4144典型機(jī)械零件材料的選用

知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)目標(biāo)

了解鑄鋼、鑄鐵、有色金屬及其合金、粉末冶金材料和非金屬材料的性能及其碳鋼、低合金鋼、合金鋼的性能及其應(yīng)用，初步了解典型機(jī)械零件選材的方法和步驟。

碳鋼、低合金鋼、合金鋼、鑄鋼、鑄鐵、有色金屬及其合金的性能特點(diǎn)及應(yīng)用。粉末冶金材料和非金屬的基本概念及其應(yīng)用。第4章典型機(jī)械零件材料的選用4.1工業(yè)用鋼的分類與編號(hào)

4.2碳素鋼

4.3低合金鋼和合金鋼

4.4朱剛和鑄鐵

4.5有色金屬及其合金4.1工業(yè)用鋼的分類與編號(hào)4.1.1鋼的分類4.1.2鋼的編號(hào)4.1.3常存雜質(zhì)元素對(duì)鋼性能的影響

4.1工業(yè)用鋼的分類與編號(hào)碳鋼（或稱非合金鋼）是指以鐵為主要元素，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Wc＜2.11%并含有少量硅、錳、磷、硫等雜質(zhì)元素的鐵碳合金。碳鋼價(jià)格低廉，容易加工，具有一定的力學(xué)性能，能滿足一般工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械零件的使用性能要求，工業(yè)中應(yīng)用廣泛。但碳鋼淬透性低，強(qiáng)度較低，且不能滿足某些特俗性能要求（如耐腐蝕性、耐熱性、耐磨性等）。合金鋼是在碳鋼的基礎(chǔ)上，有目的的加入某些元素所形成的鋼。常加入的合金元素有：錳、硅、鉻、鎳、鉬、釩、鈦、硼、鋁、鈮、銅、稀土元素等。4.1工業(yè)用鋼的分類與編號(hào)4.1.1鋼的分類4.1工業(yè)用鋼的分類與編號(hào)4.1工業(yè)用鋼的分類與編號(hào)4.1.2鋼的編號(hào)1）碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼Q

235

A

F屈服點(diǎn)字母屈服點(diǎn)數(shù)值質(zhì)量等級(jí)符號(hào)脫氧方法Q235AF表示，屈服應(yīng)力≥235MPa，質(zhì)量等級(jí)為A級(jí)的沸騰鋼；Q345C表示，屈服應(yīng)力≥345MPa，質(zhì)量等級(jí)為C級(jí)的鎮(zhèn)靜鋼；F沸騰鋼b半鎮(zhèn)靜鋼Z鎮(zhèn)靜鋼（可省略）TZ特殊鎮(zhèn)靜鋼（可省略）4.1工業(yè)用鋼的分類與編號(hào)4.1.2鋼的編號(hào)2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)用兩位數(shù)字表示鋼中的含碳量萬(wàn)分?jǐn)?shù)。如：45鋼，含碳量0.45%。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼又分為普通含錳量wMn≤0.7%和較高含錳量（wMn=0.7%-1.2%）兩類.含錳量較高的鋼指兩位數(shù)字后面加Mn.脫氧方法跟普通碳素結(jié)構(gòu)鋼相同.如:65Mn鋼,表示含碳量65%,含有較高的錳.在兩位數(shù)后面加A表示高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼.3)碳素工具鋼牌號(hào):TT后面數(shù)字表示含碳量千分?jǐn)?shù).如T9,表示含碳量0.9%的優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼.4.1工業(yè)用鋼的分類與編號(hào)4)合金結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào):兩位數(shù)字+元素符號(hào)+數(shù)字兩位數(shù):含碳量萬(wàn)分?jǐn)?shù)元素符號(hào):鋼中所含合金元素?cái)?shù)字:合金元素含量百分?jǐn)?shù)(若<1.5%,不標(biāo)）；1.5%—2.49%之間，標(biāo)2；2.5%—3.49%之間，標(biāo)3,如此類推如：18Cr2Ni4W表示牌號(hào)后加A為高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼如：60SiZMnA；牌號(hào)后加E為特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼如：30CrMnSiE；4.1工業(yè)用鋼的分類與編號(hào)5）軸承鋼牌號(hào)：G+Cr+數(shù)字+（其它元素+數(shù)字）G表示為“滾”Cr后面數(shù)字表示含Cr千分?jǐn)?shù)如：GCr15SiMn軸承鋼均為高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，但牌號(hào)后不加A4.1工業(yè)用鋼的分類與編號(hào)6）合金工具鋼牌號(hào)：C+元素+數(shù)字（與合金結(jié)構(gòu)鋼相似）若鋼中含碳量<1%時(shí)，牌號(hào)前的數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾；若鋼中含碳量≥1%時(shí)，牌號(hào)前不標(biāo)出含碳量。如：9Mn2VCrWMn4.1工業(yè)用鋼的分類與編號(hào)7）高速工具鋼牌號(hào)：C+元素+數(shù)字（與合金工具鋼相似）無論鋼中的含碳量多少，均不在牌號(hào)前標(biāo)出含碳量。如：W18Cr4V8）不銹鋼和耐熱鋼牌號(hào)：C+元素+數(shù)字（與合金工具鋼相似）若鋼中含碳量<0.03%（0.08%）時(shí)，牌號(hào)前分別用00（0）代替；如：3Cr1300Cr17Ni14Mo24.1工業(yè)用鋼的分類與編號(hào)9）鑄鋼牌號(hào)：ZG+數(shù)字+數(shù)字第一組數(shù)據(jù)表示：屈服強(qiáng)度最低值第二組數(shù)據(jù)表示：抗拉強(qiáng)度最低值如：ZG230-450表示：屈服強(qiáng)度不小于230MPa，抗拉強(qiáng)度不小于450MPa4.1.3常存雜質(zhì)元素對(duì)鋼性能的影響

1.Mn（0.25--0.80%有益）

鋼中的Mn來自煉鋼生鐵及脫氧劑錳鐵。Mn可防止形成FeO；Mn與S化合成MnS，能減輕S的有害作用；Mn大部分溶于鐵素體中，形成置換固溶體，并使鐵素體強(qiáng)化；另一部分Mn溶于Fe3C中，形成合金滲碳體，這都使鋼的強(qiáng)度提高。（Mn含量0.25%-0.80%）2.Si

也是來自煉鋼生鐵和脫氧劑硅鐵，Si與Mn一樣能溶于鐵素體中，使鐵素體強(qiáng)化，但含量較高時(shí)，會(huì)使鋼的塑性和韌性下降。（Si含量0.10%-0.40%）4.1.1常存雜質(zhì)元素對(duì)鋼性能的影響

3.S4.PP也是生鐵中帶來的而在煉鋼時(shí)又未能除盡的有害元素。磷在鋼中全部溶于鐵素體中，雖可使鐵素體的強(qiáng)度、硬度有所提高，并提高鐵液的流動(dòng)性，但卻使室溫下的鋼的塑性、韌性急劇降低，在低溫時(shí)更為嚴(yán)重，并使鋼的脆性轉(zhuǎn)化溫度有所升高，使鋼變脆，這種現(xiàn)象稱為“冷脆”；磷的存在還會(huì)使鋼的焊接性能變壞。因此鋼中含磷量應(yīng)嚴(yán)格控制。。（P含量0.035%-0.045%）

硫是生鐵中帶來的而在煉鋼時(shí)又未能除盡的有害元素。硫不溶于鐵，而以FeS形成存在，F(xiàn)eS會(huì)與Fe形成低熔點(diǎn)共晶（熔點(diǎn)只有989℃），并分布于奧氏體的晶界上，當(dāng)鋼材在1000℃~1200℃壓力加工時(shí)，由于FeS-Fe共晶已經(jīng)熔化，并使晶粒脫開，鋼材將變得極脆，這種脆性現(xiàn)象稱為熱脆。鋼中含硫量必須嚴(yán)格控制。（S含量0.08%-0.35%）S和P的含量必須嚴(yán)格控制，它是衡量鋼的質(zhì)量等級(jí)的指標(biāo)之一。4.2碳素鋼碳素鋼的碳含量在0.06%-0.38%。通常軋制成鋼板和各種型材（圓鋼、方鋼、角鋼、工字鋼、鋼筋等）4.2碳素鋼4.2碳素鋼4.2碳素鋼4.2碳素鋼4.2碳素鋼4.2碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼硫、磷等有害雜質(zhì)含量較少，因而質(zhì)量較高，其強(qiáng)度、塑性、韌性均比碳素結(jié)構(gòu)鋼好。主要用于制造較重要的機(jī)械零件。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中的08F，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，塑性好，強(qiáng)度低，主要用于冷沖壓件如：汽車和儀表儀器外殼；10-25鋼冷塑性變形和焊接性好，可用于強(qiáng)度要求不高的零件及神探零件，如機(jī)罩，焊接容器，小軸，螺母，墊圈及滲碳齒輪等；30-55鋼，40Mn，50Mn鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后可獲得良好的綜合力學(xué)性能，主要用于受力較大的機(jī)械零件，如齒輪，連桿，機(jī)床主軸等；60-85鋼，60Mn，65Mn鋼具有較高的強(qiáng)度，可用于制造各種彈簧，機(jī)車輪緣，低俗車輪等。下表為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分和力學(xué)性能（摘自GB/T699-1999）4.2碳素鋼4.2碳素鋼4.2碳素鋼4.2碳素鋼4.2碳素鋼4.2碳素鋼4.2碳素鋼4.2碳素鋼4.2碳素鋼4.2.3碳素工具鋼碳素工具鋼含碳量較高（0.65%-1.35%），硫、磷雜質(zhì)含量較少，一般經(jīng)淬火，低溫回火后硬度比較高，耐磨性好，但塑性較低。主要用于要求不是很高的刃具，量具和模具。4.2碳素鋼4.2.3碳素工具鋼碳素工具鋼含碳量較高（0.65%-1.35%），硫、磷雜質(zhì)含量較少，一般經(jīng)淬火，低溫回火后硬度比較高，耐磨性好，但塑性較低。主要用于要求不是很高的刃具，量具和模具。下表為碳素工具鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分和力學(xué)性能（摘自GB/T1298-1986）

4.2碳素鋼4.3低碳合金鋼和合金鋼1、合金元素在鋼中的存在形式及作用1）合金元素與鐵作用形成固溶體合金元素可以溶入α-Fe或γ-Fe中，形成含合金元素的鐵素體或奧氏體。合金元素溶入將導(dǎo)致鐵素體或奧氏體的晶格畸變，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化。硅，錳，鎳等元素對(duì)鐵素體的強(qiáng)化效果顯著，但超過一定數(shù)值后，將降低鐵素體的韌性，因此在常用低合金鋼和合金鋼中，對(duì)合金元素的含量有一定的限制。4.3.1合金元素在鋼中的作用

4.3低碳合金鋼和合金鋼2）合金元素與碳作用形成合金碳化物大多數(shù)合金元素能與碳作用形成合金碳化物，如：TiC，VC，Cr7C3等。與滲碳體相比，合金碳化物具有熔點(diǎn)高、硬度高、不易分解，通常呈顆粒狀分布在晶界上，可細(xì)化晶粒，提高鋼的強(qiáng)度和硬度。4.3低碳合金鋼和合金鋼2、合金元素對(duì)鋼熱處理的影響1）合金元素對(duì)奧氏體化溫度和時(shí)間的影響大多數(shù)合金（除錳、磷外）碳化物穩(wěn)定、難溶解，會(huì)顯著減慢碳及合金元素的擴(kuò)散速度，故減慢了奧氏體化過程。大多數(shù)低合金鋼和合金鋼與相同含碳量的碳鋼相比，需要更高的加熱溫度，更長(zhǎng)時(shí)間保溫。這些合金談哈U物分布在奧氏體的晶界上，能有效阻止奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，祈禱細(xì)化奧氏體晶粒的作用。4.3低碳合金鋼和合金鋼2、合金元素對(duì)鋼熱處理的影響1）合金元素對(duì)冷卻時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變的影響由于合金元素增加了過冷奧氏體的穩(wěn)定性，固溶與奧氏體中的合金元素（除鈷外），均程度不同的增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性（C曲線右移），使鋼的淬透性增加。除鈷、鋁外，大多數(shù)合金元素會(huì)降低馬氏體點(diǎn)（Ms），使合金鋼淬火后的殘余奧氏體量增加，高合金鋼尤為突出。4.3低碳合金鋼和合金鋼■合金元素（除Co、Al外），均使奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線位置右移，降低了鋼的馬氏體臨界冷卻速度，提高了鋼的淬透性。（多元少量，效果顯著）

■Cr、Mo、W等合金元素不但使“C”曲線右移，而且當(dāng)達(dá)到一定含量時(shí)，會(huì)使“C”曲線出現(xiàn)兩個(gè)鼻尖，可在連續(xù)冷卻的條件下獲得貝氏體組織2）合金元素對(duì)冷卻時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變的影響提高淬透性必須指出，加入的合金元素只有完全溶入奧氏體時(shí)，才能提高淬透性。如果未完全溶解，就會(huì)成為奧氏體分解時(shí)新相結(jié)晶的核心，使分解速度加快，反而降低鋼的淬透性。

使淬火后的殘余奧氏體量增多■除Co、Al外，大多數(shù)固溶于馬氏體中的合金元素均使Ms和Mf點(diǎn)下降，使合金鋼淬火后殘余奧氏體量較非合金鋼多?？蛇M(jìn)行冷處理或進(jìn)行多次回火，使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體。提高淬透性帶來的好處：①增加淬硬層深度，改善鋼的性能；②減慢淬火冷卻速度，減少變形。（所以，合金鋼用油冷，碳鋼用水冷）大尺寸零件→能淬透形狀復(fù)雜的零件→變形小應(yīng)選用合金鋼。■使合金鋼在達(dá)到與非合金鋼相同硬度的情況下，回火溫度更高，回火時(shí)間更長(zhǎng)，可進(jìn)一步消除殘余應(yīng)力，塑性、韌性較非合金鋼好；

■在同一溫度回火時(shí)，合金鋼的強(qiáng)度、硬度要比非合金鋼高。3）合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響提高回火穩(wěn)定性回火時(shí)產(chǎn)生二次硬化防止第二類回火脆性從馬氏體中析出硬度高、顆粒細(xì)小、數(shù)量多、高度彌散分布的特殊碳化物；部分殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體。回火穩(wěn)定性：淬硬鋼在溫度升高時(shí)，仍能保持高硬度的能力。亦稱抗回火軟化能力?；鼗鸱€(wěn)定性高帶來的好處：工作溫度升高，零件仍能保持高硬度，性能不下降。*在溫度較高環(huán)境工作的或摩擦熱較大的零件應(yīng)選用合金鋼。4.3低碳合金鋼和合金鋼4.3低碳合金鋼和合金鋼4.3.2低合金鋼的性能及其應(yīng)用1、低合金鋼高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的成分和性能特點(diǎn)低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼是在低碳鋼Wc<0.2%的基礎(chǔ)上加入少量的錳、硅、鈦、釩、鈮等合金元素而制成的鋼，鋼中合金元素總量不超過3%。低碳是為了獲得好的塑性、韌性和冷變形能力。加入的合金元素起固溶強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化作用。低合金強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼具有強(qiáng)度高，塑性、韌性好，焊接性好、冷成形性好、耐腐蝕性好、冷脆轉(zhuǎn)變溫度低、成本低等性能特點(diǎn)。4.3低碳合金鋼和合金鋼4.3.2低合金鋼的性能及其應(yīng)用2、低合金鋼高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用低合金高強(qiáng)度鋼的強(qiáng)度比低碳鋼高處10%-30%，在某些情況下，代替碳素結(jié)構(gòu)鋼，可大大減輕機(jī)件或結(jié)構(gòu)件的重量。如：南京長(zhǎng)江大橋的橋梁采用Q345比用Q235節(jié)省鋼材15%以上；載重汽車的大梁采用Q345后，載重比由1.05提高到1.25.低合高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼廣泛用于船舶、車輛、橋梁、壓力容器、鍋爐等工程結(jié)構(gòu)件以及低溫工作的構(gòu)件等。4.3低碳合金鋼和合金鋼4.3.3合金鋼的性能及其應(yīng)用1、合金調(diào)質(zhì)鋼的性能及應(yīng)用1）用途及性能要求要求強(qiáng)度高，塑性、韌性好的一些重要零件如：軸，齒輪等，應(yīng)選用合金調(diào)質(zhì)鋼材料。2）成分、性能和熱處理特點(diǎn)合金調(diào)質(zhì)鋼的Wc=0.25%-0.5%，典型的中碳鋼，由于含碳量低，調(diào)質(zhì)處理后強(qiáng)度不足；含碳量過高，則塑性和韌性較差。鋼中加入的合金元素主要有錳、硅、鎳、硼、鉬、釩、鎢等，祈禱細(xì)化晶粒、強(qiáng)化鐵素體、提高淬透性、提高回火穩(wěn)定性等作用。4.3低碳合金鋼和合金鋼合金調(diào)質(zhì)鋼在正火和調(diào)質(zhì)狀態(tài)下，其力學(xué)性能見下表一些零件除要求有良好的綜合力學(xué)性能以外，還要求工作表面有較高的耐磨性，這時(shí)在調(diào)質(zhì)處理后，應(yīng)對(duì)工件進(jìn)行表面淬火加低溫回火處理，表面硬度可達(dá)到55-58HRC。4.3低碳合金鋼和合金鋼3）調(diào)質(zhì)鋼的應(yīng)用碳素調(diào)質(zhì)鋼（常用牌號(hào)45）淬透性低，力學(xué)性能差，一般用來制造截面小以及不重要的零件。低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼（常用牌號(hào)40Cr）具有比碳鋼高的回火穩(wěn)定性，油淬臨界直徑在20-30mm，常用做汽車半軸、蝸桿、花鍵軸等零件。中淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼（常用的牌號(hào)35CrMo、38CrMoAl）具有較高的回火穩(wěn)定性，油淬臨界直徑在40-60mm，用來制造強(qiáng)度要求高、截面大的調(diào)質(zhì)零件，如尺寸較大、受負(fù)荷很大的齒輪、汽輪發(fā)電機(jī)主軸、連桿等。高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼（常用牌號(hào)為40CrNiMo，40CrMnMo）具有更高的回火穩(wěn)定性，油淬臨界直徑在60-100mm，用來制作截面積大、高強(qiáng)度和高韌性的零件，如大型重載汽車的半軸等。4.3低碳合金鋼和合金鋼2、合金滲碳鋼的性能及其應(yīng)用1）用途及性能要求在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱中的齒輪、內(nèi)燃機(jī)凸輪、活塞銷等許多機(jī)械零件的工作條件比較復(fù)雜，一方面工作表面承受強(qiáng)烈的摩擦、磨損和交變應(yīng)力的作用，另一方面又要承受較高的載荷，特別是沖擊載荷的作用。滲碳鋼就是適應(yīng)這種要求而發(fā)展起來的一種重要鋼種；滿足這種要求的零件表面具有高的硬度、高的耐磨性和耐疲勞性能，心部要有高的韌性和足夠的強(qiáng)度。4.3低碳合金鋼和合金鋼2）成分、性能和熱處理特點(diǎn)合金滲碳鋼屬于表面硬化合金結(jié)構(gòu)鋼，Wc=0.1%-0.25%（低碳）。滲碳鋼的韌性要求比調(diào)質(zhì)鋼高，因而含碳量更低些。鋼中加入的合金元素主要有鉻、鎳、錳、硼等；加入少量強(qiáng)碳化物形成元素鈦、釩、鎢、鉬等，形成穩(wěn)定的合金碳化物，以阻礙加熱保溫時(shí)奧氏體晶粒的長(zhǎng)大。4.3低碳合金鋼和合金鋼3）滲碳鋼的應(yīng)用碳素滲碳鋼（常用牌號(hào)15和20）中，經(jīng)滲碳和熱處理后表面硬度可達(dá)56-62HRC，由于淬透性較低，適用于心部強(qiáng)度要求不高、受力小、承受磨損的小型零件，如軸套、鏈條等。低淬透性合金滲碳鋼（常用牌號(hào)20Cr、20MnV）水中臨界直徑在20-35mm，淬透性和心部強(qiáng)度均較低，適用于制造受沖擊載荷較小的耐磨件，如小軸、小齒輪、活塞等。中淬透性合金滲碳鋼（常用的牌號(hào)20CrMnTi）油中臨界直徑在25-60mm，淬透性較高，力學(xué)性能和工藝性能良好，大量用于制造承受高速中載、抗沖擊和耐磨損的零件，如汽車、拖拉機(jī)的變速齒輪、離合器軸等。高淬透性合金滲碳鋼（常用牌號(hào)為18Cr2Ni4WA）油中臨界直徑大于100mm，且具有良好的韌性，主要用于制造大截面、高載荷的重要耐磨性，如飛機(jī)、坦克的曲軸和齒輪等。4.3低碳合金鋼和合金鋼3、合金彈簧鋼的性能及其應(yīng)用1）用途及性能要求合金彈簧鋼主要用來制造和儀表中各種彈性元件，如圈簧、板簧等。要求：彈簧鋼應(yīng)具有搞的彈性極限和屈強(qiáng)比、較高的疲勞強(qiáng)度、足夠的塑性和韌性。2）成分、性能和熱處理特點(diǎn)合金彈簧鋼的Wc=0.5%-0.7%。高的彈性極限是彈簧鋼的主要要求，因此彈簧鋼的含碳量比調(diào)質(zhì)鋼高，控制在中、高碳水平。含量過高時(shí)，將導(dǎo)致塑性、韌性和疲勞強(qiáng)度降低。鋼中加入的合金元素主要有錳、硅、鉻、鎢、鉬等；以提高脆透性、細(xì)化晶粒、耐回火星、強(qiáng)化鐵素體、提高彈性和屈強(qiáng)比。硅增加了鋼的脫碳傾向，錳易使鋼過熱，加入釩、鉻、鎢可克服這些弱點(diǎn)。4.3低碳合金鋼和合金鋼彈簧鋼的加工處理方法有以下兩種：（1）冷成形彈簧當(dāng)彈簧直徑或板簧厚度小于8-10mm時(shí)，一般用彈簧鋼絲或彈簧鋼帶在冷態(tài)下制成。在成形前，彈簧鋼絲需進(jìn)行鉛浴索氏體化處理，獲得索氏體后再經(jīng)多次拉拔至所需尺寸。這種鋼絲有很高的強(qiáng)度和足夠的韌性，職稱彈簧后指進(jìn)行消除應(yīng)力的退火。另一部分冷成型彈簧是用退火狀態(tài)的彈簧鋼絲冷成形制成，隨后必須進(jìn)行淬火、中溫回火，以獲得所要求的性能。（2）熱成形彈簧當(dāng)彈簧鋼絲直徑或板簧后打大于10mm時(shí)，一般采用熱扎鋼絲或鋼板制成，然后淬火、中溫回火。經(jīng)這種處理可獲得回火托氏體，具有很高的屈服強(qiáng)度和彈性極限一定的塑性和韌性，硬度為40-48HRC。4.3低碳合金鋼和合金鋼3）彈簧鋼的應(yīng)用碳素彈簧鋼（常用牌號(hào)65，70）有搞的強(qiáng)度、硬度、屈強(qiáng)比，但淬透性小，耐熱性不好，承受動(dòng)載和疲勞載荷的能力低，主要用于工作溫度不高的小型彈簧或不太重要的較大彈簧，如一般機(jī)械用彈簧。硅錳系合金彈簧鋼（常用牌號(hào)為60Si2Mn）強(qiáng)度高、彈性好、抗回火穩(wěn)定性好、易脫碳和石漠化，這時(shí)主要的彈簧鋼，用途很廣，可制造各種彈簧，如汽車、機(jī)車、拖拉機(jī)的板簧、螺旋彈簧，氣缸安全閥簧及一些在高應(yīng)力下工作的重要彈簧，磨損嚴(yán)重的彈簧。鉻、釩系合金彈簧鋼（吃那個(gè)用牌號(hào)為50CrVA）具有更好的彈性、強(qiáng)度、屈強(qiáng)比，塑性、韌性叫其他彈簧鋼好，淬透性高、疲勞性能好、耐回火性好，特別適宜做工作盈利振幅高、疲勞性能要求嚴(yán)格的彈簧，如閥門彈簧、噴油嘴彈簧、氣缸脹圈、安全閥簧等。4.3低碳合金鋼和合金鋼4、高錳耐磨鋼1）用途及性能要求高錳耐磨鋼是指在巨大壓力作用下和強(qiáng)烈沖擊下才發(fā)生硬化的鋼，主要用于制造受強(qiáng)烈沖擊和巨大壓力，并要求耐磨的零件，如坦克及拖拉機(jī)的履帶板、鐵道道岔、防彈板等。2）成分、性能和熱處理特點(diǎn)高錳耐磨鋼的Wc=0.9%-1.5%，WMn=11%-14%。這類鋼由于含有大量的碳和錳，鑄態(tài)組織為奧氏體和大量的碳化物，性能硬而脆。當(dāng)加熱到1060-1100C的高溫時(shí)，碳化物全部融入奧氏體，水冷可得到單一的奧氏體，這種處理成為水韌處理。經(jīng)水韌處理的高錳鋼強(qiáng)度、硬度180-230HBS不高，塑性、韌性好。使用時(shí)，收到強(qiáng)烈摩擦、巨大壓力和沖擊時(shí)，表面層產(chǎn)生加工硬化，同時(shí)還發(fā)生奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變，硬度52-56HRC和耐磨性大大提高，而心部仍保持奧氏體的良好的韌性和塑性，有較高的抗沖能力。4.3低碳合金鋼和合金鋼3）高錳耐磨鋼的應(yīng)用常用的鋼種有，ZGMn13-1，ZGMn13-2，主要用于坦克或拖拉機(jī)履帶板、球磨機(jī)滾筒襯板、破碎機(jī)牙板、挖掘機(jī)的鏟齒及鐵路上的道岔等，也可制用保險(xiǎn)箱鋼板、防彈板。4.3低碳合金鋼和合金鋼5、軸承鋼1）用途及性能要求軸承鋼是專用結(jié)構(gòu)鋼，主要用來制造各種滾動(dòng)軸承的元件，如滾珠、滾柱和內(nèi)外套圈等。滾動(dòng)軸承是在高速轉(zhuǎn)動(dòng)和強(qiáng)烈摩擦的情況下工作，同時(shí)承受很大的局部交變應(yīng)力，要求軸承鋼具有很高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性，很高的接觸疲勞強(qiáng)度，一定的韌性和耐潤(rùn)滑劑腐蝕的能力。2）成分、性能和熱處理特點(diǎn)軸承鋼Wc=0.95%-1.15%，屬高碳，這時(shí)保證淬火后具有高硬度、高耐磨性必不可少的條件。鋼中加入的合金元素主要有鉻、硅、錳、鉬、釩等，以提高鋼的淬透性、耐磨性和解除疲勞強(qiáng)度。軸承鋼的預(yù)先熱處理是球化退火，不僅僅是為了降低硬度，便于機(jī)械加工，更重要的是要獲得顆粒細(xì)小、分布均勻的碳化物，為淬火作組織準(zhǔn)備。4.3低碳合金鋼和合金鋼3）軸承鋼的應(yīng)用軸承鋼種類很多，主要有高碳鉻軸承鋼GCr15應(yīng)用最廣和無鉻軸承鋼，用于制造滾動(dòng)軸承的滾珠、軸承套圈等，也可用來制造工具，如沖模、量具、絲錐等。4.3低碳合金鋼和合金鋼6、低合金刃具鋼1）用途及性能要求低合金刃具鋼屬低合金工具鋼，主要用來制造各種金屬切削刃具，如鉆頭、車刀、絲錐等。刃具工作時(shí)受強(qiáng)烈地摩擦、磨損、沖擊和振動(dòng)；同時(shí)因摩擦發(fā)熱，還要承受一定的工作溫度。因此合金刃具鋼應(yīng)具有高的硬度、耐磨性、熱硬性和足夠的強(qiáng)度和韌性。2）成分、性能和熱處理特點(diǎn)低合金刃具鋼的Wc=0.8%-1.5%，高碳是保證高硬度和耐磨性的必要條件。鋼中加入的合金元素主要有鉻、硅、錳、鉬、釩等，以提高鋼的淬透性、耐磨性和耐回火性。低合金刃具鋼的熱處理與軸承鋼類似，經(jīng)淬火低溫回火后，硬度為60-65HRC，達(dá)到使用要求。4.3低碳合金鋼和合金鋼3）低合金刃具鋼的應(yīng)用常用的低合金刃具鋼為9SiCr，淬透性很高，Φ40-50mm的工件可在油中淬透,淬火加低溫回火后的硬度在60HRC以上.和碳素刃具鋼相比,在相同的回火硬度下,9SiCr的回火溫度可提高1000C以上,故切削壽命提高10%-30%，可用于制造各種低速切削的刀具和一些冷作模具，如：板牙、絲錐、搓絲板等精度及耐磨性要求較高的薄刃刀具。CrWMn鋼具有高淬透性、高硬度和高耐磨性、淬火變形小，適于制造截面較大、要求耐磨合淬火變形小的刃具，如：拉刀、長(zhǎng)絲錐、長(zhǎng)鉸刀等。一些精密量具（如游標(biāo)卡尺、塊規(guī)等）和形狀復(fù)雜的冷作模具也常會(huì)私用該鋼種。量具用鋼1.工作條件及性能要求

主要用于制造各種測(cè)量工具，如`卡尺、千分尺、螺旋測(cè)微儀、塊規(guī)、塞規(guī)等。工作時(shí)主要受摩擦、磨損，承受外力很小，有時(shí)受碰撞。要求高硬度、高耐磨性、高尺寸穩(wěn)定性；熱處理變形要小。

失效形式：主要是磨損。2.化學(xué)成分

高碳0.9％～1.5％，以保證高硬度和高耐磨性要求；加入Cr、W、Mn等提高淬透性。4.3低碳合金鋼和合金鋼3.熱處理工藝

球化退火→淬火后立即進(jìn)行－70℃～－80℃的冷處理，使殘余奧氏體盡可能地轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，然后進(jìn)行低溫回火和失效處理。4.典型鋼號(hào)及其應(yīng)用

尺寸小，形狀簡(jiǎn)單一般量具:選用T10、T12A、9SiCr；精密量具（如高精度量規(guī)、量塊）：CrMn、GCr15；形狀復(fù)雜精密量具：CrWMn。耐蝕量具：4Cr14、9Cr18。非合金鋼10、20或50、55、60、60Mn、65Mn——樣板或卡規(guī)。4.3低碳合金鋼和合金鋼4.3低碳合金鋼和合金鋼8、冷作模具鋼1）用途及性能要求冷作模具鋼是用于制造金屬在冷態(tài)下成形的模具，如冷沖模、冷擠壓模、拉絲模等。這模具工作時(shí)要求具有高的硬度、高的耐磨性以及足夠的強(qiáng)度和韌性。2）成分、性能和熱處理特點(diǎn)冷作模具鋼的Wc=1.0%-2.0%，這是確保冷作模具具有很高的耐磨性必不可少的條件。鋼中加入鉻、硅、錳、鉬、釩等，以提高鋼的淬透性、耐磨性、耐回火性和熱硬性。4.3低碳合金鋼和合金鋼3）冷作模具鋼的應(yīng)用常用的鋼種有，Cr12MoV主要用于制造斷面較大、形狀復(fù)雜、耐磨性要求高、承受較大沖擊負(fù)荷的冷做模具，如冷切剪刀、切邊模、滾邊模、量規(guī)、拉絲模、搓絲模等，以及要求高耐磨性的冷沖模和沖頭等。4.3低碳合金鋼和合金鋼9、熱作模具鋼1）用途及性能要求熱作模具鋼是用于制造使金屬在熱態(tài)下或也太下成形的模具，如熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模等。這類模具工作時(shí)要求具有較高的強(qiáng)度和韌性，良好的導(dǎo)熱性、耐熱疲勞性、高的熱硬性和高溫耐磨性。2）成分、性能和熱處理特點(diǎn)熱作模具鋼的Wc=0.3%-0.6%，中碳是確保較高的韌性和耐熱疲勞性必不可少的條件；含碳量過低，又會(huì)導(dǎo)致硬度和耐磨性不足。鋼中加入鉻、硅、錳、鉬、釩等，以提高鋼的淬透性、耐磨性、耐回火性、耐熱疲勞性和防止回火脆性。熱鍛模的最終熱處理和調(diào)質(zhì)鋼類似，淬火后在5500C回火，可獲得回火索氏體或回火托氏體組織，硬度約為40HRC.對(duì)壓鑄模和熱擠壓模，熱硬性要求高，要利用二次硬化現(xiàn)象，其最終熱處理和高速鋼類似，硬度約為45HRC。4.3低碳合金鋼和合金鋼3）熱作模具鋼的應(yīng)用5CrNiMo、5CrMnMo是最常用的熱鍛模具鋼，對(duì)壓鑄模和熱擠壓模一般選用3Cr2W8V。4.3低碳合金鋼和合金鋼10、高速工具鋼1）用途及性能要求高速工具鋼簡(jiǎn)稱高速鋼，俗稱鋒鋼，屬高合金工具鋼。主要用來制作各種復(fù)雜刀具，如鉆頭、拉刀、成型刀具、齒輪刀具等。與低合金鋼相比應(yīng)具有更高的熱硬性，在切削溫度達(dá)到5000C-6000C時(shí)，仍能進(jìn)行切削加工。2）成分、性能和熱處理特點(diǎn)高速工具鋼的的Wc=0.7%-1.6%，高碳一方面是保證鋼的淬硬性，另一方面是與合金元素配合保證二次硬化的效果。鋼中需加入大量（≥10%）的合金元素，有鉻、硅、錳、鉬、釩等，以提高鋼的淬透性、耐磨性、熱硬性。3.熱處理工藝等溫或球化退火→1280℃淬火＋560℃～580℃回火(三次)W18Cr4V熱處理特點(diǎn)：加熱溫度高回火溫度高回火次數(shù)多4.3低碳合金鋼和合金鋼4.3低碳合金鋼和合金鋼高速工具鋼鍛打后，為消除殘余應(yīng)力，降低硬度，便于切削加工，并為淬火作組織準(zhǔn)備，應(yīng)進(jìn)行退火處理。退貨后的組織為索氏體和粒狀碳化物，硬度為207-255HBS。3）高速工具鋼的應(yīng)用高速工具鋼主要用途是制造高速切削工具，除具有高硬度、高耐磨性和足夠韌性外，還要有高的熱硬性。4.典型鋼號(hào)及應(yīng)用W18Cr4V：車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、拉刀；

W6Mo5Cr4V2：絲錐、鉸刀、鉆頭等。高速鋼鉆頭機(jī)鉸刀手鉸刀絲錐4.3低碳合金鋼和合金鋼4.典型鋼號(hào)及應(yīng)用高速鋼銑刀板牙4.3低碳合金鋼和合金鋼4.3低碳合金鋼和合金鋼11、不銹鋼和耐熱鋼1）不銹鋼將具有抵抗大氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)和酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕的鋼稱為不銹鋼。實(shí)際應(yīng)用中，常將耐弱腐蝕介質(zhì)腐蝕的鋼稱為不銹鋼，而將耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。一、不銹鋼1.金屬抗腐蝕的原理①單相組織→原電池形成可能性↓、金屬電極電位↑→抗腐蝕；②↓電極電位差、↑陽(yáng)極電極電位；③表面保護(hù)膜→鈍化2.牌號(hào)3.工作條件及性能要求制造在各種腐蝕介質(zhì)中工作的零件或構(gòu)件要求：耐蝕，適當(dāng)?shù)牧W(xué)性能，良好的冷、熱加工性能和焊接性能3Cr13

00Cr19Ni11

0Cr19Ni9wc≈0.3%

wc≤0.03%

wc≤0.08%一、不銹鋼4.化學(xué)成分①含C量盡可能低；一般0.1％～0.2％②加入Cr→含量＞12.5%電極電位躍升(如M不銹鋼)；③含Cr量＞12.7%→單相F(如F不銹鋼)；④加入Ni→單相A或F+A(如A不銹鋼)；⑤加入Ti、Nb、B→晶界腐蝕↓5.典型鋼號(hào)及應(yīng)用種類牌號(hào)及用途M不銹鋼1Cr13,2Cr13—汽輪機(jī)葉片、測(cè)量工具、不銹軸承、彈簧，3Cr13、4Cr13、9Cr18—手術(shù)器具及刀具。F不銹鋼1Cr17、1Cr25、1Cr28—化工設(shè)備、食品工業(yè)A－F不銹鋼1Cr12Ni5Ti—化工設(shè)備、熱交換器。4.3低碳合金鋼和合金鋼2）耐熱鋼耐熱鋼是指在高溫下具有較高的強(qiáng)度和良好的化學(xué)穩(wěn)定性的合金鋼，分為抗氧化鋼和熱強(qiáng)鋼兩類?？寡趸撘话阋筝^好的化學(xué)穩(wěn)定性，但承受的載荷較低。熱強(qiáng)鋼則要求較高的高溫強(qiáng)度和相應(yīng)的抗氧化性。4.4鑄鋼和鑄鐵4.4.1鑄鋼4.4.2鑄鐵4.4.1鑄鋼鑄鋼主要用于制造形狀復(fù)雜，力學(xué)性能要求高，而在工藝上又很難用鍛壓等方法成形的比較重要的機(jī)械零件，例如汽車的變速箱殼、機(jī)車車輛的車鉤和聯(lián)軸器等。鑄鋼中含碳量一般在0.15%-0.6%范圍內(nèi)。碳含量過高，則鋼的塑性差，鑄造時(shí)易產(chǎn)生裂紋。4.4.1鑄鋼4.4.2鑄鐵

鑄鐵是Wc>2.11%的鐵、碳、硅合金。與碳鋼相比，除了有較高的碳、硅含量外，還有較高的雜質(zhì)元素硫和磷并有共晶轉(zhuǎn)變的多元合金。雖然鑄鐵的機(jī)械性（抗拉強(qiáng)度、塑性、韌性）較低，但是由于其生產(chǎn)成本低廉，具有優(yōu)良的鑄造性、可切削加工性、減震性及耐磨性，因此在現(xiàn)代工業(yè)中仍得到了普遍的應(yīng)用，典型的應(yīng)用是制造機(jī)床的床身、內(nèi)燃機(jī)的汽缸、汽缸套、曲軸等。1、鑄鐵的分類及石墨化1）鑄鐵的分類在鑄鐵中，碳有滲碳體Fe3C和石墨G這兩種存在形式。按其存在形式不同，鑄鐵可分為下列幾種：（1）白口鑄鐵碳主要以滲碳體形式存在的鑄鐵，斷口呈銀白色。因其硬度高、脆性大而難以切削加工，故很少直接用來制造機(jī)械零件。白口鑄鐵主要用作煉鋼的原料、可鍛鑄鐵的毛坯，以及不受沖擊、要求硬度高和耐磨性好的零件，如軋輥、犁鏵、球磨機(jī)的磨球等。（2）灰口鑄鐵碳主要以石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵，斷口呈灰色。這類鑄鐵有很多優(yōu)良的性能，生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，廣泛用于機(jī)械制造業(yè)。在一般機(jī)械中，灰口鑄鐵件約占機(jī)器重量的40%-70%，在機(jī)床和中興機(jī)械中高達(dá)80%-90%。1、鑄鐵的分類及石墨化根據(jù)石墨的形態(tài)不同，灰口鑄鐵又分為以下四種：灰鑄鐵，碳主要以片狀石墨的形式出現(xiàn)；球墨鑄鐵，碳主要以球狀石墨的形式出現(xiàn)；可鍛鑄鐵，碳主要以團(tuán)絮狀石墨的形式出現(xiàn)；蠕墨鑄鐵碳，主要以蠕蟲狀石墨的形式出現(xiàn)；（3）麻口鑄鐵碳部分以滲碳體、部分以石墨形式存在的鑄鐵，斷口呈灰白色相間。這類鑄鐵硬度高、脆性大，工業(yè)很少使用。此外，為滿足耐熱、耐腐蝕、耐磨等特殊性能的需求，在鑄鐵中加如鉻、鉬、銅、鋁、硅等合金原色得到合金鑄鐵。2）鑄鐵的石墨影響鑄鐵石墨化的主要因素是化學(xué)成分和冷卻速度■化學(xué)成分①碳和硅:強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化；但C和Si含量過高，會(huì)導(dǎo)致石墨片粗大，降低力學(xué)性能。

②錳：阻礙石墨化，促白口化。③硫的影響：阻礙石墨化，促進(jìn)白口鑄鐵，降低鐵水的流動(dòng)性，惡化鑄造性能，S越少越好。④磷的影響：促進(jìn)石墨化不十分強(qiáng)烈，能提高鑄鐵的流動(dòng)性。但含量過高會(huì)增加鑄鐵的冷裂傾向，因此通常要限制P的含量。鑄鐵中的碳以石墨的形式析出的過程稱為石墨化。石墨可從液體和奧氏體中析出，或由Fe3C分解出鐵素體和石墨。4.4.2鑄鐵2）鑄鐵的石墨影響鑄鐵石墨化的主要因素是化學(xué)成分和冷卻速度■溫度和冷卻速度

緩慢冷卻或在高溫下長(zhǎng)時(shí)間保溫，均有利于石墨化。影響冷卻速度的因素主要有：鑄型材料：鑄鐵中砂型中冷卻比在金屬型中冷卻慢；鑄件壁厚：鑄件壁厚越厚，冷卻速度越慢；澆注溫度：澆注溫度越高，冷卻速度越慢。4.4.2鑄鐵二、鑄鐵的組織與性能1.鑄鐵的組織

通常認(rèn)為鑄鐵的組織是由鋼的基體與不同形狀、數(shù)量、大小及分布的石墨組成的。石墨化程度不同，所得到的鑄鐵類型和顯微組織也不同。

鑄鐵的金屬基體有珠光體、鐵素體、鐵素體＋珠光體，經(jīng)熱處理后有馬氏體、貝氏體等組織，它們相當(dāng)于鋼的組織。

鑄鐵中石墨的形態(tài)可分為六種:片狀石墨;蟹狀石墨;蠕蟲狀石墨;團(tuán)絮狀石墨;不規(guī)則或開裂狀石墨;球狀石墨。普通灰鑄鐵

蠕墨鑄鐵

可鍛鑄鐵球墨鑄鐵二、鑄鐵的組織與性能1.鑄鐵的組織表鑄鐵經(jīng)不同程度石墨化后所得到的顯微組織名稱石墨化程度顯微組織第一階段第二階段第三階段灰鑄鐵充分進(jìn)行充分進(jìn)行充分進(jìn)行F+G充分進(jìn)行充分進(jìn)行部分進(jìn)行F+P+G充分進(jìn)行充分進(jìn)行不進(jìn)行P+G麻口鑄鐵部分進(jìn)行部分進(jìn)行不進(jìn)行Ld'+P+G白口鑄鐵不進(jìn)行不進(jìn)行不進(jìn)行Ld'+P+Fe3C二、鑄鐵的組織與性能2.鑄鐵的性能

主要取決于鑄鐵基體組織以及石墨的數(shù)量、形狀、大小及分布。

石墨的影響：wc≈100%，具有簡(jiǎn)單六方晶格，硬度為3～5HBS，σb約為20MPa，塑性和韌性極低，伸長(zhǎng)率δ接近于零。石墨數(shù)量越多，尺寸越大，分布越不均勻，對(duì)力學(xué)性能的削弱就越嚴(yán)重。片狀石墨削弱最大，球狀最小，團(tuán)絮狀二者之中。石墨使鑄鐵具有優(yōu)異的切削加工性能、良好的鑄造性能和潤(rùn)滑作用、很好的耐磨性能和抗振性能，對(duì)缺口不敏感。

基體組織的影響：對(duì)同一類鑄鐵來說，在其他條件相同的情況下，鐵素體相的數(shù)量越多，塑性越好；珠光體的數(shù)量越多，則抗拉強(qiáng)度和硬度越高。由于片狀石墨對(duì)基體的強(qiáng)烈作用，所以只有當(dāng)石墨為團(tuán)絮狀、蠕蟲狀或球狀時(shí)，改變鑄鐵基體組織才能顯示出對(duì)性能的影響。二、鑄鐵的組織與性能2.鑄鐵的性能

與鋼相比，鑄鐵的性能有何特點(diǎn)？

①鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性要比碳鋼低，②良好的耐磨性、高的消振性、低的缺口敏感性以及優(yōu)良的切削加工性，鑄造性能優(yōu)于鋼。③鑄鐵的機(jī)械性能主要取決于鑄鐵基體組織以及石墨的數(shù)量、形狀、大小及分布特點(diǎn)。三、常用鑄鐵材料（1.普通灰鑄鐵）1.灰鑄鐵的成分、組織、性能

■灰鑄鐵的成分

wc=2.5%～4.0%，wSi=1.0～2.5%，wS<0.15%，wP<0.3%，wMn=0.5%～1.4%

■灰鑄鐵的組織

是由片狀石墨和金屬基體組織所組成的?；w組織分為鐵素體，鐵素體＋珠光體和珠光體三種。

灰鑄鐵件機(jī)械性能與石墨片的大小有關(guān)，石墨片越粗，其機(jī)械性能越差，一般說來，石墨的數(shù)量越少，分布越分散，形狀越接近球形，則鑄鐵的強(qiáng)度、塑性和韌性越高。

灰鑄鐵的硬度和抗壓強(qiáng)度主要取決于基體組織，而與石墨的存在基本無關(guān)。因此，灰鑄鐵的抗壓強(qiáng)度約為抗拉強(qiáng)度3～4倍。

■灰鑄鐵的性能

抗拉強(qiáng)度、塑性和韌性要比碳鋼低。良好的減摩、耐磨性，高的消振性，低的缺口敏感性以及優(yōu)良的切削加工性，鑄造性能優(yōu)于鋼。三、常用鑄鐵材料（1.普通灰鑄鐵）2）灰鑄鐵的孕育處理

為了獲得細(xì)片狀的石墨，可采用孕育處理。經(jīng)過孕育處理（變質(zhì)處理）的灰鑄鐵，稱為孕育鑄鐵。

孕育處理——在鑄鐵液中加入孕育劑，然后進(jìn)行澆注生產(chǎn)的鑄鐵。

目的—是細(xì)化組織和石墨，提高其強(qiáng)度，均勻組織，防止出現(xiàn)白口。

三、常用鑄鐵材料（1.普通灰鑄鐵）分類牌號(hào)鑄件

尺寸σb

(MPa)σbb

(MPa)基體石墨應(yīng)用普通

灰鑄鐵HT100任意100260鐵素體粗片機(jī)床座 普通

灰鑄鐵HT20015～30200 400珠光體中等汽缸、飛輪孕育

鑄鐵HT30015～30300 540珠光體較細(xì)重荷機(jī)床床身孕育

鑄鐵HT40015～30400 680索氏體細(xì)小齒輪、高壓泵殼3）灰鑄鐵的牌號(hào)及用途

灰鑄鐵的牌號(hào)用“灰鐵”漢語(yǔ)拼音的第一個(gè)大寫字母“HT”和一組數(shù)字來表示，HT100表示抗拉強(qiáng)度為100MPa的灰鑄鐵?；诣T鐵的強(qiáng)度與鑄件的壁厚有關(guān)，鑄件壁厚增加則強(qiáng)度降低三、常用鑄鐵材料（1.普通灰鑄鐵）4）灰鑄鐵的熱處理

①去應(yīng)力退火

將鑄件加熱到500～600℃，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間保溫(2～6h)后爐冷卻至150～200℃以下空冷用以消除鑄件的凝固過程中因冷卻不均勻而產(chǎn)生的鑄造應(yīng)力，防止鑄件產(chǎn)生變形和裂紋。自然時(shí)效：將鑄件長(zhǎng)期放置在室溫下以消除其內(nèi)應(yīng)力；時(shí)效退火可消除90%以上的內(nèi)應(yīng)力。退火溫度越高，殘余應(yīng)力消除越顯著，鑄件尺寸越穩(wěn)定，但力學(xué)性能會(huì)下降。三、常用鑄鐵材料（1.普通灰鑄鐵）4）灰鑄鐵的熱處理②消除白口組織的高溫退火目的：

是為了消除白口、降低硬度，改善加工性能。工藝：加熱到850～900℃，保溫2～5h后爐冷至400℃～500℃出爐空冷。③正火目的是增加鑄鐵基體的珠光體組織，提高鑄件的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，并可作為表面熱處理的預(yù)先熱處理，改善基體組織。工藝：加熱到850～900℃保溫1～3小時(shí)采用空冷、風(fēng)冷或噴霧冷卻。冷卻速度越快，基體組織中珠光體量越多，組織越彌散，強(qiáng)度、硬度越高，耐磨性越好。④表面淬火—目的是改變鑄件表層的基體組織，提高強(qiáng)度、硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度。工藝：高、中頻淬火三、常用鑄鐵材料（2.球墨鑄鐵）1.球墨鑄鐵的成分、組織、性能

■球墨鑄鐵的成分

C、Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高;Mn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低;S、P質(zhì)量分?jǐn)?shù)限制很嚴(yán)；含有一定量的Mg和稀土元素。

■球墨鑄鐵的組織

鐵素體、鐵素體+珠光體、珠光體、貝氏體；通過合金化和熱處理還可獲得下貝氏體、馬氏體、托氏體、索氏體和奧氏體等

球化處理：鐵液在澆鑄前加入一定量的球化劑，以促使石墨結(jié)晶時(shí)生長(zhǎng)為球狀的工藝操作。孕育處理：促使石墨晶核生成球徑小、數(shù)量多、園整度好、分布均勻的球狀石墨，防止出現(xiàn)白口，改善球墨鑄鐵的力學(xué)性能。石墨呈球狀分布的灰口鑄鐵稱為球墨鑄鐵。三、常用鑄鐵材料（2.球墨鑄鐵）■球墨鑄鐵的性能

強(qiáng)度、塑性和韌性比灰鑄鐵高得多，屈服強(qiáng)度也很高，屈強(qiáng)比可達(dá)0.7～0.8，比鋼約高一倍，疲勞強(qiáng)度可接近一般中碳鋼，耐磨性優(yōu)于非合金鋼，鑄造性能優(yōu)于鑄鋼并保持有耐磨、減振、加工性能好、缺口不敏感等灰口鑄鐵的特性。缺點(diǎn)：凝固收縮較大，容易出現(xiàn)縮松與縮孔，熔鑄工藝要求高，鐵也成分要求嚴(yán)格，因此它的消振能力也比灰口鐵低。三、常用鑄鐵材料（2.球墨鑄鐵）2.球墨鑄鐵的牌號(hào)及用途用“球鐵”二字的漢語(yǔ)拼音的首寫字母“QT”加兩組數(shù)字表示，第一組數(shù)字代表最低抗拉強(qiáng)度(單位為MPa)；第二組數(shù)字代表最低延伸率(%)。如：QT600-3表示抗拉強(qiáng)度σb≥600MPa,δ≥3%.三、常用鑄鐵材料（2.球墨鑄鐵）三、常用鑄鐵材料（2.球墨鑄鐵）3.球墨鑄鐵的熱處理

①退火■去應(yīng)力退火將鑄鐵加熱到500-6000C，保溫2-8h，緩慢冷卻后，鑄件內(nèi)應(yīng)力基本可以消除?！龅蜏赝嘶鸷透邷赝嘶?/p>

使?jié)B碳體分解，獲得鐵素體基體，消除應(yīng)力，提高塑性和韌性，改善其加工性。低溫退火：將鑄鐵加熱到700-7600C，保溫2-8h，使珠光體中滲碳體分解，然后隨爐緩冷指6000C左右，出爐空冷。球墨鑄鐵加熱溫度略高些、保溫時(shí)間長(zhǎng)些、加熱速度和冷卻速度要慢些.為了獲得鐵素體基體，提高塑性和韌性。三、常用鑄鐵材料（2.球墨鑄鐵）3.球墨鑄鐵的熱處理高溫退火：將鑄鐵加熱到900-9500C，保溫2-5h，使?jié)B碳體分解，然后隨爐緩冷指6000C左右，出爐空冷。球墨鑄鐵高溫石墨化退火

高溫石墨化兩段退火

低溫石墨化退火三、常用鑄鐵材料（2.球墨鑄鐵）3.球墨鑄鐵的熱處理

②正火-獲得F+P型或P型球墨鑄鐵

正火的目的是為了得到以珠光體為主的基體組織，細(xì)化晶粒，提高球墨鑄鐵的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。

低溫正火：將鑄件加熱到820-8600C，保溫1-4h，使基體組織部分奧氏體化，然后出爐空冷，獲得以F+P為基體組織的球墨鑄鐵，鑄件塑性和韌性較好，但強(qiáng)度較低。高溫正火：高溫正火又稱完全奧氏體化正火，其工藝上將鑄件加熱至880-9500C，保溫1-3h（使基體組織全奧氏體化），然后出爐空冷，以得到珠光體基體的球墨鑄鐵，提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性。正火后應(yīng)進(jìn)行一次消除應(yīng)力退火。三、常用鑄鐵材料（2.球墨鑄鐵）（3）調(diào)質(zhì)處理將鑄件加熱到860-9200C，保溫2-4h后油中淬火，然后在550-6000C回火2-4h，得到回火索氏體加球狀石墨的組織，具有良好的綜合力學(xué)性能，用于受力復(fù)雜和綜合力學(xué)性能要求高的重要鑄件，如曲軸與連桿等。（4）等溫淬火將鑄件加熱到850-9000C，保溫后迅速放入250-3500C的鹽浴中等溫60-90min，然后出爐空冷，獲得下貝氏體加球狀石墨的組織，綜合力學(xué)性能較高，用于形狀復(fù)雜，熱處理變形開裂，要求強(qiáng)度高、塑性和韌性好、截面尺寸不大的零件。三、常用鑄鐵材料（3.可鍛鑄鐵）1.可鍛鑄鐵的成分、組織、性能

■可鍛鑄鐵的成分

WC2.2～2.8%,WSi1.2～1.8%,WS<0.1%，WMn0.4～1.2%,WP<0.2%。

■可鍛鑄鐵的分類（1）鐵素體可鍛鑄鐵（黑心可鍛鑄鐵）；珠光體可鍛鑄鐵

（2）白心可鍛鑄鐵，氧化性介質(zhì)中經(jīng)石墨化退火制的，在我國(guó)很少用?！隹慑戣T鐵的性能

較高的強(qiáng)度，低溫沖擊性能較好，耐磨性和減振性優(yōu)于碳素結(jié)構(gòu)鋼；切削性能與灰鑄鐵接近。特別是塑性(延伸率δ可達(dá)12%)比灰鑄鐵高得多，有一定的塑性變形能力，因而得名可鍛鑄鐵(或展性鑄鐵，又稱為馬鐵)，實(shí)際上不能鍛造?？慑戣T鐵是先將鐵水澆鑄成白口鑄鐵，然后經(jīng)石墨化退火，使游離滲碳體發(fā)生分解形成團(tuán)絮狀石墨的一種高強(qiáng)度灰口鑄鐵。三、常用鑄鐵材料（3.可鍛鑄鐵）2.可鍛鑄鐵的牌號(hào)及用途

可鍛鑄鐵的牌號(hào)用“可鐵”兩字漢語(yǔ)拼音的首寫字母“KT”表示?！癒TH”、“KTZ”、“KTB”分別代表“黑心(鐵素體)可鍛鑄鐵”、“珠光體可鍛鑄鐵”和“白心可鍛鑄鐵”，隨后兩組數(shù)字分別表示最低抗拉強(qiáng)度(單位為MPa)和最低延伸率值(%)。如：KTH370-12，表示：σb≥370MPa,δ≥12%.三、常用鑄鐵材料（3.可鍛鑄鐵）2.可鍛鑄鐵的牌號(hào)及用途三、常用鑄鐵材料（4.蠕墨鑄鐵）1.蠕墨鑄鐵的成分、組織、性能