《金屬工藝學(xué)》

1、緒 論 金屬工藝學(xué)是一門研究有關(guān)制造金屬機(jī)件的金屬工藝學(xué)是一門研究有關(guān)制造金屬機(jī)件的工藝方法的綜合性技術(shù)科學(xué)。工藝方法的綜合性技術(shù)科學(xué)。 我國在商代就大量使用青銅器，當(dāng)時青銅冶我國在商代就大量使用青銅器，當(dāng)時青銅冶煉和鑄造技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)精湛。煉和鑄造技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)精湛。 在春秋末期我國就出現(xiàn)了鐵器，也比歐洲早在春秋末期我國就出現(xiàn)了鐵器，也比歐洲早一千八百多年左右。一千八百多年左右。 解放后，我國在金屬材料、非金屬材料及其解放后，我國在金屬材料、非金屬材料及其加工技術(shù)方面有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，推動了加工技術(shù)方面有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，推動了我國機(jī)械制造工業(yè)的發(fā)展我國機(jī)械制造工業(yè)的發(fā)展第一章第一章 金屬的性

2、能金屬的性能 金屬材料的性能包含使用性能和工藝性能。金屬材料的性能包含使用性能和工藝性能。 使用性能是指金屬材料在使用條件下所表現(xiàn)出使用性能是指金屬材料在使用條件下所表現(xiàn)出來的性能，它包括物理性能、化學(xué)性能和機(jī)來的性能，它包括物理性能、化學(xué)性能和機(jī)械（力學(xué)）性能等；械（力學(xué)）性能等； 工藝性能是指金屬材料在制造過程中適應(yīng)加工工藝性能是指金屬材料在制造過程中適應(yīng)加工的性能，如鑄造性能、鍛造性能、焊接性能的性能，如鑄造性能、鍛造性能、焊接性能以及切削加工性能等以及切削加工性能等 。第一節(jié)第一節(jié) 金屬的物理性能與化學(xué)性能金屬的物理性能與化學(xué)性能 金屬的物理性能主要包括密度、熔點(diǎn)、熱膨金屬的物理性能主

3、要包括密度、熔點(diǎn)、熱膨脹性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和磁性等。脹性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和磁性等。一、金屬的物理性能一、金屬的物理性能 密度密度 一般將密度小于一般將密度小于5103的金屬稱為輕金屬，的金屬稱為輕金屬，密度大于密度大于5103的金屬稱為重金屬。的金屬稱為重金屬。VM2熔點(diǎn)熔點(diǎn) 金屬和合金熔化時所需要的溫度稱為熔點(diǎn)。金屬和合金熔化時所需要的溫度稱為熔點(diǎn)。純金屬都有固定的熔點(diǎn)，合金的熔點(diǎn)取決純金屬都有固定的熔點(diǎn)，合金的熔點(diǎn)取決于它的化學(xué)成分。于它的化學(xué)成分。3熱膨脹性熱膨脹性 金屬材料隨溫度變化而體積發(fā)生膨脹或收金屬材料隨溫度變化而體積發(fā)生膨脹或收縮的特性稱為熱膨脹性。縮的特性稱為熱膨脹性。tll

4、la112l4導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性 金屬材料傳遞熱量的性能稱為導(dǎo)熱性。金屬金屬材料傳遞熱量的性能稱為導(dǎo)熱性。金屬的熱導(dǎo)率越大，它的導(dǎo)熱性就越好。的熱導(dǎo)率越大，它的導(dǎo)熱性就越好。 5導(dǎo)電性導(dǎo)電性 金屬材料傳導(dǎo)電流的能力稱為導(dǎo)電性。電阻金屬材料傳導(dǎo)電流的能力稱為導(dǎo)電性。電阻率是表示材料導(dǎo)電能力的性能指標(biāo)。率是表示材料導(dǎo)電能力的性能指標(biāo)。 磁性磁性 金屬材料在磁場中受到磁化的性能稱為磁性。金屬材料在磁場中受到磁化的性能稱為磁性。二、金屬的化學(xué)性能二、金屬的化學(xué)性能 主要的化學(xué)性能有；耐腐蝕性、抗氧化性和主要的化學(xué)性能有；耐腐蝕性、抗氧化性和化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性 耐腐蝕性耐腐蝕性 金屬材料在常溫下抵抗氧氣、水

5、蒸氣及其他化學(xué)介質(zhì)金屬材料在常溫下抵抗氧氣、水蒸氣及其他化學(xué)介質(zhì)腐蝕破壞作用的能力稱為耐腐蝕性腐蝕破壞作用的能力稱為耐腐蝕性 。2. 抗氧化性抗氧化性 金屬材料在加熱時阻止氧化作用的能力稱為抗氧化性。金屬材料在加熱時阻止氧化作用的能力稱為抗氧化性。金屬的氧化性隨溫度的升高而增加金屬的氧化性隨溫度的升高而增加 。 化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性 化學(xué)穩(wěn)定性是金屬材料的耐腐蝕性和抗氧化性的總稱。化學(xué)穩(wěn)定性是金屬材料的耐腐蝕性和抗氧化性的總稱。金屬材料在高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性稱為熱穩(wěn)定性。金屬材料在高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性稱為熱穩(wěn)定性。第二節(jié)第二節(jié) 金屬的力學(xué)性能金屬的力學(xué)性能 金屬材料在外力（載荷）作用下所表現(xiàn)出來的

6、金屬材料在外力（載荷）作用下所表現(xiàn)出來的性能，稱為力學(xué)性能，或機(jī)械性能。力學(xué)性能性能，稱為力學(xué)性能，或機(jī)械性能。力學(xué)性能主要有強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、疲勞強(qiáng)度等。主要有強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、疲勞強(qiáng)度等。一、力學(xué)基本概念一、力學(xué)基本概念1. 載荷載荷 載荷就是物體受到的外力，也稱負(fù)載?？梢苑州d荷就是物體受到的外力，也稱負(fù)載。可以分為靜載荷、沖擊載荷及交變載荷等三種。為靜載荷、沖擊載荷及交變載荷等三種。2變形變形 變形一般分為彈性變形和塑性變形。變形一般分為彈性變形和塑性變形。（1）彈性變形）彈性變形 材料在載荷作用時發(fā)生變形，材料在載荷作用時發(fā)生變形，當(dāng)載荷卸去后，變形也完全消失。例如彈簧當(dāng)載

7、荷卸去后，變形也完全消失。例如彈簧的變形。的變形。（2）塑性變形）塑性變形 當(dāng)作用在金屬材料上的載荷超當(dāng)作用在金屬材料上的載荷超過一定范圍，這時若卸去載荷，金屬材料還過一定范圍，這時若卸去載荷，金屬材料還有一部分變形不能消失。例如折彎的鋼管。有一部分變形不能消失。例如折彎的鋼管。二、強(qiáng)度二、強(qiáng)度 強(qiáng)度可分為屈服強(qiáng)度（屈服點(diǎn)）、抗拉強(qiáng)度強(qiáng)度可分為屈服強(qiáng)度（屈服點(diǎn)）、抗拉強(qiáng)度等。等。1屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 屈服強(qiáng)度是指金屬材料在外力作用下開始產(chǎn)生明屈服強(qiáng)度是指金屬材料在外力作用下開始產(chǎn)生明顯塑性變形時的最小應(yīng)力，也叫屈服極限。顯塑性變形時的最小應(yīng)力，也叫屈服極限。0ssAP2抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度是

8、金屬材料斷裂前所承受的最大應(yīng)力，抗拉強(qiáng)度是金屬材料斷裂前所承受的最大應(yīng)力，故又稱強(qiáng)度極限。故又稱強(qiáng)度極限。0bbAP三、塑性三、塑性 金屬材料的塑性通常用伸長率金屬材料的塑性通常用伸長率和斷面收縮率和斷面收縮率 來表示。來表示。1伸長率伸長率 伸長率是試樣拉斷后標(biāo)距增長量與原始標(biāo)距伸長率是試樣拉斷后標(biāo)距增長量與原始標(biāo)距長度的百分比。長度的百分比。 %100001lll2斷面收縮率斷面收縮率 斷面收縮率是指試樣拉斷后斷面處橫截面面積斷面收縮率是指試樣拉斷后斷面處橫截面面積的相對收縮值。的相對收縮值。 %100010AAA 四、硬度四、硬度常用的有布氏硬度（常用的有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（）、

9、洛氏硬度（HR）和維氏硬度（和維氏硬度（HV）等。）等。1布氏硬度布氏硬度分為分為HBS和和HBW兩種，它的代表性較全面。兩種，它的代表性較全面。2洛氏硬度洛氏硬度 洛氏硬度洛氏硬度HR根據(jù)不同的硬度標(biāo)尺可分為根據(jù)不同的硬度標(biāo)尺可分為HRA、HRB、HRC三種。三種。3維氏硬度維氏硬度 維氏硬度維氏硬度HV與布氏硬度與布氏硬度HB表示方法相似。表示方法相似。五、韌性五、韌性 金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力叫韌性，金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力叫韌性，也叫沖擊韌性。也叫沖擊韌性。0KkS六、疲勞強(qiáng)度六、疲勞強(qiáng)度 當(dāng)金屬材料在無數(shù)次重復(fù)或交變載荷作用下而沒引起斷當(dāng)金屬材料在無數(shù)次重

10、復(fù)或交變載荷作用下而沒引起斷 裂的最大應(yīng)力，叫疲勞強(qiáng)度裂的最大應(yīng)力，叫疲勞強(qiáng)度第三節(jié)第三節(jié) 幾種常用金屬力學(xué)性能幾種常用金屬力學(xué)性能的測量方法的測量方法 抗拉強(qiáng)度是通過拉伸試驗(yàn)測定的。抗拉強(qiáng)度是通過拉伸試驗(yàn)測定的。 1. 拉伸試棒拉伸試棒 拉伸試棒的形狀一般有圓形和矩形兩類，通常采用拉伸試棒的形狀一般有圓形和矩形兩類，通常采用圓形試棒。圓形試棒。一、強(qiáng)度、塑性的測定一、強(qiáng)度、塑性的測定 2拉伸曲線拉伸曲線oe彈性變形階段彈性變形階段 es屈服階段屈服階段 sb強(qiáng)化階段強(qiáng)化階段 bd 局部變形階段局部變形階段二、硬度的測定二、硬度的測定有壓入硬度試驗(yàn)法（如布氏硬度、有壓入硬度試驗(yàn)法（如布氏硬度、

11、 洛氏硬度、維氏洛氏硬度、維氏硬度）；劃痕硬度試驗(yàn)法（如莫氏硬度）；回跳硬硬度）；劃痕硬度試驗(yàn)法（如莫氏硬度）；回跳硬度試驗(yàn)法（如肖氏硬度）等，生產(chǎn)中常用的是壓入度試驗(yàn)法（如肖氏硬度）等，生產(chǎn)中常用的是壓入硬度試驗(yàn)法。硬度試驗(yàn)法。1. 布氏硬度的測試原理布氏硬度的測試原理 布氏硬度是用一定直徑的球體（淬火鋼球或硬布氏硬度是用一定直徑的球體（淬火鋼球或硬質(zhì)合金球），以規(guī)定的試驗(yàn)力壓入試樣表面，質(zhì)合金球），以規(guī)定的試驗(yàn)力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗(yàn)力，用測量表面壓經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗(yàn)力，用測量表面壓痕直徑來計算硬度的一種方法。痕直徑來計算硬度的一種方法。 2洛氏硬度的測試原理洛氏硬度

12、的測試原理 在初始試驗(yàn)力及總試驗(yàn)力先后作用下，將壓頭（金剛在初始試驗(yàn)力及總試驗(yàn)力先后作用下，將壓頭（金剛石圓錐體或淬火鋼球）壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時石圓錐體或淬火鋼球）壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除主試驗(yàn)力。間后卸除主試驗(yàn)力。 3. 維氏硬度的測試原理維氏硬度的測試原理 維氏硬度試驗(yàn)是將相對面夾角為維氏硬度試驗(yàn)是將相對面夾角為1360的四棱錐體金的四棱錐體金剛石作壓頭，以選定的試驗(yàn)力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)剛石作壓頭，以選定的試驗(yàn)力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗(yàn)力，用測量壓痕對角線的長定保持時間后卸除試驗(yàn)力，用測量壓痕對角線的長度來計算硬度。度來計算硬度。 三、沖擊試驗(yàn)三、沖擊試驗(yàn)1.

13、 試驗(yàn)原理試驗(yàn)原理 沖擊試驗(yàn)是在擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的。沖擊試驗(yàn)是在擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的。2. 沖擊吸收功沖擊吸收功-溫度關(guān)系曲線溫度關(guān)系曲線第四節(jié)、金屬的工藝性能第四節(jié)、金屬的工藝性能一、鑄造性一、鑄造性 鑄造性就是金屬熔化成液態(tài)后，在鑄造成型時所具有鑄造性就是金屬熔化成液態(tài)后，在鑄造成型時所具有的一種特性。的一種特性。 二、鍛壓性二、鍛壓性 鍛壓性就是金屬材料在鍛造和沖壓過程中承受塑性變鍛壓性就是金屬材料在鍛造和沖壓過程中承受塑性變 形的性能。形的性能。 三、焊接性三、焊接性 焊接性是指材料在限定的施工條件下焊接成滿足設(shè)計焊接性是指材料在限定的施工條件下焊接成滿足設(shè)計要求的構(gòu)件，并滿

14、足預(yù)定壽命要求的能力。要求的構(gòu)件，并滿足預(yù)定壽命要求的能力。四、切削加工性四、切削加工性 金屬材料的切削加工性是指金屬切削加工的難易程度。金屬材料的切削加工性是指金屬切削加工的難易程度。第二章 鐵碳合金第一節(jié) 金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu) 第一節(jié) 金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu) 一.金屬晶格1.晶體與非晶體 晶體是指組成原子呈規(guī)則排列。 非晶體是指組成原子無規(guī)則的堆積在一起。2.晶體結(jié)構(gòu) 晶格用一些假想的直線將各質(zhì)點(diǎn)中心連接起來，形成一個空間格子，稱為晶格 晶胞從晶格中選取一個能反映晶粒排列特點(diǎn)的最小幾何單元稱為晶胞 3.金屬晶格的類型 體心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格4.金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu) 單晶體晶體

15、內(nèi)部的原子排列方向完全一致 多晶體 各小晶格的排列方向不盡相同;多晶體材料內(nèi)部以晶界分開、晶體排列方向相同，稱為晶粒;兩晶粒之間的交界稱為晶界. 二.合金的晶體組織 1.組元 組成合金的元素，2.合金系 由不同組元按一定比例配制的一系列不同成分 的合金 3.相 具有相同物理性能和化學(xué)性能，并與該系其余 部分以介面分開的物質(zhì)，稱為相 4.組織 金屬或合金內(nèi)部涉及晶體或晶粒的大小、方 向、形狀及排列狀況等組織關(guān)系的構(gòu)造情況 三、合金的晶體結(jié)構(gòu)1.固融體合金在固態(tài)下一種組元的晶格溶解另一種組元的原子而形成的晶體相 置換固融體 間隙固融體 2.金屬化合物合金中各組元間原子按一定整數(shù)比結(jié)合而形成的晶體相

16、 3.機(jī)械混合物由兩相或兩相以上組成的多相組織 四、結(jié)晶-通過凝固形成晶體結(jié)構(gòu) 共晶反應(yīng)固定的合金溶液中同時結(jié)晶出兩種成分和結(jié)構(gòu)皆不相同的固相組織 共析反應(yīng) 自某種均勻一致的固相中同時析出兩種化學(xué)成分和晶格結(jié)構(gòu)完全不同的新固相的轉(zhuǎn)變 第二節(jié) 鐵碳合金狀的組織結(jié)構(gòu)及其性能一、工業(yè)純鐵1.純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變-Fe -Fe -Fe體心立方 面心立方 體心立方 2.晶粒越細(xì)，強(qiáng)度越高 二、鐵碳合金的基本組織二、鐵碳合金的基本組織 鐵素體（F）碳溶解在Fe中的間隙固溶體，常用符號F表示 滲碳體（Fe3C）鐵與碳形成的金屬化合物，其化學(xué)式為Fe3C 奧氏體（A）外觀不規(guī)則的顆粒狀結(jié)構(gòu) 珠光體（P） 珠光體

17、是奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的鐵素體與滲碳體的共析體，由軟的鐵素體片和硬的滲碳體片相間組成的混合物 萊氏體（Ld） 萊氏體是液態(tài)鐵碳合金發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變形成的奧氏體和滲碳體所組成的共晶體 鐵碳合金的組織及力學(xué)性能組織名稱 符號碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% HBS HBS /%鐵素體 F0.0218180 28050 8030 30 5050160 160 220220奧氏體 A 2.11 _120 22040 40 6060 _滲碳體Fe3C 6.69 30 相當(dāng)相當(dāng) 800800 0 0 0 0珠光體 P 0.77 750 180 18020 20 252530 30 40 40第三節(jié)鐵碳合金狀態(tài)圖 1. 坐

18、標(biāo)Fe-Fe3C相圖中縱坐標(biāo)為溫度，橫坐標(biāo)為碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。橫坐標(biāo)的左端表示W(wǎng)cC =0%，WcFe =100%的純鐵；右端表示W(wǎng)c=6.69%的Fe3C。 2.鐵碳合金狀態(tài)特性點(diǎn) 典型鐵碳合金 1.共析鋼 Wc077 2.亞共析鋼 Wc =0.00218%0.77% 3.過共析鋼 Wc =0.778%2.1% 4.共晶白口鐵 Wc =4.3% 5.亞共晶白口鐵Wc =2.114.3 6.過共晶白口鐵 Wc =.36.69 碳對鐵碳合金的影響 第四節(jié) 鐵碳合金狀態(tài)圖的應(yīng)用 1.選材依據(jù) 2.加工工藝依據(jù) (鑄造.鍛造.焊接.熱處理) 3.鐵碳合金相圖的局限性 -未考慮雜質(zhì)的影響 -未考慮冷卻速度

19、的影響第四章第四章 鋼的熱處理鋼的熱處理引言：引言：1 1、熱處理的概念、熱處理的概念 2 2、熱處理的目的、熱處理的目的 將固態(tài)鋼材采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行將固態(tài)鋼材采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱、保溫加熱、保溫和和冷冷卻卻以獲得所需組織與性能的工藝。以獲得所需組織與性能的工藝。（1 1）提高鋼的力學(xué)性能）提高鋼的力學(xué)性能（2 2）改善鋼的工藝性能）改善鋼的工藝性能3 3、熱處理的分類、熱處理的分類根據(jù)工藝類型、工藝名稱和實(shí)現(xiàn)工藝的加熱將熱處理分根據(jù)工藝類型、工藝名稱和實(shí)現(xiàn)工藝的加熱將熱處理分 為：為：1 1、整體熱處理、整體熱處理2 2、表面熱處理、表面熱處理表面淬火、氣相沉積表面淬火、氣相沉積3 3、

20、化學(xué)熱處理：、化學(xué)熱處理：滲碳、氮化、碳氮共滲滲碳、氮化、碳氮共滲退火、正火、淬火、回火退火、正火、淬火、回火鋼的熱處理鋼的熱處理4.4.熱處理工藝曲線熱處理工藝曲線5.5.熱處理的理論依據(jù)熱處理的理論依據(jù)鋼的熱處理鋼的熱處理第一節(jié)第一節(jié) 鋼的退火與正火1、概念：將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時間，然后在爐中緩慢地冷卻的熱處理工藝。2、目的： 1）降低硬度，提高塑性，改善加工性能； 2）細(xì)化晶粒，消除組織缺陷； 3）消除內(nèi)應(yīng)力 。鋼的熱處理鋼的熱處理3、分類： 根據(jù)鋼的成分和處理目的的不同，可分為完全退火、球化退火和去應(yīng)力退火。（1）完全退火 1、定義：將鋼加熱Ac3以上3050C,完全奧氏體后

21、，保溫一定時間隨之緩慢冷卻到500C以下，出爐空冷。 2 2、目的：目的：細(xì)化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬細(xì)化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，以利于切削加工。度，以利于切削加工。 3 3、適用范圍：適用范圍：亞共析鋼型材亞共析鋼型材。鋼的熱處理鋼的熱處理（2）球化退火 1、定義：將鋼加熱到Ac1以上2030 C,保溫后隨爐緩冷至600 C，出爐空冷。 2、目的：降低硬度、提高塑性、改善切削加工性能。 3、適用范圍：主要用于過共析鋼及合金工具鋼。鋼的熱處理鋼的熱處理（3）去應(yīng)力退火 1、定義：將鋼加熱到500-600 C,保溫后隨爐緩冷至200-300 C出爐空冷。又稱低溫退火。 2、目的：消除鑄件、鍛

22、件和焊接件的內(nèi)應(yīng)力 。（沒有發(fā)生組織變化） 3、適用范圍：用于所有的鋼。鋼的熱處理鋼的熱處理二、鋼的正火二、鋼的正火1、概念：、概念：將鋼件加熱到將鋼件加熱到Ac3Ac3或或AccmAccm線以上線以上3050 C3050 C ，保溫適當(dāng)?shù)模剡m當(dāng)?shù)臅r間后，在時間后，在空氣空氣中冷卻的熱處理工藝。中冷卻的熱處理工藝。2 2、目的：、目的： 1 1）對低碳鋼，可細(xì)化晶粒，提高硬度，改善加）對低碳鋼，可細(xì)化晶粒，提高硬度，改善加 工工性能；性能； 2 2）對中碳鋼，可提高硬度和強(qiáng)度，作為最終熱處理；）對中碳鋼，可提高硬度和強(qiáng)度，作為最終熱處理； 3 3）對高碳鋼，可為球化退火作準(zhǔn)備）對高碳鋼，可

23、為球化退火作準(zhǔn)備 。鋼的熱處理鋼的熱處理退火與正火的加熱溫度范圍退火與正火的加熱溫度范圍鋼的熱處理鋼的熱處理第二節(jié)第二節(jié) 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火2 2、目的：、目的：提高鋼的硬度、強(qiáng)度和耐磨性并保持足夠提高鋼的硬度、強(qiáng)度和耐磨性并保持足夠的韌性。的韌性。1 1、概念：、概念：將鋼件加熱到將鋼件加熱到Ac3Ac3或或Ac1Ac1以上某一溫度，保持一以上某一溫度，保持一定時間后，快速冷卻的熱處理工藝。定時間后，快速冷卻的熱處理工藝。 鋼的熱處理鋼的熱處理3 3、淬火劑：、淬火劑：水、礦物油、鹽水和堿水水、礦物油、鹽水和堿水等。等。 為了保證獲得所需淬火組織，又要防止變形和開裂，必須采為了保證

24、獲得所需淬火組織，又要防止變形和開裂，必須采用已有的淬火介質(zhì)再配以各種冷卻方法才能解決。通常的淬火方用已有的淬火介質(zhì)再配以各種冷卻方法才能解決。通常的淬火方法包括法包括單液淬火、雙液淬火、分級淬火單液淬火、雙液淬火、分級淬火等，如圖所示。等，如圖所示。4. 4. 淬火方法淬火方法: :鋼的熱處理鋼的熱處理4 4、淬火方法：、淬火方法：（1 1）單液淬火：）單液淬火：將加熱后的零件投入一種將加熱后的零件投入一種 冷卻冷卻 劑中冷卻至室溫。劑中冷卻至室溫。 特點(diǎn)：操作簡單，容易實(shí)現(xiàn)自動化。特點(diǎn)：操作簡單，容易實(shí)現(xiàn)自動化。（2 2）雙液淬火：）雙液淬火：先水后油，或先油后空氣。先水后油，或先油后空氣

25、。 特點(diǎn)：可防止變形與開裂。特點(diǎn)：可防止變形與開裂。（3 3）分級淬火：）分級淬火：先放入一定溫度的鹽浴或堿浴先放入一定溫度的鹽浴或堿浴中，再空冷。中，再空冷。 特點(diǎn)：有效減小內(nèi)應(yīng)力，防止變形與開裂；特點(diǎn)：有效減小內(nèi)應(yīng)力，防止變形與開裂； 但但只適于小尺寸工件。只適于小尺寸工件。鋼的熱處理鋼的熱處理三、鋼的回火1 1、回火的概念：、回火的概念：將淬火后鋼件再加熱到將淬火后鋼件再加熱到Ac1Ac1以下的某一溫度，保以下的某一溫度，保 溫一定時間后，然后冷卻到室溫的熱處理工藝溫一定時間后，然后冷卻到室溫的熱處理工藝 。2、回火的目的：降低淬火鋼的脆性，提高韌性，調(diào)整硬度，消降低淬火鋼的脆性，提高韌

26、性，調(diào)整硬度，消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定工件的尺寸，獲得所需要的力除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定工件的尺寸，獲得所需要的力學(xué)性能。學(xué)性能。鋼的熱處理鋼的熱處理3、回火的種類按回火溫度的不同，回火可分以下三種： 低溫回火：150 C 250 C 中溫回火：350 C 500 C 高溫回火：500 C 650 C 鋼的熱處理鋼的熱處理1、低溫回火（低溫回火（150250150250）CC 目的：目的：保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性，降低淬火應(yīng)保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性，降低淬火應(yīng) 力力, ,減少鋼的脆性。硬度為減少鋼的脆性。硬度為58-64HRC58-64HRC。 主要用于：主要用于：刃具、量具、模具、滾動軸承、滲碳淬火刃

27、具、量具、模具、滾動軸承、滲碳淬火 件和表面淬火件。件和表面淬火件。 2 2、中溫回火（、中溫回火（350500350500）C C 目的：目的：獲得高的彈性極限、屈服點(diǎn)和較好的韌性。獲得高的彈性極限、屈服點(diǎn)和較好的韌性。 又稱又稱彈性彈性處理。硬度為處理。硬度為35-45HRC.35-45HRC. 主要用于：主要用于：彈性零件及熱鍛模具等。彈性零件及熱鍛模具等。 3 3、高溫回火（、高溫回火（500650500650）CC 目的：目的：獲得良好的綜合力學(xué)性能。獲得良好的綜合力學(xué)性能。 又稱又稱調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)處理。硬度為處理。硬度為25-35HRC.25-35HRC. 主要用于：主要用于：各種重要結(jié)

28、構(gòu)零件如螺栓、齒輪及軸承。各種重要結(jié)構(gòu)零件如螺栓、齒輪及軸承。 鋼的熱處理鋼的熱處理第四節(jié)第四節(jié) 鋼的表面熱處理鋼的表面熱處理引言引言: : 為了兼顧零件表面和心部兩種不同為了兼顧零件表面和心部兩種不同性能要求性能要求, ,生產(chǎn)中廣泛采用表面熱處理生產(chǎn)中廣泛采用表面熱處理的方法的方法, ,即表面淬火和化學(xué)熱處理即表面淬火和化學(xué)熱處理. .一、表面淬火一、表面淬火 1 1、概念：指僅改變鋼的表層組織的、概念：指僅改變鋼的表層組織的局部熱處理工藝。局部熱處理工藝。 鋼的熱處理鋼的熱處理 2、種類 火焰加熱表面淬火火焰加熱表面淬火 ： 用氧用氧乙炔火焰噴射到工件表面，使其被快速加熱乙炔火焰噴射到工件

29、表面，使其被快速加熱到淬火溫度，并立即噴水冷卻的操作方法。到淬火溫度，并立即噴水冷卻的操作方法。 適用于含適用于含C 0.35%0.7%C 0.35%0.7%的中碳鋼和中碳合金鋼，如的中碳鋼和中碳合金鋼，如4545，40Cr40Cr。 感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火 ： 用一定頻率的感應(yīng)電流使工件表面被快速加用一定頻率的感應(yīng)電流使工件表面被快速加熱到淬火溫度，并立即噴水冷卻的操作方法。熱到淬火溫度，并立即噴水冷卻的操作方法。 適用于含適用于含C 0.4%0.5%C 0.4%0.5%的中碳鋼和中碳合金鋼，的中碳鋼和中碳合金鋼，如如4040，40Cr40Cr。鋼的熱處理鋼的熱處理第五節(jié) 鋼的化學(xué)

30、熱處理1、概念：將鋼置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入其表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。 2、分類：滲碳、滲氮、 碳氮共滲鋼的熱處理鋼的熱處理鋼的滲碳 概念：概念：將鋼放入滲碳的介質(zhì)中加熱并保溫，使活性碳將鋼放入滲碳的介質(zhì)中加熱并保溫，使活性碳原子滲入鋼的表層的工藝稱為滲碳。原子滲入鋼的表層的工藝稱為滲碳。 目的：目的：通過滲碳及隨后的淬火和低溫回火，使表面通過滲碳及隨后的淬火和低溫回火，使表面具有高的硬度、耐磨性和抗疲勞性能，而心部具有一具有高的硬度、耐磨性和抗疲勞性能，而心部具有一定的強(qiáng)度和良好的韌性配合。定的強(qiáng)度和良好的韌性配合。 滲碳方法：滲碳方法：滲碳

31、方法有氣體滲碳、固體滲碳和液體滲碳方法有氣體滲碳、固體滲碳和液體滲碳。目前廣泛應(yīng)用的是氣體滲碳法。滲碳。目前廣泛應(yīng)用的是氣體滲碳法。 滲碳用鋼：滲碳用鋼：含碳量為含碳量為0.1%0.25%0.1%0.25%的低碳鋼和低碳合的低碳鋼和低碳合 金鋼。金鋼。 鋼的熱處理鋼的熱處理鋼的滲氮 概念：概念：滲氮俗稱氮化，是指在一定溫度下使活性氮原滲氮俗稱氮化，是指在一定溫度下使活性氮原子滲入工件表面的熱處理工藝。子滲入工件表面的熱處理工藝。 目的：目的：是提高零件表面硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度、熱硬是提高零件表面硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度、熱硬性和耐蝕性等。性和耐蝕性等。 滲氮方法：滲氮方法：氣體滲氮、離子滲氮等

32、。生產(chǎn)中應(yīng)用較多的氣體滲氮、離子滲氮等。生產(chǎn)中應(yīng)用較多的是氣體滲氮。是氣體滲氮。 滲氮用鋼：滲氮用鋼：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，如優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，如2020，4040等；一般合金結(jié)等；一般合金結(jié)構(gòu)鋼，如構(gòu)鋼，如40Cr40Cr等；滲氮專用鋼，如等；滲氮專用鋼，如38CrMoAlA38CrMoAlA。 鋼的熱處理鋼的熱處理其它化學(xué)熱處理方法：碳氮同時滲入工件表層。提高表面硬度、碳氮同時滲入工件表層。提高表面硬度、抗疲勞性和耐磨性，并兼具滲碳和滲氮的優(yōu)點(diǎn)?？蛊谛院湍湍バ裕⒓婢邼B碳和滲氮的優(yōu)點(diǎn)。 有較好的耐蝕性和優(yōu)良的抗氧化性、硬度和耐磨有較好的耐蝕性和優(yōu)良的抗氧化性、硬度和耐磨性，可代替不銹鋼和耐熱鋼用

33、于機(jī)械和工具制造。性，可代替不銹鋼和耐熱鋼用于機(jī)械和工具制造。 十分優(yōu)秀的耐磨性、耐腐蝕磨損和泥漿磨損的十分優(yōu)秀的耐磨性、耐腐蝕磨損和泥漿磨損的能力，耐磨性明顯優(yōu)于滲氮、碳和碳氮共滲層，但不能力，耐磨性明顯優(yōu)于滲氮、碳和碳氮共滲層，但不耐大氣和水的腐蝕。主要用于泥漿泵零部件、熱作模耐大氣和水的腐蝕。主要用于泥漿泵零部件、熱作模具和工件夾具。具和工件夾具。 鋼的熱處理鋼的熱處理工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼 工業(yè)用鋼按化學(xué)成分可分為碳素鋼和合金鋼工業(yè)用鋼按化學(xué)成分可分為碳素鋼和合金鋼兩大類。碳鋼是指碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為兩大類。碳鋼是指碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02180.02182.11%2.11%的鐵碳合金，并含有少量的

34、錳、硅、硫、磷等雜質(zhì)。的鐵碳合金，并含有少量的錳、硅、硫、磷等雜質(zhì)。 第一節(jié)鋼的分類第一節(jié)鋼的分類 從從19911991年起，實(shí)施了新的鋼分類方法（年起，實(shí)施了新的鋼分類方法（GB/T133041991GB/T133041991），它是參），它是參照國際標(biāo)準(zhǔn)制訂的。照國際標(biāo)準(zhǔn)制訂的。 按化學(xué)成分分類按化學(xué)成分分類 一一. .按用途分類按用途分類 二二. .按化學(xué)成分分類按化學(xué)成分分類 三三. .按質(zhì)量分類按質(zhì)量分類 四四. .按冶煉方法分類按冶煉方法分類 五五. .按金相組織分類按金相組織分類 1.1.按退火組織分類按退火組織分類 2.2.按正火組織分類按正火組織分類 第二節(jié)第二節(jié) 鋼中元素對

35、鋼的機(jī)械性能鋼中元素對鋼的機(jī)械性能的影響的影響 1.碳的影響碳能提高鋼材的強(qiáng)度和硬度，降低鋼材的塑性。 2.硫的影響 引起鋼的熱脆。S對鋼的焊接不利，引起焊縫熱裂。 3.磷的影響磷使鋼在室溫下的強(qiáng)度升高，塑性降低，產(chǎn)生冷脆現(xiàn)象。除有害方面外，磷對鋼材有很高的強(qiáng)化作用。 4.氮的影響使鋼的強(qiáng)度極限升高，塑性下降 5.氧的影響使鋼強(qiáng)度、塑性下降。 6.氫的影響冷卻速度快，氫來不及擴(kuò)散到金屬外部而只能聚集在晶體的缺陷處使鋼材內(nèi)部出現(xiàn)裂紋。 合金元素的影響 錳（Mn）：鋼中含一定量的錳，會使其有足夠的韌性，和較高的強(qiáng)度和硬度，良好的淬性。但錳量過高，會減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。 鉻（Cr）：鉻

36、能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但同時降低塑性和韌性。 、鎳(Ni)：能提高鋼的強(qiáng)度，而又保持良好的塑性和韌性。有較高的耐腐蝕能力和在高溫下有防銹和耐熱能力。 第三節(jié) 碳素鋼碳素鋼 一、普通碳素結(jié)構(gòu)鋼采用“Q+屈服點(diǎn)數(shù)值質(zhì)量等級符號脫氧方法字母”表示。 二、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號用兩位數(shù)字來表示，兩位數(shù)字表示鋼中碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)，單位為萬分之幾。 三、特殊優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼1.易切削結(jié)構(gòu)鋼以“Y+數(shù)字”表示，其中Y是易的漢語拼音的首字母，數(shù)字表示鋼中碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)，單位為萬分之幾。2.碳素工具鋼 以“T+數(shù)字”表示，其中T是碳的漢語拼音的首字母，數(shù)字表示鋼中碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)，單位為萬

37、分之幾。 第四節(jié) 低合金鋼 合金元素的含量小于5。 廣泛的應(yīng)用于橋梁、車輛、建筑和礦山機(jī)械中 。 一、低合金鋼的分類 1按合金的質(zhì)量分類：（1）普通低合金鋼 （2）優(yōu)質(zhì)低合金鋼（3）高級優(yōu)質(zhì)低合金鋼（4）特級優(yōu)質(zhì)低合金鋼 2按合金鋼的用途分類（1）低合金結(jié)構(gòu)鋼 （2）低合金工具鋼二、低合金鋼的牌號 普通低合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號一般采用“Q+屈服點(diǎn)數(shù)值質(zhì)量等級符號脫氧方法字母”表示。 牌號中，Q為屈服強(qiáng)度漢語拼音的首字母；屈服點(diǎn)數(shù)值用阿拉伯?dāng)?shù)字表示；質(zhì)量等級符號有A、B、C、D四種，其中D級含硫含磷量最低； 脫氧方法字母有F、b、Z、TZ（后兩個可省略）等四種，分別表示沸騰鋼、半正靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)

38、靜鋼。三、常用低合金鋼 1普通低合金結(jié)構(gòu)鋼主要用來取代普通碳素鋼制造各種鋼鐵結(jié)構(gòu)件，如橋梁、船舶、車輛、高壓容器、管道、建筑材料等 2低合金刃具鋼低合金刃具鋼是加入了鉻、錳、硅、鎢、釩等元素的低合金工具鋼，它的合金元素總含量小于35。 第五節(jié) 常見合金鋼的牌號、性能及用途一、合金鋼的分類 1.按合金元素總含量分為低合金鋼合金元素含量5%中合金鋼合金元素含量5%10%高合金鋼合金元素含量10% 2按用途分為：合金結(jié)構(gòu)鋼，合金刀具鋼，合金性能鋼二、二、合金鋼的牌號表示方法 合金鋼的牌號是采用合金元素符號和數(shù)字來表示的，即：數(shù)字合金元素符號數(shù)字 合金元素符號最前的數(shù)字表示含碳量； 緊跟合金元素符號后

39、的數(shù)字表示合金元素含量 ； 高級優(yōu)質(zhì)合金鋼(含S、P較低)，在牌號尾部加符號“A” ； 專門用途鋼在牌號頭部(或尾部)附以相應(yīng)用途符號 三、合金結(jié)構(gòu)鋼 2調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼 在中碳鋼的基礎(chǔ)上加入合金元素經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后獲得良好的綜合機(jī)械性能的鋼 。1合金滲碳鋼合金滲碳鋼表面硬化的合金結(jié)構(gòu)鋼；主要用于制造受沖擊載荷和受到強(qiáng)烈的摩擦和磨損的條件下工作的零件； 按淬透性的高低分為低淬透性鋼，中淬透性鋼，高淬透性鋼 3. 合金彈簧鋼經(jīng)常加入的Si、Mn提高淬透性，回火穩(wěn)定性和屈強(qiáng)比；按化學(xué)成分可分為碳素彈簧鋼和合金彈簧鋼 4.軸承鋼 要求具有高而均勻的硬度和耐磨性，高的彈性極限和接觸疲勞強(qiáng)度，足夠的韌性和淬透性，

40、一定的抗蝕能力 ；主要用來制造各種滾動軸承的滾動體和內(nèi)、外套圈。 5.耐磨鋼 又稱高錳鋼，是在強(qiáng)烈沖擊載荷和嚴(yán)重磨損條件下工作的要求具有良好韌性和耐磨性的鋼；Mn強(qiáng)化了其機(jī)械性能，提高了鋼的硬度。高錳鋼有強(qiáng)烈的加工硬化，機(jī)加工困難，只能鑄造成型。四、合金工具鋼 1合金刀具鋼主要用4于制造各種刀具，主要指車刀、銑刀、鉆頭、絲錐、板手等切削刀具。高硬度 ，高耐磨性 高的熱硬性 2量具用鋼加入Cr、Mn、Si、W等合金元素。 良好的尺寸穩(wěn)定性、較高的硬度及耐磨性。 3模具鋼（1）冷模具鋼 ：冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模以及拉絲模、滾絲模、搓絲板 （2）熱模具鋼 ：熱鍛模、熱擠壓模、熱沖裁模和金屬壓鑄模

41、4.高速鋼 在600時，高速鋼仍能使硬度保持HRC60以上，從而保證其切削性能和耐磨性。 高速鋼中含有大量的合金元素W、Mo、Cr、V等，使鋼具有高的硬度和耐磨性，較高的熱硬性，足夠的強(qiáng)度和韌性等。五、特殊鋼 1. 不銹鋼 （1 1）奧氏體型）奧氏體型 w wc c 0.1%0.1%，W Wcrcr18%18%， W WNiNi8% 8% ，耐蝕，耐蝕性很好，優(yōu)良的塑性、韌性和焊接性，缺點(diǎn)是強(qiáng)度很低。性很好，優(yōu)良的塑性、韌性和焊接性，缺點(diǎn)是強(qiáng)度很低。 （2 2）鐵素體型）鐵素體型 w wc c 0.15% , W0.15% , Wcrcr17% ,17% ,具有較好的具有較好的塑性，強(qiáng)度不高，

42、對硝酸、磷酸有較高的耐蝕性。塑性，強(qiáng)度不高，對硝酸、磷酸有較高的耐蝕性。 （3 3）馬氏體型）馬氏體型 w wc c 為為0.1%0.1%0.4%0.4%的的Cr13Cr13型、型、 w wc c 為為0.8%0.8%1.0%1.0%的的Cr18Cr18型和型和1Cr17Ni21Cr17Ni2型。型。 （4 4）奧氏體）奧氏體馬氏體沉淀硬化型馬氏體沉淀硬化型 w wc c 為為0.04%0.04%0.13%0.13%，含，含W Wcrcr15%15%17%,17%,含含W WNiNi4%4%8%8%。超低碳的目的是為。超低碳的目的是為了保證高的耐蝕性。了保證高的耐蝕性。AlAl、MoMo、Ti

43、Ti、NbNb的加入，產(chǎn)生沉淀的加入，產(chǎn)生沉淀硬化。硬化。 2耐熱鋼按組織結(jié)構(gòu)可以分為馬氏體型、鐵素體型、奧氏體型、沉淀硬化性型耐熱鋼。 (1) 高溫強(qiáng)度 高溫強(qiáng)度又稱熱強(qiáng)性，是鋼在高溫下抵抗塑性變形和破斷的能力。 (2) 高溫抗氧化性 耐熱鋼在高溫下表面迅速氧化形成一層致密的氧化膜，隔離了高溫氧化環(huán)境與鋼基體的直接作用，使鋼不再被氧化。 第第1章章 力學(xué)的基本概念和力學(xué)模型力學(xué)的基本概念和力學(xué)模型 第一節(jié)第一節(jié) 力力 一、力的概念一、力的概念 力是物體間的相互機(jī)械作用，這種作用將引力是物體間的相互機(jī)械作用，這種作用將引起物體的機(jī)械運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變（靜止?fàn)顟B(tài)起物體的機(jī)械運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變（靜止?fàn)?/p>

44、態(tài)和運(yùn)動狀態(tài)的改變，以及運(yùn)動方向、速度快和運(yùn)動狀態(tài)的改變，以及運(yùn)動方向、速度快慢的變化）或使物體產(chǎn)生變形（伸長、縮短慢的變化）或使物體產(chǎn)生變形（伸長、縮短或彎曲等）。或彎曲等）。 力的單位是力的單位是N或或kN，1 kN =1000N第五章第五章 鑄鑄 鐵鐵 鑄鐵是一種鐵碳合金，它在機(jī)械制造中應(yīng)用鑄鐵是一種鐵碳合金，它在機(jī)械制造中應(yīng)用很廣。很廣。 常見的汽車車身、機(jī)床床身、工作臺、箱體、常見的汽車車身、機(jī)床床身、工作臺、箱體、底座等形狀復(fù)雜或受壓力及摩擦作用的機(jī)械底座等形狀復(fù)雜或受壓力及摩擦作用的機(jī)械器件，大多用鑄鐵制成。器件，大多用鑄鐵制成。 第一節(jié)第一節(jié) 鑄鐵概述鑄鐵概述鑄鐵的強(qiáng)度、塑性和

45、韌性比鋼差，也不能進(jìn)鑄鐵的強(qiáng)度、塑性和韌性比鋼差，也不能進(jìn)行壓力加工。但是它具有良好的鑄造性能、行壓力加工。但是它具有良好的鑄造性能、減摩性能、吸振性能和切削加工性能等一系減摩性能、吸振性能和切削加工性能等一系列優(yōu)良性能，而且它的生產(chǎn)工藝簡單、成本列優(yōu)良性能，而且它的生產(chǎn)工藝簡單、成本低廉。低廉。一、鑄鐵的特點(diǎn)一、鑄鐵的特點(diǎn)二、鑄鐵的分類二、鑄鐵的分類1.白口鑄鐵白口鑄鐵 全部以碳化物形式存在。普通白口鑄鐵的斷全部以碳化物形式存在。普通白口鑄鐵的斷口呈亮白色?？诔柿涟咨?2灰口鑄鐵灰口鑄鐵 （灰鑄鐵）（灰鑄鐵） 碳主要以片狀石墨形式存在，斷口呈灰色。碳主要以片狀石墨形式存在，斷口呈灰色。3球

46、墨鑄鐵球墨鑄鐵 鐵液經(jīng)過球化處理后澆鑄，鑄鐵中的碳大部鐵液經(jīng)過球化處理后澆鑄，鑄鐵中的碳大部或全部成球狀石墨形式存在?；蛉砍汕驙钍问酱嬖?。4可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 由一定成分的白口鑄鐵鑄件經(jīng)過較長時間的由一定成分的白口鑄鐵鑄件經(jīng)過較長時間的高溫可鍛化退火，使白口鑄鐵中的滲碳體大高溫可鍛化退火，使白口鑄鐵中的滲碳體大部分或全部分解成團(tuán)絮狀石墨。部分或全部分解成團(tuán)絮狀石墨。5蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 碳主要以蠕蟲狀石墨形態(tài)存在于鑄鐵中，石碳主要以蠕蟲狀石墨形態(tài)存在于鑄鐵中，石墨形狀介于片狀與球狀石墨之間，類似于片墨形狀介于片狀與球狀石墨之間，類似于片狀石墨，但片短而厚，頭部較圓，形似蠕蟲。狀石墨，但片短而

47、厚，頭部較圓，形似蠕蟲。第二節(jié)第二節(jié) 鑄鐵的石墨化及其影響因素鑄鐵的石墨化及其影響因素 一、鑄鐵的石墨化一、鑄鐵的石墨化 鑄鐵組織中的碳以石墨形式析出的現(xiàn)象稱鑄鐵組織中的碳以石墨形式析出的現(xiàn)象稱為石墨化。為石墨化。二、影響石墨化的因素二、影響石墨化的因素1化學(xué)成分的影響化學(xué)成分的影響 一類是促進(jìn)石墨化的元素，如碳、硅、鋁、一類是促進(jìn)石墨化的元素，如碳、硅、鋁、鎳、銅和鈉等鎳、銅和鈉等; 另一類是阻礙石墨化的元素，如硫、鉻、鎢、另一類是阻礙石墨化的元素，如硫、鉻、鎢、釩、錳等。釩、錳等。2冷卻速度的影響冷卻速度的影響 冷卻越快，越容易得到白口鑄鐵組冷卻越快，越容易得到白口鑄鐵組 織；冷卻越慢，越

48、有利于石墨的析出，織；冷卻越慢，越有利于石墨的析出，得到回口鑄鐵組織。得到回口鑄鐵組織。第三節(jié)第三節(jié) 常用鑄鐵常用鑄鐵一、灰口鑄鐵一、灰口鑄鐵1灰口鑄鐵的成分及組織灰口鑄鐵的成分及組織灰口鑄鐵脆性大，錘擊即可破碎；塑性灰口鑄鐵脆性大，錘擊即可破碎；塑性差，不能承受冷加工塑性變形，也不能差，不能承受冷加工塑性變形，也不能鍛造和軋制；抗拉強(qiáng)度比鋼低。鍛造和軋制；抗拉強(qiáng)度比鋼低。 灰口鑄鐵內(nèi)的基本組織主要有三種：灰口鑄鐵內(nèi)的基本組織主要有三種： 鐵素體鐵素體 鐵素體珠光體鐵素體珠光體 珠光體珠光體 2灰口鑄鐵的性能灰口鑄鐵的性能（1）機(jī)械性能。灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和）機(jī)械性能?；诣T鐵的抗拉強(qiáng)度、塑

49、性和韌性比鋼低很多，其抗壓強(qiáng)度并不比鋼差。韌性比鋼低很多，其抗壓強(qiáng)度并不比鋼差。（2）其他性能。）其他性能。 良好的切削加工性良好的切削加工性 良好的消震性良好的消震性 良好的鑄造性能良好的鑄造性能 良好的減摩性良好的減摩性 較低的缺口敏感性較低的缺口敏感性3灰口鑄鐵的孕育處理灰口鑄鐵的孕育處理 鐵液中加入孕育劑（硅鐵、硅鈣合金等），使鐵液中加入孕育劑（硅鐵、硅鈣合金等），使鐵水內(nèi)同時生成大量均勻分布的石墨晶核，鐵水內(nèi)同時生成大量均勻分布的石墨晶核，以獲得細(xì)小均勻的石墨片，并細(xì)化基體組織。以獲得細(xì)小均勻的石墨片，并細(xì)化基體組織。4灰口鑄鐵的牌號及其應(yīng)用灰口鑄鐵的牌號及其應(yīng)用 灰口鑄鐵的牌號由灰

50、口鑄鐵的牌號由“HT”及后面的三位數(shù)字及后面的三位數(shù)字組成。其中組成。其中“HT”是是“灰鐵灰鐵”兩字漢語拼音的兩字漢語拼音的第一個字母，其后三位數(shù)字表示該牌號灰口鑄第一個字母，其后三位數(shù)字表示該牌號灰口鑄鐵的最低抗拉強(qiáng)度。鐵的最低抗拉強(qiáng)度。例如，例如，HT200表示灰口鑄鐵，表示灰口鑄鐵，最低抗拉強(qiáng)度為最低抗拉強(qiáng)度為200MPa。 5灰口鑄鐵的熱處理灰口鑄鐵的熱處理 灰口鑄鐵的熱處理一般用于消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力灰口鑄鐵的熱處理一般用于消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力和白口組織，穩(wěn)定鑄件外形尺寸及提高鑄件表和白口組織，穩(wěn)定鑄件外形尺寸及提高鑄件表面硬度和耐磨性面硬度和耐磨性 。常見熱處理方法有以下幾種：常見熱處理

51、方法有以下幾種： （1）消除內(nèi)應(yīng)力退火。）消除內(nèi)應(yīng)力退火。 （2）軟化退火。）軟化退火。 （3）正火。）正火。 （4）表面淬火。）表面淬火。二、球墨鑄鐵二、球墨鑄鐵1球墨鑄鐵的成分及顯微組織球墨鑄鐵的成分及顯微組織 球墨鑄鐵是鑄件澆鑄前向鐵水中加入一定量球墨鑄鐵是鑄件澆鑄前向鐵水中加入一定量的球化劑（稀土鎂合金等）進(jìn)行球化處理，的球化劑（稀土鎂合金等）進(jìn)行球化處理，并加入少量的孕育劑（硅鐵和硅等）以促進(jìn)并加入少量的孕育劑（硅鐵和硅等）以促進(jìn)石墨化。石墨化。2球墨鑄鐵的性能球墨鑄鐵的性能 球墨鑄鐵具有更高的強(qiáng)度、塑性、韌性和疲球墨鑄鐵具有更高的強(qiáng)度、塑性、韌性和疲勞極限勞極限,良好的鑄造性、耐磨

52、性、減摩性、切削良好的鑄造性、耐磨性、減摩性、切削加工性等，熱處理工藝性能較好。加工性等，熱處理工藝性能較好。3球墨鑄鐵的牌號及其應(yīng)用球墨鑄鐵的牌號及其應(yīng)用 球墨鑄鐵的牌號由球墨鑄鐵的牌號由“QT”及后面的兩組數(shù)字及后面的兩組數(shù)字組成。其中組成。其中“QT”是是“球鐵球鐵”兩字漢語拼音兩字漢語拼音的第一個字母，其后兩組數(shù)字分別表示該牌的第一個字母，其后兩組數(shù)字分別表示該牌號球墨鑄鐵的最低抗拉強(qiáng)度和最低伸長率。號球墨鑄鐵的最低抗拉強(qiáng)度和最低伸長率。 例如，例如，QT40015表示球墨鑄鐵，它的最低表示球墨鑄鐵，它的最低抗拉強(qiáng)度為抗拉強(qiáng)度為400MPa，最低伸長率為，最低伸長率為15。 4球墨鑄鐵

53、的熱處理球墨鑄鐵的熱處理（1）退火。（）退火。（2）正火。（）正火。（3）調(diào)質(zhì)。）調(diào)質(zhì)。第四節(jié)第四節(jié) 其他鑄鐵其他鑄鐵一、可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵又稱馬鐵或瑪鋼，它是由一定成分可鍛鑄鐵又稱馬鐵或瑪鋼，它是由一定成分的白口鑄鐵經(jīng)可鍛化退火，使?jié)B碳體分解而獲的白口鑄鐵經(jīng)可鍛化退火，使?jié)B碳體分解而獲得團(tuán)絮狀石墨的鑄鐵。得團(tuán)絮狀石墨的鑄鐵。 2 2可鍛鑄鐵的牌號、性能及用途可鍛鑄鐵的牌號、性能及用途可鍛鑄鐵有鐵素體和珠光體兩種基體可鍛鑄鐵有鐵素體和珠光體兩種基體, , 其其中中“KT”KT”和和“KTZ”KTZ”分別是分別是“可鐵可鐵”“”“可鐵可鐵珠珠”漢語拼音的第一個字母，其后兩組數(shù)漢語拼音的第

54、一個字母，其后兩組數(shù)字分別表示該牌號可鍛鑄鐵的最低抗拉強(qiáng)字分別表示該牌號可鍛鑄鐵的最低抗拉強(qiáng)度和最低伸長率。度和最低伸長率。 例如，例如，KT350-10KT350-10和和KTZ600-3KTZ600-3分別表示分別表示鐵素體可鍛鑄鐵，最低抗拉強(qiáng)度為鐵素體可鍛鑄鐵，最低抗拉強(qiáng)度為350MPa350MPa，最低伸長率為最低伸長率為1010；珠光體可鍛鑄鐵，最；珠光體可鍛鑄鐵，最低抗拉強(qiáng)度為低抗拉強(qiáng)度為600MPa600MPa，最低伸長率為，最低伸長率為3 3。 (2) (2) 性能及用途性能及用途 可鍛鑄鐵常用來制造形狀可鍛鑄鐵常用來制造形狀復(fù)雜、承受沖擊和振動載荷的零件復(fù)雜、承受沖擊和振動載

55、荷的零件 。1 1蠕墨鑄鐵的顯微組織蠕墨鑄鐵的顯微組織二、蠕墨鑄鐵二、蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵的基體主要分三類：鐵素體蠕墨鑄蠕墨鑄鐵的基體主要分三類：鐵素體蠕墨鑄鐵、鐵素體珠光體蠕墨鑄鐵和珠光體蠕墨鐵、鐵素體珠光體蠕墨鑄鐵和珠光體蠕墨鑄鐵。鑄鐵。 蠕墨鑄鐵顯微組織蠕墨鑄鐵顯微組織 （2 2）蠕墨鑄鐵的性能及應(yīng)用）蠕墨鑄鐵的性能及應(yīng)用 蠕墨鑄鐵是一種新型高強(qiáng)度鑄鐵材料。有一蠕墨鑄鐵是一種新型高強(qiáng)度鑄鐵材料。有一定的韌性、較高的耐磨性；同時又有良好的定的韌性、較高的耐磨性；同時又有良好的鑄造性能和導(dǎo)熱性。鑄造性能和導(dǎo)熱性。 因此，蠕墨鑄鐵已成功地用于高層建筑中高因此，蠕墨鑄鐵已成功地用于高層建筑中高壓熱交

56、換器。壓熱交換器。3 3合金鑄鐵合金鑄鐵 向鑄鐵（灰口鑄鐵或球墨鑄鐵等）中加入一向鑄鐵（灰口鑄鐵或球墨鑄鐵等）中加入一定量的合金元素，獲得了一些具有特殊性能定量的合金元素，獲得了一些具有特殊性能的鑄鐵，叫合金鑄鐵。的鑄鐵，叫合金鑄鐵。 （1 1）耐磨鑄鐵）耐磨鑄鐵 不易磨損的鑄鐵叫耐磨鑄鐵。白口鑄不易磨損的鑄鐵叫耐磨鑄鐵。白口鑄鐵就屬這類耐磨鑄鐵。鐵就屬這類耐磨鑄鐵。 可加入可加入CrCr、MoMo、W W、CuCu等合金元素，改等合金元素，改善組織，提高基體強(qiáng)度和韌性，從而使鑄善組織，提高基體強(qiáng)度和韌性，從而使鑄鐵的耐磨性能等得到更大的提高。鐵的耐磨性能等得到更大的提高。 (2) (2) 耐

57、熱鑄鐵耐熱鑄鐵 。 可以在高溫下使用，而其性能變化不可以在高溫下使用，而其性能變化不大或雖然變化卻依然能滿足使用性能的鑄大或雖然變化卻依然能滿足使用性能的鑄鐵，叫耐熱鑄鐵。我國目前常用的耐熱鑄鐵，叫耐熱鑄鐵。我國目前常用的耐熱鑄鐵是高硅、高鋁、鋁硅及鉻耐熱鑄鐵。鐵是高硅、高鋁、鋁硅及鉻耐熱鑄鐵。(3) (3) 耐腐蝕鑄鐵耐腐蝕鑄鐵 。 能耐各種腐蝕作用的鑄鐵，叫腐蝕鑄鐵，能耐各種腐蝕作用的鑄鐵，叫腐蝕鑄鐵，也簡稱為耐蝕鑄鐵。常用耐蝕鑄鐵有高硅、也簡稱為耐蝕鑄鐵。常用耐蝕鑄鐵有高硅、高硅鉬、高鋁、高鉻等耐蝕鑄鐵。高硅鉬、高鋁、高鉻等耐蝕鑄鐵。第六章第六章 有色金屬及其合金有色金屬及其合金第一節(jié)第

58、一節(jié) 鋁及鋁合金鋁及鋁合金一、工業(yè)純鋁一、工業(yè)純鋁1 1純鋁的性能特點(diǎn)純鋁的性能特點(diǎn) 純鋁是銀白色的金屬，結(jié)晶后為面心立方純鋁是銀白色的金屬，結(jié)晶后為面心立方晶格，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。它的熔點(diǎn)為晶格，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。它的熔點(diǎn)為657 657 0 0C C，沸點(diǎn)為沸點(diǎn)為2477 2477 0 0C C。 鋁的密度小鋁的密度小; ; 有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性; ; 塑塑性好、強(qiáng)度低性好、強(qiáng)度低; ;抗大氣腐蝕能力好抗大氣腐蝕能力好; ;加工工藝性加工工藝性好。好。2 2純鋁的分類和牌號純鋁的分類和牌號（1 1）分類。純鋁分工業(yè)純鋁（）分類。純鋁分工業(yè)純鋁（99%99%純度純度99.

59、8599.85）和高純鋁（純度）和高純鋁（純度99.8599.85）。）。（2 2）牌號。）牌號。 純鋁的牌號用四位字符體系的方法命名，純鋁的牌號用四位字符體系的方法命名，即用即用1 1表示，牌號的最后兩位數(shù)字表示表示，牌號的最后兩位數(shù)字表示最低鋁百分含量中小數(shù)點(diǎn)后面的兩位；第二位最低鋁百分含量中小數(shù)點(diǎn)后面的兩位；第二位的字母表示原始純鋁的改型情況，的字母表示原始純鋁的改型情況， 如變形鋁如變形鋁1A301A30表示純度為表示純度為99.30%99.30%的原始鋁。的原始鋁。 二、鋁合金概述二、鋁合金概述1.1.鋁合金的分類鋁合金的分類 用于制作鋁合金的合金元素大致分為主用于制作鋁合金的合金元

60、素大致分為主要加入元素（硅、銅、鎂、鋅、錳等）和要加入元素（硅、銅、鎂、鋅、錳等）和輔助加入元素（鉻、鈦、鋯等）。輔助加入元素（鉻、鈦、鋯等）。 變形鋁合金又分為分熱處理可強(qiáng)化鋁合變形鋁合金又分為分熱處理可強(qiáng)化鋁合金和熱處理不可強(qiáng)化鋁合金兩類金和熱處理不可強(qiáng)化鋁合金兩類（1 1）鑄造鋁合金的性能、牌號及應(yīng)用）鑄造鋁合金的性能、牌號及應(yīng)用 鑄造合金分為鋁硅合金系列（鑄造合金分為鋁硅合金系列（AlSiAlSi）、）、鋁銅合金系列（鋁銅合金系列（AlCuAlCu）、鋁鎂合金系列）、鋁鎂合金系列（AlMgAlMg）和鋁鋅系列（）和鋁鋅系列（AlZnAlZn）鑄造鋁合）鑄造鋁合金。金。 鑄造合金的代號用