钢的热处理工艺及原理.ppt

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1、热处理工艺及原理任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式外力的作用。如起重机上的钢索，受到悬吊物拉力的作用；柴油机上的连杆，在传递动力时，不仅受到拉力的作用，而且还受到冲击力的作用；轴类零件要受到弯矩、扭力的作用等等。这就要求金属材料必须具有一种承受机械荷而不超过许可变形或不破坏的能力。这种能力就是材料的力学性能。。金属材料的力学性能金属材料的力学性能是指材料在外力的作用下抵抗变形和破坏的能力，它是金属材料的主要性能之一，也是工程技术人员正确选用材料的重要依据。金属材料的力学性能是通过实验测定的。金属表现来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料材料在外力作用

2、下表现出力学性能的指标低碳钢的拉伸试验，应按《金属拉伸试验方法》(CU228—87)制作拉伸试样，在万能材料试验机上缓慢加载拉伸，使试样承受轴向拉力P，并引起试样沿轴向产生伸长△L(L1—L0)，当载荷超过某一数值后，试样伸长迅速加大，并使试样局部直径产生缩小(称为缩颈)，当载荷达到最大值时，试样断裂。如果以拉力P除以试样的原始截面积F0为纵坐标(即拉应力σ=P／Fo)。以△L除以试样原始长度L0为横坐标(即应变ε=△L/Lo)，则可画㈩应力—应变图，弹性和刚性弹性和刚性在图中，当加载应力不超过σe，卸载后试样能恢复原状，即不产生永久变形，材料的这种性能称为弹性。σe为不产生永久变形的最大应

3、力，称为弹性极限。　　图中oe是直线，表示应力与应变成正比，此阶段服从虎克定律，oe的斜率为试样材料的弹性模量E，即E=σ/ε弹性模量E是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标。E越大，则使其产生一定弹性变形的应力也愈大。因此，工程上把它叫做材料的刚度。刚度表征材料弹性变形抗力的大小。弹性模量E主要决定于材料的本身，是金属材料最稳定的性能之一，合金化、热处理、冷热加工对它的影响很小。在室温下，钢的弹性模量E大都在190～220GPa之间。弹性模量随温度的升高而逐渐降低。强度强度强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。强度指标一般用单位面积所承受的载荷即力表示，符号为σ，单位为MPa

4、。工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。屈服强度是指金属材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力，或开始出现塑性变形时的最低应力值，用σs表示。抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下，被拉断前所能承受的最大应力值，用σb表示。对于大多数机械零件，工作时不允许产生塑性变形，所以屈服强度是零件强度设计的依据；对于因断裂而失效的零件，而用抗拉强度作为其强度设计的依据。屈服极限如图1，1．1所示，在s点(屈服点)出现一水平线段，这表明拉力虽然不再增加，但变形仍在进行，此时若卸载，试样的变形不能全部消失，将保留一部分残余的变形。这种不能恢复的残余变形，叫做塑性变形。σs表示材料在外力的作用下开始产生

5、塑性变形的最低应力，称为屈服极限。有些材料的拉伸曲线上没有明显的屈服点s，难以确定开始塑性变形的最低应力值，此时规定试样产生0．2％残余变形时的应力值，为该材料的条件屈服极限，以σ0.2表示。构件在工作中一般不允许发生塑性变形。所以屈服极限σ是设计时的主要参数，是材料力学性能的—个重要指标。强度极限强度极限为试样被拉断前的最大承载能力，如图1．1．1所示的σb值，σb也是设计和选材的主要参数之σs／σb叫屈强比，屈强比愈小，构件的使用可靠性愈高。屈强比太小，则材料强度的有效利用率太低。合金化、热处理、冷热加工对材料的σs、σb影响很大。一塑性在外力的作用下，材料发生不能恢复的变形称为塑性变形

6、，产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性。塑性大小用伸长率δ和断面收缩率ψ来表塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率。伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率，用符号δ表示。断面收缩率指试样拉断后，断面缩小的面积与原来截面积之比，用y表示。伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件，也是保证机械零件工作安全，不发生突然脆断的必要条件。硬度硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力。硬度是材料的重要力学性能指标。一般材料的硬度越高，其耐磨性越好。材料的强度越高，塑性变形抗力

7、越大，硬度值也越高。一、布氏硬度用一定直径的钢球或硬质合金球，以相应的试验力压入试件表面，经规定保持时间后，卸除试验力，测量试样表面的压痕直径，之后将测得参数代入计算公式，即可得布氏硬度值：HB＝F/S（N/mm2），F－所加压力，S－压痕表面积，可通过钢球直径和压痕直径计算。2、布氏硬度特点优点：测量数值稳定，准确，一般不标单位缺点：操作慢，不适用批量生产和太薄、太硬（＞450HB）的材料3、布氏硬度的应用