機(jī)械制造典型工藝的金屬材料與熱處理

報(bào)告人：張學(xué)文機(jī)械制造典型工藝熱處理基礎(chǔ)知識(shí)

北華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械類培訓(xùn)內(nèi)容題綱以典型的軸類零件和箱體類零件為例分別從以下幾個(gè)方面進(jìn)行介紹其制造工藝特性功能用途、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及主要的技術(shù)要求（如尺寸精度、幾何形狀精度、位置精度、表面粗糙度等等）常用材料及熱處理針對軸類零件和箱體類零件表面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求進(jìn)行工藝過程分析與介紹定位基準(zhǔn)選擇主要表面加工方法的選擇加工階段劃分要求熱處理工藝的安排加工順序一、預(yù)備知識(shí)1.簡單的熱處理知識(shí)2.常用金屬材料3.公差與配合常識(shí)4.六點(diǎn)定位原理二、軸類零件加工工藝1.軸的功用與類型2.加工工藝3.舉例三、箱體類零件加工工藝1.箱體類零件的特點(diǎn)2.“一面兩孔”定位3.應(yīng)用舉例第一課簡單的熱處理知識(shí)鐵碳平衡圖（iron-carbonequilibriumdiagram），又稱鐵碳相圖或鐵碳狀態(tài)圖。它以溫度為縱坐標(biāo)，碳含量為橫坐標(biāo),表示在接近平衡條件（鐵-石墨）和亞穩(wěn)條件（鐵－碳化鐵）下（或極緩慢的冷卻條件下）以鐵、碳為組元的二元合金在不同溫度下所呈現(xiàn)的相和這些相之間的平衡關(guān)系。鐵碳平衡圖早在1868年，俄國學(xué)者切爾諾夫就注意到只有把鋼加熱到某一溫度”a”以上再快冷,才能使鋼淬硬,從而有了臨界點(diǎn)的概念。至1887～1892年奧斯蒙等利用熱分析法和金相法發(fā)現(xiàn)鐵的加熱和冷卻曲線上出現(xiàn)兩個(gè)駐點(diǎn)，即臨界點(diǎn)A3和A2，它們的溫度視加熱或冷卻(分別以Ac和Ar表示)過程而異。奧斯蒙認(rèn)為這表明鐵有同素異構(gòu)體，他稱在室溫至A2溫度之間保持穩(wěn)定的相為α鐵；A2～A3間為β鐵；A3以上為γ鐵。1895年，他又進(jìn)一步證明，如鐵中含有少量碳,則在690或710℃左右出現(xiàn)臨界點(diǎn),即Ar1點(diǎn),標(biāo)志在此溫度以上碳溶解在鐵中,而在低于這一溫度時(shí),碳以滲碳體形式由固溶體中分解出來,隨鐵中碳量提高，Ar3下降而與Ar2相合,然后斷續(xù)下降，至含碳為0.8～0.9％時(shí)與Ar1合為一點(diǎn)。1904年又發(fā)現(xiàn)A4至熔點(diǎn)間為δ鐵。以上述臨界點(diǎn)工作的成果為基礎(chǔ)，1899年羅伯茨－奧斯汀制定了第一張鐵碳相圖；而洛茲本更首先在合金系統(tǒng)中應(yīng)用吉布斯相律,于1990年制定出較完整的鐵碳平衡圖。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鐵碳平衡圖不斷得到修訂，日臻完善。目前采用的鐵碳平衡圖示于圖1，圖中各重要點(diǎn)的溫度、濃度及含義如下表所列。當(dāng)鐵中含碳量不同時(shí)，得到的典型組織如圖2所示。鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝包括退火、正火、淬火、回火和表面熱處理等方法。其中回火又包括高溫回火、中溫回火和低溫回火。鋼的回火將已經(jīng)淬火的鋼重新加熱到一定溫度，再用一定方法冷卻稱為回火。其目的是消除淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，降低硬度和脆性，以取得預(yù)期的力學(xué)性能?；鼗饡r(shí)以降低了硬度和脆性，換取較好的韌性調(diào)質(zhì)（quenchingandhightemperaturetempering）即淬火和高溫回火的綜合熱處理工藝。

調(diào)質(zhì)件大都在比較大的動(dòng)載荷作用下工作，它們承受著拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)或剪切的作用，有的表面還具有摩擦，要求有一定的耐磨性等等?？傊?，零件處在各種復(fù)合應(yīng)力下工作。這類零件主要為各種機(jī)器和機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)件，如軸類、連桿、螺栓、齒輪等，在機(jī)床、汽車和拖拉機(jī)等制造工業(yè)中用得很普遍。尤其是對于重型機(jī)器制造中的大型部件，調(diào)質(zhì)處理用得更多。因此，調(diào)質(zhì)處理在熱處理中占有很重要的位置。

在機(jī)械產(chǎn)品中的調(diào)質(zhì)件，因其受力條件不同，對其所要求的性能也就不完全一樣。一般說來，各種調(diào)質(zhì)件都應(yīng)具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，即高強(qiáng)度和高韌性的適當(dāng)配合，以保證零件長期順利工作。調(diào)質(zhì)通常指淬火＋高溫回火，以獲得回火索氏體的熱處理工藝。方法也就是先淬火，淬火溫度：亞共析鋼為Ac3+30～50℃；過共析鋼為Ac1+30～50℃；合金鋼可比碳鋼稍稍提高一點(diǎn)。淬火后在500～650℃進(jìn)行回火即可。調(diào)質(zhì)的主要目的是得到強(qiáng)度、塑性、韌性都比較好的綜合機(jī)械性能。

但是,同時(shí)應(yīng)該注意,還有調(diào)質(zhì)鋼這一說，調(diào)質(zhì)鋼是在冶煉鋼材時(shí)候加錳,硅進(jìn)行的過程，要注意區(qū)別。退火anneal;annealing;backout退火是一種金屬熱處理工藝，指的是將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時(shí)間，然后以適宜速度冷卻。目的是降低硬度，改善切削加工性；消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減少變形與裂紋傾向；細(xì)化晶粒，調(diào)整組織，消除組織缺陷。退火定義將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時(shí)間，然后以適宜速度冷卻(通常是緩慢冷卻，有時(shí)是控制冷卻)的一種金屬熱處理工藝。目的是使經(jīng)過鑄造、鍛軋、焊接或切削加工的材料或工件軟化，改善塑性和韌性，使化學(xué)成分均勻化，去除殘余應(yīng)力，或得到預(yù)期的物理性能。退火工藝隨目的之不同而有多種，如重結(jié)晶退火、等溫退火、均勻化退火、球化退火、去除應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火，以及穩(wěn)定化退火、磁場退火等等。

1、金屬工具使用時(shí)因受熱而失去原有的硬度。

2、把金屬材料或工件加熱到一定溫度并持續(xù)一定時(shí)間后，使緩慢冷卻。退火可以減低金屬硬度和脆性，增加可塑性。也叫燜火。退火的目的(1)降低硬度，改善切削加工性；

(2)消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減少變形與裂紋傾向；

(3)細(xì)化晶粒，調(diào)整組織，消除組織缺陷。

在生產(chǎn)中，退火工藝應(yīng)用很廣泛。根據(jù)工件要求退火的目的不同，退火的工藝規(guī)范有多種，常用的有完全退火、球化退火、和去應(yīng)力退火等。退火方法退火的一個(gè)最主要工藝參數(shù)是最高加熱溫度（退火溫度），大多數(shù)合金的退火加熱溫度的選擇是以該合金系的相圖為基礎(chǔ)的,如碳素鋼以鐵碳平衡圖為基礎(chǔ)。各種鋼(包括碳素鋼及合金鋼)的退火溫度，視具體退火目的的不同而在各該鋼種的Ac3以上、Ac1以上或以下的某一溫度。各種非鐵合金的退火溫度則在各該合金的固相線溫度以下、固溶度線溫度以上或以下的某一溫度。重結(jié)晶退火應(yīng)用于平衡加熱和冷卻時(shí)有固態(tài)相變(重結(jié)晶)發(fā)生的合金。其退火溫度為各該合金的相變溫度區(qū)間以上或以內(nèi)的某一溫度。加熱和冷卻都是緩慢的。合金于加熱和冷卻過程中各發(fā)生一次相變重結(jié)晶，故稱為重結(jié)晶退火，常被簡稱為退火。這種退火方法，相當(dāng)普遍地應(yīng)用于鋼。鋼的重結(jié)晶退火工藝是:緩慢加熱到Ac3（亞共析鋼）或Ac1（共析鋼或過共析鋼）以上30～50℃，保持適當(dāng)時(shí)間，然后緩慢冷卻下來。通過加熱過程中發(fā)生的珠光體（或者還有先共析的鐵素體或滲碳體）轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體（第一回相變重結(jié)晶）以及冷卻過程中發(fā)生的與此相反的第二回相變重結(jié)晶，形成晶粒較細(xì)、片層較厚、組織均勻的珠光體(或者還有先共析鐵素體或滲碳體)。

退火溫度在Ac3以上（亞共析鋼）使鋼發(fā)生完全的重結(jié)晶者，稱為完全退火，退火溫度在Ac1與Ac3之間(亞共析鋼)或Ac1與Acm之間（過共析鋼）,使鋼發(fā)生部分的重結(jié)晶者,稱為不完全退火。前者主要用于亞共析鋼的鑄件、鍛軋件、焊件，以消除組織缺陷（如魏氏組織、帶狀組織等），使組織變細(xì)和變均勻，以提高鋼件的塑性和韌性。后者主要用于中碳和高碳鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼的鍛軋件。此種鍛、軋件若鍛、軋后的冷卻速度較大時(shí)，形成的珠光體較細(xì)、硬度較高；若停鍛、停軋溫度過低，鋼件中還有大的內(nèi)應(yīng)力。此時(shí)可用不完全退火代替完全退火，使珠光體發(fā)生重結(jié)晶,晶粒變細(xì)，同時(shí)也降低硬度，消除內(nèi)應(yīng)力,改善被切削性。此外,退火溫度在Ac1與Acm之間的過共析鋼球化退火,也是不完全退火。重結(jié)晶退火也用于非鐵合金，例如鈦合金于加熱和冷卻時(shí)發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，低溫為α相(密排六方結(jié)構(gòu))，高溫為β相（體心立方結(jié)構(gòu)），其中間是“α＋β”兩相區(qū)，即相變溫度區(qū)間。為了得到接近平衡的室溫穩(wěn)定組織和細(xì)化晶粒，也進(jìn)行重結(jié)晶退火，即緩慢加熱到高于相變溫度區(qū)間不多的溫度，保溫適當(dāng)時(shí)間，使合金轉(zhuǎn)變?yōu)棣孪嗟募?xì)小晶粒；然后緩慢冷卻下來，使β相再轉(zhuǎn)變?yōu)棣料嗷颚粒聝上嗟募?xì)小晶粒。等溫退火應(yīng)用于鋼和某些非鐵合金如鈦合金的一種控制冷卻的退火方法。對鋼來說，是緩慢加熱到Ac3（亞共析鋼）或Ac1（共析鋼和過共析鋼）以上不多的溫度，保溫一段時(shí)間,使鋼奧氏體化,然后迅速移入溫度在A1以下不多的另一爐內(nèi)，等溫保持直到奧氏體全部轉(zhuǎn)變?yōu)槠瑢訝钪楣怏w（亞共析鋼還有先共析鐵素體；過共析鋼還有先共析滲碳體）為止，最后以任意速度冷卻下來(通常是出爐在空氣中冷卻)。等溫保持的大致溫度范圍在所處理鋼種的等溫轉(zhuǎn)變圖上A1至珠光體轉(zhuǎn)變鼻尖溫度這一區(qū)間之內(nèi)(見過冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖)；具體溫度和時(shí)間，主要根據(jù)退火后所要求的硬度來確定。等溫溫度不可過低或過高，過低則退火后硬度偏高；過高則等溫保持時(shí)間需要延長。鋼的等溫退火的目的，與重結(jié)晶退火基本相同,但工藝操作和所需設(shè)備都比較復(fù)雜,所以通常主要是應(yīng)用于過冷奧氏體在珠光體型相變溫度區(qū)間轉(zhuǎn)變相當(dāng)緩慢的合金鋼。后者若采用重結(jié)晶退火方法，往往需要數(shù)十小時(shí)，很不經(jīng)濟(jì)；采用等溫退火則能大大縮短生產(chǎn)周期，并能使整個(gè)工件獲得更為均勻的組織和性能。等溫退火也可在鋼的熱加工的不同階段來用。例如,若讓空冷淬硬性合金鋼由高溫空冷到室溫時(shí)，當(dāng)心部轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體之時(shí)，在已發(fā)生了馬氏體相變的外層就會(huì)出現(xiàn)裂紋;若將該類鋼的熱鋼錠或鋼坯在冷卻過程中放入700℃左右的等溫爐內(nèi)，保持等溫直到珠光體相變完成后，再出爐空冷，則可免生裂紋。含β相穩(wěn)定化元素較高的鈦合金，其β相相當(dāng)穩(wěn)定，容易被過冷。過冷的β相，其等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線與鋼的過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖相似。為了縮短重結(jié)晶退火的生產(chǎn)周期并獲得更細(xì)、更均勻的組織，亦可采用等溫退火。

均勻化退火

亦稱擴(kuò)散退火。應(yīng)用于鋼及非鐵合金（如錫青銅、硅青銅、白銅、鎂合金等）的鑄錠或鑄件的一種退火方法。將鑄錠或鑄件加熱到各該合金的固相線溫度以下的某一較高溫度,長時(shí)間保溫,然后緩慢冷卻下來。均勻化退火是使合金中的元素發(fā)生固態(tài)擴(kuò)散，來減輕化學(xué)成分不均勻性（偏析），主要是減輕晶粒尺度內(nèi)的化學(xué)成分不均勻性（晶內(nèi)偏析或稱枝晶偏析）。均勻化退火溫度所以如此之高，是為了加快合金元素?cái)U(kuò)散，盡可能縮短保溫時(shí)間。合金鋼的均勻化退火溫度遠(yuǎn)高于Ac3，通常是1050～1200℃。非鐵合金錠進(jìn)行均勻化退火的溫度一般是“0.95×固相線溫度(K)”,均勻化退火因加熱溫度高，保溫時(shí)間長，所以熱能消耗量大。球化退火

只應(yīng)用于鋼的一種退火方法。將鋼加熱到稍低于或稍高于Ac1的溫度或者使溫度在A1上下周期變化，然后緩冷下來。目的在于使珠光體內(nèi)的片狀滲碳體以及先共析滲碳體都變?yōu)榍蛄?，均勻分布于鐵素體基體中(這種組織稱為球化珠光體)。具有這種組織的中碳鋼和高碳鋼硬度低、被切削性好、冷形變能力大。對工具鋼來說，這種組織是淬火前最好的原始組織。球化退火的具體工藝①普通（緩冷）球化退火，緩冷適用于多數(shù)鋼種，尤其是裝爐量大時(shí)，操作比較方便，但生產(chǎn)周期長；②等溫球化退火，適用于多數(shù)鋼種，特別是難于球化的鋼以及球化質(zhì)量要求高的鋼（如滾動(dòng)軸承鋼）；其生產(chǎn)周期比普通球化退火短，不過需要有能夠控制共析轉(zhuǎn)變前冷卻速率的爐子；③周期球化退火，適用于原始組織為片層狀珠光體組織的鋼，其生產(chǎn)周期也比普通球化退火短，不過在設(shè)備裝爐量大的條件下，很難按控制要求改變溫度，故在生產(chǎn)中未廣泛采用；④低溫球化退火），適用于經(jīng)過冷形變加工的鋼以及淬火硬化過的鋼（后者通常稱為高溫軟化回火）；⑤形變球化退火，形變加工對球化有加速作用,將形變加工與球化結(jié)合起來,可縮短球化時(shí)間。它適用于冷、熱形變成形的鋼件和鋼材（如帶材再結(jié)晶退火工藝

應(yīng)用于經(jīng)過冷變形加工的金屬及合金的一種退火方法。目的為使金屬內(nèi)部組織變?yōu)榧?xì)小的等軸晶粒，消除形變硬化，恢復(fù)金屬或合金的塑性和形變能力（回復(fù)和再結(jié)晶）。若欲保持金屬或合金表面光亮，則可在可控氣氛的爐中或真空爐中進(jìn)行再結(jié)晶退火。

去除應(yīng)力退火鑄、鍛、焊件在冷卻時(shí)由于各部位冷卻速度不同而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，金屬及合金在冷變形加工中以及工件在切削加工過程中也產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。若內(nèi)應(yīng)力較大而未及時(shí)予以去除，常導(dǎo)致工件變形甚至形成裂紋。去除應(yīng)力退火是將工件緩慢加熱到較低溫度（例如，灰口鑄鐵是500～550℃，鋼是500～650℃），保溫一段時(shí)間,使金屬內(nèi)部發(fā)生弛豫，然后緩冷下來。應(yīng)該指出,去除應(yīng)力退火并不能將內(nèi)應(yīng)力完全去除，而只是部分去除，從而消除它的有害作用。

還有一些專用退火方法，如不銹耐酸鋼穩(wěn)定化退火；軟磁合金磁場退火；硅鋼片氫氣退火；可鍛鑄鐵可鍛化退火等。退火的目的在于：①改善或消除鋼鐵在鑄造、鍛壓、軋制和焊接過程中所造成的各種組織缺陷以及殘余應(yīng)力，防止工件變形、開裂。②軟化工件以便進(jìn)行切削加工。③細(xì)化晶粒，改善組織以提高工件的機(jī)械性能。④為最終熱處理（淬火、回火）作好組織準(zhǔn)備。總結(jié)常用的退火工藝有：①完全退火。用以細(xì)化中、低碳鋼經(jīng)鑄造、鍛壓和焊接后出現(xiàn)的力學(xué)性能不佳的粗大過熱組織。將工件加熱到鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度以上30～50℃，保溫一段時(shí)間，然后隨爐緩慢冷卻，在冷卻過程中奧氏體再次發(fā)生轉(zhuǎn)變，即可使鋼的組織變細(xì)。②球化退火。用以降低工具鋼和軸承鋼鍛壓后的偏高硬度。將工件加熱到鋼開始形成奧氏體的溫度以上20～40℃，保溫后緩慢冷卻，在冷卻過程中珠光體中的片層狀滲碳體變?yōu)榍驙?，從而降低了硬度。③等溫退火。用以降低某些鎳、鉻含量較高的合金結(jié)構(gòu)鋼的高硬度，以進(jìn)行切削加工。一般先以較快速度冷卻到奧氏體最不穩(wěn)定的溫度，保溫適當(dāng)時(shí)間，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橥惺象w或索氏體，硬度即可降低。④再結(jié)晶退火。用以消除金屬線材、薄板在冷拔、冷軋過程中的硬化現(xiàn)象（硬度升高、塑性下降）。加熱溫度一般為鋼開始形成奧氏體的溫度以下50～150℃，只有這樣才能消除加工硬化效應(yīng)使金屬軟化。⑤石墨化退火。用以使含有大量滲碳體的鑄鐵變成塑性良好的可鍛鑄鐵。工藝操作是將鑄件加熱到950℃左右，保溫一定時(shí)間后適當(dāng)冷卻，使?jié)B碳體分解形成團(tuán)絮狀石墨。⑥擴(kuò)散退火。用以使合金鑄件化學(xué)成分均勻化，提高其使用性能。方法是在不發(fā)生熔化的前提下，將鑄件加熱到盡可能高的溫度，并長時(shí)間保溫，待合金中各種元素?cái)U(kuò)散趨于均勻分布后緩冷。⑦去應(yīng)力退火。用以消除鋼鐵鑄件和焊接件的內(nèi)應(yīng)力。對于鋼鐵制品加熱后開始形成奧氏體的溫度以下100～200℃，保溫后在空氣中冷卻，即可消除內(nèi)應(yīng)力。淬火

quench;quenching;chilling鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3（亞共析鋼）或Ac1（過共析鋼）以上某一溫度，保溫一段時(shí)間，使之全部或部分奧氏體化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等溫）進(jìn)行馬氏體（或貝氏體）轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。通常也將鋁合金、銅合金、鈦合金、鋼化玻璃等材料的固溶處理或帶有快速冷卻過程的熱處理工藝稱為淬火。淬火目的淬火的目的是使過冷奧氏體進(jìn)行馬氏體或貝氏體轉(zhuǎn)變，得到馬氏體或貝氏體組織，然后配合以不同溫度的回火，以大幅提高鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及韌性等，從而滿足各種機(jī)械零件和工具的不同使用要求。也可以通過淬火滿足某些特種鋼材的鐵磁性、耐蝕性等特殊的物理、化學(xué)性能。淬火工藝將金屬工件加熱到某一適當(dāng)溫度并保持一段時(shí)間，隨即浸入淬冷介質(zhì)中快速冷卻的金屬熱處理工藝。常用的淬冷介質(zhì)有鹽水、水、礦物油、空氣等。淬火可以提高金屬工件的硬度及耐磨性，因而廣泛用于各種工、模、量具及要求表面耐磨的零件（如齒輪、軋輥、滲碳零件等）。通過淬火與不同溫度的回火配合，可以大幅度提高金屬的強(qiáng)度、韌性及疲勞強(qiáng)度，并可獲得這些性能之間的配合（綜合機(jī)械性能）以滿足不同的使用要求。另外淬火還可使一些特殊性能的鋼獲得一定的物理化學(xué)性能，如淬火使永磁鋼增強(qiáng)其鐵磁性、不銹鋼提高其耐蝕性等。淬火工藝主要用于鋼件。常用的鋼在加熱到臨界溫度以上時(shí)，原有在室溫下的組織將全部或大部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。隨后將鋼浸入水或油中快速冷卻，奧氏體即轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。與鋼中其他組織相比，馬氏體硬度最高。淬火時(shí)的快速冷卻會(huì)使工件內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)其大到一定程度時(shí)工件便會(huì)發(fā)生扭曲變形甚至開裂。為此必須選擇合適的冷卻方法。根據(jù)冷卻方法，淬火工藝分為單液淬火、雙介質(zhì)淬火、馬氏體分級(jí)淬火和貝氏體等溫淬火4類。淬火工件的硬度淬火工件的硬度影響了淬火的效果。淬火工件一般采用洛氏硬度計(jì)，測試HRC硬度。淬火的薄硬鋼板和表面淬火工件可測試HRA的硬度。厚度小于0.8mm的淬火鋼板、淺層表面淬火工件和直徑小于5mm的淬火鋼棒，可改用表面洛氏硬度計(jì)，測試HRN硬度。

在焊接中碳鋼和某些合金鋼時(shí)，熱影響區(qū)中可能發(fā)生淬火現(xiàn)象而變硬，易形成冷裂紋，這是在焊接過程中要設(shè)法防止的。

由于淬火后金屬硬而脆，產(chǎn)生的表面殘余應(yīng)力會(huì)造成冷裂紋，回火可作為在不影響硬度的基礎(chǔ)上，消除冷裂紋的手段之一。

淬火對厚度、直徑較小的零件使用比較合適，對于過大的零件，淬火深度不夠，滲碳也存在同樣問題，此時(shí)應(yīng)考慮在鋼材中加入鉻等合金來增加強(qiáng)度。

淬火是鋼鐵材料強(qiáng)化的基本手段之一。鋼中馬氏體是鐵基固溶體組織中最硬的相(表1)，故鋼件淬火可以獲得高硬度、高強(qiáng)度。但是，馬氏體的脆性很大，加之淬火后鋼件內(nèi)部有較大的淬火內(nèi)應(yīng)力，因而不宜直接應(yīng)用，必須進(jìn)行回火。淬火工藝的應(yīng)用

淬火工藝在現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。機(jī)械中重要零件，尤其在汽車、飛機(jī)、火箭中應(yīng)用的鋼件幾乎都經(jīng)過淬火處理。為滿足各種零件干差萬別的技術(shù)要求，發(fā)展了各種淬火工藝。如，按接受處理的部位，有整體、局部淬火和表面淬火；按加熱時(shí)相變是否完全，有完全淬火和不完全淬火(對于亞共析鋼，該法又稱亞臨界淬火)；按冷卻時(shí)相變的內(nèi)容，有分級(jí)淬火，等溫淬火和欠速淬火等。

工藝過程包括加熱、保溫、冷卻3個(gè)階段。下面以鋼的淬火為例，介紹上述三個(gè)階段工藝參數(shù)選擇的原則。

淬火加熱溫度

以鋼的相變臨界點(diǎn)為依據(jù)，加熱時(shí)要形成細(xì)小、均勻奧氏體晶粒，淬火后獲得細(xì)小馬氏體組織。淬火溫度選擇原則適用于大多數(shù)合金鋼，尤其低合金鋼。亞共析鋼加熱溫度為Ac3溫度以上30～50℃。從圖上看，高溫下鋼的狀態(tài)處在單相奧氏體(A)區(qū)內(nèi)，故稱為完全淬火。如亞共析鋼加熱溫度高于Ac1、低于Ac3溫度，則高溫下部分先共析鐵素體未完全轉(zhuǎn)變成奧氏體，即為不完全(或亞臨界)淬火。過共析鋼淬火溫度為Ac1溫度以上30～50℃，這溫度范圍處于奧氏體與滲碳體(A+C)雙相區(qū)。因而過共析鋼的正常的淬火仍屬不完全淬火，淬火后得到馬氏體基體上分布滲碳體的組織。這-組織狀態(tài)具有高硬度和高耐磨性。對于過共析鋼，若加熱溫度過高，先共析滲碳體溶解過多，甚至完全溶解，則奧氏體晶粒將發(fā)生長大，奧氏體碳含量也增加。淬火后，粗大馬氏體組織使鋼件淬火態(tài)微區(qū)內(nèi)應(yīng)力增加，微裂紋增多，零件的變形和開裂傾向增加；由于奧氏體碳濃度高，馬氏體點(diǎn)下降，殘留奧氏體量增加，使工件的硬度和耐磨性降低。

實(shí)際生產(chǎn)中，加熱溫度的選擇要根據(jù)具體情況加以調(diào)整。如亞共析鋼中碳含量為下限，當(dāng)裝爐量較多，欲增加零件淬硬層深度等時(shí)可選用溫度上限；若工件形狀復(fù)雜，變形要求嚴(yán)格等要采用溫度下限。表2常用鋼種淬火的加熱溫度淬火保溫淬火保溫時(shí)間由設(shè)備加熱方式、零件尺寸、鋼的成分、裝爐量和設(shè)備功率等多種因素確定。對整體淬火而言，保溫的目的是使工件內(nèi)部溫度均勻趨于一致。對各類淬火，其保溫時(shí)間最終取決于在要求淬火的區(qū)域獲得良好的淬火加熱組織。

加熱與保溫是影響淬火質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，奧氏體化獲得的組織狀態(tài)直接影響淬火后的性能。-般鋼件奧氏體晶?？刂圃?～8級(jí)。淬火冷卻

要使鋼中高溫相——奧氏體在冷卻過程中轉(zhuǎn)變成低溫亞穩(wěn)相——馬氏體，冷卻速度必須大于鋼的臨界冷卻速度。工件在冷卻過程中，表面與心部的冷卻速度有一定差異，如果這種差異足夠大，則可能造成大于臨界冷卻速度部分轉(zhuǎn)變成馬氏體，而小于臨界冷卻速度的心部不能轉(zhuǎn)變成馬氏體的情況。為保證整個(gè)截面上都轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體需要選用冷卻能力足夠強(qiáng)的淬火介質(zhì)，以保證工件心部有足夠高的冷卻速度。但是冷卻速度大，工件內(nèi)部由于熱脹冷縮不均勻造成內(nèi)應(yīng)力，可能使工件變形或開裂。因而要考慮上述兩種矛盾因素，合理選擇淬火介質(zhì)和冷卻方式。

冷卻階段不僅零件獲得合理的組織，達(dá)到所需要的性能，而且要保持零件的尺寸和形狀精度，是淬火工藝過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。淬火方式單介質(zhì)淬火工件在一種介質(zhì)中冷卻，如水淬、油淬。優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)是在水中淬火應(yīng)力大，工件容易變形開裂；在油中淬火，冷卻速度小，淬透直徑小，大型工件不易淬透。雙介質(zhì)淬火工件先在較強(qiáng)冷卻能力介質(zhì)中冷卻到300℃左右，再在一種冷卻能力較弱的介質(zhì)中冷卻，如：先水淬后油淬，可有效減少馬氏體轉(zhuǎn)變的內(nèi)應(yīng)力，減小工件變形開裂的傾向，可用于形狀復(fù)雜、截面不均勻的工件淬火。雙液淬火的缺點(diǎn)是難以掌握雙液轉(zhuǎn)換的時(shí)刻，轉(zhuǎn)換過早容易淬不硬，轉(zhuǎn)換過遲又容易淬裂。為了克服這一缺點(diǎn)，發(fā)展了分級(jí)淬火法。分級(jí)淬火

工件在低溫鹽浴或堿浴爐中淬火，鹽浴或堿浴的溫度在Ms點(diǎn)附近，工件在這一溫度停留2min～5min，然后取出空冷，這種冷卻方式叫分級(jí)淬火。分級(jí)冷卻的目的，是為了使工件內(nèi)外溫度較為均勻，同時(shí)進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變，可以大大減小淬火應(yīng)力，防止變形開裂。分級(jí)溫度以前都定在略高于Ms點(diǎn)，工件內(nèi)外溫度均勻以后進(jìn)入馬氏體區(qū)。現(xiàn)在改進(jìn)為在略低于Ms點(diǎn)的溫度分級(jí)。實(shí)踐表明，在Ms點(diǎn)以下分級(jí)的效果更好。例如，高碳鋼模具在160℃的堿浴中分級(jí)淬火，既能淬硬，變形又小，所以應(yīng)用很廣泛。等溫淬火工件在等溫鹽浴中淬火，鹽浴溫度在貝氏體區(qū)的下部(稍高于Ms)，工件等溫停留較長時(shí)間，直到貝氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束，取出空冷。等溫淬火用于中碳以上的鋼，目的是為了獲得下貝氏體，以提高強(qiáng)度、硬度、韌性和耐磨性。低碳鋼一般不采用等溫淬火。表面淬火表面淬火是將剛件的表面層淬透到一定的深度，而心部分仍保持未淬火狀態(tài)的一種局部淬火的方法。表面淬火時(shí)通過快速加熱，使剛件表面很快到淬火的溫度，在熱量來不及穿到工件心部就立即冷卻，實(shí)現(xiàn)局部淬火。感應(yīng)淬火感應(yīng)加熱就是利用電磁感應(yīng)在工件內(nèi)產(chǎn)生渦流而將工件進(jìn)行加熱。正火normalization;normalizing正火，又稱?；菍⒐ぜ訜嶂罙c3或Accm以上30~50℃，保溫一段時(shí)間后，從爐中取出在空氣中或噴水、噴霧或吹風(fēng)冷卻的金屬熱處理工藝。其目的是在于使晶粒細(xì)化和碳化物分布均勻化。正火與退火的不同點(diǎn)是正火冷卻速度比退火冷卻速度稍快，因而正火組織要比退火組織更細(xì)一些，其機(jī)械性能也有所提高。另外，正火爐外冷卻不占用設(shè)備，生產(chǎn)率較高，因此生產(chǎn)中盡可能采用正火來代替退火。正火后的組織：亞共析鋼為F+S，共析鋼為S，過共析鋼為S+二次滲碳體，且為不連續(xù)。

正火主要用于鋼鐵工件。一般鋼鐵正火與退火相似，但冷卻速度稍大，組織較細(xì)。有些臨界冷卻速度（見淬火）很小的鋼，在空氣中冷卻就可以使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，這種處理不屬于正火性質(zhì)，而稱為空冷淬火。與此相反，一些用臨界冷卻速度較大的鋼制作的大截面工件，即使在水中淬火也不能得到馬氏體，淬火的效果接近正火。鋼正火后的硬度比退火高。正火時(shí)不必像退火那樣使工件隨爐冷卻，占用爐子時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，所以在生產(chǎn)中一般盡可能用正火代替退火。對于含碳量低于0.25％的低碳鋼，正火后達(dá)到的硬度適中，比退火更便于切削加工，一般均采用正火為切削加工作準(zhǔn)備。對含碳量為0.25～0.5％的中碳鋼，正火后也可以滿足切削加工的要求。對于用這類鋼制作的輕載荷零件，正火還可以作為最終熱處理。高碳工具鋼和軸承鋼正火是為了消除組織中的網(wǎng)狀碳化物，為球化退火作組織準(zhǔn)備。鋼件的熱處理工藝—正火

鋼的熱處理種類分為整體熱處理和表面熱處理兩大類。常用的整體熱處理有退火，正火、淬火和回火；表面熱處理可分為表面淬火與化學(xué)熱處理兩類。

正火是將鋼件加熱到臨界溫度以上30-50℃,保溫適當(dāng)時(shí)間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理工藝稱為正火。正火的主要目的是細(xì)化組織，改善鋼的性能，獲得接近平衡狀態(tài)的組織。

正火與退火工藝相比，其主要區(qū)別是正火的冷卻速度稍快，所以正火熱處理的生產(chǎn)周期短。故退火與正火同樣能達(dá)到零件性能要求時(shí)，盡可能選用正火。大部分中、低碳鋼的坯料一般都采用正火熱處理。一般合金鋼坯料常采用退火，若用正火，由于冷卻速度較快，使其正火后硬度較高，不利于切削加工。

正火的主要應(yīng)用范圍有：①用于低碳鋼，正火后硬度略高于退火，韌性也較好，可作為切削加工的預(yù)處理。②用于中碳鋼，可代替調(diào)質(zhì)處理作為最后熱處理，也可作為用感應(yīng)加熱方法進(jìn)行表面淬火前的預(yù)備處理。③用于工具鋼、軸承鋼、滲碳鋼等，可以消降或抑制網(wǎng)狀碳化物的形成，從而得到球化退火所需的良好組織。④用于鑄鋼件，可以細(xì)化鑄態(tài)組織，改善切削加工性能。⑤用于大型鍛件，可作為最后熱處理，從而避免淬火時(shí)較大的開裂傾向。⑥用于球墨鑄鐵，使硬度、強(qiáng)度、耐磨性得到提高，如用于制造汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)的曲軸、連桿等重要零件。⑦過共析鋼球化退火前進(jìn)行一次正火，可消除網(wǎng)狀二次滲碳體，以保證球化退火時(shí)滲碳體全部球?；；鼗餿empering回火是工件淬硬后加熱到AC1以下的某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。

回火一般緊接著淬火進(jìn)行，其目的是：

(a)消除工件淬火時(shí)產(chǎn)生的殘留應(yīng)力，防止變形和開裂；(b)調(diào)整工件的硬度、強(qiáng)度、塑性和韌性，達(dá)到使用性能要求；(c)穩(wěn)定組織與尺寸，保證精度；(d)改善和提高加工性能。因此，回火是工件獲得所需性能的最后一道重要工序。

按回火溫度范圍，回火可分為低溫回火、中溫回火和高溫回火。(1)低溫回火工件在250℃以下進(jìn)行的回火。

目的是保持淬火工件高的硬度和耐磨性，降低淬火殘留應(yīng)力和脆性

回火后得到回火馬氏體，指淬火馬氏體低溫回火時(shí)得到的組織。

力學(xué)性能：58～64HRC，高的硬度和耐磨性。

應(yīng)用范圍：刃具、量具、模具、滾動(dòng)軸承、滲碳及表面淬火的零件等。(2)中溫回火

工件在250～500℃之間進(jìn)行的回火。

目的是得到較高的彈性和屈服點(diǎn)，適當(dāng)?shù)捻g性。

回火后得到回火托氏體，指馬氏體回火時(shí)形成的鐵素體基體內(nèi)分布著極其細(xì)小球狀碳化物（或滲碳體）的復(fù)相組織。力學(xué)性能：35～50HRC，較高的彈性極限、屈服點(diǎn)和一定的韌性。應(yīng)用范圍：彈簧、鍛模、沖擊工具等。(3)高溫回火工件在500℃以上進(jìn)行的回火。

目的是得到強(qiáng)度、塑性和韌性都較好的綜合力學(xué)性能。

回火后得到回火索氏體，指馬氏體回火時(shí)形成的鐵素體基體內(nèi)分布著細(xì)小球狀碳化物（包括滲碳體）的復(fù)相組織。

力學(xué)性能：200～350HBS，較好的綜合力學(xué)性能。

應(yīng)用范圍：廣泛用于各種較重要的受力結(jié)構(gòu)件，如連桿、螺栓、齒輪及軸類零件等。

工件淬火并高溫回火的復(fù)合熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)不僅作最終熱處理，也可作一些精密零件或感應(yīng)淬火件預(yù)先熱處理。

45鋼正火和調(diào)質(zhì)后性能比較見下表所示。

45鋼(φ20mm～φ40mm)正火和調(diào)質(zhì)后性能比較注意事項(xiàng)將淬火成馬氏體的鋼加熱到臨界點(diǎn)A1以下某個(gè)溫度，保溫適當(dāng)時(shí)間，再冷到室溫的一種熱處理工藝?；鼗鸬哪康脑谟谙慊饝?yīng)力，使鋼的組織轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬Ψ€(wěn)定狀態(tài)。在不降低或適當(dāng)降低鋼的硬度和強(qiáng)度的條件下改善鋼的塑性和韌性，以獲得所希望的性能。中碳和高碳鋼淬火后通常硬度很高，但很脆，一般需經(jīng)回火處理才能使用。鋼中的淬火馬氏體，是碳在α-Fe中的過飽和固溶體,具有體心正方結(jié)構(gòu)，其正方度c/a隨含碳量的增加而增大(c/a=1+0.045wt％C)。馬氏體組織在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的，有向穩(wěn)定組織過渡的趨勢。許多鋼淬火后還有一定量的殘留奧氏體，也是不穩(wěn)定的，回火過程中將發(fā)生轉(zhuǎn)變。因此，回火過程本質(zhì)上是在一定溫度范圍內(nèi)加熱粹火鋼，使鋼中的熱力學(xué)不穩(wěn)定組織結(jié)構(gòu)向穩(wěn)定狀態(tài)過渡的復(fù)雜轉(zhuǎn)變過程。轉(zhuǎn)變的內(nèi)容和形式則視淬火鋼的化學(xué)成分和組織，以及加熱溫度而有所不同。熱處理知識(shí)退火：Th加熱-保溫-隨爐冷卻用來消除鑄、鍛、焊零件的內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，以利切削加工，細(xì)化晶粒，改善組織，增加韌性熱處理知識(shí)正火：Z加熱-保溫-空氣冷卻用于處理低碳鋼、中碳結(jié)構(gòu)鋼及滲碳零件，細(xì)化晶粒，曾加強(qiáng)度與韌性，減少內(nèi)應(yīng)力，改善切削性能熱處理知識(shí)淬火：CC48(淬火回火45-50HRC)加熱-保溫-急冷提高機(jī)件強(qiáng)度及耐磨性。但淬火后引起內(nèi)應(yīng)力，使鋼變脆，所以淬火后回火熱處理知識(shí)調(diào)質(zhì)：TT235（調(diào)質(zhì)至HB220-250）淬火-高溫回火提高韌性及強(qiáng)度。重要的齒輪、軸及絲杠等零件需要調(diào)質(zhì)熱處理知識(shí)高頻淬火：GG52（高頻淬火后回火至50-55HRC）用高頻電流將零件表面加熱-急速冷卻提高機(jī)件表面的硬度及耐磨性，而心部保持一定的韌性，使零件既耐磨又能承受沖擊，常用來處理齒輪中頻或高頻交流電(1000-300000Hz或更高)工頻（50Hz）熱處理知識(shí)滲碳淬火：S-CS0.5-C59（滲碳層深0.5，淬火硬度56-62HRC）將零件在滲碳中加熱，使?jié)B入鋼的表面后，在淬火回火滲碳深度0.5-2mm提高機(jī)件表面的硬度、耐磨性、抗拉強(qiáng)度等適用于低碳、中碳（C<0.40%）結(jié)構(gòu)鋼的中小型零件熱處理知識(shí)氮化：DD0.3-900（氮化深度0.3，硬度大于HV850）將零件放入氨氣內(nèi)加熱，使氮原子滲入到鋼表面。氮化層0.025-0.8mm，氮化時(shí)間40-50小時(shí)提高機(jī)件的表面硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度和抗蝕能力。適用于合金鋼、碳鋼、鑄鐵件，如機(jī)床主軸、絲杠、重要液壓元件中的零件38CrMoAl鋁在高溫下對氮原子有親和作用熱處理知識(shí)氰化：QQ59（氫化淬火后，回火至26-62HRC）鋼件在碳、氮中加熱，使碳、氮原子同時(shí)滲入鋼表面?？傻玫?.2-0.5氫化層提高表面硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度和耐蝕性，用于要求硬度高、耐磨的中小型、薄片零件及刀具等熱處理知識(shí)時(shí)效：時(shí)效處理機(jī)件精加工前，加熱到100-150℃后，保溫5-20小時(shí)-空氣冷卻，鑄件可天然時(shí)效（露天放一年以上）消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定機(jī)件形狀和尺寸，常用于處理精密機(jī)件，如精密軸承、精密絲杠等表面處理發(fā)藍(lán)發(fā)黑：發(fā)藍(lán)或發(fā)黑將零件置于氧化劑內(nèi)加熱氧化，使表面形成一層氧化鐵保護(hù)膜防腐蝕、美化，如用于螺紋連接件表面處理鍍鎳：使用電解方法，在鋼件表面鍍一層鎳防腐蝕、美化鍍鉻：使用電解方法，在鋼件表面鍍一層鉻提高表面硬度、耐磨性和耐蝕能力，也用于修復(fù)零件上磨損了的表面鉻：裝飾鎘：硬度鍍鎳、鍍銅做底層硬度知識(shí)依測定方法不同而有布氏、洛氏、維氏等幾種HB（布氏硬度）、HRC（洛氏硬度）、HV（維氏硬度）1.材料抵抗硬物壓入其表面的能力2.檢驗(yàn)材料經(jīng)熱處理后的機(jī)械性能3.硬度HB用于退火、正火、調(diào)質(zhì)的零件及鑄件。4.HRC用于經(jīng)淬火、回火及表面滲碳、滲氮等處理的零件。5.HV用于薄層硬化零件HB是用一定的力將一定直徑（2.5、5、10）的鋼球壓向被測材料的表面，然后測量被測材料表面鋼球壓痕的直徑以判斷材料的硬度。材料的原始狀態(tài)和鋼材的退火、正火或調(diào)質(zhì)常用HB。HR有A、B、C3三種。A和C用120度的金剛石正圓錐體作測頭，B用直徑1.588的鋼球作測頭。測量方法都是先用一個(gè)預(yù)壓力將測頭壓在被測材料的表面，再施以主壓力，然后撤除主壓力，測量壓入深度判斷材料的硬度。HV是對HR的一種改良。因120度的正圓錐體不符合金剛石的晶體結(jié)構(gòu)，不易磨好，所以HV將測頭改為棱圓椎體，頂端可以制作得非常精良。測量方法同HR。HRA和HV用來測量材料經(jīng)表面熱處理，如氮化、滲碳以后的表面硬度，HRC常用于測量淬火后硬度。第二課常用金屬材料1.碳素結(jié)構(gòu)鋼2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼3.鉻鋼4.鉻錳鈦鋼5.鑄鋼6.灰鑄鐵7.球墨鑄鐵8.可鍛鑄鐵9.有色金屬及合金碳素結(jié)構(gòu)鋼Q215A級(jí)、B級(jí)金屬構(gòu)件、拉桿、套圈、鉚釘、螺栓、短軸、心軸、凸輪（載荷不大）、墊圈；滲碳零件及焊接件Q235A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)、D級(jí)

金屬構(gòu)件，心部強(qiáng)度要求不高的滲碳或氰化零件，吊鉤、拉桿、套圈、汽缸、齒輪、螺栓、螺母、連桿、輪軸、楔、蓋及焊接件“Q”為碳素結(jié)構(gòu)鋼屈服點(diǎn)“屈”的漢語拼音首字母A3Q275軸、軸銷、剎車桿、齒輪、螺栓、螺母、墊圈、連桿及其他強(qiáng)度較高的零件優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼08F可塑性能好的零件：管子、墊圈、滲碳件、氰化件10152025

10拉桿、卡頭、墊圈、焊接件15滲碳件、緊固件、沖模鍛件、化工貯器20杠桿、軸套、鉤、螺釘、滲碳件、氰化件25軸、輥?zhàn)?、連接器、緊固件中的螺栓、螺母牌號(hào)的兩位數(shù)字表示平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)萬分?jǐn)?shù)F代表沸騰鋼含碳量在0.25%以下的為低碳鋼（滲碳鋼）板料拉伸08Al中碳鋼30曲軸、轉(zhuǎn)軸、軸銷、連桿、橫梁、星輪35曲軸、拉桿、搖桿、鍵、銷、螺栓40齒輪、齒條、鏈輪、凸輪、軋輥、曲柄軸45齒輪、軸、聯(lián)軸器、襯套、活塞銷、鏈輪50活塞桿、輪軸、齒輪、不重要的彈簧55齒輪、連桿、扁彈簧、軋輥、偏心輪、輪圈、輪緣60葉片、彈簧錳鋼30Mn螺栓、杠桿、制動(dòng)板40Mn用于承受疲勞載荷的零件，軸、曲軸、萬向聯(lián)軸器50Mn用于高負(fù)荷下耐磨的熱處理零件，齒輪、凸輪、摩擦片60Mn彈簧、發(fā)條推土機(jī)的鏟刃電動(dòng)磨的磨片65Mn鉻鋼15Cr滲碳齒輪、凸輪、活塞銷、離合器20Cr較重要的滲碳件30Cr重要的調(diào)質(zhì)零件：輪軸、齒輪、搖桿、螺栓40Cr較重要的調(diào)質(zhì)零件：齒輪、進(jìn)氣閥、輥?zhàn)?、軸45Cr強(qiáng)度及耐磨性高的軸、齒輪、螺栓鋼中加入一定量的合金元素，提高了鋼的力學(xué)性能和耐磨性，也提高了鋼的淬透性，保證金屬在較大截面上獲得高的力學(xué)性能鉻錳鈦鋼18CrMnTi汽車上重要滲碳件：齒輪30CrMnTi汽車、拖拉機(jī)上強(qiáng)度特高的滲碳齒輪40CrMnTi強(qiáng)度高、耐磨性高的大齒輪、主軸不銹鋼1Cr18Ni9Ti1Cr132Cr133Cr134Cr13白鋼刀方W18Cr4V2高速鋼一般含Cr大于13%的為不銹鋼，低于13%的為耐熱鋼鑄鋼ZG25機(jī)座、箱體、支架（萬分碳含量）ZG230-450軋機(jī)機(jī)架、鐵道車輛搖枕、側(cè)梁、鐵錚臺(tái)、機(jī)座、箱體、錘輪、450℃以下的管路附件等為工程用鑄鋼表示屈服點(diǎn)為230N/mm2，抗拉強(qiáng)度450N/mm2灰鑄鐵HT100低強(qiáng)度鑄鐵：蓋、手輪、支架HT150中強(qiáng)度鑄鐵：底座、刀架、軸承座、膠帶輪、端蓋HT200、HT250高強(qiáng)度鑄鐵：床身、機(jī)座、齒輪、凸輪、氣缸泵體、聯(lián)軸器HT300、HT350高強(qiáng)度耐磨鑄鐵：齒輪、凸輪、重載荷床身、高壓泵、閥殼體、鍛模、冷沖壓模“HT”表示灰鑄鐵，后面的數(shù)字表示抗拉強(qiáng)度值（N/mm2）球墨鑄鐵QT800-2、QT700-2、QT600-2具有較高的強(qiáng)度，但塑性低：曲軸、凸輪軸、齒輪、氣缸、缸套、軋錕、水泵軸、活塞環(huán)、摩擦片QT500-5、QT420-10、QT400-17具有較高的塑性和適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，用于承受沖擊負(fù)荷的零件“QT”表示球墨鑄鐵，其后第一組數(shù)字表示抗拉強(qiáng)度值（N/mm2），第二組數(shù)字表示延伸率（%）可鍛鑄鐵KTH300-06、KTH330-08*、KTH350-10、KTH370-12*黑心可鍛鑄鐵：用于承受沖擊震動(dòng)的零件，如汽車、拖拉機(jī)、農(nóng)機(jī)鑄鐵KTB350-04、KTB380-12、KTB400-05、KTB450-07白心可鍛鑄鐵：韌性較低，但強(qiáng)度高，耐磨性、加工性好。可代替低、中碳鋼及低合金鋼的重要零件，如曲軸、連桿、機(jī)床附件等“KT”表示可鍛鑄鐵，“H”表示黑心“B”表示白心，第一組數(shù)值表示抗拉強(qiáng)度（N/mm2），第二組數(shù)值表示延伸率（%）（注：1.KTH300-06適用于氣密性零件。2.有*號(hào)的為推薦性牌號(hào)）普通黃銅：H62散熱器，墊圈，彈簧、各種網(wǎng)，螺釘?shù)取癏”表示黃銅，后面上的數(shù)字表示平均含銅量的百分?jǐn)?shù)鑄造黃銅：ZHMn58-2-2軸瓦，軸套及其它耐磨零件牌號(hào)的數(shù)字表示含銅、錳、鉛的平均百分?jǐn)?shù)離心鑄造鑄造錫青銅ZCuSn5Pb5Zn5用于承受摩擦的零件，如軸承“Z”為鑄造漢語拼音的首字母，各化學(xué)元素后面的數(shù)字表示該元素含量的百分?jǐn)?shù)鑄造鋁青銅：ZCuAl9Mn2、ZCuAl10Fe3強(qiáng)度高，減磨性、耐蝕性、鑄造性良好，可用于制造蝸輪、襯套和防銹零件“Z”為鑄造漢語拼音的首字母，各化學(xué)元素后面的數(shù)字表示該元素含量的百分?jǐn)?shù)鑄造鋁合金ZL201、ZL301、ZL401載荷不大的薄壁零件，需保持固定尺寸的零件ZL102表示含硅（10-13）%、余量為鋁的鋁硅合金。ZL202表示含銅（9-11）%、余量為鋁的鋁銅合金硬鋁LY適用于中等強(qiáng)度的零件，焊接性能好切削刀具材料

(1)刀具材料應(yīng)具備的性能高硬度。常溫硬度在HRC60以上。足夠的強(qiáng)度和韌性?？箯潖?qiáng)度足夠，抵抗沖擊振動(dòng)的韌性足夠。高耐磨性。抵抗磨損能力高，保持刀刃鋒利高熱硬性。高溫下保持高的硬度。良好的工藝性。便于刀具制造和熱處理。(2)刀具材料種類A.普通刀具材料（a）碳素工具鋼含碳量：0.7%-1.3%，硬度：HRC61-65，熱硬性：200-250℃，速度：0.1-0.2m/s。淬火后易變形和開裂，適用于簡單、低速的手工工具，如銼刀、鋸條、刮刀等。常用牌號(hào)：T10A、T12A。T7、T8、T10、T10A、T12、T12A、T13含碳量增加、熱處理后的硬度不再增加，但耐磨性增加（b）合金工具鋼

碳素工具鋼中加入適量的鉻（Cr）、鎢（W）、錳（Mn）、硅（Si）等合金元素，提高材料的熱硬性、耐磨性和韌性。硬度：HRC61-65，熱硬性：300-350℃，速度0.25-0.3m/s。淬火變形小、淬透性好。常用于制造形狀復(fù)雜、低速加工和要求熱處理變形小的刀具，如絲錐、板牙等。常用的牌號(hào)有CrWMn和9SiCr等。（c）高速鋼高速鋼又稱白鋼、鋒（或風(fēng)）鋼，鋼中加入鉻（Cr）、鎢（W）、釩（V）、