机械基础-第二节黑色金属、第三节有色金属及其合金课件.ppt
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- 机械 基础 第二 黑色金属 三节 有色金属 及其 合金 课件
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1、普通碳素结构钢:普通碳素结构钢:Q+屈服强度屈服强度+质量等级符号质量等级符号+脱氧符号脱氧符号优质碳素结构钢:优质碳素结构钢:两位数两位数+(元素符号)(元素符号)碳素工具钢:碳素工具钢:T+数字数字+(A)数字为碳含量万分数。如数字为碳含量万分数。如45、65Mn数字为碳含量千分数,数字为碳含量千分数,A高级优质钢。如高级优质钢。如T8、T10A合金结构钢:合金结构钢:两位数两位数+合金元素合金元素+数字数字 两位数为碳含量的万分数,后面数字是元素含量的百分数,如果元素含量低于两位数为碳含量的万分数,后面数字是元素含量的百分数,如果元素含量低于1.5%,只注符号,不标含量。如,只注符号,不
2、标含量。如20Cr、60Si2Mn。滚动轴承钢:滚动轴承钢:G+合金元素合金元素+数字数字数字是元素含量的千分数数字是元素含量的千分数。如。如GCr15合金工具钢:合金工具钢:一位数一位数+合金元素合金元素+数字数字一位数为碳含量千分数,碳超过一位数为碳含量千分数,碳超过1%时不注,其他同合金结构钢。如时不注,其他同合金结构钢。如CrWMn、9Mn2V不锈钢:不锈钢:主要有主要有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr18Ni9等。等。灰铸铁:灰铸铁:HT+最低抗拉强度最低抗拉强度可锻铸铁:可锻铸铁:KT+最低抗拉强度最低抗拉强度最小伸长率最小伸长率KT后如有后如有H、Z,H指黑
3、心(铁素体),指黑心(铁素体),Z指珠光体。如指珠光体。如KT30006、KTZ55004球墨铸铁:球墨铸铁:QT+最低抗拉强度最低抗拉强度最小伸长率最小伸长率如如Q235A、Q275如如HT300如如QT40018耐热钢:耐热钢:主要有主要有1Cr13Si13、4Cr14Ni14W2Mo、4Cr9Si2等。等。铸钢:铸钢:主要有主要有ZGMn13。复习提问复习提问1 1、指出下列材料的牌号和含义、指出下列材料的牌号和含义HT150HT150;GCr15GCr15;40Cr40Cr;9SiCr9SiCr;W18CrVW18CrV;1Cr131Cr13;KTZ550-04KTZ550-04;15
4、MnTi15MnTi;60Si2Mn60Si2MnHT150HT150GCr15GCr1540Cr40Cr9SiCr9SiCr最小抗拉强度为最小抗拉强度为150MPa150MPa的灰铸铁。的灰铸铁。铬平均质量分数为铬平均质量分数为1.5%1.5%的滚动轴承钢。的滚动轴承钢。平均碳的质量分数为平均碳的质量分数为0.4%0.4%,铬含量小于,铬含量小于1.5%1.5%的合金结构钢。的合金结构钢。平均碳的质量分数为平均碳的质量分数为0.9%0.9%、硅和锰的质、硅和锰的质量分数小于量分数小于1.5%1.5%的合金工具钢。的合金工具钢。复习提问复习提问1 1、指出下列材料的牌号和含义、指出下列材料的牌
5、号和含义W18CrW18CrVV1Cr131Cr13KTZ550-04KTZ550-04碳的质量分数大于碳的质量分数大于1%1%、钨的质量分、钨的质量分数为数为18%18%、铬的质量分数为、铬的质量分数为%、钒、钒的质量分数小于的质量分数小于1.5%1.5%的合金工具钢。的合金工具钢。碳质量分数为碳质量分数为0.1%0.1%、铬的质量分数为、铬的质量分数为13%13%的不锈钢。的不锈钢。最低抗拉强度为最低抗拉强度为550MPa550MPa、最小伸、最小伸长率为长率为4%4%、珠光体组织的可锻铸铁。、珠光体组织的可锻铸铁。复习提问复习提问1 1、指出下列材料的牌号和含义、指出下列材料的牌号和含义
6、15MnTi15MnTi60Si2Mn60Si2Mn平均碳的质量分数平均碳的质量分数0.15%0.15%,锰、钛的质,锰、钛的质量分数小于量分数小于1.5%1.5%的合金结构钢。的合金结构钢。平均碳的质量分数为平均碳的质量分数为0.6%0.6%、硅的质量、硅的质量分数为分数为2%2%、锰含量小于、锰含量小于1.5%1.5%的合金结的合金结构钢。构钢。复习提问复习提问1 1、指出下列材料的牌号和含义、指出下列材料的牌号和含义2 2、什么是奥氏体?奥氏体存在于什么状态下?、什么是奥氏体?奥氏体存在于什么状态下?奥氏体性能如何?奥氏体性能如何?奥氏体是碳溶于奥氏体是碳溶于-Fe-Fe中形成的间隙固溶
7、体。中形成的间隙固溶体。奥氏体只存在于高温下。奥氏体只存在于高温下。奥氏体有一定的强度、硬度和良好的塑性、奥氏体有一定的强度、硬度和良好的塑性、韧性,适于进行锻压加工。韧性,适于进行锻压加工。(一一)钢的热处理原理钢的热处理原理1 1概述概述 热处理是将钢在固态加热到一定温度,并在此温度保持一热处理是将钢在固态加热到一定温度,并在此温度保持一定时间,然后以选定的冷却速度冷却,以改变钢的内部组织,定时间,然后以选定的冷却速度冷却,以改变钢的内部组织,从而获得所需要性能的一种金属加工工艺。从而获得所需要性能的一种金属加工工艺。根据热处理的目的和工艺方法的不同,热处理可分为:根据热处理的目的和工艺方
8、法的不同,热处理可分为:六、钢的热处理六、钢的热处理热处理方法虽然很热处理方法虽然很多,但任何一种热处理多,但任何一种热处理工艺都是由加热、保温、工艺都是由加热、保温、和冷却三个阶段所组成和冷却三个阶段所组成的。热处理工艺过程可的。热处理工艺过程可用在温度一时间坐标系用在温度一时间坐标系中的曲线图表示,这种中的曲线图表示,这种曲线称为热处理工艺曲曲线称为热处理工艺曲线线。2 2钢在加热时的转变钢在加热时的转变在热处理工艺中,在热处理工艺中,钢的加热目的是为了获得奥氏体钢的加热目的是为了获得奥氏体,奥氏体,奥氏体是钢在高温状态时的组织,其强度及硬度高,塑性良好,晶粒的是钢在高温状态时的组织,其强
9、度及硬度高,塑性良好,晶粒的大小、成分及其均匀化程度,对钢冷却后的组织和性能有重要影大小、成分及其均匀化程度,对钢冷却后的组织和性能有重要影响。因此,钢在加热时,为了得到细小均匀的奥氏体晶粒,必须响。因此,钢在加热时,为了得到细小均匀的奥氏体晶粒,必须严格控制加热温度和保温时间,以求在冷却后获得高性能的组织。严格控制加热温度和保温时间,以求在冷却后获得高性能的组织。3 3钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变冷却是热处理的关键工序,成分相同的钢经加热获得奥氏体冷却是热处理的关键工序,成分相同的钢经加热获得奥氏体组织后,以不同的速度冷却时,将获得不同的力学性能。组织后,以不同的速度冷却时,将获得不同的
10、力学性能。(二二)钢的退火与正火钢的退火与正火1 1退火与正火的目的退火与正火的目的退火与正火常作为中间热处理,主要目的是:退火与正火常作为中间热处理,主要目的是:降低硬度,以利切削;降低硬度,以利切削;消除残余应力,防变形、开裂;消除残余应力,防变形、开裂;细化晶粒、改善组织,为最后的热处理作好准备。细化晶粒、改善组织,为最后的热处理作好准备。2 2、退火工艺及应用、退火工艺及应用 钢的退火是将钢件加热到适当温度,保温一定时间,然钢的退火是将钢件加热到适当温度,保温一定时间,然后缓慢冷却,以获得接近平衡组织状态的热处理工艺。后缓慢冷却,以获得接近平衡组织状态的热处理工艺。钢的退火方法很多,常
11、用的有完全退火、球化退火和去钢的退火方法很多,常用的有完全退火、球化退火和去应力退火。应力退火。(1)(1)完全退火完全退火 将钢加热到将钢加热到A Ac3c3以上以上20206060,保温后随炉缓冷,保温后随炉缓冷到到600600以下,再出炉空冷到室温。以下,再出炉空冷到室温。主要用于亚主要用于亚共析钢的铸件、共析钢的铸件、锻件、热轧型材锻件、热轧型材和焊接结构件的和焊接结构件的退火。退火。(2)(2)球化退火球化退火 将钢加热到将钢加热到A Ac1c1以上以上20204040,缓冷到,缓冷到600600出炉出炉空冷到室温。空冷到室温。主要用于消主要用于消除共析钢和过共除共析钢和过共析钢组织
12、中的粗析钢组织中的粗片状珠光体,降片状珠光体,降低硬件度和提高低硬件度和提高塑性。塑性。(3)(3)去应力退火去应力退火 将钢加热到将钢加热到A Ac1c1以下温度(一般以下温度(一般500500650650),),保温后随炉缓冷到保温后随炉缓冷到200200300300出炉空冷到室温。出炉空冷到室温。主要用于消除铸件、焊件及切削加工件的主要用于消除铸件、焊件及切削加工件的应力,减小变形,稳定尺寸。应力,减小变形,稳定尺寸。由于加热温度较低,过程中无相变发生。由于加热温度较低,过程中无相变发生。3 3、正火工艺及应用、正火工艺及应用 正火是指将钢件加热到正火是指将钢件加热到Ac3Ac3(亚共析
13、钢)或(亚共析钢)或AccmAccm(过共析钢)以上(过共析钢)以上30305050,经保温后在空气中冷,经保温后在空气中冷却的热处理工艺。却的热处理工艺。正火与退火的主要区别正火与退火的主要区别是正火冷却速度稍快,是正火冷却速度稍快,得到的组织较细小,强度、硬件度有所提高,操作得到的组织较细小,强度、硬件度有所提高,操作简单,生产周期短,成本低。所以在实际生产中,简单,生产周期短,成本低。所以在实际生产中,凡是能用正火代替退火的零件,就不采用退火处理。凡是能用正火代替退火的零件,就不采用退火处理。(三三)淬火淬火 1 1淬火淬火 淬火是将钢的组织加热到淬火是将钢的组织加热到A Ac3c3或或
14、A Acmcm以上以上30305050以上,保温以上,保温一定时间后在水、盐水或油中快速冷却的热处理工艺。一定时间后在水、盐水或油中快速冷却的热处理工艺。淬火的目的是获得马氏体组织,使钢具有高硬度和高耐磨性。淬火的目的是获得马氏体组织,使钢具有高硬度和高耐磨性。(1 1)淬火工艺)淬火工艺 1 1)淬火加热温度淬火加热温度 对于亚共析钢,淬火温度对于亚共析钢,淬火温度一般为一般为Ac3Ac3以上以上30305050;对;对于共析钢或过共析钢,淬火于共析钢或过共析钢,淬火加热温度为加热温度为Ac1Ac1以上以上30305050。在实际生产中,还需根据工件形状、尺寸、淬火介质等综合考虑。在实际生产
15、中,还需根据工件形状、尺寸、淬火介质等综合考虑。2 2)淬火加热时间)淬火加热时间 包括升温和保温时间。包括升温和保温时间。3 3)淬火冷却介质淬火冷却介质 生产中,常用的冷却介质是水、油、碱或盐类水溶液。生产中,常用的冷却介质是水、油、碱或盐类水溶液。(2 2)淬火冷却方法)淬火冷却方法 单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火 1 1)单液淬火法)单液淬火法 将加热后的钢件放到一种淬火介质中连续冷却到室温。将加热后的钢件放到一种淬火介质中连续冷却到室温。操作简单,易实现自动化;但易产生淬火缺陷。操作简单,易实现自动化;但易产生淬火缺陷。2 2)双液淬火法
16、)双液淬火法 将加热后钢件先放到冷却能力较强的介质(水或盐碱溶液)将加热后钢件先放到冷却能力较强的介质(水或盐碱溶液)中,待温度降到中,待温度降到300300400400时,取出迅速投入到冷却速度较慢的时,取出迅速投入到冷却速度较慢的油中冷却到室温。油中冷却到室温。此法可有效地降低内应力,防止钢件的变形和开裂。此法可有效地降低内应力,防止钢件的变形和开裂。3 3)分级淬火法)分级淬火法 将加热钢件先放入盐浴或碱浴中冷却,停留一段时间,待其将加热钢件先放入盐浴或碱浴中冷却,停留一段时间,待其心部与表面的温差减小后再取出放在空气中冷却。心部与表面的温差减小后再取出放在空气中冷却。此法比双质介淬火容
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