钢铁材料与热处理技术.pptx

解析钢种分类与热处理工艺钢铁材料与热处理技术

content目录01钢的分类与特性02钢材的机械性能03钢的热处理工艺04表面热处理技术

钢的分类与特性01

共析钢的定义与组织共析钢定义含碳量0.77%，铁素体与渗碳体比例恰到好处，相变在恒温下完成，形成珠光体组织。珠光体形成特定比例的铁素体与渗碳体在相变时同时出现或消失，类似纯金属相变，构成珠光体。组织结构珠光体由铁素体和渗碳体交替排列构成，硬度适中，塑性良好，适用于多种加工方式。应用领域共析钢因其良好的综合性能，广泛应用于制造齿轮、轴类等承受中等载荷的机械零件。

亚共析钢的组成与性能亚共析钢定义含碳量低于0.77%，组织中铁素体多余，与珠光体共存，塑性良好。组织结构特点铁素体+珠光体，碳含量越低，珠光体比例越小，强度下降，塑性提升。性能表现具有较好的塑性和韧性，适用于承受冲击载荷的结构件。应用领域广泛应用于建筑、桥梁、车辆制造等，需良好塑性和焊接性的场合。

过共析钢的特点与应用高碳含量过共析钢含碳量超过0.77%，导致组织中渗碳体比例超过12%，赋予其高硬度与耐磨性。组织结构组织特征为珠光体+渗碳体，渗碳体的存在显著提升钢的硬度和强度，但塑性较低。应用领域广泛应用于制造刀具、模具和高强度零件，因其优异的耐磨性和高硬度满足苛刻工况需求。

钢材的机械性能02

屈服点与屈服强度01屈服点定义钢材受拉伸时，应力超过弹性极限后，即使应力不再增加，材料仍会持续塑性变形，此时的最小应力即为屈服点。02屈服强度概念对于屈服点不明显或难以测量的材料，规定产生0.2%永久残余塑性变形时的应力作为屈服强度，记为σ0.2。03屈服点计算屈服点σs可通过公式σs=Ps/Fo计算，其中Ps为屈服点处的外力，Fo为试样断面积，单位为MPa。04屈服强度意义屈服强度反映了材料抵抗塑性变形的能力，是设计结构件时的重要参考指标。

抗拉强度与伸长率抗拉强度定义抗拉强度(σb)指材料受拉至断裂前所能承受的最大应力值，体现钢材抵抗断裂能力。抗拉强度计算抗拉强度计算公式为σb=Pb/Fo，其中Pb为材料断裂前最大拉力，Fo为试样截面积。伸长率概念伸长率(δs)是材料拉断后，塑性伸长长度与原试样长度的百分比，反映材料塑性变形能力。

硬度指标及其测量方法01硬度概念硬度反映材料抵抗局部塑性变形能力，常用指标有布氏、洛氏和维氏硬度。02布氏硬度以一定载荷将淬硬钢球压入材料表面，计算负荷与压痕面积比值，单位为N/mm2。03洛氏硬度使用金刚石圆锥体或钢球在特定载荷下压入材料，通过压痕深度确定硬度值。

钢的热处理工艺03

退火的目的与过程退火目的消除组织缺陷，改善成分均匀性，细化晶粒，提升力学性能，降低硬度，提高塑性和韧性，优化切削加工性。退火过程加热至相变温度，保温后缓慢冷却，促进组织转变，释放内应力，确保材料性能稳定。退火意义作为半成品热处理，为后续加工奠定良好基础，提高材料整体品质和加工效率。

正火的作用与适用范围正火目的正火旨在细化晶粒，提高钢的综合力学性能，消除过共析钢的网状渗碳体，适用于亚共析钢的晶格细化。正火过程将钢加热至临界温度以上，转变成均匀奥氏体，随后在空气中自然冷却，促进组织均匀化，提升材料性能。适用场景正火适用于要求不高的零件，作为经济的替代退火工艺，尤其在细化晶格和提高综合力学性能方面表现突出。

淬火与回火的原理及效果淬火原理快速冷却至马氏体，提升硬度与强度。淬火应用适用于需高硬度、耐磨性的工具钢。回火目的消除淬火应力，改善韧性，稳定尺寸。回火类型高温、中温和低温回火，调整综合性能。

表面热处理技术04

表面淬火的原理与应用表面淬火原理快速加热至临界温度以上，随后迅速冷却，仅硬化表面层，心部保持韧性。适用材料中碳钢为最佳选择，兼顾表面硬度与心部韧性。工艺优势提升表面耐磨性与硬度，内部保持良好塑性，延长工件使用寿命。应用场景广泛应用于齿轮、轴类等承受摩擦与冲击载荷的零件。

化学热处理方法概述渗碳工艺渗碳使低碳钢表面富碳，经淬火和低温回火，提升硬度与耐磨性，保留心部韧性。渗氮技术渗氮增强表面硬度、耐磨性、疲劳强度及抗腐蚀性，适用于精密部件和工具钢。碳氮共渗碳氮共渗结合渗碳与渗氮优点，提高表面硬度与耐磨性，同时增强抗腐蚀能力。渗金属法渗金属如铝、铬、硼、硅等，使表面合金化，赋予耐热、耐磨、抗氧化、耐腐蚀特性。

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