孫學(xué)強(qiáng)版本機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料部分期末復(fù)習(xí)

1、孫學(xué)強(qiáng)版本機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料部分期末復(fù)習(xí)力學(xué)性能的主要指標(biāo)有：強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌度等。強(qiáng)度金屬材料在靜載荷作用下抵抗變形和斷裂的能力強(qiáng)度指標(biāo): 單位截面積上的內(nèi)力，稱為應(yīng)力，用符號 表示。彈性極限 金屬材料能保持彈性變形的最大應(yīng)力，用e表示?？估瓘?qiáng)度 試樣斷裂前能夠承受的最大應(yīng)力，稱為抗拉強(qiáng)度，用b表示。塑性金屬發(fā)生塑性變形但不破壞的能力稱為塑性。在拉伸時它們分別為伸長率和斷面收縮率。伸長率是指試樣拉斷后的標(biāo)距伸長量與原始標(biāo)距的百分比，用符號 表示。斷面收縮率是指試樣拉斷處橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比，用符號 表示。常用的硬度試驗(yàn)方法有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度三種。布氏硬

2、度試驗(yàn)法因壓痕面積較大，能反映出較大范圍內(nèi)被測金屬的平均硬度，故試驗(yàn)結(jié)果較精確。但因壓痕較大，所以不宜測試成品或薄片金屬的硬度。洛氏硬度 優(yōu)點(diǎn)：操作迅速、簡便，可從表盤上直接讀出硬度值，不必查表或計(jì)算，而且壓痕小，可測量較薄工件的硬度。缺點(diǎn)：精確性較差，硬度值重復(fù)性差，需要在材料的不同部位測試數(shù)次，取其平均值來代表材料的硬度。維氏硬度維氏硬度可測軟、硬金屬，尤其是極薄零件和滲碳層、滲氮層的硬度，它測得的壓痕輪廓清晰，數(shù)值較準(zhǔn)確。維氏硬度值需要測量壓痕對角線，經(jīng)計(jì)算或查表才能獲得，效率不如洛氏硬度試驗(yàn)高，所以不宜用于成批零件的常規(guī)檢驗(yàn)。金屬材料抵抗沖擊載荷而不破壞的能力稱為沖擊韌度。用符號K表示

3、強(qiáng)度、塑性兩者均好的材料，KV 值也高。 加載速度越快，溫度越低，表面及冶金質(zhì)量越差，則KV 值越低。有許多零件 (如齒輪、彈簧等) 是在交變應(yīng)力 (指大小和方向隨時間作用期性變化) 下工作的，零件在這種交變載荷作用下經(jīng)過長時間工作也會發(fā)生破壞，通常這種破壞現(xiàn)象叫做金屬的疲勞斷裂。人們把材料在無數(shù)次交變載荷作用下而不破壞的最大應(yīng)力值稱為疲勞強(qiáng)度。固態(tài)物質(zhì)按原子（或分子）的聚集不同分為兩類：晶 體 原子具有規(guī)則排列的物質(zhì)；非 晶 體 原子不具有規(guī)則排列的物質(zhì)。晶格：把原子看成一個點(diǎn)，用假想的線條把原子連接起來構(gòu)成的空間格子。晶胞：能反映晶格特征的最小幾何單元體。 二、金屬中常見的晶格類型1、體心

4、立方晶格體心立方晶格的晶胞是一個立方體，在立方體的八個頂角上各有一個原子，在立方體的中心還有一個原子。具有體心立方晶格的金屬有鉻、鎢、鉬、釩及鐵等。2、面心立方晶格面心立方晶格的晶胞也是一個立方體，在立方體的八個頂角各有一個原子，同時在立方體的六個面的中心又各有一個原子。具有這種晶格的金屬有銅、鋁、銀、金、鎳、鐵等。3、密排六方晶格密排六方晶格的晶胞是一個正六棱柱體，在柱體的12個頂角上各有一個原子，上下底面的中心也各有一個原子；晶胞內(nèi)部還有三個呈品字形排列的原子。具有這種晶格的金屬有鈹、鎂、鋅和鈦等。合金結(jié)構(gòu)相 合金中凡是結(jié)構(gòu)、成分和性能相同并且與其它部分有界面分開的均勻組成部分稱為相。液態(tài)

5、物質(zhì)稱為液相，固態(tài)物質(zhì)稱為固相。在固態(tài)下，物質(zhì)可以是單相的，也可以是多相的。所謂組織，是指用肉眼或借助顯微鏡觀察到的具有某種形態(tài)特征的合金組成物。實(shí)質(zhì)上它是一種或多種相按一定的方式相互結(jié)合所構(gòu)成的整體的總稱。它直接決定著合金的性能。合金的相結(jié)構(gòu)根據(jù)組元間相互作用不同，固態(tài)合金的相結(jié)構(gòu)可分為固溶體和金屬化合物兩基本類型。根據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑晶格結(jié)點(diǎn)所占據(jù)的位置，可將固溶體分為置換固溶體和間隙固溶體兩種基本類型由于溶質(zhì)原子溶人溶劑晶格后，不論是形成間隙固溶體，還是形成置換固溶體，都將引起晶格畸變，使其塑性變形的抗力增大，因而使得合金的強(qiáng)度、硬度升高，這種現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。 （二）金屬化合物 金屬化合

6、物是各組元的原子按一定的比例相互作用生成的晶格類型和性能完全不同于任一組元，并且有一定金屬性質(zhì)的新相。 金屬化合物的熔點(diǎn)較高，性能硬而脆。當(dāng)合金中出現(xiàn)金屬化合物時，通常能提高合金的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但會降低塑性和韌性。實(shí)際金屬的多晶體結(jié)構(gòu) 單晶體是指具有一致結(jié)晶位向的晶體 (圖2-9a ) ，表現(xiàn)出各向異性。實(shí)際的金屬都是由許多結(jié)晶位向不同的單晶體組成的聚合體，稱為多晶體，如圖29b所示。每一個小的單晶體叫做晶粒。晶粒與晶粒之間的界面叫做晶界。晶體缺陷晶體內(nèi)部由于結(jié)晶條件或加工等方面的影響，使原子排列規(guī)則受到破壞，表現(xiàn)出原子排列的不完整性。按照缺陷的幾何特征，可分為以下三類：1、空位和間隙原

7、子（點(diǎn)缺陷）2位錯 （線缺陷）3晶界和亞晶界（面缺陷）純金屬的結(jié)晶在實(shí)際生產(chǎn)中，金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度T1總是低于理論結(jié)晶溫度T0，這種現(xiàn)象稱為過冷現(xiàn)象。理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差值，稱為過冷度，用T表示，即T = T0 - T1。實(shí)踐證明，金屬總是在一定的過冷度下結(jié)晶的，所以過冷是金屬結(jié)晶的必要條件純金屬的結(jié)晶過程1、 形核 當(dāng)液態(tài)金屬冷卻到接近理論結(jié)晶溫度時，形成一批類似于晶體中原子有規(guī)則排列的小集團(tuán)。這些小集團(tuán)是不穩(wěn)定的，時聚時散，此起彼伏。當(dāng)溫度下降到低于理論結(jié)晶溫度時，這些小集團(tuán)中的一部分就穩(wěn)定下來，成為結(jié)晶核心。這種最先形成的、作為結(jié)晶核心的微小晶體稱為晶核。2、 長大 隨著時間的

8、推移，已形成的晶核不斷長大，同時液態(tài)金屬中又會不斷地形成新的晶核并不斷長大，直到液態(tài)金屬全部消失，晶體彼此產(chǎn)接觸為止。晶粒是構(gòu)成金屬晶體的最小單位，晶粒與晶粒之間的接觸面叫晶界。細(xì)晶粒金屬比粗晶粒金屬具有較高的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性。工業(yè)生產(chǎn)中細(xì)化晶粒的方法：1、增加過冷度增加過冷度，就是要提高金屬凝固時的冷卻速度。但在實(shí)際生產(chǎn)中，對于大鑄錠、大鑄件，過高的冷卻速度往往導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生裂紋而報廢。因此，對于大型鑄件則需要用其它方法來細(xì)化晶粒。2、 變質(zhì)處理在液態(tài)金屬結(jié)晶前加入一些細(xì)小的難熔質(zhì)點(diǎn)（變質(zhì)劑），以增加形核率或降低長大速率，從而細(xì)化晶粒的方法，稱為變質(zhì)處理。3、附加振動金屬結(jié)晶時，對金屬液

9、附加機(jī)械振動、超聲波振動、電磁振動等措施，使生長中的枝晶破碎，而破碎的枝晶尖端又可起晶核作用，增加了形核率N，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。 4、降低澆鑄速度金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變金屬在固態(tài)下隨溫度的改變，由一種晶格類型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格類型的變化，稱為金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。常存雜質(zhì)元素對碳鋼性能的影響錳是一種有益元素硅也是有益元素硫是有害元素磷也是有害元素二、碳鋼的分類(一) 按鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類(1) 低碳鋼。c 0.25。(2) 中碳鋼。0.25 < c 0.60。(3) 高碳鋼。c 0.6。(二) 按鋼的冶金質(zhì)量分類 根據(jù)鋼中有害雜質(zhì)硫、磷含量多少可分為： (1)普通質(zhì)量鋼。s0.050，p0.

10、045。 (2)優(yōu)質(zhì)鋼。s 0.030，p0.035。 (3)高級優(yōu)質(zhì)鋼。s0.020，p0.030。 (4)特級質(zhì)量鋼。s <0.015，p<0.025。(三) 按用途分類 (1) 碳素結(jié)構(gòu)鋼。主要用于制造各種工程構(gòu)件 (橋梁、船舶、建筑構(gòu)件等) 和機(jī)器零件 (齒輪、軸、螺釘、螺栓、連桿等)。這類鋼一般屬于低碳鋼和中碳鋼。 (2) 碳素工具鋼。主要用于制造各種刃具、量具、模具等。這類鋼一般屬于高碳鋼。三、碳鋼的牌號與應(yīng)用 (一) 碳素結(jié)構(gòu)鋼 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在0.06 0.38范圍內(nèi)，鋼中有害雜質(zhì)相對較多，但價格便宜，大多用于要求不高的機(jī)械零件和一般工程構(gòu)件。通常軋制成鋼板或各種

11、型材 (圓鋼、方鋼、工字鋼、角鋼、鋼筋等) 供應(yīng)。 碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號表示方法是由屈服點(diǎn)的字母Q、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級符號、脫氧方法等四個部分按順序組成。 例如：Q235一AF表示碳素結(jié)構(gòu)鋼中屈服強(qiáng)度為235MPa的A級沸騰鋼。Q195、Q215、Q235、Q225為低碳鋼；Q275為中碳鋼；Q235因碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及力學(xué)性能居中，故最為常用。(二) 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼這類鋼因有害雜質(zhì)較少，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)鋼的牌號用兩位數(shù)字表示，如08、10、45等。數(shù)字表示鋼中平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬倍。上述牌號分別表示其平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.08、0.1

12、、0.45。 優(yōu)質(zhì)碳素鋼按含錳量不同，可分為兩類： 1、普通含錳量鋼含錳量(Mn = 0.250.8)； 2、高含錳量鋼含錳量(Mn = 0.71.2) 。 若是沸騰鋼，則在牌號數(shù)字后面加“F”字，如15Mn、30Mn、45Mn、65Mn、08F、10F等。(三) 碳素工具鋼 碳素工具鋼因含碳量比較高 (c = 0.651.35) ，硫、磷雜質(zhì)含量較少，經(jīng)淬火、低溫回火后硬度比較高，耐磨性好，但塑性較低。主要用于制造各種低速切削刀具、量具和模具。碳素工具鋼按質(zhì)量可分為兩類：1、優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼2、高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼 注意：為了不與優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號發(fā)生混淆，碳素工具鋼的牌號由代號“T”(“碳”

13、字漢語拼音首字母)后加數(shù)字組成 數(shù)字表示鋼中平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千倍。如T8鋼，表示平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8的優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。若是高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，則在牌號末尾加字母“A”，如T12A，表示平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。(四) 鑄造碳鋼（鑄鋼） 機(jī)器中有許多形狀復(fù)雜、力學(xué)性能要求高的機(jī)械零件常采用鑄造碳鋼制造。 鑄鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在0.150.6范圍內(nèi)。碳含量過高，則鋼的塑性差，且鑄造時易產(chǎn)生裂紋。鑄造碳鋼的最大缺點(diǎn)是熔化溫度高、流動性差、收縮率大，而且在鑄態(tài)時晶粒粗大。因此鑄鋼件均需進(jìn)行熱處理。鑄造碳鋼的牌號是用鑄鋼兩字的漢語拼音的首字母“ZG后面加兩組數(shù)字組成，第一組數(shù)字

14、代表屈服強(qiáng)度值，第二組數(shù)字代表抗拉強(qiáng)度值。例如ZG270500表示屈服強(qiáng)度為270MPa、抗拉強(qiáng)度為500MPa的鑄造碳鋼。第五章 鋼的熱處理鋼的熱處理鋼在固態(tài)下，采用適當(dāng)方式進(jìn)行加熱、保溫和冷卻，以改變鋼的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而獲得所需性能的一種工藝方法。 熱處理目的： 1、提高鋼的力學(xué)性能，延長零件的使用壽命； 2、消除鑄、鍛、焊等熱加工工藝造成的各種缺陷，為后續(xù)工序作好組織準(zhǔn)備。 一、普通熱處理 1、退火 2、正火 3、淬火 4、回火二、表面淬火 1、感應(yīng)加熱表面淬火 2、火焰加熱表面淬火 3、電接觸加熱表面淬火 4、激光加熱表面淬火三、化學(xué)熱處理 1、滲碳 2、滲氮 3、碳氮共滲 4、滲金

15、屬等一、鋼的奧氏體化在實(shí)際生產(chǎn)中，加熱速度和冷卻速度都比較快，因此組織轉(zhuǎn)變大多有不同程度的滯后現(xiàn)象產(chǎn)生。 為了區(qū)別實(shí)際加熱和冷卻時的臨界點(diǎn)，將加熱時的臨界點(diǎn)用Acl、Ac3、Accm來表示；冷卻時的臨界點(diǎn)用Arl、Ar3、Arcm來表示，如圖5-2所示。(一) 奧氏體晶核的形成和長大 奧氏體的晶核是在鐵素體和滲碳體的相界面上優(yōu)先形成。因?yàn)橄嘟缑嫔系脑优帕形蓙y，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，容易獲得形成奧氏體所需的能量和碳濃度。 奧氏體晶核形成后便逐漸長大。(二) 殘余滲碳體的溶解 滲碳體的晶體結(jié)構(gòu)和碳含量都與奧氏體相差很大，故滲碳體向奧氏體中的溶解，必然落后于鐵素體的晶格改組。即在鐵素體全部消失后，仍有部

16、分滲碳體尚未溶解。 隨著保溫時間的延長，這部分未溶的殘余滲碳體將通過碳原子的擴(kuò)散，不斷地向奧氏體中溶解，直到全部消失為止。(三) 奧氏體的均勻化 當(dāng)殘余滲碳體全部溶解時，奧氏體的成分是不均勻的。原來的滲碳體處碳濃度高，原來的鐵素體處碳濃度低。 只有繼續(xù)延長保溫時間，使碳原子充分?jǐn)U散，才能使奧氏體的成分漸趨均勻化。 在相同的加熱溫度下，加熱速度愈快，保溫時間愈短，晶粒越細(xì)冷卻方式：等溫冷卻把加熱到奧氏體狀態(tài)的鋼快速冷卻到Ar1以下某一溫度，并在此溫度停留一段時間，使奧氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變，然后再冷卻到室溫。連續(xù)冷卻把加熱到奧氏體狀態(tài)的鋼，以不同的冷卻速度（如隨爐冷、空冷、油冷、水冷等）連續(xù)冷卻到室溫。亞

17、共析碳鋼與過共析碳鋼的過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變 亞共析碳鋼、過共析碳鋼的C曲線如圖5-10所示。在亞共析鋼的C曲線上，多了一條先析鐵素體析出線； 在過共析碳鋼的C曲線上，多了一條條二次滲碳體析出線。 由此說明，亞共析鋼或過共析鋼的過冷奧氏體在珠光體型轉(zhuǎn)變區(qū)等溫，必先析出鐵素體或滲碳體，而后轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織。等溫轉(zhuǎn)變曲線在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變中的應(yīng)用 一、退火 將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝稱為退火。退火工藝的主要特點(diǎn)是緩慢冷卻。退火的方法和目的(一) 完全退火工藝方法：將鋼加熱到Ac3以上3050，保溫一定時間后，隨爐緩慢冷卻到600以下，再出爐空冷。 組織形態(tài)：珠光體+鐵素

18、體。目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，降低硬度以利于切削加工，并充分消除內(nèi)應(yīng)力。適用材料：亞共析成分的碳鋼和合金鋼的鑄件、鍛件、焊接件及熱軋型材等。完全退火工藝不適用于過共析成分的鋼，否則使鋼的韌性顯著降低，并有可能使鋼在以后的熱處理中產(chǎn)生裂紋。(二) 等溫退火 工藝方法：將鋼加熱到Ac3 以上3050 (亞共析鋼) 或Accm以上2040 (共析鋼和過共析鋼) ，保溫適當(dāng)時間后，較快地冷卻到Ar1以下某溫度，等溫一定時間，然后再空冷至室溫。組織形態(tài)：珠光體。目的：與完全退火相同。適用材料：亞共析、共析和過共析鋼均可。優(yōu)點(diǎn)：等溫退火大大縮短了退火時間，而且轉(zhuǎn)變產(chǎn)物較易控制，同時由于工件內(nèi)外都是處于同一

19、溫度下發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，因此能獲得均勻的組織和性能。(三) 球化退火工藝方法： 將鋼加熱到Acl以上2030C，充分保溫后，以緩慢的冷卻速度冷至600以下，再出爐空冷。球化退火工藝的特點(diǎn)：低溫短時加熱和緩慢冷卻。組織形態(tài)：在鐵素體基體上均勻分布著球狀(粒狀)滲碳體，稱為球狀珠光體組織 (見圖5-15) 。目的：消除或改善了片狀滲碳體的不利影響。使材料硬度降低，切削加工性能良好，淬火時產(chǎn)生變形或開裂傾向小。適用材料：共析、過共析碳鋼及合金工具鋼。 對于網(wǎng)狀滲碳體比較嚴(yán)重的鋼，可在球化退火前先進(jìn)行一次正火處理，使網(wǎng)狀滲碳體破碎，以提高滲碳體的球化效果。 (四) 均勻化退火 工藝方法：將鋼加熱至Ac3以

20、上150200，長時間 (1015h) 保溫，然后緩慢冷卻。目的： 消除鋼中化學(xué)成分偏析和組織不均勻的現(xiàn)象。均勻化退火耗能很大，燒損嚴(yán)重，成本很高，且使晶粒粗大。主要用于質(zhì)量要求高的優(yōu)質(zhì)合金鋼，特別是高合金鋼的鋼錠、鑄件和鍛坯。(五) 去應(yīng)力退火 工藝方法：將鋼加熱到Ac1以下某一溫度(一般為500650C)，保溫后緩冷到200C，再出爐空冷。目的：消除工件 (鑄件、鍛件、焊接件、熱軋件、冷拉件及切削加工過程中的工件)的殘余應(yīng)力，以穩(wěn)定工件尺寸，避免在使用過程中或隨后加工過程中產(chǎn)生變形或開裂。去應(yīng)力退火過程不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，只消除內(nèi)應(yīng)力。 二、正火工藝方法： 將鋼加熱到Ac3或Accm以上305

21、0，保溫適當(dāng)?shù)臅r間后，在靜止的空氣中冷卻。主要特點(diǎn)：是完全奧氏體化和空冷。與退火相比，正火的冷卻速度稍快，過冷度較大。因此，正火組織中先共析相的量較少，組織較細(xì)，其強(qiáng)度、硬度比退火高一些。 目的： 1、可作為力學(xué)性能要求不太高的普通結(jié)構(gòu)零件的最終熱理； 2、作為預(yù)先熱處理，正火可改善低碳鋼或低碳合金鋼的切削加工性； 3、消除或破碎過共析鋼中的網(wǎng)狀滲碳體，為球化退火作好組織上的準(zhǔn)備。 三、退火與正火的選用 退火與正火的目的基本相同，實(shí)際選用時可從以下三方面考慮： 1從切削加工性考慮 作為預(yù)先熱處理，低碳鋼正火優(yōu)于退火，以提高硬度，改善其切削加工性。而高碳鋼正火后硬度太高，必須采用退火。2從使用性

22、能上考慮 對于亞共析鋼，正火處理比退火具有較好的力學(xué)性能。如果零件的性能要求不很高，則可用正火作為最終熱處理。 對于一些大型、重型零件，當(dāng)淬火有開裂危險時，則采用正火作為零件的最終熱處理；但當(dāng)零件的形狀復(fù)雜，正火冷卻速度較快也有引起開裂的危險時，則采用退火為宜。3、從經(jīng)濟(jì)性上考慮 正火比退火的生產(chǎn)周期短，耗能少，成本低，效率高，操作簡便。因此在可能的條件下應(yīng)優(yōu)先采用正火。 第五節(jié) 鋼的淬火 淬火將鋼加熱到Ac3或Ac1以上某溫度，保溫一定時間，然后以適當(dāng)速度冷卻而獲得馬氏體或貝氏體組織的熱處理工藝。 淬火的目的：為了得到馬氏體組織，再經(jīng)回火，使鋼得到需要的使用性能，以充分發(fā)揮材料的潛力。鋼淬火

23、獲得馬氏體的首要條件是：淬火的冷卻速度必須大于其臨界冷卻速度 (k)。 根據(jù)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線，希望淬火介質(zhì)具有圖示的理想冷卻速度，即在C曲線鼻尖附近溫度范圍(約650550)內(nèi)快冷，而在此范圍以上或以下，應(yīng)慢冷，特別是在300200以下發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變時，尤其不應(yīng)快冷，以免產(chǎn)生的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力過大，而導(dǎo)致工件變形和開裂。 水一般用作碳鋼件的淬火介質(zhì)。油一般用作合金鋼的淬火介質(zhì)。二、鋼的淬透性與淬硬性(一) 鋼的淬透性 鋼的淬透性在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性。反映了鋼在淬火時獲得馬氏體組織的難易程度。影響淬透性的主要因素：過冷奧氏體的穩(wěn)定性，即臨界冷卻速度的大小。(二)

24、鋼的淬硬性 鋼的淬硬性鋼在理想條件下進(jìn)行淬火硬化所能達(dá)到的最高硬度的能力。 淬硬性的高低主要取決于鋼中含碳量。 鋼中含碳量越高，淬硬性越好。 必須注意，淬硬性與淬透性是兩個不同的概念。 淬硬性好的鋼，其淬透性不一定好；反之，淬透性好的鋼，其淬硬性不一定好。 回火鋼件淬硬后，再加熱到Acl點(diǎn)以下某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝稱為回火。 它是緊接淬火的熱處理工序。回火的目的： 獲得工件所需要的性能； 消除淬火冷卻應(yīng)力，降低鋼的脆性； 穩(wěn)定工件組織和尺寸。一、淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變(一) 馬氏體的分解 (<200) 鋼加熱到80200時，馬氏體中的碳以碳化物形式析出，使馬氏體中碳

25、的過飽和程度降低，淬火內(nèi)應(yīng)力有所降低。 這一階段的回火組織是由飽和的固溶體和與其共格相聯(lián)系的碳化物組成，稱為回火馬氏體。在這一階段鋼仍保持高的硬度和耐磨性。又由于淬火內(nèi)應(yīng)力有所降低，故鋼的塑性、韌性有所提高。(二) 殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變 ( 200300 ) 鋼加熱到200以上時，殘余奧氏體開始分解為下貝氏體，其組織結(jié)構(gòu)與回火馬氏體相同。到300，殘余奧氏體的分解基本結(jié)束。這一階段的回火組織仍為回火馬氏體。(三) 滲碳體的形成 (300400) 當(dāng)鋼加熱到300以上時，因碳原子的擴(kuò)散能力增加，過飽和的固溶體很快轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體。同時亞穩(wěn)定的碳化物也逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的滲碳體，并與母相失去共格聯(lián)系，此階段到

26、400時基本結(jié)束，所以形成的組織是由鐵素體和高度彌散分布的細(xì)粒狀滲碳體組成的混合物，稱為回火托氏體。(四) 滲碳體的聚集長大和鐵素體的再結(jié)晶 ( > 400) 回火溫度達(dá)到400以上時，滲碳體將逐漸聚集長大，形成較大的粒狀滲碳體。 溫度升至500600時，鐵素體開始再結(jié)晶，失去原來板條狀或片狀形態(tài)而成為多邊形晶粒。此時組織是由多邊形晶粒的鐵素體和粒狀滲碳體組成的混合物，稱為回火索氏體?；鼗鹚魇象w具有良好的綜合力學(xué)性能。 如果溫度繼續(xù)升高至650以上接近A1時，滲碳體顆粒更粗大。此時鋼的組織由多邊形晶粒的鐵素體和較大粒狀滲碳體組成，稱為回火珠光體。二、回火的種類及應(yīng)用(一) 低溫回火 (&

27、lt;250) 低溫回火所得到的組織為回火馬氏體。其目的是保持淬火后的高硬度 (一般為5864HRC) 和高耐磨性，降低淬火冷卻應(yīng)力和脆性，提高塑性和韌性。它主要用于各種高碳鋼工具、模具、滾動軸承以及滲碳件等要求硬而耐磨零件。(二) 中溫回火 (350500) 中溫回火后得到的組織為回火托氏體。這種組織具有較高的彈性極限和屈服強(qiáng)度，同時又有一定的韌性、塑性和中等硬度 (一般為3545HRC) 。因此主要用于處理各種彈性元件及熱鍛模等。(三) 高溫回火 (500650) 高溫回火后得到的組織為回火索氏體。其力學(xué)性能優(yōu)良，在保持高強(qiáng)度的同時，具有良好的塑性和韌性，硬度一般為 200330HBW。生

28、產(chǎn)上常把淬火與高溫回火相結(jié)合的熱處理工藝稱為“調(diào)質(zhì)”。 調(diào)質(zhì)處理廣泛用于重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是在交變載荷下工作的連桿、連桿螺栓、齒輪、軸類等零件。一、鋼的表面淬火 表面淬火僅對工件表層進(jìn)行淬火的工藝。 目的：只對工件一定深度的表層進(jìn)行淬火強(qiáng)化，而心部基本上保持原來的 (退火、正火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)) 組織和性能。 特點(diǎn)： 1、表面淬火可使工件獲得表層硬而耐磨、心部仍保持良好韌性的性能。 2、由于表面淬火是局部加熱，故能顯著地減小淬火變形，降低能耗。 3、表面淬火不改變表層化學(xué)成分，但改變了表層的組織結(jié)構(gòu)。(一) 感應(yīng)加熱表面淬火 由于通人感應(yīng)器的電流頻率越高，感應(yīng)渦流的集膚效應(yīng)就會越強(qiáng)烈。因此感應(yīng)加熱

29、表面淬火的淬硬層深度主要取決于電流頻率。感應(yīng)加熱表面淬火的特點(diǎn)： 1、加熱速度快 零件由室溫加熱到淬火溫度，僅需要幾秒到幾十秒的時間。 2、淬火質(zhì)量好 由于加熱迅速，時間短，使奧氏體晶粒細(xì)小均勻， 淬火后表層可獲得極細(xì)的馬氏體，硬度比普通淬火高 23HRC。而且在淬硬的表面層存在有很大的殘余壓應(yīng)力，有效地提高了零件的疲勞強(qiáng)度。 3、淬硬層深度易于控制 淬火操作易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化。但淬火設(shè)備費(fèi)用較高，維修調(diào)整較難故不宜用于單件生產(chǎn)。感應(yīng)加熱表面淬火適用材料：1、中碳鋼或中碳低合金鋼；2、高碳工具鋼和鑄鐵。注意：零件在表面淬火前一般先進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理，表面淬火后需進(jìn)行低溫回火，以減少淬火應(yīng)力和

30、降低脆性。(二) 火焰加熱表面淬火 火焰加熱表面淬火是應(yīng)用氧乙炔 (或其它可燃?xì)怏w) 火焰，對零件表面進(jìn)行加熱，隨之快速冷卻的工藝方法。其淬硬層深度一般為26mm。火焰加熱表面淬火的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，成本低，使用方便靈活。但生產(chǎn)效率低，淬火質(zhì)量較難控制。因此只適用于單件、小批量生產(chǎn)或用于中碳鋼、中碳合金鋼制造的大型工件，如大齒輪、軸等的表面淬火。二、鋼的化學(xué)熱處理 鋼的化學(xué)熱處理將工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。 與表面淬火相比其特點(diǎn)：不僅改變了鋼件表層的組織，而且表層的化學(xué)成分也發(fā)生了變化?；瘜W(xué)熱處理按滲入元素的不同可分

31、為滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲硼、滲金屬等?；瘜W(xué)熱處理的過程：(一) 鋼的滲碳 滲碳將鋼件置于滲碳介質(zhì)（稱為滲碳劑）中，加熱到單相奧氏體區(qū)，保溫一定時間，使碳原子滲入鋼件表層的化學(xué)熱處理工藝。目的：是為了使低碳的鋼件表面獲得高碳濃度，在經(jīng)淬火和回火處理后，提高鋼件的表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，而心部仍保持足夠的韌性和塑性。 滲碳主要用于同時受磨損和較大沖擊載荷的零件，如齒輪、活塞銷、凸輪、軸類等。滲碳用鋼：c = 0.100.25 的低碳鋼和低碳合金鋼，如15、20、20Cr 等鋼。 滲碳方法：可分為固體滲碳、氣體滲碳、液體滲碳三種。其中應(yīng)用最廣的是氣體滲碳法。 滲碳層厚度主要取決于保溫時間， 要

32、使?jié)B碳件表層具有高的硬度、高的耐磨性和心部良好韌性相配合的性能，滲碳后必須進(jìn)行熱處理。 常用的熱處理方法： 1、直接淬火 滲碳后的工件從滲碳溫度降至淬火溫度后直接進(jìn)行淬火冷卻，然后再進(jìn)行低溫回火。 這種方法經(jīng)濟(jì)簡便，成本低，但淬火后馬氏體較粗，殘余奧氏體量也較多，因此這種方法只適用于本質(zhì)細(xì)晶粒鋼或性能要求不高的零件。 2、一次淬火法 滲碳后的工件先在空氣中冷卻，然后再重新加熱進(jìn)行淬火和低溫回火。 這種方法的淬火溫度應(yīng)兼顧表層和心部，使表層不過熱而心部又得到充分強(qiáng)化。 滲碳件經(jīng)淬火和低溫回火后的最終組織是：表層為回火馬氏體十粒狀碳化物+少量殘余奧氏體。硬度可達(dá)5864HRC。 心部組織：低碳鋼為

33、鐵素體十珠光體，硬度約在1015HRC；低碳合金鋼為低碳回火馬氏體或低碳回火馬氏體+托氏體+鐵素體，強(qiáng)韌性好，硬度約為3045HRC。(二) 鋼的滲氮 滲氮在一定溫度下(一般在A1溫度以下)使活性氮原子滲入工件表面的化學(xué)熱處理工藝。 目的：提高工件的表面硬度、耐磨性、耐腐蝕性和疲勞強(qiáng)度。目前常用的滲氮方法：氣體滲氮和離子滲氮。1氣體滲氮 (1) 滲氮用鋼多采用含有鉻、鉬、鋁等元素的合金鋼，如典型鋼種38CrMoAlA鋼。滲氮前需進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，以獲得均勻的回火索氏體組織。 (2) 工件滲氮后表面形成一層堅(jiān)硬的氮化物，滲氮層硬度高達(dá)9501200HV (相當(dāng)于68-72HRC) ，不再需要經(jīng)過淬火

34、便具有很高的表面硬度和耐磨性，而且這些性能在600650時仍可維持。 (3) 滲氮層的致密性和化學(xué)穩(wěn)定性均很高，因此滲氮工件具有很高的耐腐蝕性，可防止水、蒸汽、堿性溶液的腐蝕。 滲氮主要用于處理重要和復(fù)雜的耐磨、耐腐蝕的零件，如精密絲杠、鏜床主軸、汽輪機(jī)的閥門、高精度傳動齒輪、高速柴油機(jī)曲軸等。 2離子滲氮 離子滲氮在低于一個大氣壓的滲氮?dú)怏w中，利用工件(陰極)和陽極之間產(chǎn)生的輝光放電進(jìn)行滲氮的工藝。 離子滲氮的滲層韌性和疲勞強(qiáng)度高，變形小，滲氮速度快。對材料的適應(yīng)性強(qiáng)(碳鋼、鑄鐵和有色金屬、合金鋼均適用)。 離子滲氮的缺點(diǎn)是成本高，測溫困難，質(zhì)量不穩(wěn)定，對深而小的內(nèi)孔很難氮化。故主要用于中小

35、型的精密零件，如齒輪、凸輪、軸類、螺桿等。第六章 合 金 鋼 合金鋼為了改善鋼的組織和性能，在碳鋼的基礎(chǔ)上，有目的地加入一些元素而制成的鋼。 (一) 按用途分類 1、合金結(jié)構(gòu)鋼用于制造各種機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)的鋼。主要包括低合金結(jié)構(gòu)鋼、合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼、滾動軸承鋼等。 2、合金工具鋼用于制造各種工具的鋼。主要包括合金刃具鋼、合金模具鋼和合金量具鋼等。 3、特殊性能鋼具有某種特殊物理或化學(xué)性能的鋼。主要包括不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等等。(二) 按合金元素的總含量分類 1、低合金鋼。合金元素總含量Me <5。 2、中合金鋼。Me 510。 3、高合金鋼。Me >10。 (

36、三) 按正火后的組織分類 將一定截面的試樣 (25mm) ，在靜止空氣中冷卻后，按所得組織可分為珠光體鋼、馬氏體鋼、奧氏體鋼和鐵素體鋼等。 二、合金鋼的編號 (一) 合金結(jié)構(gòu)鋼 合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號由三部分組成，即“兩位數(shù)字+元素符號十?dāng)?shù)字”。 前面兩位數(shù)字代表鋼中平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬倍；元素符號代表鋼中所含的合金元素，其后面的數(shù)字表示該元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百倍，當(dāng)其平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)Me <1.5時一般只標(biāo)出元素符號而不標(biāo)數(shù)字，當(dāng)其Me 1.5、2.5、3.5時，則在元素符號后相應(yīng)地標(biāo)出2、3、4。 例如60Si2Mn鋼，表示平均c = 0.6，平均si 1.5，平均Mn <1.5的合金結(jié)構(gòu)

37、鋼。如為高級優(yōu)質(zhì)鋼，則在鋼號后面加符號“A”。 （二) 合金工具鋼 合金工具鋼牌號的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相似，區(qū)別僅在于碳含量的表示方法不同。當(dāng)平均c<1時，牌號前面用一位數(shù)字表示平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千倍，當(dāng)平均c1，牌號中不標(biāo)碳含量。如9SiCr鋼，表示平均c = 0.9，合金元素Si、Cr的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)都小于1.5的合金工具鋼；Crl2MoV鋼表示平均c>1，cr約為12，Mo、V都小于1.5的合金工具鋼。 高速鋼不論其碳含量多少，在牌號中都不予標(biāo)出，但當(dāng)合金的其它成分相同，僅碳含量不同時，則在碳含量高的牌號前冠以“C”字母，如W6M05Cr4V2鋼和CW6M05Cr4V2鋼，前

38、者c =0.80.9，后者 c = 0.951.05，其余成分相同。 (三) 特殊性能鋼 特殊性能鋼的牌號表示方法與合金工具鋼的基本相同，只是當(dāng)其平均 c 0.03 和 c0.08 時，在牌號前分別冠以 “00”及 “0”。 如 0Crl9Ni9 鋼表示平均c0.08，cr 19，Ni 9的不銹鋼。 (四) 滾動軸承鋼 高碳高鉻軸承鋼屬于專用鋼，為了表示其用途，在牌號前加以“G” (“滾”字的漢語拼音首字母) ，鉻含量以其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千倍來表示，碳的含量不標(biāo)出，其它合金元素的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼同。 例如 GCrl5SiMn 鋼，表示平均c = 1.5，Si 和Mn 都小于1.5 的滾動軸承鋼。

39、第七章 鑄 鐵 鑄鐵指一系列主要由鐵、碳和硅組成的合金的總稱。 鑄鐵含碳和含硅量較高 (c = 2.54，Si =13)，雜質(zhì)元素錳、硫、磷較多。為了提高鑄鐵的力學(xué)性能或物理、化學(xué)性能，還可加入一定量的合金元素，得到合金鑄鐵。 鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造性能、切削加工性、耐磨性及減振性，而且熔煉鑄鐵的工藝與設(shè)備簡單、成本低廉，它是制造各種鑄件最常用的材料。 鑄鐵可分為： (1) 白口鑄鐵。碳除少量溶于鐵素體外，其余的碳都以滲碳體的形式存在于鑄鐵中，其斷口呈銀白色，故稱白白鑄鐵。 這類鑄鐵硬而脆，很難切削加工，所以很少直接用來制造各種零件。 (2) 灰鑄鐵。碳主要以片狀石墨形態(tài)存在于鑄鐵中，斷口呈灰色。

40、這類鑄鐵的力學(xué)性能不高，但它的生產(chǎn)工藝簡單、價格低廉，而且還具備其它方面的特性，故在工業(yè)中應(yīng)用最廣。 (3) 球墨鑄鐵。碳主要以球狀石墨的形態(tài)存在于鑄鐵中。這類鑄鐵的力學(xué)性能不僅較灰鑄鐵高，而且還可以通過熱處理進(jìn)一步提高。所以它在生產(chǎn)中常用作受力大且重要的鑄件。 (4) 蠕墨鑄鐵。碳主要以介于片狀與球狀之間形似蠕蟲狀的石墨存在于鑄鐵中。性能介于灰鑄鐵與球墨鑄鐵之間。它是近年來發(fā)展起來的新型鑄鐵。 (5) 可鍛鑄鐵。碳主要以團(tuán)絮狀石墨的形態(tài)存在于鑄鐵中，其力學(xué)性能 (特別是韌性和塑性) 較灰鑄鐵高，并接近于球墨鑄鐵。它在薄壁復(fù)雜鑄鐵件中應(yīng)用較多。 一、鑄鐵的石墨化過程 鑄鐵組織中石墨的形成過程稱

41、為鑄鐵的石墨化過程。 在鑄鐵中，碳的存在形式有兩種，即化合狀態(tài)的滲碳體 (Fe3C) 和游離狀態(tài)的石墨(常用G表示)。 鑄鐵的石墨化的方式： 1、按照FeC相圖進(jìn)行，由液態(tài)和固態(tài)中直接析出石墨； 2、按照FeFe3C相圖先結(jié)晶出滲碳體，隨后滲碳體在一定的條件下再分解出石墨。 第一種方式下，鑄鐵的石墨化過程由下面的三個階段完成： 第一階段：它包括過共晶液體沿著液相線C´D´冷卻時析出的一次石墨GI ，以及共晶轉(zhuǎn)變時形成的共晶石墨 G共晶。 后者可表示為： L C´ A E´+G共晶 第二階段：過飽和奧氏體沿著E´S´線冷卻時析出的二次石

42、墨G。 第三階段：在共析轉(zhuǎn)變階段，由奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體和共析石墨G共析，其反應(yīng)式為： A S´ F p´+G共析 在第二種方式中，鑄鐵的石墨化過程也分為三個階段。 第一階段的石墨化為一次滲碳體和共晶滲碳體在高溫下分解而析出石墨，第二階段為二次滲碳體分解而析出石墨，第三階段為共析滲碳體分解而析出石墨。 二、影響石墨化的因素 1化學(xué)成分的影響 (1) 碳和硅。碳和硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素，鑄鐵中碳和硅的含量越高，石墨化程度越充分。 (2) 錳。錳是阻止石墨化的元素。但錳與硫能形成硫化錳，減弱了硫?qū)κ淖柚棺饔?，結(jié)果又間接地起著促進(jìn)石墨化的作用，因此，鑄鐵中含錳量要適當(dāng)。 (

43、3) 硫。硫是強(qiáng)烈阻止石墨化的元素。硫還降低鐵水的流動性和促進(jìn)鑄件熱裂，所以硫是有害元素，鑄鐵中含硫量愈低愈好。 (4) 磷。磷是微弱促進(jìn)石墨化的元素，同時它能提高鐵水的流動性。但磷與鐵形成Fe3P，會增加鑄鐵的脆性，所以鑄鐵中含磷量也應(yīng)嚴(yán)格控制。 2冷卻速度的影響 冷卻速度快時，碳原子來不及擴(kuò)散，石墨化難以充分進(jìn)行，甚至出現(xiàn)白口鑄鐵組織；而冷卻速度慢時，碳原子有充分時間擴(kuò)散，有利于石墨化的進(jìn)行。 鑄鐵的冷卻速度在一定的鑄型條件下決定于鑄件壁的厚薄，即壁厚冷卻速度慢，壁薄冷卻速度快。 從圖中可以看出，為了獲得要求的組織，在一定壁厚下必須控制鑄鐵中碳和硅的含量；反之，對于某種成分的鑄鐵，要獲得預(yù)

44、期的組織，其鑄件的壁厚范圍也應(yīng)受到限制。 一、灰鑄鐵 灰鑄鐵是指一定成分的鐵水作簡單的爐前處理，澆注后獲得具有片狀石墨的鑄鐵。 灰鑄鐵生產(chǎn)工藝最簡單、成本最低的鑄鐵，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了最廣泛的應(yīng)用。 1灰鑄鐵的化學(xué)成分、組織和性能 (1) 灰鑄鐵的化學(xué)成分 灰鑄鐵的化學(xué)成分范圍為：c = 2.63.6， Si = 1.23.0，Mn = 0.41.2，p02，S0.15。碳、硅含量可以確保碳的石墨化，防止出現(xiàn)白口組織。 碳、硅量過高則會使石墨大量析出，對鑄鐵力學(xué)性能不利。錳可消除硫的有害作用，還可調(diào)節(jié)灰鑄鐵的基體組織。 (2) 灰鑄鐵的組織 灰鑄鐵是第一階段和第二階段石墨化都能充分進(jìn)行時形成的

45、鑄鐵。 灰鑄鐵中的三種不同基體組織是由于第三階段石墨化程度的不同引起的。 在第一階段和第二階段石墨化過程充分進(jìn)行的前提下，如果第三階段的石墨化過程也充分進(jìn)行，則獲得鐵素體基體組織； 如果第三階段石墨化過程僅部分進(jìn)行，則獲得鐵素體+珠光體的基體組織； 如果第三階段石墨化過程完全沒有進(jìn)行，則獲得珠光體基體組織?；诣T鐵的組織可看作在鋼的基體上分布著片狀石墨。 (3) 灰鑄鐵的性能 灰鑄鐵的力學(xué)性能主要決定于基體和石墨的分布狀態(tài)。 由于硅、錳等元素對鐵素體的強(qiáng)化作用，因此灰鑄鐵基體的強(qiáng)度與硬度不低于相應(yīng)的鋼。 當(dāng)石墨以片狀形態(tài)分布于基體上時，可以近似地看作為許多裂紋和空隙。它不僅割斷了基體的連續(xù)性，減

46、小了承受載荷的有效截面，而且在石墨片的尖端處還會產(chǎn)生應(yīng)力集中，造成脆性斷裂。 由于片狀石墨所產(chǎn)生的這些作用，從而表現(xiàn)為灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度很低，塑性、韌性幾乎為零。 灰鑄鐵的抗壓強(qiáng)度、硬度與耐磨性主要取決于基體，石墨的存在對其影響不大，故灰鑄鐵的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于抗拉強(qiáng)度 (約為34倍) 。珠光體基體的灰鑄鐵比其它兩種基體的灰鑄鐵具有較高的強(qiáng)度、硬度與耐磨性。 (1) 鑄造性能優(yōu)良?；诣T鐵具有接近于共晶的化學(xué)成分，故熔點(diǎn)比鋼低，流動性好，而且鑄鐵在凝固過程中要析出比容較大的石墨，使鑄鐵的收縮率也較小。 (2) 減摩性好?；诣T鐵中的石墨本身具有潤滑作用，而且石墨被磨掉后形成的空隙又能吸附和儲存潤滑油，保

47、證了油膜的連續(xù)性，因此灰鑄鐵具有較好的減摩性。某些摩擦零件也常用灰鑄鐵制造。 (3) 減振性強(qiáng)。由于受振動時石墨能起緩沖作用，阻止振動的傳播，并把振動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，因此灰鑄鐵的減振能力比鋼大得多。一些受振動的機(jī)座、床身常用灰鑄鐵制造。 (4) 切削加工性良好。由于石墨的存在使得鑄鐵基體的連續(xù)性被割裂，切屑易斷裂，同時石墨本身的潤滑作用又使刀具磨損減少。(5) 缺口敏感性較低。鋼常因表面缺口 (如油孔、鍵槽、刀痕等) 的應(yīng)力集中，使力學(xué)性能顯著降低，故鋼的缺口敏感性大。灰鑄鐵中片狀石墨本身相當(dāng)于很多小缺口，因此就減弱了外加缺口的作用，使其缺口敏感性降低。 由于鑄鐵一系列的優(yōu)良性能，加上價格便宜，

48、制造方便，使得灰鑄鐵在工業(yè)上應(yīng)用十分廣泛，特別適合于制造承受壓力、要求耐磨和減振的零件。 2灰鑄鐵的牌號和應(yīng)用 灰鑄鐵的牌號由：“HT數(shù)字”組成。牌號中的“HT”是“灰鐵”漢語拼音的第一個字母，后面的三位數(shù)字表示 ø30mm 單鑄試棒的最低抗拉強(qiáng)度值（MPa）。 3灰鑄鐵的熱處理 (1) 去應(yīng)力退火 鑄件在澆注后的冷凝過程中，由于厚薄不均，冷卻速度不同，常會產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。 內(nèi)應(yīng)力不僅削弱了鑄件的承載能力，而且在切削加工之后還會因應(yīng)力的重新分布而引起變形，使鑄件失去加工精度。 對精度要求較高或大型復(fù)雜的鑄件，如床身、機(jī)架等，在切削加工之前都要進(jìn)行一次去應(yīng)力退火，有時甚至在粗加工之后

49、還要再進(jìn)行一次。 去應(yīng)力退火：將鑄件緩慢加熱到500560，保溫一段時間(每l0mm厚度保溫1h)，然后隨爐冷至150200后出爐。此時鑄件內(nèi)應(yīng)力基本上已消除。 這種退火由于經(jīng)常是在共析溫度以下進(jìn)行長時間的加熱，故又叫“時效處理”。 (2) 消除鑄件白口，改善切削加工性的退火 鑄鐵件的表層或某些薄壁處，由于冷卻速度較快，很容易出現(xiàn)白口組織，使鑄件硬度和脆性增加，不易切削加工，一般采用退火來加以消除。 退火方法：把鑄件加熱到850950，保溫13h，使共晶滲碳體發(fā)生分解，即進(jìn)行第一階段的石墨化，然后又在隨爐冷卻中進(jìn)行第二和第三階段石墨化，析出二次石墨和共析石墨，到500400再出爐空冷。最終形成

50、鐵素體或鐵素體+珠光體基體的灰鑄鐵，從而降低了鑄件的硬度，改善了切削加工性。 (3) 表面淬火為了提高灰鑄鐵件表面的硬度和耐磨性，可進(jìn)行表面淬火。其方法有：感應(yīng)加熱表面淬火，火焰加熱表面淬火及接觸電阻加熱表面淬火。 三、蠕墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵是指一定成分的鐵水在澆注前，經(jīng)蠕化處理和孕育處理，獲得具有蠕蟲狀石墨的鑄鐵。 蠕化處理是一種向鐵水中加入使石墨呈蠕蟲狀結(jié)晶的蠕化劑的工藝。 我國目前常用的蠕化劑主要有稀土鎂鈦合金、稀土硅鐵合金和稀土鈣硅鐵合金等。 孕育處理可減少蠕墨鑄鐵的白口傾向、延緩蠕化衰退和提供足夠的石墨結(jié)晶核心，使石墨細(xì)小并分布均勻。常用的孕育劑是硅鐵等。第八章 有色金屬及其合金一、工業(yè)

51、純鋁 純鋁是銀白色的輕金屬，它密度小，熔點(diǎn)低(660)，具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性(僅次于銀、銅)。鋁在空氣中極易氧化，生成一層致密的三氧化二鋁薄膜，它能阻止鋁進(jìn)一步氧化，從而使鋁在空氣中具有良好的抗蝕能力。 鋁的塑性高，強(qiáng)度、硬度低，可以進(jìn)行冷、熱壓力加工。通過加工硬化，可使其強(qiáng)度提高到b = 150250MPa，但塑性降低。 工業(yè)純鋁的主要用途是制作電線、電纜及強(qiáng)度要求不高的器皿。 二、常用鋁合金 1鋁合金的分類及熱處理 (1) 鋁合金的分類根據(jù)鋁合金的成分及生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，鋁合金分為：變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。 鋁合金相圖的一般類型如圖8-1所示。成分位于D點(diǎn)左邊的合金，當(dāng)加熱到固溶線以上時，可獲得均勻單相的固溶體，其塑性好，易進(jìn)行鍛壓，稱為變形鋁合金。成分在D點(diǎn)右邊的合金，由于共晶組織的存在，只適于鑄造，稱為鑄造鋁合金。 成分在 F 點(diǎn)左邊的合金，其固溶體的溶解度不隨溫度而變化，故不能用熱處理方法強(qiáng)化，稱為不能用熱處理強(qiáng)化合金。成分在F點(diǎn)右邊的合金，其固溶體的溶解度隨溫度而變化，可用熱處理方法強(qiáng)化，稱為能用熱處理強(qiáng)化合金。 這種力學(xué)性能在固溶處理后隨時間而發(fā)生顯著變化的現(xiàn)象稱為“時效強(qiáng)化”或“時效”。在室溫下進(jìn)行的時效稱“自然時效”，在加熱條件下(100200)