第06章金屬材料

1、第六章第六章 金屬材料金屬材料工業(yè)用鋼按化學成分分為工業(yè)用鋼按化學成分分為碳素鋼碳素鋼和和合金鋼合金鋼兩大類。兩大類。碳素鋼是指含碳量在碳素鋼是指含碳量在0.0218%2.11%的鐵碳合金。的鐵碳合金。合金鋼是指為了提高鋼的合金鋼是指為了提高鋼的 性能，在碳鋼基礎(chǔ)上有意性能，在碳鋼基礎(chǔ)上有意 加入一定量合金元素所獲加入一定量合金元素所獲 得的鐵基合金。得的鐵基合金。第六章第六章 金屬材料金屬材料6.1 6.1 工業(yè)用鋼概述工業(yè)用鋼概述 工業(yè)用鋼按化學成分可分為工業(yè)用鋼按化學成分可分為碳素鋼碳素鋼和和合金鋼合金鋼兩大類。兩大類。碳鋼碳鋼是指是指碳碳的質(zhì)量分數(shù)為的質(zhì)量分數(shù)為0.02180.0218

2、2.11%2.11%的鐵碳合金，并的鐵碳合金，并含有少量的含有少量的錳、硅、硫、磷錳、硅、硫、磷等雜質(zhì)。等雜質(zhì)。6.1.1 6.1.1 鋼中雜質(zhì)鋼中雜質(zhì) 1錳錳的影響的影響元素元素MnMn的主要作用：的主要作用：固溶強化鐵素體固溶強化鐵素體；降低脆性；減輕硫的降低脆性；減輕硫的有害影響有害影響。含量小于。含量小于0.80.8。 有益元素有益元素2硅的影響硅的影響脫氧能力強脫氧能力強；強化鐵素體。含量小于強化鐵素體。含量小于0.40.4有益元素有益元素錳鐵錳鐵硅鐵硅鐵6.1.1 6.1.1 鋼中雜質(zhì)鋼中雜質(zhì)3硫的影響硫的影響FeS，熱脆性。熱脆性。有害元素有害元素為了消除硫所形成的熱脆性，在煉鋼

3、時可加入錳。為了消除硫所形成的熱脆性，在煉鋼時可加入錳。 4磷的影響磷的影響提高鐵素體的強度、硬度提高鐵素體的強度、硬度室溫下鋼的塑性和韌性急劇下降而變脆，這種現(xiàn)象稱為室溫下鋼的塑性和韌性急劇下降而變脆，這種現(xiàn)象稱為冷脆性冷脆性 有害元素有害元素硫、磷硫、磷有害元素有害元素錳、硅錳、硅有益元素有益元素礦石和燃料礦石和燃料礦石礦石1、按用途分類、按用途分類 工程用鋼工程用鋼 建筑、橋梁、船舶、車輛建筑、橋梁、船舶、車輛滲滲 碳碳 鋼鋼調(diào)調(diào) 質(zhì)質(zhì) 鋼鋼彈彈 簧簧 鋼鋼滾動軸承鋼滾動軸承鋼耐耐 磨磨 鋼鋼機器用鋼機器用鋼結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 鋼鋼刃具鋼刃具鋼模具鋼模具鋼量具鋼量具鋼工工 具具 鋼鋼不銹鋼不銹鋼

4、耐熱鋼耐熱鋼特特 殊殊 性性能能 鋼鋼擠壓模具擠壓模具2、按化學成分分類按化學成分分類 中碳鋼中碳鋼 0.250.6%C高碳鋼高碳鋼 0.6%C低碳鋼低碳鋼 0.25%C低合金鋼低合金鋼 合金元素總量合金元素總量 5%中合金鋼中合金鋼 合金元素總量合金元素總量 510%高合金鋼高合金鋼 合金元素總量合金元素總量 10%碳素鋼碳素鋼合金鋼合金鋼鋼鋼 類類碳碳 素素 鋼鋼合合 金金 鋼鋼PSPS普通質(zhì)量鋼普通質(zhì)量鋼0.0450.0450.0450.045優(yōu)優(yōu) 質(zhì)質(zhì) 鋼鋼0.0350.0350.0350.035高級優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼0.0300.0300.0250.025特級優(yōu)質(zhì)鋼特級優(yōu)質(zhì)鋼0.025

5、0.0200.0250.0153、按質(zhì)量分類、按質(zhì)量分類 鋼的質(zhì)量是以磷、硫的含量來劃分的。鋼的質(zhì)量是以磷、硫的含量來劃分的。 分為普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼和特級優(yōu)質(zhì)鋼分為普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼和特級優(yōu)質(zhì)鋼. . 根據(jù)現(xiàn)行標準，各質(zhì)量等級鋼的磷、硫含量如下：根據(jù)現(xiàn)行標準，各質(zhì)量等級鋼的磷、硫含量如下： 4、按冶煉方法分類、按冶煉方法分類平爐煉鋼平爐煉鋼平爐鋼平爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼電爐鋼電爐鋼 按按 爐爐 別別 分分珠光體鋼珠光體鋼貝氏體鋼貝氏體鋼馬氏體鋼馬氏體鋼鐵素體鋼鐵素體鋼奧氏體鋼奧氏體鋼萊氏體鋼萊氏體鋼 按正火組織分按正火組織分亞共析鋼亞共析鋼共共 析析 鋼鋼過共析鋼過共析鋼

6、按退火組織分按退火組織分5、按金相組織分類、按金相組織分類（三）鋼的編號（三）鋼的編號 我國鋼材的編號是采用漢我國鋼材的編號是采用漢語拼音字母、化學元素符號語拼音字母、化學元素符號和阿拉伯數(shù)字相結(jié)合的方法。和阿拉伯數(shù)字相結(jié)合的方法。 采用漢語拼音字母表示鋼采用漢語拼音字母表示鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性和產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法時，一般從代表鋼工藝方法時，一般從代表鋼產(chǎn)品名稱的漢字的漢語拼音產(chǎn)品名稱的漢字的漢語拼音中選取第一個字母中選取第一個字母.1、普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q+最低屈服強度值最低屈服強度值+質(zhì)量等級符號質(zhì)量等級符號+脫氧方法符號脫氧方法符號 Q表示表示“屈服強度屈

7、服強度”；屈服強度值單位是；屈服強度值單位是MPa； 質(zhì)量等級符號為質(zhì)量等級符號為A、B、C、D、E。由。由A到到E，其，其P、S含量依次下降，質(zhì)量提高。含量依次下降，質(zhì)量提高。l脫氧方法符號脫氧方法符號: 沸騰鋼沸騰鋼F；鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼Z；半鎮(zhèn)靜鋼；半鎮(zhèn)靜鋼b；特；特殊鎮(zhèn)靜鋼殊鎮(zhèn)靜鋼TZ。l如碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號表示為如碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號表示為Q235AF、Q235BZ。 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼都是鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼都是鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼，其牌號中沒有表示脫氧方法的符號。如鋼，其牌號中沒有表示脫氧方法的符號。如Q345C。l*說明：通常情況下，說明：通常情況下，屈服強度值小屈服強度值小300

8、MPa時時為碳素結(jié)構(gòu)鋼，大于為碳素結(jié)構(gòu)鋼，大于300MPa時為低合金高強時為低合金高強度鋼。度鋼。2. 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼齒輪加工齒輪加工方鋼方鋼3、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 牌號用兩位數(shù)字表示。牌號用兩位數(shù)字表示。 這兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬分之幾。這兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬分之幾。 如如45鋼鋼平均含碳量為萬分之四十五（即平均含碳量為萬分之四十五（即0.45%）的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。4. 碳素工具鋼碳素工具鋼 T + 數(shù)字數(shù)字 T表示表示“碳素工具鋼碳素工具鋼” ； 數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾. 如如T8其平均含碳

9、量為千分之八其平均含碳量為千分之八(0.8%C)。 *說明：碳素工具鋼都是優(yōu)質(zhì)以上說明：碳素工具鋼都是優(yōu)質(zhì)以上質(zhì)量的。高級優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號后加質(zhì)量的。高級優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號后加“A”，如，如T8A。 絲錐絲錐銼刀銼刀5. 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 該類鋼的牌號由該類鋼的牌號由“數(shù)字數(shù)字+元素元素+數(shù)字數(shù)字”三部分組成。三部分組成。 前兩位數(shù)字表示平均碳含量的萬分之幾前兩位數(shù)字表示平均碳含量的萬分之幾 合金元素以漢字或化學元素符號表示合金元素以漢字或化學元素符號表示 合金元素后面的數(shù)字表示該元素的近似含量，單位合金元素后面的數(shù)字表示該元素的近似含量，單位是百分之幾是百分之幾 60Si2Mn6、滾動軸承鋼、滾動

10、軸承鋼 G+Cr+鉻含量鉻含量(不標含碳量不標含碳量) “G”表示表示“滾動軸承鋼滾動軸承鋼”。* 鉻含量以千分之一為單位鉻含量以千分之一為單位. 如如“GCr15”的平均含鉻量的平均含鉻量為為1.5%。7. 合金工具鋼合金工具鋼 含碳量含碳量+合金元素符號合金元素符號+該元素百分含量該元素百分含量+ 當含碳量小于當含碳量小于1.00%時，含碳量用一位數(shù)字標明，時，含碳量用一位數(shù)字標明，這一位數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾，如這一位數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾，如8MnSi. 當含碳量大于當含碳量大于1.00%時，不標含碳量。時，不標含碳量。高速鋼高速鋼不標含碳量，如不標含碳量，如W6Mo5Cr

11、4V2(含含0.85%C).7、不銹鋼和耐熱鋼、不銹鋼和耐熱鋼 含碳量含碳量+合金元素符號合金元素符號+該元素百分含量該元素百分含量+ 含碳量以千分之一為單位。含碳量以千分之一為單位。8、鑄鋼、鑄鋼 ZG表示表示“鑄鋼鑄鋼”； 合金元素對鋼的影響合金元素對鋼的影響 為什么要加入合金元素？一、碳鋼的局限性一、碳鋼的局限性 1.淬透性低淬透性低 2.強度和屈強比低強度和屈強比低 3.高溫強度差高溫強度差 4.不能不能滿足特殊性能的要求滿足特殊性能的要求 合金元素能起什么作用呢？二、合金元素對鋼中基本相的影響1 1、合金固溶體、合金固溶體 Fe(Me)2 2、合金滲碳體、合金滲碳體 (Fe,Me)3

12、C3 3、合金碳化物、合金碳化物 TiC 、NbC 、 WC 、 VC 、4 4、非金屬夾雜、非金屬夾雜 MnS, MnO, SiO2 , Al2O35 5、Cu , Pb Cu , Pb 以游離狀態(tài)存在以游離狀態(tài)存在合金元素在鋼中的存在形式取決于合金元素在鋼中的存在形式取決于：1 1、合金元素本身的性質(zhì)、合金元素本身的性質(zhì)2 2、合金元素的含量以及碳的含量、合金元素的含量以及碳的含量3 3、熱處理條件（加熱溫度、冷卻條件）、熱處理條件（加熱溫度、冷卻條件）1.形成合金碳化物 MnMn：弱碳化物形成元素，：弱碳化物形成元素， CrCr、MoMo、WW：屬于中強碳化物形成元素，：屬于中強碳化物形

13、成元素， V V 、TiTi、NbNb、Zr Zr ：是強碳化物形成元素。：是強碳化物形成元素。與與C C的親和力強的合金元素形成的特殊碳化物穩(wěn)定性好，的親和力強的合金元素形成的特殊碳化物穩(wěn)定性好，具有高熔點、高硬度、高耐磨性和不易分解等特點。具有高熔點、高硬度、高耐磨性和不易分解等特點。碳化物的穩(wěn)定性越高，熱處理加熱時，碳化物的溶解碳化物的穩(wěn)定性越高，熱處理加熱時，碳化物的溶解及奧氏體的均勻化越困難。同樣在冷卻及回火過程中碳化及奧氏體的均勻化越困難。同樣在冷卻及回火過程中碳化物的析出及其聚集長大也越困難。物的析出及其聚集長大也越困難。2.形成合金固溶體 凡是溶入鐵素體的合金元素均起固溶強化作

14、凡是溶入鐵素體的合金元素均起固溶強化作用，即，使鋼的強度和硬度提高、韌性降低。用，即，使鋼的強度和硬度提高、韌性降低。合金元素對合金元素對F F體斷面收縮率的影響體斷面收縮率的影響三、合金元素對鐵碳合金相圖的影響1、對奧氏體相區(qū)的影響（1）擴大A區(qū) NiNi、MnMn、CoCo、C C、N N、CuCu等元素的加入會使奧氏體相等元素的加入會使奧氏體相區(qū)擴大，特別是區(qū)擴大，特別是NiNi、MnMn的影響更大的影響更大室溫下室溫下1Cr18Ni9 1Cr18Ni9 為單相為單相A A體不銹鋼體不銹鋼高錳鋼高錳鋼 Mn13 Mn13 水韌處理水韌處理（固溶處理）（固溶處理）后獲得單一的后獲得單一的A

15、 A體體（2）縮小A區(qū)CrCr、WW、MoMo、V V、TiTi、AlAl、Si Si等等元素的加入會使奧氏體相區(qū)縮元素的加入會使奧氏體相區(qū)縮小，特別是小，特別是CrCr、 Si Si含量高時將含量高時將限制限制A A體區(qū)，甚至完全消失。體區(qū)，甚至完全消失。1Cr17Ti 1Cr17Ti 0Cr13 0Cr13 為單相為單相F F體體2、對鐵碳相圖中S點、E點的影響3、對共析轉(zhuǎn)變溫度A1的影響所有的合金元素都使所有的合金元素都使S S點左移，而大部分合金元點左移，而大部分合金元素均使素均使E E點左移，因此，含碳量相同的碳鋼和合點左移，因此，含碳量相同的碳鋼和合金鋼具有不同的顯微組織。金鋼具有

16、不同的顯微組織。使共析轉(zhuǎn)變點使共析轉(zhuǎn)變點S S左移左移 鋼中鋼中P%P%，強度增加，強度增加 使共晶轉(zhuǎn)變點使共晶轉(zhuǎn)變點E E 左移左移 鋼中出現(xiàn)鋼中出現(xiàn)Ld Ld 擴大擴大A A相區(qū)的元素使鐵碳合金相圖中共析轉(zhuǎn)變相區(qū)的元素使鐵碳合金相圖中共析轉(zhuǎn)變溫度溫度A A1 1下降；縮小下降；縮小A A相區(qū)的元素則使其上升，相區(qū)的元素則使其上升，并都使共析反應(yīng)在一個溫度范圍內(nèi)進行。并都使共析反應(yīng)在一個溫度范圍內(nèi)進行。四、合金元素對鋼熱處理的影響1、合金元素對加熱時相變的影響 對奧氏體形成速度的影響 CrCr、MoMo、W W、V V、TiTi、NbNb、ZrZr等等強碳化物形成元素強碳化物形成元素與與C

17、C的親和力強，形成難溶于奧氏體的合金碳化物，顯的親和力強，形成難溶于奧氏體的合金碳化物，顯著阻礙著阻礙C C的擴散，大大減慢奧氏體形成速度。為了加速的擴散，大大減慢奧氏體形成速度。為了加速碳化物的溶解和奧氏體成分的均勻化，必須提高加熱溫碳化物的溶解和奧氏體成分的均勻化，必須提高加熱溫度并保溫更長時間。度并保溫更長時間。 CoCo、NiNi等部分等部分非碳化物形成元素非碳化物形成元素能增大能增大C C的擴散速的擴散速 度，使奧氏體形成速度加快。度，使奧氏體形成速度加快。 AlAl、SiSi、MnMn等合金元素對奧氏體形成速度影響不大。等合金元素對奧氏體形成速度影響不大。對奧氏體晶粒大小的影響除除

18、CoCo、NiNi以外，絕大多數(shù)合金元素，特別是強以外，絕大多數(shù)合金元素，特別是強碳化物形成元素由于形成合金滲碳體和特殊碳化碳化物形成元素由于形成合金滲碳體和特殊碳化物，更難溶入奧氏體中，并且阻礙奧氏體晶界的物，更難溶入奧氏體中，并且阻礙奧氏體晶界的移動和奧氏體晶粒的長大，起到細化晶粒的作用。移動和奧氏體晶粒的長大，起到細化晶粒的作用。V V、TiTi、NbNb、ZrZr強烈阻礙強烈阻礙A A體晶粒長大體晶粒長大 W W、CrCr、MoMo中等阻礙中等阻礙A A體晶粒長大體晶粒長大 MnMn、B B促進促進A A體晶粒長大體晶粒長大2、合金元素對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響合金元素對C曲線的影響除除C

19、oCo外，幾乎所有合金元素溶入奧氏體后都增大過冷奧外，幾乎所有合金元素溶入奧氏體后都增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使氏體的穩(wěn)定性，使C C曲線右移，即提高鋼的淬透性。曲線右移，即提高鋼的淬透性。MoMo、MnMn、W W、CrCr、NiNi、SiSi、AlAl對淬透性作用依次由強到弱。對淬透性作用依次由強到弱。 對對C C曲線形狀曲線形狀的影響的影響注意：注意：加入合金元素，只有完全溶入奧氏體才能提高淬透性。加入合金元素，只有完全溶入奧氏體才能提高淬透性。兩種或多種合金元素同時加入對淬透性的影響，比單一元兩種或多種合金元素同時加入對淬透性的影響，比單一元素的影響強得多。素的影響強得多。合金元素對VK

20、影響的示意圖合金元素對合金元素對C C 曲線影響示意圖曲線影響示意圖Si Si基本不影響基本不影響MsMs、MfMf點，除點，除CoCo、AlAl外，多數(shù)外，多數(shù)合金元素使合金元素使MsMs、MfMf點下降，導致殘余奧氏體增加。點下降，導致殘余奧氏體增加。合金元素對馬氏體轉(zhuǎn)變的影響合金元素對合金元素對MsMs點的影響點的影響合金元素對殘余奧氏體量的影響合金元素對殘余奧氏體量的影響（含含1.0的鋼在的鋼在1150淬火淬火）五、合金元素對回火轉(zhuǎn)變的影響1 1、提高回火穩(wěn)定性、提高回火穩(wěn)定性 回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性：淬火鋼在回火時硬度下降快慢的性質(zhì)。：淬火鋼在回火時硬度下降快慢的性質(zhì)。 原因：原因：（

21、1 1）推遲馬氏體的分解和殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變推遲馬氏體的分解和殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變 ( (即在較高溫度才開始分解和轉(zhuǎn)變即在較高溫度才開始分解和轉(zhuǎn)變) ) （2 2）提高鐵素體的再結(jié)晶溫度）提高鐵素體的再結(jié)晶溫度 提高回火穩(wěn)定性作用較強的合金元素有：提高回火穩(wěn)定性作用較強的合金元素有： V V、SiSi、MoMo、W W、NiNi、CoCo等。等。2 2、產(chǎn)生二次硬化、產(chǎn)生二次硬化 二次硬化二次硬化：淬火鋼在回火時：淬火鋼在回火時隨著回火溫度的升高，硬度隨著回火溫度的升高，硬度不下降反而升高的現(xiàn)象。不下降反而升高的現(xiàn)象。3 3、增大回火脆性、增大回火脆性 回火脆性：在某些溫度區(qū)間回火時，鋼的硬度顯著下

22、回火脆性：在某些溫度區(qū)間回火時，鋼的硬度顯著下降的現(xiàn)象。降的現(xiàn)象。 消除方法：消除方法：快冷；快冷；加入加入 Mo Mo 或或 W W合金鋼的強化機制：合金鋼的強化機制：合金合金F F的固溶強化的固溶強化 M M位錯強化位錯強化 細晶強化（細晶強化（F F、M M晶粒度，晶粒度，P P片間距片間距） 彌散強化（也稱第二相（沉淀）強化）彌散強化（也稱第二相（沉淀）強化）結(jié)構(gòu)鋼中常用的合金元素及其作用主加元素：主加元素：CrCr、Si Si Mn Mn、NiNi輔加元素：輔加元素：W W、MoMo、V V、TiTi、B B總結(jié)總結(jié)Mo 、Cr 、Mn、B強淬透，強淬透，Ni、Si二者稍落后。二者稍

23、落后。 V、Ti、Nb、Zr強細化強細化W、 Cr 、 Mo也稍落后也稍落后Mn、B促使它長大促使它長大W 、Mo消除高回脆消除高回脆 6.3 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼6.3.1 普通結(jié)構(gòu)鋼普通結(jié)構(gòu)鋼 這類鋼冶煉簡單、成本低，具有相當?shù)牧W性能，能滿足工程用鋼的良好焊接性、冷成形性、韌性和較高強度良好焊接性、冷成形性、韌性和較高強度的性能要求的性能要求，故使用量很大。1成分特點成分特點普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：含碳量通常在0.4以下以下，以保證良好的焊接性、冷成形性和韌性。低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼由于其較高強度和良好的工藝性能。是近年來發(fā)展最快、最有前景的一類合金鋼。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和和低合金

24、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼高強度結(jié)構(gòu)鋼錳錳是強化的基本元素，其含量在1.8以下，除固溶強化外，還使A3點下降，既提高了強度又改善了韌性和塑性。低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼：低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼：含碳量通常在0.2以下以下船舶船舶容器容器車輛車輛橋梁橋梁2熱處理特點熱處理特點普通結(jié)構(gòu)鋼使用時一般不進行熱處理一般不進行熱處理，大多數(shù)是在熱軋狀態(tài)下或熱軋后正火狀態(tài)下熱軋后正火狀態(tài)下使用。其組織為鐵素體和少量珠光體鐵素體和少量珠光體。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼： 一般工程用熱軋鋼板、鋼帶、型鋼、棒鋼等。一般工程用熱軋鋼板、鋼帶、型鋼、棒鋼等。Q195 Q195 和和 Q275Q275低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)

25、鋼 這類材料是用來制造橋梁、船舶、大型鋼結(jié)構(gòu)等這類材料是用來制造橋梁、船舶、大型鋼結(jié)構(gòu)等用它來代替普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，屈服強度提高用它來代替普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，屈服強度提高25%25%100%100%。 Q295 Q295 和和 Q345Q345 Q345Q345鋼鋼(16Mn)(16Mn)綜合性綜合性能好，用于船舶、橋梁、能好，用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。 Q390Q390鋼含鋼含V V、TiTi、NbNb，強度高，用于中等壓力的強度高，用于中等壓力的壓力容器。壓力容器。 Q460Q460鋼含鋼含MoMo、B B，正，正火組織為貝氏體，強度高火組織為貝氏體，強度高, ,用于石

26、化中溫高壓容器用于石化中溫高壓容器. .南京長江大橋南京長江大橋6.3.2優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼硫、磷含量均控制在硫、磷含量均控制在0.035以下以下 1性能要求性能要求(1)要求有良好的塑性和焊接性能要求有良好的塑性和焊接性能(2)既要求表面硬而耐磨，又要保證心部具有較高的既要求表面硬而耐磨，又要保證心部具有較高的韌性和足夠強度韌性和足夠強度(3)要求具有良好的綜合力學性能要求具有良好的綜合力學性能(4)要求有高的屈服點和屈強比，高的疲勞強度要求有高的屈服點和屈強比，高的疲勞強度(5)要求有高的硬度和耐磨性，高的接觸疲要求有高的硬度和耐磨性，高的接觸疲勞強度，足夠的韌性勞強度，足夠的韌性 2.

27、成分特點成分特點 (1)含碳量含碳量1)低碳：一般在低碳：一般在0.25以下以下，以保證良好的塑性、韌性和工藝性能。 滲碳鋼滲碳鋼 2)中碳：中碳： 一般含碳量為0.250.55，大多在0.4左右 3)中高碳中高碳 一般含碳量為0.45。0.85，保證高的強度，主要是高的彈性極限彈性極限、屈服點、屈強比和疲勞強度。4)高碳高碳 一般含碳量為0.951.15，保證高硬度和耐磨性。調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼撥叉撥叉 變速齒輪變速齒輪 合金滲碳鋼合金滲碳鋼 合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼 20 、20Cr、20CrMnTi 40、45、40Cr、40CrNiMo 離合器彈簧離合器彈簧 蝶形彈簧蝶形彈簧 合金彈簧鋼合金彈簧鋼

28、 65Mn和和60Si2Mn GCr15 、GCr15SiMn、GCr15SiMnMoV 軸承鋼軸承鋼銑刀銑刀9SiCr 、W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2 (2)合金化特點合金化特點 1)Cr、Ni、Si、Mn 這一類合金元素可認為是結(jié)構(gòu)鋼的主加元素主加元素，主要是提高鋼的淬透性提高鋼的淬透性。 2)Cr、V、Ti、Nb 這一類合金元素屬于強碳化物形成元強碳化物形成元素素，可有效地阻止奧氏體晶粒長大，更好地發(fā)揮第二相第二相強化和細晶強化作用強化和細晶強化作用，并可提高耐回火性和耐磨性。3)W、Mo 一般加入量較少，其主要作用是防止出現(xiàn)第二類回火脆性。4)B、Al 這是兩個比較特殊的元素，

29、微量微量的B(0.001 0.003)可顯著提高鋼的淬透性可顯著提高鋼的淬透性。3.熱處理特點熱處理特點 機器零件制造工藝流程一般為：下料 毛坯成形毛坯成形(通常通常為鍛造為鍛造) 預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理 粗加工粗加工 最終熱處理最終熱處理 精加工 裝配。(1)(1)預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理 結(jié)構(gòu)鋼的預(yù)備熱處理通常采用結(jié)構(gòu)鋼的預(yù)備熱處理通常采用退火退火( (或正火或正火) ) 1)完全退火完全退火 主要用于彈簧鋼、調(diào)質(zhì)鋼。主要用于彈簧鋼、調(diào)質(zhì)鋼。對于滲碳鋼和合金元素含量較少的部分調(diào)質(zhì)鋼通常用正火代替退火。退火(或正火)后的組織為F+P(S)。2)球化退火球化退火 主要用于滾動軸承鋼主要用于滾動軸承鋼

30、. (2)最終熱處理最終熱處理1)1)淬火高溫回火淬火高溫回火( (調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理) ) 該工藝主要用于該工藝主要用于調(diào)質(zhì)鋼，處理后的調(diào)質(zhì)鋼，處理后的組織為組織為回火索氏體回火索氏體。良好的綜合力學性能良好的綜合力學性能表面淬火和表面滲氮表面淬火和表面滲氮處理處理前的前的預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理 2)2)淬火中溫回火淬火中溫回火 處理后的組織為處理后的組織為回火托氏回火托氏體體。具有具有高彈性極限高彈性極限，并具有足夠的韌性，用于，并具有足夠的韌性，用于制造制造彈簧等零件彈簧等零件 3)淬火低溫回火淬火低溫回火 處理后的組織為處理后的組織為回火馬氏體回火馬氏體、未溶碳化物和殘余奧氏體未溶碳化物和

31、殘余奧氏體，具有具有高硬度和耐磨性高硬度和耐磨性，用于制造各種用于制造各種滾動軸承元件滾動軸承元件。4)4)滲碳淬火低溫回火滲碳淬火低溫回火 主要用于滲碳鋼主要用于滲碳鋼6.4 6.4 工具鋼工具鋼工具鋼是用來工具鋼是用來制造刃具、模具和量具的鋼制造刃具、模具和量具的鋼。分為碳素。分為碳素工具、低合金工具鋼、中合金工具鋼、高合金工具鋼工具、低合金工具鋼、中合金工具鋼、高合金工具鋼。按用途分為。按用途分為刃具鋼、模具鋼和量具鋼刃具鋼、模具鋼和量具鋼模模具具6.4.1 性能要求性能要求1 1高硬度和高耐磨性高硬度和高耐磨性 2 2 高的熱硬性高的熱硬性( (紅硬性紅硬性) )熱硬性是指工具在高溫下

32、保持高硬度的能力熱硬性是指工具在高溫下保持高硬度的能力3 3 足夠的韌性和塑性足夠的韌性和塑性4 4對其他性能的要求對其他性能的要求 6.4.2 成分特點成分特點 1含碳量含碳量(1)中碳中碳 C: 一般為一般為0.30.6熱作模具鋼熱作模具鋼(2)高碳高碳 C: 一般為一般為0.651.35碳素工具鋼、低合金工具鋼和高速鋼碳素工具鋼、低合金工具鋼和高速鋼(3)超高碳超高碳 C: 一般為一般為1.40 2.30 冷作模具鋼冷作模具鋼2合金化特點合金化特點(1)低合金化低合金化 鋼中合金元素的總量小于總量小于5，屬于低合金工具鋼。2合金化特點合金化特點(2)中、高合金化中、高合金化 鋼中合金元素

33、含量大于51)高速鋼的合金化高速鋼的合金化2)高鉻模具鋼的合金化高鉻模具鋼的合金化鉻的主要作用是提高鋼的淬透性、耐磨性和細化晶粒鉻的主要作用是提高鋼的淬透性、耐磨性和細化晶粒6.4.3 鍛造及熱處理特點鍛造及熱處理特點 1 鍛造鍛造粗大碳化物 細小碳化物2預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理 (1)完全退火完全退火 用于熱作模具鋼用于熱作模具鋼5CrMnMo和和5CrNiMo(2)球化退火球化退火 用于工具鋼、高速鋼、冷作模具鋼用于工具鋼、高速鋼、冷作模具鋼3最終熱處理最終熱處理(1)淬火高溫回火淬火高溫回火 回火索氏體或回火托氏體回火索氏體或回火托氏體 5CrMnMo和和5CrNiMo(2)正常淬火低溫回火

34、正常淬火低溫回火(一次硬化法一次硬化法)回火馬氏體、未溶碳化物和殘余奧氏體回火馬氏體、未溶碳化物和殘余奧氏體廣泛用于工具鋼、低速切削的刃具、冷作模具和量具。廣泛用于工具鋼、低速切削的刃具、冷作模具和量具。(3)高溫淬火多次高溫回火高溫淬火多次高溫回火(二次硬化法二次硬化法)由于高溫淬火后殘余奧氏體的量較多，只有進行多次由于高溫淬火后殘余奧氏體的量較多，只有進行多次回火才能較充分地促使其發(fā)生轉(zhuǎn)變。回火才能較充分地促使其發(fā)生轉(zhuǎn)變。在回火過程中，在回火過程中，一方面一方面從馬氏體和殘余奧氏體中沉從馬氏體和殘余奧氏體中沉淀析出細小彌散的合金碳化物；淀析出細小彌散的合金碳化物；另一方面另一方面殘余奧氏殘

35、余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體，即所謂體轉(zhuǎn)變成馬氏體，即所謂“二次淬火二次淬火”。以上合金。以上合金碳化物的彌散析出和二次淬火均使鋼的硬度明顯上碳化物的彌散析出和二次淬火均使鋼的硬度明顯上升，產(chǎn)生升，產(chǎn)生二次硬化二次硬化。高速鋼淬火后經(jīng)高速鋼淬火后經(jīng)550570度三次回火，可獲得較理想的熱硬性度三次回火，可獲得較理想的熱硬性回火馬氏體、合金碳化物和少量殘余奧氏體回火馬氏體、合金碳化物和少量殘余奧氏體典型碳素工具鋼和合金工具鋼典型碳素工具鋼和合金工具鋼 表表610特殊性能鋼特殊性能鋼 指指具有特殊物理、具有特殊物理、化學性能的鋼?；瘜W性能的鋼。本節(jié)介紹不銹本節(jié)介紹不銹鋼、耐熱鋼、鋼、耐熱鋼、耐磨鋼。耐磨鋼

36、?；す艿阑す艿赖母g的腐蝕裂解管裂解管內(nèi)壁的內(nèi)壁的高溫腐高溫腐蝕減薄蝕減?。?）化學腐蝕）化學腐蝕是指金屬在非電解質(zhì)中的腐蝕。是指金屬在非電解質(zhì)中的腐蝕。（2）電化學腐蝕）電化學腐蝕是指金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕，是是指金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕，是有電流參與作用的腐蝕。有電流參與作用的腐蝕。l金屬的腐蝕分化學腐金屬的腐蝕分化學腐蝕和電化學腐蝕。蝕和電化學腐蝕。 防止電化學腐蝕的措施：防止電化學腐蝕的措施： 獲得均勻的單相組織。獲得均勻的單相組織。 提高合金的電極電位。提高合金的電極電位。 使表面形成致密的鈍化膜。使表面形成致密的鈍化膜。l工業(yè)發(fā)達國家每年金屬腐蝕工業(yè)發(fā)達國家每年金屬腐蝕造成的

37、直接經(jīng)濟損失占造成的直接經(jīng)濟損失占GNP的的4%左右。中國每年腐蝕的損左右。中國每年腐蝕的損失至少到失至少到400億元以上億元以上.ZnZnZn-Cu原電池示意圖原電池示意圖珠光體腐蝕示意圖珠光體腐蝕示意圖電解液電解液2. 不銹鋼的工作條件、失效方式及性能要不銹鋼的工作條件、失效方式及性能要求：求： 1 1）良好的耐蝕性）良好的耐蝕性 2 2）良好的力學性能）良好的力學性能 3 3）良好的工藝性能）良好的工藝性能 4 4）價格低廉）價格低廉3. 化學成分特點：化學成分特點： 碳含量為碳含量為0.080.95%0.080.95%，主加元素為，主加元素為CrCr、Cr-Cr-NiNi，輔加元素為，

38、輔加元素為TiTi、NbNb、MoMo、CuCu、MnMn、N N。 低碳：碳高，則降低耐蝕性。低碳：碳高，則降低耐蝕性。 CrCr：是提高耐蝕性的主要元素：是提高耐蝕性的主要元素 形成穩(wěn)定致密的形成穩(wěn)定致密的CrCr2 2OO3 3氧化膜氧化膜. . Cr Cr含量大于含量大于13%13%時，形成單時，形成單相鐵素體組織。相鐵素體組織。 提高基體電極電位提高基體電極電位(n/8(n/8規(guī)律規(guī)律) ) NiNi：獲得單相奧氏體組織。：獲得單相奧氏體組織。 MoMo：耐有機酸腐蝕。：耐有機酸腐蝕。 Ti, Nb: Ti, Nb: 防止奧氏體鋼晶間腐蝕防止奧氏體鋼晶間腐蝕. . 晶間腐蝕是沿晶粒周

39、界發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象，危害很大晶間腐蝕是沿晶粒周界發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象，危害很大. . 它是由于它是由于CrCr2323C C6 6析出于晶界，使晶界附近析出于晶界，使晶界附近CrCr含量降含量降到到12%12%以下，在介質(zhì)作用下發(fā)生強烈腐蝕。以下，在介質(zhì)作用下發(fā)生強烈腐蝕。 加加 TiTi、NbNb則先于則先于CrCr與與C C形成不易溶于奧氏體的碳化形成不易溶于奧氏體的碳化物物, , 避免晶界貧避免晶界貧CrCr。 晶間腐蝕晶間腐蝕不銹鋼不銹鋼 熱處理特點熱處理特點（1）淬火回火）淬火回火 主要作為馬氏體不銹鋼的最終熱處理。主要作為馬氏體不銹鋼的最終熱處理。(2) 固溶熱處理固溶熱處理 常用于奧氏體

40、不銹鋼。常用于奧氏體不銹鋼。 馬氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼不銹鋼船用螺旋槳不銹鋼船用螺旋槳 不銹鋼剪刀不銹鋼剪刀 鐵素體型不銹鋼鐵素體型不銹鋼 1Cr18Ni9Ti不銹鋼表帶不銹鋼表帶 不銹鋼容器不銹鋼容器 耐熱鋼的工作條件、失效方式及性能要求：耐熱鋼的工作條件、失效方式及性能要求：(1)(1)高的抗氧化性高的抗氧化性(2)(2)高的高溫力學性能高的高溫力學性能(3)(3)組織穩(wěn)定性高組織穩(wěn)定性高(4)(4)膨脹系數(shù)小，導熱性好膨脹系數(shù)小，導熱性好(5)(5)工藝性及經(jīng)濟性好工藝性及經(jīng)濟性好1 1、抗氧化鋼、抗氧化鋼 有較強抗高溫氧化性能有較強抗高溫氧化性能, , 而不承受較大載荷的一類鋼。而不承

41、受較大載荷的一類鋼。 提高鋼抗氧化性能的途徑：提高鋼抗氧化性能的途徑： 添加添加Cr, Al, SiCr, Al, Si合金元素，以形成穩(wěn)定致密的氧化膜。合金元素，以形成穩(wěn)定致密的氧化膜。 耐熱鋼耐熱鋼 2 2、熱強鋼、熱強鋼 在高溫下工作在高溫下工作, , 承受較大載荷的一類鋼承受較大載荷的一類鋼. . 鋼的熱強性能鋼的熱強性能要求鋼有較高的蠕變極限和高溫持要求鋼有較高的蠕變極限和高溫持久強度，以及良好的高溫疲勞性能。久強度，以及良好的高溫疲勞性能。 提高熱強性的途徑：提高熱強性的途徑： 增加增加Cr, MoCr, Mo，W,VW,V等元素，起固溶強化和提高等元素，起固溶強化和提高再結(jié)晶溫度

42、的作用；再結(jié)晶溫度的作用；降低降低S S、P P雜質(zhì)元素含量；雜質(zhì)元素含量；用用B B、TiTi、ZrZr進行晶界強化；進行晶界強化；通過碳化物和金屬間化合物的彌散相強化。通過碳化物和金屬間化合物的彌散相強化。渦輪機機殼渦輪機機殼1）珠光體型熱強鋼）珠光體型熱強鋼 常用鋼號為常用鋼號為15CrMo、12Cr1MoV，是低合金鋼。，是低合金鋼。 合金元素作用：合金元素作用： Cr提高抗氧化性；提高抗氧化性； Mo提高熱強性提高熱強性(T再再); V彌散強化。彌散強化。2）馬氏體型熱強鋼）馬氏體型熱強鋼 常用鋼號為常用鋼號為1Cr131Cr13、 1Cr11MoV,4Cr9Si21Cr11MoV,

43、4Cr9Si2 合金元素作用：合金元素作用： CrCr、SiSi提高抗氧化性提高抗氧化性; ; MoMo提高熱強性提高熱強性(T(T再再); ); V V彌散強化。彌散強化。 熱處理：調(diào)質(zhì)。熱處理：調(diào)質(zhì)。 組織：組織： S S回回。汽輪機葉片汽輪機葉片過熱器管排過熱器管排過熱器集箱過熱器集箱3）奧氏體型熱強鋼）奧氏體型熱強鋼 最典型鋼號是最典型鋼號是1Cr18Ni9Ti。 Cr的作用是提高抗氧化性；的作用是提高抗氧化性； Ni的作用是獲得單相奧氏體的作用是獲得單相奧氏體; Ti的作用是彌散強化。的作用是彌散強化。 熱處理采用固溶處理熱處理采用固溶處理 組織為單相組織為單相A。 主要用于過熱器管

44、道等。主要用于過熱器管道等。 高錳鋼廣泛用于既要求耐磨又要求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、耐沖擊的零件。如拖拉機的履帶板、破碎機牙板和鐵路轍岔等破碎機牙板和鐵路轍岔等. . 球磨機襯板球磨機襯板挖掘機鏟齒挖掘機鏟齒鐵路轍岔鐵路轍岔（三）（三）2. 化學成分特點化學成分特點 只有只有ZGMn13一個鋼號一個鋼號. 高碳：高碳：0.91.4%C 以保持高耐磨性。以保持高耐磨性。 高錳：高錳：1114%Mn 以保證形成奧氏體組織以保證形成奧氏體組織.3. 熱處理特點熱處理特點 鑄態(tài)組織為奧氏體鑄態(tài)組織為奧氏體+碳化物碳化物, 性能硬而脆性能硬而脆. 熱處理采用熱處理采

45、用水韌處理水韌處理。即將鋼加熱到。即將鋼加熱到1100，使碳化，使碳化物溶入奧氏體，并進行水淬。物溶入奧氏體，并進行水淬。 室溫組織為過飽和單相奧氏體。室溫組織為過飽和單相奧氏體。4. 4. 性能特點性能特點 水韌處理后，韌性高，硬度低水韌處理后，韌性高，硬度低.使用使用時必須伴隨著壓力和沖擊作用。時必須伴隨著壓力和沖擊作用。 在壓力及沖擊作用下，表面奧氏體迅在壓力及沖擊作用下，表面奧氏體迅速加工硬化，形成馬氏體并析出碳化速加工硬化，形成馬氏體并析出碳化物，使表面硬度提高到物，使表面硬度提高到HB500550，獲得高耐磨性。而心部仍為奧氏體組織獲得高耐磨性。而心部仍為奧氏體組織,具有高耐沖擊能

46、力。具有高耐沖擊能力。顎式破碎機顎式破碎機挖掘機挖掘機6.6 6.6 鑄鐵鑄鐵 鑄鐵是含碳量大于鑄鐵是含碳量大于2.11%并含并含有較多硅、錳、硫、磷等元素的有較多硅、錳、硫、磷等元素的多元鐵基合金。多元鐵基合金。 鑄鐵具有許多優(yōu)良的性能及生鑄鐵具有許多優(yōu)良的性能及生產(chǎn)簡便、成本低廉等優(yōu)點，因而產(chǎn)簡便、成本低廉等優(yōu)點，因而是應(yīng)用最廣泛的材料之一。是應(yīng)用最廣泛的材料之一。 一、鑄鐵的分類一、鑄鐵的分類1、根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形式分類、根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形式分類 灰口鑄鐵灰口鑄鐵 碳大部分以游離態(tài)的石墨形式存在，其斷碳大部分以游離態(tài)的石墨形式存在，其斷口呈現(xiàn)暗灰色。是目前應(yīng)用最廣泛的一類鑄鐵?？?/p>

47、呈現(xiàn)暗灰色。是目前應(yīng)用最廣泛的一類鑄鐵。 白口鑄鐵白口鑄鐵 碳大部分以碳大部分以Fe3C的形式存在，斷口呈銀的形式存在，斷口呈銀白色。白色。 麻口鑄鐵麻口鑄鐵 碳一部分以石墨形式存在，另一部分以碳一部分以石墨形式存在，另一部分以Fe3C的形式存在，斷口夾雜著白亮的滲碳體和暗灰色的形式存在，斷口夾雜著白亮的滲碳體和暗灰色的石墨。的石墨。2、根據(jù)鑄鐵中石墨的形態(tài)進行分類、根據(jù)鑄鐵中石墨的形態(tài)進行分類 (一一)鑄鐵的石墨化過程鑄鐵的石墨化過程 FeFe3 3C C是亞穩(wěn)相，在一定條件下將發(fā)生分解：是亞穩(wěn)相，在一定條件下將發(fā)生分解： FeFe3 3C3Fe+CC3Fe+C（石墨）（石墨）二、鑄鐵的石墨

48、化及其影響因素二、鑄鐵的石墨化及其影響因素 石墨是碳的單質(zhì)之一，其強度、塑性石墨是碳的單質(zhì)之一，其強度、塑性、韌性幾乎為零。韌性幾乎為零。 鑄鐵中的碳除少量固溶于基體中外，主要以化合態(tài)的鑄鐵中的碳除少量固溶于基體中外，主要以化合態(tài)的滲碳體滲碳體(Fe(Fe3 3C)C)和游離態(tài)的石墨和游離態(tài)的石墨(G)(G)兩種形式存在。兩種形式存在。存在兩個鐵碳相圖存在兩個鐵碳相圖： Fe-Fe3C和和Fe-G雙重相圖雙重相圖L+GL+Fe3C 鑄鐵的石墨化過程鑄鐵的石墨化過程: : 鑄鐵中的碳原子析出形成石墨的過程稱為石墨化。鑄鐵中的碳原子析出形成石墨的過程稱為石墨化。 鑄鐵中的石墨可以在結(jié)晶過程中直接析

49、出鑄鐵中的石墨可以在結(jié)晶過程中直接析出, ,也可以也可以由滲碳體加熱時分解得到。由滲碳體加熱時分解得到。 石墨化分兩個階段：石墨化分兩個階段： 在在PSK線以上發(fā)生的石墨化稱為第一階段石墨化。線以上發(fā)生的石墨化稱為第一階段石墨化。 包括結(jié)晶時一次石墨包括結(jié)晶時一次石墨、二次石墨、共晶石墨的析出和二次石墨、共晶石墨的析出和加熱時一次滲碳體、二次滲碳體及共晶滲碳體的分解加熱時一次滲碳體、二次滲碳體及共晶滲碳體的分解. 在在PSKPSK線以線以下發(fā)生的石墨化稱為下發(fā)生的石墨化稱為第二階段石墨化。包第二階段石墨化。包括冷卻時共析石墨的括冷卻時共析石墨的析出和加熱時共析滲析出和加熱時共析滲碳體的分解。碳

50、體的分解。 石墨化程度不同，石墨化程度不同，所得到的鑄鐵類型和所得到的鑄鐵類型和組織也不同。組織也不同。P 灰鑄鐵的組織是片狀石墨和鋼的灰鑄鐵的組織是片狀石墨和鋼的基體基體組成，根據(jù)共析階段石墨化組成，根據(jù)共析階段石墨化進行的程度不同可分為進行的程度不同可分為鐵素體鐵素體、鐵素體鐵素體+ +珠光體珠光體、珠光體珠光體三種。三種。（二）影響鑄鐵石墨化的因素（二）影響鑄鐵石墨化的因素（1） 冷卻速度的影響冷卻速度的影響 鑄件冷卻緩慢，有利于碳原子的充分擴散，結(jié)晶鑄件冷卻緩慢，有利于碳原子的充分擴散，結(jié)晶將按將按Fe - G相圖進行，因而促進石墨化。相圖進行，因而促進石墨化。WC+Wsi(%)鑄件壁

51、厚和碳硅含量對鑄鐵組織的影響鑄件壁厚和碳硅含量對鑄鐵組織的影響 l快冷時由快冷時由于過冷度于過冷度大，結(jié)晶將大，結(jié)晶將按按 Fe-Fe3C相圖進行相圖進行, 不不利于石墨化利于石墨化.（2）化學成分的影響）化學成分的影響 碳和硅碳和硅是強烈促進石墨化的元素。是強烈促進石墨化的元素。 碳、硅含量過低，易出現(xiàn)白口組織，力學性能和鑄造碳、硅含量過低，易出現(xiàn)白口組織，力學性能和鑄造性能變差。性能變差。SiC白口鑄鐵白口鑄鐵灰口鑄鐵灰口鑄鐵麻口麻口鑄鑄鐵鐵共晶共晶碳、硅含量對鑄鐵石墨化的影響碳、硅含量對鑄鐵石墨化的影響力學性能力學性能v 強度、塑性、韌性比鋼低。（原因強度、塑性、韌性比鋼低。（原因G G

52、的強度、韌性極的強度、韌性極低，減小鋼基體的有效截面，并引起應(yīng)力集中。）低，減小鋼基體的有效截面，并引起應(yīng)力集中。）3.3.鑄鐵的性能鑄鐵的性能v 耐磨性好耐磨性好 石墨有利于潤滑、儲油。石墨有利于潤滑、儲油。三種石墨形態(tài)對力學性能的影響三種石墨形態(tài)對力學性能的影響v 缺口敏感性低缺口敏感性低 表面粗糙對疲勞極限的影響表面粗糙對疲勞極限的影響不明顯不明顯v 消震性好（是鋼的十倍）消震性好（是鋼的十倍） G 組織松軟組織松軟v 鑄造性好鑄造性好 接近共晶成分、熔點低、流動接近共晶成分、熔點低、流動好、凝固收縮小。好、凝固收縮小。v 切削加工性好切削加工性好G 使切屑易斷，還可潤滑刀具使切屑易斷，

53、還可潤滑刀具其它性能其它性能應(yīng)用應(yīng)用 機床床身、發(fā)動機體、齒輪、曲軸機床床身、發(fā)動機體、齒輪、曲軸 （）灰鑄鐵（）灰鑄鐵牌號牌號如如HT100HT100，表示，表示 b b100MPa100MPa（30mm30mm）性能性能與其它鑄鐵相比，力學性能差，其它性能好。與其它鑄鐵相比，力學性能差，其它性能好。F+P基體基體+ 片狀片狀G500F基體基體+ 片狀片狀GP基體基體+ 片狀片狀G組織組織 鋼基體（鋼基體（F F 、F F + P + P 、P P）+ + 片狀片狀G灰鑄鐵熱處理灰鑄鐵熱處理去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火500-550500-550，防止機加工或使用，防止機加工或使用 時變形、時變形、

54、 開裂開裂 。 高溫退火高溫退火 850-900, 850-900, 表面表面、薄壁等處白口薄壁等處白口 FeFe3 3CG, CG, 硬度硬度, , 切削加工性切削加工性表面淬火表面淬火 提高導軌表面、汽缸體內(nèi)壁等的耐磨性提高導軌表面、汽缸體內(nèi)壁等的耐磨性。球墨鑄鐵球墨鑄鐵- -在鐵水澆注前加在鐵水澆注前加球化劑球化劑使石墨球化使石墨球化牌號牌號 如如 QT700-2 QT700-2 ，表示，表示 b b700700， 22組織組織 鋼基體（鋼基體（F F 、F + P F + P 、P P、 S S回火回火、B B下下) ) + + 球狀球狀G G性能性能 強度、塑韌性明顯優(yōu)于灰鑄鐵。強度

55、、塑韌性明顯優(yōu)于灰鑄鐵。F+PF+P基體基體 500500F F基體基體 100100純鎂、稀土鎂合金純鎂、稀土鎂合金球墨鑄鐵熱處理球墨鑄鐵熱處理退火退火 ：去應(yīng)力退火，加熱：去應(yīng)力退火，加熱500 500 600600保溫；保溫； 低溫退火，低溫退火， 加熱加熱720720 760760， PG + F PG + F ； 高溫退火，高溫退火，900 900 950950， P, CmG + F P, CmG + F ；正火正火 ：細化組織，增加：細化組織，增加P%P%，提高強度、耐磨性。，提高強度、耐磨性。低溫正火，低溫正火，840840860 P + F + G 860 P + F + G

56、 ，塑韌性較好。，塑韌性較好。高溫正火，高溫正火，880880920 P + G + 920 P + G + 少量少量F F ，強度較高。，強度較高。調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì) 加熱加熱850850900900油淬油淬 ,550,550600600回火回火 S S回回 + G + G 等溫淬火等溫淬火 加熱加熱840840900 , 300900 , 300等溫等溫BB下下+G+G（）蠕墨鑄鐵（）蠕墨鑄鐵在鐵水澆注前加在鐵水澆注前加蠕化劑蠕化劑而得而得牌號牌號 如如 RuT420RuT420 ，表示，表示 b420 。性能性能 強度、塑韌性優(yōu)于灰鑄鐵。強度、塑韌性優(yōu)于灰鑄鐵。應(yīng)用應(yīng)用 高壓熱交換器、汽缸蓋、液壓

57、閥等。高壓熱交換器、汽缸蓋、液壓閥等。進氣管進氣管排氣管排氣管組織組織 鋼基體鋼基體+ + 蠕蟲狀蠕蟲狀G稀土硅鐵、稀土鎂鈦稀土硅鐵、稀土鎂鈦（）可鍛鑄鐵（）可鍛鑄鐵 不可鍛造不可鍛造 白口鑄鐵白口鑄鐵 經(jīng)長時間石墨化退火（經(jīng)長時間石墨化退火（900900960960）而得。）而得。牌號牌號 如如 KT300-6 KT300-6 ，表示，表示 b b300 300 ， 66 組織組織 鋼基體鋼基體 + + 團絮狀團絮狀G G性能性能 強度、塑韌性優(yōu)于強度、塑韌性優(yōu)于HTHT，低于，低于QTQT。F+PF+P基基500500F F基基500500F F基基1001005鑄鐵的應(yīng)用鑄鐵的應(yīng)用灰鑄鐵

58、：灰鑄鐵：廣泛用于制造各種承受壓應(yīng)力和要求消振性廣泛用于制造各種承受壓應(yīng)力和要求消振性好且經(jīng)受摩擦的零件，如好且經(jīng)受摩擦的零件，如床身床身、箔體、箔體、機架、導軌機架、導軌、缸體缸體、活塞環(huán)等。、活塞環(huán)等。球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵：球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵：負荷較大，受力復(fù)雜的零件，如曲軸、凸輪軸、齒輪、蝸桿曲軸、凸輪軸、齒輪、蝸桿等合金鑄鐵合金鑄鐵 在鑄鐵中加入某些元素，以形成具有特殊性能的在鑄鐵中加入某些元素，以形成具有特殊性能的鑄鐵鑄鐵( (又稱合金鑄鐵又稱合金鑄鐵) )。（一）耐磨鑄鐵（一）耐磨鑄鐵 灰鑄鐵中提高磷含量；灰鑄鐵中提高磷含量； 白口鑄鐵中加入白口鑄鐵中加入CrCr、NiNi、 MoM

59、o、V V等元素。等元素。（二）耐蝕鑄鐵（二）耐蝕鑄鐵 向鑄鐵中加入向鑄鐵中加入SiSi、AlAl、 CrCr、CuCu、NiNi、P P等元素。等元素。鐵及其合金稱為黑色金屬鐵及其合金稱為黑色金屬其他非鐵金屬及其合金稱為其他非鐵金屬及其合金稱為有色金屬有色金屬。 密度低于4.5103kg/m3的金屬稱為輕金屬輕金屬。有色金屬有色金屬鋁及鋁合金鋁及鋁合金 （一）純鋁（一）純鋁l純鋁具有銀白色金屬光澤，密純鋁具有銀白色金屬光澤，密度小度小(2.72 (2.72 g/cm3 ) )，熔點低，熔點低(660.4)(660.4)力學性能力學性能 ：b = 80100 MPa，= 3050 %，比強度比

60、強度高。高。(2)(2)導電、導熱性能優(yōu)良。導電、導熱性能優(yōu)良。(3)(3)耐大氣腐蝕，易于加工成形耐大氣腐蝕，易于加工成形 。具有面心立方晶格，無同素異具有面心立方晶格，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，無磁性。構(gòu)轉(zhuǎn)變，無磁性。鋁合金制造的機翼鋁合金制造的機翼（二）鋁合金（二）鋁合金 鋁合金既具有高強度又保持純鋁的優(yōu)良特性鋁合金既具有高強度又保持純鋁的優(yōu)良特性 。 鋁合金常加入的元素主要有鋁合金常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等，此外還有等，此外還有Cr、Ni、Ti、Zr 等輔加元素。等輔加元素。 1l鋁合金一般具有有限固溶型共晶相圖。鋁合金一般具有有限固溶型共晶相圖。鋁合金的分類鋁合金的分類形