬度布氏硬度布氏硬度3 3、优缺点、优缺点（1 1）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）（2 2）可测的硬度值不高可测的硬度值不高（3 3）不测试成品与薄件不测试成品与薄件（4 4）测量费时，效率低测量费时，效率低第四章 金属材料与热处理1 1、洛氏硬度试验、洛氏硬度试验（洛氏硬度计）原理原理:用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的作用下压入试样表面，用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的

9、作用下压入试样表面，经规定时间后卸除试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一经规定时间后卸除试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一种压痕硬度试验。种压痕硬度试验。2 2、洛氏硬度值、洛氏硬度值 用测量的残余压痕深度表示。可从表盘上直接读用测量的残余压痕深度表示。可从表盘上直接读出。出。如：如：50HRC50HRC 4 4、测量范围、测量范围 用于测量用于测量淬火钢、硬质合金淬火钢、硬质合金等材料等材料.洛氏硬度洛氏硬度洛氏硬度洛氏硬度3 3、优缺点、优缺点（1 1）试验简单、方便、迅速试验简单、方便、迅速（2 2）压痕小，可测成品，薄件压痕小，可测成品，薄件（3 3）数据不够准确

10、，应测三点取平均值数据不够准确，应测三点取平均值（4 4）不应测组织不均匀材料，如铸铁。不应测组织不均匀材料，如铸铁。第四章 金属材料与热处理韧性金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为冲击韧性。常用一次摆锤冲击弯曲，试验来测定金属材料的冲击韧性。u冲击试样u冲击试样的原理及方法：冲击韧度越大，表示材料的冲击韧性越好。u小能量多次冲击试验第四章 金属材料与热处理疲劳强度 疲劳概念：在交变应力作用下，零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象称为金属的疲劳。第四章 金属材料与热处理第一节 金属材料的性能二、金属的物理、化学及工艺性能1物理性能物理性

11、能2化学性能化学性能3工艺性能工艺性能 ）由于机器零件的用途不同，对于其物理性能的要求也）由于机器零件的用途不同，对于其物理性能的要求也有所不同。有所不同。）金属材料的一些物理性能对于工艺性能还有一定的影响。）金属材料的一些物理性能对于工艺性能还有一定的影响。化学性能是指金属材料在化学作用下所表现的性能。化学性能是指金属材料在化学作用下所表现的性能。工艺性能是指金属材料是否易于加工成形的性能。工艺性能是指金属材料是否易于加工成形的性能。耐腐蚀性耐腐蚀性抗氧化性抗氧化性铸造性铸造性可锻性可锻性焊接性焊接性切削加工性切削加工性第四章 金属材料与热处理物理性能密度熔点导热性导电性热膨胀性磁性第四章

12、金属材料与热处理化学性能耐蚀性抗氧化性第四章 金属材料与热处理金属的工艺性能金属的工艺性能工艺性能是指金属材料是否易于加工成形，包括铸造性、可锻性、焊接性、切削加工性等。第四章 金属材料与热处理金属（材料）及合金在铸造工艺中获得优良铸件的能力称为铸造性能。1、流动性：熔融金属的流动能力称为流动性。主要受金属化学成份和浇注温度等的影响。2、收缩性：铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减小的现象称为引缩性。3、偏析倾向：金属凝固后，内部化学成分和组织的不均匀现象称为偏析。铸造性能：第四章 金属材料与热处理锻造性能：用锻压成形方法获得优良锻件的难易程度称为锻造性能。铸铁不能锻压。焊接性能：焊接接性能

13、是指能否将金属用一定的焊接方法焊成优良接头的性能。没有裂缝、气孔等缺陷，并且具有一定的力学性能。切削加性能：切削加工（性能）金属材料的难易程度称为切削加工性能。第四章 金属材料与热处理第四章 金属材料与热处理第二节 碳素钢碳素钢铁碳合金的基本知识铁碳合金的基本知识1.金属金属 金属是一种具有光泽（即对可见光强烈反射）、富有延展性、容易导电、导热等性质的物质。2.合金合金 具有两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质。3.铁碳合金铁碳合金 是以铁和碳为组元的二元合金。铁基材料中应用最多的一类碳钢和铸铁，就是一种工业铁碳合金材料。钢铁材料适用范围广阔的原因，首先在于可用的成分跨度大，从近于无碳的

14、工业纯铁到含碳4%左右的铸铁。C 0.0218%工业纯铁0.0218%C 2.11%钢(碳钢）2.11%C 4%铸铁第四章 金属材料与热处理第二节第二节 碳素钢碳素钢一、杂质元素对钢的影响一、杂质元素对钢的影响二、碳素钢的分类二、碳素钢的分类一、杂质元素对钢的影响一、杂质元素对钢的影响二、碳素钢的分类二、碳素钢的分类1锰和硅锰和硅2硫和磷硫和磷1按碳的质量分数分类按碳的质量分数分类2按钢的质量分类按钢的质量分类3按用途分类按用途分类低碳钢低碳钢w(C)0.25%中碳钢中碳钢w(C)0.25%0.60%高碳钢高碳钢w(C)0.60%普通碳素钢普通碳素钢优质碳素钢优质碳素钢高级优质碳素钢高级优质碳

15、素钢碳素结构钢碳素结构钢碳素工具钢碳素工具钢第四章 金属材料与热处理杂杂质质元元素素对对钢钢的的影影响响一、硅一、硅1 1、来源：炼钢后期作脱氧剂带入；、来源：炼钢后期作脱氧剂带入；2 2、对钢的性能影响：提高钢的强度、硬度；、对钢的性能影响：提高钢的强度、硬度；3 3、是钢中的有益元素。、是钢中的有益元素。二、锰二、锰1 1、来源：炼钢脱氧剂。、来源：炼钢脱氧剂。2 2、对钢的性能影响：提高钢的强度与硬度。、对钢的性能影响：提高钢的强度与硬度。3 3、是钢中的有益元素、是钢中的有益元素 三、硫三、硫1、来源：生铁带入；、来源：生铁带入；2、对钢的性能影响：对钢造成热脆性；、对钢的性能影响：对

16、钢造成热脆性；3、是钢中的有害元素。、是钢中的有害元素。四、磷四、磷1、来源：生铁带入；、来源：生铁带入；2、对钢的性能影响，对钢造成冷脆性；、对钢的性能影响，对钢造成冷脆性；3、是钢中的有害元素。、是钢中的有害元素。第四章 金属材料与热处理第二节第二节 铁碳素钢铁碳素钢三、常用碳素钢1碳素结构钢碳素结构钢2优质碳素结构钢优质碳素结构钢优质碳素结构钢钢号由两位数字构成，数字表示钢的平均优质碳素结构钢钢号由两位数字构成，数字表示钢的平均碳的质量分数的万分之几。碳的质量分数的万分之几。3碳素工具钢碳素工具钢碳素工具钢的钢号以碳素工具钢的钢号以“碳碳”字汉语拼音字首字汉语拼音字首“T”与其后面与其后

17、面的一组数字组成，数字表示钢中平均碳的质量分数为千分之几。的一组数字组成，数字表示钢中平均碳的质量分数为千分之几。4铸钢铸钢铸钢的钢号用铸钢的钢号用“ZG+两组数字两组数字”表示，表示，ZG是是“铸钢铸钢”二字二字汉语拼音首位字母，两组数字分别表示最低屈服点和最低抗拉汉语拼音首位字母，两组数字分别表示最低屈服点和最低抗拉强度的值，单位是强度的值，单位是MPa。脱氧方法（脱氧方法（沸腾钢、镇静钢分别以沸腾钢、镇静钢分别以“F”、“Z”表示；半镇静钢表示；半镇静钢用用“b”表示，表示，“Z”可以省略可以省略质量等级（质量等级（质量等级分质量等级分A、B、C、D四级，四级，A级质量最低）级质量最低）

18、屈服点数值（屈服点数值（表示表示s235MPa）屈服点字母屈服点字母Q235AF第四章 金属材料与热处理练习说出下列钢号的含义45Q215 AF65MnT10AZG270-500第四章 金属材料与热处理第四章 金属材料与热处理第四章 金属材料与热处理第三节第三节 钢的热处理（自学）钢的热处理（自学）一一、金属及合金的构造、金属及合金的构造 纯金属的构造纯金属的构造纯金属的构造纯金属的构造 合金的构造合金的构造合金的构造合金的构造二、钢平衡状态下的组织和性能二、钢平衡状态下的组织和性能三、钢的加热和冷却三、钢的加热和冷却四、钢的普通热处理（四、钢的普通热处理（4种）种）五、钢的表面热处理五、钢的

19、表面热处理六、钢的表面处理六、钢的表面处理第四章 金属材料与热处理第三节第三节钢的热处理钢的热处理一、概述一、概述1钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变2钢在冷却时的组织和性能钢在冷却时的组织和性能(1)冷却的目的冷却的目的(2)钢热处理的冷却方式钢热处理的冷却方式(3)钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变1)珠光体型转变珠光体型转变 珠光体转变珠光体转变 索氏体转变索氏体转变(又称细珠光体转变又称细珠光体转变)托氏体转变托氏体转变(又称极细珠光体又称极细珠光体)2)马氏体转变马氏体转变第四章 金属材料与热处理 铁碳合金一、铁碳合金的基本组织1铁素体铁素体碳溶解在碳溶解在Fe中形成的固溶体叫铁

20、素体，通常用中形成的固溶体叫铁素体，通常用F表示。表示。2奥氏体奥氏体碳溶解在碳溶解在Fe中形成的固溶体叫奥氏体，通常用中形成的固溶体叫奥氏体，通常用A表表示。示。3渗碳体渗碳体碳与铁相互作用形成的化合物碳与铁相互作用形成的化合物Fe3C叫渗碳体。叫渗碳体。4珠光体珠光体由铁素体和渗碳体组成的机械混合物叫珠光体，通常由铁素体和渗碳体组成的机械混合物叫珠光体，通常用用P表示。表示。5莱氏体莱氏体由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物叫莱氏体，通由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物叫莱氏体，通常用常用Ld表示。表示。第四章 金属材料与热处理第二节 铁碳合金二、铁碳相图简介1相图中的特性点相图中的特性点 和特

21、性线和特性线图图4-3 简化后的铁碳相图简化后的铁碳相图第四章 金属材料与热处理第二节 铁碳合金二、铁碳相图简介2典型合金的结晶过程典型合金的结晶过程在铁碳相图上，可以按铁碳合金的碳的质量分数不同分为工业纯在铁碳相图上，可以按铁碳合金的碳的质量分数不同分为工业纯铁、钢和白口铸铁三大类。铁、钢和白口铸铁三大类。3铁碳合金的组织和性能铁碳合金的组织和性能从铁碳相图可知，铁碳合金的组织从铁碳相图可知，铁碳合金的组织与碳的质量分数有很大的关系，随碳的与碳的质量分数有很大的关系，随碳的质量分数的增加，室温下的组织变化如质量分数的增加，室温下的组织变化如下：下：P+FPP+Fe3CP+Fe3C+LdLdL

22、d+Fe3C4铁碳相图的应用铁碳相图的应用铁碳相图较全面地总结了铁碳合金的组织和性能随成分变化的规律，铁碳相图较全面地总结了铁碳合金的组织和性能随成分变化的规律，从而为选择材料提供了理论依据。同时，铁碳相图又是制定铸、锻、热从而为选择材料提供了理论依据。同时，铁碳相图又是制定铸、锻、热处理加工工艺的重要依据处理加工工艺的重要依据图图4-4碳的质量分数对钢碳的质量分数对钢的力学性能的影响的力学性能的影响第四章 金属材料与热处理第四节第四节 钢的热处理钢的热处理二、钢的普通热处理二、钢的普通热处理1退火退火退火是将钢加热到工艺预定的某一温度，经保温后缓慢退火是将钢加热到工艺预定的某一温度，经保温后

23、缓慢冷却下来的热处理方法。冷却下来的热处理方法。2正火正火正火是将钢加热到工艺规定的某一温度，使钢的组织完正火是将钢加热到工艺规定的某一温度，使钢的组织完全转变为奥氏体，经保温一段时间后，在空气中冷却到室温全转变为奥氏体，经保温一段时间后，在空气中冷却到室温的工艺方法。的工艺方法。在实际生产中，正火主要应用于下列几个方面：在实际生产中，正火主要应用于下列几个方面：凡碳的质量分数低于凡碳的质量分数低于045%的碳钢，都用正火替代退的碳钢，都用正火替代退火；火；过共析钢常用正火来消除网状渗碳体，给球化退火作过共析钢常用正火来消除网状渗碳体，给球化退火作组织上的准备；组织上的准备；对使用性能要求不高

24、的工件，常用正火代替调质。对使用性能要求不高的工件，常用正火代替调质。1)完全退火完全退火2)球化退火球化退火3)去应力退火去应力退火第四章 金属材料与热处理第四节第四节 钢的热处理钢的热处理3淬火淬火淬火是将钢加热到临界温度淬火是将钢加热到临界温度Ac1或或Ac3以上，保温一段时以上，保温一段时间，然后快速冷却下来的一种热处理方法。间，然后快速冷却下来的一种热处理方法。(1)淬火加热温度的选择淬火加热温度的选择(2)淬火加热的保温淬火加热的保温(3)淬火介质淬火介质(4)淬火方法及应用淬火方法及应用(5)淬透性与淬硬性淬透性与淬硬性4回火回火回火就是将淬火钢重新加热到工艺预定的某一温度回火就

25、是将淬火钢重新加热到工艺预定的某一温度(低于低于临界温度临界温度)，经保温后再冷却到室温的热处理工艺，经保温后再冷却到室温的热处理工艺(1)低温回火低温回火(2)中温回火中温回火(3)高温回火高温回火二、钢的普通热处理二、钢的普通热处理1)单介质淬火单介质淬火2)双介质淬火双介质淬火3)马氏体分级淬火马氏体分级淬火4)贝氏体等温淬火贝氏体等温淬火第四章 金属材料与热处理三、钢的表面热处理三、钢的表面热处理第四节第四节 钢的热处理钢的热处理1表面淬火表面淬火加热工件的方法主要有加热工件的方法主要有2化学热处理化学热处理(1)渗碳：渗碳是使介质分解出的活性碳原子渗入工件表层，提渗碳：渗碳是使介质分

26、解出的活性碳原子渗入工件表层，提高表层组织中的碳的质量分数，经淬火及低温回火使工件表层具有高表层组织中的碳的质量分数，经淬火及低温回火使工件表层具有高的硬度和耐磨性，而心部仍保持原来的组织和性能的热处理工艺高的硬度和耐磨性，而心部仍保持原来的组织和性能的热处理工艺方法。渗碳主要用于低碳钢和低碳合金钢，方法分为固体渗碳法和方法。渗碳主要用于低碳钢和低碳合金钢，方法分为固体渗碳法和气体渗碳法等，目前生产中广泛应用的是气体渗碳法。气体渗碳法等，目前生产中广泛应用的是气体渗碳法。(2)渗氮：渗氮是使化学介质分解出的活性氮原子，渗入工件表渗氮：渗氮是使化学介质分解出的活性氮原子，渗入工件表层形成氮化层的

27、热处理工艺方法。渗氮方法是气体渗氮，气体渗氮层形成氮化层的热处理工艺方法。渗氮方法是气体渗氮，气体渗氮用钢以中碳合金钢为主，使用最广泛的钢为用钢以中碳合金钢为主，使用最广泛的钢为38CrMoAlA。感应加热感应加热火焰加热火焰加热第四章 金属材料与热处理第四节第四节 钢的热处理钢的热处理三、钢的表面热处理三、钢的表面热处理1氧化氧化氧化的基本原理是将工件置于浓碱和氧化剂亚硝酸钠或硝酸氧化的基本原理是将工件置于浓碱和氧化剂亚硝酸钠或硝酸钠的溶液中加热。如需改善表面质量和色泽，可适量增加一些磷钠的溶液中加热。如需改善表面质量和色泽，可适量增加一些磷酸三钠，使零件表面很快生成一层均匀而致密的氧化膜，

28、其颜色酸三钠，使零件表面很快生成一层均匀而致密的氧化膜，其颜色随氧化膜的加厚，由初现时的黄色转变为橙色、红色、紫红色、随氧化膜的加厚，由初现时的黄色转变为橙色、红色、紫红色、紫色、蓝色到黑色。若使用的氧化剂是亚硝酸钠，得到的氧化膜紫色、蓝色到黑色。若使用的氧化剂是亚硝酸钠，得到的氧化膜呈蓝褐色，光泽较好，俗称发蓝。若使用的氧化剂是硝酸钠，得呈蓝褐色，光泽较好，俗称发蓝。若使用的氧化剂是硝酸钠，得到的氧化膜呈深黑色，俗称发黑。到的氧化膜呈深黑色，俗称发黑。2磷化磷化磷化是把工件置于磷酸盐溶液中进行处理，使金属表面生成磷化是把工件置于磷酸盐溶液中进行处理，使金属表面生成一层不溶于水的磷酸盐薄膜的过

29、程。由于磷化层有微孔，能促使一层不溶于水的磷酸盐薄膜的过程。由于磷化层有微孔，能促使清漆、切削液和润滑油的浸润，且和油漆有很强的结合力，可作清漆、切削液和润滑油的浸润，且和油漆有很强的结合力，可作油漆的底层。磷化层的抗蚀能力很强，有一定的抗氧化能力，电油漆的底层。磷化层的抗蚀能力很强，有一定的抗氧化能力，电绝缘性也很高，可以用它作为机械零件的防护层。绝缘性也很高，可以用它作为机械零件的防护层。第四章 金属材料与热处理第四章 金属材料与热处理第四节合金钢第四节合金钢一、合金钢的特点及分类一、合金钢的特点及分类1合金钢的特点合金钢的特点优点优点缺点：缺点：合金钢冶炼较困难、价格较高，且容易产生冶金

30、缺陷，所以合金钢冶炼较困难、价格较高，且容易产生冶金缺陷，所以 只有当碳素钢不能满足要求时才使用。只有当碳素钢不能满足要求时才使用。2分类分类按用途按用途可分为可分为3合金钢钢号的表示方法合金钢钢号的表示方法合金结构钢的钢号是采用合金结构钢的钢号是采用“二位数字二位数字+化学元素符号化学元素符号+数数字字”的方法来表示的。的方法来表示的。1)力学性能好。力学性能好。2)具有较好的淬透性。具有较好的淬透性。3)某些合金钢还具有特殊的物理、化学性能。某些合金钢还具有特殊的物理、化学性能。合金结构钢合金结构钢合金工具钢合金工具钢特殊性能钢特殊性能钢低合金钢低合金钢w(Me)5%中合金钢中合金钢w(M

31、e)5%10%高合金钢高合金钢w(Me)10%按合金元素的按合金元素的含量分为含量分为第四章 金属材料与热处理二、常用合金钢二、常用合金钢第五节合金钢第五节合金钢1低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢2机械结构用合金钢机械结构用合金钢3合金工具钢和高速工具钢合金工具钢和高速工具钢(1)合金工具钢合金工具钢(2)高速工具钢高速工具钢4特殊性能钢特殊性能钢 冷作模具钢冷作模具钢 热作模具钢热作模具钢(1)合金渗碳钢合金渗碳钢(2)合金调质钢合金调质钢(3)合金弹簧钢合金弹簧钢(4)滚动轴承钢滚动轴承钢(1)不锈钢不锈钢(2)耐热钢耐热钢(3)耐磨钢耐磨钢1)量量 具具 刃刃 具具 钢钢2)耐冲击工

32、具钢耐冲击工具钢3)模模 具具 钢钢第四章 金属材料与热处理不锈钢不锈钢不锈钢的成分特点是铬和镍质量分数较高，碳的质量分数较低。铬不锈钢 铬镍不锈钢第四章 金属材料与热处理不锈钢应用常用不锈钢的牌号有常用不锈钢的牌号有1 Cr18Ni91 Cr18Ni9、0Cr18Ni90Cr18Ni9、1Cr171Cr17、00Cr30Mo200Cr30Mo2。含碳量较低的钢含碳量较低的钢1 Cr131 Cr13、2 Cr132 Cr13用于制造耐腐蚀、用于制造耐腐蚀、受冲击载荷的零件。受冲击载荷的零件。如汽轮机叶片、水压机阀门等零件、导水叶。如汽轮机叶片、水压机阀门等零件、导水叶。含碳量较高的钢含碳量较高

33、的钢3 Cr133 Cr13、3 Cr13 Mo 3 Cr13 Mo、7Cr137Cr13等用等用于制造弹簧、轴承、医疗器械等于制造弹簧、轴承、医疗器械等铬镍不锈钢铬镍不锈钢铬镍不锈钢常用牌号有铬镍不锈钢常用牌号有0 Cr19 Ni90 Cr19 Ni9、1 Cr18 Ni91 Cr18 Ni9第四章 金属材料与热处理第五节 铸铁1、定义：铸铁是含碳量大于、定义：铸铁是含碳量大于2.11的铁碳的铁碳合金。合金。工业上常用铸铁含碳量一般为2.54第四章 金属材料与热处理第六节第六节 铸铁铸铁一、铸铁的分类及石墨化一、铸铁的分类及石墨化1分类分类(1)白口铸铁碳全部以渗碳体的形式存在。白口铸铁碳全

34、部以渗碳体的形式存在。(2)灰铸铁碳大部分以片状石墨形式存在。灰铸铁碳大部分以片状石墨形式存在。(3)可锻铸铁碳大部分以团絮状石墨存在。可锻铸铁碳大部分以团絮状石墨存在。(4)球墨铸铁碳大部分以自由状态的球状存在。球墨铸铁碳大部分以自由状态的球状存在。(5)蠕墨铸铁将高碳、低硫、低磷及含有一定硅、锰的铁蠕墨铸铁将高碳、低硫、低磷及含有一定硅、锰的铁液，经过炉前处理后，得到的一种蠕虫状石墨的铸铁。液，经过炉前处理后，得到的一种蠕虫状石墨的铸铁。为了进一步提高铸铁的性能，或为了得到某种特殊的物理、为了进一步提高铸铁的性能，或为了得到某种特殊的物理、化学性能，在铸铁中加入铬、钼、钒、铜、铝等元素，即

35、成为合化学性能，在铸铁中加入铬、钼、钒、铜、铝等元素，即成为合金铸铁。金铸铁。2影响石墨化的因素影响石墨化的因素(1)化学成分的影响化学成分的影响(2)冷却速度的影响冷却速度的影响第四章 金属材料与热处理二、常用铸铁件二、常用铸铁件第六节第六节 铸铁铸铁1灰铸铁灰铸铁用途：制造承受压力和要求减振的床身、机架、箱体、壳体，经受摩用途：制造承受压力和要求减振的床身、机架、箱体、壳体，经受摩擦的导轨等，以及其他低负荷、不重要的零件。擦的导轨等，以及其他低负荷、不重要的零件。牌号：用牌号：用“灰铁灰铁”二字的汉语拼音字首二字的汉语拼音字首“HT”与其后面一组数字表示。与其后面一组数字表示。数字表示铸铁

36、最小抗拉强度数字表示铸铁最小抗拉强度b值。例如值。例如HT150表示最小抗拉强度表示最小抗拉强度b为为150MPa的灰铸铁。的灰铸铁。2可锻铸铁可锻铸铁用途：可用来制造承受冲击、振动及扭转载荷下的工作零件。如凸轮、用途：可用来制造承受冲击、振动及扭转载荷下的工作零件。如凸轮、连杆、齿轮等。连杆、齿轮等。牌号：）铁素体可锻铸铁的牌号用牌号：）铁素体可锻铸铁的牌号用“可铁黑可铁黑”三字的汉语拼音字首三字的汉语拼音字首 “KTH”及其后面两组数字表示。两组数字分别表示抗拉强及其后面两组数字表示。两组数字分别表示抗拉强 度度b和断后伸长率和断后伸长率的最小值。的最小值。）珠光体可锻铸铁的牌号用）珠光体

37、可锻铸铁的牌号用“可铁珠可铁珠”三字的汉语拼音字首三字的汉语拼音字首 “KTZ”表示。例如表示。例如KTZ45006表示表示b450MPa，6%的珠光体可锻铸铁。的珠光体可锻铸铁。铁素体铁素体(黑心黑心)可锻铸铁可锻铸铁珠光体可锻铸铁珠光体可锻铸铁第四章 金属材料与热处理3球墨铸球墨铸用途：它被广泛应用于制造柴油机、汽车发动机的曲轴、连杆、缸用途：它被广泛应用于制造柴油机、汽车发动机的曲轴、连杆、缸套、齿轮、支架等。套、齿轮、支架等。牌号：用牌号：用“球铁球铁”二字汉语拼音字首二字汉语拼音字首“QT”及其后面两组数字表示。及其后面两组数字表示。两组数字分别表示最低抗拉强度两组数字分别表示最低抗

38、拉强度b与断后伸长率与断后伸长率的值。例如的值。例如QT40018表示表示b400MPa，18%的球墨铸铁。的球墨铸铁。4蠕墨铸铁蠕墨铸铁用途：制造复杂的大型铸件和大型机床零件，如立柱等。特别适用用途：制造复杂的大型铸件和大型机床零件，如立柱等。特别适用于制造受冲击的铸件，如大型柴油机的气缸盖、制动盘和制动毂；也适于制造受冲击的铸件，如大型柴油机的气缸盖、制动盘和制动毂；也适用于制造耐压气密件，如阀体等。用于制造耐压气密件，如阀体等。牌号：用符号牌号：用符号“RuT”及其后数字表示，其中及其后数字表示，其中“RuT”是蠕铁两字汉是蠕铁两字汉语拼音的第一字母，其后面的数字表示最低抗拉强度语拼音的

39、第一字母，其后面的数字表示最低抗拉强度(b)值。如值。如RuT340表示抗拉强度表示抗拉强度b340MPa的蠕墨铸铁。的蠕墨铸铁。第六节第六节 铸铁铸铁二、常用铸铁件二、常用铸铁件第四章 金属材料与热处理一、铝及铝合金一、铝及铝合金第六节第六节非铁金属材料非铁金属材料1纯铝纯铝2铝合金铝合金(1)变形铝合金变形铝合金变形铝合金采用四位字符牌号命名，牌号用变形铝合金采用四位字符牌号命名，牌号用28系列表示。系列表示。牌号的第一位数字是以主要合金元素牌号的第一位数字是以主要合金元素Cu、Mn、Si、Mg、Mg+Si、Zn和和其他元素的顺序来表示变形铝合金的组别。牌号第二位的字母表示原始其他元素的顺

40、序来表示变形铝合金的组别。牌号第二位的字母表示原始纯铝的改型情况，如果字母为纯铝的改型情况，如果字母为A，则表示为原始纯铝，若为其他字母，则，则表示为原始纯铝，若为其他字母，则表示为原始纯铝的改型。牌号的最后两位数字用来区分同一组中不同的表示为原始纯铝的改型。牌号的最后两位数字用来区分同一组中不同的铝合金。如：铝合金。如：2A11表示以铜为主要合金元素的变形铝合金。表示以铜为主要合金元素的变形铝合金。(2)铸造铝合金铸造铝合金铸造铝合金的代号用铸造铝合金的代号用“铸铝铸铝”二字的汉语拼音字首二字的汉语拼音字首“ZL”加三位数字加三位数字表示。其中第一位数字表示合金的类别，第二、三位数字表示合金

41、的顺表示。其中第一位数字表示合金的类别，第二、三位数字表示合金的顺序号。例如：序号。例如：ZL102表示表示2号铸造铝硅合金。铸造铝合金种类较多，但应号铸造铝硅合金。铸造铝合金种类较多，但应用最广的是铝用最广的是铝硅合金。它具有良好的铸造性能和耐蚀性。常用来制造硅合金。它具有良好的铸造性能和耐蚀性。常用来制造内燃机活塞、气缸盖、气缸体、气缸散热套等。内燃机活塞、气缸盖、气缸体、气缸散热套等。工业纯铝的旧牌号有L1、L2、L3，符号L表示铝，后面的数字越大纯度越低。对应新牌号为1070、1060、1050。1)防锈铝合金2)硬铝合金3)超硬铝合金。4)锻造铝合金第四章 金属材料与热处理铜及铜合金

42、说一说 常见的铜制品 黄铜 紫铜 白铜青铜第四章 金属材料与热处理二、铜及铜合金二、铜及铜合金第七节第七节非铁金属材料非铁金属材料1纯铜（紫铜）纯铜（紫铜）纯铜具有很好的导电导热性，其熔点为纯铜具有很好的导电导热性，其熔点为1083，密度为，密度为893103kg/m3，有很好的塑性、抗蚀性。工业纯铜牌号有，有很好的塑性、抗蚀性。工业纯铜牌号有T1、T2、T3三种，序号愈大，纯度愈低。三种，序号愈大，纯度愈低。T1、T2主要用来制主要用来制造导电器材或配制高级铜合金，造导电器材或配制高级铜合金，T3主要用来配制普通铜合金。主要用来配制普通铜合金。2黄铜黄铜黄铜是铜和锌的合金，它的颜色随锌的质量

43、分数的增加，黄铜是铜和锌的合金，它的颜色随锌的质量分数的增加，由黄色变到淡黄色。它分普通黄铜和特殊黄铜两大类。由黄色变到淡黄色。它分普通黄铜和特殊黄铜两大类。(1)普通黄铜普通黄铜 普通黄铜为简单的铜锌合金。普通黄铜为简单的铜锌合金。其中其中H96具有具有良好的塑性和抗蚀性，可冷拉成黄铜管，用作散热器、冷凝器良好的塑性和抗蚀性，可冷拉成黄铜管，用作散热器、冷凝器的管子；的管子；H70具有较高的强度和优异的冷热变形能力，可以热具有较高的强度和优异的冷热变形能力，可以热轧和冷轧成板材、带材、棒材和冷拉成线材、管材，用作深冲轧和冷轧成板材、带材、棒材和冷拉成线材、管材，用作深冲压零件，如弹壳、轴套、

44、散热器等。压零件，如弹壳、轴套、散热器等。(2)特殊黄铜特殊黄铜 第四章 金属材料与热处理辨别黄铜与黄金的方法物理性质硬度：纯金柔软、硬度低，用指甲能划出浅痕，牙咬能留下牙印，成色高的黄金饰品比成色低的柔软，含铜越多越硬，折弯法也能试验硬度，纯金柔软，容易折弯，纯度越低，越不易折弯。测密度：黄金密度大。化学性质1、放入稀酸里面，有气泡冒出的是假的，因为假货多掺有锌，会与酸反应。2、放在火上烧，所谓真金不怕火炼，假金由于含有铜，在火烤下会被氧化成黑色的氧化铜。3、加热后放到乙醛溶液中，变红的是黄铜（也就是假黄金）加CuSO4溶液，有红色金属析出的是黄铜第四章 金属材料与热处理辨别银和白铜白铜白铜

45、是以镍为主要添加元素的铜基合金，呈银白色，有金属光泽，故名白铜。当把镍熔入红铜里，含量超过16%以上时，产生的合金色泽就变得洁白如银，镍含量越高，颜色越白。白铜中镍的含量一般为25%。由于白铜和纯银肉眼难以分辨，在买银饰品时容易上当受骗。帮你快速的辨别纯银和白铜。观察法：通常白铜仿银只是在表面加了一层白银，经过长期的磨损原来的银色会泛红，而纯银饰品只会因氧化变黑，经过清洗后始终保持白色。消毒液法：由于消毒液等类似化学药剂含有氯酸盐等，氯酸盐与纯银首饰碰到会产生化学反应，导致纯银表面很快的变黑，但是通过洗银水、牙膏等清洗后能恢复白亮。白铜中的主要成分是铜，难以溶于氯化物中，因此即使碰到消毒液等类

46、似物质不会有什么反应。高温法：第四章 金属材料与热处理3青铜青铜(1)锡青铜特点是具有高的耐磨性、耐磨蚀性和良好的锡青铜特点是具有高的耐磨性、耐磨蚀性和良好的铸造性能。锡含量低的锡青铜适于压力加工，锡含量较高的铸造性能。锡含量低的锡青铜适于压力加工，锡含量较高的锡青铜适于铸造。锡青铜适于铸造。压力加工锡青铜的牌号用压力加工锡青铜的牌号用“Q+Sn+数字数字”表示。表示。铸造锡青铜的牌号前加铸造锡青铜的牌号前加“铸铸”字的汉语拼音字首字的汉语拼音字首“Z”字字和基体金属及主要合金元素符号表示。和基体金属及主要合金元素符号表示。锡青铜一般多用于耐磨零件和酸、碱、蒸汽等腐蚀性气体接锡青铜一般多用于耐

47、磨零件和酸、碱、蒸汽等腐蚀性气体接触的零件，如蜗轮、衬套、轴瓦等。触的零件，如蜗轮、衬套、轴瓦等。(2)特殊青铜其中以铝为主加合金元素的铜合金，称为铝特殊青铜其中以铝为主加合金元素的铜合金，称为铝青铜；铝青铜具有高的强度、耐蚀性和抗磨性，适于制作蜗青铜；铝青铜具有高的强度、耐蚀性和抗磨性，适于制作蜗轮等零件。以铍为主加合金元素的铜合金，称为铍青铜；铍轮等零件。以铍为主加合金元素的铜合金，称为铍青铜；铍青铜具有高的弹性极限，主要用于制作各种精密仪器、仪表青铜具有高的弹性极限，主要用于制作各种精密仪器、仪表的重要弹性元件，如钟表齿轮、高温高速下工作的轴承等。的重要弹性元件，如钟表齿轮、高温高速下工

48、作的轴承等。第七节第七节非铁金属材料非铁金属材料二、铜及铜合金二、铜及铜合金第四章 金属材料与热处理三、滑动轴承合金三、滑动轴承合金第七节第七节非铁金属材料非铁金属材料轴承合金必须具备下列特性：轴承合金必须具备下列特性：1)足够的强度，以便承受载荷。足够的强度，以便承受载荷。2)足够的硬度和耐磨性，以免过早磨损而失效。足够的硬度和耐磨性，以免过早磨损而失效。3)良好的减摩性、耐磨性。良好的减摩性、耐磨性。4)良好的耐蚀性和导热性。良好的耐蚀性和导热性。5)足够的韧性、塑性，以抵抗冲击和振动足够的韧性、塑性，以抵抗冲击和振动。常用的轴承合金有锡基轴承合金和铅基轴承合金两类：常用的轴承合金有锡基轴

49、承合金和铅基轴承合金两类：1）锡基轴承合金：主要用于高速、重载等情况下，如大功）锡基轴承合金：主要用于高速、重载等情况下，如大功率汽轮机、电动机、发电机的轴承。率汽轮机、电动机、发电机的轴承。2）铅基轴承合金：主要用于高速、中载或中速、重载条件）铅基轴承合金：主要用于高速、中载或中速、重载条件下，如汽轮机、发电机、减速器、球磨机及轧钢机等机械的轴承。下，如汽轮机、发电机、减速器、球磨机及轧钢机等机械的轴承。第四章 金属材料与热处理四、硬质合金四、硬质合金第七节第七节非铁金属材料非铁金属材料硬质合金的特点是具有很高的硬度硬质合金的特点是具有很高的硬度(6981HRC)和热硬和热硬性性(可达可达9

50、001 000)、良好的耐磨性并具有较高的抗压强度。、良好的耐磨性并具有较高的抗压强度。它可以加工高速钢刀具所不能加工的材料，经常制成一定规格它可以加工高速钢刀具所不能加工的材料，经常制成一定规格的刀片，镶焊在刀体上使用。的刀片，镶焊在刀体上使用。1钨钴类硬质合金钨钴类硬质合金钨钴类硬质合金的牌号用钨钴类硬质合金的牌号用“硬硬”、“钴钴”二字汉语拼音字二字汉语拼音字首首“YG”加钴的百分含量表示。含钴量高的硬质合金刀具用于加钴的百分含量表示。含钴量高的硬质合金刀具用于冲击振动大的粗加工，含钴量少的硬质合金刀具用于精加工。冲击振动大的粗加工，含钴量少的硬质合金刀具用于精加工。2钨钛钴类硬质合金钨