金屬材料與熱處理作業(yè)指導(dǎo)書TOC\o"1-2"\h\u6493第一章材料學(xué)基礎(chǔ) 3239851.1金屬材料的分類 329551.1.1概述 3122701.1.2金屬材料的分類方法 375841.1.3概述 4219901.1.4金屬材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 4131021.1.5概述 4108751.1.6金屬材料的功能特點(diǎn) 4294011.1.7概述 5153241.1.8金屬材料的制備方法 513230第二章金屬材料的力學(xué)功能 5266491.1.9彈性 5312041.1.10塑性 6284921.1.11強(qiáng)度 699621.1.12硬度 6122831.1.13疲勞 7242471.1.14斷裂 710148第三章金屬材料的物理功能 729870第四章金屬材料的化學(xué)功能 9247201.1.15概述 911761.1.16抗氧化性指標(biāo) 9326121.1.17影響抗氧化性的因素 9165171.1.18提高抗氧化性的方法 10302131.1.19概述 106541.1.20腐蝕類型 10201681.1.21影響耐腐蝕性的因素 10270861.1.22提高耐腐蝕性的方法 10230511.1.23概述 11174291.1.24磨損類型 1165671.1.25影響耐磨損性的因素 11210101.1.26提高耐磨損性的方法 11247941.1.27概述 1187251.1.28相容性類型 1152751.1.29影響相容性的因素 12239571.1.30提高相容性的方法 126006第五章熱處理基本原理 1220691.1.31熱處理的定義 1213781.1.32熱處理的分類 12251311.1.33奧氏體轉(zhuǎn)變 13182251.1.34珠光體轉(zhuǎn)變 13311481.1.35貝氏體轉(zhuǎn)變 136441.1.36馬氏體轉(zhuǎn)變 13307971.1.37加熱溫度 13211051.1.38保溫時(shí)間 1331291.1.39冷卻速度 13220701.1.40加熱設(shè)備 13251961.1.41冷卻設(shè)備 14201471.1.42檢測設(shè)備 1410452第六章鋼的熱處理 1421751.1.43概述 14323891.1.44退火工藝 14327201.1.45退火效果 14108851.1.46概述 14216571.1.47正火工藝 14301981.1.48正火效果 1562711.1.49淬火 15114431.1.50回火 1534821.1.51概述 1580801.1.52調(diào)質(zhì)處理工藝 15256281.1.53調(diào)質(zhì)處理效果 157647第七章鑄鐵的熱處理 16139081.1.54目的 16184131.1.55退火工藝 16157841.1.56注意事項(xiàng) 16272821.1.57目的 16206011.1.58正火工藝 16215081.1.59注意事項(xiàng) 16307361.1.60淬火 17216511.1.61回火 1799871.1.62注意事項(xiàng) 17291781.1.63目的 1770901.1.64調(diào)質(zhì)工藝 17190381.1.65注意事項(xiàng) 176098第八章非鐵金屬的熱處理 18195161.1.66概述 1874531.1.67固溶處理 18212021.1.68時(shí)效處理 1883431.1.69回歸處理 18293861.1.70概述 18289521.1.71固溶處理 18248741.1.72時(shí)效處理 18130421.1.73穩(wěn)定化處理 18283741.1.74概述 1986791.1.75退火處理 1995181.1.76固溶處理 1950791.1.77時(shí)效處理 19134531.1.78銅合金的熱處理 19188891.1.79鋅合金的熱處理 19111781.1.80鎳合金的熱處理 19189981.1.81鈷合金的熱處理 1926421第九章金屬材料的表面處理 2058291.1.82表面處理的概念及意義 20253761.1.83表面處理的方法 20247951.1.84電鍍的定義 2090801.1.85電鍍的工藝流程 20152701.1.86電鍍的種類及應(yīng)用 20227141.1.87化學(xué)鍍的定義 20326591.1.88化學(xué)鍍的工藝流程 21174071.1.89化學(xué)鍍的種類及應(yīng)用 21292531.1.90熱噴涂 21167701.1.91熱噴涂的工藝流程 21215711.1.92熱噴涂的應(yīng)用 21294461.1.93熱浸鍍 2191731.1.94熱浸鍍的工藝流程 21243341.1.95熱浸鍍的應(yīng)用 229632第十章金屬材料與熱處理的應(yīng)用 2214451.1.96概述 22135891.1.97應(yīng)用實(shí)例 22143911.1.98概述 22150201.1.99應(yīng)用實(shí)例 2238911.1.100概述 23162871.1.101應(yīng)用實(shí)例 2380041.1.102概述 23319421.1.103應(yīng)用實(shí)例 23第一章材料學(xué)基礎(chǔ)1.1金屬材料的分類1.1.1概述金屬材料是現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的材料之一，其種類繁多，功能各異。為了更好地了解和使用金屬材料，有必要對(duì)其進(jìn)行分類。金屬材料主要根據(jù)其成分、結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)進(jìn)行分類。1.1.2金屬材料的分類方法（1）按成分分類：可分為純金屬和合金。純金屬是由單一金屬元素組成的材料，如鐵、銅、鋁等。合金是由兩種或兩種以上金屬元素組成的材料，如鋼、黃銅、青銅等。（2）按結(jié)構(gòu)分類：可分為晶體和非晶體。晶體是指具有規(guī)則排列的原子結(jié)構(gòu)，如鐵素體、奧氏體等。非晶體是指原子排列無規(guī)則的玻璃態(tài)材料。（3）按功能分類：可分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料。結(jié)構(gòu)材料主要用于承受載荷和傳遞力的部件，如建筑鋼材、機(jī)械零件等。功能材料主要用于實(shí)現(xiàn)特定功能，如導(dǎo)電材料、磁性材料、耐腐蝕材料等。第二節(jié)金屬材料的結(jié)構(gòu)1.1.3概述金屬材料的結(jié)構(gòu)決定了其功能，了解金屬材料的結(jié)構(gòu)有助于更好地掌握其功能和應(yīng)用。金屬材料的結(jié)構(gòu)主要包括晶體結(jié)構(gòu)、相變和微觀組織。1.1.4金屬材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）晶體結(jié)構(gòu)：金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)主要分為體心立方晶格、面心立方晶格和六方最密堆積晶格三種類型。（2）相變：金屬材料的相變是指在一定條件下，材料內(nèi)部發(fā)生的原子排列方式的改變。相變對(duì)金屬材料的功能產(chǎn)生顯著影響，如鋼的淬火、回火等熱處理工藝。（3）微觀組織：金屬材料的微觀組織是指材料內(nèi)部原子排列的微觀形態(tài)，包括晶粒大小、晶界、相界面等。第三節(jié)金屬材料的功能1.1.5概述金屬材料的功能包括力學(xué)功能、物理功能、化學(xué)功能和工藝功能等方面。了解金屬材料的功能有助于合理選用材料，提高產(chǎn)品質(zhì)量。1.1.6金屬材料的功能特點(diǎn)（1）力學(xué)功能：包括強(qiáng)度、韌性、硬度、塑性、疲勞強(qiáng)度等。金屬材料的力學(xué)功能決定了其在工程應(yīng)用中的承載能力和使用壽命。（2）物理功能：包括導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、磁性、彈性等。金屬材料的物理功能影響其在特定環(huán)境下的使用效果。（3）化學(xué)功能：包括抗氧化性、耐腐蝕性、耐高溫性等。金屬材料的化學(xué)功能決定其在特定環(huán)境下的穩(wěn)定性和耐久性。（4）工藝功能：包括可加工性、焊接性、鑄造性等。金屬材料的工藝功能影響其在生產(chǎn)過程中的加工效率和成本。第四節(jié)金屬材料的制備1.1.7概述金屬材料的制備是指將金屬元素或合金元素通過一定的方法合成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的材料。制備方法的選擇對(duì)金屬材料的功能和應(yīng)用領(lǐng)域具有重要影響。1.1.8金屬材料的制備方法（1）熔融法：將金屬元素或合金元素加熱至熔融狀態(tài)，然后冷卻凝固，得到具有一定結(jié)構(gòu)和功能的金屬材料。（2）粉末冶金法：將金屬粉末或合金粉末通過壓制、燒結(jié)等工藝，制備成具有一定結(jié)構(gòu)和功能的金屬材料。（3）氣相沉積法：在真空或低壓條件下，將金屬元素或合金元素蒸發(fā)或升華，然后在基底表面沉積，形成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的薄膜。（4）電化學(xué)法：利用電解原理，將金屬離子還原為金屬，沉積在基底表面，制備成具有一定結(jié)構(gòu)和功能的金屬材料。（5）生物法制備：利用生物技術(shù)，如微生物發(fā)酵、生物酶催化等，制備具有特定結(jié)構(gòu)和功能的金屬材料。（6）其他方法：如化學(xué)氣相沉積、激光熔覆、真空熔煉等，根據(jù)具體需求選擇合適的制備方法。第二章金屬材料的力學(xué)功能第一節(jié)金屬材料的彈性與塑性1.1.9彈性金屬材料的彈性是指材料在受到外力作用時(shí)，能夠發(fā)生形變，并在外力消失后恢復(fù)原狀的能力。彈性是金屬材料的基本力學(xué)功能之一，對(duì)于工程設(shè)計(jì)和使用具有重要意義。（1）彈性形變：金屬材料在受到外力作用時(shí)，產(chǎn)生的形變分為彈性形變和塑性形變。彈性形變是指材料在應(yīng)力作用下發(fā)生的可逆形變。（2）彈性模量：彈性模量是衡量材料彈性大小的指標(biāo)，表示單位應(yīng)力作用下產(chǎn)生的彈性形變程度。彈性模量越大，材料的彈性越好。1.1.10塑性金屬材料的塑性是指材料在受到外力作用時(shí)，能夠發(fā)生永久性形變而不破壞的能力。塑性是金屬材料加工和使用過程中的重要功能。（1）塑性形變：金屬材料在受到外力作用時(shí)，產(chǎn)生的塑性形變是指不可逆的形變。（2）塑性指標(biāo)：常見的塑性指標(biāo)有延伸率、斷面收縮率等，它們反映了材料在受力過程中的塑性變形程度。第二節(jié)金屬材料的強(qiáng)度與硬度1.1.11強(qiáng)度金屬材料的強(qiáng)度是指材料在受到外力作用時(shí)，抵抗破壞的能力。強(qiáng)度是金屬材料的基本力學(xué)功能之一，對(duì)于保證材料在使用過程中的安全性。（1）抗拉強(qiáng)度：抗拉強(qiáng)度是指材料在拉伸過程中，單位面積上所能承受的最大拉力。（2）抗壓強(qiáng)度：抗壓強(qiáng)度是指材料在壓縮過程中，單位面積上所能承受的最大壓力。（3）抗彎強(qiáng)度：抗彎強(qiáng)度是指材料在彎曲過程中，單位面積上所能承受的最大彎曲力。1.1.12硬度金屬材料的硬度是指材料抵抗局部塑性變形的能力。硬度是衡量材料耐磨性和抗咬合性的重要指標(biāo)。（1）布氏硬度：布氏硬度試驗(yàn)法是通過測量壓痕直徑來計(jì)算硬度的方法，適用于較軟的金屬材料。（2）洛氏硬度：洛氏硬度試驗(yàn)法是通過測量壓痕深度來計(jì)算硬度的方法，適用于較硬的金屬材料。第三節(jié)金屬材料的韌性金屬材料的韌性是指材料在受到?jīng)_擊載荷時(shí)，抵抗破壞的能力。韌性對(duì)于防止材料在沖擊載荷下突然斷裂具有重要意義。（1）沖擊韌性：沖擊韌性是指材料在沖擊載荷作用下，單位面積上所能承受的最大能量。（2）韌性指標(biāo)：常見的韌性指標(biāo)有沖擊功、沖擊韌性等，它們反映了材料在沖擊載荷下的抗斷裂能力。第四節(jié)金屬材料的疲勞與斷裂1.1.13疲勞金屬材料的疲勞是指材料在反復(fù)應(yīng)力作用下，產(chǎn)生損傷、裂紋并最終斷裂的現(xiàn)象。疲勞是導(dǎo)致金屬材料失效的主要原因之一。（1）疲勞極限：疲勞極限是指材料在反復(fù)應(yīng)力作用下，能夠承受的最大應(yīng)力，而不發(fā)生疲勞破壞。（2）疲勞壽命：疲勞壽命是指材料在反復(fù)應(yīng)力作用下，達(dá)到疲勞破壞時(shí)的循環(huán)次數(shù)。1.1.14斷裂金屬材料的斷裂是指材料在受到外力作用時(shí)，失去連續(xù)性和承載能力的現(xiàn)象。斷裂是金屬材料失效的嚴(yán)重形式。（1）斷裂類型：金屬材料的斷裂類型有脆性斷裂、韌性斷裂和疲勞斷裂等。（2）斷裂機(jī)理：斷裂機(jī)理是研究材料斷裂過程和原因的學(xué)科，包括斷裂韌性、斷裂韌性指標(biāo)等。第三章金屬材料的物理功能第一節(jié)金屬材料的導(dǎo)熱性金屬材料的導(dǎo)熱功能是指材料在溫度差的作用下，熱量從高溫區(qū)域向低溫區(qū)域傳遞的能力。導(dǎo)熱性對(duì)于金屬材料的加工、使用及功能優(yōu)化具有重要意義。金屬材料的導(dǎo)熱性主要取決于以下因素：（1）原子排列：原子排列緊密的金屬，導(dǎo)熱功能較好。這是因?yàn)榫o密排列的原子之間，自由電子的數(shù)量較多，熱量傳遞速率較快。（2）電子濃度：電子濃度高的金屬，導(dǎo)熱功能較好。這是因?yàn)殡娮釉诮饘僦羞\(yùn)動(dòng)時(shí)，可以攜帶熱量，電子濃度越高，熱量傳遞速率越快。（3）溫度：金屬材料的導(dǎo)熱功能隨溫度的升高而降低。這是因?yàn)闇囟壬?，原子振?dòng)加劇，電子運(yùn)動(dòng)受到阻礙，導(dǎo)熱功能減弱。（4）材料純度：純度越高的金屬，導(dǎo)熱功能越好。這是因?yàn)殡s質(zhì)元素會(huì)影響原子排列，降低導(dǎo)熱功能。第二節(jié)金屬材料的導(dǎo)電性金屬材料的導(dǎo)電性是指材料在電場作用下，電荷載體（如電子）在材料內(nèi)部移動(dòng)的能力。導(dǎo)電性對(duì)于金屬材料的加工、應(yīng)用及功能優(yōu)化具有重要作用。金屬材料的導(dǎo)電性主要取決于以下因素：（1）原子結(jié)構(gòu)：金屬原子結(jié)構(gòu)中，自由電子數(shù)量越多，導(dǎo)電功能越好。（2）電子濃度：電子濃度高的金屬，導(dǎo)電功能較好。（3）溫度：金屬材料的導(dǎo)電功能隨溫度的升高而降低。這是因?yàn)闇囟壬撸诱駝?dòng)加劇，電子運(yùn)動(dòng)受到阻礙，導(dǎo)電功能減弱。（4）材料純度：純度越高的金屬，導(dǎo)電功能越好。這是因?yàn)殡s質(zhì)元素會(huì)影響電子運(yùn)動(dòng)，降低導(dǎo)電功能。第三節(jié)金屬材料的磁性金屬材料的磁性是指材料在外磁場作用下，內(nèi)部磁矩發(fā)生取向排列的現(xiàn)象。磁性對(duì)于金屬材料的加工、應(yīng)用及功能優(yōu)化具有重要價(jià)值。金屬材料的磁性主要分為以下幾種：（1）鐵磁性：鐵磁性材料在外磁場作用下，內(nèi)部磁矩發(fā)生取向排列，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的磁性。如鐵、鈷、鎳等。（2）順磁性：順磁性材料在外磁場作用下，內(nèi)部磁矩發(fā)生取向排列，但磁性較弱。如鋁、鎂、鈦等。（3）抗磁性：抗磁性材料在外磁場作用下，內(nèi)部磁矩發(fā)生取向排列，但磁性方向與外磁場相反。如銅、銀、金等。金屬材料的磁性受以下因素影響：（1）原子結(jié)構(gòu)：原子結(jié)構(gòu)中，未成對(duì)電子數(shù)量越多，磁性越強(qiáng)。（2）溫度：溫度升高，磁性減弱。這是因?yàn)闇囟壬?，原子振?dòng)加劇，磁矩取向排列受到阻礙。（3）材料純度：純度越高的金屬，磁性越好。這是因?yàn)殡s質(zhì)元素會(huì)影響磁矩取向排列。第四節(jié)金屬材料的膨脹與收縮金屬材料的膨脹與收縮是指材料在溫度變化時(shí)，體積和尺寸發(fā)生改變的現(xiàn)象。膨脹與收縮對(duì)于金屬材料的加工、使用及功能優(yōu)化具有重要影響。金屬材料的膨脹與收縮主要取決于以下因素：（1）原子排列：原子排列緊密的金屬，膨脹系數(shù)較小；原子排列稀疏的金屬，膨脹系數(shù)較大。（2）溫度：溫度升高，金屬材料的體積和尺寸增大；溫度降低，金屬材料的體積和尺寸減小。（3）材料成分：不同成分的金屬，膨脹系數(shù)不同。如銅、鋁、鐵等金屬的膨脹系數(shù)各不相同。（4）材料狀態(tài)：金屬材料的內(nèi)部應(yīng)力、組織結(jié)構(gòu)等狀態(tài)也會(huì)影響膨脹與收縮。在實(shí)際應(yīng)用中，金屬材料的膨脹與收縮應(yīng)引起重視，以避免因膨脹或收縮導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)變形、裂紋等問題。通過對(duì)金屬材料的膨脹與收縮功能進(jìn)行研究和控制，可以提高金屬材料的加工和使用功能。第四章金屬材料的化學(xué)功能第一節(jié)金屬材料的抗氧化性1.1.15概述金屬材料的抗氧化性是指材料在高溫環(huán)境下抵抗氧化作用的能力。抗氧化性是金屬材料化學(xué)功能的重要組成部分，關(guān)系到材料在高溫環(huán)境下的使用壽命和可靠性。1.1.16抗氧化性指標(biāo)金屬材料的抗氧化性通常用氧化速度、氧化動(dòng)力學(xué)曲線和氧化膜的保護(hù)性等指標(biāo)來衡量。氧化速度是指單位時(shí)間內(nèi)材料表面氧化層的厚度增加量；氧化動(dòng)力學(xué)曲線描述了氧化過程中材料質(zhì)量變化與時(shí)間的關(guān)系；氧化膜的保護(hù)性則是指氧化膜對(duì)材料內(nèi)部基體的保護(hù)作用。1.1.17影響抗氧化性的因素（1）金屬材料的成分：不同元素對(duì)氧化過程的影響不同，如鋁、硅、鉻等元素具有較好的抗氧化性。（2）材料的組織結(jié)構(gòu)：材料的組織結(jié)構(gòu)會(huì)影響氧化膜的形成和生長，進(jìn)而影響抗氧化性。（3）環(huán)境因素：溫度、氣氛、壓力等環(huán)境因素對(duì)金屬材料的抗氧化性有很大影響。1.1.18提高抗氧化性的方法（1）合理選擇金屬材料：根據(jù)使用環(huán)境選擇具有良好抗氧化性的材料。（2）表面處理：采用涂層、鍍層等方法，在材料表面形成保護(hù)層，提高抗氧化性。（3）改善熱處理工藝：通過熱處理改變材料的組織結(jié)構(gòu)，提高抗氧化性。第二節(jié)金屬材料的耐腐蝕性1.1.19概述金屬材料的耐腐蝕性是指材料在特定環(huán)境下抵抗腐蝕破壞的能力。腐蝕是金屬材料在化學(xué)、電化學(xué)和力學(xué)作用下發(fā)生破壞的過程，對(duì)材料的功能和使用壽命產(chǎn)生嚴(yán)重影響。1.1.20腐蝕類型金屬材料的腐蝕類型包括均勻腐蝕、局部腐蝕、應(yīng)力腐蝕、疲勞腐蝕等。其中，均勻腐蝕是指材料表面受到均勻的腐蝕作用；局部腐蝕是指材料表面局部區(qū)域發(fā)生腐蝕；應(yīng)力腐蝕是指材料在應(yīng)力作用下發(fā)生的腐蝕；疲勞腐蝕是指材料在交變應(yīng)力作用下發(fā)生的腐蝕。1.1.21影響耐腐蝕性的因素（1）金屬材料的成分：不同元素對(duì)腐蝕過程的抵抗能力不同，如鉻、鎳、鉬等元素具有較好的耐腐蝕性。（2）材料的組織結(jié)構(gòu)：材料的組織結(jié)構(gòu)會(huì)影響腐蝕過程，如晶界、相界等部位容易發(fā)生腐蝕。（3）環(huán)境因素：溫度、濕度、介質(zhì)等環(huán)境因素對(duì)金屬材料的耐腐蝕性有很大影響。1.1.22提高耐腐蝕性的方法（1）合理選擇金屬材料：根據(jù)使用環(huán)境選擇具有良好耐腐蝕性的材料。（2）表面處理：采用涂層、鍍層等方法，在材料表面形成保護(hù)層，提高耐腐蝕性。（3）改善熱處理工藝：通過熱處理改變材料的組織結(jié)構(gòu)，提高耐腐蝕性。第三節(jié)金屬材料的耐磨損性1.1.23概述金屬材料的耐磨損性是指材料在摩擦過程中抵抗磨損的能力。磨損是金屬材料在相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中，由于摩擦、腐蝕、疲勞等因素導(dǎo)致的表面損傷和材料損耗。1.1.24磨損類型金屬材料的磨損類型包括粘著磨損、磨粒磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損等。其中，粘著磨損是指材料表面因粘著作用導(dǎo)致的磨損；磨粒磨損是指材料表面受到硬質(zhì)顆粒的切削作用導(dǎo)致的磨損；疲勞磨損是指材料在交變應(yīng)力作用下發(fā)生的磨損；腐蝕磨損是指材料在腐蝕環(huán)境下發(fā)生的磨損。1.1.25影響耐磨損性的因素（1）金屬材料的成分：不同元素對(duì)磨損過程的抵抗能力不同，如碳、鉻、鉬等元素具有較好的耐磨損性。（2）材料的組織結(jié)構(gòu)：材料的組織結(jié)構(gòu)會(huì)影響磨損過程，如硬度、韌性等功能。（3）環(huán)境因素：溫度、濕度、介質(zhì)等環(huán)境因素對(duì)金屬材料的耐磨損性有很大影響。1.1.26提高耐磨損性的方法（1）合理選擇金屬材料：根據(jù)使用環(huán)境選擇具有良好耐磨損性的材料。（2）表面處理：采用涂層、鍍層等方法，在材料表面形成保護(hù)層，提高耐磨損性。（3）改善熱處理工藝：通過熱處理改變材料的組織結(jié)構(gòu)，提高耐磨損性。第四節(jié)金屬材料的相容性1.1.27概述金屬材料的相容性是指不同金屬或合金在接觸過程中，相互之間不發(fā)生有害反應(yīng)的能力。相容性對(duì)金屬材料的連接、焊接、復(fù)合等工藝具有重要意義。1.1.28相容性類型金屬材料的相容性包括電化學(xué)相容性、熱力學(xué)相容性和力學(xué)相容性。其中，電化學(xué)相容性是指不同金屬或合金在電化學(xué)反應(yīng)中的相互作用；熱力學(xué)相容性是指不同金屬或合金在熱力學(xué)過程中的相互作用；力學(xué)相容性是指不同金屬或合金在力學(xué)功能上的相互作用。1.1.29影響相容性的因素（1）金屬材料的成分：不同元素對(duì)相容性的影響不同，如銅、鎳、鈷等元素具有較好的相容性。（2）材料的組織結(jié)構(gòu)：材料的組織結(jié)構(gòu)會(huì)影響相容性，如晶界、相界等部位容易發(fā)生有害反應(yīng)。（3）環(huán)境因素：溫度、濕度、介質(zhì)等環(huán)境因素對(duì)金屬材料的相容性有很大影響。1.1.30提高相容性的方法（1）合理選擇金屬材料：根據(jù)使用環(huán)境選擇具有良好相容性的材料。（2）表面處理：采用涂層、鍍層等方法，在材料表面形成保護(hù)層，提高相容性。（3）改善熱處理工藝：通過熱處理改變材料的組織結(jié)構(gòu)，提高相容性。第五章熱處理基本原理第一節(jié)熱處理的定義與分類1.1.31熱處理的定義熱處理是指將金屬工件在一定的加熱、保溫和冷卻過程中，通過改變其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而獲得所需功能的工藝方法。熱處理可以改善金屬的機(jī)械功能、物理功能和化學(xué)功能，提高其使用壽命和可靠性。1.1.32熱處理的分類（1）按照加熱方式分類：（1）普通熱處理：包括退火、正火、淬火、回火等。（2）表面熱處理：包括感應(yīng)加熱、火焰加熱、激光加熱等。（2）按照冷卻方式分類：（1）水冷：適用于淬火等工藝。（2）油冷：適用于高速鋼等材料。（3）空氣冷卻：適用于退火、正火等工藝。（3）按照熱處理目的分類：（1）改善加工功能：如退火、正火等。（2）提高機(jī)械功能：如淬火、回火等。（3）提高耐腐蝕功能：如固溶處理、時(shí)效處理等。第二節(jié)熱處理過程中的組織轉(zhuǎn)變1.1.33奧氏體轉(zhuǎn)變奧氏體轉(zhuǎn)變是指金屬在加熱過程中，由原始組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體組織的過程。奧氏體是一種具有面心立方晶格的固溶體，具有良好的可塑性。1.1.34珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變是指金屬在冷卻過程中，由奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組織的過程。珠光體是由鐵素體和滲碳體組成的混合物，具有良好的強(qiáng)度和韌性。1.1.35貝氏體轉(zhuǎn)變貝氏體轉(zhuǎn)變是指金屬在冷卻過程中，由奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w組織的過程。貝氏體是一種具有針狀結(jié)構(gòu)的組織，具有較高的強(qiáng)度和韌性。1.1.36馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變是指金屬在冷卻過程中，由奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織的過程。馬氏體是一種具有體心立方晶格的組織，具有較高的硬度和耐磨性。第三節(jié)熱處理工藝參數(shù)1.1.37加熱溫度加熱溫度是熱處理過程中的關(guān)鍵參數(shù)，直接影響金屬的組織轉(zhuǎn)變。加熱溫度應(yīng)高于金屬的相變溫度，以保證組織轉(zhuǎn)變充分進(jìn)行。1.1.38保溫時(shí)間保溫時(shí)間是熱處理過程中的另一個(gè)重要參數(shù)，它決定了金屬內(nèi)部組織轉(zhuǎn)變的均勻程度。保溫時(shí)間應(yīng)根據(jù)金屬的厚度、成分和加熱方式等因素確定。1.1.39冷卻速度冷卻速度是熱處理過程中影響金屬功能的關(guān)鍵因素。冷卻速度越快，金屬的硬化程度越高，但韌性降低。應(yīng)根據(jù)金屬的成分和功能要求選擇合適的冷卻速度。第四節(jié)熱處理設(shè)備1.1.40加熱設(shè)備加熱設(shè)備主要包括電阻爐、感應(yīng)爐、氣體爐等。加熱設(shè)備的選擇應(yīng)根據(jù)熱處理工藝、工件尺寸和產(chǎn)量等因素確定。1.1.41冷卻設(shè)備冷卻設(shè)備主要包括水槽、油槽、空氣冷卻裝置等。冷卻設(shè)備的選擇應(yīng)根據(jù)冷卻速度、工件尺寸和產(chǎn)量等因素確定。1.1.42檢測設(shè)備檢測設(shè)備主要包括溫度控制器、熱電偶、金相顯微鏡等。檢測設(shè)備用于監(jiān)測熱處理過程中的溫度、組織和功能等參數(shù)，以保證熱處理質(zhì)量。第六章鋼的熱處理第一節(jié)鋼的退火1.1.43概述鋼的退火是一種熱處理工藝，旨在降低鋼的硬度，提高其塑性和韌性，消除內(nèi)應(yīng)力，改善組織功能。退火處理廣泛應(yīng)用于鋼材的加工和生產(chǎn)過程中。1.1.44退火工藝（1）完全退火：將鋼加熱到Ac3以上30～50℃，保溫一段時(shí)間，然后爐冷至600℃以下，再空冷。（2）不完全退火：將鋼加熱到Ac1～Ac3之間，保溫一段時(shí)間，然后爐冷至600℃以下，再空冷。（3）等溫退火：將鋼加熱到Ac3以上，保溫一段時(shí)間，然后迅速冷卻到某一溫度，保溫一段時(shí)間，再空冷。1.1.45退火效果退火處理可以使鋼的組織變得更加均勻，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，提高塑性和韌性，為后續(xù)加工提供良好的條件。第二節(jié)鋼的正火1.1.46概述鋼的正火是一種熱處理工藝，旨在改善鋼的組織功能，提高其力學(xué)功能。正火處理適用于低碳鋼和低合金鋼。1.1.47正火工藝（1）完全正火：將鋼加熱到Ac3以上30～50℃，保溫一段時(shí)間，然后空冷。（2）不完全正火：將鋼加熱到Ac1～Ac3之間，保溫一段時(shí)間，然后空冷。1.1.48正火效果正火處理可以使鋼的組織變得更加均勻，提高強(qiáng)度和硬度，降低塑性和韌性，適用于提高鋼的力學(xué)功能。第三節(jié)鋼的淬火與回火1.1.49淬火（1）概述：淬火是一種將鋼加熱到Ac3以上，保溫一段時(shí)間，然后迅速冷卻的熱處理工藝，旨在提高鋼的硬度和耐磨性。（2）淬火工藝：將鋼加熱到Ac3以上30～50℃，保溫一段時(shí)間，然后水冷或油冷。（3）淬火效果：淬火處理后，鋼的硬度和耐磨性顯著提高，但塑性和韌性降低。1.1.50回火（1）概述：回火是將淬火后的鋼在低于Ac1的溫度下保溫一段時(shí)間，然后冷卻的熱處理工藝，旨在消除淬火應(yīng)力，穩(wěn)定組織，提高鋼的綜合功能。（2）回火工藝：將淬火后的鋼加熱到150～200℃、300～400℃或500～600℃，保溫一段時(shí)間，然后空冷。（3）回火效果：回火處理后，鋼的硬度、強(qiáng)度和耐磨性得到適當(dāng)調(diào)整，塑性和韌性得到提高，內(nèi)應(yīng)力得到消除。第四節(jié)鋼的調(diào)質(zhì)處理1.1.51概述鋼的調(diào)質(zhì)處理是將淬火和回火相結(jié)合的一種熱處理工藝，旨在獲得優(yōu)異的綜合功能，適用于重要結(jié)構(gòu)件和高功能鋼材。1.1.52調(diào)質(zhì)處理工藝（1）淬火：將鋼加熱到Ac3以上30～50℃，保溫一段時(shí)間，然后水冷或油冷。（2）回火：將淬火后的鋼加熱到150～200℃、300～400℃或500～600℃，保溫一段時(shí)間，然后空冷。1.1.53調(diào)質(zhì)處理效果調(diào)質(zhì)處理后，鋼的組織均勻，硬度、強(qiáng)度、塑性和韌性得到良好匹配，適用于承受復(fù)雜載荷的重要結(jié)構(gòu)件。第七章鑄鐵的熱處理第一節(jié)鑄鐵的退火1.1.54目的鑄鐵退火的目的主要是消除鑄件內(nèi)部應(yīng)力，改善鑄鐵的塑性和韌性，降低硬度，提高切削功能。1.1.55退火工藝（1）退火溫度：通常在600700℃范圍內(nèi)進(jìn)行，具體溫度根據(jù)鑄鐵成分及功能要求確定。（2）保溫時(shí)間：保溫時(shí)間根據(jù)鑄件厚度及退火溫度確定，一般每小時(shí)加熱厚度為2530mm。（3）冷卻方式：退火后采用緩慢冷卻，以避免產(chǎn)生新的應(yīng)力。1.1.56注意事項(xiàng)（1）退火前應(yīng)對(duì)鑄件進(jìn)行清潔處理，去除表面油污、銹蝕等。（2）退火過程中應(yīng)嚴(yán)格控制溫度，避免過熱或欠熱。（3）退火后應(yīng)對(duì)鑄件進(jìn)行力學(xué)功能測試，以保證達(dá)到預(yù)期功能。第二節(jié)鑄鐵的正火1.1.57目的鑄鐵正火的主要目的是改善鑄鐵的力學(xué)功能，提高強(qiáng)度和硬度，降低塑性。1.1.58正火工藝（1）正火溫度：通常在800900℃范圍內(nèi)進(jìn)行，具體溫度根據(jù)鑄鐵成分及功能要求確定。（2）保溫時(shí)間：保溫時(shí)間根據(jù)鑄件厚度及正火溫度確定，一般每小時(shí)加熱厚度為2530mm。（3）冷卻方式：正火后采用空氣冷卻。1.1.59注意事項(xiàng)（1）正火前應(yīng)對(duì)鑄件進(jìn)行清潔處理。（2）正火過程中應(yīng)嚴(yán)格控制溫度，避免過熱或欠熱。（3）正火后應(yīng)對(duì)鑄件進(jìn)行力學(xué)功能測試。第三節(jié)鑄鐵的淬火與回火1.1.60淬火（1）目的：提高鑄鐵的硬度和耐磨性。（2）工藝：將鑄件加熱至800900℃，保溫一定時(shí)間后，迅速放入水或油中冷卻。1.1.61回火（1）目的：消除淬火產(chǎn)生的應(yīng)力，提高鑄鐵的塑性和韌性。（2）工藝：將淬火后的鑄件加熱至200300℃，保溫一定時(shí)間后，自然冷卻。1.1.62注意事項(xiàng)（1）淬火前應(yīng)對(duì)鑄件進(jìn)行清潔處理。（2）淬火過程中應(yīng)嚴(yán)格控制溫度和時(shí)間，避免過熱或欠熱。（3）回火過程中應(yīng)保證溫度均勻，避免局部過熱。（4）淬火和回火后應(yīng)對(duì)鑄件進(jìn)行力學(xué)功能測試。第四節(jié)鑄鐵的調(diào)質(zhì)處理1.1.63目的鑄鐵調(diào)質(zhì)處理的目的是使鑄鐵具有良好的綜合力學(xué)功能，包括強(qiáng)度、硬度和韌性。1.1.64調(diào)質(zhì)工藝（1）預(yù)熱：將鑄件加熱至500600℃，保溫一定時(shí)間。（2）淬火：將預(yù)熱后的鑄件加熱至800900℃，保溫一定時(shí)間后，迅速放入水或油中冷卻。（3）回火：將淬火后的鑄件加熱至200300℃，保溫一定時(shí)間后，自然冷卻。1.1.65注意事項(xiàng)（1）調(diào)質(zhì)處理前應(yīng)對(duì)鑄件進(jìn)行清潔處理。（2）調(diào)質(zhì)過程中應(yīng)嚴(yán)格控制溫度和時(shí)間，避免過熱或欠熱。（3）回火過程中應(yīng)保證溫度均勻，避免局部過熱。（4）調(diào)質(zhì)處理后應(yīng)對(duì)鑄件進(jìn)行力學(xué)功能測試。第八章非鐵金屬的熱處理第一節(jié)鋁合金的熱處理1.1.66概述鋁合金具有密度小、強(qiáng)度高、耐腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車等領(lǐng)域。鋁合金的熱處理工藝對(duì)其功能具有顯著影響，主要包括固溶處理、時(shí)效處理、回歸處理等。1.1.67固溶處理固溶處理是將鋁合金加熱至一定溫度，保持一段時(shí)間后，快速冷卻，使合金元素充分固溶于基體中，以提高鋁合金的力學(xué)功能和耐腐蝕功能。固溶處理的關(guān)鍵參數(shù)包括加熱溫度、保溫時(shí)間和冷卻速度。1.1.68時(shí)效處理時(shí)效處理是鋁合金熱處理的重要環(huán)節(jié)，分為自然時(shí)效和人工時(shí)效。時(shí)效處理可以使鋁合金中的過剩相析出，提高其強(qiáng)度和硬度。時(shí)效處理的工藝參數(shù)包括時(shí)效溫度、時(shí)效時(shí)間和時(shí)效方式。1.1.69回歸處理回歸處理是將時(shí)效后的鋁合金加熱至較低溫度，保持一段時(shí)間后，快速冷卻。通過回歸處理，可以調(diào)整鋁合金的微觀組織，改善其力學(xué)功能。第二節(jié)鎂合金的熱處理1.1.70概述鎂合金具有密度低、比強(qiáng)度高、阻尼功能好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車等領(lǐng)域。鎂合金的熱處理主要包括固溶處理、時(shí)效處理和穩(wěn)定化處理。1.1.71固溶處理鎂合金的固溶處理工藝與鋁合金類似，關(guān)鍵參數(shù)包括加熱溫度、保溫時(shí)間和冷卻速度。固溶處理可以提高鎂合金的力學(xué)功能和耐腐蝕功能。1.1.72時(shí)效處理鎂合金的時(shí)效處理工藝與鋁合金類似，通過時(shí)效處理可以使過剩相析出，提高鎂合金的強(qiáng)度和硬度。時(shí)效處理的工藝參數(shù)包括時(shí)效溫度、時(shí)效時(shí)間和時(shí)效方式。1.1.73穩(wěn)定化處理穩(wěn)定化處理是將鎂合金加熱至一定溫度，保持一段時(shí)間后，緩慢冷卻。穩(wěn)定化處理可以降低鎂合金的時(shí)效敏感性，提高其耐腐蝕功能。第三節(jié)鈦合金的熱處理1.1.74概述鈦合金具有高強(qiáng)度、低密度、優(yōu)良的耐腐蝕功能和高溫功能，廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。鈦合金的熱處理主要包括退火、固溶處理和時(shí)效處理。1.1.75退火處理退火處理是將鈦合金加熱至一定溫度，保持一段時(shí)間后，緩慢冷卻。退火處理可以消除內(nèi)應(yīng)力，提高鈦合金的塑性和韌性。1.1.76固溶處理鈦合金的固溶處理工藝與鋁合金、鎂合金類似，關(guān)鍵參數(shù)包括加熱溫度、保溫時(shí)間和冷卻速度。固溶處理可以提高鈦合金的力學(xué)功能和耐腐蝕功能。1.1.77時(shí)效處理鈦合金的時(shí)效處理工藝與鋁合金、鎂合金類似，通過時(shí)效處理可以使過剩相析出，提高鈦合金的強(qiáng)度和硬度。時(shí)效處理的工藝參數(shù)包括時(shí)效溫度、時(shí)效時(shí)間和時(shí)效方式。第四節(jié)其他非鐵金屬的熱處理1.1.78銅合金的熱處理銅合金的熱處理主要包括退火、固溶處理和時(shí)效處理。退火處理可以消除內(nèi)應(yīng)力，提高塑性；固溶處理可以提高力學(xué)功能和耐腐蝕功能；時(shí)效處理可以使過剩相析出，提高強(qiáng)度和硬度。1.1.79鋅合金的熱處理鋅合金的熱處理主要包括退火和時(shí)效處理。退火處理可以消除內(nèi)應(yīng)力，提高塑性；時(shí)效處理可以使過剩相析出，提高強(qiáng)度和硬度。1.1.80鎳合金的熱處理鎳合金的熱處理主要包括退火、固溶處理和時(shí)效處理。退火處理可以消除內(nèi)應(yīng)力，提高塑性；固溶處理可以提高力學(xué)功能和耐腐蝕功能；時(shí)效處理可以使過剩相析出，提高強(qiáng)度和硬度。1.1.81鈷合金的熱處理鈷合金的熱處理主要包括退火、固溶處理和時(shí)效處理。退火處理可以消除內(nèi)應(yīng)力，提高塑性；固溶處理可以提高力學(xué)功能和耐腐蝕功能；時(shí)效處理可以使過剩相析出，提高強(qiáng)度和硬度。第九章金屬材料的表面處理第一節(jié)表面處理的概述1.1.82表面處理的概念及意義金屬材料的表面處理是指通過物理、化學(xué)或電化學(xué)方法，在材料表面形成一層具有一定功能的覆蓋層，以提高金屬材料的耐磨性、耐腐蝕性、導(dǎo)電性、焊接性、裝飾性等功能。表面處理技術(shù)在航空、航天、汽車、電子、機(jī)械制造等領(lǐng)域具有重要意義。1.1.83表面處理的方法金屬材料的表面處理方法主要包括電鍍、化學(xué)鍍、熱噴涂、熱浸鍍等。這些方法在工藝特點(diǎn)、應(yīng)用范圍和效果上各有優(yōu)劣，可根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的表面處理方法。第二節(jié)電鍍1.1.84電鍍的定義電鍍是一種利用電流在電解液中使金屬離子還原，沉積在導(dǎo)電基體表面的方法。電鍍層具有美觀、耐腐蝕、耐磨、導(dǎo)電等功能。1.1.85電鍍的工藝流程（1）準(zhǔn)備工作：清洗、拋光、除油、除銹等；（2）電鍍：根據(jù)所需鍍種選擇合適的電解液和電流；（3）后處理：清洗、干燥、鈍化等。1.1.86電鍍的種類及應(yīng)用（1）鍍鋅：用于提高鋼鐵材料的耐腐蝕性；（2）鍍鎳：用于提高材料的耐腐蝕性、導(dǎo)電性；（3）鍍鉻：用于提高材料的耐磨性、耐腐蝕性；（4）鍍金：用于提高材料的導(dǎo)電性、裝飾性。第三節(jié)化學(xué)鍍1.1.87化學(xué)鍍的定義化學(xué)鍍是一種無需電流，通過化學(xué)反應(yīng)在材料表面形成金屬或其他物質(zhì)薄膜的方法。1.1.88化學(xué)鍍的工藝流程（1）準(zhǔn)備工作：清洗、拋光、除油、除銹等；（2）化學(xué)鍍：將材料浸入含有金屬離子的溶液中，在一定溫度和pH值下進(jìn)行反應(yīng)；（3）后處理：清洗、干燥、鈍化等。1.1.89化學(xué)鍍的種類及應(yīng)用（1）化學(xué)鍍鎳：用于提高材料的耐腐蝕性、耐磨性；（2）化學(xué)鍍銅：用于提高材料的導(dǎo)