HB硬度和HRC硬度对照表

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1、硬度知识 一、硬度简介： 硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指 标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏 硬度和维氏硬度。 1 .布氏硬度（HB） 以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压 入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布 氏硬度值（HB）,单位为公斤力/mm2 （N/mm2）。 2 .洛氏硬度（HR） 当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计 量。它是用一个顶角 120的金刚石圆锥体或直径为 1.59、3.18mm的钢 球，在一定载荷

2、下压入被测材料表面， 由压痕的深度求出材料的硬度。 根 据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示： , HRA:是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高 的材料（如硬质合金等）。 , HRB:是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度， 用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。 , HRC:是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度， 用于硬度很高 的材料（如淬火钢等） 3维氏硬度（HV） 以120kg以内的载荷和顶角为 136的金刚石方形锥压入器压入材料表 面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值， 即为维氏硬度HV值（kgf/mm2）。

3、 舸 #################################################################### ######################### 注： 洛氏硬度中HRA、HRB、HRC等中的A、B、C为三种不同的标准，称为标尺 A、标尺B、标尺Co 洛氏硬度试验是现今所使用的几种普通压痕硬度试验之一，三种标尺的初始 压力均为98.07N（合10kgf）,最后根据压痕深度计算硬度值。标尺 A使用的是 球锥菱形压头，然后加压至 588.4N（合60kgf）;标尺 B使用的是直径为 1.588mm（1/16英寸）的钢球作为压头，然后加压

4、至980.7N（合100kgf）;而标尺C 使用与标尺A相同的球锥菱形作为压头，但加压后的力是 1471N（合150kgf）。 因此标尺B适用相对较软的材料，而标尺 C适用较硬的材料。 实践证明，金属材料的各种硬度值之间，硬度值与强度值之间具有近似的相 应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的，材料 的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高。但各种材料的换算关系并 不一致。本站《硬度对照表》一文对钢的不同硬度值的换算给出了表格，清查 阅。 ##############################################################

5、###### ########################## 、,硬度对照表： 根据德国标准DIN50150,以下是常用范围的钢材抗拉强度与维氏硬度、 布 氏硬度、洛氏硬度的对照表。 抗拉强度 Rm N/mm2 维氏硬度 HV 布氏硬度 HB 洛氏硬度 HRC 250 80 76.0 - 「 270 85 80.7 - 「 285 90 85.2 - 305 95 90.2 - 320 100 95.0 - 335 105 99.8 - 350 110 105 - 370 115 109 -

6、 380 120 114 - 「 400 125 119 - 415 130 124 - 「 430 135 128 - 450 140 133 - 465 145 138 - 480 150 143 - 490 155 147 - 510 160 152 - 530 165 156 - 545 170 162 -  560 175 166 - 575 180 171 - 595 185 176 - 610 190 181 - 625 195 185 -

7、 640 200 190 - 660 205 195 - 675 210 199 - — 690 215 204 - 「 705 220 209 - 「 720 225 214 - 「 740 230 219 - 755 235 223 - 「 770 240 228 20.3 1 「 785 245 233 21.3 1 「 800 250 238 22.2 820 255 242 23.1 835 260 247 24.0 850 265 252 24.8 865 270 2

8、57 25.6 880 275 261 26.4 900 280 266 27.1 915 285 271 27.8 「 930 290 276 28.5 1 950 295 280 29.2 1 965 300 285 29.8 ， 「 995 310 295 31.0 ， 「 1030 320 304 32.2 ―1060 330 314 33.3 ， 1095 340 323 34.4 1125 350 333 35.5 1 1115 360 342 36.6 — 1190

9、 370 352 37.7 , 1220 380 361 38.8 1255 390 371 39.8 1290 400 380 40.8 1320 410 390 41.8  1350 420 399 42.7 —1385 430 409 43.6 ―1420 440 418 44.5 1455 450 428 45.3 1485 460 437 46.1 1520 470 447 46.9 1555 480 (456) 47.7 1595 490 (466) 48.4 —1630

10、500 (475) 49.1 1 「 1665 510 (485) 49.8 ， 「 1700 520 (494) 50.5 「 1740 530 (504) 51.1 1775 540 (513) 51.7 」 「 1810 550 (523) 52.3 ， 「 1845 560 (532) 53.0 ] 「 1880 570 (542) 53.6 ， 1920 580 (551) 54.1 1955 590 (561) 54.7 1995 600 (570) 55.2 2030 610 (580)

11、55.7 2070 620 (589) 56.3 2105 630 (599) 56.8 2145 640 (608) 57.3 「 2180 650 (618) 57.8 660 58.3 670 58.8 ， 680 59.2 1 690 59.7 700 60.1 1 720 61.0 1 740 61.8 760 62.5 _ 780 63.3 ， 800 64.0 820 64.7 840 65

12、.3 O 860 65.9  880 66.4 900 67.0 920 67.5 - 940 68.0 1 硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。 为了能用硬度试 验代替某些机械性能试验，生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算 关系。 实践证明，金属材料的各种硬度值之间， 硬度值与强度值之间具有近似的 相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定 的，材料的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高。 下面是本站根据由实验得到的经验公式制作的快速计算器， 有一定的实用 价值，但

13、在要求数据比较精确时，仍需要通过试验测得。 三、硬度换算公式 1 .肖氏硬度（HS尸勃式硬度（BHN）/10+12 2 .肖式硬度（HS尸洛式硬度（HRC）+15 3 .勃式硬度（BHN尸洛克式硬度（HV） 4 .洛式硬度（HRC尸 勃式硬度（BHN）/10-3 硬度测定轮阐: HS<100 HB<500 HRC<70 HV HV<1300 洛氏硬度 布氏硬度HB10/3000维氏硬度 HRCHRA 59.580.7676 59.080.5666 58.580.2655 58.080.0645 57.579.7635 57.079.5625 56.57

14、9.2615 56.078.9605 55.578.6596 55.078.4538587 54.578.1532578 54.077.9526569 53.576.6520560 53.076.3515551 52.576.1509543 52.076.9503535 51.576.6497527 51.076.3492520 50.576.1486512 50.075.8480504 HV HRC HB S 940 68 920 67.5 900 67 880 66.4 860 65.9 840 65.3 8

15、20 64.7 800 64 780 63.3 760 62.5 740 61.8 720 61 700 60.1 690 59.7 680 59.2 670 58.8 硬度换算去 HV HR C HBS HV HRC HBS 560 53 300 29.8 284 550 52.3 505 295 29.2 280 540 51.7 496 290 28.5 275 530 51.1 488 285 27.8 270 520 50.5 480

16、 280 27.1 265 510 49.8 473 275 26.4 261 500 49.1 465 270 25.6 256 490 48.4 456 265 24.8 252 480 47.7 448 260 24 247 470 46.9 441 255 23.1 243 460 46.1 433 250 22.2 238 450 45.3 425 245 21.3 233 440 44.5 415 240 20.3 228 430 43.6 405 230 18 | 4

17、20 42.7 397 220 15.7 410 41.8 388 210 13.4 660 58.3 400 40.8 379 200 11 650 57.8 390 39.8 369 190 8.5 640 57.3 380 38.8 360 180 6 | —

18、 630 56.8 370 37.7 350 170 3 620 56.3 360 36.6 341 160 0 610 55.7 350 35.5 331 600 55.2 340 34.4 322 590 54.7 330 33.3 313 580 54.1 320 32.2 303 570 53.6 310 31 294 附录G钢的硬度值换算（续） 表1钢的维氏硬度（HV与其

19、他硬度和强度的近似换算值 a （续） 标 准 钢 球 硬 质 合 金 钢 球 A.标尺 60-kg 负荷 金刚 圆锥 压头 ・ 标尺 100-kg 负荷 金刚圆 锥压头 •标 尺 100-kg 负荷 金刚圆 锥压头 15-N 30-N 45-N 标尺 标尺 标尺 15- 30- kg kg 45-kg 负荷 负荷 负荷 •标 尺 100-kg 负荷 金刚圆 锥压头 HV HBS HBW 1 2 3 370 350 350 360 341 341 350 331 331 340 322 322 33

20、0 313 313 320 303 303 310 294 294 300 284 284 295 280 280 290 275 275 285 270 270 280 265 265 275 261 261 HRA HRB HRC 4 5 6 HRD HR15N HR30N HR45N HS 7 8 9 10 11 69.2 68.7 68.1 67.6 67.0 66.4 65.8 65.2 65.8 64.5 64.2 63.8 63.5 — 37.7 (109.0) 36.6 — 35.5 (108.0) 34.4 — 33

21、.3 (107.0) 32.3 — 31.0 (105.5) 29.8 — 29.2 (104.5) 28.5 — 27.8 (103.5) 27.1 — 26.4 53.6 52.8 51.9 51.1 50.2 49.4 48.4 47.5 47.1 46.5 46.0 45.3 44.9 79.2 78.6 78.0 77.4 76.8 76.2 75.6 74.9 74.6 74.2 73.8 73.4 73.0 57.4 56.4 55.4 54.4 53.6 52.3 51.3 50.2 49.7

22、 49.0 48.4 47.8 47.2 40.4 39.1 37.8 36.5 35.2 33.9 32.5 31.1 30.4 29.5 28.7 27.9 27.1 50 47 45 42 41 40 256 256 252 252 247 247 243 243 238 238 233 233 228

23、228 219 219 209 209 200 200 190 190 181 181 171 171 162 162 152 152 143 143 133 133 124 124 114 114 105 105 95 95 90 90 63.1 62.7 62.4 62.0 61.6 61.2 60.7 (102.0) 25.6 44.3 — 24.8 43.7 (101.0) 24.0 43.1 - 23.1 42.2 99.5 22.2 41.7 — 21.3 41.1 98.1 20.3 40.3 96.7 (18.0) —

24、 95.0 (15.7) - 93.4 (13.4) - 91.5 (11.0) — 89.5 (8.5) — 87.1 (6.0) - 85.0 (3.0) - 81.7 (0.0) - 78.7 - - 75.0 — — 71.2 - - 66.7 - - 62.3 — — 56.2 — — 52.0 — — 72.6 72.1 71.6 71.1 70.6 70.1 69.6 90 86 86 48.0 46.4 45.7 45.0 44.2 43.4 42.5 41.7 26.2 25.2 24.3 23.2 2

25、2.2 21.1 19.9 38 一 37 一 36 一 34 33 32 30 29 28 26 25 24 22 21 20 270 265 260 255 250 245 240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 95

26、 85 81 81 一 41.0 一 一 一 一 一 一 a)在本表中用黑体字表示的值与按 ASTM E140表1的硬度转换值一致，由相 应的 SAE- ASM ASTM 联合会列出的 b)括号里的数值是超出范围的，只是提供参考 利用布氏硬度压痕直径直接换算出工件的洛氏硬度 在生产现场，由于受检测仪器的限制，经常使用布氏硬度计测量大型 淬火件的硬度。如果想知道该工件的洛氏硬度值， 通常的方法是，先测量 出布氏硬度值，然后根据换算表，查出相对应的洛氏硬度值， 这种方式显 然有些繁琐。那么，能否根据布氏硬度计的压痕直径，直接计

27、算出工件的 洛氏硬度值呢？答案当然是肯定的。 根据布氏硬度和洛氏硬度换算表， 可 归纳出一个计算简单且容易记住的经验公式： HRC = (479-100D) /4,其 中D为①10mm钢球压头在30KN压力下压在工件上的压痕直径测量值。 该公式计算出的值与换算值的误差在 0.5〜-1范围内，该公式在现场用 起来十分方便，您不妨试一试。 附录: 金属工艺学 金属工艺学是一门研究有关制造金属机件的工艺方法的综合性技术学科 主要内容:1常用金属材料性能 2各种工艺方法本身的规律性及应用. 3金属机件的加工工艺过程、结构工艺性。 热加工：金属材料、铸造、压力加工、焊接 目的、任

28、务：使学生了解常用金属材料的性质及其加工工艺的基础知识， 为学习其它相关课程及以后从事机械设计和制造方面的工作奠定必要的金属工 艺学的基础。 ［以综合为基础，通过综合形成能力］ 第一篇金属材料 第一章金属材料的主要性能 两大类：1使用性能：机械零件在正常工作情况下应具备的性能。 包括：机械性能、物理、化学性能 2工艺性能：铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、切削性能 等。 第一节 金属材料的机械性能 指力学性能一受外力作用反映出来的性能。 一弹性和塑性： 1弹性：金属材料受外力作用时产生变形， 当外力去掉后能恢复其原来形状 的性能。 力和变形同时存在、同时消失。

29、 如弹簧：弹簧靠弹性工作。 2塑性：金属材料受外力作用时产生永久变形而不至于引起破坏的性能。 （金属之间的连续性没破坏） 塑性大小以断裂后的塑性变形大小来表示。 塑性变形：在外力消失后留下的这部分不可恢复的变形。 3拉伸图 金属材料在拉伸过程中弹性变形、塑性变形直到断裂的全部力学性能可用 拉伸图形象地表示出来。 以低碳钢为例 （ A ） 将金属材料制成标准式样。 在材料试验机上对试件轴向施加静压力 P,为消除试件尺寸对材料性能的影响， 分别以应力*即单位面积上的拉力4P/兀2）和应变（单位长度上的伸长量 A 1/0 ） 来代替P和AJ得到应力——应变图 1）弹性阶

30、段oe Q——弹性极限 2）屈服阶段：过e点至水平段右端 七一一塑性极限，s——屈服点 过s点水平段一一说明载荷不增加，式样仍继续伸长。 （P 一定，（=P/一定，但真实应力 P/F1 T因为变形，F1 发生永久变形 3）强化阶段：水平线右断至 b点 PT变形T 氐一一强度极限，材料能承受的最大载荷时的应力。 4）局部变形阶段bk 过b点，试样某一局部范围内横向尺寸突然急剧缩小。 奉颈II （试样横截面变小，拉力 。 4延伸率和断面收缩率：一一表示塑性大小的指针 1）延伸率： 8=0 式样原长，11 拉深后长 2）断面收缩率：Fo——原截面，F1一拉断后截面 *

31、1 ）越大，材料塑性越好 2） 与8区别：拉伸图中 =强+ 塑 3） 一般⑦5%为塑性材料，5〈5%为脆性材料。 5条件屈服极限G。2 0.2塑性变形的应力 有些材料在拉伸图中没有明显的水平阶段。通常规定产生 作为屈服极限，称为条件屈服极限. 二刚度 金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力 一 1材料本质 弹性模量一在弹性范围内，应力与应变的比值.其大小主要决定材料本身.相 当于单位元元变形所需要的应力. =E , E =乙 / =tg a 2几何尺寸形状受力 相同材料的E相同，但尺寸不同，则其刚度也不同.所以考虑材料刚度时要把 形状尺寸同时考虑.还

32、要考虑受力情况. 三强度 强度指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力 按作用力性质的不同，可分为： 抗拉强度 C抗压强度已抗弯强度, 抗剪强度用 抗扭强度。 常用来表示金属材料强度的指标 屈服强度：（Pa N/m2） Ps-产生屈服时最大外力，Fo-原截面 抗拉强度（Pa N/m2） Pb-断裂前最大应力. 返它在设计机械和选择评定材料时有重要意义 .因金属材料不能在超过 。的 条件下工作，否则会塑变.超过途工作，机件会断裂. [-&之间塑性变形,压力加工 四硬度 金属抵抗更硬的物体压入其内的能力 一 是材料性能的综合物理量，表示金属材料在一个小的体积范围内

33、的抵抗弹 性变形塑性变形或断裂的能力. 1布式硬度HB 用直径D的淬火钢球或硬质合金球，在一定压力P下，将钢球垂直地压入金属 表面，并保持压力到规定的时间后卸荷，测压痕直径d（用刻度放大镜测）则 HB=P/F （N/mm 2）单位一般不写.F-压痕面积. HBS 一压头用淬火钢球,HBW 一压头用硬质合金球 l 因钢球存在变形问题，不能测太硬的材料，适于HBS<450,如铸铁，有色 金属，软钢等.而HBWV 6 5 0. l 特点：压痕大，代表性全面 l 应用：不适宜薄件和成品件 2 洛式硬度HR 用金刚石圆锥在压头或钢球，在规定的预载荷和总载荷下，压入材料，卸 载后，测其

34、深度h,由公式求出，可在硬度计上直接读出，无单位. 不同压头应用范围不同如下表： d = 1.588 淬火 钢球 HRB 980.7退火钢灰铁有色金 属 HRC 1471淬火回火件 HRA J…—7…I” 588.4硬质合金碳化物 优点:易操作，压痕小，适于薄件，成品件 缺点:压痕小,代表性不全面需多测几点. *硬度与强度有一定换算关系 ，故应用广泛.根据硬度可近似确定强度 ，如灰铁： &=1HBS 3显微硬度(Hm) 用于测定金属组织中个别组成体，夹杂物等硬度. 显微放大测量 显微硬度(查表)与HR有对应关系.如:磨削烧伤表面，看烧伤层 硬度变化. 五冲击韧性

35、ak 材料抵抗冲击载荷的能力 常用一次摆锤冲击试验来测定金属材料的冲击韧性 ，标准试样一次击断，用试样 缺口处单位截面积上的冲击功来表示 ak ak=Ak/F(J/m2) Ak=G(H-h) G-重量 F-缺 口截面 脆性材料一般不开口 ，因其冲击值低，难以比较差别. 1 aJ肿击韧性愈好. 2 Ak不直接用于设计计算：在生产中，工件很少因受一次大能量冲击载 荷而破坏，多是小冲击载荷，多次冲击引起破坏，而此时，主要取决于强度，故设计 时，ak只做校核. ak对组织缺陷很敏感，能够灵敏地反映出材料品质，宏观缺陷，纤维组织方面变化. 所以,冲击试验是生产上用来检验冶炼、热加工

36、、热处理工艺质量的有效方法。 （微裂纹一一应力集中一一冲击一一裂纹扩展） 六疲劳强度： 问题提出：许多零件如曲轴、齿轮、连杆、弹簧等在交变载荷作用下，发生断 裂时的应力远低于该材料的屈服强度，这种现象 一一疲劳破坏。据统计，80% 机件失效是由于疲劳破坏。 疲劳强度一一当金属材料在无数次交变载荷作用下而不致于引起断裂的最大应 力。 1疲劳曲线一一交变应力与断裂前的循环次数 N之间的关系。 例如：纯弯曲， 有色金属N 108 钢材N>107不疲劳破坏 2疲劳破坏原因 材料有杂质，表面划痕，能引起应力集中，导致微裂纹，裂纹扩展致使零件不能承 受所加载荷突然破坏. 3预防

37、措施 改善结构形状，避免应力集中，表面强化-喷丸处理，表面淬火等. 第二节金属材料的物理，化学及工艺性能 一物理性能 比重：计算毛坯重量，选材，如航天件：轻 熔点:铸造 锻造温度（再结晶温度） 热膨胀性：铁轨 模锻的模具 量具 导热性：铸造:金属型 锻造:加热速度 导电性:电器元件铜铝 磁性:变压器和电机中的硅钢片 磨床：工作台 二化学性能 金属的化学性能，决定了不同金属与金属，金属与非金属之间形成化合物的性能 使有些合金机械性能高,有些合金抗腐蚀性好，有的金属在高温下组织性能稳 定.如耐酸，耐碱等 如化工机械，高温工作零件等 三工艺性能 金属材料能适应加工工艺要

38、求的能力. 铸造性，可锻性，可焊性,切削加工形等 思考题； 1什么是应力，应变（线应变）？ 2颈缩现象发生在拉伸图上哪一点 ？如果没发生颈缩，是否表明该试样 没有塑性变形？ 3 0.2的意义？能在拉伸图上画出吗？ 4将钟表发条拉成一直线，这是弹性变形还是塑性变形 ？如何判定变形 性质？ 5为什么冲击值不直接用于设计计算 ？ 第二章金属和合金的晶体结构与结晶 第一节 金属的晶体结构 一基本概念: 固体物质按原子排列的特征分为： 晶体：原子排列有序，规则，固定熔点，各项异性. 非晶体:原子排列无序，不规则，无固定熔点，各项同性 如：金属，合金，金刚石一晶体 玻璃，

39、松香 沥青一非晶体 晶格：原子看成一个点，把这些点用线连成空间格子. 结点：晶格中每个点. 晶胞：晶格中最小单元，能代表整个晶格特征. 晶面：各个方位的原子平面 晶格常数：晶胞中各棱边的长度(及夹角)，以A(1A=10-8cm)度量 金属晶体结构的主要区别在于晶格类型 ，晶格常数. 二常见晶格类型 1体心立方晶格:Cr ,W, -Fe, Mo , V等特点:强度大，塑性较好，原子数:1/8 X8 +1=2 20 多种 2面心立方晶格：Cu Ag Au Ni Al Pb 丫 Fe塑性好 原子数:4 20多种 4 密排六方晶格：Mg Zn Be ,Cr -Ti Cd(镉)

40、 纯铁在室温高压(130x108N/M2)成/Fe 原子数=1/6 x12+1/2 x2+3=6,30 多种 三多晶结构单晶体-晶体内部的晶格方位完全一致. 多晶体一许多晶粒组成的晶体结构.各项同性. 晶粒一外形不规则而内部晶各方位一致的小晶体 . 晶界一晶粒之间的界面. 第二节金属的结晶 一金属的结晶过程（初次结晶） 1结晶：金属从液体转变成晶体状态的过程. 晶核形成：自发晶核：液体金属中一些原子自发聚集，规则排列. 外来晶核：液态金属中一些外来高熔点固态微质点 . 晶核长大：已晶核为中心，按一定几何形状不断排列. *晶粒大小控制：晶核数目：多一细（晶核长得慢也细）

41、 冷却速度：快一细（因冷却速度受限，故多加外来质点） 晶粒粗细对机械性能有很大影响，若晶粒需细化，则从上述两方面入手 结晶过程用冷却曲线描述！ 2冷却曲线 温度随时间变化的曲线 一热分析法得到 1） 理论结晶温度 实际结晶温度 时间（s） T（C） 过冷：液态金属冷却到理论结晶温度以下才开始结晶的现象 2） 过冷度:理论结晶温度与实际结 晶温度之差. （实际冷却快，结晶在理论温度下） 二 金属的同素异购转变（二次结晶 重结晶） 同素异构性一一种金属能以几种晶格类型存在的性质 . 同素异购转变一金属在固体时改变其晶格类型的过程. 如:铁锡镒钛钻 以铁为例：-Fe

42、（1394 C） rFe（912 C） o-Fe 体心 面心 体心 因为铁能同素异构转变，才有对钢铁的各种热处理. （品格转变时，体积会变化，以原子排列不同） 第三节合金的晶体结构 一合金概念 合金：由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属组成的具有金属特性的物 质. 组元:组成合金的基本物质.如化学元素（黄铜:二元）金属化合物 相:在金属或合金中，具有相同成分且结构相同的均匀组成部分 .相与相之间有明 显的界面. 如:纯金属一一个相，温度升高到熔点，液固两相.合金液态组元互不溶，几个组元, 几个相. 固体合金中的基本相结构为固溶体和金属化合物，还可能出现由固溶体和金属

43、 化合物组成的混合物。 合金结构 1固溶体 溶质原子溶入溶剂品格而仍保持溶剂晶格类型的金属晶体。 根据溶质在溶剂品格中所占的位置不同，分为： 1) 置换固溶体 溶质原子替代溶剂原子而占据溶剂品格中的某些结点位置， 所形成的固溶体O *溶质原子，溶剂原子直径相差不大时，才能置换 如：Cu——Zn Zn溶解度有限。 Cu——Ni溶解度无限 晶格畸变一一固溶强化：畸变时塑性变形阻力增加，强，硬增加。这是提高合 金机械性能的一个途径。 2) 间隙固溶体 溶质原子嵌入各结点之间的空隙，形成固溶体。溶质原子小，与溶剂原子比为 〈0.59 。溶解度有限。也固溶强化。 2金属化合

44、物 合金各组成元素之间相互作用而生成的一种新的具有金属性质，可用分子式表 示的物质。如Fe3c WC 特点：(1)较高熔点、较大脆性、较高硬度。 (2)在合金中作强化相，提高强度、硬度、耐磨性，而塑性、韧性下降，如 WC、TiCo可通过调整合金中的金属化合物的数量、形态、分布来改变合金的 性能 3机械混合物 固溶体+金属化合物、固+固一一综合性能 4二元合金状态图的构成 合金系：由给定的组元可以配制成一系列成分含量不同的合金，这些合金组成 一个合金系统 为研究合金系的合金成分、温度、结晶组织之间的变化规律、建立合金状态图 来描述。 合金状态图一一合金系结晶过程的简明图

45、解。 实质：温度一一成分作标图，是在平衡状态下（加热冷却都极慢的条件下）得 到的。 二、二元合金状态图的建立 以Pb （铅）-Sb （锦）合金为例： 1配置几种Pb-Sb成分不同的合金。 2做出每个合金的冷却曲线 3将每个合金的临界点标在温度 一成分坐标上，弁将相通意义的点连接起来, 即得到Pb-Sb合金的状态图。 A B D C E 液相线：ACB固相线：DCE单相区：只有一个相。 两相区：两个相。ACD、BCEo c一共晶点 *作业: 第三章铁碳合金 1铁碳合金的基本组织 液态：Fe、C无限互溶。 固态：固溶体 金属化合物 t C 1538 -Fe+C——

46、铁素体F 1394 TFe+C——奥氏体A 912 o-Fe+C——铁素体 F s 一铁素体 碳溶于o-Fe形成的固溶体一一铁素体F 体心立方，显微镜下为均匀明亮的多边形晶粒。 性能：韧性很好（因含 C少），强、硬不高。8 =45〜50% HBS= 5=250Mpa 含碳：727C, 0.02% 二奥氏体 碳溶于丫Fe中形成的固溶体 All 面心立方，显微镜下多边形晶粒，晶界较F平直. 性能:塑性好，压力加工所需要组织.含碳最高；1147c ,2.11% HBS=170〜220 三渗碳体 金属化合物Fe3c复杂晶格，含碳:6.69%.性能:硬高HB(sw)>800

47、,,脆祚强化相. 在一定条件下会分解成铁和石墨，这对铸造很有意义. 四珠光体P F+Fe3C一机械混合物，含碳0.77% 组织:两种物质相间组成，性能:介于两者之间.强度较高：硬度HBS=250 五莱氏体 >727 C A+Fe3C-Ld高温莱氏体 <727 C P+Fe3C—Ld低温莱氏体 性能：与Fe3c相似 HBS>700 塑性极差. 立铁碳合金状态图 是表明平衡状态下含 C不大于6.69%的铁碳合金的成分，温度与组织之间关系 是研究钢铁的成分，自治和性能之间关系的基础，也是制定热加工工艺的基础. 含C>6.69在工业上午实际意义，而含C6.69%时,Fe与C形成Fe3

48、C,故可看成一 个组元，即铁碳合金状态图实际为 Fe-Fe3c的状态图. 一铁碳合金状态图中点线面的意义 1各特性点的含义 1)A:纯铁熔点 含C: 0% 1538 c 2)C:共晶点 4.3% 1148 3)D: Fe3c 熔点 6.69 1600 4)E: C在A中最大溶解度 2.11 1148 5)F: Fe3c 成分点 6.69 1148 6)G: -Fe 与 丫Fe 转变点 0% 912 7)K: Fe3c 成分点 6.69 727 8)P: C在o-Fe中最大溶解度 0.02 727 9)S：共析点 0.77 727 10) Q: C在o-Fe中溶解度 0

49、.0008 室温 2主要线的意义 1) ACD:液相线，液体冷却到此线开始结晶. 2) AECF:固相线 此线下合金为固态 3) ECF:生铁固相线，共晶线，液体一Ld 4) AE:钢的固相线，液态到此线一A 5) GS: II b II源口此线开始析出F 6) ES: || Am II俾耻匕线开始析出 FgCn 7) PSK: II由I共析线.A同时析出P(F+Fe3C) 3主要区域 1) ACE:两相区 L+A 2) DCF:两相区 L+Fe3Ci 3) AESG:单相区A 4) GPS: A+F两相区 二钢铁分类 1工业纯铁：含C<0.0218% 组织:F

50、2 钢:含碳：0.0218〜2.11 共析钢含C=0.77% P 亚共析钢含C<0.77% P+F 过共析钢含C>0.77% P+FqCii 3 铁 含 C:2.11%〜6.69% 共晶生铁 4.3% C Ld 亚共晶生铁 < 4.3% C P+Lcf + FeC11 过共晶生铁 > 4.3% C Ld + FeC1 三典型合金结晶过程分析 1共析钢 L ——L+A ——A--P 2亚共析钢 L — A+L -A—A+F — F+P 3过共析钢 L — L+A — A —A+ Fe 3C11-- FesCi +P 4 共晶铁 L —Ld —Ld 5 亚共晶铁

51、 L — 1 点-L+A —A+Ld —P+Ld 6 过共晶铁 L-1 点一L+Fe3c1—2 点一Ld+ Fe3cl3 点一 FesCi+Ld 四铁碳合金状态图的应用 1铸造 确定浇铸温度 选材：共晶点附近铸造性能好 2锻造锻造温度区间 A 3焊接 焊接缺陷用热处理改善.根据状态图制定热处理工艺 3钢的分类和应用 按化学成分：碳钢：<2.11%C少量Si Mn S P等杂质 合金钢：加入一种或几种合金元素 一碳钢 1含碳量对碳钢性能的影响 <0.9%C CT强，硬T塑，韧J FeC强化相 >0.9%C CT硬T，强，塑，韧J FeS布晶界，脆性T 2钢中常见

52、杂质对性能的影响 Si:溶于F，强化F,强硬T塑，韧「含量<0.03〜0.4%有益作用不明显 Mn: 1）溶于F,Fe3C.引起固溶强化.2）与FeS反应一MnS比重轻，进入熔渣，如量少, 有益作用不明显. S： FeS— （FeS+Fe洪晶体，熔点985C,分布晶界，引起脆性|热脆|| P:溶于F,是强度，硬度T但室温塑性，韧性J J普脆II 3碳钢的分类 1 ）按含碳量分 低碳钢 <0.25%C 中碳钢：0.25〜0.6%C,高碳钢>0.6%C 2）按质量分（含S,P多少分） 普通钢 S<=0.055%,P<=0.045% 优质钢 S,P<=0.04% 高级优质钢 S

53、<=0.03% P<=0.035% 3）按用途分碳素结构钢,碳素工具钢 >0.6%C 4碳钢的编号和用途 1）普通碳素结构钢： Q235数字表示屈服强度单位Mpa 2）优质碳素结构钢 正常含镒量的优质碳素结构钢：0.25〜0.8%Mn 较高含镒量 0.15〜0.6%C 0.7〜1.0%Mn , >0.6%C 0.9〜1.2%Mn 08 10 15 20 25 强，塑T冲压件焊件 30 35 40 45 50 55 60强短T弹簧，轴，齿轮 耐磨件 65 70 75 80 85 耐磨件 数字表示含C万分8之几 3）碳素工具钢 T7T8 T13数字表示含C千分之几 高

54、级优质钢加 A含Mn高，加Mn T&MnA 二合金钢 常加合金元素：Mn Si Cr Ni Mo W V Ti B（硼）稀土元素（Xt）等 1合金结构钢 贽+元素符号+数展示 数一含碳万分之几,符号一合金元素, 符号后面数表示含合金 %, <1.5%不标，=1.5%标2 若为高级优质钢，后加A 如：60Si2Mn 0.6%C, 2%Si <1.5%Mn 18Cr2Ni4WA 0.18%C, 2%Cr, 4%Ni, <1.5%W 高级优质 应用：工程结构件,机械零件 主要包括：低合金钢，合金渗碳钢，合金调质钢，合金弹簧钢，滚动轴承钢等 2合金工具钢： 数+元素符号+数

55、 与结构钢同 数一一位数,含C千分之几，含C>=1.0%不标 如：9SiCr （板牙,丝锥） 0.9%C <1.5%Si <1.5%Cr CrWMn （长钱刀，丝锥，拉刀,精密丝杠） * 高速钢 含 C<1.0 也不标 W18Cr4V 0.7〜0.8%C,18%W,4%Cr,<1.5%V 应用：刃具,模具,量具等 3特殊性能钢 不锈钢:1Cr13 1Cr18Ni9Ti 等 耐热钢:1Cr13 2Cr13 >400 C 工作 耐磨钢：高镒钢水韧处理，冲击下工作，表面产生加工硬化.并有马试体在滑移 面形成，表面硬度达HB450〜550，表面耐磨，心部为A. 水韧处理：钢加热到

56、临界点以上（1000〜1100C）保温,碳化物全容于 A,水冷，因 冷速快，无法析出碳化物，成单一 A组织. 5常用非金属材料 一高分子材料 天然：羊毛橡胶 人工合成：塑料人工橡胶粘结剂等 有机玻璃尼龙丙纶氯纶一商品名 工程塑料：环氧树脂 聚甲醛：塑料手表中零件 聚酰亚胺：绝缘 二陶瓷 耐磨耐蚀脆刀片砂轮 三复合材料 磨削软片：聚酰亚胺+金刚石 4金属零件选材的一般原则 产品的质量和生产成本如何，与材料选择的是否恰当有直接关系 ，机械零件进 行选材时，主要考虑零件的工作条件，材料的工艺性能和产品的成本. 基本原则如下： 1满足零件工作条件： 受力状态一机械

57、性能，基本 ( 8等k 工作温度环境介质 一使用环境，高温一耐热，抗腐蚀一不锈钢 高硬度一工具钢 2材料的工艺性能 零件的生产方法不同，直接影响其质量和生产成本. 如:灰口铁，铸造性能 切削加工性很好，可锻性差. 3经济性 价值=功能/成本 如：耐腐蚀容器：1）普通碳素钢：5000元 用一年 2）奥氏体不锈钢：40000元 用10年 3）铁素体不锈钢:15000元用6年 1）:2）:3） =1:1.25:2 第四章钢的热处理 1概述 一钢的热处理：把钢在固态下加热到一定的温度进行必要的保温 ，并以 适当的速度冷却到室温，以改变钢的内部组织，从而得到所需性能的工艺方法

58、 *只改变组织和性能，而不改变其形状和大小.热处理是改善材料性能的重要手 段之一，能提高产品质量，延长机件寿命，节约金属材料，所以，重要机件都要经过 热处理. （提问:前面学过的改善金属材料性能的手段 一固溶强化） 热处理工艺曲线：各种热处理都可以用温度一时间的坐标图形表示. 温度 保温 临界温度 加热 冷却 时间 应用广泛：机械制造业中70%零件需热处理.汽车拖拉机制造业70〜80% 量具刃具模具滚动轴承等100% 二目的 1冶金锻铸 焊毛坯或成品，消除缺陷，改善工艺性能.为后续加工（如机加）做 好组织，性能，准备.退火正火 2是钢件的机械性能提高，达到钢件的最终

59、使用性能指标，以满足机械零件或 工具使用性能要求.淬火+回火 表面淬火 化学处理 l 依据:状态图 2热处理过程中的组织转变 一钢在加热时的组织转变 1临界温度： 状态图上 Ai :共析线（P-A） 临界温度：A3 : A析出F（F-A） 极缓慢冷却 Acm : A 析出 Fe3Cn() 实际加热临界温度 Aci Ac3 A 热 II A ccm 实际冷却临界温度 Ari P Ar3 A 析出F 冷II Arcm 析出 F^Cn 2组织转变 1) 共析钢：P(F+Fe3C)---A ⑴A晶核形成：F和Fe3c界面上先形成A晶核 (因界面原子排列不规则，缺陷多

60、，能量低) ⑵A晶核长大:F晶格转变，Fe3c不断溶入A, A晶核不断生成，长大.F转变快,先 消失. (3)残余渗碳体的溶解：随保温时间加长,残余Fe3c逐渐溶入A (4)A成分均匀化：A转变完成后，各处含C浓度不均匀，继续保温,C充分扩散，得 到单一的均匀A 这个过程是A重结晶的过程. 2) 亚共析钢：F+P—Aci — F+A — AC3---A 3) 过共析钢：P+ Fe3c n --Ac i — A+ Fe3Cn--Accm---A(晶粒粗化) 钢在冷却时的组织转变 （钢在室温时的机械性能不仅与加热，保温有关，与冷却过程也有关） 1冷却方式 1） 连续冷却：时加

61、热到A的钢，在温度连续下降的过程中发生组织转变 . 水冷 油冷 空冷（正火）炉冷（退火） 2） Ar 1 （2） （1） 等温冷却：使加热到A的钢，先以较快的速度冷却到 Ari线下某一温度，成为过 冷A,保温,使A在等温下发生组织转变,转变完,再冷却到室温. 等温退火等温淬火 2共析钢冷却时的等温转变 以共析钢为例，进行一系列不同过冷度的等温冷却实验 ，可以测出过冷奥氏体 在恒温下开始转变和转变终了的时间 ，画到 愠度一时间I坐标系中，然后，把开始 转变的时间和转变终了的时间分别连接起来 ，即得到共析钢的奥氏体等温转变 曲线.又叫C曲线. 1） 高温产物： Ar1〜

62、650c P 层片较厚 500X 显微镜 HRC10-20 650〜600c 细珠光体 索氏体S HRC25〜35层片较薄 800〜1000X 600〜550c 极细珠光体 屈氏体T HRC30〜40层片极薄 l a）以上三种均为F+ Fe3c层片相间的珠光体，只是层片厚度不同。 l b）由于过冷度从小到大，原子活动能力由强到弱，致使析出的渗 碳 体和铁素体层片越来越来薄oc）珠光体层片越薄，塑变抗力越大，强，硬越大。 2）中温产物 550〜350 c上贝氏体 B上电镜下观察，渗碳体不连续，短杆状，分布于许 多平行而密集的铁素体条之间。 350 ~ 230C下贝氏体 B下比B上

63、有较高强、硬、韧、塑。片状过饱和 F和 其内部沉淀的碳化物组织（因为过饱和 F有析出Fe3c倾向，但过冷度太大， 导致碳原子没能扩散超出 F片，只是在片内沿一定晶面聚集，沉淀出碳化物粒 子） 3）低温转变产物： 230 ~ -50 C 马氏体（M） +残余A 马氏体：过饱和的 a固溶体一Mil （由于温度低，原子活动能力低，晶格转变完成，但是， C原子不能从 面心中扩散出来，仍留在体心中，形成过饱和 a固溶体） ・「品格严重畸形，M硬f HRC65塑 韧 -0 3共析钢连续冷却转变 连续冷却可能发生几种转变，很复杂。 共析钢连续冷却，只有珠光体转变区和马氏体转变区。 珠光体

64、转变区：三条线构成：开始，终了，终止线 冷却速度过出始II终了践，组织为珠光体 冷却速度过 出始II终止 践，组织为珠光体和马氏体 冷却速度不过珠光体区，则为 M 3钢的热处理工艺 热处理：整体热处理：退火正火淬火回火 表面热处理：表面淬火化学热处理一渗碳渗氮 一退火 将钢件加热到高于或低于钢的临界点 ，保温一定时间，随后在炉内或埋入导热 性较差的介质中缓慢冷却，以获得接近平衡的组织，这种工艺叫一 目的：1）降低硬度一切削加工 2）细化晶粒，改善组织一提高机械性能 3）消除内应力一淬火准备 4）提高塑性，韧性一冷冲压,冷拉拔 1完全退火：将钢加热到AC3以上30〜5

65、0c保温一定时间后，缓慢冷却以获得 接近平衡状态组织（P+F）的热处理工艺. 目的:通过完全重结晶，使锻，铸,焊件降低硬度，便于切削加工，同时可消除内应力, 使A充分转变成正常的F和P. 应用：亚共析钢 *不能用于共析钢J.在Accm以上缓冷，会析出网状渗碳体（FesCn）,脆性T 2不完全退火：将共析钢或过共析钢加热到 Ac1以上20〜30C,适当保温，缓 慢冷却的热处理工艺-- 又叫球化退火. 目的:使珠光体组织中的片状渗碳体转变为粒状或球状 ，这种组织能将低硬度，改 善切削加工性.弁为以后淬火做准备.减小变形和开裂的倾向. 应用:共析钢，过共析钢（球化退火） 3等温退火

66、：将钢件加热到 Ac3A （亚共析钢）或Ac1（共析钢或过共析钢） 以上,保温后较快地冷却到稍低于 Ar1的温度，再等温处理，A转变成P后,出炉空冷. 目的：节省退火时间，得到更均匀的组织，性能. 应用：合金工具钢，高合金钢 4去应力退火：将钢加热到Ac1以下某一温度（约500〜650 C）保温后缓冷. （又叫低温退火） 目的:消除内应力 应用:铸，锻，焊 *不发生相变，重结晶 例子:杯裂 5再结晶退火：将钢件加热到再结晶温度以上 150〜250C,即650〜750C,保温, 空冷. 目的：发生再结晶，消除加工硬化. 应用：冷扎,冷拉,冷压等 *可能相变 6扩散退火：均匀化退火，高温进行 目的:消除偏析，应用：铸件 二正火 钢件加热到Ac3（亚）或Accm（过共）以上30〜50C,保温，空冷 *正火作用与退火相似，区别是正火冷速快，得到非平衡的珠光体组织，细化晶粒， 效果好，能得到片层间距较小的珠光体组织. 与退火对比 含碳量 碳素结构钢（HB） 碳素工具钢（HB） 工艺 W 0.20.25〜0.65