前言一、什麼是熱處理
「鋼的熱處理」就是將鋼件（固態的金屬和合金）在一定的介質中加熱、保溫和冷卻以改變其整體或表面的組織，從而獲得所需效能的一種工藝方法。
零件用鋼——效能要求——熱工藝——組織——效能
（簡述歷史上的熱處理）
二、培訓的目的要求：
學員應逐步掌握以下六條內容：
1．在機械製造中，熱處理是影響產品內在質量的重要過程（工序）,是特殊過程。
幹好熱處理要具備：（1）責任心。（2）技術。（3）經驗。
2．影響熱處理質量的主要因素：
（1）原材料及輔料。（2）工藝、工裝、裝置。（3）監控手段。（4）檢驗和試驗。（5）相關加工過程的配合。（6）操作技能等。
3．掌握一般產品質量事故的分析方法 , 找出原因，提出改進和預防措施操作、工藝、再找其他原因
4．在基本理論指導下操作，從實踐中自己總結經驗，逐步提高理論水平和實際操作水平。
5．熟練地掌握各種裝置，包括輔助設施、工裝、檢測、監控設施的安全操作。預防人身和裝置事故的發生。
6．結合產品實際，**新工藝、新方法，以達到提高質量（或穩定質量），降低成本的目的。
三、主要學習內容：
（1）內在質量的重要標誌——機械效能。
（2）鋼鐵內部結構。
（3）熱處理方法。（詳細內容見培訓大綱）
講課、議論、實驗、實踐相結合。
第一章金屬材料的機械效能
引子：鎖接頭（標準）、鑽桿接頭（圖紙）內在質量要求：
金屬材料的機械效能是指金屬材料（工件）在各種不同性質的外力作用下所表現出來的抵抗能力。這些效能指標是機械設計、選擇材料、工藝評定及檢驗的主要依據。常用的機械效能有：
強度、塑性、硬度、韌性、疲勞等。
代用效能指標
§1. 強度
材料在外力作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力稱為強度。由於外力的不同而分為拉伸（σb ）、壓縮（σbc ）、彎曲（σbb）扭轉、剪下等。
通常指抗拉強度。
一、抗拉強度（強度極限）
材料在拉力作用下，斷裂前所承受的最大負荷與材料斷面積的比值，稱為抗拉強度。或者說，材料在拉力作用下斷裂前所承受的最大拉應力叫抗拉強度。用σb表示。單位mpa。
σb = （mpa）
式中：——拉斷試樣的最大負荷，n
——試樣原始截面積，mm2
例如：45鋼正火後做成ф10拉伸試樣
拉斷前的最大負荷為4800n（480kgf）
σb= =610mpa （610n/ mm2，61 kgf/ mm2）
（因為1 kgf =9.80665n, 近似1 kgf =10n）
二、屈服極限（屈服點強度）
材料在外力作用下，開始產生明顯塑性變形時的應力，稱為屈服極限。以σs或σ0。2表示，單位mpa
σs = （mpa）
式中： ——屈服現象時的負荷，n
——試樣的原始截面積，mm2
例如：45鋼正火後的上述試樣
=2800n，則σs = = 360mpa
除低碳鋼、中碳鋼及少數合金鋼有屈服現象外，大多數金屬材料沒有明顯的屈服現象。標準規定以產生試樣標長的0.2%殘餘變形時的應力,作為屈服極限，以σ0。
2表示。人們又常稱為條件屈服極限。
三、簡介彈性極限
四、屈強比：之比叫屈強比。屈強比愈小，可靠性愈大。
萬一超載也能由於塑性變形，使強度提高而不致立刻斷裂。但此值太低，材料的利用率太低。普通碳結構鋼為0.
5～0.6，低合金結構鋼為0.65～0.
75，合金結構鋼為0.7～0.8，彈簧鋼為0.
85～0.9。
五、抗壓強度σbc，抗彎強度σbb，其單位與σb相同，它們都與σb有一定關係。
§2.塑性
一、什麼叫塑性
材料在外力作用下產生殘餘變形（永久變形）而不破壞的能力叫塑性。
二、表示塑性指標的方法
1．延伸率——試樣被拉斷後的伸長量與原始長度比值的百分率。用δ表示。
δ=×100%
式中：—— 試樣原標距長度，mm
試樣拉斷後的標距長度，mm
δ5和δ10分別表示試樣標距長度為直徑的5倍和10倍，同樣的材料δ5 大於δ10 ，一般δ5 =（1.2-1.5）δ10 ,目前標準中優先選用短試樣。
δ5 或δ10 數值愈大表明材料的塑性越好。
例如：45鋼做拉伸試驗時
=50 ，=58，δ5 =×100% = 16%
2．斷面收縮度——試樣被拉斷後的截面積縮小量與原截面積比值。用ψ表示。
ψ=×100%
式中：——試樣的原斷面積，mm2
試樣斷裂處的斷面積，mm2
例如：45鋼做拉伸試驗時試樣原始直徑ф10 =78.5 mm2
斷裂處的直徑ф7.75 =47.1 mm2
ψ=×100%=40%
ψ的數值愈大表明材料的塑性愈好。
3．塑性好的材料適於做冷壓成型的產品。
材料良好的塑性是壓力加工及焊接等加工工藝的重要條件，也是機械零件在使用過程中安全的保證。
§3.硬度
一、什麼叫硬度
材料表面抵抗比它更硬物體壓入的能力用硬度表示。或者說硬度是材料表面區域性彈性變形、塑性變形的抗力。
硬度是機械效能的代用指標，它與其他效能有一定的關係。
二、布氏硬度
1．測量原理：用一定直徑大小的淬火鋼球或硬質合金鋼球，在規定試驗力的作用下，壓入被測材料的表面，保持一段時間，卸除試驗力，測量壓痕的直徑d，以壓痕球面積上所產生的抗力，表示硬度值。（不標註單位）
2．表示方法：用淬火鋼球時以hbs表示，用硬質合金球時以hbw表示。符號前面的數值為硬度值。
例如：220hbs，500hbw等。淬火鋼球用於測量硬度＜450hbs的材料，硬質合金球可測量＜650hbw的材料。
我國目前布氏硬度機主要是淬火鋼球。所以又習慣用hb表示。
3．應用方法：不用計算，用刻度放大鏡測出壓痕直徑d，查表得知布氏硬度值。
三、洛氏硬度
1．測量原理：用頂角120o金剛石錐體，或直徑ф1.588mm淬火鋼球作為壓頭，在規定載荷的作用下，壓入被測金屬的表面，然後根據壓痕深度來確定硬度值。
（1）當壓頭到被測工件的表面a點時，加預負荷，壓頭到b點。ab之間的距離ho是預負荷的壓入深入，這是為了消除表面光潔度對硬度的影響。
（2）加主負荷，壓頭從b到c，bc之間的距離h+h2是主負荷壓入的深度。
（3）當卸除主負荷後，由於金屬的彈性變形，壓頭從c彈回到d，cd之間的距離h2是金屬彈性變形恢復的深度。
（4）bd之間的距離h，是計量硬度值的基礎。金屬越硬則h越淺，金屬越軟則h越深。
2．照顧到習慣上數值越大硬度越高的特點，採用一常數減去h的方法。並規定每0.002公釐壓痕深度為一硬度單位，用符號hr表示。
hr= （從表盤直接讀數，此值無單位）
式中k是一規定常數。
3．洛氏硬度的三種尺標及應用範圍
注：注意三種硬度值的標註方法是不一樣的。
4.影響洛氏硬度測量準確度的因素分析
（課堂聽講，課後查詢）
四、維氏硬度
（右圖）
壓頭是夾角136°的金剛石四稜錐體，壓力負荷大小不等，可根據被測試樣的條件選擇。硬度值是根據壓痕對角線的長度查表得知。維氏硬度用符號hv表示，它測量的範圍廣，從105hv到1037hv，但應用不方便。
查硬度對照表得知：105hv相當於60hrb。211hv相當於17hrc。
1037hv相當於70hrc（86.6hra）。
五、肖氏硬度
用一定重量的標準衝頭（底端鑲有金剛石圓柱體），從一定高度自由落於被測金屬的表面，以衝頭回跳的高度來測量硬度。回跳越高，硬度就越高。以符號hs表示。
肖式硬度可以檢驗大型工件，但準確性較差。
六、黑色金屬硬度及強度換算表
可參閱熱處理手冊，第二版（2023年10月）第四卷147-151頁
例如： 1、45hrc，73.2hra，424hbs，碳鋼σb≈148.
8kgf/ mm22、2、由表中可以看出1hrc=1/10hbs，即25hrc≈250hbs。3、σb與hbs近似關係為σb≈1/3hbs（kgf/ mm2）。
如：424hbs，σb≈1/3×424=141kgf/ mm2（碳鋼）
§4.衝擊韌性
材料抵抗衝擊負荷而不破裂的能力稱為衝擊韌性。
一、單次衝擊試驗
1．試驗原理和方法
試樣是按標準製作的帶缺口的長方體樣，放在試驗機的工作台上，用試驗機的擺錘在規定的高度自由落下沖斷試樣。
衝擊韌性就是沖斷試樣時，在試樣缺口處單位面積上所消耗的功來表示。
aku = w（h1-h2）
式中：w——擺錘的重量
h1——擺錘抬起的高度
h2——擺錘沖斷試樣後公升到的高度
ak——衝擊功
aku = (、kgf·m/cm2 、公斤·公尺/厘公尺2)
式中：a——試樣缺口處原始橫截面積cm2
aku——衝擊韌性 j/ cm2
2．單次衝擊試驗的適用範圍
衝擊試驗用於結構鋼材，對於脆性大的材料（如鑄鐵）和塑性好的材料（如銅、低碳鋼等）一般不作衝擊試驗。因前者aku極小，後者又往往不能沖斷。另外，aku與試驗溫度有關。
有些材料在室溫時不顯示脆性。在較低溫度下可能發生脆斷。對於在寒冷地區和低溫下工作的機械結構尤為重要。
3．生產例項：相同材料、相同硬度、不同熱處理方法aku不同。
（1）例一：45鋼，ф25試樣，正火後170-229hbs
aku≥ 8 kg·m/ cm （80j/ cm）
45鋼，ф25試樣，調質後220hbs
aku= 16.2 kg·m/ cm （162j/ cm）
（2）例二：「煤截齒」，經不同的熱處理方法，在硬度相同的情況下，aku差別很大。
二、多次衝擊試驗
不少受衝擊的零件，如錘杆、活塞桿等，在工作中受多次（＞103）衝擊後才會斷裂，所受的衝擊能量也遠遠小於一次沖斷的能量。把這種衝擊稱為小能量的多次衝擊。這種衝擊裂紋是每次衝擊損傷的累積和發展的結果。
多次衝擊抗力的指標是用開始出現裂紋和最後破斷的衝擊次數來表示。
多次衝擊試驗示意圖
多次抗力是乙個取決於材料強度與塑性的綜合機械效能。當衝擊能量高時，材料的多次抗力主要取決於塑性。衝擊能量低時，則主要取決於強度。
表面熱處理技術
通過對鋼件表面的加熱 冷卻而改變表層力學效能的金屬熱處理工藝。表面淬火是表面熱處理的主要內容，其目的是獲得高硬度的表面層和有利的內應力分布，以提高工件的耐磨效能和抗疲勞效能。有些在工作時經受摩擦 表面容易磨損的零件，其表面應有抗磨損能力。有些工件在反覆彎曲的作用下工作，易產生疲勞斷裂，需要有抗疲勞能...
模具熱處理培訓
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電氣技術技術培訓
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