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(共12张PPT)
为改变工件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工艺称为表面热处理，表面淬火是最为常用的表面热处理方法。表面淬火是指仅对工件表层进行淬火的一种热处理工艺，包括感应淬火、接触电阻加热淬火、火焰淬火、激光淬火、电子束淬火等。表面淬火适用于中碳钢和中碳合金钢。
一、表面热处理
下面对常用的火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火两种热处理方法作简单介绍，其工艺、特点及应用见表4-9。
将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入工件表层，改变其化学成分和组织，从而改善表面性能的热处理工艺，称为化学热处理。图4-14 所示为化学热处理装置示意图。
二、钢的化学热处理
化学热处理是通过以下三个基本过程来完成的。
1．分解。介质在一定的温度下发生化学分解，产生渗入元素的活性原子。
2．吸收。活性原子被工件表面吸收。例如，活性原子溶入铁的晶格中形成固溶体或与铁化合形成金属化合物等。
3．扩散。渗入的活性原子由表面向中心扩散，形成一定厚度的扩散层（即渗层）。
化学热处理的种类很多，根据渗入元素的不同，化学热处理可分为渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗金属等。
常用化学热处理的工艺、特点及应用见表4-10。
1．什么是表面淬火？表面淬火适用于哪些材料？常用的表面淬火方法有哪两种？
2．什么是化学热处理？其基本过程是什么？常用的化学热处理方法有哪几种？
3．渗碳的主要目的是什么？渗碳方法适用于哪种钢？(共13张PPT)
纯钛是银白色的金属， 熔点高（1 668 ℃），密度小（4.5 g/cm3），热膨胀系数小，钛的比强度位于金属之首。钛的塑性好，容易加工成形，可制成细丝、薄片。钛的钝化能力强，在常温下极易形成由氧化物和氮化物组成的致密的与基体结合牢固的钝化膜，它在大气及许多介质中非常稳定。在550 ℃以下，钛的抗氧化能力强，优于大多数奥氏体不锈钢。钛及钛合金在海水、淡水和水蒸气中具有极高的耐蚀性，比铝合金、不锈钢和镍合金还好。室温下钛对不同浓度的硝酸、铬酸均具有极高的稳定性，同时钛在碱溶液和大多数有机酸中的耐蚀性也很好。
钛具有同素异构转变现象，在882 ℃以下为密排六方晶格，称为α 型钛，在882 ℃以上为体心立方晶格，称为β 型钛。
一、纯钛
工业纯钛的牌号、力学性能及用途见表7-11。
目前世界上已研制出的钛合金有数百种，常用的钛合金分为α 型钛合金、β 型钛合金和（α+β）型钛合金三类。
1．α 型钛合金
它的主要合金元素有铝和锡。由于此类合金的α 型钛向β 型钛转变的温度较高，因而在室温或较高温度时，均为单相α 固溶体组织，不能进行热处理强化。常温下，它的硬度低于其他钛合金，但高温（500~600 ℃）条件下其强度最高。α 型钛合金组织稳定，焊接性良好。
二、钛合金
2．β 型钛合金
β 型钛合金中主要加入铜、铬、钼、钒和铁等促使β 相稳定的元素。它们在正火或淬火时容易将高温β 相保留到室温，得到较稳定的β 相组织。β 型钛合金可以通过淬火或时效进一步强化。这类合金具有良好的塑性，在540 ℃以下具有较高的强度，但其生产工艺复杂，合金密度大，故在生产中用途不广。
3．（α+β）型钛合金
这类合金除含有铬、钼、钒等β 相稳定元素外，还含有锡、铝等α 相稳定元素，室温下为（α+β）两相组织。在冷却到一定温度时，发生β 相向α 相转变。它的强度、耐热性和塑性都比较好，还可以热处理强化，应用范围较广。
4．钛合金的牌号、力学性能及用途
（1）α 型钛合金板材的常用牌号、力学性能及用途见表7-12。
（2）（α+β）型钛合金棒材的常用牌号、力学性能及用途见表7-13。
钛合金是怎样分类的？常用的钛合金有哪几类？举例说明其牌号及用途。(共14张PPT)
1．硬度高（86~93 HRA，相当于69~81 HRC），热硬性好（可达900~1 000 ℃，保持60 HRC），耐磨性好。硬质合金刀具比高速钢刀具切削速度高4~7 倍，刀具寿命高5~80倍。所制造的模具、量具的寿命比合金工具钢高20~150 倍，可切削50 HRC 左右的硬质材料。
一、硬质合金的性能特点
2．抗压强度高、抗弯强度低、韧性差。硬质合金的抗压强度比高速钢高，但抗弯强度只有高速钢的1/3~1/2，且韧性较差。因硬质合金硬度高、脆性大，不能进行切削加工，难以制成形状复杂的整体刀具，因而常制成不同形状的刀片，采用焊接、粘接、机械夹持等方法安装在刀体或模具体上使用，如图7-9 所示。
1．钨钴类硬质合金
钨钴类硬质合金主要成分是碳化钨（WC）和黏结剂钴（Co）。其牌号由“YG”（“硬钴”两字汉语拼音首字母）和平均含钴量的百分数组成。例如，YG8 表示平均含钴量为8%，其余为碳化钨的钨钴类硬质合金。常用牌号有YG3、YG6、YG8 等，数字越大，表示含钴量越高，抗冲击性能越好。
钨钴类硬质合金有较好的强度和韧性，适于切削脆性材料，如铸铁、有色金属及其合金、胶木等。
二、常用硬质合金
2．钨钴钛类硬质合金
钨钴钛类硬质合金主要成分是碳化钨、碳化钛（TiC）及钴。其牌号由“YT”（“硬钛”两字汉语拼音首字母）和碳化钛平均含量的百分数组成。例如，YT5 表示碳化钛平均含量为5%，其余为碳化钨和钴的钨钴钛类硬质合金。常用牌号有YT5、YT14、YT15、YT30等，数字越大，表示含碳化钛越多，含黏结剂钴越少，其硬度和耐磨性越高，强度和韧性越低。
钨钴钛类硬质合金中加入碳化钛，提高了硬度、耐磨性和热硬性，在加工钢材时，刀具表面会形成一层氧化钛薄膜，能使切屑不易黏附，故可用于加工韧性材料，如钢材等。
3．通用硬质合金
主要成分是碳化钨、碳化钛、碳化钽（或碳化铌）及钴。这类硬质合金又称为万能硬质合金。其牌号由“YW”（“硬万”两字汉语拼音首字母）加顺序号组成，如 YW1、YW2。YW1 和YW2 两者用途相似，YW2 耐磨性稍差于YW1，强度比YW1 高，能承受较大的冲击载荷。
这类硬质合金既能加工钢，又能加工铸铁，可用于耐热钢、高锰钢、不锈钢、高级合金钢等难加工钢材的加工。
常用硬质合金的牌号、化学成分、力学性能及用途见表7-16。
1．什么是硬质合金？
2．硬质合金有哪些特点？
3．常用的硬质合金有哪几类？
4．解释下列牌号的含义。
YG8　　YT30　　YG3　　YT5　　YW1
5．现对45 钢进行精加工，宜选用下列哪类硬质合金车刀？试说明原因。
YT30　 YG8　 YT5　 YG3
6．YW1 刀具可以切削下列哪些金属？
4Cr9Si2 　ZGMn13　 45　 HT200 YT30　 YG8　 1Cr18Ni9(共14张PPT)
1．按原料分类
按原料不同，陶瓷大致可分为普通陶瓷和特种陶瓷两大类。
（1）普通陶瓷又称传统陶瓷，是以天然硅酸盐矿物（黏土、石英、长石等）为原料，经粉碎、成形和烧结而制成的陶瓷材料，主要用于日用、建筑、卫生以及工业上应用的低压和高压电、耐酸、过滤等的陶瓷制品中。
（2）特种陶瓷又称现代陶瓷，是采用纯度较高的人工合成原料（如氧化物、氮化物、硅化物、硼化物、氟化物等），经粉碎、成形和烧结而制成的陶瓷材料，其具有各种特殊力学、物理和化学性能，主要用于化工、冶金、机械、电子和其他新技术中。
一、陶瓷材料的分类
2．按性能和用途分类
按性能和用途不同，陶瓷可分为日用陶瓷、工程陶瓷和功能陶瓷三类。
（1）日用陶瓷多为普通陶瓷，主要指日常用瓷和家居用瓷。
（2）工程陶瓷是指在工程结构上使用的陶瓷。现代工程陶瓷主要在高温下使用，故也称高温结构陶瓷，在高温下具有优越的力学、物理和化学性能。
（3）功能陶瓷是利用陶瓷特有的物理性能，制造出的种类繁多、用途各异的陶瓷材料，
如导电陶瓷、半导体陶瓷、压电陶瓷、绝缘陶瓷、光学陶瓷（光导纤维、激光材料等），以及利用某些精密陶瓷对声、光、电、热、磁、力、湿度、射线等信息具有的敏感特性，而制得的各种陶瓷传感材料等。
陶瓷是多相材料，其显微组织由晶相、玻璃相、气相组成，各相的结构、数量、形态、大小及分布对性能有显著影响。
1．晶相
晶相包括某些硅酸盐、氧化物等化合物和固溶体，是陶瓷的主要组成相，对陶瓷的性能起决定性作用。
二、陶瓷的组织结构
2．玻璃相
玻璃相是一种非晶态固体，其作用是粘接陶瓷中分散的晶相、降低烧结温度、抑制晶相的晶粒长大和填充气孔。玻璃相熔点低、强度低，陶瓷中玻璃相含量越大，陶瓷的耐热性、强度越低。
3．气相
气相是陶瓷孔隙中的气体，即气孔。气孔使陶瓷密度减小，能吸收振动，但又使强度降低，绝缘性变差。
1．力学性能
与金属材料相比较，大多数陶瓷的硬度高，弹性模量大，脆性大，几乎没有塑性，抗拉强度低，抗压强度高。
2．热性能
陶瓷材料熔点高，抗蠕变能力高，热硬性可达1 000 ℃。但陶瓷热膨胀系数和导热系数小，承受温度快速变化的能力差，在温度剧变时会开裂。
3．化学性能
陶瓷化学性能最突出的特点是化学稳定性很高，有良好的抗氧化能力，在强腐蚀介质、高温共同作用下有良好的抗蚀性能。
4．其他物理性能
大多数陶瓷是电绝缘体，功能陶瓷材料具有光、电、磁、声等特殊性能。
三、陶瓷材料的性能特点
1．普通陶瓷
分为普通工业陶瓷和化工陶瓷，主要用来制造绝缘子、绝缘的机械支撑体、纺织导纱器以及受力不大、工作温度低的酸碱容器、反应塔、管道等。
2．特种陶瓷
（1）氧化铝瓷
主要用来制造内燃机火花塞、轴承、化工泵的密封环、导弹导流罩、坩埚热电偶套管、刀具、拉丝模等。
四、陶瓷的种类和用途
（2）氮化硅瓷
主要用来制造耐磨、耐腐蚀、耐高温零件，如石油、化工泵的密封环，电磁泵管道、阀门，热电偶套管，转子发动机刮片，高温轴承、刀具等。
（3）氧化镁瓷
主要用来制造熔炼Fe、Cu、Mo、Mg 等金属的坩埚及熔化高纯度U、Th 及其合金的坩埚。
（4）氧化铍瓷
主要用来制造高温绝缘电子元件、核反应堆中子减速剂和反射材料、高频电路坩埚等。
1．什么是陶瓷材料？陶瓷材料有哪些性能特点？
2．按性能和用途不同，陶瓷材料可分为哪几类？试举例说明其用途。(共14张PPT)
1．合金
合金就是以一种金属为基础，加入一种或多种其他金属或非金属元素形成的金属材料。
2．组元
组成合金的最基本的独立物质称为组元，简称元。组元通常是组成合金的元素，也可以是稳定的化合物，如普通黄铜的组元是铜和锌；铁—渗碳体合金的组元是铁和渗碳体（Fe3C）。
一、合金的基本概念
3．合金系
组元不变，而组元比例发生变化，可以得到一系列不同成分的合金，称为合金系。例如，Fe—C 二元合金系就是指由铁和碳两个组元组成的一系列不同成分的合金。
4．相
合金中化学成分、结构及性能相同的组成部分称为相，相与相之间具有明显的界面。相是组成合金组织的基本单元。
5．组织
合金的组织是指合金中不同种类、形态、大小、数量和分布状况的相相互组合而成的综合体。组织可由单相组成，也可由两个或两个以上的相组成。只有一种相组成的组织称为单相组织，由两种或两种以上的相组成的组织称为多相组织。
根据构成合金的元素之间结合方式的不同，可将合金组织分为固溶体、金属化合物和混合物三种基本类型。
1．固溶体
固溶体是指一种组元的原子溶入另一种组元的晶格中所形成的均匀固相。溶入的元素称为溶质，而基体元素称为溶剂。固溶体仍然保持溶剂的晶格类型，溶质原子则分布在溶剂的晶格之中。溶入的溶质数量越多，说明固溶体的溶解度越大。
根据溶质原子在溶剂晶格中所处位置的不同，固溶体可以分为间隙固溶体和置代固溶体两类。
二、合金的基本组织与性能
（1）间隙固溶体
溶质原子分布于溶剂晶格间隙之中而形成的固溶体，称为间隙固溶体，如图2-17a 所示。
（2）置代固溶体
溶质原子代替部分溶剂原子，占据溶剂晶格中的某些节点位置而形成的固溶体称为置代固溶体，如图2-17b 所示。
无论是间隙固溶体还是置代固溶体，由于溶质原子的溶入都会使溶剂晶格发生畸变，如图2-18 所示，从而使合金的塑性变形抗力增加。
2．金属化合物
合金组元间发生相互作用而形成一种晶格类型和特性完全不同于任一组元的新相称为金属化合物。金属化合物的组成一般可用化学分子式来表示。
金属化合物的晶格类型不同于任一组元，一般具有复杂的晶格结构。图2-19 所示是铁和碳形成金属化合物Fe3C 的晶体结构示意图。金属化合物的性能特点是熔点较高、硬度较高、脆性大。当合金中出现金属化合物时，通常能提高合金的硬度和耐磨性，但塑性和韧性会降低。金属化合物是许多合金的重要组成相。
3．混合物
两种或两种以上的相按一定质量百分数组成的物质称为混合物。混合物中的组成部分可以是纯金属、固溶体或金属化合物各自的混合，也可以是它们之间的混合。混合物中，各相既不溶解，也不化合，它们保持自己原来的晶格。
混合物的性能取决于各组成相的性能以及它们的数量、大小、形态及分布状况。
绝大多数合金的组织都是固溶体与少量金属化合物组成的混合物。通过调整固溶体中溶质含量和金属化合物的数量、大小、形态及分布状况，可以使合金的力学性能在较大范围内变动，以满足工程上不同的使用要求。
1．什么是合金？试举例说明。
2．说明元和相的概念。
3．合金组织有哪几种类型？它们的晶格特点是什么？
4．根据溶质原子在溶剂晶格中的不同位置，固溶体可分为哪两种？

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