金属材料处理技术.pdf

2009.04.29 第一节 材料处理的发展简介 第二节 金属材料处理技术 第三节 热处理技术 第四节 表面处理技术 早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中就 已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变 化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。 中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其 显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。 中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中 的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达 0.6% 以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手 艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。 1863年，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生 组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬 相。 法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英 国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺 初步奠定了理论基础。 20世纪60年代以来，热处理技术运用等离子场，发 展了离子渗氮、渗碳工艺 ；激光、电子束技术的应用， 又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。 一.金属材料处理技术的含义 在机械零件制造过程中，为了提高和获得金属材料 的物理、化学以及机械性能，人们常常采取一定的工艺 方法，通过对材料的表面或内部进行加工处理，从而获 得与基体材料不同的各种特性，这就是材料处理技术。 二.金属材料处理技术的方法 常用的处理方法 热处理和表面处理技术。 一. 热处理(Heat Treatment) 将固态金属或合金，采用适当的方式进行加热、保温和 冷却，改变材料内部组织结构，从而获得改善材料性能的工 艺。其工艺过程通常可用温度— 时间坐标的工艺曲线来表 示。 1. 热处理的分类 热处理工艺按其工序位置可分为预备热处理和最终热处 理。 预备热处理可以改善材料的加工工艺性能，为后续工序 作好组织和性能的准备。 最终热处理可以提高金属材料的使用性能，充分发挥其 性能潜力。 热处理的分类如下图： 钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织 复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是 金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其 合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能， 以获得不同的使用性能。 2. 钢铁材料的热处理 钢铁材料的强韧化主要有两个途径： 一是对钢铁材料实施热处理； 二是通过调整钢的化学成分，加入合金元素（亦即钢的 合金化原理），以改善钢的性能。 钢铁材料热处理是通过加热、保温和冷却方式借 以改变合金的组织与性能的一种工艺方法，其基本内 容包括热处理原理及热处理工艺两大方面。  钢的热处理原理 钢的热处理原理 钢的热处理相变温度 钢的热处理相变温度 钢在加热时，实际 转变温度往往要偏离平 衡的临界温度，冷却时 也是如此。随着加热和 冷却速度的增加，滞后 现象将越加严重。通常把加热时的临界温度标以字母 “C” ，如A 、A 、A 等；把冷却时的临界温度标以字母 C1 C3 Cm “r”，如A 、A 、A 等。 r1 r3 rm  加热时钢的组织转变  加热时钢的组织转变 奥氏体的形成过程 奥氏体的形成过程 钢在加热时奥氏体的形成过程又称为奥氏体化。以 奥氏体化 共析钢的奥氏体形成过程为例。 3 F—铁素体 A—奥氏体 Fe C—渗碳体  钢的普通热处理  退火 (annealing)  退火 (annealing) 将钢加热到适