金屬性與熱處理

1、第十一章第十一章 工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼工程結(jié)構(gòu)用鋼工程結(jié)構(gòu)用鋼機(jī)器零件用鋼機(jī)器零件用鋼n第一節(jié)第一節(jié) 鋼的分類和編號鋼的分類和編號n一、鋼的分類一、鋼的分類n（一）按用途分類（一）按用途分類工具鋼工具鋼 n 特殊性能鋼特殊性能鋼 n n（二）按化學(xué)成分分類（二）按化學(xué)成分分類碳素鋼碳素鋼 低碳鋼低碳鋼 wc 0.25%中碳鋼中碳鋼 wc = 0.250.6%高碳鋼高碳鋼 wc 0.6%合金鋼合金鋼 低合金鋼低合金鋼 wMe 5%中合金鋼中合金鋼 wMe= 510%高合金鋼高合金鋼 wMe 10% （三）按顯微組織分類（三）按顯微組織分類 按平衡按平衡 亞共析鋼亞共析鋼 珠光體珠光體 狀

2、態(tài)：狀態(tài)： 共析鋼共析鋼 按正火按正火 貝氏體貝氏體 過共析鋼過共析鋼 組織：組織： 馬氏體馬氏體 萊氏體鋼。萊氏體鋼。 奧氏體鋼奧氏體鋼 按室溫時(shí)的按室溫時(shí)的 鐵素體鋼鐵素體鋼 顯微組織分類：顯微組織分類： 奧氏體鋼奧氏體鋼 雙相鋼。雙相鋼。n（四）按品質(zhì)分類（四）按品質(zhì)分類 普通質(zhì)量鋼普通質(zhì)量鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼wp 0.035 0.045% ws 0.035 0.05%wP ，ws 0.035%wP ，ws 0.03%wP ，ws 0.025%高級優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼高級優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼wP ，ws 0.035% 二、鋼的編號二、鋼的編號

3、 我國鋼產(chǎn)品采用漢語拼音、化學(xué)符號和數(shù)字結(jié)合我國鋼產(chǎn)品采用漢語拼音、化學(xué)符號和數(shù)字結(jié)合原則。原則。 (1) 鋼中化學(xué)元素采用元素符號，稀土元素用鋼中化學(xué)元素采用元素符號，稀土元素用RE表示。表示。（2）產(chǎn)品名稱、用途、特性和工藝方法用拼音。）產(chǎn)品名稱、用途、特性和工藝方法用拼音。（一）碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度鋼（一）碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度鋼 Q+屈服點(diǎn)數(shù)值（單位為屈服點(diǎn)數(shù)值（單位為MPa）+質(zhì)量等級質(zhì)量等級+脫脫氧方法等。如：氧方法等。如：Q235AF、Q235BZ低合金高強(qiáng)度鋼牌號表示為：低合金高強(qiáng)度鋼牌號表示為：Q345C、Q345D等。等。 （二）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（二）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 用

4、兩位數(shù)字表示。如：用兩位數(shù)字表示。如：45鋼、鋼、08鋼，含猛鋼，含猛量高的鋼，須將量高的鋼，須將Mn標(biāo)出。如：標(biāo)出。如：50Mn。 WMn=0.71.0%。用途標(biāo)出：。用途標(biāo)出：20g。 （三）碳素工具鋼（三）碳素工具鋼 T+數(shù)字（含量為千分之一）。如：數(shù)字（含量為千分之一）。如：T9、高、高級優(yōu)質(zhì)鋼后面加級優(yōu)質(zhì)鋼后面加A，含猛量高的鋼，須將，含猛量高的鋼，須將Mn標(biāo)出。如：標(biāo)出。如：T8Mn。（四）合金結(jié)構(gòu)鋼（四）合金結(jié)構(gòu)鋼 數(shù)字（萬分之一）數(shù)字（萬分之一）+合金元素符號合金元素符號+數(shù)字（平數(shù)字（平均百分之一）均百分之一） 如：如：35SiMn W1.5%不標(biāo)出符號。不標(biāo)出符號。 鋼中鋼

5、中V、Ti、Al、B、RE等合金元素含量低，等合金元素含量低，但應(yīng)在牌號中標(biāo)出。但應(yīng)在牌號中標(biāo)出。（五）合金工具鋼（五）合金工具鋼 與合金結(jié)構(gòu)鋼大體相同，與合金結(jié)構(gòu)鋼大體相同，Wc1.0%時(shí)，不標(biāo)時(shí)，不標(biāo)出含碳量。出含碳量。 Wc1.0%時(shí)，以千分之一表示。如：時(shí)，以千分之一表示。如：CrMn，9Mn2V。只有平均含鉻量只有平均含鉻量Wcr1.0% 的合金工具鋼，其含鉻的合金工具鋼，其含鉻量以千分之幾表示，在數(shù)字前加量以千分之幾表示，在數(shù)字前加“0”。如。如”Cr06” 高速鋼中，一般不標(biāo)出含碳量。高速鋼中，一般不標(biāo)出含碳量。如：如：W18Cr4V。（六）滾動(dòng)軸承鋼（六）滾動(dòng)軸承鋼 GCr+數(shù)

6、字（表示數(shù)字（表示Cr含量為千分之幾）含量為千分之幾） 如：如：GCr15（七）不銹鋼與耐熱鋼（七）不銹鋼與耐熱鋼 數(shù)字（含碳量萬分之一）數(shù)字（含碳量萬分之一）+合金元素合金元素+數(shù)字（百分?jǐn)?shù)字（百分之一）。之一）。當(dāng)當(dāng)Wc0.08%時(shí)，以時(shí)，以06表示；表示； Wc0.03%時(shí)，以時(shí)，以022表示；表示； Wc0.01%時(shí)，以時(shí)，以008表示。如表示。如 008Cr30Mo2 在鋼中其重要作用的微量元素在鋼中其重要作用的微量元素Ti、Nb、Zr、N等等要標(biāo)出。要標(biāo)出。n一、一、Mn n鋼中鋼中有益有益元素，可作元素，可作脫氧劑脫氧劑、脫硫劑脫硫劑，其中以，其中以MnO，MnS形式存在，過量的

7、形式存在，過量的Mn 溶解在溶解在中中形成固溶體，產(chǎn)生形成固溶體，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化，形成合金滲碳體，形成合金滲碳體（ Fe ，M n ）3C。 雜質(zhì)元素雜質(zhì)元素Si 、 Mn 、 S 、 P 合金元素合金元素Cr 、 Ni 、 Mo、 W 、 V 、 B 、 Ti、 RE n三、三、P n一般情況是有害元素一般情況是有害元素 ，P 能全部固溶于能全部固溶于 F中，有強(qiáng)烈的固溶強(qiáng)化作用。室溫下使鋼中，有強(qiáng)烈的固溶強(qiáng)化作用。室溫下使鋼的強(qiáng)度，硬度增加，塑性，韌性顯著降低，的強(qiáng)度，硬度增加，塑性，韌性顯著降低，使鋼產(chǎn)生使鋼產(chǎn)生冷脆現(xiàn)象冷脆現(xiàn)象。 n二、二、Si n鋼中有益元素，主要用作脫氧劑，鋼

8、中有益元素，主要用作脫氧劑，W Si0.5%對鋼的性能影響不顯著，以硅鐵加入，形成對鋼的性能影響不顯著，以硅鐵加入，形成 SiO2（MnO、FeO 、Al2O3 ）。）。n五、非金屬夾雜物的影響五、非金屬夾雜物的影響 n氧化物、硫化物、硅酸鹽、氧化物，會(huì)降氧化物、硫化物、硅酸鹽、氧化物，會(huì)降低塑性、韌性及疲勞強(qiáng)度。低塑性、韌性及疲勞強(qiáng)度。 n對重要用途的鋼檢查非金屬夾雜物的數(shù)量、對重要用途的鋼檢查非金屬夾雜物的數(shù)量、形狀、大小與分布情況。形狀、大小與分布情況。n四、四、S n鋼中有害元素。在固態(tài)下，硫在鐵中的溶解度鋼中有害元素。在固態(tài)下，硫在鐵中的溶解度極小，以極小，以 FeS 形式存在，形式

9、存在，F(xiàn)eS與與 Fe 形成低熔形成低熔點(diǎn)共晶體。在點(diǎn)共晶體。在熱加工過程熱加工過程中中使鋼材沿晶界開裂，使鋼材沿晶界開裂，使鋼產(chǎn)生使鋼產(chǎn)生熱脆熱脆。第二節(jié)第二節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用nMe：主加元素：主加元素： Si 、 Mn 、 Cr 、 Ni 、Mo 輔加元素：輔加元素：W、Mn 、Ti 、V、Al、B、RE 通過合金元素與鋼中通過合金元素與鋼中Fe、C兩個(gè)基本組元兩個(gè)基本組元的作用，促使鋼中晶體結(jié)構(gòu)和顯微組織發(fā)生有利的作用，促使鋼中晶體結(jié)構(gòu)和顯微組織發(fā)生有利的變化以提高和改善鋼的性能。的變化以提高和改善鋼的性能。 一、合金元素在鋼中的分布一、合金元素在鋼中的分布 概

10、括起來合金元素有四種形式存在。概括起來合金元素有四種形式存在。 （1）溶入鐵素體、奧氏體、馬氏體，以固）溶入鐵素體、奧氏體、馬氏體，以固溶體的溶質(zhì)形式存在。溶體的溶質(zhì)形式存在。 （2) 形成強(qiáng)化相，如形成合金滲碳體、形形成強(qiáng)化相，如形成合金滲碳體、形成元素本身的碳化物、形成金屬化合物。成元素本身的碳化物、形成金屬化合物。 （3）形成非金屬夾雜物。與）形成非金屬夾雜物。與O、S、N形成形成化合物?；衔铩?（4）一游離狀態(tài)存在。如）一游離狀態(tài)存在。如Pt。以何種形式。以何種形式存在取決于合金元素的本質(zhì)。存在取決于合金元素的本質(zhì)。 二、合金元素與鐵和碳的相互作用二、合金元素與鐵和碳的相互作用 （一

11、）合金元素與鐵的相互作用（一）合金元素與鐵的相互作用 合金元素對鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變有很大合金元素對鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變有很大影響，主要通過合金元素在影響，主要通過合金元素在-Fe-Fe和和-Fe-Fe中的固溶度及其對中的固溶度及其對相區(qū)的影響表現(xiàn)出來。相區(qū)的影響表現(xiàn)出來。 1.無限擴(kuò)大無限擴(kuò)大相區(qū)元素相區(qū)元素 這類元素有這類元素有Mn、Ni、Co 2.有限擴(kuò)大有限擴(kuò)大相區(qū)元素相區(qū)元素 這類元素有這類元素有C、N、Cu、Zn 3. 封閉封閉相區(qū)、無限擴(kuò)大相區(qū)、無限擴(kuò)大相區(qū)型相區(qū)型 當(dāng)合金元素含量達(dá)到某一含量時(shí)，當(dāng)合金元素含量達(dá)到某一含量時(shí)，A3與與A4重合重合相區(qū)封閉。這類元素有相區(qū)封閉。這類元素有C

12、r、Si、P、V、Al、Be等。等。 4.封閉封閉相區(qū)、有限擴(kuò)大相區(qū)、有限擴(kuò)大相區(qū)型相區(qū)型 與與-Fe-Fe形成有限固溶體。這類元素有：形成有限固溶體。這類元素有：MoMo、W W、TiTi等。等。 5.5.縮小縮小相區(qū)型相區(qū)型 這類元素有：這類元素有：B B、NbNb、TaTa、ZrZr。 奧氏體形成元素：擴(kuò)大奧氏體形成元素：擴(kuò)大相區(qū)元素。相區(qū)元素。 鐵素體形成元素：擴(kuò)大鐵素體形成元素：擴(kuò)大相區(qū)元素。相區(qū)元素。 （二）合金元素與碳的相互作用（二）合金元素與碳的相互作用 分兩類分兩類 1.1.非碳化物形成元素非碳化物形成元素 NiNi、SiSi、CoCo、AlAl、CuCu等。等。 2.2.碳

13、化物形成元素碳化物形成元素 ZrZr、TiTi、NbNb、V V、W W、MoMo、CrCr、MnMn、FeFe等等 中強(qiáng)碳化物形成元素含量少時(shí)，多數(shù)形成中強(qiáng)碳化物形成元素含量少時(shí)，多數(shù)形成合金滲碳體，含量高時(shí)，則可能形成新的合金滲碳體，含量高時(shí)，則可能形成新的碳化物。碳化物。 根據(jù)碳原子半徑根據(jù)碳原子半徑Rc與金屬原子半徑與金屬原子半徑RM的比的比值，可將碳化物分為兩類。值，可將碳化物分為兩類。 1） Rc/ RM0.59時(shí)，形成間隙化合物，如：時(shí)，形成間隙化合物，如：Cr23C6、Cr7C3、Mn3C、Fe3C、M6C等等 2）Rc/ RM0.59時(shí)，形成間隙相，如：時(shí)，形成間隙相，如：W

14、c、VC、TiC、W2C、Mo2C等。等。 合金元素還可形成多元碳化物，如：合金元素還可形成多元碳化物，如：Fe4Mo2C、Fe21W2C等。等。Fe、W或或 Fe、Mo的比例常有變化，的比例常有變化，故常以故常以M6C、M23C表示。表示。 三、合金元素對相變的影響三、合金元素對相變的影響 （一）合金元素對（一）合金元素對Fe-C相圖的影響相圖的影響 1.對奧氏體相區(qū)的影響對奧氏體相區(qū)的影響 A形成元素形成元素（使（使A區(qū)擴(kuò)大的元素）區(qū)擴(kuò)大的元素） A1 降低，降低，A3 升升高。高。 如：如： Ni ， Co， Mn、N等。形成奧氏體鋼。等。形成奧氏體鋼。 F形成元素形成元素（使（使A區(qū)縮

15、小，區(qū)縮小， F區(qū)增大）區(qū)增大） Cr ，W ，Mo ，V ，Ti ，A1，Si 形成鐵素體鋼。形成鐵素體鋼。 2.對對S和和E點(diǎn)的影響點(diǎn)的影響 大多數(shù)合金元素使大多數(shù)合金元素使 S ， E 點(diǎn)向左方移動(dòng)。點(diǎn)向左方移動(dòng)。S點(diǎn)左移造成點(diǎn)左移造成Wc0.77%鋼出現(xiàn)過共析組織，鋼出現(xiàn)過共析組織，如如40Cr13。退火態(tài)下，相同含碳量合金鋼。退火態(tài)下，相同含碳量合金鋼組織中的珠光體量比碳鋼多。組織中的珠光體量比碳鋼多。E點(diǎn)左移造成點(diǎn)左移造成Wc2.11%的鋼出現(xiàn)萊氏體組織。的鋼出現(xiàn)萊氏體組織。 （二）合金元素對鋼加熱轉(zhuǎn)變的影響（二）合金元素對鋼加熱轉(zhuǎn)變的影響 除除Co、Ni外，所有合金元素均減慢奧氏

16、體外，所有合金元素均減慢奧氏體的形成和奧氏體晶粒的長大。的形成和奧氏體晶粒的長大。n（三）（三）合金元素對鋼冷卻轉(zhuǎn)變的影響合金元素對鋼冷卻轉(zhuǎn)變的影響 n 合金元素對合金元素對過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的影響：合金元的影響：合金元素（除素（除 Co 以外）溶入奧氏體后，降低原子擴(kuò)散速以外）溶入奧氏體后，降低原子擴(kuò)散速度，使奧氏體穩(wěn)定性增加，從而使度，使奧氏體穩(wěn)定性增加，從而使 C 曲線位置右移。曲線位置右移。 n 合金元素對合金元素對 C 曲線形狀的改變曲線形狀的改變的影響：合金元素的影響：合金元素除使除使 C 曲線右移外，部分合金元素還改變曲線右移外，部分合金元素還改變C曲線形曲線形

17、狀，形成雙狀，形成雙C曲線。曲線。 n 合金元素對合金元素對過冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變過冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的影響：合的影響：合金元素（除金元素（除 Co ， Al 外）溶入奧氏體后，使馬氏體外）溶入奧氏體后，使馬氏體轉(zhuǎn)變溫度轉(zhuǎn)變溫度 Ms 及及 Mf 降低，其中降低，其中Mn，Cr，Ni作用較作用較強(qiáng)。強(qiáng)。 n (1)合金元素對珠光體轉(zhuǎn)變的影響合金元素對珠光體轉(zhuǎn)變的影響 合金元素（除合金元素（除 Co 、Al以外）均顯著推遲過冷奧氏體以外）均顯著推遲過冷奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變。向珠光體轉(zhuǎn)變。 原因：合金元素?cái)U(kuò)散慢，并使碳擴(kuò)散慢；原因：合金元素?cái)U(kuò)散慢，并使碳擴(kuò)散慢； Mn、Ni降低臨界轉(zhuǎn)變溫度；降低臨

18、界轉(zhuǎn)變溫度； B在晶界內(nèi)吸附，形成硼相，阻止鐵素體形核。在晶界內(nèi)吸附，形成硼相，阻止鐵素體形核。 多種合金元素同時(shí)加入比單一推遲轉(zhuǎn)變要明顯。多種合金元素同時(shí)加入比單一推遲轉(zhuǎn)變要明顯。 （2）合金元素對貝氏體轉(zhuǎn)變的影響合金元素對貝氏體轉(zhuǎn)變的影響 Mn、Cr、Ni減小相變驅(qū)動(dòng)力，減小相變驅(qū)動(dòng)力，Mn、Cr阻礙碳的阻礙碳的擴(kuò)散。擴(kuò)散。 Si阻止過飽和鐵素體的脫溶，阻止過飽和鐵素體的脫溶， W、Mo、V、Ti增大相變驅(qū)動(dòng)力，但減小碳的擴(kuò)散，對貝增大相變驅(qū)動(dòng)力，但減小碳的擴(kuò)散，對貝氏體轉(zhuǎn)變有一定延緩。氏體轉(zhuǎn)變有一定延緩。 （3）合金元素對馬氏體轉(zhuǎn)變的影響）合金元素對馬氏體轉(zhuǎn)變的影響 除除Co、Al外，大

19、多數(shù)固溶于奧氏體的合金元素均使外，大多數(shù)固溶于奧氏體的合金元素均使Ms、Mf溫度降低。溫度降低。 （四）（四） 合金元素對淬火鋼回火轉(zhuǎn)變的影響合金元素對淬火鋼回火轉(zhuǎn)變的影響 1.對馬氏體分解的影響對馬氏體分解的影響 2.對殘留奧氏體轉(zhuǎn)變的影響對殘留奧氏體轉(zhuǎn)變的影響 在含有較多的在含有較多的W、Mo 、V等元素的高合金鋼（如高等元素的高合金鋼（如高速鋼）中，殘留奧氏體在回火加熱過程中析出細(xì)小彌散的速鋼）中，殘留奧氏體在回火加熱過程中析出細(xì)小彌散的碳化物，導(dǎo)致殘留奧氏體中的碳和合金元素貧化，使碳化物，導(dǎo)致殘留奧氏體中的碳和合金元素貧化，使Ms點(diǎn)高于室溫，因而在冷卻過程中轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，這種現(xiàn)象點(diǎn)高于

20、室溫，因而在冷卻過程中轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，這種現(xiàn)象稱為二次淬火。稱為二次淬火。 二次硬化：通過這種回火之后，淬火鋼硬度不但二次硬化：通過這種回火之后，淬火鋼硬度不但沒有降低，反而有所升高，這種現(xiàn)象稱為二次硬沒有降低，反而有所升高，這種現(xiàn)象稱為二次硬化。化。 3.對碳化物形成、聚集和長大的影響對碳化物形成、聚集和長大的影響 AL、Si強(qiáng)烈推遲強(qiáng)烈推遲-碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)闈B碳體。碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)闈B碳體。 原位析出原位析出:在鉻鋼中，合金碳化物原位析出較多。在鉻鋼中，合金碳化物原位析出較多。多為多為M7C3、M23C6型。型。 MC型多以離位析出。型多以離位析出。 4.對對相回復(fù)與再結(jié)晶的影響相回復(fù)與再結(jié)晶的影響

21、大部分合金元素均延緩大部分合金元素均延緩相回復(fù)與再結(jié)晶過程。相回復(fù)與再結(jié)晶過程。CoCo、MoMo、W W、CrCr、V V較強(qiáng)、較強(qiáng)、SiSi、MnMn次之次之、NiNi影響不影響不大。大。n一、概述一、概述n結(jié)構(gòu)鋼包括工程結(jié)構(gòu)鋼和機(jī)械零件用結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)鋼包括工程結(jié)構(gòu)鋼和機(jī)械零件用結(jié)構(gòu)鋼。鋼。 n工程結(jié)構(gòu)鋼是指專門用來制造工程結(jié)構(gòu)件工程結(jié)構(gòu)鋼是指專門用來制造工程結(jié)構(gòu)件一大類鋼種。在鋼總產(chǎn)量中，工程結(jié)構(gòu)鋼一大類鋼種。在鋼總產(chǎn)量中，工程結(jié)構(gòu)鋼占占90左右。如橋梁、船舶、屋架、車輛、左右。如橋梁、船舶、屋架、車輛、鍋爐、容器等。鍋爐、容器等。 n工作特點(diǎn)：一般不作相對運(yùn)動(dòng)，承受長期工作特點(diǎn)：一般不作相

22、對運(yùn)動(dòng)，承受長期靜載荷；有一定使用溫度。靜載荷；有一定使用溫度。 n性能要求：要求構(gòu)件在靜載荷長期作用下性能要求：要求構(gòu)件在靜載荷長期作用下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，須有較高的剛度、屈服強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，須有較高的剛度、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度，且塑性韌性好，有較小的冷脆抗拉強(qiáng)度，且塑性韌性好，有較小的冷脆傾向和耐蝕性。傾向和耐蝕性。n良好的工藝性（冷變形性和焊接性），良好的工藝性（冷變形性和焊接性），n工程結(jié)構(gòu)鋼包括碳素鋼（工程結(jié)構(gòu)鋼包括碳素鋼（Wc 0.2)和低合金和低合金高強(qiáng)度鋼。高強(qiáng)度鋼。n二、工程結(jié)構(gòu)用鋼的力學(xué)性能特點(diǎn)二、工程結(jié)構(gòu)用鋼的力學(xué)性能特點(diǎn)n（一）屈服現(xiàn)象（一）屈服現(xiàn)象 屈服現(xiàn)象是低碳鋼所具有的力學(xué)

23、性能特點(diǎn)，屈服現(xiàn)象是低碳鋼所具有的力學(xué)性能特點(diǎn)，表現(xiàn)為其工程應(yīng)力表現(xiàn)為其工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線上存在上、下應(yīng)變曲線上存在上、下屈服點(diǎn)和屈服平臺。屈服點(diǎn)和屈服平臺。 呂德斯帶呂德斯帶:是屈服現(xiàn)象中的不均勻塑性變形是屈服現(xiàn)象中的不均勻塑性變形區(qū)穿過不同晶粒在試樣表面產(chǎn)生的痕跡，區(qū)穿過不同晶粒在試樣表面產(chǎn)生的痕跡，是許多晶粒協(xié)調(diào)變形的結(jié)果。是許多晶粒協(xié)調(diào)變形的結(jié)果。 消除方法消除方法:預(yù)變性法、減少間隙溶質(zhì)原子量預(yù)變性法、減少間隙溶質(zhì)原子量（加入固定（加入固定C、N原子的強(qiáng)碳化物形成元素，原子的強(qiáng)碳化物形成元素，如如Ti、Nb等）等） （二（二) ) 應(yīng)變時(shí)效和淬火時(shí)效應(yīng)變時(shí)效和淬火時(shí)效 應(yīng)變時(shí)效：應(yīng)變

24、時(shí)效：構(gòu)件用鋼經(jīng)冷塑性變形后，在構(gòu)件用鋼經(jīng)冷塑性變形后，在室溫放置較長時(shí)間或稍經(jīng)加熱后，其強(qiáng)度、室溫放置較長時(shí)間或稍經(jīng)加熱后，其強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性下降，這種現(xiàn)象稱硬度升高，塑性、韌性下降，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變時(shí)效。為應(yīng)變時(shí)效。 淬火時(shí)效：淬火時(shí)效：低碳鋼加熱到接近低碳鋼加熱到接近Ac1Ac1溫度淬火，溫度淬火，于室溫放置較長時(shí)間或稍經(jīng)加熱后，其強(qiáng)于室溫放置較長時(shí)間或稍經(jīng)加熱后，其強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性下降，這種現(xiàn)度、硬度升高，塑性、韌性下降，這種現(xiàn)象稱為淬火時(shí)效。象稱為淬火時(shí)效。FeFe2.42.4C C和和FeFe1616N N2 2析出析出 應(yīng)變時(shí)效和淬火時(shí)效增加鋼的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。

25、應(yīng)變時(shí)效和淬火時(shí)效增加鋼的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。 （三）冷脆傾向性（三）冷脆傾向性 工程構(gòu)件，當(dāng)使用溫度降低時(shí)，可能由塑性斷裂工程構(gòu)件，當(dāng)使用溫度降低時(shí)，可能由塑性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔?，這一現(xiàn)象稱為冷脆。材料組織轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔?，這一現(xiàn)象稱為冷脆。材料組織狀態(tài)對冷脆轉(zhuǎn)變溫度有影響，鋼中出現(xiàn)針狀鐵素狀態(tài)對冷脆轉(zhuǎn)變溫度有影響，鋼中出現(xiàn)針狀鐵素體或魏氏組織提高冷脆轉(zhuǎn)變溫度；上貝氏體冷脆體或魏氏組織提高冷脆轉(zhuǎn)變溫度；上貝氏體冷脆轉(zhuǎn)變溫度。轉(zhuǎn)變溫度。 冶煉方法：平爐優(yōu)于側(cè)吹轉(zhuǎn)爐；鎮(zhèn)靜鋼優(yōu)于沸騰冶煉方法：平爐優(yōu)于側(cè)吹轉(zhuǎn)爐；鎮(zhèn)靜鋼優(yōu)于沸騰鋼。這主要與鋼中鋼。這主要與鋼中S、P、N、O等雜質(zhì)有關(guān)。等雜質(zhì)有關(guān)。 三、合金元

26、素對工程結(jié)構(gòu)用鋼性能的影響三、合金元素對工程結(jié)構(gòu)用鋼性能的影響 （一）對力學(xué)性能的影響（一）對力學(xué)性能的影響 由于工程用鋼在熱軋空冷態(tài)使用，所由于工程用鋼在熱軋空冷態(tài)使用，所以合金化提高強(qiáng)度的途徑主要有：固溶強(qiáng)以合金化提高強(qiáng)度的途徑主要有：固溶強(qiáng)化、細(xì)化晶粒、增加珠光體數(shù)量及沉淀強(qiáng)化、細(xì)化晶粒、增加珠光體數(shù)量及沉淀強(qiáng)化等方法?；确椒ā?（二）對焊接性的影響（二）對焊接性的影響 焊接性是指再簡單可行的焊接條件下，焊接性是指再簡單可行的焊接條件下，鋼件焊接后不產(chǎn)生裂紋、并獲得良好的焊鋼件焊接后不產(chǎn)生裂紋、并獲得良好的焊縫區(qū)性能。縫區(qū)性能。 碳當(dāng)量：當(dāng)大于碳當(dāng)量：當(dāng)大于0.40.5%，焊接性差。，

27、焊接性差。 （三）對耐大氣腐蝕性能的影響（三）對耐大氣腐蝕性能的影響 合金元素合金元素Cu加入在表面形成氧化保護(hù)膜；加入在表面形成氧化保護(hù)膜；它溶入鐵素體可提高其電極電位，有利于它溶入鐵素體可提高其電極電位，有利于提高鋼的耐蝕性。提高鋼的耐蝕性。Cu加入常在加入常在0.25%左右，左右，若大于若大于0.5%，將導(dǎo)致熱脆。，將導(dǎo)致熱脆。 P也是提高耐蝕性的元素，但應(yīng)加以限制。也是提高耐蝕性的元素，但應(yīng)加以限制。 加入加入Cr、Ni、Ti可提高鐵素體電極電位，可提高鐵素體電極電位，提高鋼的耐蝕性。提高鋼的耐蝕性。n四、常用的工程結(jié)構(gòu)用鋼四、常用的工程結(jié)構(gòu)用鋼(一）碳素結(jié)構(gòu)鋼一）碳素結(jié)構(gòu)鋼用量占鋼材

28、總產(chǎn)量的用量占鋼材總產(chǎn)量的7080%；含碳量低含碳量低(0.060.38%),S、P含量較高；含量較高；通常熱軋空冷態(tài)供應(yīng)，塑性高，焊接性好；通常熱軋空冷態(tài)供應(yīng)，塑性高，焊接性好；通常以熱軋板、帶、棒及型鋼使用；通常以熱軋板、帶、棒及型鋼使用；適用：焊接、鉚接、栓接等。適用：焊接、鉚接、栓接等。n常用牌號常用牌號 Q195 常用作鐵釘，鐵絲常用作鐵釘，鐵絲,薄板薄板 Q275 代替代替 30 鋼，鋼，40 鋼制造普通零件鋼制造普通零件(如齒如齒輪輪,鏈輪鏈輪)一般以熱軋空冷狀態(tài)供應(yīng)。一般以熱軋空冷狀態(tài)供應(yīng)。此外還有一些專門用鋼，如造船鋼、橋梁鋼、此外還有一些專門用鋼，如造船鋼、橋梁鋼、壓力容器

29、鋼等。需特殊性能檢驗(yàn)和質(zhì)量檢驗(yàn)壓力容器鋼等。需特殊性能檢驗(yàn)和質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目。項(xiàng)目。n1、成分、成分 n wc=0.2% ， wMn=0.8 1.7% ，wSi 0.55% n2、性能特點(diǎn)、性能特點(diǎn) 高的屈服點(diǎn)與良好的塑韌性，低的冷脆轉(zhuǎn)變高的屈服點(diǎn)與良好的塑韌性，低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。溫度。 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的屈服點(diǎn)提高低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的屈服點(diǎn)提高 3050%. 5=17 23%. Akv 34J 良好的焊接性能。良好的焊接性能。 較好的耐蝕性。較好的耐蝕性。（二）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼（二）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼n主要加入合金元素主要加入合金元素Mn，還加入，還加入V、Ti、Nb、細(xì)化晶粒，提高韌性。加

30、入細(xì)化晶粒，提高韌性。加入RE提高韌性、提高韌性、疲勞極限，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度。疲勞極限，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度。n通常熱軋狀態(tài)使用，也可在正火及正火加通常熱軋狀態(tài)使用，也可在正火及正火加回火狀態(tài)下使用。回火狀態(tài)下使用。n3.典型牌號及應(yīng)用典型牌號及應(yīng)用 n典型牌號：典型牌號：Q345(16Mn)，b345MPa，具有較，具有較高的強(qiáng)度、良好的塑性和低溫韌性、焊接性。高的強(qiáng)度、良好的塑性和低溫韌性、焊接性。 n16Mn是工程用高強(qiáng)度低合金鋼中產(chǎn)量最多，用途是工程用高強(qiáng)度低合金鋼中產(chǎn)量最多，用途極廣的鋼種。主要用于生產(chǎn)鋼筋、建筑鋼結(jié)構(gòu)等。極廣的鋼種。主要用于生產(chǎn)鋼筋、建筑鋼結(jié)構(gòu)等。 nQ390(15Mn

31、Ti、16MnNb、15MnV) 制造橋梁、制造橋梁、船舶、容器。船舶、容器。 鑄鋼中的鑄鋼中的Wc=0.20.6%,主要加入主要加入Mn、Si 、Cr、Ni、Mo、V、Ti合金元素，合金元素，S、P限制在限制在0.04%范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 牌號用牌號用ZG+最低屈服極限最低屈服極限-最低抗拉強(qiáng)度最低抗拉強(qiáng)度表示。表示。 鑄鋼晶粒粗大，偏析嚴(yán)重，內(nèi)應(yīng)力大，鑄鋼晶粒粗大，偏析嚴(yán)重，內(nèi)應(yīng)力大，易形成魏氏組織，應(yīng)進(jìn)行完全退火或正火，易形成魏氏組織，應(yīng)進(jìn)行完全退火或正火，消除組織缺陷。消除組織缺陷。五、鑄鋼五、鑄鋼一、概述一、概述 機(jī)械零件用鋼是指制造各種機(jī)械零機(jī)械零件用鋼是指制造各種機(jī)械零件，如軸類零

32、件、齒輪、彈簧、軸承等所件，如軸類零件、齒輪、彈簧、軸承等所用的鋼種。用的鋼種。 根據(jù)機(jī)械零件的工作條件，對力學(xué)根據(jù)機(jī)械零件的工作條件，對力學(xué)性能有如下要求：性能有如下要求：疲勞強(qiáng)度要高；疲勞強(qiáng)度要高；1)屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度以及較高的斷裂強(qiáng)度；屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度以及較高的斷裂強(qiáng)度； 第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械零件用鋼機(jī)械零件用鋼3）較好的耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度要高；）較好的耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度要高；4）較高的韌性，降低缺口敏感性；）較高的韌性，降低缺口敏感性；5）良好的工藝性能。（切削加工性和熱處理工藝）良好的工藝性能。（切削加工性和熱處理工藝性）性） 機(jī)械零件用鋼通常為優(yōu)質(zhì)鋼和高級優(yōu)質(zhì)鋼，機(jī)械零件用鋼

33、通常為優(yōu)質(zhì)鋼和高級優(yōu)質(zhì)鋼，使用狀態(tài)為淬火加回火態(tài)。使用狀態(tài)為淬火加回火態(tài)。 鋼中含碳量有以下幾個(gè)級別：滲碳鋼和低鋼中含碳量有以下幾個(gè)級別：滲碳鋼和低碳馬氏體鋼碳馬氏體鋼Wc=0.2%；調(diào)質(zhì)鋼；調(diào)質(zhì)鋼Wc=0.4%；彈簧鋼彈簧鋼Wc=0.50.7%；軸承鋼；軸承鋼Wc=1.0%。 合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于合金元素總質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于3.5%，一般不大，一般不大于于10%。（二）機(jī)械零件用鋼的合金化特點(diǎn)（二）機(jī)械零件用鋼的合金化特點(diǎn) 機(jī)械零件用鋼加入的合金元素主要有：機(jī)械零件用鋼加入的合金元素主要有：Cr、Mn、Si、Ni、Mo、W、V、Ti、B、Al等。等。（一）提高鋼的淬透性（一）提高鋼的淬透性;（二

34、）含碳量的選擇和回火溫度的確定（二）含碳量的選擇和回火溫度的確定;（三）提高鋼的切削加工性（三）提高鋼的切削加工性;加入加入S、Pb、Ca、Te、Se等元素。等元素。 第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)器（械）零件用鋼機(jī)器（械）零件用鋼 一、概述一、概述 機(jī)器零件用鋼是指用于制造各種機(jī)器零件，機(jī)器零件用鋼是指用于制造各種機(jī)器零件，如軸類零件、齒輪、彈簧和軸承等所用的如軸類零件、齒輪、彈簧和軸承等所用的鋼。鋼。 工作條件：工作條件：承受拉伸、壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)、承受拉伸、壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)、沖擊、振動(dòng)、摩擦等一種力的作用，或幾沖擊、振動(dòng)、摩擦等一種力的作用，或幾種力的同時(shí)作用，在零件的截面上產(chǎn)生拉、種力的同時(shí)作用，在

35、零件的截面上產(chǎn)生拉、壓、切等應(yīng)力。壓、切等應(yīng)力。 性能要求：性能要求： 有較高的疲勞強(qiáng)度；有較高的疲勞強(qiáng)度； 具有高的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及斷裂強(qiáng)度；具有高的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及斷裂強(qiáng)度； 具有良好的耐磨性及接觸疲勞強(qiáng)度；具有良好的耐磨性及接觸疲勞強(qiáng)度； 高的韌性、低的缺口敏感性；高的韌性、低的缺口敏感性； 好的切削加工性；好的切削加工性； 好的熱處理工藝性。好的熱處理工藝性。 機(jī)器零件用鋼通常為優(yōu)質(zhì)鋼和高級優(yōu)質(zhì)鋼，機(jī)器零件用鋼通常為優(yōu)質(zhì)鋼和高級優(yōu)質(zhì)鋼，使用狀態(tài)為淬火加回火態(tài)。使用狀態(tài)為淬火加回火態(tài)。 根據(jù)不同鋼種對性能的不同要求，鋼中的根據(jù)不同鋼種對性能的不同要求，鋼中的含碳量有以下幾個(gè)級別：

36、含碳量有以下幾個(gè)級別： 滲碳鋼和低碳馬氏體鋼滲碳鋼和低碳馬氏體鋼Wc=0.2%； 調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼Wc=0.4； 彈簧鋼彈簧鋼Wc=0.50.7%； 軸承鋼軸承鋼Wc=1.0%。 鋼種合金元素總量常小于鋼種合金元素總量常小于3.5%。一般不大。一般不大于于10%。 三、滲碳鋼三、滲碳鋼 （一）滲碳鋼工作條件及性能要求（一）滲碳鋼工作條件及性能要求 1、較高的彎曲疲勞強(qiáng)度；、較高的彎曲疲勞強(qiáng)度； 2、較高的接觸疲勞強(qiáng)度；、較高的接觸疲勞強(qiáng)度； 3、高的耐磨性；、高的耐磨性； 4、受沖擊，韌性要高。、受沖擊，韌性要高。 為此，低碳鋼（合金）滲碳（或碳氮共為此，低碳鋼（合金）滲碳（或碳氮共滲）后進(jìn)行淬火

37、及低溫回火處理，可達(dá)到滲）后進(jìn)行淬火及低溫回火處理，可達(dá)到目的。目的。n化學(xué)成分化學(xué)成分 低碳：低碳： Wc=0.10 0.25% n 提高淬透性合金元素：提高淬透性合金元素： Cr3% Mn2% Ni4.5% B100mm M鋼鋼 主要牌號有：主要牌號有：12Cr2Ni4、20Cr2Ni4、 18Cr2Ni4WA n 熱處理熱處理 a預(yù)先熱處理工藝預(yù)先熱處理工藝 正火、正火、一次空氣冷淬火一次空氣冷淬火+650 高溫回火高溫回火 b直接淬火和一次淬火直接淬火和一次淬火 直接直接淬火淬火（一次淬火）（一次淬火）+180200低溫回火低溫回火 c.兩次淬火兩次淬火 滲碳后緩冷至室溫，重新加熱兩次

38、淬火并低溫回火。滲碳后緩冷至室溫，重新加熱兩次淬火并低溫回火。n用途用途 制造表面承受高耐磨、并承受動(dòng)載荷的制造表面承受高耐磨、并承受動(dòng)載荷的零件。如齒輪、軸、重要的螺栓零件。如齒輪、軸、重要的螺栓。四四、調(diào)質(zhì)鋼、調(diào)質(zhì)鋼（一）調(diào)質(zhì)鋼的工作條件及性能要求（一）調(diào)質(zhì)鋼的工作條件及性能要求 機(jī)床主軸、汽車后橋半軸、發(fā)動(dòng)機(jī)曲機(jī)床主軸、汽車后橋半軸、發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、連桿、高強(qiáng)度螺栓在多種應(yīng)力下工軸、連桿、高強(qiáng)度螺栓在多種應(yīng)力下工作，受力復(fù)雜要求有良好的綜合力學(xué)性作，受力復(fù)雜要求有良好的綜合力學(xué)性能，調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)后可以滿足以上這些機(jī)能，調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)后可以滿足以上這些機(jī)器零件對使用性能的要求。器零件對使用性能的要求

39、。n（二）調(diào)質(zhì)鋼的化學(xué)成分（二）調(diào)質(zhì)鋼的化學(xué)成分n（1）含碳量：）含碳量：wc=0.25-0.45% (中碳中碳) （2）提高加入淬透性的合金元素：）提高加入淬透性的合金元素：Mn2% Cr2% Si Ni4.5% B0.0035%提高鋼提高鋼的淬透性。的淬透性。 （3）防止回火脆性的輔加元素：）防止回火脆性的輔加元素：W ，Mo （4）細(xì)化晶粒的元素）細(xì)化晶粒的元素W、Mo、V 、Ti 、Al（三）常用調(diào)質(zhì)鋼（三）常用調(diào)質(zhì)鋼 1、 低淬透性調(diào)質(zhì)鋼（油淬臨界直徑低淬透性調(diào)質(zhì)鋼（油淬臨界直徑3040mm) 中碳優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中碳優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 3545鋼、鋼、40Cr、2、中淬透性調(diào)質(zhì)鋼（油淬臨

40、界直徑、中淬透性調(diào)質(zhì)鋼（油淬臨界直徑4060mm) 40CrMn、 35CrMo等。制作曲軸、齒輪、連桿等。制作曲軸、齒輪、連桿 等。等。3、高淬透性調(diào)質(zhì)鋼（、高淬透性調(diào)質(zhì)鋼（ 油淬臨界直徑大于油淬臨界直徑大于60mm) 大多含有大多含有Ni、Cr等元素。此外含有等元素。此外含有Mo，如，如40CrNiMo。b b合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼n：低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼 Dc=3040mm 常用牌號：常用牌號：40Cr、 40CrV、40MnB、40MnV、38CrSi、40MnVB等。等。 n 這類鋼的淬透性較低，通常只用于制造一般這類鋼的淬透性較低，通常只用于制造一般尺寸的重要零件。尺

41、寸的重要零件。 n：中淬透合金調(diào)質(zhì)鋼中淬透合金調(diào)質(zhì)鋼 Dc=4060mm 常用牌號：常用牌號：35CrMo、38CrMoAlA、40CrMn、 40CrNi 主要用于制造截面較大的零件，例如曲軸、主要用于制造截面較大的零件，例如曲軸、連桿等。連桿等。35CrMo、40CrMn等鋼可用于等鋼可用于500以以下的較高溫度下服役的零件如汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、葉輪下的較高溫度下服役的零件如汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、葉輪等。等。 n n：高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼 Dc=60100mm 典型鋼種是典型鋼種是37CrNi3A、40CrMnMo、40CrNiMoA、25Cr2Ni4WA等。等。 40CrNiMoA鋼主要用

42、于制造大截面、重載鋼主要用于制造大截面、重載荷的重要零件，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸、汽輪機(jī)主軸、荷的重要零件，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸、汽輪機(jī)主軸、葉輪等。葉輪等。 n熱處理熱處理 na預(yù)先熱處理：正火預(yù)先熱處理：正火 nb最終熱處理：最終熱處理： 淬火淬火+高溫回火高溫回火 （500650） 淬火淬火+高溫回火高溫回火+表面淬火（化學(xué)熱處理）表面淬火（化學(xué)熱處理）連連 桿桿 軸軸 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子 （AETC公司）公司） 葉輪、轉(zhuǎn)子葉輪、轉(zhuǎn)子 五、彈簧鋼五、彈簧鋼 （一）彈簧鋼的工作條件及性能要求（一）彈簧鋼的工作條件及性能要求 彈簧主要作用是吸收沖擊能量，緩和機(jī)械彈簧主要作用是吸收沖

43、擊能量，緩和機(jī)械振動(dòng)和沖擊。振動(dòng)和沖擊。 要求彈簧鋼具有高的屈強(qiáng)比，保證彈簧具要求彈簧鋼具有高的屈強(qiáng)比，保證彈簧具有足夠高的彈性變形能力；有足夠高的彈性變形能力； 高的疲勞極限；高的疲勞極限； 好的塑性和韌性及耐熱性和耐蝕性。好的塑性和韌性及耐熱性和耐蝕性。（二）彈簧鋼的化學(xué)成分特點(diǎn)（二）彈簧鋼的化學(xué)成分特點(diǎn) 1、中、高碳含量、中、高碳含量。彈簧鋼的碳含量較高，以保。彈簧鋼的碳含量較高，以保證高的彈性極限與疲勞極限。證高的彈性極限與疲勞極限。 l碳素彈簧鋼碳素彈簧鋼：wc=0.8%0.9%， l合金彈簧鋼：合金彈簧鋼：wc=0.5%0.7%。u碳含量過碳含量過低低，達(dá)不到高屈服強(qiáng)度的要求；，達(dá)

44、不到高屈服強(qiáng)度的要求； u碳含量過碳含量過高高，鋼的脆性很大。，鋼的脆性很大。2、加入合金元素：、加入合金元素：Si 、 Mn 、 Cr 、 V、 Mo等提高淬透性，細(xì)化晶粒，提高回火穩(wěn)定性。等提高淬透性，細(xì)化晶粒，提高回火穩(wěn)定性。n （三）常用的彈簧鋼（三）常用的彈簧鋼 n碳素彈簧鋼碳素彈簧鋼：60，6585，60 Mn，65Mn，75Mn， D=2030mm 合金彈簧鋼合金彈簧鋼s=1200MPa， 60Si2Mn 50CrVA D=3050mmn（四）彈簧的成形及熱處理（四）彈簧的成形及熱處理 熱成形彈簧鋼的熱處理熱成形彈簧鋼的熱處理 a.熱成形后熱成形后 油冷淬火油冷淬火(830870

45、)+中溫回火中溫回火(400450) 3850HRC， b.拋丸處理拋丸處理，使，使表面強(qiáng)化表面強(qiáng)化并在并在表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力以提高疲勞強(qiáng)度力以提高疲勞強(qiáng)度 。n 冷成形彈簧的熱處理（冷成形彈簧的熱處理（10mm） （鉛淬冷拔鋼絲）（鉛淬冷拔鋼絲）：索氏體化處理冷拉綱絲，索氏體化處理冷拉綱絲，加熱到加熱到A化后，在化后，在500550 的鉛浴或鹽浴中的鉛浴或鹽浴中等溫分解成索氏體組織，然后多次冷拔至所需等溫分解成索氏體組織，然后多次冷拔至所需直徑直徑,冷卷成的彈簧進(jìn)行冷卷成的彈簧進(jìn)行200300組應(yīng)力回組應(yīng)力回火。強(qiáng)度可達(dá)火。強(qiáng)度可達(dá)3000MPa以上。以上。 （冷拔鋼絲）（冷

46、拔鋼絲） ：油淬回火鋼絲：即冷拔到規(guī)油淬回火鋼絲：即冷拔到規(guī)定尺寸后進(jìn)行油淬回火處理的鋼絲。定尺寸后進(jìn)行油淬回火處理的鋼絲。 （淬火回火鋼絲）（淬火回火鋼絲）：退火狀態(tài)供應(yīng)的合金彈退火狀態(tài)供應(yīng)的合金彈簧鋼絲：冷卷成彈簧后，和熱成型彈簧一樣，簧鋼絲：冷卷成彈簧后，和熱成型彈簧一樣，要進(jìn)行淬火，回火處理。要進(jìn)行淬火，回火處理。 n4.彈簧鋼的應(yīng)用彈簧鋼的應(yīng)用 n一類一類是是以合金元素以合金元素Si、Mn合金化的彈簧鋼合金化的彈簧鋼， 如如65Mn和和60Si2Mn等。等。 主要用于汽車、拖拉機(jī)和機(jī)主要用于汽車、拖拉機(jī)和機(jī)車上的板簧和螺旋彈簧等。車上的板簧和螺旋彈簧等。 n另一類另一類是是含含Cr、

47、W、V等合金元素的彈簧鋼等合金元素的彈簧鋼，如，如50CrVA?？捎糜谥圃炜捎糜谥圃?50400下承受重載的下承受重載的大型彈簧大型彈簧，如閥門彈簧、高速柴油機(jī)的汽門彈簧，如閥門彈簧、高速柴油機(jī)的汽門彈簧等。等。 各式汽車板簧各式汽車板簧 各類汽車用變截面鋼板彈簧各類汽車用變截面鋼板彈簧 12/14/16Ton車軸用鋼板彈簧車軸用鋼板彈簧 n六、滾動(dòng)軸承鋼六、滾動(dòng)軸承鋼 （一）工作條件及性能要求（一）工作條件及性能要求 （1）在交變載荷作用下、受到強(qiáng)烈的摩擦）在交變載荷作用下、受到強(qiáng)烈的摩擦 ， -1高高 （2）硬度高而耐磨性好）硬度高而耐磨性好 （3）沖擊韌性好、強(qiáng)度高）沖擊韌性好、強(qiáng)度高

48、（二）高碳鉻軸承鋼化學(xué)成分（二）高碳鉻軸承鋼化學(xué)成分 1、高碳：、高碳：wc=0.95 1.15%，wCr1.65%， ws0.02%，wp Si Mn Ni Mo V WCr n2合金元素溶于合金元素溶于A中形成中形成合金奧氏體合金奧氏體，并在淬，并在淬火后形成合金馬氏體?；鸷笮纬珊辖瘃R氏體。n 形成碳化物元素由弱形成碳化物元素由弱強(qiáng)強(qiáng) nFe ， Mn ，Cr ，Mo ，W ，V ，Nb ，Zr ，Ti na 合金滲碳體合金滲碳體 n合金元素溶入滲碳體所形成的化合物。如：合金元素溶入滲碳體所形成的化合物。如：（Fe ,Mn）3C ，（，（Fe ,Cr）3C,（Fe,W）3C nb特殊碳化物

49、特殊碳化物:中、強(qiáng)碳化物元素形成的碳化物。中、強(qiáng)碳化物元素形成的碳化物。 間隙相：間隙相： WC ， Mo2C ， VC ，TiC 間隙化合物：間隙化合物：Cr23C6 ，Cr7C3 ，F(xiàn)e3Mo3C, Fe3W3Cn3形成合金碳化物形成合金碳化物n合金元素有些可與碳形成化合物，有些則不能與合金元素有些可與碳形成化合物，有些則不能與碳形成化合物。碳形成化合物。n:當(dāng)碳量較低時(shí)，強(qiáng)碳化物元素將優(yōu)先形成碳化物，當(dāng)碳量較低時(shí)，強(qiáng)碳化物元素將優(yōu)先形成碳化物，當(dāng)含量增加時(shí)，弱碳化物元素才形成碳化物。當(dāng)含量增加時(shí)，弱碳化物元素才形成碳化物。 n:如果鋼中已經(jīng)含有幾種碳化物，當(dāng)加入更強(qiáng)的碳化如果鋼中已經(jīng)含有

50、幾種碳化物，當(dāng)加入更強(qiáng)的碳化物元素時(shí)，它將首先從弱碳化物元素中奪取碳。物元素時(shí)，它將首先從弱碳化物元素中奪取碳。 n鋼中有鋼中有 Mo，W，Cr 隨含碳量增加形成化合物的順序隨含碳量增加形成化合物的順序是是Mo6C，Cr23 C6 ，Cr7C3， Fe3C，MoC，Cr7C3 加加入入 V ，奪，奪 Cr 中的中的 C ，形成，形成 VC 。Cr 溶解于溶解于 F, A中。中。 n非碳化物形成元素非碳化物形成元素 ： Cu ， Si ， Al ， Ni。 n形成非金屬一部分雜物：形成非金屬一部分雜物：大多數(shù)元素與鋼中的大多數(shù)元素與鋼中的氧、氮、硫可形成簡單的或復(fù)合的非金屬夾雜物。氧、氮、硫可形

51、成簡單的或復(fù)合的非金屬夾雜物。 n三、合金元素對熱處理的影響三、合金元素對熱處理的影響 n1、合金元素對碳擴(kuò)散的影響、合金元素對碳擴(kuò)散的影響 n碳化物形成元素，使碳化物形成元素，使C的擴(kuò)散速度減慢，碳化物不易的擴(kuò)散速度減慢，碳化物不易析出，析出后也較聚集狀大。非碳化物形成元素（除析出，析出后也較聚集狀大。非碳化物形成元素（除 Si 外）有增加擴(kuò)散速度作用。外）有增加擴(kuò)散速度作用。 n合金素均能增加鐵原子間結(jié)合力，使鐵的自擴(kuò)散速合金素均能增加鐵原子間結(jié)合力，使鐵的自擴(kuò)散速度下降。度下降。 n合金元素自身擴(kuò)散速度較慢。合金元素自身擴(kuò)散速度較慢。 n2、合金元素對鋼加熱轉(zhuǎn)變的影響、合金元素對鋼加熱轉(zhuǎn)

52、變的影響 n 大多數(shù)合金元素（除大多數(shù)合金元素（除 Ni ，Co 外）減緩?qiáng)W氏體化的外）減緩?qiáng)W氏體化的形成過程。形成過程。 大多數(shù)合金元素（除錳外）阻止奧氏體晶粒長大大多數(shù)合金元素（除錳外）阻止奧氏體晶粒長大 n六、低淬透性含鈦優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼六、低淬透性含鈦優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 n 1化學(xué)成分化學(xué)成分 Wc=0.50.7% 降低淬透性的主要措施：降低淬透性的主要措施： WMn0.250.28% WSi0.250.3% 加入少量強(qiáng)碳化物形成元素加入少量強(qiáng)碳化物形成元素 WTi=0.040.10% 2常用牌號：常用牌號：50Ti 、 60Ti 、 70Ti 3熱處理：熱處理：感應(yīng)加熱淬火感應(yīng)加熱淬火 n

53、七、易切削結(jié)構(gòu)鋼七、易切削結(jié)構(gòu)鋼 n 1成分成分：添加添加S、Pb、P、Ca WS=0.080.33% Wp0.15% WPb=0.150.35% Y+數(shù)字?jǐn)?shù)字+（Mn） 數(shù)字?jǐn)?shù)字平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬分?jǐn)?shù)平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬分?jǐn)?shù) 1化學(xué)成分化學(xué)成分 Wc0.20.3% Ws.p0.035% 2鋼板的組織鋼板的組織 鐵素體基體上分布有極少量的非金屬夾雜鐵素體基體上分布有極少量的非金屬夾雜物，極細(xì)而均勻的鐵素體晶粒。物，極細(xì)而均勻的鐵素體晶粒。 3常用的冷沖壓用鋼常用的冷沖壓用鋼：08F、08Al 八、冷沖壓鋼八、冷沖壓鋼第十二章第十二章 鑄鐵鑄鐵n1.概述概述 2.鑄鐵的石墨化鑄鐵的石墨化 n3.灰

54、鑄鐵灰鑄鐵 4. 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 n5.蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 6.可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 n7.合金鑄鐵合金鑄鐵 第十二章第十二章 鑄鑄 鐵鐵 第一節(jié)概第一節(jié)概 述述n鑄鐵鑄鐵含含C%大于大于2.11%，（，（ 2.54%）的）的Fe-C合金。它是以合金。它是以Fe，C，Si為主要元素并比碳鋼為主要元素并比碳鋼含有較多的含有較多的Mn、Si、P等雜質(zhì)的多元合金。等雜質(zhì)的多元合金。 n特點(diǎn)：特點(diǎn)：n 具有優(yōu)良的鑄造性能，減磨、耐磨、抗振和切具有優(yōu)良的鑄造性能，減磨、耐磨、抗振和切削加工性，缺口敏感性低。成本低、熔煉簡便。削加工性，缺口敏感性低。成本低、熔煉簡便。n根據(jù)碳在鑄鐵中的存在形式根據(jù)碳在鑄鐵中的

55、存在形式 n1、白口鑄鐵、白口鑄鐵：C除少量溶于除少量溶于F外，其余的碳都外，其余的碳都 以以Fe3C形式存在，其斷口呈銀白色，亞共晶，形式存在，其斷口呈銀白色，亞共晶，共晶，過共晶。共晶，過共晶。 n2、灰口鑄鐵、灰口鑄鐵：C全部或大部分以片狀石墨存在全部或大部分以片狀石墨存在于鑄鐵中，其斷口為灰暗色。于鑄鐵中，其斷口為灰暗色。 n3、麻口鑄鐵、麻口鑄鐵：C一部分以石墨形式存在類似灰一部分以石墨形式存在類似灰口鐵，另一部分以自由口鐵，另一部分以自由Fe3C形式存在，類似白形式存在，類似白口鐵。斷口上呈黑白相間的麻點(diǎn)。口鐵。斷口上呈黑白相間的麻點(diǎn)。 n根據(jù)石墨的形態(tài)不同，灰鑄鐵可分為根據(jù)石墨的

56、形態(tài)不同，灰鑄鐵可分為: n 1、普通灰口鑄鐵、普通灰口鑄鐵：鑄鐵中石墨呈片狀存在，它鑄鐵中石墨呈片狀存在，它的機(jī)械性能不高，但生產(chǎn)工藝簡單，價(jià)格低廉，的機(jī)械性能不高，但生產(chǎn)工藝簡單，價(jià)格低廉，工業(yè)上應(yīng)用較廣。工業(yè)上應(yīng)用較廣。 n 2、球墨鑄鐵、球墨鑄鐵：鑄鐵中石墨呈球狀存在。鑄鐵中石墨呈球狀存在。 n 3、蠕墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵：石墨形態(tài)介于片狀與球狀之間，石墨形態(tài)介于片狀與球狀之間，故性能也介于灰鑄鐵與球墨鑄鐵之間。故性能也介于灰鑄鐵與球墨鑄鐵之間。 n 4、可鍛鑄鐵、可鍛鑄鐵：鑄鐵中石墨呈團(tuán)絮狀存在。鑄鐵中石墨呈團(tuán)絮狀存在。 鑄鐵的組織（除白口鑄鐵以外）可以認(rèn)為是鋼鑄鐵的組織（除白口鑄鐵以外

57、）可以認(rèn)為是鋼的組織，基體上分布著不同形狀、大小、數(shù)量的的組織，基體上分布著不同形狀、大小、數(shù)量的石墨。石墨。 主要有主要有鐵素體、珠光體、鐵素體鐵素體、珠光體、鐵素體+ +珠光體三類珠光體三類。由于基體組織不同灰鑄鐵可分為由于基體組織不同灰鑄鐵可分為鐵素體灰鑄鐵、鐵素體灰鑄鐵、珠光體灰鑄鐵和鐵素體加珠光體灰鑄鐵。珠光體灰鑄鐵和鐵素體加珠光體灰鑄鐵。 二、鑄鐵組織的形成二、鑄鐵組織的形成 無論是鑄鐵的基體組織，還是游離態(tài)石墨，它們無論是鑄鐵的基體組織，還是游離態(tài)石墨，它們的形成都與鑄鐵的石墨化有關(guān)。的形成都與鑄鐵的石墨化有關(guān)。 鑄鐵中石墨的結(jié)晶過程叫做石墨化過程。鑄鐵中石墨的結(jié)晶過程叫做石墨化

58、過程。（ 一）、鑄鐵組織的形成一）、鑄鐵組織的形成 n 從成分和結(jié)構(gòu)方面來說，從鑄鐵液相或奧氏體從成分和結(jié)構(gòu)方面來說，從鑄鐵液相或奧氏體中析出滲碳體比析出石墨碳較為容易。中析出滲碳體比析出石墨碳較為容易。 當(dāng)鐵液中當(dāng)鐵液中C、Si含量較高時(shí)，冷卻速度非常含量較高時(shí)，冷卻速度非常緩慢時(shí)，可直接從鐵液中析出石墨。已經(jīng)緩慢時(shí)，可直接從鐵液中析出石墨。已經(jīng)形成滲碳體的鑄鐵，在高溫下長時(shí)間退火，形成滲碳體的鑄鐵，在高溫下長時(shí)間退火，可使?jié)B碳體分解出石墨碳。可使?jié)B碳體分解出石墨碳。 F3C3Fe+C 根據(jù)成分和冷卻速度的不同，鐵碳合金的根據(jù)成分和冷卻速度的不同，鐵碳合金的結(jié)晶過程和組織形成規(guī)律，結(jié)晶過程和

59、組織形成規(guī)律，可用可用Fe-F3C和和Fe-C相圖相圖綜合在一起形成的鐵碳雙重相圖綜合在一起形成的鐵碳雙重相圖來描述。來描述。1、Fe-C雙重相圖雙重相圖 n虛線表示虛線表示Fe-C（G）相圖。虛線均位于實(shí)線的上方或左上）相圖。虛線均位于實(shí)線的上方或左上方，方，F(xiàn)e- G比比Fe-Fe3C相圖更加穩(wěn)定（相圖更加穩(wěn)定（圖圖12-2） 2 2、石墨化過程、石墨化過程 n石墨化過程石墨化過程鑄鐵中石墨的形成過程。鑄鐵中石墨的形成過程。 1 石墨化的方式石墨化的方式 n （1）按照）按照Fe-C（G）相圖，有液態(tài)和固態(tài)中）相圖，有液態(tài)和固態(tài)中直接析出石墨。直接析出石墨。 n （2） 按照按照Fe-Fe

60、3C相圖結(jié)晶滲碳體，隨后滲相圖結(jié)晶滲碳體，隨后滲碳體在一定條件下分解出石墨。碳體在一定條件下分解出石墨。 2 石墨化過程石墨化過程 n 第一階段：（液態(tài)階段）石墨化，包括沿第一階段：（液態(tài)階段）石墨化，包括沿C線析出的一次石墨線析出的一次石墨G以及共晶轉(zhuǎn)變時(shí)形成的共以及共晶轉(zhuǎn)變時(shí)形成的共晶石墨晶石墨G共晶。共晶。n 中間階段（共晶中間階段（共晶共析階段）石墨化：過飽和的奧氏共析階段）石墨化：過飽和的奧氏體沿著體沿著ES線冷卻時(shí)析出的二次石墨線冷卻時(shí)析出的二次石墨G ： n n n n第二階段：（共析階段）石墨化，即共析轉(zhuǎn)變階段，由第二階段：（共析階段）石墨化，即共析轉(zhuǎn)變階段，由奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素