【導讀】硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標之一。一般硬度越高，耐磨。常用的硬度指標有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。以一定的載荷把一定大小的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時間，去。載后，負荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值，單位為公斤力/mm2。當HB>450或者試樣過小時，不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角120°的金。HRB：是采用100kg載荷和直徑淬硬的鋼球，求得的硬度，用于硬度較低的材料(如退火。以120kg以內(nèi)的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除。以載荷值，即為維氏硬度HV值。洛氏硬度中HRA、HRB、HRC等中的A、B、C為三種不同的標準，稱為標尺A、標尺B、標尺C。因為硬度值是由起始塑性。算關(guān)系并不一致。根據(jù)德國標準DIN50150,以下是常用范圍的鋼材抗拉強度與維氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度的對照表。時，仍需要通過試驗測得。

　　

【正文】 分別連接起來 ,即得到共析鋼的奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線 .又叫 C 曲線 . 1) 高溫產(chǎn)物 : Ar 1 ～ 650℃ P 層片較厚 500X 顯微鏡 HRC1020 650～ 600℃ 細珠光體 索氏體 S HRC25~35 層片較薄 800~1000X 600～ 550℃ 極細珠光體 屈氏體 T HRC30~40 層片極薄 l a）以上三種均為 F+ Fe3C 層片相間的珠光體，只是層片厚度不同。 l b）由于過冷度從小到大，原子活動能力由強到弱，致使析出的滲 碳體和鐵素體層片越來越來薄。 l c）珠光體層片越薄，塑變抗力越大，強，硬越大。 2）中溫產(chǎn)物 550~350℃ 上貝氏體 B 上 電鏡下觀察，滲碳體不連續(xù)，短桿狀，分布于許多平行而密集的鐵素體條之間。 350 ~ 230℃ 下貝氏體 B 下 比 B 上 有較高強、硬、韌、塑。片 狀過飽和 F 和其內(nèi)部沉淀的碳化物組織（因為過飽和 F 有析出 Fe3C 傾向，但過冷度太大，導致碳原子沒能擴散超出 F 片，只是在片內(nèi)沿一定晶面聚集，沉淀出碳化物粒子） 3）低溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物： 230 ~ 50℃ 馬氏體（ M） +殘余 A 馬氏體：過飽和的 α 固溶體 ―M‖ （由于溫度低，原子活動能力低，晶格轉(zhuǎn)變完成，但是， C 原子不能從面心中擴散出來，仍留在體心中，形成過飽和 α 固溶體） ∵ 晶格嚴重畸形， ∴ M 硬 ↑ HRC65 塑 韌 →0 3 共析鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 連續(xù)冷卻可能發(fā)生幾種轉(zhuǎn)變，很復雜。 共析鋼連續(xù)冷卻，只有珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)和馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。 珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)：三條線構(gòu)成：開始，終了，終止線 冷卻速度過 ―開始 ‖―終了 ‖線，組織為珠光體 冷卻速度過 ―開始 ‖―終止 ‖線，組織為珠光體和馬氏體 冷卻速度不過珠光體區(qū)，則為 M 167。3 鋼的熱處理工藝 熱處理 : 整體熱處理 : 退火 正火 淬火 回火 表面熱處理 : 表面淬火 化學熱處理 —滲碳 滲氮 一 退火 將鋼件加熱到高于或低于鋼的臨界點 ,保溫一定時間 ,隨后在爐內(nèi)或埋入導熱性較差的介質(zhì)中緩慢冷卻 ,以獲得接近平衡的組織 ,這種工藝叫 — 目的 : 1) 降低硬度 —切削加工 2) 細化晶粒 ,改善組織 —提高機械性能 3) 消除內(nèi)應(yīng)力 —淬火準備 4) 提高塑性 ,韌性 —冷沖壓 , 冷拉拔 1 完全退火 :將鋼加熱到 Ac 3 以上 30~50℃ ,保溫一定時間后 ,緩慢冷卻以獲得接近平衡狀態(tài)組織 (P+F)的熱處理工藝 . 目的 :通過完全重結(jié)晶 ,使鍛 ,鑄 ,焊件降低硬度 ,便于切削加工 ,同時可消除內(nèi)應(yīng)力 ,使 A 充分轉(zhuǎn)變成正常的 F 和 P. 應(yīng)用 : 亞共析鋼 * 不能用于共析鋼 ,∵ 在 Accm 以上緩冷 ,會析出網(wǎng)狀滲碳體 (Fe3CⅡ ),脆性 ↑ 2 不 完全退火 :將共析鋼或過共析鋼加熱到 Ac1 以上 20~30℃ ,適當保溫 ,緩慢冷卻的熱處理工藝 又叫球化退火 . 目的 :使珠光體組織中的片狀滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)榱罨蚯驙?,這種組織能將低硬度 ,改善切削加工性 .并為以后淬火做準備 .減小變形和開裂的傾向 . 應(yīng)用 :共析鋼 ,過共析鋼 (球化退火 ) 3 等溫退火：將鋼件加熱到 Ac3A（亞共析鋼）或 Ac1(共析鋼或過共析鋼 )以上 ,保溫后較快地冷卻到稍低于Ar1 的溫度 ,再等溫處理 ,A 轉(zhuǎn)變成 P 后 ,出爐空冷 . 目的 : 節(jié)省退火時間 ,得到更均勻的組織 ,性能 . 應(yīng)用 : 合金工具鋼 ,高合金鋼 4 去應(yīng)力退火 :將鋼加熱到 Ac1 以下某一溫度 (約 500~650℃ )保溫后緩冷 . (又叫低溫退火 ) 目的 :消除內(nèi)應(yīng)力 應(yīng)用 :鑄 ,鍛 ,焊 *不發(fā)生相變 ,重結(jié)晶 例子 :杯裂 5 再結(jié)晶退火 :將鋼件加熱到再結(jié)晶溫度以上 150~250℃ ,即 650~750℃ ,保溫 ,空冷 . 目的 : 發(fā)生再結(jié)晶 ,消除加工硬化 . 應(yīng)用 : 冷扎 ,冷拉 ,冷壓等 * 可能相變 6 擴散退火 : 均勻化退火 ,高溫進行 目的 :消除偏析 ,應(yīng)用 :鑄件 二 正火 鋼件加熱到 Ac3(亞 )或 Accm(過共 )以上 30~50℃ ,保溫 ,空冷 * 正火作用與退火相似 ,區(qū)別是正火冷速快 ,得到非平衡的珠光體組織 ,細化晶粒 ,效果好 ,能得到片層間距較小的珠光體組織 . 與退火對比 含碳量 工藝 碳素結(jié)構(gòu)鋼 (HB) 碳素工具鋼 (HB) ≤ ~% ~% ~% 退火 ≤150 150220 220229 187217(球化 ) 正火 ≤156 156228 230280 229341 實踐表明 :工件硬度 HB170230 時 ,對切削有利 正火目的 :1 提高機械性能 2 改善切削加工性 3 為淬火作組織準備 —大晶粒易開裂 對于過共析鋼 ,正火能減少二次滲碳體的析出 ,使其不形成連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) ,有利于縮短過共析鋼的球化退火過程 ,經(jīng)正火和球化退火的過共析鋼有較高的韌性 ,淬火就不易開裂 ,用于生產(chǎn)過共析鋼的工具的工藝路線 : 鍛造 —正火 —球化退火 —切削加工 —淬火 , 回火 —磨 低碳鋼 ,正火代替退火 ,中 C 鋼 : 正火代調(diào)質(zhì) (但晶粒不均 ) 三 淬火 將鋼件加熱到 Ac3(亞 )或 Ac1(過 )以上 3050℃ ,經(jīng)過保溫 ,然后在冷卻介質(zhì)中迅速冷卻 ,以獲得高硬度組織的一種熱處理工藝 . 目的 :提高硬度 ,耐磨性 應(yīng)用 :工具 ,模具 ,量具 ,滾動軸承 . 組織 :馬氏體 .下貝氏體 淬火冷卻 :決定質(zhì)量 ,理想冷卻速度兩頭慢中間快 .減少內(nèi)應(yīng)力 . 1 常用淬火法 : 1) 單液淬火 (普通淬火 ):在一種淬火介質(zhì)中連續(xù)冷卻至室溫 .如碳鋼水冷 缺點 : 水冷 ,易變形 ,開裂 . 油冷 :易硬度不足 ,或不均 優(yōu)點 : 易作 ,易自動化 . 2) 雙液淬火 :先在冷卻能力較強的介質(zhì)中冷卻到 300℃ 左右 ,再放入冷卻到冷卻能力較弱的介質(zhì)中冷卻 ,獲得馬氏體 . 對于形狀的碳鋼件 ,先水冷 ,后空冷 . 優(yōu)點 : 防低溫時 M 相變開裂 . 3) 分級淬火 :工件加熱后迅速投入溫度稍高于 Ms 點的冷卻介質(zhì)中 ,(如言浴火堿浴槽中 )停 25 分 (待表面與心部的溫差減少后再取出 )取出空冷 . 應(yīng)用 :小尺寸件 (如刀具淬火 ) 防變形 ,開裂 優(yōu)點 : 工藝理想 ,操作容易 缺點 : ∵ 在鹽浴中冷卻 ,速度不夠大 ∴ 只適合小件 4) 等溫淬火 :將加熱后的鋼件放入稍高于 Ms 溫度的鹽浴中保溫足夠時間 , 使其發(fā)生下貝氏體轉(zhuǎn)變 ,隨后空冷 . 應(yīng)用 : 形狀復雜的小零件 ,硬度較高 ,韌性好 ,防變形 ,開裂 . 例子 :螺絲刀 (T7 鋼制造 ) 用淬火 +低溫回火 HRC55, 韌性不夠 ,扭 10176。時易斷 如用等溫淬火 , HRC55~58 韌性好 , 扭 90176。不斷 等溫淬火后如有殘余 A,需回火 , AF. 如沒有殘余 A,不需回火 缺點 :時間長 2 鋼的淬透性與淬硬性 淬透性 :鋼在淬火時具有獲得淬硬層深度的能力 . 淬硬性 :在淬火后獲得的馬氏體達到的硬度 ,它的大小取決于淬火時溶解在奧氏體中的碳含量 . 四 回火 將淬火后的鋼加熱到 Ac1 以下某一溫度 ,保溫一定時間 ,后冷卻到室溫的熱處理工藝 . 目的 :消除淬火后因冷卻快而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力 ,降低脆性 ,使其具有韌性 ,防止變形 ,開裂 ,調(diào)整機械性能 . 1 低溫回火 :加熱溫度 150~250℃ 組織 : 回火馬氏體 —過飽和度小的 α固溶體 ,片狀上分布細小 ε碳化物 目的 : 消除內(nèi)應(yīng)力 ,硬度不降 .HRC58~64 應(yīng)用 : 量具 ,刃具 低碳鋼 : 高塑性 ,韌性 ,較高強度 配合 2 中溫回火 :加熱溫度 350~500℃ 組織 : 極細的球 (粒 )狀 Fe3C 和 F 機械混合物 . (回火屈氏體 ) 目的 :減少內(nèi)應(yīng)力 ,提高彈性 ,硬度略降 . 應(yīng)用 :(~%)彈簧 ,模具 高強度結(jié)構(gòu)鋼 3 高溫回火 :500~650℃ 組織 : 回火索氏體 —較細的球 (粒 )狀 Fe3C 和 F 機械混合物 . 目的 : 消除內(nèi)應(yīng)力 ,較高韌性 ,硬度更低 . 應(yīng)用 : 齒輪 ,曲軸 ,連桿等 (受交變載荷 ) 淬火 +高溫回火 調(diào)質(zhì) 五 表面淬火 表面層淬透到一定深度而中心部仍保持原狀態(tài) . 應(yīng)用 :既受摩擦 ,又受交變 ,沖擊載荷的件 . 目的 :提高表面的硬度 ,有利的殘余應(yīng)力 . 提高表面耐磨性 ,疲勞強度 加熱方法 :1 火焰 : 單間小批局部 ,質(zhì)量不穩(wěn) 2 感應(yīng)加熱 : 質(zhì)量不穩(wěn) 六 化學熱處理 工件放在某種化學介質(zhì)中加熱 ,保溫 ,使化學元素滲入工件表面 ,改善工件表面性能 . 應(yīng)用 : 受交變載荷 ,強烈磨損 ,或在腐蝕 ,高溫等條件下工作的工件 . 滲 C: 表面成高碳鋼 ,細針狀高碳馬氏體 (~%),心部又有高韌性的受力較大的齒輪 ,軸類件 固體滲碳 , 液體滲碳 ,氣體滲碳 (常用 :滲碳劑如甲醇 +丙酮 900~930℃ ) 如 : 低碳鋼 ,表層 :P+Fe3CⅡ 內(nèi)部 :P+F 熱處理 :淬火 +低溫回火 得到回火 M(細小片狀 )+ Fe3CⅡ 表面含 C: ~% 若表面含 C 低 ,得到低含 C 的回火 M,硬度低 含 C 高 ,網(wǎng)狀或大量塊狀滲 C 體 ,脆性 ↑ 滲 N: 表面硬度 ,耐磨性 ,耐蝕性 ,疲勞強度 ↑ 溫度 : 500~570℃ 最后工序 . 為保證內(nèi)部性能 ,氮化前調(diào)質(zhì) 優(yōu)點 : 氮化后不淬火 ,硬度高 (HV850),氮化層殘余壓應(yīng)力 ,疲勞強度 ↑ 氮化物抗腐蝕 . 溫度低 ,變形小 . 碳氮共滲 : 硬度高 ,滲層較深 ,硬度變化平緩 ,具有良好的耐磨性 ,較小的表面脆性 . 第二篇 鑄 造 概述 一 什么是鑄造 ? 將液體金屬澆鑄到 與零件形狀相適應(yīng)的鑄造空腔中 ,待其冷卻凝固后 ,以獲得零件或毛坯的方法 . 二 特點 1 優(yōu)點 : 1) 可以生產(chǎn)形狀復雜的零件 ,尤其復雜內(nèi)腔的毛坯 (如暖氣 ) 2) 適應(yīng)性廣 ,工業(yè)常用的金屬材料均可鑄造 . 幾克 ~幾百噸 . 3) 原材料來源廣泛 .價格低廉 . 廢鋼 ,廢件 ,切屑 4) 鑄件的形狀尺寸與零件非常接近 ,減少切削量 ,屬少無切削加工 . ∴ 應(yīng)用廣泛 : 農(nóng)業(yè)機械 40~70% 機床 :70~80%重量鑄件 2 缺點 : 1) 機械性能不 如鍛件 (組織粗大 ,缺陷多等 ) 2) 砂性鑄造中 ,單件 ,小批 ,工人勞動強度大 . 3) 鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定 ,工序多 ,影響因素復雜 ,易產(chǎn)生許多缺陷 . 鑄造的缺陷對鑄件質(zhì)量有著重要的影響 ,因此 ,我們從鑄件的質(zhì)量入手 ,結(jié)合鑄件主要缺陷的形成與防止 ,為選擇鑄造合金和鑄造方法打好基礎(chǔ) . 第一章 鑄造工藝基礎(chǔ) 167。1 液態(tài)合金的充型 充型 : 液態(tài)合金填充鑄型的過程 . 充型能力 : 液態(tài)合金充滿鑄型型腔 ,獲得形狀完整 ,輪廓清晰的鑄件的能力