汽車機械基礎(chǔ)

汽車機械基礎(chǔ)機電工程系《汽車機械基礎(chǔ)課程組》第一節(jié)金屬的晶體結(jié)構(gòu)一、晶體的基本概念

在自然界中除了一些少數(shù)的物質(zhì)（如普通玻璃、松香等）以外，包括金屬在內(nèi)的絕大多數(shù)固體都是晶體晶體:所謂晶體是指其原子（離子或分子）在空間呈規(guī)則排列的物體。非晶體晶體第9章黑色金屬二、常見金屬的晶體結(jié)構(gòu)類型常見金屬的晶體結(jié)構(gòu)1.晶格把點陣中的結(jié)點假想用一系列平行直線連接起來構(gòu)成空間格子稱為晶格。體心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格常見金屬的晶體結(jié)構(gòu)體心立方晶格原子數(shù)1＋8×(1/8)=2典型金屬：

-Fe、Cr、Mo、W、V、K、Na、Ba、Nb性能特點：強度很高，塑性較好致密度：68％（原子占有晶胞體積的百分?jǐn)?shù)）原子數(shù)6×(1/2)＋8×(1/8)=4典型金屬：

-Fe、Cu、Al、Ni、Au、Ag、Pt性能特點：塑性極好致密度：74％面心立方晶格原子數(shù)3＋2×(1/2)＋12×(1/6)=6典型金屬：Be、Mg、Zn、Cd、

-Ti、

-Co性能特點：性能介于體心立方和面心立方之間致密度：74％密排六方晶格2.單晶體與多晶體對于單晶體，由于各個方向上原子排列不同，導(dǎo)致各個方向上的性能不同，即“各向異性”的特點；而多晶體對每個小晶粒具有“各向異性”的特點，而就多晶體的整體，由于各小晶粒的位向不同，表現(xiàn)的是各小晶粒的平均性能，不具備“各向異性”的特點。單晶體多晶體晶體缺陷當(dāng)晶格中某些原子由于某種原因，（如熱振動等）脫離其晶格結(jié)點而轉(zhuǎn)移到晶格間隙這樣就形成了點缺陷，點缺陷的存在會引起周圍的晶格發(fā)生畸變，從而使材料的性能發(fā)生變化，如屈服強度提高和電阻增加等。

點缺陷（晶格空位、置換原子、間隙原子）點缺陷將導(dǎo)致晶格畸變線缺陷：呈線狀分布的缺陷——位錯(刃型、螺型)位錯密度通常為106-108cm/cm3導(dǎo)致晶格畸變┴面缺陷晶界：晶粒之間的位向為30o-40o亞晶界：晶粒內(nèi)的小位向為1o-2o面缺陷導(dǎo)致晶格畸變體缺陷：各種夾雜物二、金屬的結(jié)晶1.結(jié)晶的基本概念一切物質(zhì)從液態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)變過程稱為凝固，如凝固后形成晶體結(jié)構(gòu)，則稱為結(jié)晶。金屬在固態(tài)下通常都是晶體，所以金屬自液態(tài)冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程，稱為金屬的結(jié)晶。液態(tài)金屬與固態(tài)金屬的主要差別在于：液態(tài)金屬無一定形狀，易流動，原子間的距離大，但在一定溫度條件下，在液態(tài)金屬中存在與固態(tài)金屬的“遠程排列”不同的“近程排列”。金屬的結(jié)晶過程形核（自發(fā)形核、非自發(fā)形核）長大樹枝晶的形成1.形核和核長大形核和核長大方式2）影響晶核形成和長大的因素晶粒大小對金屬機械性能影響較大，在常溫下工作的金屬其強度、硬度、塑性和韌性，一般是隨晶粒細化而有所提高的。影響晶粒大小的因素有：1）過冷度：ΔT大，ΔF大，結(jié)晶驅(qū)動力大，形核率和長大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N與G的比值，晶粒變細，但過冷度過大，對晶粒細化不利，結(jié)晶發(fā)生困難。

2）變質(zhì)處理：在液態(tài)金屬結(jié)晶前，特意加入某些合金，造成大量可以成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點，使結(jié)晶時的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細化晶粒的處理方法。2影響晶核形成和長大的因素成核速率、長大速度與過冷度的關(guān)系

過冷度的影響難熔雜質(zhì)（孕育處理）非自發(fā)形核二、合金的構(gòu)造與結(jié)晶1.合金

是指兩種或兩種以上的金屬元素，或金屬與非金屬元素組成的具有金屬特性的物質(zhì)。2.組元

組成合金最基本的，獨立的物質(zhì)稱為組元。3.合金的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶1）固溶體

固溶體是指合金在固態(tài)下，組元間能互相溶解而形成的均勻相。2）金屬化合物

金屬化合物是指金屬組元間相互作用而生成的具有金屬特性的一種新相。其晶格類型不同于它的任一組元；其性能特點是熔點高、硬而脆。3）機械混合物

由兩相或多相按固定比例構(gòu)成的組織稱為機械混合物。工業(yè)上使用的大多數(shù)合金屬于機械混合物，如鋼、生鐵、鋁合金、黃銅、青銅等。3.合金的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶遵循形核與長大的規(guī)律，結(jié)晶過程有潛熱釋放。合金的結(jié)晶過程在某一溫度范圍內(nèi)進行，結(jié)晶過程中各相的成分還不斷發(fā)生變化。合金狀態(tài)圖是用圖解的方式表示在十分緩慢的冷卻條件（平衡條件）下，合金組織、成分與溫度之間的關(guān)系,又稱合金相圖或合金平衡圖。4.合金的結(jié)晶一、鐵碳合金的基本組織1.鐵素體（F）鐵素體是碳溶于α-Fe中所形成的間隙固溶體，體心立方晶格。其性能是強度、硬度很低，塑性、韌性好。顯微組織是明亮的多邊形晶粒。第二節(jié)鐵碳合金相圖奧氏體是碳溶于γ-Fe中所形成的間隙固溶體，面心立方晶格。其強度和硬度比鐵素體高，塑性、韌性也好。其晶粒呈多邊形，晶界較鐵素體平直。2.奧氏體（A）滲碳體是鐵與碳形成的金屬化合物，碳含量是6.69％，具有復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)。其硬度很高，塑性和韌性很差，δ、Ak接近于零，脆性很大。3.滲碳體（Fe3C）珠光體是由鐵素體和滲碳體組成的機械混合物。鐵素體與滲碳體片層狀交替排列，平均碳含量為0.77％。性能介于鐵素體和滲碳體之間，強度較高，硬度適中，有一定的塑性。4.珠光體（P）萊氏體是由奧氏體和滲碳體組成的機械混合物,平均碳含量4.3％。存在于1148-727℃的萊氏體稱為高溫萊氏體(Ld);存在于727℃以下的萊氏體稱為變態(tài)萊氏體（ld’），它是由滲碳體基體與珠光體組成。萊氏體的力學(xué)性能與滲碳體相近硬度很高、塑性很差。5.萊氏體Fe-Fe3C相圖ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+AL+Fe3CⅠ4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFeFe3C

T°(A+Fe3C)LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FA+Fe3CⅡ(F+Fe3C)PP+F0.77%CP+Fe3CⅡLd’Ld’+Fe3CⅠP+Ld’+Fe3CⅡK共晶相圖共析相圖勻晶相圖(P+Fe3C)二.Fe-Fe3C相圖的分析五個重要的成份點:P、S、E、C、K。四條重要的線:EF、ES、GS、FK。三個重要轉(zhuǎn)變:包晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式、共晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式、共析轉(zhuǎn)變反應(yīng)式。二個重要溫度:1148℃、727℃。1.包晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式:LB

+

H

AJ1495℃3.共析轉(zhuǎn)變反應(yīng)式:AS

(

FP

+Fe3C)P

727℃2.共晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式:LC

(

AE

+Fe3C)Le

1148℃三個重要轉(zhuǎn)變?nèi)?典型鐵碳合金的結(jié)晶過程分析工業(yè)純鐵(ingotiron)共析鋼(eutectoidsteel)亞共析鋼(hypoeutectoidsteel)過共析鋼(hypereutectoidsteel)共晶白口鐵(eutectoidwhiteiron)亞共晶白口鐵(hypoeutectoidwhiteiron)過共晶白口鐵(hypereutectoidwhiteiron)1.工業(yè)純鐵(Wc<0.0218%)工業(yè)純鐵組織金相圖2.共析鋼

(Wc=0.77%)共析鋼組織金相圖3.亞共析鋼(Wc=0.45%)亞共析鋼組織金相圖4.過共析鋼(Wc=1.2%)過共析鋼組織金相圖5.共晶白口鐵(Wc=4.3%)共晶白口鐵組織金相圖6.亞共晶白口鐵(Wc=3.0%)亞共晶白口鐵組織金相圖7.過共晶白口鐵(Wc=5.0%)過共晶白口鐵組織金相圖2.相圖的實際應(yīng)用

1．為選材提供成分依據(jù)

2．為制定熱加工工藝提供依據(jù)

一.選擇材料方面的應(yīng)用1.分析零件的工作條件,根據(jù)鐵碳合金成分、組織、性能之間的變化規(guī)律進行選擇材料。2.根據(jù)鐵碳合金成分、組織、性能之間的變化規(guī)律,確定選定材料的工作范圍。2)為制定熱加工工藝提供依據(jù)對鑄造：確定鑄造溫度；根據(jù)相圖上液相線和固相線間距離估計鑄造性能的好壞.對于鍛造：確定鍛造溫度。對焊接：根據(jù)相圖來分析碳鋼焊縫組織，并用適當(dāng)熱處理方法來減輕或消除組織不均勻性。對熱處理：相圖更為重要，這在下面一章中詳細介紹。制定熱加工工藝碳鋼的分類按含碳量分類低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼按質(zhì)量分類

普通碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼

按用途分類

碳素結(jié)構(gòu)鋼

碳素工具鋼

第三節(jié)碳鋼一)碳素鋼的分類1.按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類:*低碳鋼:Wc≤0.25%*中碳鋼:0.25%≤Wc≤0.6%*高碳鋼:Wc>0.6%2.按鋼的質(zhì)量分類:*碳素鋼:Wp=(0.035%～0.045%)Ws=(0.035%～0.050%)*優(yōu)質(zhì)碳素鋼:Wp=0.035%Ws=(0.030%～0.035%)

*高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼:Wp≤0.030%Ws=(0.020%～0.025%)

3.按鋼的用途分類:碳素結(jié)構(gòu)鋼(carbonstructuralsteel)

用于制造各種機械零件、工程構(gòu)件。一般為低、中碳鋼。碳素工具鋼(carbontoolsteel)

用于制造各種工具。一般為高碳鋼。二)碳素鋼的編號及用途

1.碳素結(jié)構(gòu)鋼:

Q

235—A·F沸騰鋼A等級235MPa屈服強度普通碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號和用途

Q+數(shù)字表示牌號,Q235表示屈服點是235MPa,Q235-A·F,表示屈服點為235的A級沸騰鋼。制成薄板、鋼筋、焊接鋼管等，用于橋梁、建筑等鋼結(jié)構(gòu)，也可制造普通的鉚釘、螺釘、螺母、墊圈、地腳螺栓、軸套、銷軸等等

2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼*45---Wc=45%00*較高錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼45Mn---Wc=45%00;WMn=0.7%-1.0%優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號和用途

兩位數(shù)字表示鋼材中的平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)的數(shù)字,20鋼表示平均含碳量為0.20%,15Mn：表示鋼材中的含錳量比較高。08、08F、10、10F鋼，塑性、韌性好，具有優(yōu)良的冷成型性能和焊接性能，常冷軋成薄板，用于制作儀表外殼、汽車和拖拉機上的冷沖壓件，如汽車車身，拖拉機駕駛室等；15、20、25鋼用于制作尺寸較小、負(fù)荷較輕、表面要求耐磨、心部強度要求不高的滲碳零件，如活塞鋼、樣板等；30、35、40、45、50鋼經(jīng)熱處理（淬火+高溫回火）后具有良好的綜合機械性能，即具有較高的強度和較高的塑性、韌性，用于制作軸類零件；55、60、65鋼熱處理（淬火+高溫回火）后具有高的彈性極限，常用作彈簧。3.碳素工具鋼T

12

A高級優(yōu)質(zhì)Wc=12%0碳素工具鋼碳素工具鋼牌號和用途

數(shù)字表示鋼材中平均含碳量千分?jǐn)?shù)的數(shù)值,T10A表示平均含碳量為1.0%,A表示高級優(yōu)質(zhì)鋼碳素工具鋼用于制造各種量具、刃具、模具等。碳素工具鋼經(jīng)熱處理（淬火+低溫回火）后具有高硬度，用于制造尺寸較小要求耐磨性的量具、刃具、模具等。

4.鑄造碳鋼ZG

200-400σb≥400MPaσs≥200MPa鑄鋼碳素鋼的主要缺點：綜合機械性能差熱穩(wěn)定性差耐腐蝕性差淬透性差不能滿足某些特殊性能第四節(jié)合金鋼合金鋼是為了改善和提高碳素鋼的性能，在碳素鋼的基礎(chǔ)上添加一定的合金元素所煉制的一類鋼。合金鋼的分類合金鋼的編號不論結(jié)構(gòu)鋼或工具鋼均采用：數(shù)字+化學(xué)元素+數(shù)字的方法表示。結(jié)構(gòu)鋼的含碳量用兩位數(shù)字表示。如：60Si2Mn;20CrMnTi滾動軸承鋼，在編號前加G（“滾”）。含量<1.5％，不標(biāo)數(shù)字，含量>1.5％，按整數(shù)標(biāo)出合金元素的作用合金元素固溶于鐵素體，提高鋼的強度，不降低塑性合金元素固溶于奧氏體，增加鋼的穩(wěn)定性合金元素形成碳化物、非金屬化合物合金元素改變相變溫度合金元素改變共析點的位置一、合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼是用于制造各種機器零件和各類工程結(jié)構(gòu)的鋼。普低鋼又稱低合金高強度鋼，英文縮寫HSLA鋼。從成分上看其為含低碳(<0.2%)低合金(<3%)元素鋼種，主添合金元素為錳。性能：良好塑性、韌性和焊接性能。一般在供應(yīng)狀態(tài)下使用，不再進行熱處理。1.低合金結(jié)構(gòu)鋼車身用鋼材低合金高強度鋼板含碳量低且所含元素也少，并具有一定的耐磨性、耐腐蝕性和抗高、低溫能力；這種鋼的生產(chǎn)成本與普鋼相近，但合金元素的強化作用卻使其屈服強度比普鋼高得多。低合金高強度鋼板高強度低合金鋼（HSLA），又稱回磷鋼。前后梁、車門檻板、保險杠面桿、保險杠加強筋、車門立柱等。注意：通過加熱對各種高強度低合金鋼板釋放應(yīng)力時，必須特別小心。一般加熱溫度不可超過371-482℃，加熱時間不可超過3min。高抗拉強度鋼高抗拉強度鋼（HSS），又稱Si-Mn固溶體淬火鋼。應(yīng)用：車門邊護板、保險杠加強筋等常規(guī)的加熱和焊接方法不會降低這種鋼的強度。對受到碰撞的部位加熱，促使它恢復(fù)原來的形狀，可減小因碰撞而產(chǎn)生的應(yīng)力，因此強度又恢復(fù)到了原來的水平。高抗拉強度鋼進行氧乙炔焊時，必須特別注意：在用氧乙炔焊炬加熱的部位周圍必須使用溫度顯示的方法，將這些地方的溫度限制在650℃以內(nèi)。車門護梁和保險杠加強筋都不適宜矯正，而應(yīng)更換（對于車門護梁的輕微損壞，只要它不影響門的對準(zhǔn)或門的功能，可以忽略不計。如果它已經(jīng)凹陷或產(chǎn)生其他變形，應(yīng)加以更換）。大多數(shù)從日本進口的汽車上都裝有高抗拉強度鋼制成的車身構(gòu)件。高抗拉強度鋼超高強度鋼超高強度鋼（UHSS），又稱雙相鋼。馬氏體鋼是最著名的超高強度鋼。雙相鋼的可成形性好，汽車保險杠及支架、車框架、懸掛支撐臂等零件。受損壞的馬氏體鋼即超高強度鋼零部件不可修復(fù)，必須更換。2.合金滲碳鋼含碳量<0.25%，合金元素：鉻、錳、鎳、硼性能：滲碳層具有高的硬度、優(yōu)良的耐磨性和抗疲勞性。分類：（1）低淬透性合金滲碳鋼（2）中淬透性合金滲碳鋼（3）高淬透性合金滲碳鋼3.合金調(diào)質(zhì)鋼含碳量=0.25%~0.50%，合金元素：鉻、鎳、鎢、釩、鈦、鋁細化晶粒，增加回火穩(wěn)定性適用多種載荷下工作重要零件分類：（1）低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼（2）中淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼（3）高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼4.合金彈簧鋼彈簧的使用條件及性能要求用以制造彈簧或類似彈簧性能零件的鋼種稱為彈簧鋼。在機器設(shè)備中這類零件的主要作用是：間斷吸收沖擊能量，緩和機械振動及沖擊作用以及周期性貯存能量。常用零件如汽車疊板彈簧，儀表彈簧，汽閥彈簧等。彈簧的主要失效形式為疲勞斷裂和由于發(fā)生塑性變形而失去彈性。因此其性能要求為：(1)高的屈服強度，疲勞強度和高的屈強比；(2)一定的塑性和韌性；(3)保證組織性能均勻，要求材料淬透性好；(4)另外在高溫或腐蝕介質(zhì)下工作時，材料應(yīng)有好的環(huán)境穩(wěn)定性。4.合金彈簧鋼5.滾動軸承鋼軸承鋼的工作條件及性能要求主要用于制造滾動軸承的鋼稱為軸承鋼。滾動軸承由內(nèi)套、外套、滾動體及保持架組成，除保持架常用低碳鋼（08鋼）板沖制成型外，均由軸承鋼制成。性能：極高的硬度和耐磨性、良好的接觸疲勞強度和抗壓強度，較高的彈性極限和一定的沖擊韌度及抗蝕性軸承鋼成分一般如下：(1)高碳：一般含碳量為0.95~1.15%，保證了馬氏體中足夠的碳含量及足夠的彌散碳化物，滿足了高硬度高耐磨要求；(2)加入Cr、Mn、Si等合金元素：其中Cr為主加元素。Cr、Si、Mn的主要作用是提高淬透性，強化鐵素體，提高碳化物穩(wěn)定性；同時細化組織，提高回火穩(wěn)定性。但合金含量過高會使殘余奧氏體增多，導(dǎo)致鋼硬度和零件的尺寸穩(wěn)定性降低；5.滾動軸承鋼二、特殊性能鋼特殊性能鋼是指具有特殊物理化學(xué)性能并可在特殊環(huán)境下工作的鋼，如不銹鋼，耐熱鋼，耐磨鋼及低溫用鋼等。不銹鋼防腐方法(1)盡量獲得單相的均勻的金屬組織，從而不會產(chǎn)生原電池作用。(2)通過加入合金元素提高金屬基體的電極電位。(3)加入合金元素使金屬表面在腐蝕過程中形成致密保護膜如氧化膜（又稱鈍化膜），使金屬基材與介質(zhì)隔離開，防止進一步腐蝕。1.不銹鋼不銹鋼的分類及常用不銹鋼(1)鉻不銹鋼(2)鉻鎳不銹鋼(3)“不銹鐵”1.不銹鋼2.耐磨鋼在巨大壓力和強烈沖擊作用下才能產(chǎn)生硬化從而具有良好耐磨性的鋼。常用：高錳鋼例：坦克、拖拉機履帶3.耐熱鋼耐熱鋼工作條件及耐熱性要求在航空航天，發(fā)動機，熱能工程，化工及軍事工業(yè)部門，有許多機器零件是在高溫下工作的，常常使用具有高耐熱性的耐熱鋼。鋼的耐熱性包括高溫抗氧化性和高溫強度兩方面，即高溫下對氧化作用的抗力和高溫下承受機械負(fù)荷的能力。因此耐熱鋼既要求高溫抗氧化性能好，又要求高溫強度高。9.5鑄鐵1.鑄鐵的石墨化；2.工業(yè)常用鑄鐵；灰口鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵目的：掌握常用鑄鐵的性能特點；掌握鑄鐵的牌號；了解鑄鐵的應(yīng)用；一、石墨化過程(分為三個階段）1石墨化：把鑄鐵中石墨的形成過程稱為石墨化。

2石墨化的三個階段（1）高溫石墨化階段：從液相中直接結(jié)晶出石墨：L→CI(Wc>4.26%)通過共晶反應(yīng)形成的石墨：11540C：Lc’→gE’+C共鑄鐵的石墨化（2）中間石墨化階段11540C—7380C冷卻過程中從g相中析出的石墨:

g→CII；(3)低溫石墨化階段在7380C通過共析反應(yīng)形成的石墨：

gs’→ap+C鑄鐵的石墨化3鑄鐵石墨化過程對室溫組織的影響高、低溫石墨進行徹底F+C:低溫石墨化較徹底F+P+C:低溫石墨化不徹底P（或Le+P）+C：低溫石墨化未進行Le（白口鑄鐵）鑄鐵的石墨化二、影響石墨化的因素1、化學(xué)成分C,Si,P,AL,Cu,Ni,Co促進石墨化過程。Wc↑，有利于石墨的形核；對石墨化過程有利；WSi↑,共晶溫度↑，共晶點成分↓，也有利于石墨的析出。鑄鐵的石墨化2、冷卻速度冷卻速度愈低，愈有利于石墨化過程。1、白口鑄鐵：碳主要以Fe3C形式存在。2、灰鑄鐵：石墨為片狀；成分：C：2.5-4.0%，Si：1.0-2.5%，少量Mn,S,P等。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→表示最低抗拉強度。應(yīng)用：機床床座，床身、工作臺；汽車拖拉機的汽缸、汽缸套等。鑄鐵的種類性能：良好的抗拉強度，彎曲疲勞強度，塑性、韌性；優(yōu)異的鑄造性，可切削加工性及低的缺口敏感性。（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(yīng)用：F+C:汽車拖拉機底盤零件；閥體、閥蓋；F+P+C:機油泵齒輪；P+C:代替中碳鋼制造柴油機、汽油機曲軸、連桿、車床主軸。3、球墨鑄鐵性能：介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間（相對于片狀石墨，團絮狀石墨對基體的切割作用?。?。應(yīng)用：形狀復(fù)雜、承受沖擊載荷的薄壁零件。（汽車的前后輪殼，減速器的外殼等）4.可鍛鑄件5、蠕墨鑄鐵性能：蠕蟲狀石墨長寬比小，尖端圓鈍對基體切割作用小。抗拉強度、塑性、疲勞強度>灰鑄鐵導(dǎo)熱性、鑄造性、可切削性>球墨鑄鐵應(yīng)用：熱循環(huán)載荷條件下的鋼錠模，玻璃模具，柴油機汽缸、氣缸蓋、排氣管、剎車件等。向鑄鐵中添加一些合金元素可獲得一些合金鑄鐵，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；（制造加熱爐的爐底板、煙道擋板等）

6.合金鑄鐵耐蝕鑄鐵：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）6.合金鑄鐵9.6金屬材料的熱處理作用：提高材料的力學(xué)性能消除加工引起的內(nèi)應(yīng)力和各種缺陷種類：退火、正火、淬火、回火表面熱處理鋼的退火和正火退火：采用爐冷，冷卻速度很低亞共析成分的碳鋼和合金鋼共析或過共析碳鋼和合金鋼球狀珠光體完全退火球化退火去應(yīng)力退火/低溫退火/人工時效再結(jié)晶退火分類2正火（采用空冷，冷卻速度較快）低碳鋼：調(diào)整硬度（適當(dāng)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：普通零件的最終熱處理；

退火和正火的選擇（從以下三個方面考慮）提高切削加工性能性能成本三淬火和回火（最終熱處理）淬火（采用水冷、油冷，冷卻速度很大）目的：獲得馬氏體工藝：加熱－保溫－水冷（油冷）常用的淬火介質(zhì):水、鹽水、油理想淬火介質(zhì)三淬火和回火（最終熱處理）鋼的淬透性（鋼的一種性能）（1）定義：鋼在淬火時獲得馬氏體的能力。（2）影響淬透性的因素：合金元素，碳含量（3）選材與淬透性馬氏體馬氏體：碳在a--Fe中形成的過飽和鐵素體，具有體心正方結(jié)構(gòu)。性能特點：硬而脆，且隨Wc的增加而增加。一般規(guī)律1）表面和心部力學(xué)性能一致的零件，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）

選用淬透性高的鋼；

2）表面心部力學(xué)性能不一致（表面強度硬度要求高一些，心部塑性韌性要求高），組織可以不一致。如軸類零件，冷鐓模具、齒輪。

選用淬透性低的鋼。3）焊接件：選用淬透性低的鋼。3回火（與淬火配合）（1）定義：將淬火鋼重新加熱至A1（727

C)溫度以下的某個溫度，保溫一定時間后冷卻至室溫的工藝操作。（2）目的：降低馬氏體的脆性，增加塑性韌性。穩(wěn)定組織。降低內(nèi)應(yīng)力。調(diào)整鋼的硬度。

（3）回火的類型低溫回火溫度：150—2000C；得到的組織：M回性能：高硬度、高耐磨性，內(nèi)應(yīng)力、脆性降低。應(yīng)用：高碳鋼、高碳合金鋼制造的工具和模具、滾動軸承；滲碳體和表面淬火零件.(Wc>0.6%)

中溫回火溫度：350—5000C；得到的組織：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，高的彈性極限及屈服強度；具有一定的塑性、韌性；應(yīng)用：Wc=0.5—0.7%碳鋼、合金鋼制造的各種彈簧。（3）回火的類型高溫回火溫度：500-6500C，組織：S回，由等軸狀的鐵素體和球狀滲碳體組成性能：具有適當(dāng)?shù)膹姸?、硬度和足夠的塑性、韌性（即良好綜合性能）。應(yīng)用：用于Wc為0.3—0.5%的中碳鋼和合金鋼制造的軸、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↑。（3）回火的類型1.基本概念目的：使零件具有“表硬心韌”的性能特點。2.表面淬火：表面與心部的成分一致，組織不一樣。1）工藝：將工件表面快速加熱到奧氏體區(qū)，在熱量尚未達到心部時立即迅速冷卻，使表面得到一定深度的淬硬層，而心部仍保持原始組織的一種局部淬火方法。四、鋼的表面熱處理2）分類火焰加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火激光加熱表面淬火

3）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。表面淬火常用的表面淬火方法火焰加熱表面淬火淬硬層深度：2—6mm優(yōu)點：方法簡便；無需特殊設(shè)備；適用于單件、小批量生產(chǎn)零件；缺點：需要操作熟練，否則造成質(zhì)量不穩(wěn)定應(yīng)用：軋鋼機齒輪、軋輥；礦山機械齒輪、軸；機床導(dǎo)軌、齒輪；淬硬層與頻率有關(guān)：0.2—2mm，高頻感應(yīng)加熱（100—1000KHZ）2---8mm，中頻感應(yīng)加熱（0.5—10KHZ）；〉10—15mm，工頻感應(yīng)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，缺點是設(shè)備昂貴，勞動條件差。感應(yīng)加熱表面淬火工藝：將高功率密度的激光束照射到工件表面，使表面快速加熱到奧氏體區(qū)，依靠工件本身熱傳導(dǎo)迅速自冷而獲得一定淬硬層的工藝操