_3機械常用金屬材料及熱處理

1、機械常用金屬材料及熱處理機械常用金屬材料及熱處理 目錄11金屬材料的力學性能及工藝性能金屬材料的力學性能及工藝性能1.1.1金屬材料的力學性能金屬材料的力學性能1.1.2 金屬材料的工藝性能金屬材料的工藝性能12鋼的熱處理鋼的熱處理1.2.1退火退火1.2.2正火正火1.2.3淬火淬火1.2.4回火回火1.2.5鋼的表面熱處理鋼的表面熱處理13常用的金屬材料常用的金屬材料1.3.1 碳素鋼碳素鋼1.3.2 合金鋼合金鋼1.3.3 鑄鐵鑄鐵引子w材料材料：金屬材料和非金屬材料（塑料、橡膠、：金屬材料和非金屬材料（塑料、橡膠、陶瓷、復合材料），金屬材料應用最廣泛。陶瓷、復合材料），金屬材料應用最廣

2、泛。w材料的材料的使用性能與成分、組織及加工工藝密使用性能與成分、組織及加工工藝密切相關切相關，尤其是金屬材料，尤其是金屬材料，可通過不同熱處可通過不同熱處理方法來改變金屬的表面成分和內(nèi)部組織結(jié)理方法來改變金屬的表面成分和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，以獲得不同的性能構(gòu)，以獲得不同的性能，改善工藝性能和延，改善工藝性能和延長使用壽命。長使用壽命。引子w金屬材料主要性能：金屬材料主要性能：力學性能力學性能、物理性能、化學性、物理性能、化學性能和能和工藝性能工藝性能等。等。w金屬材料金屬材料：純金屬：純金屬(應用較少：價貴、強度低應用較少：價貴、強度低)和合和合金（常用）。金（常用）。w力學性能力學性能：金屬材料

3、在：金屬材料在外力作用下外力作用下所表現(xiàn)所表現(xiàn)的抵抗能的抵抗能力力性能指標：性能指標：彈性、塑性、強度、硬度、韌性彈性、塑性、強度、硬度、韌性，且是機械設計、材料選擇、工藝評定、材料檢驗的且是機械設計、材料選擇、工藝評定、材料檢驗的主要主要依據(jù)依據(jù)。w工藝性能工藝性能：指金屬材料具有的：指金屬材料具有的能夠適應各種加工工能夠適應各種加工工藝要求的能力藝要求的能力，是力學、物理和化學性能的綜合表，是力學、物理和化學性能的綜合表現(xiàn)，包括現(xiàn)，包括鑄造性能、鍛造性能、熱處理性能和切削鑄造性能、鍛造性能、熱處理性能和切削加工性能加工性能。1.1.1金屬材料的力學性能w1.1.1.1強度強度1屈服點屈服點

4、2抗拉強度抗拉強度w1.1.1.2 塑性塑性1）斷后伸長率）斷后伸長率 2）斷面收縮率）斷面收縮率 w1.1.1.3 硬度硬度1布氏硬度布氏硬度2洛氏硬度洛氏硬度w1.1.1.4 沖擊韌度沖擊韌度w1.1.1.5 疲勞強度疲勞強度1.1.1.1強度w強度強度： 指機金屬材料在外力作用下指機金屬材料在外力作用下抵抗塑性抵抗塑性變形和斷裂的能力變形和斷裂的能力。w強度大小可按國家標準的規(guī)定強度大小可按國家標準的規(guī)定通過通過拉伸試驗拉伸試驗來測定來測定。 1屈服點屈服點2抗拉強度抗拉強度1屈服點w屈服屈服：當負荷不再增加時，而試樣的塑性變：當負荷不再增加時，而試樣的塑性變形量明顯增加的現(xiàn)象。形量明顯

5、增加的現(xiàn)象。w屈服點屈服點：產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的應力。：產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的應力。除低碳鋼、中碳鋼及少數(shù)合金鋼有屈服現(xiàn)象外，除低碳鋼、中碳鋼及少數(shù)合金鋼有屈服現(xiàn)象外，大多數(shù)金屬材料沒有明顯的屈服現(xiàn)象。大多數(shù)金屬材料沒有明顯的屈服現(xiàn)象。因此，規(guī)定產(chǎn)生因此，規(guī)定產(chǎn)生0.2%殘余伸長時的應力作為屈服殘余伸長時的應力作為屈服強度。強度。2抗拉強度w試樣在拉斷前所能承受的最大應力稱為抗拉試樣在拉斷前所能承受的最大應力稱為抗拉強度。強度。w顯然，試樣不能在承受此載荷的條件下工作，顯然，試樣不能在承受此載荷的條件下工作，這樣將導致構(gòu)件破壞。這樣將導致構(gòu)件破壞。1.1.1.2 塑性w金屬在外力作用下產(chǎn)生塑性變形，其表

6、示：金屬在外力作用下產(chǎn)生塑性變形，其表示：1）斷后伸長率）斷后伸長率 2）斷面收縮率）斷面收縮率1）斷后伸長率w斷后伸長率：斷后伸長率：試樣拉斷后，標距的伸長與原試樣拉斷后，標距的伸長與原始長度的百分比。始長度的百分比。w一般規(guī)定一般規(guī)定短試樣短試樣：L=5d，長試樣長試樣：L=10d2）斷面收縮率w斷面收縮率斷面收縮率：試樣拉斷后，縮頸處橫截面積：試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的最大減縮量與原橫截面積的百分比。的最大減縮量與原橫截面積的百分比。以上兩個數(shù)值越大，說明金屬材料的塑性越好，以上兩個數(shù)值越大，說明金屬材料的塑性越好，良好的塑性是金屬進行塑性加工的必要條件，一良好的塑性是金屬進行塑性加工

7、的必要條件，一般斷后伸長率達般斷后伸長率達5、斷面收縮率達、斷面收縮率達10可滿足可滿足要求。要求。1.1.1.3 硬度w硬度：硬度：1）指金屬材料表面抵抗硬物壓入的能力；）指金屬材料表面抵抗硬物壓入的能力；2）金屬表面對局部塑性變形的抗力。）金屬表面對局部塑性變形的抗力。w硬度是硬度是檢驗毛坯或成品件、熱處理件檢驗毛坯或成品件、熱處理件的重要的重要性能指標。性能指標。w硬度指標：硬度指標：1布氏硬度布氏硬度2洛氏硬度洛氏硬度1布氏硬度w測量方法測量方法：將一定直徑：將一定直徑（10，5，2.5，2，1mm）的淬火球加以）的淬火球加以一定的載荷，壓入被測一定的載荷，壓入被測金屬材料的表面，根據(jù)

8、金屬材料的表面，根據(jù)所用載荷的大小和所得所用載荷的大小和所得壓痕面積來計算壓痕球壓痕面積來計算壓痕球面上的平均壓力。面上的平均壓力。wHBS（淬火鋼球）（淬火鋼球）wHBW（硬質(zhì)合金球）（硬質(zhì)合金球）布氏硬度布氏硬度測量特點測量特點：數(shù)據(jù)較準數(shù)據(jù)較準確，但不確，但不宜于測太宜于測太薄、太硬薄、太硬的材料的材料 2洛氏硬度w測量方法測量方法：在特點的壓頭上加上壓力壓入被：在特點的壓頭上加上壓力壓入被測資料，根據(jù)壓痕的深度來度量材料的硬度測資料，根據(jù)壓痕的深度來度量材料的硬度值。值。壓痕越深，材料愈軟，硬度值愈低壓痕越深，材料愈軟，硬度值愈低。w按壓頭種類和所加載荷不同，按壓頭種類和所加載荷不同，

9、洛氏硬度指標洛氏硬度指標符號符號有：有：HRA、HRB、HRC。工程上常使用。工程上常使用HRC硬度指標。硬度指標。w洛氏硬度洛氏硬度測量特點測量特點：操作：操作簡便迅速簡便迅速，可，可直接直接從表盤上從表盤上讀讀出硬度值，沒有單位。由于出硬度值，沒有單位。由于壓痕壓痕小小，可用于成品及薄件檢驗可用于成品及薄件檢驗，但，但不如布氏硬不如布氏硬度試驗準確度試驗準確。1.1.1.4 沖擊韌度w由于由于許多機械經(jīng)常受到?jīng)_擊載荷許多機械經(jīng)常受到?jīng)_擊載荷必須具必須具有抵抗沖擊載荷而不破壞的能力。有抵抗沖擊載荷而不破壞的能力。w沖擊韌度沖擊韌度：金屬材料：金屬材料抵抗沖擊載荷的能力抵抗沖擊載荷的能力。w沖

10、擊由于是瞬時的，其載荷沖擊由于是瞬時的，其載荷比靜載荷要大比靜載荷要大的的多。多。沖擊試驗w工程上常用工程上常用一次擺錘一次擺錘沖擊沖擊測定沖擊韌度。測定沖擊韌度。w沖擊韌度沖擊韌度不直接用于不直接用于設計計算設計計算材料往材料往往不是一次沖擊破壞往不是一次沖擊破壞的。的。1.1.1.5 疲勞強度w疲勞疲勞：在：在交變載荷交變載荷下工作的零件雖然下工作的零件雖然工作應工作應力遠低于抗拉強度力遠低于抗拉強度，甚至低于屈服點，但在，甚至低于屈服點，但在長時間工作后會長時間工作后會突然斷裂突然斷裂。w特點特點：疲勞斷裂時：疲勞斷裂時不發(fā)生明顯的塑性變形不發(fā)生明顯的塑性變形，斷裂是斷裂是突然突然的，具

11、有很大的危險性，常造成的，具有很大的危險性，常造成嚴重的事故。嚴重的事故。1.1.1.5 疲勞強度w據(jù)統(tǒng)計，損壞的零件中，據(jù)統(tǒng)計，損壞的零件中，80由于金屬疲勞由于金屬疲勞而造成的而造成的。w疲勞強度疲勞強度：在一定的循環(huán)次數(shù)下不發(fā)生斷裂：在一定的循環(huán)次數(shù)下不發(fā)生斷裂的最大應力。的最大應力。循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù)：鋼鐵鋼鐵107，非鉄金屬非鉄金屬108，當循環(huán)應力對稱時，疲勞強度用表示。，當循環(huán)應力對稱時，疲勞強度用表示。w疲勞破壞通常發(fā)生在金屬材料最薄弱的部疲勞破壞通常發(fā)生在金屬材料最薄弱的部位位材料內(nèi)部材料內(nèi)部缺陷缺陷、加工造成的、加工造成的磨痕、刀磨痕、刀痕痕、局部應力集中產(chǎn)生的、局部應力集中

12、產(chǎn)生的裂紋裂紋。11金屬材料的工藝性能w1鑄造性能鑄造性能w2鍛造性能鍛造性能w3焊接性能焊接性能w4切削加工性能切削加工性能1鑄造性能w鑄造鑄造：將：將熔融金屬熔融金屬澆鑄、壓射或吸入澆鑄、壓射或吸入鑄造型腔鑄造型腔中，中，待其待其凝固后得到凝固后得到一定形狀和性能的一定形狀和性能的鑄件鑄件的方法。的方法。w鑄造性能鑄造性能：澆鑄時液態(tài)金屬的：澆鑄時液態(tài)金屬的流動性、凝固時的收流動性、凝固時的收縮性和偏析傾向縮性和偏析傾向。w流動性好流動性好：金屬具有良好的：金屬具有良好的充滿型腔充滿型腔的能力，能鑄的能力，能鑄出大而薄的鑄件。出大而薄的鑄件。w收縮收縮：液態(tài)金屬凝固時：液態(tài)金屬凝固時體積收

13、縮體積收縮和凝固后的和凝固后的線收縮線收縮，收縮小可收縮小可提高液態(tài)金屬的利用率，提高液態(tài)金屬的利用率，減少變形和裂紋減少變形和裂紋的可能性。的可能性。w偏析偏析：鑄件：鑄件凝固后各化學成分的不均勻凝固后各化學成分的不均勻，若偏析嚴，若偏析嚴重，將使鑄件的力學性能變差。重，將使鑄件的力學性能變差。w灰鑄鐵和青銅具有良好的鑄造性能?；诣T鐵和青銅具有良好的鑄造性能。2鍛造性能w鍛造性能鍛造性能：材料在壓力加工時，：材料在壓力加工時，能改變形狀能改變形狀而不產(chǎn)生裂紋的性能而不產(chǎn)生裂紋的性能，是材料塑性好壞的表，是材料塑性好壞的表現(xiàn)?，F(xiàn)。w鍛造性鍛造性：低碳鋼低碳鋼良好；碳鋼比良好；碳鋼比合金鋼合金鋼

14、好；好；鑄鐵無鑄鐵無。3焊接性能w焊接性能焊接性能：材料在通常：材料在通常焊接方法和焊接工藝條焊接方法和焊接工藝條件下，件下，能否獲得質(zhì)量良能否獲得質(zhì)量良好焊縫的性能好焊縫的性能。w焊接性能好焊接性能好焊縫中焊縫中不易產(chǎn)生氣孔、夾渣或不易產(chǎn)生氣孔、夾渣或裂紋裂紋。w焊接性能比較焊接性能比較：低碳鋼：低碳鋼好，高碳鋼和鑄鐵較差。好，高碳鋼和鑄鐵較差。4切削加工性能w切削加工性能切削加工性能：對工件材料：對工件材料進行切削加工的進行切削加工的難易程度難易程度。w與與材料本身材料本身化學成分、金相組織、刀具幾何化學成分、金相組織、刀具幾何形狀形狀有關有關。w硬度過高或過低、韌性過大硬度過高或過低、韌

15、性過大切削性能較切削性能較差。差。w灰鑄鐵具有良好的切削加工性能?；诣T鐵具有良好的切削加工性能。12鋼的熱處理w1.2.1退火退火w1.2.2正火正火w1.2.3淬火淬火w1.2.4回火回火w1.2.5鋼的表面熱處理鋼的表面熱處理引子w熱處理熱處理：將鋼在固：將鋼在固態(tài)下通過態(tài)下通過加熱、保加熱、保溫和不同的冷卻方溫和不同的冷卻方式式，改變金屬內(nèi)部改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，從而，從而獲得所獲得所需性能需性能的操作工藝，的操作工藝，工藝曲線如圖工藝曲線如圖14。引子w特點特點：不改變工件的形狀和尺寸，只改變工件的性：不改變工件的形狀和尺寸，只改變工件的性能（能（強度、硬度、耐磨性、塑性、韌性、加工性

16、強度、硬度、耐磨性、塑性、韌性、加工性能能）。）。w作用作用：材料給人們提供的性能是有限的，經(jīng)過熱處：材料給人們提供的性能是有限的，經(jīng)過熱處理的零件，可以使材料的理的零件，可以使材料的各種性能得到很大的改善各種性能得到很大的改善和提高，和提高，充分發(fā)揮材料的潛力，延長壽命和節(jié)約材充分發(fā)揮材料的潛力，延長壽命和節(jié)約材料料。機床、汽車、拖拉機制造中，機床、汽車、拖拉機制造中，80的材料要熱處理。的材料要熱處理。刀具、量具、模具和滾動軸承要全部進行熱處理。刀具、量具、模具和滾動軸承要全部進行熱處理。引子熱處理分類：熱處理分類：引子w零件制造一般過程零件制造一般過程：選原料：選原料鍛造鍛造預選預選熱處

17、理熱處理機械加工機械加工最終熱處理。最終熱處理。w預選熱處理預選熱處理：退火和正火：退火和正火消除組織缺陷和消除組織缺陷和內(nèi)應力。內(nèi)應力。w含碳量含碳量鋼：鋼：0.0218-2.11%；鐵：；鐵：2.11%；45號鋼號鋼b600MPa。熱處理工藝曲線示意圖相圖相圖相圖以相組成物表示的鉄碳合金相圖以組織組成物表示的鉄碳合金相圖奧氏體形成過程金相組織w鐵素體鐵素體F：室溫下碳溶量：室溫下碳溶量0.0008%，727溶溶0.0218%強度和硬度（強度和硬度（HB=5080）低，而塑）低，而塑性和韌性好的相；性和韌性好的相；3050，7080，b180280MPaw奧氏體奧氏體A：最高溶碳：最高溶碳2

18、.11%（1148）HB170220；4050塑性很高。塑性很高。w滲碳體滲碳體Fe3C：含碳量：含碳量6.69%。熔點熔點1227，硬度很高（硬度很高（HB=800）而脆，塑性幾乎為零。）而脆，塑性幾乎為零。w滲碳體在鋼和鑄鐵中，一般呈片狀、網(wǎng)狀或球狀存滲碳體在鋼和鑄鐵中，一般呈片狀、網(wǎng)狀或球狀存在。它的形狀和分布對鋼的性能影響很大，是鐵碳在。它的形狀和分布對鋼的性能影響很大，是鐵碳合金的重要強化相。合金的重要強化相。金相組織加熱冷卻臨界溫度金相組織w上貝氏體上貝氏體550 ：脆：脆性較大、硬性較大、硬度較低。度較低。w下貝氏體下貝氏體350 ：較：較高強度和硬高強度和硬度，良好的度，良好的

19、塑性和韌性。塑性和韌性。w馬氏體馬氏體230：高：高硬度硬度上貝氏體（上貝氏體（400400） 下貝氏體（下貝氏體（ 400400 ）板條馬氏體（板條馬氏體（400400） 針狀馬氏體（針狀馬氏體（400400 ）1.2.1退火 w退火退火：將鋼加熱到高于或低于臨界溫度，保：將鋼加熱到高于或低于臨界溫度，保溫一段時間后緩慢冷卻（隨爐冷卻或埋入導溫一段時間后緩慢冷卻（隨爐冷卻或埋入導熱性能較差的介質(zhì)中），從而獲得接近平衡熱性能較差的介質(zhì)中），從而獲得接近平衡組織的一種熱處理工藝。組織的一種熱處理工藝。退火可以獲得接近平衡狀態(tài)的組織，與其它熱處退火可以獲得接近平衡狀態(tài)的組織，與其它熱處理工藝相比，

20、退火鋼的硬度最低，內(nèi)應力可全部理工藝相比，退火鋼的硬度最低，內(nèi)應力可全部消除，可提高剛才冷變形后的塑性。又由于退火消除，可提高剛才冷變形后的塑性。又由于退火過程中發(fā)生重結(jié)晶，故可細化晶粒，改善組織，過程中發(fā)生重結(jié)晶，故可細化晶粒，改善組織，所以退火可以達到各個不同的目的。所以退火可以達到各個不同的目的。w退火退火w正火正火1.2.2正火w正火正火: 將鋼加熱到將鋼加熱到Ac3（亞共析鋼）或（亞共析鋼）或Accm（過共析鋼）以上（過共析鋼）以上3050，保溫后從爐中，保溫后從爐中取出在空氣中冷卻的一種操作方法。取出在空氣中冷卻的一種操作方法。正火的冷卻速度較退火快，所得到的組織較細，正火的冷卻速

21、度較退火快，所得到的組織較細，強度和硬度較高。強度和硬度較高。此外，正火是在爐外冷卻，不占用加熱設備，生此外，正火是在爐外冷卻，不占用加熱設備，生產(chǎn)周期比退火短，生產(chǎn)效率高，能量消耗少，工產(chǎn)周期比退火短，生產(chǎn)效率高，能量消耗少，工藝簡單經(jīng)濟，所以低碳鋼多采用正火來代替退火。藝簡單經(jīng)濟，所以低碳鋼多采用正火來代替退火。1.2.3淬火w淬火：淬火：將鋼加熱到將鋼加熱到Ac3（亞共析鋼）或（亞共析鋼）或Ac1（過共析鋼）以上（過共析鋼）以上3050 ，保溫后在水中，保溫后在水中或油中快速冷卻的一種操作工藝?；蛴椭锌焖倮鋮s的一種操作工藝。w淬火目的淬火目的: 為了獲得馬氏體組織，然后再配合為了獲得馬氏

22、體組織，然后再配合適當?shù)幕鼗穑@得多種多樣的使用性能。適當?shù)幕鼗?，獲得多種多樣的使用性能。如：刀具和量具如：刀具和量具高的硬度和耐磨性；軸和齒高的硬度和耐磨性；軸和齒輪輪較好的韌性。較好的韌性。淬火回火。淬火回火。回火通常作為最終熱處理?；鼗鹜ǔＷ鳛樽罱K熱處理。4545鋼的正常淬火鋼的正常淬火 組織（組織（400400）3535鋼的鋼的760760淬火淬火 組織（組織（400400）T12T12鋼的正常淬火鋼的正常淬火 組織（組織（400400）1.2.3淬火w淬透性：淬透性：鋼獲得淬硬層深度的能力，淬硬層越深，鋼獲得淬硬層深度的能力，淬硬層越深，表明鋼的淬透性越好。表明鋼的淬透性越好。w鋼的

23、淬透性好壞對力學性能的影響很大，當工件整鋼的淬透性好壞對力學性能的影響很大，當工件整個截面都淬透時，回火后表面和心部得到完全一致個截面都淬透時，回火后表面和心部得到完全一致的力學性能；若不能全部淬透，表面和心部的組織的力學性能；若不能全部淬透，表面和心部的組織不同，經(jīng)回火后的性能就不一致不同，經(jīng)回火后的性能就不一致。w淬硬性：淬硬性：指淬火后獲得的最高硬度，主要取決于馬指淬火后獲得的最高硬度，主要取決于馬氏體中的含碳量。氏體中的含碳量。w淬透性好的鋼，它的淬硬性不一定高，如：高碳工淬透性好的鋼，它的淬硬性不一定高，如：高碳工具鋼與低碳合金鋼，前者淬硬性較高，后者淬透性具鋼與低碳合金鋼，前者淬硬

24、性較高，后者淬透性較高。較高。w碳鋼的碳鋼的淬火溫淬火溫度范圍度范圍w鋼的熱處鋼的熱處理與硬度理與硬度（影線部（影線部分為合適分為合適的切削加的切削加工硬度范工硬度范圍）圍）1.2.4回火w淬火后應及時回火，淬火后應及時回火，以保證達到所需要的性以保證達到所需要的性能。能。w淬火：硬而脆，存在內(nèi)應力。淬火：硬而脆，存在內(nèi)應力。w回火：回火：將淬火的鋼重新加熱到將淬火的鋼重新加熱到Ac1以下某一以下某一溫度，保溫一段時間，然后置于空氣或水中溫度，保溫一段時間，然后置于空氣或水中冷卻。冷卻。1.2.4回火w目的：目的：1）降低淬火鋼的脆性和內(nèi)應力降低淬火鋼的脆性和內(nèi)應力，防止變形或開裂。，防止變形

25、或開裂。2）調(diào)整和穩(wěn)定淬火鋼的結(jié)晶組織調(diào)整和穩(wěn)定淬火鋼的結(jié)晶組織，以保證工件不再發(fā)生形，以保證工件不再發(fā)生形狀和尺寸的改變。狀和尺寸的改變。3）獲得不同需要的力學性能獲得不同需要的力學性能，通過適當?shù)幕鼗饋慝@得所要，通過適當?shù)幕鼗饋慝@得所要求的強度、硬度和韌性，以滿足各種工件的不同使用要求的強度、硬度和韌性，以滿足各種工件的不同使用要求。淬火經(jīng)回火后，硬度隨回火溫度的升高而降低，求。淬火經(jīng)回火后，硬度隨回火溫度的升高而降低，回回火一般也是熱處理的最后一道工序火一般也是熱處理的最后一道工序。w根據(jù)工件的不同性能要求，將回火分類如下：根據(jù)工件的不同性能要求，將回火分類如下：1）低溫回火（）低溫回火

26、（150250）2）中溫回火（）中溫回火（350500）3）高溫回火（）高溫回火（500600）1.2.4回火1）低溫回火（）低溫回火（150250）回火馬氏體：回火馬氏體：降低降低淬火鋼的應力和脆性，提高韌性，保持高硬度和耐淬火鋼的應力和脆性，提高韌性，保持高硬度和耐磨性。磨性。高碳鋼刀具、冷作模具、量具、滾動軸高碳鋼刀具、冷作模具、量具、滾動軸承和滲碳、表面淬火件承和滲碳、表面淬火件。2）中溫回火（）中溫回火（350500）回火托氏體：回火托氏體：顯著顯著減少工件的淬火應力和脆性，具有較高的彈性極限減少工件的淬火應力和脆性，具有較高的彈性極限和屈服點，并具有一定的韌性和屈服點，并具有一定的

27、韌性彈簧、彈性夾頭彈簧、彈性夾頭和鍛模的熱處理和鍛模的熱處理。3）高溫回火（）高溫回火（500600）回火索氏體：回火索氏體：使工使工件獲得強度、硬度、塑性和韌性都較好的綜合力學件獲得強度、硬度、塑性和韌性都較好的綜合力學性能性能。淬火后高溫回火。淬火后高溫回火調(diào)質(zhì)處理、調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)處理、調(diào)質(zhì)用用于受力情況復雜的重要零件（于受力情況復雜的重要零件（軸、齒輪、連桿軸、齒輪、連桿）w250350容易發(fā)生回火脆性，故避開。容易發(fā)生回火脆性，故避開。1.2.5鋼的表面熱處理 w表面層強化的表面層強化的提出提出要求材料具有耐磨的高硬要求材料具有耐磨的高硬度度 要求材料具有抗沖擊的高韌性：要求材料具有抗沖擊的

28、高韌性：表層承受著比表層承受著比內(nèi)部高的應力內(nèi)部高的應力對零件的表面層提出了強化對零件的表面層提出了強化（表（表面的高的強度、硬度、耐磨性、疲勞極限，內(nèi)部保面的高的強度、硬度、耐磨性、疲勞極限，內(nèi)部保持足夠的塑性和韌性）的要求。持足夠的塑性和韌性）的要求。w表面熱處理：表面熱處理：w1表面淬火表面淬火：快速加熱、噴水冷卻。加熱：感應、：快速加熱、噴水冷卻。加熱：感應、火焰、電接觸、電解液。前兩者應用最多?；鹧妗㈦娊佑|、電解液。前兩者應用最多。w2化學熱處理化學熱處理：放入特定介質(zhì)中加熱和保溫，使：放入特定介質(zhì)中加熱和保溫，使一種或幾種元素滲入工件表面。一種或幾種元素滲入工件表面。w1）滲碳）滲

29、碳 滲入碳原子（氣體、固體、液體）滲入碳原子（氣體、固體、液體）w2）氮化）氮化 滲入氮原子滲入氮原子 13常用的金屬材料w金屬材料包括：鋼鐵材料、非鐵金屬。金屬材料包括：鋼鐵材料、非鐵金屬。w鋼鐵材料包括：鋼、鑄鐵。鋼應用最廣泛。鋼鐵材料包括：鋼、鑄鐵。鋼應用最廣泛。w非鐵金屬包括：鋼以外的金屬及其合金。非鐵金屬包括：鋼以外的金屬及其合金。w1.3.1 碳素鋼碳素鋼w1.3.2 合金鋼合金鋼w1.3.3 鑄鐵鑄鐵1.3.1 碳素鋼w含碳含碳2.11%，實際，實際1.5%，其中含有少，其中含有少量量Si、Mn、P、S等等w1. 碳素鋼的分類碳素鋼的分類w2碳鋼的牌號和用途碳鋼的牌號和用途1.

30、碳素鋼的分類w1）按）按含碳量含碳量分類分類 低碳鋼。低碳鋼。w(C)0.25% 中碳鋼。中碳鋼。w(C)= 0.25%-0.6%高碳鋼。高碳鋼。w(C)0.6%w2）按鋼的）按鋼的質(zhì)量質(zhì)量分類（分類（雜質(zhì)雜質(zhì)）普通鋼。普通鋼。 w(S)0.055%，w(P)0.045%優(yōu)質(zhì)鋼。優(yōu)質(zhì)鋼。 w(S)、w(P)0.04%高級優(yōu)質(zhì)鋼。高級優(yōu)質(zhì)鋼。w(S)、w(P)0.03%w3）按）按用途用途分類分類碳素結(jié)構(gòu)鋼。碳素結(jié)構(gòu)鋼。 用于制造工程結(jié)構(gòu)（如橋梁、船舶和用于制造工程結(jié)構(gòu)（如橋梁、船舶和建筑）和機械零件（如齒輪、軸和連桿）建筑）和機械零件（如齒輪、軸和連桿）低、中碳低、中碳鋼。鋼。碳素工具鋼。碳素

31、工具鋼。 用于制造各種工具（如刀具、模具、用于制造各種工具（如刀具、模具、量具）量具）高碳鋼。高碳鋼。2碳鋼的牌號和用途w與合金鋼相比，與合金鋼相比，碳鋼優(yōu)點碳鋼優(yōu)點：工業(yè)應用最廣泛，：工業(yè)應用最廣泛，冶煉方便、價格低廉、產(chǎn)量大、優(yōu)良的可鍛冶煉方便、價格低廉、產(chǎn)量大、優(yōu)良的可鍛性、焊接性、切削加工性能。性、焊接性、切削加工性能。w為了管理為了管理命名和編號：命名和編號：w（1）碳素工具鋼）碳素工具鋼 w（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 w（3）碳素工具鋼）碳素工具鋼 w（4）鑄鋼）鑄鋼 （1）碳素工具鋼w工程中工程中應用最多的鋼種應用最多的鋼種，約占鋼總量的，約占鋼總量的7080w它的碳素

32、結(jié)構(gòu)鋼牌號由以下四部分組成：它的碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號由以下四部分組成：1）屈服點字母）屈服點字母Q2）屈服點數(shù)值）屈服點數(shù)值MPa3）質(zhì)量等級）質(zhì)量等級A/B/C/D依次提高依次提高4）脫氧方法）脫氧方法F沸騰鋼沸騰鋼b半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼Z鎮(zhèn)靜鋼（可省略）鎮(zhèn)靜鋼（可省略）TZ特素鎮(zhèn)靜鋼（可省略）特素鎮(zhèn)靜鋼（可省略）wQ235AF表示屈服點為表示屈服點為235MPa的的A級沸騰鋼級沸騰鋼用于建筑、車輛、船舶等用于建筑、車輛、船舶等 （2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼w用于制造重要零件，前兩位數(shù)字表示平均含用于制造重要零件，前兩位數(shù)字表示平均含碳量（質(zhì)量分數(shù)）的碳量（質(zhì)量分數(shù)）的萬分數(shù)萬分數(shù)：45鋼鋼含碳含碳量為量為0

33、.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。w用途：用途：15、20鋼鋼一般的表面滲碳鋼：制造導套、擋一般的表面滲碳鋼：制造導套、擋塊和摩擦片塊和摩擦片耐磨零件；耐磨零件；40、45、50鋼鋼調(diào)制鋼：用于制造齒輪、絲調(diào)制鋼：用于制造齒輪、絲杠、連桿和各種軸類零件；杠、連桿和各種軸類零件；6585鋼鋼碳素彈簧鋼。碳素彈簧鋼。（3）碳素工具鋼w用途：制造刀具、量具和模具用途：制造刀具、量具和模具w性能：高的硬度和耐磨性，平均含碳量性能：高的硬度和耐磨性，平均含碳量0.7-1.3%高碳鋼高碳鋼w牌號：牌號：T含碳量的千分數(shù)：含碳量的千分數(shù)：T12平均含碳平均含碳量量1.2的碳素工具鋼。的碳素工具鋼。

34、若為高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，牌號后加若為高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，牌號后加AT12A；所有碳素工具鋼都要經(jīng)過熱處理后，才能進一步所有碳素工具鋼都要經(jīng)過熱處理后，才能進一步提高硬度和耐磨性。提高硬度和耐磨性。 （4）鑄鋼w鑄造碳鋼鑄造碳鋼w用途用途：用于：用于受沖擊負荷受沖擊負荷作用的形狀復雜件作用的形狀復雜件軋鋼機機架、重載大型齒輪和飛輪。軋鋼機機架、重載大型齒輪和飛輪。w牌號：牌號：ZG鑄件屈服強度抗拉強度。鑄件屈服強度抗拉強度。ZG200-400：0.2200MPa,b400MPa1.3.2 合金鋼w合金鋼：碳鋼合金元素（合金鋼：碳鋼合金元素（Mn、Si、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr、

35、Xt）w1分類分類w（1）按用途）按用途1）合金結(jié)構(gòu)鋼）合金結(jié)構(gòu)鋼 2）合金工具鋼）合金工具鋼 3）特殊性能鋼）特殊性能鋼 w（2）按合金元素總含量）按合金元素總含量1）低合金鋼）低合金鋼5% 2）中合金鋼）中合金鋼=5%-10% 3）高合金鋼）高合金鋼10%w（3）按冶金質(zhì)量不同）按冶金質(zhì)量不同1）優(yōu)質(zhì)鋼）優(yōu)質(zhì)鋼 2）高級優(yōu)質(zhì)鋼（鋼號后加）高級優(yōu)質(zhì)鋼（鋼號后加“A”）3）特級優(yōu)質(zhì)鋼（鋼號后加）特級優(yōu)質(zhì)鋼（鋼號后加“E”） w2. 合金牌號表示方法合金牌號表示方法 1）合金結(jié)構(gòu)鋼：w合金滲碳鋼合金滲碳鋼用于制造受沖擊載荷和強烈的摩擦、磨損用于制造受沖擊載荷和強烈的摩擦、磨損的條件下工作的零件。

36、的條件下工作的零件。w含碳量含碳量：0.1-0.25%，經(jīng)滲碳、淬火和低溫回火后，表面具，經(jīng)滲碳、淬火和低溫回火后，表面具有高硬度、高耐磨性而心部具有足夠的塑性和韌性。有高硬度、高耐磨性而心部具有足夠的塑性和韌性。w滲碳鋼按淬透性分類滲碳鋼按淬透性分類：低淬透性鋼（低淬透性鋼（15、20、20Cr）中淬透性鋼（中淬透性鋼（20CrMnTi、20CrMnMo）高淬透性鋼（高淬透性鋼（18Cr2Ni4WA、20Cr2Ni4A）w合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼w含碳量含碳量： 0.250.5%，常加入，常加入Mn、Si、Cr、Ni提高鋼提高鋼的淬透性。用于各種負荷較大、受沖擊的重要機器零件：軸的淬透性。用于各

37、種負荷較大、受沖擊的重要機器零件：軸類件、連桿、高強度螺拴。類件、連桿、高強度螺拴。40Cr常用，良好的塑性、高的淬透性。常用，良好的塑性、高的淬透性。2）合金工具鋼w比碳素工具鋼比碳素工具鋼：更高硬度、耐磨性，更好的淬透性、：更高硬度、耐磨性，更好的淬透性、熱硬性和回火穩(wěn)定性。熱硬性和回火穩(wěn)定性。刃具、模具、量具：制刃具、模具、量具：制造截面大、形狀復雜、性能高。造截面大、形狀復雜、性能高。w分類：分類：低合金工具鋼低合金工具鋼碳素工具鋼少量合金元素（碳素工具鋼少量合金元素（Mn、Si、Cr、W、V提高淬透性和回火穩(wěn)定性）提高淬透性和回火穩(wěn)定性）更高更高的強度、耐磨性、熱硬性（的強度、耐磨性

38、、熱硬性（260保持保持60HRC）。）。常用常用CrWMn高速鋼。高速鋼。鋒鋼鋒鋼高速切削：良好的熱硬性高速切削：良好的熱硬性（600）w含含W、V、Mo、Cr等等高的硬度和耐磨性、較高高的硬度和耐磨性、較高的熱硬性、足夠的強度和韌性。的熱硬性、足夠的強度和韌性。w常用的常用的：W18Cr4V、W9Cr4V2、W6Mo5Cr4V2、3）特殊性能鋼w有一些特殊的物理或化學性能。有一些特殊的物理或化學性能。w不銹鋼不銹鋼：1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13w耐熱鋼耐熱鋼。 包括抗氧化鋼、熱強鋼。包括抗氧化鋼、熱強鋼。用用于于高壓鍋爐、汽輪機、內(nèi)燃機和熱處理爐高壓鍋爐、汽輪機、內(nèi)燃機和

39、熱處理爐。w耐磨鋼耐磨鋼。 沖擊載荷下發(fā)生沖擊硬化的高錳沖擊載荷下發(fā)生沖擊硬化的高錳鋼。鋼。制造制造破碎機齒板、大型磨球機襯板、破碎機齒板、大型磨球機襯板、挖掘機鏟齒、履帶、鐵軌道岔挖掘機鏟齒、履帶、鐵軌道岔防彈裝甲防彈裝甲車板和保險箱車板和保險箱。2. 合金牌號表示方法：合金元素符號數(shù)字w1）最前的數(shù)字最前的數(shù)字含碳量含碳量：w低合金鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金彈簧鋼低合金鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金彈簧鋼2位，位，0.03用用00表示：表示：萬分之萬分之；w不銹鋼、耐熱鋼不銹鋼、耐熱鋼1位：位：千分之千分之，1/1000用用0表示；表示；w合金工具鋼合金工具鋼1位：位：千分之千分之，w(C)1%不標含碳量；不標含碳量；w高速鋼高速鋼1%也不標出。也不標出。w2）合金元素后的數(shù)字合金元素后的數(shù)字：含合金量：含合金量1.5%不標；大于不標；大于1.5%、2.5%、3.