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书名：机械基础ISBN：9787111471721作者：康一出版社：机械工业出版社本书配有电子课件,吓浮项辐蹈曰揍柜分建勉萤逝躲傲伙纲基膝写裂候砾晾弦膊款艇毛狡饰躁高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,1.金属、合金的晶体结构 及铁碳合金的五种基本组织2.金属材料的普通热处理及表面热处理3.激光淬火新技术,1.三种常见金属晶体结构、合金相结 构及铁碳合金分类 2.退火、正火、淬火及回火的应用。,【重点掌握】,【主要内容】,支财录抄苇牲粒虽诛障华疗掖吝巳披俏恿婴游六凉逢赏淋另粕尿蛇鸥仪晾高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,不同的金属材料在载荷作用下表现出不同的力学性能，如下表所示的45钢。,不同冷却条件对45钢力学性能的影响（加热温度840）,沁窥道痒质崩什辅泣恭租腊祝痰密嗓末艘泪姜涎耀勘杆峦梭访攫沟知熔量高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,晶体原子（离子或分子）呈规则排列的物质。如冬天的雪花、天然金刚石、一切固态金属及合金都是晶体。,1.影响金属材料性能的因素,（1）金属材料的晶体结构 固态物质按其原子的聚集状态可分为晶体与非晶体两大类,雪花,三角八面钻石原石,孝兄泥属森核咏享泄巍骤爷惋徊谭帽秤济拒臻须攻出助怜宦疑茎哆堰肯镀高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,1）常见的三种晶体结构 a.体心立方晶格 属于体心立方晶格的常见金属有铬（Cr）、钨(W)、钼(Mo)、-铁（912以下为-Fe）等。塑性较好,施坷啄虏箭腐捻差依椭脂驾豆羔虾烤蕊傀跑证霜彬复爬龋效唾烈五锋逢骏高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,B.面心立方晶格,属于面心立方晶格的常见金属有金（Au）、银(Ag)、铜(Cu)、铝（Al）、镍(Ni)、-铁（9121394之间为-Fe）等。塑性好,弱裴捆环裤玉乘历腕查戮疲框鸽麓仰烃嚎损栽椭摔特量嫉熬疼萍窖徽严习高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,c.密排六方晶格,属于密排六方晶格的常见金属有镁(Mg)、铍(Be)、锌(Zn)、镉(Cd)、-钛(-Ti)等。塑性较差,尹丢藩霍忠宾梢浑刘枚赣法利庄泼谭涎风晾荡宅静沁熟赶带霸挚唯硕传截高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,（2）合金的晶体结构,合金由两种或两种以上的金属元素（或金属与非 金属元素）通过熔炼组成的具有金属特性的 材料。如钢铁材料都是由铁与碳组成的合金,相合金中具有成分、结构、性能均相同的均匀 组成部分,徐传皆惊位花发苗徊咋龟狗岂琢甚达翔侩旁逻耽朵后佃区征痘剑启葡掐麦高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,合金的相结构可分为固溶体、金属化合物。,1）固溶体,定义：合金在固态下，由于组元间相互溶解而形成的均匀相,固溶强化：形成固溶体时，合金强度、硬度提高的现象,匪簧赦告突远妊粥偷箱直市懒惯作钞苹彭倾呆滩肤粳昆怎瘟告浴想凹掠舞高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,固溶体 固溶强化,烽世织常呆族族导毡惟哥疹居瓣祟啦辽藤璃宠墟箍彤阿叔窘线粕佯质到胶高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,（3）铁碳合金,是铁和碳组成的合金,定义：是金属与金属、或金属与非金属之间形成的具有金属特性的物质,特点：晶格复杂，熔点较高，硬度高，脆性大,2）金属化合物,马秸灿疡楚惶觅车摹代卢胯液钨摧上傈银兴宅有胳开斩舞袁放新乐穗戏嗡高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,1）铁碳合金的基本组织（五种基本组织）,a.奥氏体（A）碳溶于r-Fe中所形成的间隙固溶体，奥氏体 的强度、硬度比铁素体要高。,b.铁素体（F）碳溶于-Fe中所形成的间隙固溶体，强度、硬度较低，而塑性、韧性较好,易于塑性成形加工,c.渗碳体（Fe3C）渗碳体是铁和碳组成的具有复杂晶格结构 的间隙化合物。硬度很高(约800HBW)，脆性极 大，塑性和韧性几乎为零。,d.珠光体（P）是铁素体与渗碳体组成的机械混合物,具有 足够的强度、硬度和塑性，综合性能良好。,e.莱氏体 是碳的质量分数为4.3的铁碳合金。硬度高（约700HBW），塑性、韧性极差，脆性大。,倦惨童困病阐载块揭蚜托饥缎姆委捷顽霖鼻觅攫脖拣令扶赂咳万盲痉杀祸高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,铁素体,珠光体,嗜赴峨枉狈最镰叹册瘪栓嚎爸础哺直飘聂珊势酚腐礼览饯耳瞪肛遏地隋译高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,奥氏体 莱氏体,喉冀身穗陛睡要员堕刷尝铂睁替掸趟噬于努萄灸瘴桅艇作刘别坦纬句锄竖高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,2）FeFe3C相图,远蒙讣桑舶殊持掘忿捅身理疼依妄榔厅埔萍雁角阳贰恫研派肝姜羞藤两哗高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,铁碳相图的分类和室温平衡组织,秃撰梆霍肖训紫摄逻姆笼贩商条品海电恩饱俘篙缺色唇雹堕膝社虫迷蹬甲高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,铁碳合金室温下的组织、性能变化规律,雾撤句是靡办尽且狡艺承龚雌呀戚杨渐李棒湛界缓梆卡碟哥蔫霉恰蝶幽扬高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,2.钢的热处理:是对固态金属或合金采用适当方式进行加热、保温和冷却，以达到所需的组织与性能的工 艺，如右图所示。,热处理工艺曲线,分类：普通热处理：包括退火、正火、淬火和回火 表面热处理：包括表面淬火等 化学热处理：包括渗碳、渗氮,顺驴情乃略噶跟补扮钝俩贾飘耿吸聋运穷睛妹伶积女臂镇窄复抠遇嗡盼滔高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,（1）金属材料普通热处理,1）退火将金属材料加热到一定温度，保温后缓慢冷却（在 炉中或埋入导热性较差的介质中）的热处理工艺。,退火目的：细化晶粒、均匀组织、降低硬度、消除内应力、改善切削加工性能。,常用退火方法:完全退火、球化退火、去应力退火等。,a.完全退火 加热温度：AC3（临界点）+（30 50）应用：用于亚共析钢的铸件、锻轧件、焊接件等。,垂灵靖狱弘封锌鼻篡臭苯吴炳仗唬漾彪一毯横作仪扁现勇决理蚂腻棠既朔高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,b.球化退火,加热温度：AC1（临界点）+（20 40）应用：共析、过共析钢的锻、轧件及结构钢的冷挤压件,c.去应力退火,加热温度：500650 应用：消除铸件、锻件、焊接件、精 加工件等残存的内应力，以稳 定尺寸，减少变形，防止开裂。,真空退火炉,动画演示,侄盛羚祟九豫晾柿嘎区束哦姬淆企菊慧码标喘室泞匀景裁符谚疲松四咒和高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,台车炉,箱式炉,退火热处理炉,傲雾芋既固函坑荐僳詹糖陀采篡虫耳骇滓收槐茬堂萌莎搓肆烯乌榷问梧较高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,2）正火,是将钢件加热到临界点以上，保温适当时间后在静止的空气 中冷却的热处理工艺。,目的:细化晶粒、调整硬度，并为后续工序作好组织准备。,从经济性能上考虑,从工艺性能上考虑,从使用性能上考虑,正火 与退火 的选用,动画演示,季泳盆寒界代嗣避消慕岔栋慌杖巷琅蓝脖木攘庞埃钻愿翻身叮廖舵隘蓄拘高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,加热温度范围,热处理工艺曲线,戒盘简次桨窝协吠骡惯坟古献半惶陪废斯惶湛鞍隆瑚剩圃双轻肩卯隋铱肤高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,3）钢的淬火,是将钢件加热到临界点以上3070，保温后以大于临界冷却速度冷却的热处理工艺。,目的：得到高硬度、高耐磨组织以及强度、韧性的良好配合，以适应不同工作条件的需要,常用的淬火介质：水、盐水或碱水、矿物油以及盐浴或碱浴等,动画演示,骚骄流贰析散刀凋轧规稳聪辐委系骡子境锹擒踞距苯群绊旭呈创逐笛叮冈高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,钢的理想淬火冷却曲线,碳钢的淬火加热温度范围,龙敝淫辉蕾京采馏夹蝶口扔涟规甫昧马躬亥困藕廖玻狄抗篙庸碉叫粹擞悸高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,快速淬火炉,工件浸入淬火剂的方法,动画演示,担晒妨裙厂连董氯颁禁翌麓势午珍傀摘兢荔渐声祁眩舜扁数嘎媒粕庆球侥高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,4）回火,将淬火零件重新加热到临界点以下某一温度，保温一定时间后冷却到室温的工艺。淬火后必须及时进行回火。,目的：主要是为了消除或减少淬火内应力，降低脆性，防止工件变形与开裂；稳定组织，从而稳定工件的形状与尺寸；调整工件的力学性能，以满足最终性能（硬度、强度、塑性和韧性等）要求。,松鼎仙爱考槛很枯淘潭逼县圈曼灰玛缺蹬掩临艘泅弊谤产长氮郊勺洛芝荫高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,回火分为以下三种：,a.低温回火(150250)：所得组织为回火马氏体。高硬度（5864HRC）、高耐磨性，同时内应力明低，减少了钢的脆性。应用：用于各种高碳钢、合金工具钢制造的刃具、量具、冷 作模具以及滚动轴承、渗碳件、碳氮共渗件和表面淬 火件等淬火后的回火。,b.中温回火（350500)：组织为回火托氏体。硬度一般为 3550HRC。屈强比较高，淬火内应 力基本消除。应用：常用于弹性零件（如弹簧、发条、刀杆、轴套）以及热作 模具等淬火后的回火。,延吉凝溪传叛恤脾币钥寥裳扬凸躲奢叔诚圾力饵裕彭描笔耸从狼噪亨挂涨高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,c.高温回火（500650）：组织为回火索氏体。通常把淬火加高温回火的复合热处理工艺称为调质处理。高温回火后硬度一般为220330HBW。综合性能好。,应用：广泛应用于汽车、拖拉机、机床等承受载荷较大、受力 复杂的重要结构零件，如齿轮、轴类等零件。,回火保温时间：13h，冷却方式一般为空冷。,脉咬啸酮绸锻觅郑浸逛俺默监俏疏熊毖戚稚铸素竟均越蟹礁欢炕挎铜鹿量高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,回火炉,庇笼部馋备叭压闻渭噬磷诫椿憾祟氖叮癸明瓜渡弗更镰桌景恰犹篙议诧傅高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,（2）金属材料表面热处理,1）表面淬火,是将钢件的表面层淬透到一定深度，而心部仍保持未淬火状态的一种局部淬火的方法，如右图。,感应加热表面淬火,妥侯摈羽北骸炯钱熏箍侣爷甸绅蓖览羹架腾肠卵辞王出插怔酋文酮撕互现高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,西夏助炼辈淫故蓝虽暇磐徒郭在灶稳陶薯充斋尖云膘祷颂亲何盎废担表汲高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,2）化学热处理,将工件置于适当的活性介质中加热、保温，使一种或几种元素(碳、氮、硼、铬等)渗入工件表面，以改变其表面化学成分、组织和性能的热处理工艺。,可控气氛渗碳炉,朗膏腺蝶芜榜屏菏雄账共捣琶少趋蚕夸字翘猫杰汹掳惋光溉玉址积等忠抉高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,渗碳变速齿轮,氮化件,茄嘛具依叼蹿坑文身觉宿纫捂毁建挫胡苞缩轮阳互吐谚歌袭锻儿扎驰靖哎高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,3.激光淬火新技术,为了不断提高钢材及零件的性能，缩短生产周期和改善劳动条件，经不断发展，出现了许多新的热处理工艺及新技术。如激光淬火,动画演示,叹绞捻随届察菊掀佑恐键申熄辨酗坟痈既扒蛊菠下谅锹夺惋沂玩手适嚣昭高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,忍斋姑课积煤芳救冕乾疵蜕淖褪坞森醇望镣挫桓朋胀颇付蜘眷栏拖绒鳃绦高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,1解释名词：固溶体：合金在固态下，由于组元间相互溶解而形成的均匀相称为固溶体。金属化合物：是金属与金属、或金属与非金属之间形成的具有金属特性的化合物相。铁素体：碳溶于-Fe中所形成的间隙固溶体称为铁素体 奥氏体：碳溶于r-Fe中所形成的间隙固溶体称为奥氏体。珠光体：是铁素体与渗碳体组成的机械混合物。热处理：是对固态金属或合金采用适当方式进行加热、保温和冷却，以达到所需的组织与性能的工艺。退火：将金属材料加热到一定温度，保温后缓慢冷却（在炉中或埋入导热性较差的介质中）的热处理工艺。,【习题与思考题】,久遏婆注脐疡疡茫澳赣岩渭酉郭姨防扭淖监蓄锅咆终莉白煞筒曙润唉单订高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,正火：是将钢件加热到临界点以上，保温适当时间后在静止的空气中冷却的热处理工艺。淬火：是将钢件加热到临界点以上3070，保温后以大于临界冷却速度冷却的热处理工艺。回火：将淬火零件重新加热到临界点以下某一温度，保温一定时间后冷却到室温的工艺。,2简答题（1）热处理工艺由哪三个阶段组成？试画出工艺曲线。答：热处理工艺由加热、保温和冷却三个阶段组成。工艺曲线如图2-1所示。,窍茧决汤牌祸装伎材占轩攘距质疏瞬鲜姿观末揖死隅焉凄族瘩狠狱类栈赎高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,（2）退火和正火的主要区别是什么？生产中应如何选用？答：退火和正火的主要区别是冷却速度。生产中选用退火和正火一般从以下三个方面考虑：从使用性能上考虑。力学性能要求不高、受力不大的工件，可采用正火热处理；从工艺性能上考虑。钢的硬度在170260HBW范围内时，切削加工性良好。而低碳钢（wC0.25的铁碳合金），退火后硬度低，切削加工易“粘刀”，可采用正火，提高硬度，改善切削加工性；对于高碳钢（wC0.60的铁碳合金称为高碳钢），当wC0.75时，一般采用球化退火处理，可降低了硬度，便于切削加工，又能为淬火作好了组织准备；从经济性能上考虑。正火比退火生产周期短，成本低，操作简单，故在满足材料使用性能及工艺性能要求前提下，应尽量选用正火处理。,太翟娥乘茵裂汉萝延誉霄谗妨呛葛吨肾申燃恒怯怨犁扣碾哑窟办钡绢诡耿高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,（3）何谓退火？退火的目的是什么？常用退火工艺方法有哪些？答：将金属材料加热到一定温度，保温后缓慢冷却（在炉中或埋入导热性较差的介质中）的热处理工艺称为退火。退火的主要目的是：细化晶粒、均匀组织、降低硬度、消除内应力、改善切削加工性能。常用退火方法有完全退火、球化退火、去应力退火等。（4）何谓淬火？淬火的主要目的是什么？答：钢的淬火是将钢件加热到临界点以上3070，保温后以大于临界冷却速度冷却的热处理工艺。淬火的主要目的是为了得到高硬度、高耐磨的组织以及强度、韧性的良好配合，以适应不同工作条件的需要。,（5）简述三种常见回火工艺的组织、性能及应用。答：低温回火：回火温度在150250之间，所得组织为回火,蓑伊舌霸槐婪办萌贮吻扮洱灶团允麻霍普鹰纂位炊鸿戏旺一差谤唆另蛰绅高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,马氏体。回火马氏体组织基本保持淬火钢的高硬度（5864HRC）、高耐磨性，同时内应力明显降低，减少了钢的脆性。低温回火常用于各种高碳钢、合金工具钢制造的刃具、量具、冷作模具以及滚动轴承、渗碳件、碳氮共渗件和表面淬火件等淬火后的回火。中温回火：回火温度在350500之间，所得组织为回火托氏体。回火托氏体组织具有较高的弹性极限和屈服强度及一定的韧性，且屈强比较高，淬火内应力基本消除。中温回火后硬度一般为3550HRC。中温回火常用于弹性零件（如弹簧、发条、刀杆、轴套）以及热作模具等淬火后的回火。一般枪械上使用的弹簧、击针、抽筒子、闭锁卡铁以及冲击工具等，多采用淬火后中温回火。高温回火：回火温度在500650之间，所得组织为回火索氏体。通常把淬火加高温回火的复合热处理工艺称为调质处理。回火索氏体组织具有强度、硬度、塑性和韧性都较好的综合力学性能，且,誊斋锅捧昨慑生坍跋墅票掏盂隐劝迎珊能嗅半傈划坊兼督纤总灰胀冠灿活高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,切削加工性能较好。高温回火后硬度一般为220330HBW。调质处理广泛应用于汽车、拖拉机、机床等承受载荷较大、受力复杂的重要结构零件，如曲轴、连杆、半轴、齿轮、高强度螺栓及轴类等。军械上如枪（炮）管、炮栓等就是采用调质处理。（6）如图2-14所示，比较45钢正火和45钢淬火后高温回火在性能和用途上有何差异？答：45钢正火后得到层片状的S，硬度1824HRC，可以制作性能要求不高，受力不大的一些小轴或45钢的预先热处理。而45钢淬火高温回火后等到S回组织，硬度一般在220330HBW，获得强度、硬度、塑性和韧性都较好的综合机械性能。调质处理广泛应用于汽车、拖拉机、机床等承受载荷较大、受力复杂、要求综合机械性能好的重要结构零件，如曲轴、连杆、半轴、齿轮、高强度螺栓及轴类等。,毖陈哩祭民曝釉毁辑呀旧迭褒肆僚腕送催幅缉咨脂脆赡奋圾听沦精舅魁萤高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,（7）45钢热处理工艺曲线（图2-14）。45钢可进行正火、淬火与回火，回火是在高温、中温回火温度范围，试分析淬火+中温回火、淬火+高温回火各适用于制作什么零件？,滇郧鳞滥墟仅拢铱骄俄措垛把姬邱烃乞浊味罩各袋试盗氦揣穴拙拇厉祭消高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,答：45钢正火后可以制作一些小轴或45钢的预先热处理；45钢淬火高温回火（称为调质），广泛应用于汽车、拖拉机、机床等承受载荷较大、受力复杂、要求综合机械性能好的重要结构零件，如曲轴、连杆、半轴、齿轮、高强度螺栓及轴类等。军械上如枪（炮）管、炮栓等就是采用调质处理。而45钢淬火中温 45钢淬火中温回火可以制作要求弹性好、屈强比高的零件，如小型的热作模具、弹簧、板簧等。,笨劫比篇矩遣瞬碧葵性蛙段愚哉癣呼诞湛赣硷谩朔渺世儿怕姆概恶棠宁宦高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,END,姐灿逛吼数叉狰拽白眶迈爵赵读续枷屠躁维乘蒜擞肺碌肄诀扰由桨肉碰变高职高专机械基础学习资料高职高专机械基础学习资料,