1、第二章 机械工程常用材料及钢的热处理,参考文献,史美堂，金属材料及热处理，上海科学技术出版社，2003 齐宝森等，机械工程材料，哈尔滨工业大学出版社，2003 戈晓岚等，工程材料，东南大学出版社，2004 其他与金属材料及热处理的相关书籍,主要内容,第一节 概述 第二节 金属材料的力学性能 第三节 常用的工程材料 第四节 钢的热处理 第五节 表面精饰 第六节 精密仪器材料选用原则,第一节 概述,机械工程材料,金属材料,非金属材料,黑色金属,钢,有色金属,铸铁,合金钢,无机非金属材料,有机材料,塑料,橡胶,陶瓷,合成纤维,铝合金,铜合金,其他有色合金,应力极限,弹性阶段,弹性极限p,屈服阶段,屈
2、服点s,强化阶段,强度极限b,颈缩阶段,第二节 金属材料的力学性能,强度：材料抵抗破坏的能力 刚度：材料抵抗变形的能力（E、G） 塑性：材料破坏时，遗留变形的大小伸长率、断面收缩率 硬度：材料抵抗硬物压入的能力布氏硬度HBW、洛氏硬度HRC、维氏硬度HV,第二节 金属材料的力学性能,影响力学性能的主要因素1、含碳量含碳量越高，强度和硬度越高，但塑性显著降低。 2、杂质元素：有益Si、Mn，有害S、P3、合金元素加入某些合金元素，可提高和改善其综合力学性能，并获得某些特殊的物理和化学性能。 4、温度一般，低温条件下强度有所增加，塑性和冲击韧性下降 ，高温条件下相反。5、热处理工艺,第二节 金属材
3、料的力学性能,钢铁材料（黑色金属） 1、非合金钢（碳钢）含碳2以下的铁碳合金、少量杂质按质量分数分类：低碳钢、中碳钢、高碳钢按质量等级分类：普通质量、优质和特殊质量按用途分类：碳素结构钢、碳素工具钢,第三节 常用工程材料,2、合金钢人为加入Cr、Mn、Ni、Ti、Mo等，具有高的强度、韧性、硬度，以及某些特殊性能（如耐腐蚀性、高温强度等）。 3、铸铁：良好的铸造性能、减摩性能、吸振性能、切削加工性能、低的缺口敏感性，生产工艺简单、成本低廉。灰铸铁：C自由状态的片状石墨形式球墨铸铁：C球状石墨形式，较高的强度 ，良好的塑性和韧性。,第三节 常用工程材料,有色金属 1、铜及其合金：工业纯铜、黄铜（
4、铜锌二元合金）、青铜（锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、锰青铜等） 2、铝及其合金： 纯铝、硬铝、铸铝 3、钛及其合金：纯钛、钛合金,第三节 常用工程材料,非金属 1、工程塑料特点：密度小，比强度高，良好的抗蚀 型，优良的电绝缘性，耐磨、减摩、自润滑性好，工艺性好分类：热固性塑料、热塑性塑料 2、橡胶：高弹性、绝缘性密封件、缓冲件、绝缘件上述二者易老化，难回收（污染） 3、人工合成矿物：刚玉、石英,第三节 常用工程材料,钢的热处理加热、保温、冷却改变金属整体或表面组织，获得所需性能。 种类1、普通热处理：退火、正火、淬火、回火2、表面热处理和化学热处理：感应加热、火焰加热、电接触加热、电解加热、
5、渗碳、氮化、碳氮共渗3、其他热处理,第四节 钢的热处理,退火：加热、保温、随炉冷却 目的：降低硬度、细化晶粒、消除内应力， 预先热处理 正火：加热、保温、空气冷却 目的：同退火，更高的力学性能 淬火：加热，保温，水、油或盐水冷却 目的：提高零件的硬度和耐磨性，强化材料。但淬火后，出现内应力，材料变脆，须回火。 方法：单介质淬火；双介质淬火,第四节 钢的热处理,回火：零件淬火后，加热至临界温度之下，保温，以一定速度冷却。 目的：达到设计图纸要求的硬度，消除内应力。 回火工艺的种类：1、低温回火（150250C） 2、中温回火（350500C） 3、高温回火（500650C） 调质处理淬火高温回火
6、,第四节 钢的热处理,表面热处理：仅对钢的表面进行加热和冷却而不改变其成分的热处理工艺。目的：提高零件的表层硬度、抗磨损性能。方式：感应加热：利用交流电的集肤效应，对零件进行加热，并通过控制电流频率得到不同的淬硬层深度。 火焰加热：利用火焰加热工件表面，然后立即用水喷射冷却。调节烧嘴的位置和移动速度即可得到不同厚度的淬硬层。 。,第四节 钢的热处理,化学热处理将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入其表面，改变其化学成分和组织，达到改进表面性能、满足技术要求的热处理过程。 目的：提高钢件表层的耐磨性、耐蚀性、抗氧化性和疲劳强度等力学性能。 按表面渗入元素的不同，分为渗碳、氮化、碳氮共渗、渗硼、渗铝等种类。,第四节 钢的热处理,表面精饰是指在金属零件的表面附上一层覆盖层，以达到防蚀、装饰等目的。 种类 电镀：镀铬、镀镍、镀锌、镀镉、镀银 化学处理：氧化和磷化 涂漆,第五节 表面精饰,第六节 精密仪器材料选用原则,使用要求、工艺要求、经济要求,FeFe3C相图,奥氏体连续冷却时的组织转变,感应加热,火焰加热,气体渗碳法示意,
