工程材料及成形技术 - 电子教材0(3)

亚共析钢的淬火加热温度为加热到Ac3以上30~50度。淬火后的组织为均匀细小的马氏体。过共析钢的淬火加热温度为Ac1以上30~50度，淬火后的组织为均匀细小的马氏体和粒状二次渗碳体，有利于增加钢的硬度和耐磨性。

4.2.2 淬火冷却介质 4.2.3 淬火冷却方法 1．单介质淬火法 2．双介质淬火 3 马氏体分级淬火 4．贝氏体等温淬火 5．冷处理

4.3 钢的表面淬火

表面淬火方法是将淬火零件表层金属迅速加热至相变温度以上．而心部末被加热．然后迅速冷却，使零件表层获得马氏体而心部仍为原始组织的“外硬内韧”状态。 表面淬火法所用零件材料的含碳量:0.40％—0. 50％。 4.3.1 感应加热表面淬火

感应加热是将钢件置于通人交变电流的线圈中，由于电磁感应，钢件产生频率相同、方向相反的交变电流。由于集肤效应，集中在钢件表层的高密度电流．在具有较大电阻的钢件表层呈涡旋流动并产生热效应，将钢件表层迅速加热至淬火温度．而钢件中心电流几乎为零．温度变化很小，这时经喷水冷却．钢件表面快冷淬火，得到一定深度的马氏体层。低温回火。

4.3.2 火焰加热表面淬火

火焰加热表面淬火法是用乙炔—氧或其他可燃气体燃烧时形成的高温火焰将工件表面加热到相变温度以上，然后立即喷水淬火冷却的方法。

4.4 钢的回火

回火就是把经过淬火的零件重新加热到低于Ac1，的某一温度，适当保温后，冷却到室温的热处理工艺。 4.4.1 回火目的

4.4.2 回火组织转变及性能变化 1．钢在回火时的组织转变 2. 回火后的组织和性能

(1)回火马氏体(250 ℃以下)是由淬火马氏体分解的极细小的高度弥散的ε碳化物分布在针状的低过饱和固溶体基体上，并保持共格关系。 (2)回火托氏体(350~450 ℃)是由高度弥

散的渗碳体分布在铁索体基础上 (3)回火索氏体(500~650 ℃)是由较细的渗碳体颗粒分布在铁索体基体上。

硬度和强度随回火温度升高而下降．其塑性和韧性随回火温度升高而提高。其原因是由于回火温度的提高，产生马氏体分解．渗碳体析出和聚集长大，固溶强化消失，弥散强化减弱，内应力消除。

4.4.3 回火工艺及应用

1．低温回火2.中温回火3．高温回火 4.4.4 回火脆性

第一类回火脆性；第二类回火脆性

4.5钢的淬透性

钢的淬透性； 淬透层的深度； 钢的淬硬性

钢的淬透性的影响因素：影响钢的淬透性主要是钢的临界冷却速度 淬透性与选材的关系。

4.7 钢的化学热处理

化学热处理是将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使介质中的一种或几种元素原子渗入工件表面，以改变钢件表层化学成分和组织，进而达到改进表面性能，满足技术要求的热处理工艺。

化学热处理基本过程：

①化学介质的分解即活性原子的产生；②活性原子被钢件表面吸收和溶解；③活性原子由表面向内部扩散，形成一定的扩散层。 4.7.1 渗碳

将钢放入渗碳的介质中加热并保温，使活性碳原子渗入钢的表层的工艺称为渗碳。 注意和表面淬火的区别

1．渗碳方法；2．渗碳工艺参数

渗碳时主要工艺参数是加热温度和保温时间。加热温度高可以使渗碳速度加快，但温度过高会使钢件品粒粗大，渗碳温度一般在900～950度。而渗碳后零件表面含碳量最好在0.85％。～1．05％范围内。

渗碳后的组织 常用于渗碳的钢为低碳钢和低碳合金钢，如20、20Cr、20CrMnTi、12CrNi3等。渗碳后缓冷组织自表面至心部依次为：过共析组织（珠光体+碳化物）、共析组织（珠光体）、亚共析组织（珠光体+铁素体）的过渡区，直至心部的原始组织。 3.渗碳后的热处理

渗碳后的工件表面为过共析钢组织，其硬度和耐磨性满足不了零件要求，必须进行淬火和低温回火。

渗碳件在淬火后必须要进行低温回火，回火温度为150～200度，以减少应力和脆性。回火后零件表面组织为回火马氏体和渗碳体 4.7.2 渗氮

渗氮是在一定温度下(一般在Ac1，温度下)使活性氯原子渗人工件表面的化学热处理工艺

4.8热处理零件的结构工艺性及技术条件标注

第六章 金 属 材 料

6.1 工业用钢概述

6.1.1 钢中杂质

锰、硅、硫、磷在钢中的分布、对性能的影响。 6.1.2 钢的分类与编号 1．钢的分类：（10min）

1）.按化学成分分类 ；2）.按质量分类；3）按用途分类 2.钢的编号 （20min）

按碳含量、合金元素的种类和数量以及质量级别来编号： 1.普通碳素结构钢 Q253-A.F 2.优质碳素结构钢 45、40Mn 3.碳素工具钢 T8或T10A 4.铸造碳钢 3．合金钢的编号

1）.低合金结构钢 Q353-C 2）.合金结构钢 60Si2Mn 3）.合金工具钢 5CrMnMo 4）.特殊性能钢

6.2 合金元素在钢中的作用

6.2.1 合金元素对钢中基本相的影响（15min） 1．形成合金铁素体 2．形成碳化物

6.2.2 合金元素对铁碳相图的影响 （10min） 6.2.3 合金元素对热处理及性能的影响 （15min） 1．对钢在加热时奥氏体化的影响 2．对过冷奥氏体分解的影响 3．对回火转变的影响

6.3 结构钢

6.3.1 普通结构钢 （10min）

普通碳素结构钢和低合金高强度结构钢 1．成分特点 2．热处理特点

普通结构钢使用时一般不进行热处理，大多数是在热轧状态下或热轧后正火状态下使用。其组织为铁素体和少量珠光体

普通碳素结构钢：一般工程用热轧钢板、钢带、型钢、棒钢等 低合金高强度结构钢：这类材料是用来制造桥梁、船舶、大型钢结构 6.3.2优质结构钢 （40min） 硫、磷含量均控制在0.035％以下 1．性能要求 2.成分特点 3.热处理特点

机器零件制造工艺流程一般为：下料 毛坯成形(通常为锻造) 预备热处理

粗加工 最终热处理 精加工 装配。

6.4 工具钢

6.4.1 性能要求 6.4.2 成分特点 6.4.3 锻造及热处理特点

6.5 特殊性能钢

特殊性能钢是指具有特殊的物理、化学性能的钢，如不锈钢、耐热钢和耐磨钢等

6.5 特殊性能钢

特殊性能钢是指具有特殊的物理、化学性能的钢，如不锈钢、耐热钢和耐磨钢等.

6.6 铸铁

6.6.1 铸铁的石墨化 （20min） 6.6.2 常用铸铁（50min） 1.铸铁的组织、分类与牌号

铸铁的性能除了与成分及基体组织有关外，更主要的是取决于石墨的形态(形状、大小、数量、分布等)，因此，工业铸铁一般根据石墨的形态来进行分类。 2.成分特点 3．铸铁性能特点 4．热处理特点 5．铸铁的应用

6.6.3 合金铸铁 （20min） 1．耐磨铸铁 2．耐热铸铁

3．耐蚀铸铁

6.7铝及其合金

6.7.1 纯铝 6.7.2 铝合金的分类

形变铝合金和铸造铝合金两大类

形变铝合金又可分为防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金和锻造铝合金。 铝硅铸造铝合金：又称为硅铝明

6.8铜及其合金

6.8.1 纯铜 6.8.2 黄铜

黄铜是以锌作为主要合金元素的铜合金．通常把铜锌二元合金称为普通黄铜，用“黄”字汉语拼音字首“H”表示，其后附以数字表示平均含铜量。 6.8.3 青铜

6.9 轴承合金

锡基轴承合金

6.10新型金属材料

形状记忆合金

第七章 铸造（金属液态成形）

7.1 砂型铸造（60min）

砂型铸造的工艺过程包括：混砂、造型和造芯、烘干、合箱、熔化与浇注、铸件的清理和检验等工序。

液态成形（铸造）的优点：

（1）适应性广，工艺灵活性大（材料、大小、形状几乎不受限制） （2）最适合形状复杂的箱体、机架、阀体、泵体、缸体等 （3）成本较低（铸件与最终零件的形状相似、尺寸相近）

主要问题：组织疏松、晶粒粗大，铸件内部常有缩孔、缩松、气孔等缺陷产生，导致铸件力学性能，特别是冲击性能较低。

分类：铸造从造型方法来分，可分为砂型铸造和特种铸造两大类。 其中砂型铸造工艺如图7-1所示。

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