(改)金屬材料基礎(chǔ)知識8課時

1、金屬材料基礎(chǔ)知識周 康常州鐵道高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 金屬材料基礎(chǔ)知識金屬材料基礎(chǔ)知識 1 1 金屬材料的性能金屬材料的性能 3 3 鋼的熱處理鋼的熱處理 4 4 金屬的焊接性金屬的焊接性返回返回2 2 常用金屬材料常用金屬材料 材料是人類用來制作各種產(chǎn)品的物質(zhì)。機械工程中材料是人類用來制作各種產(chǎn)品的物質(zhì)。機械工程中使用的材料常按化學(xué)組成分為使用的材料常按化學(xué)組成分為: 目前在機械工業(yè)中應(yīng)用最廣的仍目前在機械工業(yè)中應(yīng)用最廣的仍是金屬材料，因為金屬材料來源豐富，是金屬材料，因為金屬材料來源豐富，而且具有優(yōu)良的力學(xué)性能、物理性能、而且具有優(yōu)良的力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能和工藝性能?；瘜W(xué)性能和工藝性能。

2、 金屬材料的特性金屬材料的特性有有：強度較高、強度較高、塑性較好、導(dǎo)電性高、導(dǎo)熱性好、有塑性較好、導(dǎo)電性高、導(dǎo)熱性好、有金屬光澤金屬光澤等。等。 金屬材料、高分子材料、陶瓷材料三大類。金屬材料、高分子材料、陶瓷材料三大類。 為了合理地使用和加工金屬材料，必須了解其使為了合理地使用和加工金屬材料，必須了解其使用性能和工藝性能。用性能和工藝性能。 第第1 1節(jié)節(jié) 金屬材料的性能金屬材料的性能 使用性能：使用性能：指各個零件或構(gòu)件在正常工作時金屬指各個零件或構(gòu)件在正常工作時金屬材料應(yīng)具備的性能，它決定了金屬材料的應(yīng)用范圍、材料應(yīng)具備的性能，它決定了金屬材料的應(yīng)用范圍、使用的可靠性和壽命。包括力學(xué)性能

3、、物理性能、化使用的可靠性和壽命。包括力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能。學(xué)性能。 工藝性能：工藝性能：指金屬材料在冷、熱加工過程中應(yīng)具指金屬材料在冷、熱加工過程中應(yīng)具備的性能，它決定了金屬材料的加工方法。包括鑄造備的性能，它決定了金屬材料的加工方法。包括鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能和熱處理性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能和熱處理性能。性能。 金屬材料的強度、塑性是通過拉伸試驗來測定的，金屬材料的強度、塑性是通過拉伸試驗來測定的，標準試樣如圖標準試樣如圖1-11-1所示，把試樣安裝在拉伸試驗機上，所示，把試樣安裝在拉伸試驗機上，并對試樣施加一個緩慢增加的軸向拉力，試樣產(chǎn)生變形，并

4、對試樣施加一個緩慢增加的軸向拉力，試樣產(chǎn)生變形，直至斷裂。直至斷裂。 力學(xué)性能：力學(xué)性能：指金屬材料在受外力作用時所表現(xiàn)的行為。指金屬材料在受外力作用時所表現(xiàn)的行為。金屬材料的力學(xué)性能主要有：強度、塑性、硬度、沖擊韌金屬材料的力學(xué)性能主要有：強度、塑性、硬度、沖擊韌度和疲勞等。度和疲勞等。 1.1 金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能圖圖1-1 圓形拉伸試樣圓形拉伸試樣 拉伸曲線：拉伸曲線：以低碳鋼為例，其拉伸曲線如圖以低碳鋼為例，其拉伸曲線如圖1-21-2所示，所示，負荷為縱坐標，絕對伸長量為橫坐標。負荷為縱坐標，絕對伸長量為橫坐標。0kbsePPPbsePl圖圖1-2 低碳鋼拉伸曲線低碳鋼

5、拉伸曲線1.1.強度強度 （1 1）oeoe段段彈性變形階段彈性變形階段（2 2）eses段段塑性變形、屈服塑性變形、屈服 階段階段（3 3）sbsb冷變形強化階段冷變形強化階段（4 4）bkbk縮頸階段縮頸階段強度指標強度指標1 1）彈性極限）彈性極限。 金屬材料產(chǎn)生完全彈性變形時所能承受的最金屬材料產(chǎn)生完全彈性變形時所能承受的最大應(yīng)力值，單位大應(yīng)力值，單位MPaMPa 。即。即0APeeeP試樣發(fā)生完全彈性變形的最大載荷（試樣發(fā)生完全彈性變形的最大載荷（N）；）；0A試樣的原始橫截面積（試樣的原始橫截面積（mm2 ）。）。式中式中2 2）屈服點）屈服點 。 開始產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的應(yīng)力稱為屈服

6、點，開始產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的應(yīng)力稱為屈服點，其含義指在外力作用下開始產(chǎn)生明顯塑性變形的最小應(yīng)力，其含義指在外力作用下開始產(chǎn)生明顯塑性變形的最小應(yīng)力，也即材料抵抗微量塑性變形的能力。也即材料抵抗微量塑性變形的能力。 s0APss條件屈服極限條件屈服極限( (屈服強度）：屈服強度）：有些塑性較低的材料沒有明顯有些塑性較低的材料沒有明顯的屈服點，難于確定產(chǎn)生塑性變形的最小應(yīng)力。故規(guī)定當?shù)那c，難于確定產(chǎn)生塑性變形的最小應(yīng)力。故規(guī)定當試樣產(chǎn)生試樣產(chǎn)生0.2%0.2%的塑性變形時所對應(yīng)的應(yīng)力作為材料開始產(chǎn)的塑性變形時所對應(yīng)的應(yīng)力作為材料開始產(chǎn)生明顯塑性變形時的屈服強度，稱為條件屈服極限生明顯塑性變形時的屈

7、服強度，稱為條件屈服極限 。 零件設(shè)計時對塑性材料采用屈服強度；脆性材料采用零件設(shè)計時對塑性材料采用屈服強度；脆性材料采用抗拉強度?？估瓘姸?。 sP試樣發(fā)生屈服時的載荷（試樣發(fā)生屈服時的載荷（N）；）；0A試樣的原始橫截面積（試樣的原始橫截面積（mm2 ）。）。式中式中2 . 00APbb3 3）抗拉強度。）抗拉強度。 材料斷裂前所承受的最大應(yīng)材料斷裂前所承受的最大應(yīng)力，即為抗拉強度（強度極限），它也是試力，即為抗拉強度（強度極限），它也是試樣能夠保持均勻塑性變形的最大應(yīng)力樣能夠保持均勻塑性變形的最大應(yīng)力 。 bbP試樣被拉斷前所承受的最大載荷（試樣被拉斷前所承受的最大載荷（N）；）；0A試樣

8、的原始橫截面積（試樣的原始橫截面積（mm2 ）。）。式中式中2.2.塑性塑性 塑性塑性指金屬材料在靜載荷作用時，在斷裂前產(chǎn)生塑性指金屬材料在靜載荷作用時，在斷裂前產(chǎn)生塑性變形的能力。變形的能力。1 1）延伸率。）延伸率。 指試樣拉斷后其標距長度的相對伸長值。即指試樣拉斷后其標距長度的相對伸長值。即 %10000lllk2 2）斷面收縮率。）斷面收縮率。 指試樣拉斷后縮頸處橫截面積的最大指試樣拉斷后縮頸處橫截面積的最大相對收縮值。相對收縮值。 %10000AAAkkl試樣斷裂后的標距長度；試樣斷裂后的標距長度；0l試樣的原始標距長度；試樣的原始標距長度；式中式中kA試樣斷裂處的最小橫截面積；試樣

9、斷裂處的最小橫截面積；0A試樣的原始橫截面積；試樣的原始橫截面積；式中式中3.3.硬度硬度 硬度硬度指金屬材料抵抗外物壓入其表指金屬材料抵抗外物壓入其表面的能力，也是衡量金屬材料軟硬程度的一面的能力，也是衡量金屬材料軟硬程度的一種力學(xué)性能指標。種力學(xué)性能指標。1 1）布氏硬度）布氏硬度HBS(HBW)HBS(HBW)。 布氏硬度是在布氏硬度計上進行測布氏硬度是在布氏硬度計上進行測量的，用一定直徑（量的，用一定直徑（1 1、2 2、2.52.5、5 5、10 10 mmmm）的鋼球或硬質(zhì)的鋼球或硬質(zhì)合金球為壓頭，以相應(yīng)的實驗力壓入試樣表面，保持規(guī)定的合金球為壓頭，以相應(yīng)的實驗力壓入試樣表面，保持

10、規(guī)定的時間后，卸除實驗力，在試樣表面形成壓痕，以壓痕球形表時間后，卸除實驗力，在試樣表面形成壓痕，以壓痕球形表面所承受的平均負荷作為布氏硬度值，如圖面所承受的平均負荷作為布氏硬度值，如圖1-31-3示。示。 222HBS(HBW)dDDDF圖圖1-3布氏硬度實驗原理圖布氏硬度實驗原理圖F實驗力（實驗力（kgf）；）；D球體直徑（球體直徑（mm）；）；d壓痕平均直徑（壓痕平均直徑（mm）。）。式中式中布氏硬度的表示方法 硬度值+硬度符號+試驗條件 例如：210HBS10/1000/30 500HBW5/750 （10-15秒不標） 在做布氏試驗時，只需測量出在做布氏試驗時，只需測量出d值即可從有

11、值即可從有關(guān)表格上查出相應(yīng)的布氏硬度值。壓頭為關(guān)表格上查出相應(yīng)的布氏硬度值。壓頭為鋼球時，為鋼球時，為HBS，適用于布氏硬度，適用于布氏硬度450以下以下的材料；壓頭為硬質(zhì)合金球時，為的材料；壓頭為硬質(zhì)合金球時，為HBW，適用于布氏硬度適用于布氏硬度650以下的材料。以下的材料。優(yōu)點：測量結(jié)果準確。優(yōu)點：測量結(jié)果準確。缺點：壓痕大，不適合成品及薄件檢驗缺點：壓痕大，不適合成品及薄件檢驗。 2 2）洛氏硬度）洛氏硬度。 洛氏硬度是用壓頭壓入的壓痕深度作為測洛氏硬度是用壓頭壓入的壓痕深度作為測量硬度值的依據(jù)量硬度值的依據(jù), ,如圖如圖1-41-4所示。可以直接從洛氏硬度計的所示?？梢灾苯訌穆迨嫌捕?/p>

12、計的表盤上讀出，它是一個相對值，表盤上讀出，它是一個相對值，人們規(guī)定每人們規(guī)定每0.002mm0.002mm壓痕深壓痕深度為一個洛氏硬度單位。洛氏硬度用度為一個洛氏硬度單位。洛氏硬度用HRAHRA、HRBHRB和和HRCHRC來表示來表示。HRCHRC采用采用頂角為頂角為120120的金剛石的金剛石圓圓錐體錐體為壓頭，施加為壓頭，施加150kgf150kgf的外力，主要用于淬火鋼等較硬材料的測定，常用硬度值的外力，主要用于淬火鋼等較硬材料的測定，常用硬度值為為20-67HRC20-67HRC； HRAHRA采用外加載荷為采用外加載荷為60kgf60kgf，用于測量高硬度，用于測量高硬度薄層，常

13、用硬度值為薄層，常用硬度值為70-85HRA70-85HRA；HRBHRB采用直徑采用直徑1.588mm1.588mm的鋼的鋼球，球，100kgf100kgf的外加載荷，用于硬度較低的材料，常用硬度的外加載荷，用于硬度較低的材料，常用硬度值為值為25-100HRB25-100HRB。優(yōu)點：測量迅速簡便，壓痕小，可在成品零件上檢測優(yōu)點：測量迅速簡便，壓痕小，可在成品零件上檢測 。缺點：測量值的代表性差。缺點：測量值的代表性差。3 3）維氏硬度）維氏硬度HVHV。 測試的基本原理與布氏硬度相同，但測試的基本原理與布氏硬度相同，但壓頭采用錐面夾角壓頭采用錐面夾角136136的金剛石正四棱錐體，維氏硬

14、度的金剛石正四棱錐體，維氏硬度試驗所用載荷小，壓痕深度淺，適用于測量零件薄的表試驗所用載荷小，壓痕深度淺，適用于測量零件薄的表面硬化層的硬度。試驗載荷可任意選擇，故可測硬度范面硬化層的硬度。試驗載荷可任意選擇，故可測硬度范圍寬，工作效率較低。圍寬，工作效率較低。4. 疲勞疲勞1 1）交變應(yīng)力（周期性應(yīng)力）交變應(yīng)力（周期性應(yīng)力）。 應(yīng)力的大小、方向周期應(yīng)力的大小、方向周期性變化。有對稱周期性應(yīng)力性變化。有對稱周期性應(yīng)力和非對稱周期性應(yīng)力。和非對稱周期性應(yīng)力。2）疲勞）疲勞。 構(gòu)件在低于屈服強度的交變應(yīng)力作用下，經(jīng)構(gòu)件在低于屈服強度的交變應(yīng)力作用下，經(jīng)過較長時間工作而發(fā)生突然斷裂，而無明顯的塑性變

15、過較長時間工作而發(fā)生突然斷裂，而無明顯的塑性變形的現(xiàn)象形的現(xiàn)象。3）疲勞曲線）疲勞曲線。 反映承受的交變應(yīng)力與斷裂前的應(yīng)力周期反映承受的交變應(yīng)力與斷裂前的應(yīng)力周期次數(shù)間的關(guān)系曲線，如圖次數(shù)間的關(guān)系曲線，如圖1-5所示。所示。圖圖1-5疲勞曲線疲勞曲線4 4）疲勞極限。）疲勞極限。 由圖由圖1-51-5可見，可見，應(yīng)力愈高，循環(huán)次數(shù)愈少，反之應(yīng)力愈高，循環(huán)次數(shù)愈少，反之亦然。亦然。 當應(yīng)力低到一定值時，循當應(yīng)力低到一定值時，循環(huán)次數(shù)無窮大，表示材料可經(jīng)無環(huán)次數(shù)無窮大，表示材料可經(jīng)無限次應(yīng)力循環(huán)而不失效；此應(yīng)力限次應(yīng)力循環(huán)而不失效；此應(yīng)力即為疲勞強度（疲勞極限）。對即為疲勞強度（疲勞極限）。對稱彎

16、曲疲勞極限用稱彎曲疲勞極限用 表示表示 ；無無限次當然不是數(shù)學(xué)上的無窮大，限次當然不是數(shù)學(xué)上的無窮大，只是一個很大的數(shù)而已，對于鋼只是一個很大的數(shù)而已，對于鋼鐵材料為鐵材料為10107 7，有色金屬材料為，有色金屬材料為10108 8 。15. 沖擊韌度（多沖抗力）沖擊韌度（多沖抗力） 指金屬材料抵抗沖擊負荷的能力，可用擺錘沖擊試驗指金屬材料抵抗沖擊負荷的能力，可用擺錘沖擊試驗機來測定金屬材料的沖擊值。機來測定金屬材料的沖擊值。如圖如圖1-61-6，1-71-7所示。沖擊韌所示。沖擊韌度值可用下式計算。度值可用下式計算。FGhGHFAkkk沖擊韌度（沖擊韌度（J/cm2 ） ；kA沖擊吸收功（

17、沖擊吸收功（J）；）；G擺錘重量（擺錘重量（N）；）；H擺錘抬升高度（擺錘抬升高度（m）；）；h擺錘沖擊后的高度（擺錘沖擊后的高度（m）；F試樣缺口底部處橫截面積（試樣缺口底部處橫截面積（cm2 ）。）。式中式中沖擊韌度值與溫度有關(guān)。低溫脆性。沖擊韌度值與溫度有關(guān)。低溫脆性。思考題 某廠購進一批鋼材，按國家標準規(guī)定，其力學(xué)性能指標應(yīng)不低于下列數(shù)值： s340MPa,b540MPa,19%,45%。驗收時，用該材料制成d0=110-2m的短試樣（原始標距為510-2m）作拉伸試驗：當載荷達到28260N時，試樣產(chǎn)生屈服現(xiàn)象；載荷加至45530N時，試樣發(fā)生縮頸現(xiàn)象，然后被拉斷。拉斷后標距為6.0

18、510-2m，斷裂處直徑為7.310-3m。試驗證這批鋼材是否合格。 物理性能物理性能指不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)就能表現(xiàn)出來的性能，如指不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)就能表現(xiàn)出來的性能，如密度、熔點、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性和磁性等。密度、熔點、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性和磁性等。 1.2 金屬材料的物理和化學(xué)性能金屬材料的物理和化學(xué)性能 化學(xué)性能化學(xué)性能是材料在化學(xué)介質(zhì)的作用下所表現(xiàn)出來的性是材料在化學(xué)介質(zhì)的作用下所表現(xiàn)出來的性能。如材料的耐腐蝕性能、抗氧化性能和化學(xué)穩(wěn)定性能等。能。如材料的耐腐蝕性能、抗氧化性能和化學(xué)穩(wěn)定性能等。 1.3 金屬材料的工藝性能金屬材料的工藝性能 金屬材料的工藝性能指金屬材料適應(yīng)加工工藝要

19、求金屬材料的工藝性能指金屬材料適應(yīng)加工工藝要求的能力。按工藝方法的不同，可分為的能力。按工藝方法的不同，可分為鑄造性能、鍛造性鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能和熱處理性能能、焊接性能、切削加工性能和熱處理性能。1 1）鑄造性能。）鑄造性能。 指利用金屬的可熔性將其熔化后，注入鑄指利用金屬的可熔性將其熔化后，注入鑄型制成鑄件的難易程度，包括金屬液體的流動性和收縮性。型制成鑄件的難易程度，包括金屬液體的流動性和收縮性。 2 2）鍛造性能。）鍛造性能。 指金屬材料在鍛造過程中承受壓力加工而指金屬材料在鍛造過程中承受壓力加工而具有的塑性變形能力。具有的塑性變形能力。 3 3）焊接性。）焊接性

20、。 指材料被焊接的難易性質(zhì)。指材料被焊接的難易性質(zhì)。 4 4）切削加工性。）切削加工性。表示對材料進行切削的難易程度，可用表示對材料進行切削的難易程度，可用切削抗力的大小、加工表面質(zhì)量、排屑的難易程度和切削切削抗力的大小、加工表面質(zhì)量、排屑的難易程度和切削刀具的壽命來衡量。刀具的壽命來衡量。 5 5）熱處理工藝性。）熱處理工藝性。 指標有淬硬性、淬透性、淬火變形與指標有淬硬性、淬透性、淬火變形與淬裂、表面氧化與脫碳、過熱與過燒、回火穩(wěn)定性與脆性。淬裂、表面氧化與脫碳、過熱與過燒、回火穩(wěn)定性與脆性。 第第2節(jié)節(jié) 常用金屬材料常用金屬材料金金屬屬鋼鋼鐵鐵鑄鐵鑄鐵 鋼鋼白口鑄鐵、灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、白

21、口鑄鐵、灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵非合金鋼非合金鋼 （碳鋼）（碳鋼）碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、碳素工具鋼、易切削鋼易切削鋼、鑄鋼、鑄鋼合合金金鋼鋼合金合金結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼、滲碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、滾動軸承鋼、調(diào)質(zhì)鋼、滾動軸承鋼、彈簧鋼彈簧鋼、超高強度鋼、超高強度鋼合金合金工具鋼工具鋼量具刃具鋼量具刃具鋼合金模具鋼合金模具鋼高速鋼高速鋼冷作模具鋼冷作模具鋼熱作模具鋼熱作模具鋼特殊性能鋼特殊性能鋼不銹鋼不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、耐熱鋼、耐磨鋼非鐵金屬非鐵金屬 銅、鋁、鈦、鋅、銅、鋁、鈦、鋅、，軸承合金，軸承合

22、金，硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵共析鋼共析鋼過共析鋼過共析鋼亞共晶白口鐵亞共晶白口鐵共晶白口鐵共晶白口鐵過共晶白口鐵過共晶白口鐵亞共析鋼亞共析鋼LL+ +Fe3C+Fe3CL +Fe3CCESPQGKFDABC%FeT JNHA1Fe3C4.32.1111487270.770.02186.691495L+0.0008鐵碳合金的分類鐵碳合金的分類 工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵 含碳量小于含碳量小于0.0218%0.0218%的鐵碳合金，的鐵碳合金， 鋼鋼 含碳量在含碳量在0.0218%0.0218%2.11%2.11%的鐵碳合金，的鐵碳合金， 共析鋼共析鋼 含碳量等于含碳量等于0.77%0.77% 亞共

23、析鋼亞共析鋼 含碳量小于含碳量小于0.77%0.77% 過共析鋼過共析鋼 含碳量位于含碳量位于0.77%0.77%2.11%2.11% 白口鑄鐵白口鑄鐵 含碳量在含碳量在2.11%6.69%的鐵碳合金的鐵碳合金 共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵 含碳量等于含碳量等于4.3% 亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵 含碳量位于含碳量位于2.11%4.3% 過共晶白口鑄鐵過共晶白口鑄鐵 含碳量位于含碳量位于4.3%6.69% 鋼的分類鋼的分類 按用途分：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼按用途分：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼 普通質(zhì)量鋼（普通質(zhì)量鋼（0.045%P,0.05%S） 按質(zhì)量分：按質(zhì)量分： 優(yōu)質(zhì)鋼（優(yōu)質(zhì)鋼（ 0.

24、035% P ， 0.035% S ） 高級優(yōu)質(zhì)鋼（高級優(yōu)質(zhì)鋼（ 0.025% P, 0.025%S) 按含碳量分：低碳鋼（按含碳量分：低碳鋼（0.25%C） 中碳鋼（中碳鋼（0.250.6%C） 高碳鋼（高碳鋼（0.6%C） 低合金鋼（低合金鋼（10%）含碳量對力學(xué)性能的影響含碳量對力學(xué)性能的影響 隨碳含量增加，碳素鋼的隨碳含量增加，碳素鋼的硬度線性提高硬度線性提高而而塑韌性下降，塑韌性下降，因為鋼中的含碳量越高，硬因為鋼中的含碳量越高，硬脆相滲碳體越多脆相滲碳體越多；強度先強度先隨隨硬度的提高而硬度的提高而提高提高，但大約，但大約當當C%0.9%后后，強度反而，強度反而下降下降 。含碳量含

25、碳量對工藝性能的影響對工藝性能的影響 1 、切削加工性能切削加工性能 材料的硬度太軟材料的硬度太軟, 容易粘刀容易粘刀, 切削熱大切削熱大, 影響表面粗糙度影響表面粗糙度; 材料的硬度太硬材料的硬度太硬, 刀具磨刀具磨損嚴重。損嚴重。 鋼的硬度為鋼的硬度為170230HBW時，切削加時，切削加工性能較好。工性能較好。 中碳鋼可加工性好。中碳鋼可加工性好。 2 、 可鍛性可鍛性 低碳鋼塑性好，可鍛性好。隨含碳量低碳鋼塑性好，可鍛性好。隨含碳量增加，可鍛性變差。增加，可鍛性變差。3 、鑄造性鑄造性 共晶成分的鑄鐵共晶成分的鑄鐵流動性好，縮孔集中，流動性好，縮孔集中，偏析小，偏析小，鑄造性好鑄造性好

26、 液相線和固相線距離越大，流動性差，液相線和固相線距離越大，流動性差，分散縮孔多，偏析大，鑄造性越差。所以，分散縮孔多，偏析大，鑄造性越差。所以，灰鑄鐵鑄造性好，鋼的鑄造性差。灰鑄鐵鑄造性好，鋼的鑄造性差。2.1鋼中元素的作用基本元素：基本元素：Fe、C合金元素：為改善鋼的性能而有意加入合金元素：為改善鋼的性能而有意加入雜質(zhì)元素：無法去除的有害元素雜質(zhì)元素：無法去除的有害元素殘留元素：為去除雜質(zhì)元素而加入的元素殘留元素：為去除雜質(zhì)元素而加入的元素非合金鋼中的常存元素非合金鋼中的常存元素 冷脆性冷脆性有害有害礦石中礦石中P 熱脆性熱脆性有害有害礦石中礦石中S 溶入溶入F 固溶強化固溶強化有益有益

27、煉鋼時殘留煉鋼時殘留Mn 溶入溶入F 固溶強化固溶強化有益有益煉鋼時殘留煉鋼時殘留Si作用作用來源來源與與C的親和力：的親和力：強強 弱弱2.1.1常見的合金元素Ti Zr Nb V W Mo Cr Mn Fe Co Ni Cu Si Al弱碳化物弱碳化物形成元素形成元素強碳化物形成元素強碳化物形成元素非碳化物形成元素非碳化物形成元素合金元素對基本相的影響：合金元素對基本相的影響：非碳化物形成元素非碳化物形成元素溶入溶入F固溶強化固溶強化弱碳化物形成元素弱碳化物形成元素形成合金形成合金滲碳體滲碳體較硬，耐磨，較硬，耐磨，比比Fe3C更穩(wěn)定更穩(wěn)定強碳化物形成元素強碳化物形成元素形成形成特殊特殊碳

28、化物碳化物高熔點，硬，高熔點，硬，耐磨，耐磨，最穩(wěn)定最穩(wěn)定2.1.2合金元素對熱處理的影響1 對加熱的影響對加熱的影響 多數(shù)元素（除鈷和鎳以外）減緩多數(shù)元素（除鈷和鎳以外）減緩A形成，阻礙晶粒長大形成，阻礙晶粒長大合金鋼需要合金鋼需要 加熱溫度，加熱溫度， 保溫時間保溫時間 保證保證A均勻化均勻化 對冷卻的影響對冷卻的影響 多數(shù)元素溶入多數(shù)元素溶入A后后 過冷過冷A穩(wěn)定性穩(wěn)定性 Vc 淬透性淬透性 Ms點點 殘余殘余A量量 合金鋼可以制造大截面的零件，淬火不易變形合金鋼可以制造大截面的零件，淬火不易變形3 對回火的影響對回火的影響 回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性 抗回火軟化的能力抗回火軟化的能力 產(chǎn)生二

29、次硬化產(chǎn)生二次硬化 HRC2.2非合金鋼（碳鋼）1 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q195- Q275Q195- Q275 用于工程結(jié)構(gòu)和要求不高的機械零件用于工程結(jié)構(gòu)和要求不高的機械零件 （螺栓、鋼窗、銷子、吊鉤、螺母、（螺栓、鋼窗、銷子、吊鉤、螺母、） 一般不熱處理，熱軋狀態(tài)使用一般不熱處理，熱軋狀態(tài)使用 牌號：牌號：Q235- AF屈屈s品質(zhì)：只保證力學(xué)性能及品質(zhì)：只保證力學(xué)性能及Si,S,P成分成分脫氧方式：沸騰鋼脫氧方式：沸騰鋼2 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼08-85 15Mn-70Mn 用于較重要的機械零件用于較重要的機械零件 一般熱處理后使用一般熱處理后使用 牌號：牌號：08F 45

30、（平均含碳量的萬分數(shù)）（平均含碳量的萬分數(shù)）0.08%C0.45%C脫氧方式：沸騰鋼脫氧方式：沸騰鋼3 碳素工具鋼（碳素工具鋼（T7T13）熱硬性只有）熱硬性只有200 用于形狀簡單、尺寸小的手用工、模、量具用于形狀簡單、尺寸小的手用工、模、量具 熱處理：預(yù)備：熱處理：預(yù)備： 最終：最終： 牌號：牌號：T 8 A T10 T12A球化退火球化退火 球狀球狀P淬火淬火+低溫回火低溫回火 回火回火M+Fe3C+殘殘A碳碳平均含碳量的千分數(shù)平均含碳量的千分數(shù) 0.8%C高級優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼易切削結(jié)構(gòu)鋼易切削結(jié)構(gòu)鋼 用于機械結(jié)構(gòu)件用于機械結(jié)構(gòu)件 成分：加硫、磷、鉛、鈣成分：加硫、磷、鉛、鈣 牌號：牌號

31、：Y20 （易（易 + 平均含碳量的萬分數(shù)）平均含碳量的萬分數(shù)）5 鑄鋼鑄鋼 用于工程結(jié)構(gòu)用于工程結(jié)構(gòu) 1 1）鑄鋼件。）鑄鋼件。將鋼液直接鑄成零件毛坯，以后不再進行鍛造將鋼液直接鑄成零件毛坯，以后不再進行鍛造的鋼件。常用于要求較高而復(fù)雜的零件。的鋼件。常用于要求較高而復(fù)雜的零件。 2 2）含碳量。）含碳量。 鑄造碳鋼的含碳量在鑄造碳鋼的含碳量在0.20%0.20% 0.60%0.60%之間，含之間，含碳量太高則塑性差，易冷裂，硫、磷含量在碳量太高則塑性差，易冷裂，硫、磷含量在0.040%0.040%以下。以下。 3 3）牌號。）牌號?！癦G+ZG+兩組數(shù)字兩組數(shù)字”表示，數(shù)字分別表示最低屈服

32、表示，數(shù)字分別表示最低屈服點 和 最 低 抗 拉 強 度 的 值 。 如點 和 最 低 抗 拉 強 度 的 值 。 如 Z G 2 0 0 - 4 0 0Z G 2 0 0 - 4 0 0 （ 鑄 鋼（ 鑄 鋼 +s+b +s+b ），不同牌號的鑄造碳鋼用于制造具有不同使），不同牌號的鑄造碳鋼用于制造具有不同使用要求的零件。用要求的零件。2.3合金鋼為什么要開發(fā)合金鋼？為什么要開發(fā)合金鋼？ 非合金鋼的不足：非合金鋼的不足： 淬透性低淬透性低 （碳鋼）（碳鋼） 強度低，屈強比低強度低，屈強比低 無特殊性能無特殊性能回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性同一回火溫度下，合金鋼硬度同一回火溫度下，合金鋼硬度 、強度、

33、強度 同一回火硬度時，合金鋼回火同一回火硬度時，合金鋼回火 ，韌性，韌性 細化晶粒、力學(xué)性能高細化晶粒、力學(xué)性能高省料、減重省料、減重 合金鋼的主要優(yōu)點合金鋼的主要優(yōu)點： 淬透性好淬透性好 可制造大型零件可制造大型零件合金鋼編號1 結(jié)構(gòu)鋼：結(jié)構(gòu)鋼：二位數(shù)字二位數(shù)字 + 元素符號元素符號 + 數(shù)字數(shù)字 （60Si2Mn, 09Mn2)平均含碳量的萬分數(shù)平均含碳量的萬分數(shù)合金元素含量的百分數(shù)合金元素含量的百分數(shù)（1.5%不注，不注，1.5-2.5%注注2，）工具鋼工具鋼 特特殊鋼殊鋼一位數(shù)字一位數(shù)字 + 元素符號元素符號 + 數(shù)字數(shù)字 （CrWMn, 9SiCr)平均含碳量的千分數(shù)（平均含碳量的千

34、分數(shù)（1%1%時不注，高速鋼不注）時不注，高速鋼不注） 合金元素含量的百分數(shù)合金元素含量的百分數(shù)1.5%不注，不注，1.5-2.5%注注2，3 高級優(yōu)質(zhì)鋼：高級優(yōu)質(zhì)鋼：牌號后加牌號后加“A”特殊用途鋼：特殊用途鋼：滾動軸承鋼滾動軸承鋼 牌號前加牌號前加“G” （滾）（滾） （GCr15 含含Cr量的量的千分數(shù)千分數(shù)）2.3.1低合金（高強度）結(jié)構(gòu)鋼1 用途用途：工程結(jié)構(gòu)：工程結(jié)構(gòu) 橋梁，船舶，車輛外殼、支架橋梁，船舶，車輛外殼、支架2 性能性能：較高的：較高的s ，塑韌性，焊接性，抗蝕性，塑韌性，焊接性，抗蝕性， 冷脆轉(zhuǎn)變溫度低冷脆轉(zhuǎn)變溫度低3 成分成分：0.10.25%C，合金元素，合金元素

35、23% 主加元素：主加元素：Mn 固溶強化固溶強化 輔加元素：輔加元素：Ti,Cr,Nb 彌散強化彌散強化4 使用狀態(tài)使用狀態(tài)：熱軋或正火，不需最終熱處理：熱軋或正火，不需最終熱處理 組織：組織：F + P常用鋼號常用鋼號：Q295 （09Mn2），），Q345 (16Mn), 5 Q390, Q420, Q4602.3.2合金滲碳鋼1 用途用途：受沖擊和摩擦的零件（各類齒輪、凸輪）：受沖擊和摩擦的零件（各類齒輪、凸輪）2 性能性能：表面硬、耐磨，心部塑韌：表面硬、耐磨，心部塑韌3 成分成分：0.10.25%C（碳素鋼（碳素鋼0.10.20%C ） 低碳鋼低碳鋼 主加元素：主加元素：Cr,Ni

36、,Mn,B 淬透性，強化基體淬透性，強化基體 輔加元素：輔加元素：W,Mo,V,Ti 細化晶粒細化晶粒4 最終熱處理最終熱處理：滲碳：滲碳 + 淬火淬火 + 低溫回火低溫回火 組織：表層：組織：表層：高碳回火高碳回火M + FeM + Fe3 3C C或碳化物或碳化物 + + 殘殘A A 心部：淬透：低碳回火心部：淬透：低碳回火M M 未淬透：未淬透：F+P5 常用鋼號常用鋼號：（：（20）20Cr, 20CrMnTi, 18Cr2Ni4W 淬透性：淬透性： 低低 中中 高高 適用：一般齒輪適用：一般齒輪 中載變速齒輪中載變速齒輪 重載重要大齒輪重載重要大齒輪 （舉例：（舉例： 機床機床 汽車

37、汽車 飛機）飛機）2.3.3合金調(diào)質(zhì)鋼1 用途用途：受復(fù)合應(yīng)力的重要結(jié)構(gòu)件（齒輪、連桿、機床主軸）：受復(fù)合應(yīng)力的重要結(jié)構(gòu)件（齒輪、連桿、機床主軸）2 性能性能：良好的綜合力學(xué)性能：良好的綜合力學(xué)性能3 成分成分：0.250.50%C 中碳鋼中碳鋼 主加元素：主加元素：Cr,Ni,Mn,Si,B 淬透性，強化基體淬透性，強化基體 輔加元素：輔加元素：W,Mo,V,Ti 細化晶粒細化晶粒, 回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性4 熱處理熱處理：消除淬火應(yīng)力，消除淬火應(yīng)力， 防止磨削裂紋防止磨削裂紋 預(yù)備：預(yù)備：正火正火S改善組織，消除鍛造應(yīng)力，改善組織，消除鍛造應(yīng)力， 便于切削加工便于切削加工 最終：最終：調(diào)質(zhì)調(diào)

38、質(zhì)回火回火S獲得良好的綜合力學(xué)性能獲得良好的綜合力學(xué)性能 如對表面要求高硬度、耐磨、如對表面要求高硬度、耐磨、-1，增加熱處理：，增加熱處理： 表面淬火表面淬火（細（細M）+ 低溫回火低溫回火（回火（回火M）5 常用鋼號常用鋼號：（：（45）40Cr 大彈簧：熱成型鋼大彈簧：熱成型鋼 在在A化時成型彈簧化時成型彈簧 淬火淬火+中溫回火中溫回火 （回火（回火T ） 小彈簧：冷拉鋼小彈簧：冷拉鋼 冷繞成型彈簧冷繞成型彈簧 去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火 （加工硬化）加工硬化） （消除內(nèi)應(yīng)力，尺寸定型）（消除內(nèi)應(yīng)力，尺寸定型） 熱處理后：噴丸熱處理后：噴丸 -1 2.3.4合金彈簧鋼1 用途用途：彈性元件：彈

39、性元件2 性能性能：高的：高的e 、b 、-1 ，一定的塑韌性，一定的塑韌性3 成分成分：0.450.7%C （碳鋼（碳鋼0.60.9%C） 主加元素：主加元素：Mn, Si, Cr 淬透性，強化基體淬透性，強化基體, e 輔加元素：輔加元素：Mo, W, V 防脫碳，細化防脫碳，細化,s ，e4 熱處理熱處理：常用鋼號常用鋼號：（：（65，65Mn） 60Si2Mn 適用：適用： 小尺寸的沙發(fā)彈簧小尺寸的沙發(fā)彈簧 大尺寸的汽車板簧大尺寸的汽車板簧2.3.5滾動軸承鋼1 用途用途：滾動軸承元件，冷沖模，量具：滾動軸承元件，冷沖模，量具 （滾珠、滾柱、軸承套）（滾珠、滾柱、軸承套）2 性能性能：

40、硬、耐磨，：硬、耐磨， -1 ，一定的韌性，一定的韌性3 成分成分：0.951.15%C 硬、耐磨硬、耐磨 主加元素：主加元素：Cr（0.41.65% %） 淬透性，硬，耐磨淬透性，硬，耐磨4 熱處理熱處理： 預(yù)備：預(yù)備：球化退火球化退火球狀球狀PHRC，改善切削加工性，改善切削加工性 最終：最終：淬火淬火+低溫回火低溫回火回火回火M+細小均布碳化物細小均布碳化物+殘殘A 軸承的硬度和耐磨性軸承的硬度和耐磨性 常用鋼號常用鋼號：GCr15、GCr15SiMn2.3.6低合金刃具鋼1 性能性能： 刃具：高硬度、耐磨性，紅硬性（熱硬性刃具：高硬度、耐磨性，紅硬性（熱硬性300），）， 足夠的強度、

41、韌性足夠的強度、韌性 量具：高硬度、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性量具：高硬度、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性2 成分成分：0.81.5%C 硬、耐磨硬、耐磨 Cr, Si,Si,W, Mn, V 淬透性、回火穩(wěn)定性，淬透性、回火穩(wěn)定性， 強化，細化，強化，細化，HRC，耐磨，耐磨3 熱處理熱處理：一定溫度下保持一定溫度下保持高硬度的能力高硬度的能力 預(yù)備：預(yù)備：球化退火球化退火球狀球狀PHRC，改善切削加工性，改善切削加工性 最終：最終：淬火淬火+低溫回火低溫回火回火回火M+細小均布碳化物細小均布碳化物+殘殘A HRC、耐磨性、耐磨性 量具：淬火量具：淬火+冷處理冷處理+低回低回 人工時效人工時效 (消除殘消除殘A

42、) （穩(wěn)定組織、尺寸）（穩(wěn)定組織、尺寸） 4 常用鋼號常用鋼號：9SiCr, CrWMn, 9Mn2V, GCr15（量具）（量具）2.3.7高速鋼性能特點性能特點： 紅硬性高紅硬性高(600)，淬透性好，淬透性好成分特點成分特點： 含碳量高含碳量高 （ 0.71.5%C） 合金元素含量高合金元素含量高(多元鎢、鉻、釩、鉬；大量）多元鎢、鉻、釩、鉬；大量）熱處理熱處理： 預(yù)備：球化退火預(yù)備：球化退火 S+細粒狀碳化物細粒狀碳化物 改善切削加工性改善切削加工性 （210250HB） 最終：淬火最終：淬火+三次高溫回火三次高溫回火回火回火M+粒狀碳化物粒狀碳化物+少量殘少量殘A隱晶隱晶M+粒狀碳化

43、物粒狀碳化物+殘殘A常用鋼號：常用鋼號：W18Cr4V, W6Mo5Cr4V2適用于：適用于：車刀，銑刀，鉆頭等高速切削刀具（車刀，銑刀，鉆頭等高速切削刀具（比較碳素工具鋼）比較碳素工具鋼）2.3.8冷作模具鋼1 性能：性能： 高硬度、耐磨性，足夠的強度、韌性，工作溫度一高硬度、耐磨性，足夠的強度、韌性，工作溫度一般般 不超過不超過200300 2 成分：成分： （與刃具鋼相近）（與刃具鋼相近）3 熱處理：熱處理： （與刃具鋼相近，最終熱處理淬火加低溫回火）（與刃具鋼相近，最終熱處理淬火加低溫回火）4 常用鋼號：常用鋼號：T10，GCr15 尺寸小、形狀簡單的模具尺寸小、形狀簡單的模具 9Si

44、Cr,9Mn2V,CrWMn 形狀復(fù)雜模具形狀復(fù)雜模具 Cr12,Cr12MoV 大型復(fù)雜模具大型復(fù)雜模具 （冷沖模，冷擠壓模，冷鐓模）（冷沖模，冷擠壓模，冷鐓模）2.3.9熱作模具鋼性能性能： 高溫足夠的強韌性、耐磨性，高溫足夠的強韌性、耐磨性， 良好的抗疲勞性、導(dǎo)熱性、淬透性良好的抗疲勞性、導(dǎo)熱性、淬透性成分成分： 0.30.6%C 中碳鋼中碳鋼 Cr, Mn, Ni, Si 淬透性、強度淬透性、強度 Mo, W, V 回火穩(wěn)定性，回火穩(wěn)定性，回火脆性回火脆性熱處理熱處理： 預(yù)備：退火預(yù)備：退火 最終：最終： 淬火淬火+高溫回火高溫回火 回火回火S （中溫回火）（中溫回火） （回火（回火T

45、）4 常用鋼號常用鋼號：5CrNiMo 中大型熱鍛模中大型熱鍛模 （亞共析鋼）（亞共析鋼） 5CrMnMo 中小型熱鍛模中小型熱鍛模 3Cr2W8V 熱擠壓模和壓鑄模（過共析鋼）熱擠壓模和壓鑄模（過共析鋼）2.3.10特殊性能鋼 不銹鋼，耐熱鋼，耐磨鋼不銹鋼，耐熱鋼，耐磨鋼一、不銹鋼一、不銹鋼成分：成分： 0.10.2%C 低碳低碳 耐蝕性耐蝕性 形成碳化物，增加微電池數(shù)；形成碳化物，增加微電池數(shù)； 形成形成Cr的碳化物，降低的碳化物，降低Cr% ，降低基體電極位；，降低基體電極位； 造成晶間腐蝕造成晶間腐蝕 主加元素主加元素 Cr 基體電極電位基體電極電位 形成鈍化膜（形成鈍化膜（Cr2O3

46、） 獲得單相組織獲得單相組織典型不銹鋼典型不銹鋼 按正火態(tài)組織分為：按正火態(tài)組織分為：M、F、A （1） Cr13型型：0.1%1.2%C； 1318Cr 馬氏體型馬氏體型 ( 較高碳；較低較高碳；較低Cr ) 典型鋼種：典型鋼種： 1Cr13、 2Cr13（醫(yī)療器械等）（醫(yī)療器械等）3Cr13、 4Cr13、7Cr18（手術(shù)器械、量具等）（手術(shù)器械、量具等） Cr17型：型： C11.5-30% 鐵素體型鐵素體型 ( 低碳高鉻低碳高鉻，鉻縮小奧氏體相區(qū)），鉻縮小奧氏體相區(qū)）典型鋼種：典型鋼種：1Cr17、 00Cr30Mo2、 1Cr17Mo2Ti 18-8型：型： C0.15% ；18%C

47、r；9%Ni 奧氏體（奧氏體（18-8型）型型）型 （低碳高鉻（低碳高鉻高鎳，鎳擴大奧氏體相區(qū)）高鎳，鎳擴大奧氏體相區(qū)） 典型鋼種：典型鋼種：1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、 0Cr18Ni9 、00Cr18Ni9奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼 1Cr18Ni9Ti 熱處理：固溶處理（淬火）即將鋼加熱到熱處理：固溶處理（淬火）即將鋼加熱到10501150 度，然后水冷度，然后水冷 單相單相 A 區(qū)別于普通淬火：無相變，淬火后硬度低區(qū)別于普通淬火：無相變，淬火后硬度低 強化方式：加工硬化強化方式：加工硬化 應(yīng)用舉例：耐酸容器，餐具應(yīng)用舉例：耐酸容器，餐具二、耐熱鋼二、耐熱鋼1.定義定義:在高溫

48、下具有抗氧化性和高溫在高溫下具有抗氧化性和高溫 強度的特殊鋼。強度的特殊鋼。2.性能要求性能要求抗氧化性抗氧化性 ( 熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性 )高溫強度高溫強度( 熱強性熱強性 )蠕變強度蠕變強度持久強度持久強度 3.提高鋼的抗氧化性的途徑提高鋼的抗氧化性的途徑: 加入合金元素加入合金元素Cr、Si、Al等等,在在 鋼的表面形成穩(wěn)定、致密的氧化物。鋼的表面形成穩(wěn)定、致密的氧化物。 4.提高鋼的熱強性的途徑提高鋼的熱強性的途徑: 1)固溶強化固溶強化:加入加入W、Mo、 Nb、Ti、 V等元素強化基體等元素強化基體;提高再結(jié)晶溫度。提高再結(jié)晶溫度。 2)彌散強化彌散強化:加入加入Nb、V、Ti等元素形

49、等元素形 成碳化物成碳化物,在晶內(nèi)彌散析出在晶內(nèi)彌散析出,阻礙位錯阻礙位錯 的滑移的滑移,提高塑變抗力。提高塑變抗力。5.鋼種鋼種 抗氧化鋼抗氧化鋼 ( 不起皮鋼不起皮鋼 ) :奧氏體型鋼奧氏體型鋼1Cr18Ni9Ti、4Cr9Si2、0Cr13Al等。等。 熱強鋼：熱強鋼：4Cr14Ni4W2 Mo三三.耐磨鋼耐磨鋼1.定義定義:在強烈沖擊載荷作用下發(fā)生沖擊形變在強烈沖擊載荷作用下發(fā)生沖擊形變硬化的高錳鋼。硬化的高錳鋼。2.性能要求性能要求:高硬度、耐磨性、韌性高硬度、耐磨性、韌性3.化學(xué)成分特點化學(xué)成分特點:高碳高碳 Wc = 0.91.4 % 高錳高錳 WMn = 1114 % 4.熱處

50、理特點熱處理特點:水韌處理水韌處理5.室溫組織室溫組織：過飽和單相奧氏體：過飽和單相奧氏體水韌處理的工藝特征水韌處理的工藝特征鑄態(tài)組織高錳鋼鑄態(tài)組織高錳鋼加熱到加熱到10501100A水淬水淬A受到劇烈沖擊或較大壓力受到劇烈沖擊或較大壓力表層表層M500HB心部心部A220HB A + Cm5.牌號牌號ZG Mn13 - 1一號鑄造高錳鋼一號鑄造高錳鋼錳含量錳含量WMn 13 %鑄鋼鑄鋼 高錳鋼廣泛用于既要求耐磨又要求耐沖擊高錳鋼廣泛用于既要求耐磨又要求耐沖擊的零件。如拖拉機的履帶板、球磨機的襯的零件。如拖拉機的履帶板、球磨機的襯板、破碎機的牙板、挖掘機的鏟齒和鐵路板、破碎機的牙板、挖掘機的鏟

51、齒和鐵路的道岔等。的道岔等。鑄鐵鑄鐵:含碳量大于含碳量大于2.11%的鐵碳合金的鐵碳合金(一般為一般為2.5%-4.0%)1 鑄鐵中鑄鐵中C的存在形式的存在形式： Fe3C或合金碳化物或合金碳化物 石墨石墨2 石墨化方式石墨化方式： 從液相或從液相或A中直接析出石墨中直接析出石墨 由由Fe3C分解得到石墨分解得到石墨2.4鑄鐵2.4.1影響石墨化的因素(1) 化學(xué)成分化學(xué)成分 C、Si 強烈促進石墨化強烈促進石墨化 S 強烈阻礙石墨化強烈阻礙石墨化 Mn 阻礙石墨化阻礙石墨化(2) 冷卻速度冷卻速度 ，時間時間 有利于石墨化有利于石墨化 冷速慢冷速慢 促進石墨化促進石墨化 冷速快冷速快 抑制石

52、墨化抑制石墨化石墨形態(tài)與鑄鐵分類L直接析出直接析出片片狀石墨狀石墨灰鑄鐵灰鑄鐵L直接析出直接析出+球化劑球化劑球球狀石墨狀石墨球墨鑄鐵球墨鑄鐵L直接析出直接析出+蠕化劑蠕化劑蠕蟲蠕蟲狀石墨狀石墨蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵Fe3C退火退火團絮團絮狀石墨狀石墨可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 2.4.2灰鑄鐵 占鑄鐵總量80%以上性能：性能：b、比相同基體的鋼低比相同基體的鋼低，抗壓強度和硬度與鋼接近抗壓強度和硬度與鋼接近 減振性好，耐磨性好，缺口敏感性低，減振性好，耐磨性好，缺口敏感性低， 鑄造性好，切削加工性好。鑄造性好，切削加工性好。2 熱處理對提高灰鑄鐵性能的效果不大熱處理對提高灰鑄鐵性能的效果不大F 灰鑄鐵灰鑄鐵

53、P 灰鑄鐵灰鑄鐵F+P 灰鑄鐵灰鑄鐵常用灰鑄鐵的牌號與用途常用灰鑄鐵的牌號與用途HT200HT200表示灰鑄鐵，表示灰鑄鐵，bb200N200N/ /mmmm2 2 （壁厚增加，強度降低）（壁厚增加，強度降低）灰鑄鐵與碳鋼力學(xué)性能的比較孕育鑄鐵：孕育鑄鐵：HT250HT250、HT300HT300、HT350HT350孕育處理：孕育處理：降低碳、硅降低碳、硅含量，以提高鑄鐵的強度；含量，以提高鑄鐵的強度； 澆注前向鐵水中加入少量的澆注前向鐵水中加入少量的孕育劑（孕育劑（75%75%硅鐵），可以硅鐵），可以細化組織，促進石墨化。細化組織，促進石墨化。孕育鑄鐵的特點孕育鑄鐵的特點： 強度較高，冷卻

54、速度強度較高，冷卻速度對其組織和性能的影響甚對其組織和性能的影響甚小。因此，適用靜載荷下小。因此，適用靜載荷下要求較高強度和耐磨性的要求較高強度和耐磨性的鑄件，特別適合生產(chǎn)厚大鑄件，特別適合生產(chǎn)厚大鑄件如重型機床、壓力機鑄件如重型機床、壓力機床身、高壓液壓件、活塞床身、高壓液壓件、活塞環(huán)、齒輪、凸輪等。環(huán)、齒輪、凸輪等。灰鑄鐵孕育處理2.4.3球墨鑄鐵性能：性能：力學(xué)性能接近相應(yīng)組織的鋼，耐磨性、減振性、力學(xué)性能接近相應(yīng)組織的鋼，耐磨性、減振性、 s /b比鋼好比鋼好 2 熱處理：熱處理：退火、正火、等溫淬火、調(diào)質(zhì)退火、正火、等溫淬火、調(diào)質(zhì)F 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 F+P 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 P 球

55、墨鑄鐵球墨鑄鐵 在澆注前往鐵水中加少量的球化劑（純鎂或稀土硅鐵在澆注前往鐵水中加少量的球化劑（純鎂或稀土硅鐵鎂合金）和孕育劑（硅鐵）鎂合金）和孕育劑（硅鐵）4.4.常用球墨鑄鐵的牌號與用途常用球墨鑄鐵的牌號與用途QT500-7QT500-7表示球墨鑄鐵，表示球墨鑄鐵，bb500N500N/ /mmmm2 2 , 7 % , 7 % 3. 3.鋼與球墨鑄鐵力學(xué)性能比較鋼與球墨鑄鐵力學(xué)性能比較（1 1）嚴格控制化學(xué)成分）嚴格控制化學(xué)成分（2 2）較高的出鐵溫度）較高的出鐵溫度（3 3）球化處理）球化處理（4 4）孕育處理）孕育處理（5 5）熱處理）熱處理C C、SiSi較高，較高，MnMn、P P

56、、S S較低較低1400-14201400-1420獲得球狀石墨獲得球狀石墨促進石墨化，促進石墨化，細化均勻組織細化均勻組織退火退火鐵素體鐵素體+ +球狀石墨球狀石墨 QT400-18, QT400-18, 正火正火索氏體索氏體+ +球狀石墨球狀石墨 QT600-3,QT600-3,調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)回火索氏體回火索氏體+ +球狀石墨球狀石墨 QT800-2QT800-2等溫淬火等溫淬火下貝氏體下貝氏體+ +球狀石墨球狀石墨 QT900-2QT900-25.球墨鑄鐵的生產(chǎn)特點2.4.4可鍛鑄鐵生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程： 快冷快冷 白口鑄鐵白口鑄鐵 長時間長時間石墨化退火石墨化退火 團絮狀石墨團絮狀石墨2 塑性比

57、灰鑄鐵高塑性比灰鑄鐵高3 不可鍛造不可鍛造P 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵F 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 4 常用于制造承受沖擊振動的薄小零件，如汽車、 拖拉機的后橋殼、管接頭、低壓閥門等。 5 根據(jù)GB9440-1988，可鍛鑄鐵分為珠光體可鍛鑄鐵（如KTZ550-04）、黑心可鍛鑄鐵（如KTH330-08）和白心可鍛鑄鐵（如KTB380-12）等。133 2.5非鐵金屬非鐵金屬 純銅的性能特點：純銅的性能特點：具有很高的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，僅次于銀；具有很高的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，僅次于銀；化學(xué)穩(wěn)定性高，抗大氣腐蝕性好，無磁性，塑性好，但強化學(xué)穩(wěn)定性高，抗大氣腐蝕性好，無磁性，塑性好，但強度低。度低。 工業(yè)生產(chǎn)中通常稱鐵和鐵基合

58、金為黑色金屬，而把工業(yè)生產(chǎn)中通常稱鐵和鐵基合金為黑色金屬，而把鐵和鐵基合金以外的金屬稱為有色金屬鐵和鐵基合金以外的金屬稱為有色金屬(非鐵金屬）。非鐵金屬）。1.銅及銅合金銅及銅合金 銅及其合金是人類應(yīng)用最早的金屬，目前工業(yè)上使銅及其合金是人類應(yīng)用最早的金屬，目前工業(yè)上使用的主要有工業(yè)純銅、黃銅、青銅。用的主要有工業(yè)純銅、黃銅、青銅。 1）工業(yè)純銅。）工業(yè)純銅。 純銅呈玫瑰紅色，因表面經(jīng)常形成一層紫純銅呈玫瑰紅色，因表面經(jīng)常形成一層紫紅色的氧化物，俗稱紅色的氧化物，俗稱紫銅，電解銅紫銅，電解銅。其熔點為。其熔點為108310830 0C C，密，密度為度為8.96g/cm8.96g/cm3 3，

59、為面心立方晶格。，為面心立方晶格。 牌號牌號：工業(yè)純銅工業(yè)純銅牌牌號為號為T+T+順序號，順序號，共有共有T1,T2, T3,T4T1,T2, T3,T4；序號越大，純度越低。序號越大，純度越低。 2 2）黃銅。）黃銅。 黃銅黃銅以鋅為主要合金元素的銅基合金。它具有以鋅為主要合金元素的銅基合金。它具有良好的力學(xué)性能、加工成形性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，價格較良好的力學(xué)性能、加工成形性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，價格較低，是重有色金屬中應(yīng)用最廣的金屬材料?？煞譃槠胀ê偷停侵赜猩饘僦袘?yīng)用最廣的金屬材料?？煞譃槠胀ê吞厥恻S銅兩類，按加工方式分為壓力加工黃銅和鑄造黃銅特殊黃銅兩類，按加工方式分為壓力加工黃銅和鑄造黃

60、銅。 壓力加工普通黃銅壓力加工普通黃銅：也叫二元黃銅，是：也叫二元黃銅，是Cu-ZnCu-Zn二元合金。二元合金。根據(jù)含鋅量分為（小于根據(jù)含鋅量分為（小于39%39%）單相（）單相（ ）黃銅、（）黃銅、（39%-45%39%-45%）雙相（雙相（ ）黃銅；）黃銅； 相是鋅溶于銅中的固溶體，溶解相是鋅溶于銅中的固溶體，溶解度隨溫度的下降而增大，為面心立方晶格，塑性好，可冷度隨溫度的下降而增大，為面心立方晶格，塑性好，可冷熱加工。熱加工。 相是以電子化合物相是以電子化合物CuZnCuZn為基的固溶體，室溫下為基的固溶體，室溫下較脆，但加熱到較脆，但加熱到4504500 0C C以上時，塑性良好。其