金屬工藝學課件

緒論理解工程材料和成形工藝基本概念、分類理解工程材料和成形工藝發(fā)展史理解本課程學習辦法及學習目標1/98一、金屬工藝學內(nèi)容

1.工程材料：金屬材料，非金屬材料，復合材料等

2.成形工藝：鑄造、鍛壓、焊接、機械加工等二、工程材料發(fā)展過程石器→青銅器→鐵器→新材料2/98三、成形技術發(fā)展趨勢

1.常規(guī)成形工藝鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、機械加工

2.特種加工、精密加工、復合加工等

3/98四、課程總體目標和任務本課程是研究和應用機械零件常用材料和工藝一門綜合性技術基礎課。1.掌握常用材料性能、分類、用途，能夠正確選材，取得變化材料性能初步能力。2.掌握常用材料成形工藝辦法與工藝操作基本知識，并建立質(zhì)量與經(jīng)濟概念。4/98第1章金屬材料與機械制造過程第1節(jié)金屬材料分類一、金屬材料概念金屬材料是由金屬元素或以金屬元素為主要材料，并具有金屬特性工程材料。包括：

1.純金屬

2.合金，如銅鋅合金，鐵碳合金等。純金屬和合金，性能有很大不一樣，強度、硬度等。合金一般具有較好力學性能。

5/98二、金屬材料分類1.鋼鐵材料（1）鑄鐵（2）鋼：非合金鋼、低合金鋼、合金鋼

2.非鐵金屬材料銅、鋁、鈦、鋅及其合金，軸承合金等

6/98第2節(jié)鋼鐵材料生產(chǎn)過程概述一、煉鐵其實質(zhì)是從鐵礦石中提取鐵和其他有用元素形成生鐵，是一種還原過程。產(chǎn)品主要兩種：

1.鑄造生鐵

2.煉鋼生鐵，硅含量低﹤1.5%二、煉鋼是一種氧化過程，利用氧化作用減少碳和其他雜質(zhì)。

1.鋼脫氧TZ,Z,b,F2.產(chǎn)品：板材、管材、線材、型材等7/98第三節(jié)機械制造過程概述設計制造使用8/98第二章金屬性能想一想：如何選擇做鐵錘材料和捆扎物件材料？材料性能是選材根據(jù)。如何評定材料性能呢？9/98

金屬材料性能10/98第一節(jié)金屬力學性能在機械行業(yè)中,一般以力學性能指標作為選材和設計根據(jù).(強度、塑性、剛度、硬度、韌性、疲勞強度）一、強度和塑性1.概念2.拉伸試驗（試件、辦法）11/983.材料拉伸曲線分析百分比極限sp彈性極限se屈服強度ss抗拉強度sb斷裂強度sk12/984.塑性指標斷面伸長率δ=斷面收縮率ψ=塑性指標對材料使用影響（1）易變形（2）防超載（3）對脆性材料易斷裂13/98二、硬度1.衡量材料軟硬程度，抵抗局部變形、塑變、壓痕能力。2.評定指標（試驗）布氏硬度HBW

洛氏硬度HRAHRBHRC

維氏硬度HV

14/98本節(jié)中所講材料力學性能指標及應用剛度：剛度設計中，考慮構(gòu)件在受力時發(fā)生彈性變形量。主要力學性能是材料彈性模量。如精密機床主軸等零構(gòu)件彈性指標：彈性極限和彈性模量是設計彈性零件考慮性能指標。如汽車板簧和各類彈簧等屈服強度和塑性：一般零件抗斷裂設計。硬度：在耐磨零件中必須考慮性能指標。如滾珠軸承等.15/98三、韌性（一）基本概念 靜載荷和沖擊載荷斷裂分類：韌性斷裂和脆性斷裂斷裂過程：裂紋萌生和裂紋擴展韌性：表達材料在塑性變形和斷裂過程中吸取能量能力。16/98韌性斷裂和脆性斷裂斷口微觀形貌韌性斷口脆性斷口17/98（二）沖擊韌性及衡量指標沖擊韌性：材料在沖擊載荷下吸取塑性變形功和斷裂功能力，是材料強度和塑性綜合體現(xiàn)。衡量指標：沖擊吸取功Ak

沖擊韌度ak(ak＝Ak/Fk)應用：評價材料韌性好壞，與屈服強度結(jié)適用于一般零件抗斷裂設計。低溫沖擊試驗：(材料韌脆轉(zhuǎn)變溫度TK)18/98四、疲勞強度交變載荷：載荷大小和方向隨時間發(fā)生周期變化載荷。疲勞斷裂：零件在交變載荷下通過長時間工作而發(fā)生斷裂現(xiàn)象成為疲勞斷裂。疲勞斷裂過程：裂紋萌生、疲勞裂紋擴展、最后斷裂。19/98二、疲勞斷口特點疲勞斷口示意圖20/98疲勞源區(qū)和疲勞擴展區(qū)微觀形貌一種疲勞源兩個疲勞源微裂紋疲勞條紋21/98四、影響疲勞抗力原因載荷類型材料本質(zhì)零件表面狀態(tài)工作溫度腐蝕介質(zhì)22/98第四章鐵碳合金狀態(tài)圖?鐵碳合金成份、組織、性能、用途之間關系如何？第一節(jié)鐵碳合金基本知識一、鐵素體(F)：c在α-Fe中形成間隙固溶體。性能特點，σb、HB較低，δ和αk高體心立方晶格二、奧氏體(A):c在γ-Fe中形成間隙固溶體。面心立方晶格，高溫組織，塑性好。23/98三、滲碳體（Fe3C）間隙化合物，屬于強化相，高溫可分解，復雜晶格類型。四、珠光體（P）：由A冷卻共析反應形成，是F和Fe3C組成機械混合物。綜協(xié)力學性能好。五、萊氏體(Ld):高碳合金共晶轉(zhuǎn)變形成，是A和Fe3C機械混合物，低溫時，轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏厝R氏體。塑性差硬度高。24/98第二節(jié) Fe-Fe3C相圖Fe-Fe3C相圖中主要點、線和相區(qū)。Fe-Fe3C相圖中主要轉(zhuǎn)變及產(chǎn)物。應用Fe-Fe3C相圖分析典型成份鐵碳合金結(jié)晶過程。分析室溫下得到相和組織組成物。會用杠桿定律計算室溫下相和組織組成物質(zhì)量分數(shù)。碳對鐵碳合金平衡組織和性能影響。25/98一、基本概念相圖：表達合金在遲緩冷卻平衡狀態(tài)下相或者組織與溫度、成份間關系圖形，又稱狀態(tài)圖或平衡圖。相圖分類（根據(jù)組元數(shù)量分） 二元相圖（兩個組元配成合金體系） 三元相圖（三個組元配成合金體系）3相圖建立：試驗測定不一樣成份合金轉(zhuǎn)變溫度，將所有開始轉(zhuǎn)變點連接起來，將所有轉(zhuǎn)變結(jié)束點連接起來。液相線固相線26/9827/9828/98二、Fe-Fe3C相圖相圖中點（14個）（1）組元熔點：

A(0,1538)鐵熔點

D(6.69,1227)Fe3C熔點（2）同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點

N（0，1394）d-Fe

g－Fe G（0，912）g－Fe

a-Fe（3）碳在鐵中最大溶解度點

P（0.218，727）碳在a-Fe中最大溶解度

E（2.11，1148）碳在

g-Fe中最大溶解度

H(0.09，1495）碳在

d-Fe中最大溶解度

Q（0.0008，RT）室溫下碳在a-Fe中溶解度Fe-Fe3C相圖29/98三相共存點

S（共析點）（g＋a＋Fe3C）

C（共晶點）（g＋L

＋Fe3C）

J（包晶點）（d＋g＋L

）相圖中線液相線(ＡＢＣＤ):結(jié)晶時液相成份，在其上體系為液相固相線（ＡＨＪＥＣＦ）：結(jié)晶時固相成份，其下為固相。Fe-Fe3C相圖（5）其他點B（0.53，1495）發(fā)生包晶反應時液相成份F（6.69,1148)滲碳體

K(6.69,727)滲碳體30/98表達恒溫轉(zhuǎn)變線：HJB包晶轉(zhuǎn)變

ECF共晶轉(zhuǎn)變

PSK共析轉(zhuǎn)變相圖中相區(qū) 單相區(qū)（4個＋1個）L、a、g、d（＋Fe3C）兩相區(qū)（7個）L+d,L+Fe3C，L+g,

d+g,g+a g+Fe3C,a+Fe3

固溶度線：ES碳在奧氏體中最大溶解度隨溫度變化線 （溫度

，最大溶解度

）；（0.77%--2.11%）

PQ

：碳在鐵素體中最大溶解度隨溫度變化線 （溫度

，最大溶解度

）(0.0008%—0.0218%)

同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變線：NH和NJ，GS和GP31/984.共析轉(zhuǎn)變含義：在恒溫下由一種固定成分固相同步生成兩個固定成分新固相轉(zhuǎn)變。(在Fe—Fe3C體系中，在7270C下由S點成分g相同是生成P點成分a相和Fe3C；產(chǎn)物：a相和Fe3C兩相混合物，以層片形式混合，稱為珠光體，用P表達。合金范圍：Wc:0.0218%—6.69%(合金成分線與PSK線相交)S點:共析點，（0.77，727）(具有S點成分Fe—C合金冷卻至7270C時，合金所有發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，生成珠光體。)aP0.0218gs0.77Fe3C6.69+727oC珠光體32/985.共晶轉(zhuǎn)變含義：由一定成份液相在恒溫下同步轉(zhuǎn)變成兩個一定成份固相轉(zhuǎn)變。 （Fe-Fe3C系：由C點成份液相在11480C下同步生成具有E點成份g相和Fe3C。）發(fā)生共晶反應成份范圍：Wc：2.11%—6.69%(合金成份線與ECF線相交)

產(chǎn)物：gE和Fe3C兩相混合物，稱為萊氏體。用Ld表達。 （Fe3C為基體；gE

呈粒狀或桿狀分布在基體上）共晶點C

(4.3,1148)

gE2.11Lc4.3Fe3C6.69+1148oCgEFe3C萊氏體33/98三、碳對鐵碳合金平衡組織和力學性能影響1鐵碳合金按碳質(zhì)量分數(shù)和平衡組織分類白口鑄鐵工業(yè)純鐵Wc<0.0218%組織：鐵素體和少許三次滲碳體鋼亞共析鋼（Wc<0.77%）

共析鋼（Wc＝0.77%）過共析鋼（Wc>0.77%)組織：鐵素體和珠光體組織：珠光體和二次滲碳體組織：珠光體亞共晶白口鑄鐵(Wc>2.11%)組織：珠光體＋二次滲碳體 ＋萊氏體共晶白口鑄鐵(Wc＝4.3%)組織：萊氏體過共晶白口鑄鐵(Wc>4.3%)組織：一次滲碳體＋萊氏體34/982碳對合金平衡組織影響（Fe3C形態(tài))F+Fe3CIIIFe3C位于晶界，細小薄片F(xiàn)+PFe3C呈層片狀與鐵素體片混合（相間）P＋Fe3CIIPFe3C呈層片狀與鐵素體片混合（相間）Fe3C呈層片狀與鐵素體片混合（相間）尚有一部分Fe3C沿晶界分布呈連續(xù)網(wǎng)狀P＋Fe3CII＋L’dFe3C呈層片狀與鐵素體片混合（相間）Fe3C作為萊氏體基體L’dFe3C作為萊氏體基體L’d+Fe3CIFe3C為粗大長片狀Fe3C作為萊氏體基體含碳量逐漸增加35/983含碳量對力學性能影響（1）含碳量增加，硬度增加（2）含碳量增加，塑性韌性減少（3）含碳量增加，強度先增后降（0.9%最高）鐵素體(F)：軟而韌滲碳體(Fe3C):硬而脆36/98四Fe—Fe3C相圖應用1為選材提供成份根據(jù)。

2為制定熱加工工藝提供根據(jù)。（1）制定熱處理工藝根據(jù)（2）為制定熱加工工藝提供根據(jù)，包括鑄造、鑄造、焊接、熱處理）37/98第六章鋼熱處理鋼熱處理:加熱、保溫、冷卻，變化組織、性能。38/98第一節(jié)鋼在加熱時轉(zhuǎn)變（一般理解）1復習“鋼在室溫下組織”：亞共析鋼，共析鋼，過共析鋼組織組成物。以共析鋼為例，理解鋼在加熱時（727°C以上）組織轉(zhuǎn)變。（相圖上組織和相轉(zhuǎn)變是可逆。）影響奧氏體晶粒大小原因。Fe-Fe3C相圖39/98一鋼在加熱時組織轉(zhuǎn)變（以共析鋼為例）1共析鋼加熱到727°C（A1)以上，珠光體轉(zhuǎn)變成奧氏體。（四個階段）轉(zhuǎn)變步驟奧氏體形核奧氏體核長大殘余滲碳體溶解奧氏體成份均勻化(a)(b)(c)(d)40/98二奧氏體晶粒大?。?）加熱溫度和保溫時間（2）合金元素41/98第二節(jié)過冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖（重點內(nèi)容）

知識重點過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及其性能；影響c曲線原因應用等溫轉(zhuǎn)變圖判斷鋼冷卻至室溫組織42/98過冷奧氏體定義：把在727°C下列尚未發(fā)生轉(zhuǎn)變不穩(wěn)定奧氏體稱為過冷奧氏體。過冷奧氏體轉(zhuǎn)變是在臨界點下列某個恒溫下發(fā)生，就稱為過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變在連續(xù)冷卻過程中發(fā)生，稱為過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變。

過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖（共析鋼）1等溫轉(zhuǎn)變圖建立試驗測定43/982等溫轉(zhuǎn)變圖又稱TTT圖或者C曲線轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變終止線44/98三、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變類型及其產(chǎn)物

1、珠光體轉(zhuǎn)變（共析轉(zhuǎn)變A→P）發(fā)生溫度：7270C---5600C

產(chǎn)物：珠光體7270C---6500C：珠光體片層較粗，P（珠光體）6500C---6000C：珠光體層片較細，S（索氏體）6000C--5600C：珠光體層片極細，T(托氏體)層片變細，強度硬度增加，塑性韌性有所增加。

珠光體鐵素體和滲碳體層片粗細與轉(zhuǎn)變溫度有關。溫度越低，珠光體層片越細。珠光體形成45/982、貝氏體轉(zhuǎn)變

560--3500C:貝氏體呈羽毛狀，稱為上貝氏體，記為B上.350--Ms（2300C）：貝氏體呈針葉狀，稱之為下貝氏體，記為B下。（1）轉(zhuǎn)變溫度：560—Ms（2300C）（2）產(chǎn)物：貝氏體（3）貝氏體：由過飽和鐵素體和滲碳體組成混合物。（4）貝氏體形狀和性能：（與等溫溫度有關）上貝氏體形成過程與形貌下貝氏體形成過程與形貌特性46/98（5)性能：上貝氏體硬度高，塑性、韌性差，不用。

下貝氏體高強度、硬度、塑性韌性較好，。工業(yè)中應用于中碳鋼和中碳合金鋼制造零件中。3馬氏體轉(zhuǎn)變（1）轉(zhuǎn)變溫度：Ms（230°C）－Mf（2）產(chǎn)物：馬氏體（3）馬氏體：碳在a--Fe中形成過飽和鐵素體，具有體心正方構(gòu)造。

馬氏體形成示意圖47/98（4）形貌：低碳馬氏體：呈板條狀高碳馬氏體：呈透鏡狀，片狀，中間有脊線。

馬氏體形貌（5）性能特點：硬而脆，且隨Wc增加而增加。

必須通過回火才能使用。回火后：高碳馬氏體具有高強度高硬度、高耐磨性。低碳馬氏體具有好綜合性能。（6）應用高碳馬氏體用于高硬度高耐磨性零件，如車刀、銑刀等。低碳馬氏體用于綜合性能好零件，如發(fā)動機連桿螺栓、缸蓋螺栓，石油鉆井吊環(huán)、吊鉗等。

48/98四影響C曲線主要原因

1含碳量含碳量合金元素等溫轉(zhuǎn)變圖合金元素除Co（鈷）元素外，其他合金元素溶入奧氏體后使C曲線右移。

C曲線形狀C曲線距縱坐標距離Ms、Mf溫度影響49/98五過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖：又稱CCT曲線在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變過程中，亞共析鋼有貝氏體轉(zhuǎn)變，共析鋼和過共析鋼無貝氏體轉(zhuǎn)變。CCT曲線測定比TTT曲線困難。CCT曲線C曲線CCT曲線50/98六c曲線應用

(用c曲線估計碳鋼連續(xù)冷卻至室溫得到組織)A－PC曲線冷卻速度線A

PA

BA

M51/98

一般熱處理作用改善材料切削加工性能；提升材料力學性能，確保零件安全運行。第三節(jié)退火和正火退火：采取爐冷，冷卻速度很低

球狀珠光體完全退火球化退火去應力退火再結(jié)晶退火亞共析成份碳鋼和合金鋼共析或過共析碳鋼和合金鋼分類52/982正火（采取空冷，冷卻速度較快）目低碳鋼：調(diào)整硬度（合適增加硬度），利于切削；過共析鋼：消除網(wǎng)狀二次滲碳體，利于珠光體球化。中碳鋼：一般零件最后熱處理；

退火和正火選擇（從下列三個方面考慮）提升切削加工性能性能成本53/98第四節(jié)淬火淬火（采用水冷、油冷，冷卻速度很大）目：獲得馬氏體工藝：加熱－保溫－水冷（油冷）常用淬火介質(zhì):水、鹽水、油鋼淬透性（鋼一種性能）（1）定義：鋼在淬火時取得馬氏體能力。（2）淬透性測定：臨界直徑法，頂端淬火法（3）影響淬透性原因：合金元素，碳含量（4）選材與淬透性抱負淬火介質(zhì)54/98

一般規(guī)律1）表面和心部力學性能一致零件，即要求表面和心部組織一致；如螺栓、連桿、鍛模、錘桿（承受拉壓載荷）

選用淬透性高鋼；

2）表面心部力學性能不一致（表面強度硬度要求高某些，心部塑性韌性要求高），組織能夠不一致。如軸類零件，冷鐓模具、齒輪。

選用淬透性低鋼。3）焊接件：選用淬透性低鋼。

55/98第五節(jié)回火（與淬火配合）（1）定義：將淬火鋼重新加熱至A1（727

C)溫度下列某個溫度，保溫一定期間后冷卻至室溫工藝操作。（2）目標：減少馬氏體脆性，增加塑性韌性。穩(wěn)定組織。減少內(nèi)應力。調(diào)整鋼硬度。

（3）回火類型低溫回火溫度：150—2023C；得到組織：M回（過飽和鐵素體+e碳化物）56/98性能：高硬度、高耐磨性，內(nèi)應力、脆性減少。應用：高碳鋼、高碳合金鋼制造工具和模具、滾動軸承；滲碳和表面淬火零件.(Wc>0.6%)

中溫回火溫度：350—5000C；得到組織：T回（針葉狀鐵素體+極細小顆粒滲碳體組成）性能：高強度、硬度，高彈性極限及屈服強度；具有一定塑性、韌性；應用：Wc=0.5—0.7%碳鋼、合金鋼制造多種彈簧。

57/98高溫回火溫度：500-6500C，組織：S回（由等軸狀鐵素體和球狀滲碳體組成）性能：具有合適強度、硬度和足夠塑性、韌性（即良好綜合性能）。應用：用于Wc為0.3—0.5%中碳鋼和合金鋼制造軸、連桿、螺栓等。生產(chǎn)上將淬火和高溫回火稱為“調(diào)質(zhì)處理”。一般規(guī)律：隨回火溫度↑，強度、硬度↓，塑性韌性↑?；鼗饻囟扰c力學性能58/98第六節(jié)金屬時效1。自然時效2。熱時效3。變形時效4。振動時效59/98第七節(jié)鋼表面熱處理

知識重點表面熱處理目標、分類常用表面熱處理工藝理解表面熱處理典型零件60/98一、基本概念目標：使零件具有“表硬心韌”性能特點。

二、分類表面淬火表面化學熱處理表面淬火：表面與心部成份一致，組織不同樣。

1工藝：將工件表面迅速加熱到奧氏體區(qū)，在熱量尚未達成心部時立即迅速冷卻，使表面得到一定深度淬硬層，而心部仍保持原始組織一種局部淬火辦法。

61/982分類火焰加熱表面淬火感應加熱表面淬火激光加熱表面淬火

火焰加熱表面淬火

材料及典型零件中碳鋼（Wc0.4—0.5%）,如40、45鋼機床齒輪、軸等零件。常用表面淬火辦法淬硬層深度：2—6mm長處：辦法簡便；無需特殊設備；適用于單件、小批量生產(chǎn)零件；缺陷：需要操作純熟，不然造成質(zhì)量不穩(wěn)定

62/98應用：軋鋼機齒輪、軋輥；礦山機械齒輪、軸；機床導軌、齒輪；

感應加熱表面淬火淬硬層與頻率有關：

0.2—2mm，高頻感應加熱（100—1000KHZ）

2---8mm，中頻感應加熱（0.5—10KHZ）；

〉10—15mm，工頻感應加熱（50HZ）

特點：淬火質(zhì)量好，表層組織細、硬度高、脆性小、生產(chǎn)效率高、便于自動化，缺陷是設備昂貴，勞動條件差。

63/98激光加熱表面淬火工藝：將高功率密度激光束照射到工件表面，使表面迅速加熱到奧氏體區(qū)，依靠工件本身熱傳導迅速自冷而取得一定淬硬層工藝操作。

硬化層：1—2mm

應用：汽車、拖拉機汽缸套、汽缸、活塞環(huán)、凸輪軸等零件；特點：淬火質(zhì)量好，組織超細化，硬度高、脆性極小、工件變形小、不需要回火、節(jié)省能源、無污染、效率高、便于自動化，不過設備昂貴。64/98四、表面化學熱處理（表層與心部成份、組織都不一樣）1工藝:將工件置于某種化學介質(zhì)中，通過加熱、保溫和冷卻使介質(zhì)中某些元素滲入工件表層以變化工件表層化學成份和組織，從而達成“表硬心韌”性能特點。

2

可滲元素：滲碳、氮、碳氮共滲（C、N、C\N）滲硼、鉻(B、Cr）滲鋁、硅(Al、Si)

滲硫(S)65/983滲碳（重點內(nèi)容）（1）常用材料：低碳鋼或者低碳合金鋼，如，20，25，（20CrMnTi）（用于汽車齒輪）（2）介質(zhì)：最常用氣體（煤油、苯、甲醇等高溫分解混合氣體（CO,CH4C2H4等））具有活性碳原子

（3）過程：吸附：活性碳原子吸附至工件表面擴散：碳原子向工件里層擴散。（4）溫度：在奧氏體區(qū)，900—9500C

時間：根據(jù)滲層深度而定，約10小時左右，66/98（5）熱處理：滲碳+淬火+低溫回火組織表層：高碳回火馬氏體+碳化物+A’

組織心部：F+P或者M回（低碳）+F+A’

典型零件工藝路線制定1軸類零件（機床主軸）（1）分析工作條件：承受中等交變扭矩載荷、交變彎曲載荷或者是拉壓載荷；局部（軸頸、花鍵）承受摩擦和磨損。（2）失效形式：疲勞斷裂，軸頸處磨損（主要方式）；沖擊過載斷裂等（偶爾發(fā)生）67/98（3）性能要求：高疲勞強度；良好綜合性能；局部高硬度；（4）中碳鋼或者中碳合金鋼：45（40Cr）

（5）工藝路線：下料→鑄造→正火→粗加工→調(diào)質(zhì)(淬火+高溫回火)→局部表面淬火+低溫回火→精磨→成品；（6）組織：表面：回火馬氏體心部：回火索氏體68/982、齒輪（低碳鋼、表面滲碳）(1)工作條件:齒輪根部承受交變彎曲應力；（傳遞扭矩時）;齒嚙合時齒面承受較大接觸壓應力并受強烈摩擦和磨損；換擋、氣動、制動時齒輪承受一定沖擊。(2)失效形式：齒折斷（疲勞斷裂和沖擊過載斷裂）；齒表面磨損。（3）性能要求：高疲勞強度和表面硬度，心部具有足夠塑性韌性。（4）選材：低碳鋼（20，25）（5）工藝路線：下料→鑄造→正火→機加工→滲碳+淬火+低溫回火→噴丸→精磨→成品；69/98第八章鑄鐵知識重點熟悉石墨化過程熟悉常用幾個鑄鐵組織和應用70/98第一節(jié)概述

知識重點鑄鐵種類鑄鐵石墨化71/98一、石墨化過程

(分為三個階段）1石墨化：把鑄鐵中石墨形成過程稱為石墨化。

2石墨化三個階段

（1）高溫石墨化階段：從液相中直接結(jié)晶出石墨：L→GI(Wc>4.26%)

通過共晶反應形成石墨：11540C：Lc’→gE’+G共（2）中間石墨化階段

11540C—7380C冷卻過程中從g相中析出石墨:g→GII；(3)低溫石墨化階段在7380C通過共析反應形成石墨：gs’→ap+G72/983鑄鐵石墨化過程對室溫組織影響高、低溫石墨進行徹底F+G:低溫石墨化不徹底

F+P+G:低溫石墨化未進行

P+G：二、影響石墨化原因1、化學成份

C,Si,P,AL,Cu,Ni,Co促進石墨化過程。

Wc↑，有助于石墨形核；對石墨化過程有利；

WSi↑,共晶溫度↑，共晶點成份↓，也有助于石墨析出。2、冷卻速度冷卻速度愈低，愈有助于石墨化過程。73/98第二節(jié)鑄鐵分類和應用

知識重點灰口鑄鐵石墨形態(tài)、組織及應用74/98

一、灰口鑄鐵分類：（以石墨形態(tài)分類）

1、灰鑄鐵：石墨為片狀；成份：C：2.5—4.0%，Si：1.0—2.5%，少許Mn,S,P等。組織：F+G（片）；F+P+G(片)；

P+G(片)；性能：抗壓不抗拉；耐磨、消振性好；缺口敏感性低；牌號：HT+數(shù)字→表達最低抗拉強度。應用：機床床座，床身、工作臺；汽車拖拉機汽缸、汽缸套等。

75/982、球墨鑄鐵：石墨為球狀；

成份：C：3.8—4.0%，Si

：2.0—2.8%，Re:0.03—0.05%組織：F+G（球）；F+P+G(球)；P+G(球)；

性能：良好抗拉強度，彎曲疲勞強度，塑性、韌性；優(yōu)秀鑄造性，可切削加工性及低缺口敏感性。（可熱處理或合金化）；牌號：QT+數(shù)字-數(shù)字球鐵最低抗拉強度斷后延伸率應用：F+G:汽車拖拉機底盤零件；閥體、閥蓋；F+P+G:機油泵齒輪；P+G:替代中碳鋼制造柴油機、汽油機曲軸、連桿、車床主軸。76/983、可鍛鑄件：石墨為團絮狀（不可鑄造）

成份：C：2.4—2.8%；Si：1.2—2.0%；少許Mn,S,P等元素。制備：（不一樣其他幾類鑄鐵）將亞共晶白口鑄鐵進行石墨化退火，F(xiàn)e3C在固態(tài)下分解形成團絮狀石墨。（9000C---9800C保溫15小時左右。）組織：F+G；P+G

性能：介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間（相對于片狀石墨，團絮狀石墨對基體切割作用?。茫盒螤顝碗s、承受沖擊載荷薄壁零件。（汽車前后輪殼，減速器外殼等）

77/984、蠕墨鑄鐵：石墨呈蠕蟲狀和球狀（少許）成份：C：3.5—3.9%；Si：2.2—2.8%；少許Mn,P,S等；

組織：F+G（蠕蟲狀、球狀）；

F+P+G（蠕蟲狀、球狀）；

P+G（蠕蟲狀、球狀）性能：蠕蟲狀石墨長寬比小，尖端圓鈍對基體切割作用小?？估瓘姸?、塑性、疲勞強度>灰鑄鐵導熱性、鑄造性、可切削性>球墨鑄鐵

應用：熱循環(huán)載荷條件下鋼錠模，玻璃模具，柴油機汽缸、氣缸蓋、排氣管、剎車件等。

78/98

第三節(jié)合金鑄鐵向鑄鐵中添加某些合金元素可取得某些合金鑄鐵，滿足高強度、耐熱、耐蝕、耐磨等特殊性能要求。高強度合金鑄鐵：加入Cr,Ni,Cu,Mo等；（制造曲軸、連桿等）耐熱鑄鐵：加入AL,Cr,Si等；（制造加熱爐爐底板、煙道擋板等）耐蝕鑄鐵：加入Si,AL,Cr,Mo,Cu,Ni等；（制造化工行業(yè)管道、閥門等）耐磨合金鑄鐵：加入Cr,V,Mo,Ti，Re等；（制造大型球磨機襯板等）

79/98灰鑄鐵組織G片+P+F80/98可鍛鑄鐵組織G團絮+F81/98球墨鑄鐵組織G球+P82/98共晶白口鑄鐵組織Ldˊ83/98第九章有色金屬極其合金

力學性能：高比強度（強度/密度）；

物理性能：導電性、導熱性、無磁性、形狀記憶特性化學性能：耐腐蝕

84/98第一節(jié)鋁合金及其應用知識重點鋁合金強化方式鋁合金分類及應用85/98一、純鋁性能特點及應用：輕，密度低→配備鋁合金抗大氣腐蝕→包覆材料導電導熱性好→導線、電容加工性能好→包裝材料強度低→不能作為承受載荷構(gòu)造材料應用

二、鋁合金：向鋁中加入合金元素→鋁合金。常加合金元素：主：Cu,Mg,Si,Zn,Mn等；微：Ti,Zr,Cr,B等；

純鋁牌號：四位字符（以1開頭，第二位表達純鋁成份情況，第三、四位表達鋁質(zhì)量分數(shù)小數(shù)點后兩位數(shù)。）如1A97,表達w(AL)=99.97%86/981鋁合金分類變形鋁合金（D以左）鑄造鋁合金（D以右）不能熱處理強化鋁合金能熱處理強化鋁合金共晶點合金元素87/982鋁合金強化方式變形強化（加工硬化）

變質(zhì)處理（細晶強化）：適合鑄造鋁合金

固溶強化：鋁合金都有

時效強化：（重點）可熱處理強化鋁合金。

時效強化：鋁合金淬火后在室溫或者較低溫度下加熱保溫一段時間，隨時間延長其強度硬度顯著增加現(xiàn)象。

時效強化步驟：固溶處理（淬火）

時效得到過飽和相過飽和相中析出強化相自然時效人工時效88/98時效曲線89/98變質(zhì)處理：常用于鑄造鋁合金未變質(zhì)處理組織變質(zhì)處理組織90/98三常用鋁合金變形鋁合金（D成份以左合金）鑄造鋁合金（D成份以右合金）1變形鋁合金（D’成份以左合金）：制成多種型材、棒料、板、管、線、箔等。

牌號：四位字符（2020）（第一位為數(shù)字，表達鋁合金組別2：銅（Cu）為主要合金元素鋁合金

3：錳（Mn)為主要合金元素鋁合金4:硅（Si）為主要合金元素鋁合金5：鎂（Mg）為主要合金元素鋁合金6：鎂和硅（Mg/Si)為主要合