學(xué)習(xí)單元二 鋼鐵材料

1、學(xué)習(xí)單元二學(xué)習(xí)單元二 鋼鐵材料鋼鐵材料學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一 金屬晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶金屬晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶大多數(shù)金屬為大多數(shù)金屬為銀白色銀白色大多數(shù)金屬為大多數(shù)金屬為固固體體大多數(shù)金屬大多數(shù)金屬有光有光澤澤大多數(shù)金屬大多數(shù)金屬熔沸點(diǎn)高熔沸點(diǎn)高大多數(shù)金屬大多數(shù)金屬能導(dǎo)電導(dǎo)熱能導(dǎo)電導(dǎo)熱大多數(shù)金屬大多數(shù)金屬有延展性有延展性銅（紫紅色）銅（紫紅色）金（黃色）金（黃色）汞（液態(tài)）汞（液態(tài)）物理性質(zhì)物理性質(zhì)比較導(dǎo)電性（以銀的導(dǎo)電性為100作標(biāo)準(zhǔn)）密度（gcm-3）熔點(diǎn)()硬度（以金剛石的硬度為10作標(biāo)準(zhǔn)）銀銀銅銅 金金 鋁鋁 鋅鋅鐵鐵 鉛鉛100100999974746161272717177.97.9（優(yōu)）（優(yōu)）

2、（良）（良）金金 鉛鉛 銀銀 銅銅 鐵鐵 鋅鋅 鋁鋁 19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70 19.3 11.3 10.5 8.92 7.86 7.14 2.70 （大）（大）（小）（?。╂u鎢 鐵鐵 銅銅 金金 銀銀 鋁鋁 錫錫 3410 1535 1083 1064 962 660 2323410 1535 1083 1064 962 660 232 （高）（高）（低）（低）鉻鉻 鐵鐵 銀銀 銅銅 金金 鋁鋁 鉛鉛9 45 2.54 2.53 2.53 22.9 1.5 9 45 2.54 2.53 2.53 22.9 1.5 （大）（大）（?。ㄐ。┙饘僦罱?/p>

3、屬之最地殼中含量最高的金屬元素地殼中含量最高的金屬元素目前世界年產(chǎn)量最高的金屬目前世界年產(chǎn)量最高的金屬導(dǎo)電、導(dǎo)熱性最好的金屬導(dǎo)電、導(dǎo)熱性最好的金屬人體中含量最高的金屬元素人體中含量最高的金屬元素熔點(diǎn)最高的金屬熔點(diǎn)最高的金屬熔點(diǎn)最低的金屬熔點(diǎn)最低的金屬鋁鋁鈣鈣鐵鐵銀銀鎢鎢汞汞 根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)和表中提供的信息，并查閱有根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)和表中提供的信息，并查閱有關(guān)資料分析下列問題。關(guān)資料分析下列問題。1、為什么菜刀、鐮刀、錘子等用鐵制而不用鉛制？2、銀的導(dǎo)電性比銅好，為什么電線一般用銅制而不用銀制？3、為什么燈泡里的燈絲用鎢制而不用錫制？如果用錫制的話，可能出現(xiàn)什么情況？4、為什么有的鐵制品如水龍

4、頭等要鍍鉻？如果鍍金怎么樣？使用是否便利使用是否便利資源資源廢料是否廢料是否易于回收易于回收價(jià)格價(jià)格是否美觀是否美觀對(duì)環(huán)境的影響對(duì)環(huán)境的影響 考慮物質(zhì)的用途時(shí)，考慮物質(zhì)的用途時(shí)，需要考慮那些因素？需要考慮那些因素？資源豐富資源豐富無毒輕便無毒輕便耐磨耐腐蝕耐磨耐腐蝕美觀、易加工美觀、易加工第一節(jié)第一節(jié) 晶體的基本知識(shí)晶體的基本知識(shí) 一、晶體與非晶體晶體：原子（或分子）在三維空間按一定的幾何規(guī)律作周期性地排列的物體非晶體：原子（或分子）在三維空間無規(guī)則排列的物體 性能上的區(qū)別：二、晶格、晶胞和晶格常數(shù)晶體結(jié)構(gòu)：晶體中原子規(guī)則排列的方式晶格：通過原子中心劃出許多空間直線，由這些直線形成的空間格架晶

5、胞：反映晶格特征最小組成單元晶格常數(shù)：描述晶胞幾何特征的參數(shù) 棱長：a、b、c 夾角：、第二章第二章 金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)第二節(jié)第二節(jié) 金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬的晶體結(jié)構(gòu) 一、金屬的特性和金屬鍵金屬晶體是金屬鍵結(jié)合除晶體共有的特征外，還具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和塑性 二、金屬中常見的晶格要求：能夠畫出體心立方晶格和面心立方晶格第二章第二章 金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)第三節(jié)第三節(jié) 合金的晶體結(jié)構(gòu)合金的晶體結(jié)構(gòu) 一、幾個(gè)重要的概念合金由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬元素與非金屬元素組成的具有金屬特性的物質(zhì)，如鋁合金、鎂合金組元組成合金的最基本的、獨(dú)立的物質(zhì)，可以是純元素

6、或者穩(wěn)定的化合物二元合金由兩個(gè)組元構(gòu)成的合金,如鐵碳合金相合金中具有同一化學(xué)成分且結(jié)構(gòu)相同，并有界面與其它部分分開的均勻部分 二、 合金的相結(jié)構(gòu)合金中的基本相：固溶體和金屬化合物（一）固溶體：合金在固態(tài)下，組元間仍能互相溶解而形成的均勻相1、分類間隙固溶體：溶質(zhì)原子進(jìn)入溶劑晶格各結(jié)點(diǎn)間的空隙中（有限固溶體）置換固溶體：溶質(zhì)原子取代溶劑晶格某些結(jié)點(diǎn)上的原子 間隙固溶體 置換固溶體2、固溶體的性能固溶強(qiáng)化:通過溶入溶質(zhì)元素形成固溶體，使金屬材料的強(qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象。溶質(zhì)原子溶入形成合金固溶體晶格畸變阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)滑移變形困難強(qiáng)度硬度但同時(shí)塑性韌性 這是提高金屬材料力學(xué)性能的重要途徑之一（二）金屬化

7、合物:兩組元相互作用化合形成的新相，具有復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)，晶格類型與組成化合物各組元的晶格類型完全不同，可用化學(xué)分子式表示1、分類（1）正常價(jià)化合物（2）電子化合物（3）間隙化合物2、性能：熔點(diǎn)高，性能硬而脆 彌散強(qiáng)化：當(dāng)金屬化合物呈細(xì)小顆粒均勻分布在固溶體基體上時(shí)，將使合金的強(qiáng)度、硬度和耐磨性明顯提高的現(xiàn)象常見的是鐵和碳的化合物，如Fe3C 第二章第二章 金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)第四節(jié)第四節(jié) 實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu)實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu) 理想晶體+晶體缺陷實(shí)際晶體 實(shí)際晶體單晶體和多晶體一、多晶體與亞組織單晶體：晶體內(nèi)部晶格位向完全一致，各向異性多晶體：由許多晶粒組成的晶體，各向同性（

8、多晶體中各晶粒位向不同，表現(xiàn)出它們的平均性能各向同性 ） 一般金屬材料都是多晶體亞組織：晶粒內(nèi)部存在的許多尺寸更小、位向差也很小的小晶塊。相鄰亞組織間的邊界稱為亞晶界二、晶體的缺陷點(diǎn)缺陷造成局部晶格畸變，使晶體性能發(fā)生改變，如強(qiáng)度、硬度和電阻增加（一）點(diǎn)缺陷空位和間隙原子空位：晶格中沒有原子的結(jié)點(diǎn)，如2、4、5間隙原子：位于晶格間隙中的原子，如3金屬材料在高強(qiáng)度下，具有塑性變形能力，就是因?yàn)闀?huì)發(fā)生位錯(cuò) （二）線缺陷位錯(cuò)位錯(cuò)：晶體中某處有一列或若干列原子發(fā)生有規(guī)律的錯(cuò)排現(xiàn)象 刃型位錯(cuò)：晶體的一部分相對(duì)另一部分出現(xiàn)一個(gè)多余的原子面線缺陷位錯(cuò)金屬材料在高強(qiáng)度下，具有塑性變形能力，就是因?yàn)闀?huì)發(fā)生位錯(cuò)

9、（三）面缺陷晶界和亞晶界晶界：晶粒與晶粒之間的接觸界面亞晶界：相鄰亞組織間的邊界任務(wù)目標(biāo)任務(wù)目標(biāo)學(xué)習(xí)任務(wù)二學(xué)習(xí)任務(wù)二 碳鋼、合金鋼、鑄鐵碳鋼、合金鋼、鑄鐵1.1.能正確識(shí)別汽車上使用的碳鋼件、能正確識(shí)別汽車上使用的碳鋼件、合金鋼件及鑄鐵件合金鋼件及鑄鐵件2.2.了解碳鋼、合金鋼及鑄鐵的性能了解碳鋼、合金鋼及鑄鐵的性能 金屬材料是汽車用材的主體，單單金屬材料是汽車用材的主體，單單以重量而言，金屬材料就占到全車的以重量而言，金屬材料就占到全車的65658080，但是金屬材料的種類有成千，但是金屬材料的種類有成千上萬，怎么才能從中挑選出所需要的材上萬，怎么才能從中挑選出所需要的材料用來制造相應(yīng)的零件

10、呢？料用來制造相應(yīng)的零件呢？汽車上的金屬零件汽車上的金屬零件任務(wù)分析任務(wù)分析1制造零件選取相應(yīng)的材料需要了解以下內(nèi)容：制造零件選取相應(yīng)的材料需要了解以下內(nèi)容： 零件的主要性能要求零件的主要性能要求2 所選用材料的主要特性所選用材料的主要特性3 影響材料性能的主要因素影響材料性能的主要因素4 材料的大致加工工藝材料的大致加工工藝1 1碳鋼碳鋼 碳鋼通常指碳的質(zhì)量分碳鋼通常指碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于數(shù)小于2.11%2.11%的鐵碳合金。的鐵碳合金。因其冶煉方便，加工容易，因其冶煉方便，加工容易，價(jià)格便宜，性能可以滿足一價(jià)格便宜，性能可以滿足一般工程使用要求，所以是汽般工程使用要求，所以是汽車工業(yè)用材的主體

11、，占汽車車工業(yè)用材的主體，占汽車用材總量的用材總量的3/43/4左右。左右。一、一、 碳鋼（碳鋼（1 11 1）1.1.碳鋼的分類碳鋼的分類按碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分：按碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分：低碳鋼低碳鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為W WC C0.25%0.25%的鋼；的鋼；中碳鋼中碳鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%0.25%W WC C0.60%0.60%的鋼；的鋼；高碳鋼高碳鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為W WC C0.60%0.60%的鋼。的鋼。一、碳鋼（一、碳鋼（1 12 2）按材質(zhì)按材質(zhì)( (主要根據(jù)硫、磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)主要根據(jù)硫、磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)) )分：分：普通鋼普通鋼WWS S0.055%0.055%

12、，W WP P0.045%0.045%；優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼WWS S0.040%0.040%，W WP P0.040%0.040%；高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼WWS S0.030%0.030%，W WP P0.035%0.035%；特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼WWS S0.025%0.025%，W WP P0.030%0.030%。一、碳鋼（一、碳鋼（1 13 3）按用途分：按用途分：碳素結(jié)構(gòu)鋼：用于制造各種機(jī)器零件和工程結(jié)構(gòu)件。碳素結(jié)構(gòu)鋼：用于制造各種機(jī)器零件和工程結(jié)構(gòu)件。多為低碳鋼和中碳鋼。多為低碳鋼和中碳鋼。碳素工具鋼：用于制造各種刀具、量具和模具。多碳素工具鋼：用于制造各種刀具、量具和模具。多 為高碳鋼。

13、為高碳鋼。按冶煉方法分：平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼和電爐鋼。按冶煉方法分：平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼和電爐鋼。按煉鋼的脫氧程度分：沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和按煉鋼的脫氧程度分：沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和 半鎮(zhèn)靜鋼。半鎮(zhèn)靜鋼。一、碳鋼（一、碳鋼（1 14 4）2.2.汽車常用碳鋼汽車常用碳鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼這類鋼主要保證機(jī)械性能，故其牌號(hào)體現(xiàn)其機(jī)械性能。這類鋼主要保證機(jī)械性能，故其牌號(hào)體現(xiàn)其機(jī)械性能。 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)用“Q + Q + 數(shù)字?jǐn)?shù)字”表示，其中表示，其中“Q Q”為屈服點(diǎn)為屈服點(diǎn)“屈屈”字的漢語拼音字首，數(shù)字表示屈服強(qiáng)度的字的漢語拼音字首，數(shù)字表示屈服強(qiáng)度的數(shù)值。例如：數(shù)值。例如：Q27

14、5Q275表示屈服強(qiáng)度為表示屈服強(qiáng)度為275MPa275MPa。一、碳鋼（一、碳鋼（1 15 5） 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼成分及性能特點(diǎn)成分及性能特點(diǎn) 成分特點(diǎn)：成分特點(diǎn)：雜質(zhì)和非金屬夾雜物較多雜質(zhì)和非金屬夾雜物較多 性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)：冶煉容易，工藝性好，價(jià)格便宜，產(chǎn)量大冶煉容易，工藝性好，價(jià)格便宜，產(chǎn)量大常用牌號(hào)和用途常用牌號(hào)和用途 牌號(hào)牌號(hào): Q215-A.F Q235 Q255: Q215-A.F Q235 Q255 牌號(hào)解釋牌號(hào)解釋: Q215: Q215表示屈服點(diǎn)為表示屈服點(diǎn)為215MPa215MPa的的A A級(jí)沸騰鋼。級(jí)沸騰鋼。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼用途用途廠房廠房

15、普通碳素結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼鉚釘鉚釘普通碳素結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼套環(huán)套環(huán)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼軌鋼軌 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼用途用途法蘭盤法蘭盤優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 曲軸曲軸優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 螺旋彈簧螺旋彈簧 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼在汽車零件中的應(yīng)用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼在汽車零件中的應(yīng)用一、碳鋼（一、碳鋼（1 16 6）輪輻輪輻消聲器消聲器輪輞輪輞優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼必須保證鋼的化學(xué)成分和機(jī)械性能。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼必須保證鋼的化學(xué)成分和機(jī)械性能。 根據(jù)化學(xué)成分不同，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼又分為普通根據(jù)化學(xué)成分不同，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼又分為普通含錳鋼和較高含錳鋼兩類

16、。含錳鋼和較高含錳鋼兩類。一、碳鋼（一、碳鋼（1 17 7）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼成分及性能特點(diǎn)成分及性能特點(diǎn)成分特點(diǎn)成分特點(diǎn): : 含硫，磷及非金屬夾雜物量較少含硫，磷及非金屬夾雜物量較少性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)： 低碳鋼強(qiáng)度，硬度較低，塑性，韌性及焊接性良好；低碳鋼強(qiáng)度，硬度較低，塑性，韌性及焊接性良好； 中碳鋼較高的強(qiáng)度，硬度，其塑性和韌性隨含碳量的增加而中碳鋼較高的強(qiáng)度，硬度，其塑性和韌性隨含碳量的增加而逐步降低逐步降低 高碳鋼較高的強(qiáng)度，硬度和彈性，但焊接性不好高碳鋼較高的強(qiáng)度，硬度和彈性，但焊接性不好常用牌號(hào)和用途常用牌號(hào)和用途牌號(hào)：牌號(hào)： 08F 20 45 60Mn 08F 2

17、0 45 60Mn 牌號(hào)解釋：牌號(hào)解釋： 08F08F表示平均含碳量表示平均含碳量0.08%0.08%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼, ,沸騰沸騰鋼。鋼。2020表示平均含碳量表示平均含碳量0.20%0.20%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼. . 60Mn 60Mn表示平均含碳量表示平均含碳量0.60%0.60%的高錳優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的高錳優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼. .碳素工具鋼碳素工具鋼成分及性能特點(diǎn)成分及性能特點(diǎn)成分特點(diǎn)成分特點(diǎn): :含碳量高含碳量高, , 硫，磷及非金屬夾雜物量較少硫，磷及非金屬夾雜物量較少性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)：鋼強(qiáng)度，硬度高，淬透性低鋼強(qiáng)度，硬度高，淬透性低, ,加工性良好，價(jià)格

18、低廉加工性良好，價(jià)格低廉 常用牌號(hào)和用途常用牌號(hào)和用途牌號(hào)：牌號(hào)： T8 T10A T12T8 T10A T12牌號(hào)解釋：牌號(hào)解釋： T8T8表示平均含碳量表示平均含碳量0. 8%0. 8%的碳素工具鋼。的碳素工具鋼。 T10AT10A表示平均含碳量表示平均含碳量1.0%1.0%的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼. . 碳素工具鋼碳素工具鋼用途用途模具模具碳素工具鋼碳素工具鋼 絲錐絲錐碳素工具鋼碳素工具鋼 銼刀銼刀 碳素鑄鋼在汽車零件中的應(yīng)用碳素鑄鋼在汽車零件中的應(yīng)用一、碳鋼（一、碳鋼（1 11 11 1）化油器化油器齒輪齒輪 根據(jù)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、熱處理和用途的不同，優(yōu)質(zhì)碳素根據(jù)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、

19、熱處理和用途的不同，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼還可分為以下三類。結(jié)構(gòu)鋼還可分為以下三類。 滲碳鋼：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為滲碳鋼：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15%0.25%0.15%0.25%； 調(diào)質(zhì)鋼：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為調(diào)質(zhì)鋼：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%0.50%0.25%0.50%； 彈簧鋼：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為彈簧鋼：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.55%0.9%0.55%0.9%。一、碳鋼（一、碳鋼（1 18 8） 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼在汽車零件中的應(yīng)用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼在汽車零件中的應(yīng)用一、碳鋼（一、碳鋼（1 19 9）油底殼油底殼機(jī)油泵齒輪機(jī)油泵齒輪凸輪軸凸輪軸碳素鑄鋼碳素鑄鋼 鑄鋼能制造形狀復(fù)雜的零件，而鍛造件則無法做鑄鋼能制造形狀復(fù)雜的零件，

20、而鍛造件則無法做到，所以汽車上許多零件是用鑄鋼鑄造而成的。鑄到，所以汽車上許多零件是用鑄鋼鑄造而成的。鑄鋼的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在鋼的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在0.15%0.15%0.6%0.6%之間，使用前之間，使用前應(yīng)進(jìn)行熱處理改善性能。應(yīng)進(jìn)行熱處理改善性能。一、碳鋼（一、碳鋼（1 11 10 0）鑄造碳鋼鑄造碳鋼 成分及性能特點(diǎn)成分及性能特點(diǎn) 成分特點(diǎn)成分特點(diǎn): : 以碳為主要合金元素并含有少量其他元素以碳為主要合金元素并含有少量其他元素 性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)： 較高的強(qiáng)度、塑性和韌性，成本較低較高的強(qiáng)度、塑性和韌性，成本較低 常用牌號(hào)和用途常用牌號(hào)和用途 牌號(hào)：牌號(hào)： ZG200-400 ZG200

21、-400 ZG270-500 ZG200-400 ZG200-400 ZG270-500 ZG310-570ZG310-570 牌號(hào)解釋：牌號(hào)解釋： ZG200-400ZG200-400表示屈服強(qiáng)度不小于表示屈服強(qiáng)度不小于200MPa,200MPa,抗拉強(qiáng)度不小于抗拉強(qiáng)度不小于400MPa 400MPa 的鑄造碳鋼的鑄造碳鋼. .鑄造碳鋼鑄造碳鋼用途用途機(jī)座機(jī)座鑄造碳鋼鑄造碳鋼連桿連桿鑄造碳鋼鑄造碳鋼大齒輪大齒輪問題問題 選擇適當(dāng)?shù)闹圃觳牧线x擇適當(dāng)?shù)闹圃觳牧淆X輪齒輪 受力情況：工作時(shí)齒表面承受較大受力情況：工作時(shí)齒表面承受較大的壓力和摩擦，齒部還承受較大的的壓力和摩擦，齒部還承受較大的交變應(yīng)力

22、和沖擊力交變應(yīng)力和沖擊力性能要求：較高強(qiáng)度，硬度，優(yōu)良性能要求：較高強(qiáng)度，硬度，優(yōu)良的綜合力學(xué)性能的綜合力學(xué)性能材料選擇：含碳量適當(dāng)?shù)奶妓劁撝撇牧线x擇：含碳量適當(dāng)?shù)奶妓劁撝圃煸?葉片葉片受力情況：承受較小的沖擊載荷受力情況：承受較小的沖擊載荷和磨檫力和磨檫力性能要求：要求一般的強(qiáng)度，硬性能要求：要求一般的強(qiáng)度，硬度度材料選擇：含碳量適當(dāng)?shù)奶妓劁摬牧线x擇：含碳量適當(dāng)?shù)奶妓劁撝圃熘圃?銼刀銼刀受力情況：承受較大的磨檫力受力情況：承受較大的磨檫力性能要求：要求高的硬度，耐磨性能要求：要求高的硬度，耐磨性性材料選擇：含碳量較高的碳素鋼材料選擇：含碳量較高的碳素鋼制造制造 分析分析 碳素鋼齒輪齒輪 選材

23、選材 ：中碳優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：中碳優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 如如5555鋼鋼 任務(wù)實(shí)施任務(wù)實(shí)施 葉片葉片選材：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼選材：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 如如Q195Q195 銼刀銼刀選材：碳素工具鋼選材：碳素工具鋼如如T12T12碳素鋼碳素鋼 小結(jié)小結(jié)碳素鋼的分類碳素鋼的分類按鋼的含碳量分按鋼的含碳量分 低碳鋼低碳鋼 中碳鋼中碳鋼 高碳鋼高碳鋼按鋼的質(zhì)量分按鋼的質(zhì)量分 普通鋼普通鋼 優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼 高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼按鋼的用途分按鋼的用途分 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 工具鋼工具鋼按冶煉時(shí)脫氧程度的不同分按冶煉時(shí)脫氧程度的不同分 沸騰鋼沸騰鋼 鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼 半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼分類分類 牌號(hào)牌號(hào) 主要用途主要用途 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼

24、 Q235-A.F廠房、船舶、橋梁建筑結(jié)構(gòu)或受力不大零件優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 45 08重要機(jī)械零件如法蘭盤,齒輪等碳素工具鋼 T10 T12制造刀具,量具,模具等鑄造碳鋼 ZG200-400制造形狀復(fù)雜力學(xué)性能要求較高的零件 碳素鋼碳素鋼作業(yè)作業(yè)解釋下列牌號(hào)并各舉一例說明主要用途。解釋下列牌號(hào)并各舉一例說明主要用途。Q215 A.F 20 40Mn T12 ZG200-400Q215 A.F 20 40Mn T12 ZG200-400為下列構(gòu)件選擇合適的制造材料為下列構(gòu)件選擇合適的制造材料構(gòu)件名稱構(gòu)件名稱材料牌號(hào)材料牌號(hào)齒輪機(jī)座銼刀葉片彈簧 所謂合金鋼，就是在碳鋼的基礎(chǔ)上，為了獲得某種特所謂合金鋼

25、，就是在碳鋼的基礎(chǔ)上，為了獲得某種特定的性能，有目的地加入一種或多種元素的鋼。加入的定的性能，有目的地加入一種或多種元素的鋼。加入的元素稱為合金元素。元素稱為合金元素。二、合金鋼（二、合金鋼（2 21 1）1.1.合金元素對(duì)鋼性能的影響合金元素對(duì)鋼性能的影響 含碳量低的鋼加入鉻能提高強(qiáng)度和硬度；含碳量低的鋼加入鉻能提高強(qiáng)度和硬度； 含鎳在含鎳在6%6%以下時(shí)能使鋼具有高強(qiáng)度和高的韌度；以下時(shí)能使鋼具有高強(qiáng)度和高的韌度； 含錳量在含錳量在2%2%以下時(shí)，就能使鋼的強(qiáng)度顯著提高，以下時(shí)，就能使鋼的強(qiáng)度顯著提高，而且有一定的韌度；而且有一定的韌度； 硅能提高鋼的強(qiáng)度、硬度、疲勞強(qiáng)度、耐蝕性和硅能提高

26、鋼的強(qiáng)度、硬度、疲勞強(qiáng)度、耐蝕性和抗氧化性?？寡趸?。 鎢能提高鋼的強(qiáng)度及耐磨性，使鋼具有良好的熱鎢能提高鋼的強(qiáng)度及耐磨性，使鋼具有良好的熱硬性；硬性； 釩能使鋼的強(qiáng)度和韌度同時(shí)提高，并提高鋼的耐釩能使鋼的強(qiáng)度和韌度同時(shí)提高，并提高鋼的耐磨性和回火穩(wěn)定性；磨性和回火穩(wěn)定性； 鋁能提高鋼的抗氧化性能。鋁能提高鋼的抗氧化性能。 氮能提高鋼的硬度和耐熱性；氮能提高鋼的硬度和耐熱性； 鈦能提高鋼的強(qiáng)度，硬度和耐磨性，對(duì)塑性影響鈦能提高鋼的強(qiáng)度，硬度和耐磨性，對(duì)塑性影響較??；較?。?稀土元素對(duì)冶煉和鑄造有良好的作用，還能提高稀土元素對(duì)冶煉和鑄造有良好的作用，還能提高鋼的塑性和韌度，改善鋼的特殊性能鋼的塑

27、性和韌度，改善鋼的特殊性能( (耐熱、耐蝕、耐熱、耐蝕、抗氧化等抗氧化等) )。二、合金鋼（二、合金鋼（2 22 2）2.2.合金鋼的分類及應(yīng)用合金鋼的分類及應(yīng)用分類：分類：按用途分：按用途分：合金結(jié)構(gòu)鋼：用來制造各種機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)合金結(jié)構(gòu)鋼：用來制造各種機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)合金工具鋼：用來制造各種重要的工具和量具、刃具合金工具鋼：用來制造各種重要的工具和量具、刃具 特殊性能鋼：用來制造有特殊性能要求的結(jié)構(gòu)件和機(jī)特殊性能鋼：用來制造有特殊性能要求的結(jié)構(gòu)件和機(jī) 器零件器零件二、合金鋼（二、合金鋼（2 23 3）按合金元素的含量分為：按合金元素的含量分為：低合金鋼低合金鋼合金元素總含量小于合金元

28、素總含量小于5%5%中合金鋼中合金鋼合金元素的總含量為合金元素的總含量為5%5%10%10%高合金鋼高合金鋼合金元素的總含量大于合金元素的總含量大于10%10%按用途分為：按用途分為： 合金鋼可分為合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具合金鋼可分為合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具 鋼和特殊性能鋼三類鋼和特殊性能鋼三類二、合金鋼（二、合金鋼（2 24 4）應(yīng)用應(yīng)用 合金結(jié)構(gòu)鋼在汽車上應(yīng)用廣泛，主要是在優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼在汽車上應(yīng)用廣泛，主要是在優(yōu)質(zhì)或高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入適量合金元或高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入適量合金元素的鋼。它主要用于制造各種重要的機(jī)器零件和素的鋼。它主要用于制造各種重要的機(jī)器零件和受力工程結(jié)構(gòu)，要

29、求它有較高的機(jī)械性能和較好受力工程結(jié)構(gòu)，要求它有較高的機(jī)械性能和較好的加工工藝性能。的加工工藝性能。二、合金鋼（二、合金鋼（2 25 5） 合金鋼在汽車零件中的應(yīng)用合金鋼在汽車零件中的應(yīng)用二、合金鋼（二、合金鋼（2 26 6）保險(xiǎn)杠保險(xiǎn)杠氣門氣門氣門彈簧氣門彈簧低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼(GB1591-1988)(GB1591-1988) 低合金結(jié)構(gòu)鋼碳質(zhì)分?jǐn)?shù)在低合金結(jié)構(gòu)鋼碳質(zhì)分?jǐn)?shù)在0.1%0.1%0.25%0.25%之間，所加之間，所加入的合金元素不大于入的合金元素不大于3%3%。 低合金結(jié)構(gòu)鋼的成分特點(diǎn)為低碳、低合金。低合金結(jié)構(gòu)鋼的成分特點(diǎn)為低碳、低合金。 這類鋼具有良好的塑性、韌度、焊接性

30、及較好的這類鋼具有良好的塑性、韌度、焊接性及較好的耐磨性和耐蝕性。耐磨性和耐蝕性。 主要用于制造工程結(jié)構(gòu)如汽車大梁、船舶、車輛、主要用于制造工程結(jié)構(gòu)如汽車大梁、船舶、車輛、壓力容器和建筑結(jié)構(gòu)橋梁及各種焊接構(gòu)件。壓力容器和建筑結(jié)構(gòu)橋梁及各種焊接構(gòu)件。 一般在熱軋空冷狀態(tài)下使用。一般在熱軋空冷狀態(tài)下使用。二、合金鋼（二、合金鋼（2 27 7）合金滲碳鋼合金滲碳鋼(GB3077-1988)(GB3077-1988) 合金滲碳鋼碳質(zhì)分?jǐn)?shù)在合金滲碳鋼碳質(zhì)分?jǐn)?shù)在0.1%0.1%0.25%0.25%之間，合金之間，合金滲碳鋼是在滲碳鋼的基礎(chǔ)上，加入一定量的合金滲碳鋼是在滲碳鋼的基礎(chǔ)上，加入一定量的合金元素而

31、形成的。元素而形成的。 合金滲碳鋼提高零件抵抗沖擊載荷的能力；使合金滲碳鋼提高零件抵抗沖擊載荷的能力；使工件在滲碳后可直接淬火，還能提高耐磨性。工件在滲碳后可直接淬火，還能提高耐磨性。 合金滲碳鋼與碳鋼滲碳件相比，具有工藝性能合金滲碳鋼與碳鋼滲碳件相比，具有工藝性能好、使用性能高的特點(diǎn)。好、使用性能高的特點(diǎn)。二、合金鋼（二、合金鋼（2 28 8）合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼(GB3077-1988)(GB3077-1988) 合金調(diào)質(zhì)鋼碳質(zhì)分?jǐn)?shù)在合金調(diào)質(zhì)鋼碳質(zhì)分?jǐn)?shù)在0.25%0.25%0.50%0.50%之間，合之間，合金調(diào)質(zhì)鋼是在調(diào)質(zhì)鋼中加入一定量的合金元素而金調(diào)質(zhì)鋼是在調(diào)質(zhì)鋼中加入一定量的合金元素

32、而形成的。形成的。 合金調(diào)質(zhì)鋼零件具有高而均勻的綜合力學(xué)性能。合金調(diào)質(zhì)鋼零件具有高而均勻的綜合力學(xué)性能。二、合金鋼（二、合金鋼（2 29 9）合金彈簧鋼合金彈簧鋼(GB1222-1984)(GB1222-1984) 合金彈簧鋼的碳質(zhì)分?jǐn)?shù)比合金調(diào)質(zhì)鋼的高，一合金彈簧鋼的碳質(zhì)分?jǐn)?shù)比合金調(diào)質(zhì)鋼的高，一般在般在0.46%0.46%0.70%0.70%之間。之間。 在彈簧鋼中加入合金元素即形成了合金彈簧鋼。在彈簧鋼中加入合金元素即形成了合金彈簧鋼。提高零件彈性、鋼的淬透性，提高鋼的彈性極限提高零件彈性、鋼的淬透性，提高鋼的彈性極限和屈強(qiáng)比。和屈強(qiáng)比。二、合金鋼（二、合金鋼（2 21 10 0）軸承軸承滾

33、動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼 滾動(dòng)軸承鋼是用來制造滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體和內(nèi)外圈滾動(dòng)軸承鋼是用來制造滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體和內(nèi)外圈的專用鋼。必須具有高的硬度和耐磨性，高的彈性極的專用鋼。必須具有高的硬度和耐磨性，高的彈性極限和接觸疲勞強(qiáng)度，足夠的韌度和抗蝕性。限和接觸疲勞強(qiáng)度，足夠的韌度和抗蝕性。二、合金鋼（二、合金鋼（2 21 11 1）灰口鑄鐵灰口鑄鐵 有一定的機(jī)械性能和良好的切削加工性。有一定的機(jī)械性能和良好的切削加工性?？慑戣T鐵可鍛鑄鐵 主要用于要求韌度較好的薄壁類零件。主要用于要求韌度較好的薄壁類零件。球墨鑄鐵球墨鑄鐵 球墨鑄鐵的強(qiáng)度和韌度比灰口鑄鐵、可鍛鑄球墨鑄鐵的強(qiáng)度和韌度比灰口鑄鐵、可鍛鑄 鐵高，可

34、代替鋼材制造某些重要的機(jī)械零件。鐵高，可代替鋼材制造某些重要的機(jī)械零件。三、鑄鐵（三、鑄鐵（3 31 1）1.1.鑄鐵的組織特征和分類鑄鐵的組織特征和分類白口鑄鐵白口鑄鐵 為了得到表層的高硬度和耐磨性，常用激冷為了得到表層的高硬度和耐磨性，常用激冷 的方法使表層獲得白口鑄鐵的組織而心部由的方法使表層獲得白口鑄鐵的組織而心部由 于冷卻速度較慢仍為灰口鑄鐵組織。于冷卻速度較慢仍為灰口鑄鐵組織。 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.11%2.11%6.69%6.69%的鐵碳合金稱為鑄鐵。的鐵碳合金稱為鑄鐵。 在汽車上約在汽車上約50%50%70%70%的金屬材料為鑄鐵。的金屬材料為鑄鐵。2.2.鑄鐵的特

35、性鑄鐵的特性 鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌度遠(yuǎn)不如鋼。當(dāng)鑄鐵承受壓鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌度遠(yuǎn)不如鋼。當(dāng)鑄鐵承受壓縮載荷時(shí)，具有較高的抗壓強(qiáng)度。縮載荷時(shí)，具有較高的抗壓強(qiáng)度。 石墨的存在固然降低了鑄鐵的力學(xué)性能，但給鑄鐵帶來石墨的存在固然降低了鑄鐵的力學(xué)性能，但給鑄鐵帶來了一系列良好的其他性能如：優(yōu)良的鑄造性能了一系列良好的其他性能如：優(yōu)良的鑄造性能; ;良好的切良好的切削加工性削加工性; ;較好的耐磨性和減震性較好的耐磨性和減震性; ;較低的缺口敏感性。較低的缺口敏感性。三、鑄鐵（三、鑄鐵（3 32 2）3.3.常用鑄鐵常用鑄鐵 灰口鑄鐵：灰口鑄鐵： 灰口鑄鐵良好的切削加工性、較高的耐磨性、減振

36、性、灰口鑄鐵良好的切削加工性、較高的耐磨性、減振性、低的缺口敏感性，且價(jià)格低廉。低的缺口敏感性，且價(jià)格低廉。 三、鑄鐵（三、鑄鐵（3 33 3）飛輪飛輪 汽缸蓋汽缸蓋 灰口鑄鐵在汽車零件中的應(yīng)用灰口鑄鐵在汽車零件中的應(yīng)用 球墨鑄鐵：球墨鑄鐵： 球墨鑄鐵的力學(xué)性能較高，在抗拉強(qiáng)度、屈服比、疲勞球墨鑄鐵的力學(xué)性能較高，在抗拉強(qiáng)度、屈服比、疲勞強(qiáng)度等方面都可以與鋼媲美強(qiáng)度等方面都可以與鋼媲美( (沖擊韌度則不如鋼沖擊韌度則不如鋼) )。 球墨鑄鐵具有灰鑄鐵的許多優(yōu)點(diǎn)，如良好的減振性、耐球墨鑄鐵具有灰鑄鐵的許多優(yōu)點(diǎn)，如良好的減振性、耐磨性、低的缺口敏感性等，都是鋼所不及的磨性、低的缺口敏感性等，都是鋼

37、所不及的; ;且價(jià)格又比且價(jià)格又比鋼便宜。鋼便宜。 三、鑄鐵（三、鑄鐵（3 34 4）曲軸曲軸 球墨鑄鐵在汽車零件中的應(yīng)用球墨鑄鐵在汽車零件中的應(yīng)用可鍛鑄鐵：可鍛鑄鐵： 一種具有團(tuán)絮狀石墨的高強(qiáng)度鑄鐵。其因塑性優(yōu)于一種具有團(tuán)絮狀石墨的高強(qiáng)度鑄鐵。其因塑性優(yōu)于灰鑄鐵而得名，實(shí)際上并不能進(jìn)行鍛造加工?；诣T鐵而得名，實(shí)際上并不能進(jìn)行鍛造加工。蠕墨鑄鐵：蠕墨鑄鐵： 用蠕墨鑄鐵制造的制動(dòng)鼓用蠕墨鑄鐵制造的制動(dòng)鼓的使用壽命比灰鑄鐵的高的使用壽命比灰鑄鐵的高3 3倍倍多。多。三、鑄鐵（三、鑄鐵（3 35 5）減速器殼體減速器殼體合金鑄鐵：合金鑄鐵： 在灰口鑄鐵或球墨鑄鐵中地加入一定量的合金元素在灰口鑄鐵或球

38、墨鑄鐵中地加入一定量的合金元素的鑄鐵稱為合金鑄鐵。的鑄鐵稱為合金鑄鐵。 加入合金元素后可使鑄鐵具有耐熱、耐酸或耐磨的加入合金元素后可使鑄鐵具有耐熱、耐酸或耐磨的特殊性能。特殊性能。 三、鑄鐵（三、鑄鐵（3 36 6） 由于合金鑄鐵加工工藝較簡單，成本較低，具有良好由于合金鑄鐵加工工藝較簡單，成本較低，具有良好的使用性能，所以運(yùn)用很廣泛，但合金鑄鐵有較大的脆性的使用性能，所以運(yùn)用很廣泛，但合金鑄鐵有較大的脆性和較低的機(jī)械性能。和較低的機(jī)械性能。三、鑄鐵（三、鑄鐵（3 37 7）活塞環(huán)活塞環(huán) 汽缸套汽缸套 鑄鐵在汽車零件中的應(yīng)用鑄鐵在汽車零件中的應(yīng)用一、選擇題一、選擇題1 1碳鋼通常指碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

39、小于（碳鋼通常指碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于（ ）的鐵碳合金。）的鐵碳合金。（A A）1.11% 1.11% （B B）2.11% 2.11% （C C）3.11%3.11%2 2含碳量低的鋼加入鉻能提高（含碳量低的鋼加入鉻能提高（ ）和（）和（ ）。）。（A A）強(qiáng)度和硬度）強(qiáng)度和硬度 （B B）塑性和韌度；）塑性和韌度； （C C）耐蝕性和抗氧化性）耐蝕性和抗氧化性 3 3碳素結(jié)構(gòu)鋼有（碳素結(jié)構(gòu)鋼有（ ），碳素工具鋼有（），碳素工具鋼有（ ），優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼有（），優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼有（ ）。）。（A A）Q235-A Q235-A （B B）Q235-B Q235-B （C C）40 40 （D D）7

40、8 78 （E E）T12AT12A二、填空題二、填空題1. 1. 齒輪材料主要性能要求：具有齒輪材料主要性能要求：具有 ，尤其是彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)，尤其是彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度。齒心應(yīng)有足夠的度。齒心應(yīng)有足夠的 ，以防止輪齒受，以防止輪齒受 時(shí)斷裂。時(shí)斷裂。2. 2. 合金滲碳鋼碳質(zhì)分?jǐn)?shù)在合金滲碳鋼碳質(zhì)分?jǐn)?shù)在 之間，合金滲碳鋼是在滲碳鋼的基礎(chǔ)上，加之間，合金滲碳鋼是在滲碳鋼的基礎(chǔ)上，加入一定量的入一定量的 而形成的。而形成的。3 3QT500-05QT500-05牌號(hào)中，牌號(hào)中，QTQT表示表示 ，數(shù)字，數(shù)字500500表表示示 ，數(shù)字，數(shù)字0505表示表示 。三、問答題三、問答題

41、1.1.碳鋼中常存元素對(duì)碳鋼性能有何影響？碳鋼中常存元素對(duì)碳鋼性能有何影響？2.2.合金鋼如何分類？合金鋼如何分類？3.3.鑄鐵具有哪些特性？鑄鐵具有哪些特性？任務(wù)目標(biāo)任務(wù)目標(biāo)學(xué)習(xí)任務(wù)三學(xué)習(xí)任務(wù)三 鋼的熱處理鋼的熱處理1.1.知道碳鋼的性能、類型及在汽車知道碳鋼的性能、類型及在汽車的應(yīng)用的應(yīng)用2.2.了解碳鋼的熱處理類型了解碳鋼的熱處理類型 將固態(tài)金屬或合金（固態(tài)鋼件）通過將固態(tài)金屬或合金（固態(tài)鋼件）通過加熱加熱、保溫保溫和和冷卻冷卻的工藝方法，使合金（鋼件）的內(nèi)部組織結(jié)的工藝方法，使合金（鋼件）的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，以獲得所需性能的加工工藝。構(gòu)發(fā)生變化，以獲得所需性能的加工工藝。 改變零件

42、或毛坯的改變零件或毛坯的內(nèi)部組織和力學(xué)性能內(nèi)部組織和力學(xué)性能，而不改，而不改變其形狀和尺寸。變其形狀和尺寸。 （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）改善鋼的工藝性能熱處理的理論依據(jù)：鐵碳相圖熱處理的理論依據(jù)：鐵碳相圖熱處理方法熱處理普通熱處理表面熱處理特殊熱處理退火正火淬火回火表面淬火化學(xué)熱處理火焰加熱感應(yīng)加熱(高、中、低頻)滲碳氮化碳氮共滲其他形變真空其他退火：退火：將鋼加熱保溫，然后隨爐冷卻或埋入灰中緩將鋼加熱保溫，然后隨爐冷卻或埋入灰中緩慢冷卻。慢冷卻。退火目的：退火目的：1 1、退火、退火u細(xì)化晶粒，改善組織，提高鋼的塑性和韌性細(xì)化晶粒，改善組織，提

43、高鋼的塑性和韌性；u降低鋼的硬度，降低鋼的硬度，提高切削性能提高切削性能；u消除、減少內(nèi)應(yīng)力消除、減少內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸；，穩(wěn)定尺寸；u消除阻止缺陷，使成分均勻化消除阻止缺陷，使成分均勻化，為下一道熱處理工序，為下一道熱處理工序（如淬火）作準(zhǔn)備。（如淬火）作準(zhǔn)備。退火種類：退火種類： 表表5-3 5-3 退火和正火的熱處理工藝退火和正火的熱處理工藝熱處理熱處理名稱名稱熱處理工藝熱處理工藝熱處理后熱處理后的組織的組織應(yīng)用場合應(yīng)用場合目的目的完全完全退火退火將亞共析碳鋼加熱到將亞共析碳鋼加熱到AcAc3 3以上以上30305050，保溫，隨，保溫，隨爐緩冷到爐緩冷到600600以下，出以下，出爐空冷

44、爐空冷鐵素體鐵素體珠光體珠光體用于用于亞共析亞共析碳鋼碳鋼和和合金合金鋼鋼的鑄、鍛的鑄、鍛件件細(xì)化晶粒，消除細(xì)化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬內(nèi)應(yīng)力，降低硬度以便于隨后的度以便于隨后的切削加工。切削加工。等溫等溫退火退火將奧氏體化后的鋼快冷至將奧氏體化后的鋼快冷至珠光體形成溫度，等溫保珠光體形成溫度，等溫保溫，使過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)闇?，使過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，空冷至室溫。珠光體，空冷至室溫。鐵素體鐵素體珠光體珠光體用于奧氏體用于奧氏體比較穩(wěn)定的比較穩(wěn)定的合金鋼合金鋼與完全退火相同，與完全退火相同，但所需時(shí)間可縮但所需時(shí)間可縮短一半，且組織短一半，且組織也較均勻也較均勻表表5-3 5-3 退火和正火的熱

45、處理工藝（續(xù)）退火和正火的熱處理工藝（續(xù)）熱處理熱處理名稱名稱熱處理工藝熱處理工藝熱處理后的熱處理后的組織組織應(yīng)用場合應(yīng)用場合目的目的球化球化退火退火將過共析碳鋼加熱到將過共析碳鋼加熱到AcAc1 1以上以上20203030，保溫，保溫2 24h4h，使，使片狀滲碳體發(fā)生不完全溶解片狀滲碳體發(fā)生不完全溶解斷開成細(xì)小的鏈狀或點(diǎn)狀，斷開成細(xì)小的鏈狀或點(diǎn)狀，形成均勻的顆粒狀滲碳體形成均勻的顆粒狀滲碳體鐵素體基體鐵素體基體上均勻分布上均勻分布的粒狀滲碳的粒狀滲碳體組織體組織-球球狀珠光體狀珠光體用于用于共析鋼、共析鋼、過共析鋼過共析鋼和合和合金工具鋼金工具鋼降低硬度、改善降低硬度、改善切削加工性能；切

46、削加工性能；獲得均勻組織，獲得均勻組織，為以后的淬火作為以后的淬火作組織準(zhǔn)備組織準(zhǔn)備均勻化均勻化退火退火將工件加熱到將工件加熱到Ac3Ac3或或AccmAccm以以上上150-300150-300，保溫，保溫101015h15h，隨爐緩冷到隨爐緩冷到350350，再出爐，再出爐空冷。工件經(jīng)均勻化退火后，空冷。工件經(jīng)均勻化退火后，奧氏體晶粒十分粗大，必須奧氏體晶粒十分粗大，必須進(jìn)行一次進(jìn)行一次完全退火或正火完全退火或正火來來細(xì)化晶粒，消除過熱缺陷細(xì)化晶粒，消除過熱缺陷用于高質(zhì)量要用于高質(zhì)量要求的求的優(yōu)質(zhì)高合優(yōu)質(zhì)高合金鋼金鋼的鑄錠和的鑄錠和成分偏析嚴(yán)重成分偏析嚴(yán)重的合金鋼鑄件的合金鋼鑄件高溫長時(shí)間

47、保溫，高溫長時(shí)間保溫，使原子充分?jǐn)U散，使原子充分?jǐn)U散，消除晶內(nèi)偏析，消除晶內(nèi)偏析，使成分均勻化使成分均勻化去應(yīng)力去應(yīng)力退火退火將工件隨爐緩慢加熱到將工件隨爐緩慢加熱到500500650650，保溫，隨爐緩，保溫，隨爐緩慢冷卻至慢冷卻至200200出爐空冷出爐空冷組織無變化組織無變化用于鑄件、鍛用于鑄件、鍛件、焊接件、件、焊接件、冷沖壓件及機(jī)冷沖壓件及機(jī)加工件加工件消除殘余內(nèi)應(yīng)力，消除殘余內(nèi)應(yīng)力，提高工件的尺寸提高工件的尺寸穩(wěn)定性，防止變穩(wěn)定性，防止變形和開裂形和開裂 T10鋼球化退火組織 ( 化染 ) 500 2 2、正火、正火 u 方法：加熱到Ac3或Accm以上3050保溫，在空氣中冷卻

48、。u 目的：細(xì)化晶粒，并使組織均勻化，提高低碳鋼工件的硬度和切削加工性能；消除過共析鋼中的網(wǎng)狀碳化物，為后續(xù)熱處理做組織準(zhǔn)備。退火與正火的主要區(qū)別：退火與正火的主要區(qū)別：正火的冷卻速度比退火稍快些正火的冷卻速度比退火稍快些應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍: :1.1.預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理: :調(diào)整低、中碳鋼的硬度調(diào)整低、中碳鋼的硬度; ;消除消除過共析鋼中的過共析鋼中的FeFe3 3C C。 2. 2.最終熱處理最終熱處理: :用于力學(xué)性能要求不高的普通零件。用于力學(xué)性能要求不高的普通零件。3、正火與退火的選擇圖圖5-14 5-14 幾種退火和正火的加熱溫度范圍及工藝曲線示意圖幾種退火和正火的加熱溫度范圍及工

49、藝曲線示意圖3、正火與退火的選擇（1）從使用性能上考慮：（2）從切削加工性上考慮：低碳鋼用正火，高碳鋼和工具鋼采用退火（3）從作用上考慮：過共析鋼在球化退火之前往往要先進(jìn)行一次正火，以抑制網(wǎng)狀二次滲碳體的形成。 （4）從經(jīng)濟(jì)上考慮優(yōu)先選用正火u 淬火淬火是將鋼加熱到是將鋼加熱到AcAc3 3或或AcAc1 1以上，保溫一定時(shí)以上，保溫一定時(shí)間后快速冷卻（大于臨界冷卻速度），以獲得間后快速冷卻（大于臨界冷卻速度），以獲得馬馬氏體組織氏體組織的熱處理工藝。的熱處理工藝。u 淬火鋼得到的組織主要是淬火鋼得到的組織主要是馬氏體馬氏體（或（或下貝氏下貝氏體體），其），其目的是目的是提高鋼的硬度、強(qiáng)度和耐

50、磨性提高鋼的硬度、強(qiáng)度和耐磨性。 二、鋼的淬火二、鋼的淬火圖圖5-15 5-15 碳鋼的淬火加熱溫度范圍碳鋼的淬火加熱溫度范圍 二、鋼的淬火二、鋼的淬火（一）加熱溫度和淬火組織（一）加熱溫度和淬火組織亞共析鋼亞共析鋼： Ac3 + 3050 保溫時(shí)組織：保溫時(shí)組織： A 淬火組織：淬火組織： M + A（少量）（少量）共析、過共析鋼共析、過共析鋼： Ac1 + 3050 保溫時(shí)組織：保溫時(shí)組織：A + Fe3C（粒）（粒） 淬火組織：淬火組織： M +A （少量）（少量）+ Fe3C（粒）（粒） 粒狀的粒狀的FeFe3 3C C可以提高淬火組織的耐可以提高淬火組織的耐磨性。磨性。（二）淬火加熱

51、時(shí)間（二）淬火加熱時(shí)間KDKD式中：式中：加熱時(shí)間（加熱時(shí)間（minmin） ；加熱系數(shù)（加熱系數(shù)（min/mmmin/mm）K K裝爐修正系數(shù)；裝爐修正系數(shù)； D D工件有效厚度（工件有效厚度（mmmm）淬火加熱缺陷：過熱、過燒或表面氧化、脫碳等 u 過熱過熱是指工件在淬火加熱時(shí)，由于溫度過高或時(shí)間過長，是指工件在淬火加熱時(shí)，由于溫度過高或時(shí)間過長，造成奧氏體晶粒粗大的現(xiàn)象。使馬氏體粗大，引起脆斷、淬造成奧氏體晶粒粗大的現(xiàn)象。使馬氏體粗大，引起脆斷、淬火裂紋?；鹆鸭y。 糾正過熱工件糾正過熱工件：進(jìn)行細(xì)化晶粒的退火或正火。：進(jìn)行細(xì)化晶粒的退火或正火。u 過燒過燒是指工件在淬火加熱時(shí)，溫度過高，

52、使奧氏體晶界是指工件在淬火加熱時(shí)，溫度過高，使奧氏體晶界發(fā)生氧化或出現(xiàn)局部熔化的現(xiàn)象，過燒的工件無法補(bǔ)救，只發(fā)生氧化或出現(xiàn)局部熔化的現(xiàn)象，過燒的工件無法補(bǔ)救，只得報(bào)廢。得報(bào)廢。u 表面氧化、脫碳表面氧化、脫碳：工件與加熱介質(zhì)相互作用。工件與加熱介質(zhì)相互作用。（三）淬火冷卻介質(zhì)（三）淬火冷卻介質(zhì)理想淬火冷卻速度理想淬火冷卻速度 理想冷卻速度快慢慢圖圖5-16 5-16 鋼的理想淬火冷卻速度鋼的理想淬火冷卻速度 淬火介質(zhì)決定了冷卻速度淬火介質(zhì)決定了冷卻速度淬火后的組織。淬火后的組織。理想的淬火介質(zhì)應(yīng)達(dá)到的兩個(gè)要求：理想的淬火介質(zhì)應(yīng)達(dá)到的兩個(gè)要求：（1 1）足夠高的冷卻速度；）足夠高的冷卻速度；得到

53、得到盡可能多的馬氏體。盡可能多的馬氏體。（2 2）防止零件變形、開裂防止零件變形、開裂，在，在繞過繞過“鼻尖鼻尖”部后，應(yīng)減緩冷部后，應(yīng)減緩冷卻速度卻速度 所以理想的冷卻速度如圖所以理想的冷卻速度如圖所示，所示，開始冷卻緩慢開始冷卻緩慢，在，在快要快要發(fā)生組織轉(zhuǎn)變時(shí)快冷，發(fā)生組織轉(zhuǎn)變時(shí)快冷，隨后隨后再再慢冷慢冷讓馬氏體轉(zhuǎn)變慢慢的進(jìn)行。讓馬氏體轉(zhuǎn)變慢慢的進(jìn)行。 2.常用淬火介質(zhì)水：水： 淬火冷卻能力較強(qiáng)，冷卻特性不理想，淬火冷卻能力較強(qiáng)，冷卻特性不理想，用于尺用于尺寸較小的碳鋼零件；寸較小的碳鋼零件；鹽水：鹽水：冷卻能力很強(qiáng)（水的冷卻能力很強(qiáng)（水的1010倍），倍），用于淬透性較用于淬透性較差的

54、碳鋼零件；差的碳鋼零件；礦物油：礦物油：冷卻速度比水小很多，冷卻速度比水小很多，常用于淬透性較高常用于淬透性較高的合金鋼，或尺寸小，形狀復(fù)雜的碳鋼件。的合金鋼，或尺寸小，形狀復(fù)雜的碳鋼件。硝鹽浴和堿浴：硝鹽浴和堿?。豪鋮s能力介于水和油之間，冷卻能力介于水和油之間，適用于適用于截面不大，形狀復(fù)雜，變形要求嚴(yán)格的碳素工具鋼截面不大，形狀復(fù)雜，變形要求嚴(yán)格的碳素工具鋼和合金鋼，分級(jí)淬火、等溫淬火等。和合金鋼，分級(jí)淬火、等溫淬火等。（四）淬火方法單液淬火單液淬火雙液淬火法雙液淬火法分級(jí)淬火分級(jí)淬火等溫淬火等溫淬火 圖圖 5-17 5-17 鋼的常用淬火方法鋼的常用淬火方法 單液淬火：直冷，簡單易操作。

55、雙液淬火：先快后慢，降低組織應(yīng)力。分級(jí)淬火：快-恒-快，降低熱應(yīng)力與組織應(yīng)力。等溫淬火：得到B下（工模具、彈簧）。局部淬火：量具等的局部區(qū)域。冷 處 理：-70-80，降低A殘%，穩(wěn)定尺寸?？ㄒ?guī)局部淬火卡規(guī)局部淬火特 點(diǎn)（五）鋼的淬透性、淬透性 指鋼在一定條件下淬火后，獲得淬硬層深度的能力。 一般規(guī)定，由鋼的表面至內(nèi)部馬氏體組織量占50%處的距離稱為淬硬性深度。 在熱處理生產(chǎn)中常用臨界淬透直徑（心部能淬透的最大直徑）來衡量淬透性的大小。 表56 列出部分常用鋼材的臨界淬透直徑。 淬硬性是指鋼淬火后形成的馬氏體組織所能達(dá)到的最高硬度，它主要取決于馬氏體中的含碳量，合金元素的含量對(duì)淬硬性影響不大。

56、2、影響淬透性的因素 主要取決于臨界冷卻速度Vk，臨界冷卻速度越小，淬透性越好。（1）化學(xué)成分 大多數(shù)合金元素（除Co外）都能顯著提高鋼的淬透性。共析鋼的淬透性最好共析鋼的淬透性最好（2）加熱溫度及保溫時(shí)間 提高奧氏體化溫度和延長保溫時(shí)間，會(huì)使奧氏體成分均勻，晶粒粗大，過冷奧氏體穩(wěn)定性增加，臨界冷卻速度減小，淬透性提高。 回火：將淬火鋼重新加熱到A1以下某一溫度， 保溫后冷卻下來的一種熱處理工藝。 回火的目的：回火的目的：u 消除淬火內(nèi)應(yīng)力，降低脆性，穩(wěn)定工件的尺寸；消除淬火內(nèi)應(yīng)力，降低脆性，穩(wěn)定工件的尺寸；u 調(diào)整硬度，提高塑韌性，獲得工件最終所需要調(diào)整硬度，提高塑韌性，獲得工件最終所需要的

57、力學(xué)性能。的力學(xué)性能。 鋼淬火后組織：馬氏體馬氏體+ +少量殘余奧氏體少量殘余奧氏體( (不穩(wěn)定非平衡組織不穩(wěn)定非平衡組織) ) 階段階段轉(zhuǎn)變特征轉(zhuǎn)變特征馬氏體分解馬氏體分解100100200200以以相相（Fe2.4CFe2.4C）的形式析出）的形式析出 殘余奧氏體殘余奧氏體分解分解200200300300馬氏體繼續(xù)分解，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體繼續(xù)分解，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成下貝氏體下貝氏體回火托氏體回火托氏體( (屈氏體）屈氏體）的形成的形成 250250400400馬氏體分解結(jié)束，馬氏體分解結(jié)束，相轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體。相轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體。在鐵素體基體上分布著細(xì)顆粒狀滲碳在鐵素體基體上分布著細(xì)顆粒狀滲碳體

58、的混合物組織，稱為體的混合物組織，稱為回火托氏體回火托氏體 滲碳體聚集滲碳體聚集長大和鐵素長大和鐵素體再結(jié)晶體再結(jié)晶 400400以上以上彌散分布的滲碳體長大成顆粒狀，同彌散分布的滲碳體長大成顆粒狀，同鐵素體發(fā)生再結(jié)晶，失去淬火馬氏體鐵素體發(fā)生再結(jié)晶，失去淬火馬氏體的板條狀或片狀形態(tài)，而成為等軸多的板條狀或片狀形態(tài)，而成為等軸多邊形態(tài)，此時(shí)鐵素體和滲碳體的混合邊形態(tài)，此時(shí)鐵素體和滲碳體的混合物稱為物稱為回火索氏體回火索氏體 1. 1. 馬氏體的分解（馬氏體的分解（100100200200）回火馬氏體回火馬氏體回火時(shí)馬氏體中過飽和的碳以回火時(shí)馬氏體中過飽和的碳以相（相（FeFe2.42.4C C

59、）的形式析出，的形式析出，過飽和過飽和相含碳量下降。相含碳量下降。 低過飽和低過飽和 碳化物碳化物 回火馬氏體回火馬氏體2 2殘余奧氏體的分解（殘余奧氏體的分解（200200 300300） 馬氏體繼續(xù)分解，馬氏體繼續(xù)分解，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成下貝氏體下貝氏體。 組織：回火馬氏體下貝氏體組織：回火馬氏體下貝氏體 3 3回火托氏體回火托氏體( (屈氏體屈氏體) )的形成（的形成（250250400400）馬氏體分解結(jié)束，馬氏體分解結(jié)束，相轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體相轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體。過渡碳化物。過渡碳化物相相（FeFe2.42.4C C）轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定滲碳體）轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定滲碳體，形成了在鐵素體基體上分布著，

60、形成了在鐵素體基體上分布著細(xì)顆粒狀滲碳體的混合物組織，稱為細(xì)顆粒狀滲碳體的混合物組織，稱為回火托氏體回火托氏體 。 F FFeFe3 3C C（彌散分布）（彌散分布）回火托氏體回火托氏體 4 4滲碳體聚集長大和鐵素體再結(jié)晶滲碳體聚集長大和鐵素體再結(jié)晶 （回火索氏體的形成）（回火索氏體的形成）（ 400 400以上）以上） 彌散分布的滲碳體長大成顆粒狀，同時(shí)鐵素體發(fā)生再結(jié)彌散分布的滲碳體長大成顆粒狀，同時(shí)鐵素體發(fā)生再結(jié)晶，失去淬火馬氏體的板條狀或片狀形態(tài)，而成為等軸多邊形晶，失去淬火馬氏體的板條狀或片狀形態(tài)，而成為等軸多邊形態(tài)，此時(shí)鐵素體和滲碳體的混合物稱為態(tài)，此時(shí)鐵素體和滲碳體的混合物稱為回火