第一篇：《金屬材料與熱處理》學(xué)習(xí)提綱(士兵)

《金屬材料與熱處理》（第五版）課程學(xué)習(xí)提綱

一、課程性質(zhì)、目的和任務(wù)

金屬材料與熱處理是一門技術(shù)基礎(chǔ)課。其主要內(nèi)容包括：金屬的性能、金屬學(xué)基礎(chǔ)知識、鋼的熱處理、常用金屬材料及非金屬材料的牌號等。

二、教學(xué)基本要求

本課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握金屬材料與熱處理的基本知識，為學(xué)習(xí)專業(yè)理論，掌握專業(yè)技能打好基礎(chǔ)。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)達到下列基本要求：(1)了解金屬學(xué)的基本知識。

(2)掌握常用金屬材料的牌號、性能及用途。(3)了解金屬材料的組織結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。(4)了解熱處理的一般原理及其工藝。(5)了解熱處理工藝在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用。

三、學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求

緒 論

※學(xué)習(xí)要求：

1、明確學(xué)習(xí)本課程的目的。

2、了解本課程的基本內(nèi)容?！鶎W(xué)習(xí)內(nèi)容：

1、學(xué)習(xí)金屬材料與熱處理的目的

2、金屬材料與熱處理的基本內(nèi)容

3、金屬材料與熱處理的發(fā)展史

4、金屬材料在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 ※思考與練習(xí)

1、金屬材料與熱處理是一門怎樣的課程。

2、什么是金屬與金屬材料。

第一章 金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶 ※學(xué)習(xí)要求：

1、了解金屬的晶體結(jié)構(gòu)。

2、掌握純金屬的結(jié)晶過程。

3、掌握純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變?！鶎W(xué)習(xí)內(nèi)容：

§1-1 金屬的晶體結(jié)構(gòu)

一、晶體與非晶體

二、晶體結(jié)構(gòu)的概念

三、金屬晶格的類型

§1—2純金屬的結(jié)晶

一、純金屬的冷卻曲線及過冷度

二、純金屬的結(jié)晶過程

三、晶粒大小對金屬力學(xué)性能的影響

四、金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變

※思考與練習(xí)：

1、什么是晶體和非晶體？它們在性能上有什么不同？

2、什么是晶格和晶胞？金屬主要有哪三種晶格類型？它們的晶胞各有什么特點？

3、什么是結(jié)晶？結(jié)晶由哪兩個基本過程？

4、金屬晶粒大小對金屬材料性能有什么影響？

5、什么是同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變？具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的金屬有哪些？ 第二章 金屬的性能 ※學(xué)習(xí)要求：

1、掌握金屬的力學(xué)性能，包括強度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞等概念及各力學(xué)性能的衡量指標。

2、了解金屬的工藝性能?！鶎W(xué)習(xí)內(nèi)容：

§2—2 金屬的力學(xué)性能

一、強度

二、塑性

三、硬度

四、沖擊韌性

五、疲勞強度

§2-3金屬的工藝性能

一、鑄造性能

二、鍛造性能

三、焊接性能

四、切削加工性能 ※思考與練習(xí)

1、什么是載荷？根據(jù)性質(zhì)不同可分為哪幾種？

2、什么是金屬的力學(xué)性能？金屬的力學(xué)性能包括哪些內(nèi)容？

3、什么是強度？強度有哪些衡量指標？這些指標的符號是什么？

4、什么是塑性？塑性有哪些衡量指標？這些指標的符號是什么？

5、什么是硬度？常用的硬度實驗法有哪三種？各用什么符號表示？

6、常用的洛式硬度標尺有哪三種？各用什么符號表示？最常用的是哪一種？

7、什么是沖擊韌性？什么是沖擊韌度？其值有什么符號表示？

8、什么是疲勞斷裂？什么是疲勞強度

9、什么是金屬的工藝性能？它包括哪些內(nèi)容？

第三章 鐵碳合金 ※學(xué)習(xí)要求：

1、掌握合金的概念及合金組織的基本類型。

2、掌握鐵碳合金的基本組織，包括概念、牌號、性能等。

3、掌握簡化的Fe—Fe3C相圖中的主要特性點、特性線的含義及典型鐵碳合金的結(jié)晶過程。

4、掌握含碳量對鋼組織及性能的影響。

5、了解碳素鋼中常存元素對鋼的性能影響。

6、掌握常用碳素鋼的牌號、成分、性能及主要用途。※學(xué)習(xí)內(nèi)容：

§3—1合金的組織

一、固溶體

二、金屬化合物

三、混合物

§3—2二元合金相圖一、二元合金相圖的建立

二、鉛銻二元合金相圖的分析

§3—3鐵碳合金相圖

一、鐵碳合金的相及組織

二、鐵碳合金相圖

三、典型鐵碳合金的結(jié)晶過程

四、鐵碳合金的成分、組織與性能的關(guān)系

五、Fe—Fe3C相圖的應(yīng)用

§3—4碳素鋼

一、常存元素對鋼性能的影響

（一）、硅(二)、錳

（三）、硫

（四）、磷

二、碳素鋼的分類

（一）、按鋼的含碳量分類(二)、按鋼的質(zhì)量分類(三)、按鋼的用途分類(四)、按冶煉時脫氧程度的不同分類

三、碳素鋼的牌號及用途(一）、碳素結(jié)構(gòu)鋼

（二）、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

（三）、碳素工具鋼(四)、鑄造碳鋼 ※思考與練習(xí)

1、什么是合金中的元和相？

2、什么是合金的組織？合金組織有哪幾種類型？

3、常用鋼的牌號、成分、性能及用途。

4、什么是固溶體？固溶強化是怎么回事？

5、什么是共晶轉(zhuǎn)變？什么是共析轉(zhuǎn)變？

6、按含碳量分鐵碳合金可分為哪些？

7、什么是鋼？根據(jù)含碳量和室溫組織的不同，鋼分又分哪幾類？

8、含碳量的變化對鋼的性能有何影響？

9、碳鋼中存在哪些雜質(zhì)元素？它們對鋼的性能有哪些影響？

10、高碳鋼、中碳鋼、低碳鋼是如何劃分的？

11、鋼是質(zhì)量是根據(jù)什么劃分的？

第四章 鋼的熱處理 ※學(xué)習(xí)要求：

1、了解鋼在加熱和冷卻時的組織轉(zhuǎn)變。

2、掌握鋼的退火、正火、淬火、回火及表面熱處理的方法和目的。

3、掌握常用工件熱處理的方法。※學(xué)習(xí)內(nèi)容：

§4-1 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變

一、鋼的奧氏體化

二、奧氏體晶粒的長大

§4-2 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變

一、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變

二、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖的應(yīng)用

§4-3 熱處理的基本方法

一、退火

二、正火

三、淬火

（一）、淬火加熱溫度

（二）、淬火冷卻介質(zhì)

（三）、淬火方法

（四）、鋼的淬透性和淬硬性

（五）、淬火缺陷

四、鋼的回火

（一）、淬火鋼在回火時組織與性能的變化

（二）、回火的分類及應(yīng)用

§4—4鋼的表面熱處理

一、表面淬火

二、化學(xué)熱處理

三、熱處理新工藝簡介

1、形變熱處理

2、激光熱處理

3、保護氣氛熱處理

4、真空熱處理

§4—5零件的熱處理分析

一、熱處理的技術(shù)條件

二、熱處理的工序位置

三、典型零件的熱處理分析 ※思考與練習(xí)

1、鋼在熱處理時加熱的目的？鋼在加熱時的奧氏體化過程分為哪幾步？

2、以共析鋼為例，過冷奧氏體在不同溫度等溫冷卻時可得到哪些不同產(chǎn)物？其性能如何？

3、什么是馬氏體？它有哪兩種類型？它們的性能各有什么特點？

4、什么是臨界冷卻速度？

5、什么是退火？常用退火有哪幾種？

6、什么是正火？其主要用途？

7、什么是淬火？其主要目的？有哪些常用方法？

8、什么是回火？其主要目的？

9、常用的回火方法？各適合什么場合？

10、哪些零件需要表面熱處理？有哪些常用方法？

11、表面淬火適用于什么鋼？

12、什么是表面化學(xué)熱處理？它由哪幾個過程組成？

13、滲碳的目的？適用于什么鋼？

第五章 合金鋼 ※學(xué)習(xí)要求：

1、了解合金元素在鋼中的作用。

2、掌握常用合金鋼的牌號、性能及熱處理方法。※學(xué)習(xí)內(nèi)容：

§5—1 合金元素在鋼中的主要作用

一、強化鐵素體

二、形成合金碳化物

三、細化晶粒

四、提高鋼的淬透性

五、提高鋼的回火穩(wěn)定性

§5—2 合金鋼的分類和牌號

一、合金鋼的分類

二、合金鋼的牌號 §5—3合金結(jié)構(gòu)鋼

一、低合金結(jié)構(gòu)鋼

二、合金滲碳鋼

三、合金調(diào)質(zhì)鋼

四、合金彈簧鋼

五、滾動軸承鋼

§5—4合金工具鋼

一、合金刃具鋼

二、合金模具鋼

三、合金量具鋼

§5—5特殊性能鋼

一、不銹鋼

二、耐熱鋼

三、耐磨鋼 ※思考與練習(xí)

1、什么是合金鋼？

2、合金鋼如何分類？

3、合金結(jié)構(gòu)鋼按用途和熱處理特點可分哪幾種？請總結(jié)它們的含碳量變化規(guī)律。

4、總結(jié)出合金結(jié)構(gòu)鋼的的用途與最終熱處理的特點。

第六章 鑄 鐵 ※學(xué)習(xí)要求：

1、了解鑄鐵的分類。

2、掌握灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵的牌號。

3、了解灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵的組織、性能及主要用途?！鶎W(xué)習(xí)內(nèi)容：

§6-1 鑄鐵的石墨化

§6-2灰鑄鐵

一、灰鑄鐵的組織與性能

二、灰鑄鐵的孕育處理

三、灰鑄鐵的牌號及用途

四、灰鑄鐵的熱處理

§6-3可鍛鑄鐵

一、可鍛鑄鐵的組織與性能

二、可鍛鑄鐵的牌號及用途

§6-4 球墨鑄鐵

一、球墨鑄鐵的組織與性能

二、球墨鑄鐵的牌號及用途

三、球墨鑄鐵的熱處理

§6-5蠕墨鑄鐵

※思考與練習(xí)

1、什么是鑄鐵？與鋼相比，它在成分、組織和性能這幾個方面有什么不同？

2、什么是鑄鐵的石墨化？影響鑄鐵石墨化的因素有哪些？

3、鑄鐵中石墨有哪幾種形態(tài)？石墨的形態(tài)、數(shù)量和分布狀態(tài)對鑄鐵的性能會產(chǎn)生什么影響？

4、根據(jù)石墨的形態(tài)不同，鑄鐵可分為哪幾種？

5、灰鑄鐵有哪些優(yōu)異特性?

6、可鍛鑄鐵能不能鍛造？它是如何獲得的？

7、為什么球墨鑄鐵的強度、韌性比灰鑄鐵和可鍛鑄鐵都好？

8、為什么生產(chǎn)中許多復(fù)雜受力零件，其材料要用球墨鑄鐵來代替鑄鋼？

第七章 有色金屬及硬質(zhì)合金 ※學(xué)習(xí)要求：

1、了解常用有色金屬及其合金的牌號、性能及用途。

2、掌握常用硬質(zhì)合金的牌號、性能及用途?！鶎W(xué)習(xí)內(nèi)容：

§7－1銅及銅合金

一、銅

二、銅合金

§7－2鋁及鋁合金

一、鋁

二、鋁合金

§7—3硬質(zhì)合金

一、硬質(zhì)合金的性能特點

二、常用的硬質(zhì)合金

※思考與練習(xí)

1.純銅的性能有何特點？純銅的牌號如何表示？ 2.銅合金有哪幾類？它們是根據(jù)什么來區(qū)分的？ 3.鋅的含量對黃銅的性能有何影響？

4.青銅按生產(chǎn)方式分為哪兩類？它們的牌號如何表示？ 5.6.7.8.9.10.銅及合金有哪些主要的用途？試舉例說明。鋁及合金是如何分類的？

純鋁有何性能特點？其牌號如何表示？ 變形鋁合的代號是如何規(guī)定的？ 鑄造鋁合分為哪幾種？牌號如表示？

什么是硬質(zhì)合金？它可分為有哪幾類？通常怎樣選用？

第二篇：(金屬學(xué)與熱處理)工程材料學(xué)總結(jié)

《工程材料學(xué)》總結(jié)

第一部分：晶體結(jié)構(gòu)與塑性變形 一、三種典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)

1．bcc、fcc、hcp的晶胞結(jié)構(gòu)、內(nèi)含原子數(shù)，致密度、配位數(shù)。Bcc：體心立方，內(nèi)包含2個原子，致密度為0.68，配位數(shù)為8 Fcc：面心立方，4個原子，致密度0.74，配位數(shù)12 Hcp：密排六方，6個原子，致密度0.74，配位數(shù)12 2．立方晶系的晶向指數(shù)[uvw]、晶面指數(shù)(hkl)的求法和畫法。

3．晶向族〈?〉/晶面族{?}的意義（原子排列規(guī)律相同但方向不同的一組晶向/晶面，指數(shù)的數(shù)字相同而符號、順序不同），會寫出每一晶向族/晶面族包括的全部晶向/晶面。4．bcc、fcc晶體的密排面和密排方向。

密排面 密排方向

fcc {111} <110> bcc {110} <111>

二、晶體缺陷

1．點缺陷、線缺陷、面缺陷包括那些具體的晶體缺陷。

點缺陷：特征“三個方向尺寸都很小”空位，間隙原子，置換原子 線缺陷：特征“兩個方向上的尺寸很小”位錯：刃型位錯，螺型位錯

面缺陷：特征“在一個方向上尺寸很小”外表面，內(nèi)界面：晶界，亞晶界，孿晶界，堆垛層錯和相界 2．刃型位錯的晶體模型。

三、塑性變形與再結(jié)晶

1．滑移的本質(zhì)：滑移是通過位錯運動進行的。2．滑移系 =滑移面 + 其上的一個滑移方向?；泼媾c滑移方向就是晶體的密排面和密排方向。

3．強化金屬的原理及主要途徑：阻礙位錯運動，使滑移進行困難，提高了金屬強度。

主要途徑是細晶強化（晶界阻礙）、固溶強化（溶質(zhì)原子阻礙）、彌散強化（析出相質(zhì)點阻礙）、加工硬化（因塑變位錯密度增加產(chǎn)生阻礙）等。

4．冷塑性變形后金屬加熱時組織性能的變化過程：回復(fù)→再結(jié)晶→晶粒長大。5．冷、熱加工的概念

冷加工：在再結(jié)晶溫度以下進行的加工變形，產(chǎn)生纖維組織和加工硬化、內(nèi)應(yīng)力。

熱加工：在再結(jié)晶溫度以上進行的加工變形，同時進行再結(jié)晶，產(chǎn)生等軸晶粒，加工硬化、內(nèi)應(yīng)力全消失。6．熱加工應(yīng)使流線合理分布，提高零件的使用壽命。第二部分：金屬與合金的結(jié)晶與相圖

一、純金屬的結(jié)晶

1．為什么結(jié)晶必須要過冷度？

由熱力學(xué)可知，在某種條件下，結(jié)晶能否發(fā)生，取決于固相的自由度是否低于液相的自由度，即 G =GS-GL<0；只有當溫度低于理論結(jié)晶溫度 Tm 時，固態(tài)金屬的自由能才低于液態(tài)金屬的自由能，液態(tài) 金屬才能自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)金屬，因此金屬結(jié)晶時一定要有過冷度。

2．結(jié)晶是晶核形成和晶核長大的過程。

3．細化鑄態(tài)金屬的晶粒有哪些主要方法？（三種方法）控制過冷度，變質(zhì)處理，振動攪動 二、二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖

1．固溶體和金屬化合物的區(qū)別。（以下哪一些是固溶體，哪一些是金屬化合物：α-Fe、γ-Fe、Fe3C、A、F、P、Ld、S、T、B上、B下、M片、M條？）

’2．勻晶相圖

①在兩相區(qū)內(nèi)結(jié)晶時兩相的成分、相對量怎樣變化？ ②熟練掌握用杠桿定律計算的步驟：

⑴將所求材料一分為二，⑵注意杠桿的位置和長度，⑶正確列出關(guān)系式。3．共晶（析）相圖

①熟悉共晶（析）相圖的基本形式（水平線、一變二）。②會區(qū)分共晶（析）體、先共晶（析）相、次生相（二次相）。

③會在相圖中填寫組織組成物（或相組成物），掌握不同合金在室溫時的平衡組織, 會熟練應(yīng)用杠桿定律計算相組成物和組織組成物的相對量。

三、Fe-Fe3C 相圖（重點）

1.默繪相圖并牢記共晶轉(zhuǎn)變和共析轉(zhuǎn)變的溫度與各相成分。包晶轉(zhuǎn)變：1495攝氏度 共晶轉(zhuǎn)變：溫度1148攝氏度 共析轉(zhuǎn)變：727攝氏度

2.掌握各類合金平衡結(jié)晶過程與室溫時的平衡組織，會畫符合要求的平衡組織示意圖： ①各組織組成物的形態(tài)，②在相圖上標注各組織組成物。3.會用杠桿定律計算相組成物和組織組成物的相對量。第三部分：各類材料與鋼鐵熱處理（重點）

一、各類材料的牌號、熱處理和用途

1． 會根據(jù)牌號確定鋼的化學(xué)成分（碳及合金元素的含量范圍）。①結(jié)構(gòu)鋼鋼號特征： 前二位數(shù)字(萬分比)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（如Q235等）、普通低合金鋼（如Q295等）包括：⑴工程構(gòu)件用鋼： 含碳量小于0.20%。

熱處理：熱軋空冷后(相當于正火)直接使用 ⑵機器零件用鋼： 按含碳量區(qū)分，由低到高是 滲碳鋼(0.100.50%)(碳素鋼：40, 45;合金鋼：40Cr, 35CrMo, 40CrNiMo)、熱處理：調(diào)質(zhì)處理，即淬火＋高溫回火 用途：軸，彈簧鋼(0.500.60%的工具鋼, 如：3Cr2W8V，5CrNiMo 熱處理：淬火＋高溫回火

⑶量具用鋼：C:0.9-1.5%, 碳素工具鋼:T10A, T12A 熱處理：水（油淬）＋低溫回火 低合金工具鋼：9SiCr, GCr15, 熱處理：淬火（油）＋冷處理＋低溫回火

③不銹鋼鋼： Cr含量≥13%, 如：1Cr18Ni9Ti，3Cr13 2．鋼的熱處理工序及應(yīng)用

①預(yù)先熱處理： 完全退火（用于亞共析鋼，用于組織均勻化，Ac3+30 C）

球化退火（用于共析鋼、過共析鋼, Ac1+30 C）

正火（過共析鋼中消除網(wǎng)狀二次碳化物，低碳亞共析鋼中代替完全退火但強度硬度高一些, Ac3(ACcm)+30 C）

②最終熱處理

⑴一般： 低溫回火（用于刃具、冷模具等）

淬火 + 中溫回火（用于彈簧等）

高溫回火（即調(diào)質(zhì)，用于軸類等）

⑵特殊： 構(gòu)件用鋼：不淬火，在熱軋或正火（空冷）狀態(tài)使用；

滲碳鋼：先滲碳，再淬火 + 低溫回火。

3． 鑄鐵、有色金屬材料的分類

①要求掌握鑄鐵的分類并認識牌號（HT、QT、KT等）。②了解鑄鐵中石墨形態(tài)（幾種形態(tài)？）對鑄鐵性能的影響。③ 要求認識鋁合金、銅合金、鈦合金的類型和強化途徑。4.材料力學(xué)性能各指標的符號、名稱。

二、熱處理原理 1． 2． 3． 4． 鋼加熱到臨界點（AC1/AC3/ACm）以上形成奧氏體，應(yīng)控制加熱溫度和保溫時間以避免晶粒長大。共析鋼的TTT曲線示意圖。

P、S、T、B上、B下、M片、M條的形態(tài)。

M的性能：硬度決定于馬氏體內(nèi)含碳量，韌性決定于馬氏體的粗細及形態(tài)。

5．TTT曲線的應(yīng)用： 冷卻方式 畫冷卻曲線 所得組織 6．回火形成粒狀組織M回、T回、S回（T回、S回與片狀組織T、S無關(guān)）。

三、熱處理工藝 1.會確定加熱溫度 ①退火、正火、淬火：

碳鋼：臨界點（AC1/AC3/ACm）+ 30℃；合金鋼原則相同，但溫度較高。②回火： 低溫回火，中溫回火，高溫回火（用于淬火后的熱處理）2.冷卻方式與目的

① 退火—爐冷；②正火—空冷；③淬火—單液淬火，水淬油冷，分級淬火（減小內(nèi)應(yīng)力），等溫淬火（獲得B下）3．淬透性與淬硬性的區(qū)別

淬透性：鋼淬火獲得M多少的能力，決定于C曲線左右的位置。

淬硬性：鋼淬火獲得M的硬度高低，決定于M內(nèi)的含碳量。故高碳鋼的淬硬性好而淬透性不好，低碳合金鋼的淬透性好而淬硬性不夠（如20CrMnTi）。

四、要求會定性分析合金元素在鋼中主要作用的原因。①提高淬透性，②固溶強化，③彌散強化，④細化晶粒 ⑥所有合金元素都提高回火穩(wěn)定性。

五、高速鋼

1．萊氏體鋼的鍛造： 萊氏體鋼內(nèi)存在不均勻分布的粗大共晶碳化物，嚴重降低鋼的性能，不能用熱處理方法消除，必須進行反復(fù)多向的鍛造擊碎之，使之分布均勻，改善組織性能。高速鋼及Cr12型鋼都是萊氏體鋼。2．為獲得高速鋼的紅硬性，其熱處理工藝應(yīng)當： ① 高溫淬火形成高碳高合金度的馬氏體

高溫加熱（W18Cr4V 1280℃；W6Mo5Cr4V2 1220℃）使大量碳化物溶入奧氏體，形成高碳高合金度的奧氏體，經(jīng)淬火形成高碳高合金度的馬氏體 + 大量殘余奧氏體 + 未溶碳化物，為二次硬化作準備。② 560℃多次回火時發(fā)生二次硬化，原因是：

⑴彌散強化，回火溫度達500℃以上時，從馬氏體內(nèi)析出大量穩(wěn)定的特殊合金碳化物，彌散分布，使硬度上升, 至560℃硬度達到峰值。

⑵二次硬化，在回火冷卻時發(fā)生A向 M回 轉(zhuǎn)變，也使硬度上升。多次回火可繼續(xù)降低殘余奧氏體量，進一步提高硬度。最終組織：回火馬氏體 + 少量殘余奧氏體 + 碳化物

，六、典型零件的選材、熱處理及工藝路線（綜合應(yīng)用）

1、選材原則：力學(xué)性能；工藝性能；經(jīng)濟性；（輕型、高壽命）2． 軸類零件: 調(diào)質(zhì)鋼，如：40，40Cr等

熱處理：調(diào)質(zhì)（即淬火 + 高溫回火）。（S回）

彈簧零件：彈簧鋼。如：60Si2Mn 熱處理：淬火 + 中溫回火。(T回)機床齒輪：調(diào)質(zhì)鋼，如： 40，40Cr 熱處理：調(diào)質(zhì)?表面淬火（高頻）+ 低溫回火。

汽車、拖拉機變速箱齒輪：滲碳鋼，如：20Cr或20CrMnTi

熱處理：滲碳 + 淬火 + 低溫回火。

2．一般工藝路線： 鍛（鑄）造成形 → 預(yù)先（備）熱處理 → 粗加工 → 最終熱處理 → 精加工

第三篇：金屬學(xué)與熱處理課程教學(xué)大綱

機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)

參考教材

1.機械制圖，參考書：胡建生.機械制圖.北京：機械工業(yè)出版社 2.機械設(shè)計，參考書：陳良玉.機械設(shè)計基礎(chǔ).沈陽：東北大學(xué)出版社 3.機械制造基礎(chǔ)，參考書：熊良山.機械制造技術(shù)基礎(chǔ).武漢：華中科技大學(xué)

第一部分 專業(yè)綜合課考試大綱理論考試部分（200分）

《機械制圖》（60分）

一、課程性質(zhì)和任務(wù)

本課程是研究用正投影法繪制工程圖樣和解決空間幾何問題的理論和方法的一門學(xué)科，培養(yǎng)學(xué)生具有初步繪制、閱讀機械工程圖樣的能力和空間想像力，同時又為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程和完成課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計打下不可缺少的基礎(chǔ)。

二、課程的基本要求

1．掌握機械制圖的基本原理和方法。2．培養(yǎng)學(xué)生閱讀、繪制工程圖樣的能力。

三、教學(xué)內(nèi)容

緒論：了解本課程的性質(zhì)任務(wù)和學(xué)習(xí)方法

1、正投影法基礎(chǔ)

了解投影法的基本概念、正投影的基本特性；熟練掌握點的投影、點的相對位置和重影點、直線的投影、直線上的點、兩直線的相對位置、平面的投影。

2、立體的投影

掌握平面立體、曲面立體的投影圖。

3、立體表面交線

掌握平面立體的截交線、曲面立體的截交線、兩曲面立體相貫線的畫法。

4、制圖基本知識

了解工程制圖的基本知識。

5、組合體的視圖

熟練掌握組合體的形體分析、畫組合體視圖、讀組合體視圖、組合體的尺寸標注。

6、機件常用的表達方法

熟練掌握視圖、剖視圖、斷面圖、局部放大圖、簡化畫法、規(guī)定畫法。

7、標準件和常用件

掌握螺紋和螺紋緊固件、齒輪的畫法；了解鍵聯(lián)接、銷聯(lián)接、滾動軸承及彈簧的基本知識和畫法。

8、零件圖

了解零件圖的內(nèi)容；掌握零件圖技術(shù)要求的標注方法（表面粗糙度、公差與配合的標注）。

9、裝配圖

了解裝配圖的作用和內(nèi)容；了解裝配圖的表達方法及尺寸標注；了解裝配圖中的零、部件序號和明細欄的標注；了解看裝配圖的方法。

《機械設(shè)計》（70分）

一、課程的性質(zhì)、目的與任務(wù)

機械設(shè)計基礎(chǔ)是一門培養(yǎng)學(xué)生具有一定機械設(shè)計能力的技術(shù)基礎(chǔ)課。在教學(xué)上應(yīng)著重基本知識、基本理論和基本設(shè)計方法等內(nèi)容。培養(yǎng)學(xué)生綜合運用本課程的知識來解決具體工程技術(shù)問題的能力。

二、課程基本要求

1．掌握機械中常用機構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理、運動特性及有關(guān)機構(gòu)動力學(xué)的基本知識，初步具有分析和設(shè)計基本機構(gòu)的能力，并對機械運動方案的確定有所了解。

2．掌握通用機械零件的工作原理、特點、選用和設(shè)計計算的基本知識，并初步具有設(shè)計簡單的機械及普通機械傳動裝置的能力。

3．具有運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊等有關(guān)技術(shù)資料的能力。

三、教學(xué)考試內(nèi)容與要求 1．機械設(shè)計概述

了解機械的組成及課程的研究內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)。2．平面機構(gòu)運動簡圖和自由度

了解運動副和運動簡圖的概念。掌握一般機構(gòu)簡圖及其測繪方法；機構(gòu)具有確定運動的條件。熟練掌握平面機構(gòu)自由度數(shù)的計算（能識別和正確處理機構(gòu)中含有的復(fù)合鉸鏈、局部自由度和虛約束）。

3．平面連桿機構(gòu)

了解連桿機構(gòu)的概念和特點。掌握四桿機構(gòu)的基本知識。熟練掌握判斷機構(gòu)中存在兩個周轉(zhuǎn)副的條件，并能確定取不同構(gòu)件為機架時該機構(gòu)的類型。了解四桿機構(gòu)的演化。掌握曲柄滑塊機構(gòu)的特性。掌握用圖解法設(shè)計四桿機構(gòu)的方法（包括按給定連桿的預(yù)定的位置，按給定行程速比系數(shù)Ｋ設(shè)計）。

4．凸輪機構(gòu)和間歇運動機構(gòu)

了解凸輪機構(gòu)的特點、常用類型及應(yīng)用。掌握從動件常用運動規(guī)律。掌握滾子對心和偏心直動從動件盤形凸輪輪廓線的圖解法設(shè)計。掌握壓力角、基圓半徑的概念。一般了解棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)的工作原理、特點和應(yīng)用。

5．聯(lián)接

了解聯(lián)接的分類；鍵和花鍵聯(lián)接的類型、特點和應(yīng)用。掌握平鍵聯(lián)接的失效形式和設(shè)計計算。了解螺紋的形成、螺紋的參數(shù)及螺紋的類型、特點和應(yīng)用。了解螺旋副的受力分析、效率和自鎖。掌握螺紋聯(lián)接的四種基本類型及應(yīng)用場合；螺栓聯(lián)接的強度計算；受橫向外載荷、軸向外載荷的螺栓組聯(lián)接進行受力分析和強度計算；螺紋聯(lián)接的預(yù)緊和防松。

6．帶傳動

了解帶傳動的工作原理、特點、類型和應(yīng)用。掌握有關(guān)尺寸參數(shù)；掌握彈性滑動、打滑的概念。熟練掌握帶傳動受力分析和帶的應(yīng)力分析；V帶傳動的失效形式和設(shè)計計算。一般了解齒形帶傳動的特點和應(yīng)用。

7．鏈傳動

了解鏈傳動的特點和應(yīng)用；滾子鏈與鏈輪的結(jié)構(gòu)。掌握鏈傳動的運動特性和減輕運動不均勻性的措施；鏈傳動的失效形式和設(shè)計計算。

8．齒輪傳動

掌握齒輪傳動的特點；漸開線標準直齒圓柱齒輪嚙合的基本知識。熟練掌握其尺寸參數(shù)的含義及其計算。了解齒輪加工方法及標準齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)。一般了解變位齒輪傳動。了解斜齒輪傳動的特點，掌握其尺寸參數(shù)計算和斜齒輪的當量齒輪的概念。了解圓錐齒輪傳動的特點及其有關(guān)參數(shù)。掌握直齒圓錐齒輪的主要幾何尺寸計算。

了解齒輪的失效形式和設(shè)計準則；齒輪常用材料及熱處理方法。掌握三種齒輪（直齒、斜齒、錐齒）的受力分析并掌握設(shè)計計算。

9．蝸桿傳動

掌握蝸桿傳動的工作原理和特點；主要參數(shù)和幾何尺寸計算。掌握其受力分析。了解蝸桿傳動的失效形式、設(shè)計準則、常用材料及熱平衡的概念。其它知識一般了解。

10．輪系

了解輪系的類型和功用。掌握輪系的傳動比計算（包括大小和方向）。11．軸

了解軸的分類、特點。掌握軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及兩種強度計算方法。12．滾動軸承

掌握滾動軸承的主要類型、特點、代號及選用。熟練掌握滾動軸承的壽命計算。掌握滾動軸承的組合設(shè)計。了解滾動軸承靜強度計算。

《機械制造基礎(chǔ)》（70分）

一、金屬切削基本知識

1.掌握切削運動、切削形式和刀具材料；

2.掌握切削用量三要素、切削層參數(shù)、進給運動對刀具工作角度的影響； 3.掌握刀具標注角度。

二、金屬切削過程及其控制

1.了解刀具磨損的形態(tài)和磨損過程； 2.能夠合理選擇刀具的幾何參數(shù)；

3.掌握切削過程中產(chǎn)生的物理現(xiàn)象：切削變形、切削力、切削熱、刀具磨損等及其內(nèi)在聯(lián)系。4.掌握：切削變形、切削力、切削溫度、刀具壽命的影響因素和影響規(guī)律；磨鈍標準和刀具壽命的概念；合理選擇切削用量的原則和方法。

三、金屬切削機床

1.了解金屬切削機床的分類與型號編制方法、機床運動與傳動原理； 2.掌握工件表面形狀與成形方法；

3.根據(jù)零件加工表面的形狀和技術(shù)要求，確定其加工方法，合理選擇機床。

四、金屬切削刀具

1.了解刀具的作用、分類及正確使用；理解各類刀具的工藝范圍、加工精度、結(jié)構(gòu)及參數(shù)、應(yīng)用特點等。

2.根據(jù)零件加工表面的形狀和技術(shù)要求，確定其加工方法，合理選擇切削刀具。

五、機械加工工藝規(guī)程設(shè)計

1.了解工藝規(guī)程設(shè)計的指導(dǎo)思想和設(shè)計原則，設(shè)計工藝規(guī)程必需的原始資料；了解制訂機械加工工藝規(guī)程的內(nèi)容和步驟。

2.理解劃分加工階段的目的意義；按工序集中原則和工序分散原則組織工藝過程的工藝特點及其應(yīng)用范圍；安排工序順序的一般原則；機床設(shè)備和工藝裝備選擇的一般原則。

3.掌握選擇粗、精基準的基本原則；用極值法和統(tǒng)計法解算尺寸鏈的計算公式；工序尺寸公差的計算方法；時間定額的組成和提高生產(chǎn)率的工藝途徑；機械產(chǎn)品設(shè)計工藝性評價。

六、機床夾具設(shè)計

1.了解機床夾具的作用、分類及其組成；常見夾緊裝置；鉆床夾具、銑床夾具、車床夾具的結(jié)構(gòu)特點。2.掌握六點定位原理、夾具的常用定位方式和常用定位元件； 3．掌握常見定位方式的定位誤差分析計算方法。

七、機械加工質(zhì)量

1.了解機械加工精度、機械加工表面質(zhì)量的基本概念；

2.理解影響機械加工精度的因素、影響機械加工表面質(zhì)量的因素； 3.掌握提高機械加工精度的工藝方法、控制表面加工質(zhì)量的工藝途徑。4.根據(jù)機械加工精度理論，能夠?qū)Ω鞣N加工誤差進行分析和計算。

八、機器裝配工藝基礎(chǔ)

1．了解裝配的基本內(nèi)容；理解裝配精度與裝配尺寸鏈、裝配工藝規(guī)程的制訂； 2.掌握保證裝配精度的方法； 3.機器裝配工藝規(guī)程設(shè)計。

參考教材

《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》，于駿一主編，機械工業(yè)出版社

《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》，熊良山主編，華中科技大學(xué)出版社

第二部分 專業(yè)技能測試（100分）

基本技能考核內(nèi)容：根據(jù)所提供的零件、測繪工具及相關(guān)資料，完成零件測繪，用計算機繪圖軟件完成零件圖，根據(jù)繪制的零件圖擬定機械加工工藝路線。最后提交：1）徒手繪制的零件草圖A3圖紙一張2）計算機繪圖的圖形文件（文件名：考號姓名，例如：01張曉明）3）你定的工藝路線文件一份?？荚嚂r間為 100 分鐘?？荚囈?/p>

測繪零件類型范圍：齒輪、齒輪軸、傳動軸等軸類、輪盤蓋類、叉架類零件一個。具體要求：

（一）測繪及徒手繪圖部分：50分

1．給定零件名稱、材料，分析零件的結(jié)構(gòu)形狀和零件的制造方法；

2．正確使用測量工具測繪零件，并能對標準結(jié)構(gòu)（如標準齒輪的輪齒、鍵槽、退刀槽、中心孔、螺紋等）進行測量，并查表確定尺寸。

3．能夠合理選擇零件的表達方案，包括選擇主視圖、其它視圖的數(shù)量和其它表達方法，掌握標準結(jié)構(gòu)的規(guī)定表示法。

4．能夠合理給出表面粗糙度、極限尺寸、形位公差等技術(shù)要求。5．具備徒手繪制零件草圖的能力，將測繪結(jié)果通過零件草圖記錄下來。

（二）計算機繪圖部分：30分

1．具有計算機繪圖能力，掌握繪圖軟件的文件管理操作；掌握圖層及對象特性工具的控制和使用；掌握定點、定向輔助工具的控制和使用；掌握一般繪圖和編輯命令；掌握圖庫、塊功能；能夠控制文本和尺寸風(fēng)格。

2．選擇 AutoCAD2006（或CAXA2006）及以上版本的繪圖軟件，整理測繪得到的零件草圖，用計算機繪圖完成零件圖。繪制的零件圖應(yīng)做到：表達方案合理、圖形正確完整、線型規(guī)范清晰；尺寸標注正

確、完整、清晰，表面粗糙度、尺寸公差、形位公差及技術(shù)要求等標注齊備；圖面布局合理，圖紙幅面、比例選擇恰當，圖幅格式（A3橫放或豎放、左邊裝訂、制圖作業(yè)可以采用的簡化標題欄）正確。

（三）工藝路線擬定部分：20分 １．基準選擇正確； ２．加工方法選擇可行；

３．加工順序安排符合原則； ４．加工階段劃分合理。

（二）參考書目

1．《現(xiàn)代工程圖學(xué)》，楊裕根主編，北京郵電大學(xué)出版社

2．《AutoCAD 機械制圖實用教程》，李銀玉等主編，人民郵電出版社 3．《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》，于駿一主編，機械工業(yè)出版社

（或）《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》，熊良山主編，華中科技大學(xué)出版社

第四篇：金屬學(xué)與熱處理總結(jié)

名詞解釋：

退火：將鋼加熱到臨界點Ac1以上或以下溫度，保溫以后隨爐冷卻以獲得近于平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。

正火：將鋼加熱到Ac3（或Acm）以上適當溫度，保溫以后在空氣中冷卻得到珠光體類組織的熱處理工藝。

淬火：將鋼加熱到臨界點Ac3或Ac1以上一定溫度，保溫后以大于臨界冷卻速度的速度冷卻得到馬氏體（或下貝氏體）的熱處理工藝。

回火：將淬火鋼在A1以下溫度加熱，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的回火組織，并以適當方式冷卻到室溫的工藝過程。表面淬火：將工件快速加熱到淬火溫度，然后快速冷卻，僅使表面層獲得淬火組織的熱處理方法。

滲碳：將低碳鋼件放入滲碳介質(zhì)中，在900-950加熱保溫，使活性原子滲入鋼件表面并獲得高滲碳體的工藝方法。

滲氮：向鋼件表面滲入氮元素，形成富氮硬化層的化學(xué)熱處理。

淬透性：鋼材淬火時獲得馬氏體能力的特征。

淬硬性：鋼材淬火時淬成馬氏體可能得到的最高硬度。

回火穩(wěn)定性：淬火鋼對回火時發(fā)生軟化過程的抵抗能力。

回火脆性：鋼在一定溫度范圍內(nèi)回火時，其沖擊韌度顯著下降，這種脆化現(xiàn)象叫做鋼的回火脆性熱應(yīng)力：工件在加熱（或冷卻）時，由于不同部位的溫度差異，導(dǎo)致熱脹（或冷縮）的不一致所引起的應(yīng)力稱為熱應(yīng)力。

組織應(yīng)力：由于工件不同部位組織轉(zhuǎn)變不同時性而引起的內(nèi)應(yīng)力。

過冷奧氏體：在臨界溫度以下處于不穩(wěn)定狀態(tài)的奧氏體稱為過冷奧氏體。

退火的目的：均勻鋼的化學(xué)成分及組織；細化晶粒；調(diào)整硬度，消除內(nèi)應(yīng)力和加工硬化，改善鋼的成形及切削加工性能，為淬火做好組織準備。

正火的目的：改善鋼的切削加工性能；消除熱加工缺陷；消除過共析鋼的網(wǎng)狀碳化物，便于球化退火；提高普通結(jié)構(gòu)零件的力學(xué)性能。

淬火目的：提高工具、滲碳零件和其它高強度耐磨機器零件等的硬度、強度和耐磨性； 回火目的：減少或消除淬火應(yīng)力，保持相變的組織轉(zhuǎn)變，提高鋼的塑形和韌性，獲得硬度強度塑形和韌性的適當結(jié)合1.試述奧氏體鋼的形成過程及控制奧氏體晶粒的方法

制定合適的加熱規(guī)范，包括控制加熱溫度和保溫時間；碳含量控制在一定范圍內(nèi)，并在鋼中加入一定阻礙奧氏體晶粒長大的合金元素；考慮原始組織的影響

2.珠光體、貝氏體、馬氏體的特征、性能特點是什么？

珠光體：片狀珠光體，片間距越小，強度越高，塑性、韌性也越好；粒狀珠光體，F(xiàn)e3C顆粒

越細小，分布越均勻，合金的強度越高。第二相的數(shù)量越多，對塑性的危害越大；片狀與粒狀相比，片狀強度高，塑性、韌性差；貝氏體：上貝氏體為羽毛狀，亞結(jié)構(gòu)為位錯，韌性差；下貝氏體為黑針狀或竹葉狀，亞結(jié)構(gòu)為位錯，位錯密度高于上貝氏體，綜合機械性能好；馬氏體：低碳馬氏體為板條狀，亞結(jié)構(gòu)為位錯，具有良好的綜合機械性能；高碳馬氏體為片狀，亞結(jié)構(gòu)為孿晶，強度硬度高，塑性和韌性差。

3.何謂回火脆性，說明回火脆性的類型、特點及其抑制辦法

有些鋼在一定的溫度范圍內(nèi)回火時，其沖擊韌性顯著下降，這種脆化現(xiàn)象叫做鋼的回火脆性.回火脆性類型分為兩種，即第一回火脆性和第二回火脆性。第一回火脆性又稱低溫回火脆性，幾乎在所有的工業(yè)用鋼中都會出現(xiàn)，它與回火后的冷卻速度無關(guān)。高溫回火脆性亦稱第二回火脆性，主要在合金結(jié)構(gòu)鋼中出現(xiàn)，碳鋼一般不會出現(xiàn)這種特性，通常在回火保溫后緩冷的情況下出現(xiàn)，若快速冷卻，脆化現(xiàn)象將消失或受到抑制。

方法：對于第一類回火特性，由于其不可逆性，只能避免在淬火溫度內(nèi)回火，如果必須在該溫度回火，可采用等溫淬火，加Si使低溫回火脆性溫度移向高溫。抑制高溫脆性的方法;1回火后快速冷卻2.降低鋼中雜質(zhì)元素的含量3.加入適量的Mo、W

4.比較回火索氏體與索氏體的主要異同點。

相同點：都是鐵素體與滲碳體的機械的機械混合物。

不同點：①滲碳體的形態(tài)不同，回火索氏體的滲碳體的形態(tài)為顆粒狀，索氏體的滲碳體的形態(tài)為片狀；②來源不同，回火索氏體是淬火馬氏體分解的到的，索氏體是奧氏體直接分解得到的；③性能特點不同，回火索氏體具有良好的綜合機械性能，索氏體的抗拉強度高；韌性比回火索氏體低。

5.正火、退火工藝選用的原則是什么？

含0．25％C以下的鋼，用正火可以提高鋼的硬度，改善低碳鋼的切削加工性能；在沒有 其它熱處理工序時，用正火可以細化晶粒，提高低碳鋼強度。

對含碳0．25～0．50％的鋼，一般采用正火。

對含碳0．50～0．75％的鋼，一般采用完全退火，降低硬度，改善切削加工性。含碳0．75%以上的高碳鋼，或工具鋼一般均采用球化退火作預(yù)備熱處理。

6.分析碳和合金元素在高速鋼中的作用及高速鋼熱處理工藝的特點

化學(xué)成分：高碳的目的是為了和合金元素Cr、W、Mo、V等形成碳化物，并保證得到強硬的馬氏體基體以提高鋼的硬度和耐磨性。W、Mo、V主要是提高鋼的紅硬性、硬度和耐磨性，因為這些元素形成的碳化物硬度高，產(chǎn)生二次硬化效應(yīng)；Cr主要提高鋼的淬透性。

工藝特點：淬火加熱溫度非常高，回火溫度高，次數(shù)多，淬火加熱時采用預(yù)熱。

7.用9SiCr剛制成圓板牙，其工藝路線為：鍛造 球化退火、機械加工、淬火、低溫回火、磨平面、開鑿開口。試分析：1球化退火、淬火及回火的目的2大致工藝

球化退火是為了消除鍛造能力、獲得球狀珠光體和碳化物，降低硬度以利于切削加工，并為淬火做好組織準備，減少淬火時的變形和開裂；淬火及回火是為了獲得回火馬氏體，保證熱處理后具有高硬度，高耐磨性。

球化退火工藝：加熱溫度790-810，等溫溫度700-720

淬火工藝：加熱溫度850-870（油淬）

回火工藝：160-180

8.下料→鍛造→正火→機械加工→淬火（淬透）→高溫回火→花鍵高頻表面淬火→低溫回火→半精磨→人工時效→精磨。正火、淬火、高溫回火、人工時效的目的是什么？花鍵高頻表面淬火、低溫回火的目的是什么？表面和心部的組織是什么？

正火處理是為了得到合適的硬度，以便切削加工，同時改善鍛造組織，消除鍛造應(yīng)力。淬火是為了得到高強度的馬氏體組織，高溫回火是為了得到回火索氏體，淬火＋高溫回火稱為調(diào)質(zhì)，目的是為使主軸得到良好的綜合力學(xué)性能。人工時效主要是為了消除粗磨削加工時產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。花鍵部分用高頻淬火后低溫回火是為了得到回火馬氏體，增加耐磨性。表面為回火馬氏體，心部為回火索氏體組織。

9.20CrMnTi、40CrNiMo、60Si2Mn、T12屬于哪類鋼？含碳量為多少？鋼中合金元素的主要作用是什么？淬火加熱溫度范圍是多少？常采用的熱處理工藝是什么？最終的組織是什么？性能如何？

20CrMnTi為滲碳鋼，含碳量為0.2%，最終熱處理工藝是淬火加低溫回火，得到回火馬氏體，表面為高碳馬氏體（滲碳后），強度、硬度高，耐磨性好；心部低碳馬氏體（淬透）強韌性好。Mn與Cr 提高淬透性，強化基體，Ti阻止奧氏體晶粒長大，細化晶粒。

40CrNiMo為調(diào)質(zhì)鋼，含碳量為0.4%，最終熱處理工藝是淬火加高溫回火，得到回火索氏體，具有良好的綜合機械性能，Cr、Ni提高淬透性，強化基體，Ni提高鋼的韌性，Mo細化晶粒，抑制第二類回火脆性。

60Si2Mn為彈簧鋼，含碳量為0.6%，最終熱處理工藝是淬火加中溫回火，得到回火托氏體（或回火屈氏體），具有很高的彈性極限，Si、Mn提高淬透性，強化基體，Si提高回火穩(wěn)定性。T12鋼為碳素工具鋼鋼，含碳量為1.2%，最終熱處理工藝是淬火加低溫回火，得到回火馬氏體＋粒狀Fe3C＋殘余奧氏體（γ'），強度硬度高、耐磨性高，塑性、韌性差

10.合金元素Cr、Mn、Ni、強碳化物形成元素在鋼中的主要作用是什么？

Cr在鋼中的主要作用有：溶入基體，提高淬透性，固溶強化；形成第二相提高強度、硬度；含量超過13%時提高耐腐蝕性；在表面形成致密的氧化膜，提高抗氧化能力。Cr促進第二類回火脆性的發(fā)生。

Mn在鋼中的主要作用有：溶入基體，提高淬透性，固溶強化；形成第二相提高強度、硬度；含量超過13%時形成奧氏體鋼，提高耐磨性；消除硫的有害作用。Mn促進第二類回火脆性的發(fā)生，促進奧氏體晶粒的長大。

Ni在鋼中的主要作用有：溶入基體，提高淬透性，固溶強化；擴大奧氏體區(qū)，提高鋼的韌性，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度。

強碳化物形成元素（Ti、Nb、Zr，V）的主要作用有：形成碳化物提高硬度、強度、耐磨性，提高回火穩(wěn)定性，細化晶粒，防止晶間腐蝕。

11.石墨化的兩個階段

在p’s’k’線以上發(fā)生的石墨化稱為第一階段石墨化，包括結(jié)晶時共晶石墨、一次石墨、二次石墨的析出和加熱時共晶滲碳體、一次滲碳體、及二次滲碳體的分解；在p’s’k’線以下發(fā)生的石墨化稱為第二階段石墨化，包括冷卻時共析石墨的析出和加熱時共析滲碳體的分解。

第五篇：金屬學(xué)與熱處理期末復(fù)習(xí)總結(jié)

一、名詞解釋：

1熱強性：在室溫下，鋼的力學(xué)性能與加載時間無關(guān)，但在高溫下鋼的強度及變形量不但與時間有關(guān)，而且與溫度有關(guān)，這就是耐熱鋼所謂的熱強性。

2形變熱處理：是將塑性變形同熱處理有機結(jié)合在一起，獲得形變強化和相變強化綜合效果的工藝方法。

3熱硬性：熱硬性是指鋼在較高溫度下，仍能保持較高硬度的性能。

4固溶處理：指將合金加熱到高溫單相區(qū)恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝。

5回火脆性：是指淬火鋼回火后出現(xiàn)韌性下降的現(xiàn)象。

6二次硬化：某些鐵碳合金（如高速鋼）須經(jīng)多次回火后，才進一步提高其硬度。7回火穩(wěn)定性：淬火鋼在回火時，抵抗強度、硬度下降的能力稱為回火穩(wěn)定性。8淬硬性：指鋼在淬火時硬化能力，用淬成馬氏體可能得到的最高硬度表示。9水韌處理：將鋼加熱至奧氏體區(qū)溫度（1050-1100℃，視鋼中碳化物的細小或粗大而定）并保溫一段時間（每25mm壁厚保溫1h），使鑄態(tài)組織中的碳化物基本上都固溶到奧氏體中，然后在水中進行淬火，從而得到單一的奧氏體組織。

10分級淬火：將奧氏體狀態(tài)的工件首先淬入溫度略高于鋼的Ms點的鹽浴或堿浴爐中保溫，當工件內(nèi)外溫度均勻后，再從浴爐中取出空冷至室溫，完成馬氏體轉(zhuǎn)變。

11臨界淬火冷卻速度：是過冷奧氏體不發(fā)生分解直接得到全部馬氏體（含殘留奧氏體）的最低冷卻速度。

12季裂：它指的是經(jīng)冷變形后的金屬內(nèi)有拉伸應(yīng)力存在又處于特定環(huán)境中所發(fā)生的斷裂。

13奧氏體化：將鋼加熱至臨界點以上使形成奧氏體的金屬熱處理過程。14本質(zhì)晶粒度：本質(zhì)晶粒度用于表征鋼加熱時奧氏體晶粒長大的傾向。

二、簡答： 何為奧氏體化？簡述共析鋼的奧氏體化過程。

答：

1、將鋼加熱至臨界點以上使形成奧氏體的金屬熱處理過程。

2、它是一種擴散性相變，轉(zhuǎn)變過程分為四個階段。

（1）形核。將珠光體加熱到Ac1以上，在鐵素體和滲碳體的相界面上奧氏體優(yōu)先形核。珠光體群邊界也可形核。在快速加熱時，由于過熱度大，鐵素體亞邊界也能形核。

（2）長大。奧氏體晶粒長大是通過滲碳體的溶解、碳在奧氏體和鐵素體中的擴散和鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變。為了相平衡，奧氏體的兩個相界面自然地向鐵素體和滲碳體兩個方向推移，奧氏體便不斷長大。

（3）殘余滲碳體的溶解。鐵素體消失后，隨著保溫時間的延長，通過碳原子擴散，殘余滲碳體逐漸溶入奧氏體。

（4）奧氏體的均勻化。殘余滲碳體完全溶解后，奧氏體中碳濃度仍是不均勻的。只有經(jīng)長時間的保溫或繼續(xù)加熱，讓碳原子進行充分地擴散才能得到成分均勻的奧氏體。奧氏體晶粒大小對冷卻轉(zhuǎn)變后鋼的組織和性能有何影響？簡述影響奧氏體晶粒大小的因素。

答：

1、奧氏體晶粒度大小對鋼冷卻后的組織和性能有很大影響。奧氏體晶粒度越細小，冷卻后的組織轉(zhuǎn)變產(chǎn)物也越細小，其強度也越高，此外塑性，韌性也較好。但奧氏體化溫度過高或在高溫下保持時間過長會顯著降低鋼的沖擊韌度、減少裂紋擴展功和提高脆性轉(zhuǎn)變溫度。

2、奧氏體晶粒大小是影響使用性能的重要指標，主要有下列因素影響奧氏體晶粒大小。

（1）加熱溫度和保溫時間的影響加熱溫度越高，保溫時間越長，奧氏體晶粒越粗大。

（2）加熱速度的影響加熱速度越快，奧氏體的實際形成溫度越高，形核率和長大速度越大，則奧氏體的起始晶粒越細小，但快速加熱時，保溫時間不能過長，否則晶粒反而更加粗大。（3）鋼的化學(xué)成分的影響在一定含碳量范圍內(nèi)，隨著奧氏體中含碳量的增加，碳在奧氏體中的擴散速度及鐵的自擴散速度增大，晶粒長大傾向增加，但當含碳量超過一定限度后，碳能以未溶碳化物的形式存在，阻礙奧氏體晶粒長大，使奧氏體晶粒長大傾向減小。

（4）鋼的原始組織的影響鋼的原始組織越細，碳化物彌散速度越大，奧氏體的起始晶粒越細小，相同的加熱條件下奧氏體晶粒越細小。簡述影響過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的因素。

答：奧氏體成分（含碳量、合金元素）、奧氏體狀態(tài)（鋼的原始組織、奧氏體化的溫度和保溫時間）及應(yīng)力和塑性變形。

1、含碳量的影響

亞共析鋼隨奧氏體含碳量增加，使C曲線右移，Ms和Mf點降低。過共析鋼隨含碳量的增加，使C曲線向左移，Ms和Mf點降低。

2、合金元素的影響

除Co、Al（WAl>2.5%）外，所有合金元素的溶解到奧氏體中后，都增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線右移，Ms和Mf點降低。

3、奧氏體狀態(tài)的影響

奧氏體化溫度越低，保溫時間越短，奧氏體晶粒越細小，C曲線左移。

4、應(yīng)力和塑性變形的影響

在奧氏體狀態(tài)下承受拉應(yīng)力會加速奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變，承受壓應(yīng)力則會阻礙這種轉(zhuǎn)變。

對奧氏體進行塑性變形有加速奧氏體轉(zhuǎn)變的作用，C曲線左移。

4簡述片狀珠光體和粒狀珠光體的組織和性能。

答：

1、片狀珠光體 組織：WC=0.77%的奧氏體在近于平衡的緩慢冷卻條件下形

成的珠光體是由鐵素體和滲碳體組成的片層相間的組織。

性能：主要決定于片間距。

片間距越小，鋼的斷裂強度和硬度均隨片間距的縮小而增大。隨片間距減小，鋼的塑性顯著增加。片間距減小，塑性變形抗力增大，故強度。硬度提高。

2、粒狀珠光體 組織：滲碳體呈顆粒狀分布在連續(xù)的鐵素體基體中的組織

性能：主要取決于滲碳體顆粒的大小，形態(tài)與分布。

鋼的成分一定時，滲碳體顆粒越細，相界面越多，則剛的硬度和強度越高。碳化物越接近等軸狀、分布越均勻，則鋼的韌性越好。

粒狀珠光體的硬度和強度較低，塑性和韌性較好，冷變形性能，可加工性

能以及淬火工藝性能都比珠光體好。

5何為馬氏體？簡述馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、性能及轉(zhuǎn)變特點。

答：是碳在α-Fe中過飽和的間隙固溶體。

2、馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)在鋼中有兩種:體心正方結(jié)構(gòu)WC<0.25%，c/a=1。

體心正方結(jié)構(gòu)WC>0.25%,c/a>1。

組織形態(tài)：板條馬氏體、片狀馬氏體

200℃以上，WC<0.2%，完全形成板條馬氏體，因其體內(nèi)含有大量位錯又稱

位錯馬氏體。特點強而韌

0.2%

200℃以下，WC>1.0%，完全形成片狀馬氏體，因其亞結(jié)構(gòu)主要為孿晶又稱

孿晶馬氏體。特點硬而脆

4、（1）馬氏體的顯著特點是高硬度和高強度，原因包括固溶強化、相變強

化、時效強化、原始奧氏體晶粒大小及板條馬氏體束大小。

馬氏體的硬度主要取決于馬氏體的含碳量。合金元素對馬氏體的硬度影

響不大，但可以提高其強度。

（2）馬氏體的塑性和韌性主要取決于馬氏體的亞結(jié)構(gòu)。

5、（1）無擴散性。奧氏體成分保留在馬氏體中

（2）馬氏體轉(zhuǎn)變的切變共格性

（3）馬氏體轉(zhuǎn)變具有特定的慣習(xí)面和位向關(guān)系（4）馬氏體轉(zhuǎn)變是在一定溫度范圍內(nèi)進行的 簡述淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變、組織及淬火鋼在回火時的性能變化。答：

1、鋼的回火轉(zhuǎn)變包括五個方面

（1）80℃-100℃以下溫度回火，馬氏體中碳的偏聚，組織是馬氏體

馬氏體：碳溶于α-Fe的過飽和的固溶體

（2）80℃-100℃回火，馬氏體開始分解，組織是回火馬氏體

回火馬氏體：低碳馬氏體和ε碳化物組成的混合物,稱為回火馬氏體。（3）200℃-300℃回火，殘余奧氏體開始轉(zhuǎn)變，組織是回火馬氏體（4）200℃-400℃回火，碳化物的轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3C,組織是回火托氏體 回火托氏體：由針狀α相和無共格聯(lián)系的細粒狀滲碳體組成的機械混合物。

（5）500℃-650℃滲碳體的聚集長大和α相回復(fù)或再結(jié)晶，組織是回火索氏體

回火索氏體：回復(fù)或再結(jié)晶的鐵素體和粗粒狀滲碳體的機械混合物。

2、回火時力學(xué)性能變化總的趨勢是隨回火溫度提高，鋼的抗拉強度、屈服強度和硬度下降，塑性、韌性提高。簡述回火脆性的分類、特點及如何消除。

答：1分類：第一類回火脆性（低溫回火脆性250℃-400℃）和第二類回火脆性（高溫回火脆性450℃-650℃）2特點 第一類回火脆性：（1）具有不可逆性

第二類回火脆性：（1）具有可逆性；

（2）與回火后的冷卻速度有關(guān)

（3）與組織狀態(tài)無關(guān)，但以M的脆化傾向 3如何消除

第一類回火脆性：無法消除,合金元素會提高脆化溫度。第二類回火脆性：（1）選擇含雜質(zhì)元素極少的優(yōu)質(zhì)鋼材以及采用形變熱處理；

（2）加入適量的Mo、W等合金元素阻礙雜質(zhì)元素在晶界上便聚；（3）對亞共析鋼在A1~A3臨界區(qū)可采用亞溫淬火

（4）采用高溫回火后快冷的方法可抑制回火脆性，但不適用于對回火脆性敏感的較大工件。敘述淬透性和淬硬性及淬透性和實際條件下淬透層深度的區(qū)別。答：

1、淬透性：是指奧氏體化后的鋼在淬火時獲得馬氏體的能力，它反映過冷奧氏體的穩(wěn)定性，與鋼的臨界冷卻速度有關(guān)。臨界冷卻速度越慢，淬透性越大。其大小以鋼在一定條件下淬火獲得的淬透層深度和硬度分布來表示。

2、淬硬性：是指奧氏體化后的鋼在淬火時硬化的能力，主要取決于馬氏體中的含碳量，含碳量越高，淬硬性越大。用淬火馬氏體可能達到的最高硬度來表示。

3、實際條件下的淬透層深度：是指具體條件下測定的半馬氏體區(qū)至表面的深度。

4、區(qū)別：（1）同一材料的淬透層深度與工件尺寸、冷卻介質(zhì)有關(guān).工件

尺寸小、介質(zhì)冷卻能力強，淬透層深。

（2）淬透性與工件尺寸、冷卻介質(zhì)無關(guān)，它是鋼的一種屬性。相同奧氏體化溫度下的同一鋼種，其淬透性是確定不不變的。何謂淬火熱應(yīng)力、組織應(yīng)力？影響因素都是什么？簡述熱應(yīng)力和組織應(yīng)力造成的變形規(guī)律。

答：

1、淬火熱應(yīng)力：工件在加熱或冷卻時由于內(nèi)外的溫度差異導(dǎo)致熱漲（或冷縮）的不一致所引起的內(nèi)應(yīng)力。

2、組織應(yīng)力：工件在冷卻過程中，由于內(nèi)外溫差造成組織轉(zhuǎn)變不同時，引起內(nèi)外比體積的不同變化而引起的內(nèi)應(yīng)力。

3、影響因素：

（1）含碳量的影響：隨著含碳量的增加熱應(yīng)力作用逐漸減弱組織應(yīng)力逐漸增強。

（2）合金元素的影響：加入合金元素?zé)釕?yīng)力和組織應(yīng)力增加。

（3）工件尺寸的影響：a.在完全淬透的情況下隨著工件直徑的增大淬火后殘余應(yīng)力將 由組織應(yīng)力性逐漸變成熱應(yīng)力性。

b.在未完全淬透的情況下所產(chǎn)生的應(yīng)力特性是與熱應(yīng)力相似的，工件直徑越大淬硬層越薄，熱應(yīng)力特性越明顯。

（4）淬火介質(zhì)和冷卻方法的影響:如果在高于Ms點以上的溫度區(qū)域冷卻速度快而在溫度低于Ms點區(qū)域冷卻速度慢則為熱應(yīng)力性，反之則為組織應(yīng)力型。

4、變形規(guī)律：

（1）熱應(yīng)力引起的變形①沿最大尺寸方向收縮，沿最小尺寸方向伸長；②平面凸起，直角變鈍，趨于球形；③外徑脹大，內(nèi)徑縮小。

（2）組織應(yīng)力引起變形與熱應(yīng)力相反。何謂回火？敘述回火工藝的分類，得到的組織，性能特點及應(yīng)用。

答：

1、回火：回火是指將淬火鋼加熱到A1以下的某溫度保溫后冷卻的工藝。

2、分類: 低溫回火：（1）得到回火馬氏體。

（2）在保留高硬度、高強度及良好的耐磨性的同時又適當提高了韌性，降低內(nèi)應(yīng)力。（3）適用于刀具、量具、滾動軸承、滲碳件及

高頻表面淬火件。

中溫回火：（1）得到回火托氏體。

（2）基本消除了淬火應(yīng)力，具有高的彈性極限，較高的強度和硬度，良好的塑性和韌性。

（3）適用于彈簧熱處理及熱鍛模具。

高溫回火：（1）得到回火索氏體。

（2）獲得良好的綜合力學(xué)性能，即在保持較高的強度同時，具有良好的塑性和韌性。

（3）廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件如軸、齒輪等熱處理。

也可作為要求較高精密件、量具等預(yù)備熱處理。簡述化學(xué)熱處理的一般過程；滲碳的工藝、滲層深度、滲碳后表層含碳量、用鋼、熱處理、組織和應(yīng)用。

答：

1、過程：（1）介質(zhì)(滲劑)的分解

（2）工件表面的吸收

（3）原子向內(nèi)部擴散。

2、滲碳工藝：氣體滲碳法，固體滲碳，離子滲碳

3、滲碳層厚度（由表面到過度層一半處的厚度）：一般為0.5-2mm。

4、滲碳層表面含碳量：以0.85%-1.05%為最好。

5、用剛：為含0.1-0.25%C的低碳鋼和低碳合金鋼。碳高則心部韌性降低。

6、熱處理：常用方法是滲碳緩冷后，重新加熱到Ac1+30-50℃淬火（分三類：遇冷直接淬火、一次淬火、二次淬火）+低溫回火。

7、組織：表層：高碳M回+顆粒狀碳化物+A(少量)心部：低碳M回+鐵素體（淬透時）、鐵素體+索氏體

8、應(yīng)用：拖拉機履帶板，坦克履帶板