工程材料課件

《工程材料》緒論一、材料的含義二、材料的分類三、《工程材料》的性質(zhì)、特點結(jié)束一、材料的含義

材料是用於製造生產(chǎn)工具、生活設施、生活用品一類物質(zhì)的總稱。返回二、材料的分類金屬材料：具有金屬光澤和延展性、有傳熱導電能力，並且其導電能力隨溫度的升高而下降的一類物質(zhì)的總稱。返回工程材料金屬材料非金屬材料複合材料三、《工程材料》的性質(zhì)、特點1．金屬材料加工成零件的過程返回2．《工程材料》的理論範疇3．《工程材料》的學習要求4．《工程材料》的學習方法1．金屬材料加工成零件的過程粉末冶金金屬材料鑄造鍛壓焊接毛坯熱處理切削加工零件軋製返回2．《工程材料》的理論範疇

掌握金屬基本理論熱處理原理及工藝熱加工工藝（鑄、鍛、焊）冷加工工藝（車、鉗、銑、刨）返回3．《工程材料》的學習要求

掌握金屬材料的成分、組織、性能之間的關係瞭解強化材料的基本方法初步掌握鋼的熱處理原理及基本工藝熟悉鋼的牌號、性能、用途正確選用材料的基本原則學習主線：材料的成分、組織、性能及工藝之間的關係。返回4．《工程材料》的學習方法a.概念多、理論較抽象

————注意理解與記憶實踐性強，與工程實際關係密切

————注意理論聯(lián)繫實際返回第一章材料的性能使用性能：物理性能、化學性能機械性能工藝性能：鑄造性、可鍛性、焊接性切削加工性機械性能：金屬材料在外力作用下表現(xiàn)出的力學行為。性能第一章金屬材料的機械性能一、強度二、塑性三、硬度四、衝擊韌性五、疲勞強度金屬材料在外力作用下抵抗變形或斷裂的能力結(jié)束第一章金屬材料的機械性能一、強度（一）靜拉伸試驗1>試驗過程第一章金屬材料的機械性能一、強度（一）靜拉伸試驗1>試驗過程2>靜拉伸曲線σ=—（MPa)PF0ε=——×100%L1-L0L0第一章金屬材料的機械性能一、強度

靜拉伸曲線①OE直線段——彈性變形階段a.彈性變形：撤去外力，完全消失的變形，彈性變形量與外力大小成正比。第一章金屬材料的機械性能一、強度

靜拉伸曲線①OE直線段——彈性變形階段

塑性變形：撤去外力，不能消失而保留下來的變形。第一章金屬材料的機械性能一、強度

靜拉伸曲線①OE直線段——彈性變形階段b.彈性極限σe：只發(fā)生彈性變形，不產(chǎn)生塑性變形的最大應力。工程上常用σ0.01表示?！鱈=0.01%L0第一章金屬材料的機械性能一、強度

靜拉伸曲線①OE直線段——彈性變形階段c.彈性—材料產(chǎn)生彈性變形的能力。剛度（彈性模量E）

—材料抵抗彈性變形的能力。彈性↑剛度↓彈性變形量↑第一章金屬材料的機械性能一、強度

靜拉伸曲線①OE直線段——彈性變形階段彈性模量決定於材料本身，熱處理等加工過程對其影響很小，它隨溫度升高而逐漸降低第一章金屬材料的機械性能一、強度

靜拉伸曲線②ES段（偏離直線）——微量塑性變形階段第一章金屬材料的機械性能一、強度

靜拉伸曲線③SS’

水準（或波浪）線段——屈服階段a.屈服極限σs：材料屈服時的最小應力。它表示材料在外力作用下，只產(chǎn)生微量變形而不產(chǎn)生大量塑性變形所能承受的最小載荷，是工程設計的重要依據(jù)之一。第一章金屬材料的機械性能一、強度

靜拉伸曲線③SS’

水準（或波浪）線段——屈服階段b.條件屈服極限σ0.2：材料產(chǎn)生塑性變形量△L=0.2%L0時的應力。第一章金屬材料的機械性能一、強度

靜拉伸曲線③SS’

水準（或波浪）線段——屈服階段c.思考：——怎樣在拉伸曲線上找到σ0.2？——試樣在發(fā)生塑性變形的同時，是否還繼續(xù)產(chǎn)生彈性變形？第一章金屬材料的機械性能一、強度

靜拉伸曲線④S’

B

上凸曲線段——加工硬化階段加工硬化：由於塑性變形，使材料強度增加的現(xiàn)象，它是工程上常用的強化材料的重要手段之一。第一章金屬材料的機械性能一、強度

靜拉伸曲線⑤BK下降線段——頸縮斷裂階段抗拉強度σb：試樣被拉斷前所能承受的最大載荷處的應力。工程安全的保證。第一章金屬材料的機械性能一、強度（一）靜拉伸試驗（二）強度指標

彈性極限σe(σ0.01)

屈服極限σs(σ0.2)

強度極限(抗拉強度σb、抗壓

強度σbc、抗彎強度σbb)第一章金屬材料的機械性能二、塑性金屬材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形的能力1.延伸率δ＝————×100%L1－L0L02.斷面收縮率ψ＝————×100%F0－F1F03.意義第一章金屬材料的機械性能三、硬度金屬材料抵抗更硬物體壓入的能力（一）布氏硬度（二）洛氏硬度（三）簡易硬度試驗方法第一章金屬材料的機械性能三、硬度（一）布氏硬度1.試驗原理HB＝——(Mpa)PFF＝—D(D－D2－d2)π2d↓HB↑布氏硬度↑第一章金屬材料的機械性能三、硬度（一）布氏硬度2.特點①與強度之間有一定的對應關係軋、鍛鋼：σb≈2.5~3.5HB

鑄鋼：σb≈2.9~3.9HB

灰鑄鐵：σb≈1.6(HB－40)②壓痕直徑較大(壓頭D≈2.5~10mm)，適用於組織不均勻的材料（鑄、鍛、軋製件）。③有一定的適用範圍，當HB＞450時，測量結(jié)果無效。④不能直接讀數(shù)，測量效率低。第一章金屬材料的機械性能三、硬度（二）洛氏硬度1.試驗原理h=h2－h(huán)1HR=K－h(huán)h↓HR↑洛氏硬度↑第一章金屬材料的機械性能三、硬度（二）洛氏硬度2.特點①直接讀數(shù)，效率高。②壓痕小(φ1.588mm)，適用於組織均勻的材料。③不同種類、不同級別之間的硬度值，不能直接比較大小。第一章金屬材料的機械性能四、衝擊韌性金屬材料抵抗衝擊破壞的能力1.試驗方法aK＝——AKFN＝——————W(h1－h(huán)2)FNaK↑衝擊韌性↑第一章金屬材料的機械性能四、衝擊韌性2.影響因素塑性↑韌性↑溫度↓韌性↓第一章金屬材料的機械性能五、疲勞強度金屬材料抵抗疲勞破壞的能力1.金屬的疲勞（疲勞破壞）材料在交變載荷的反復作用下(最大應力＜σs)，突然斷裂的現(xiàn)象。第一章金屬材料的機械性能五、疲勞強度金屬材料抵抗疲勞破壞的能力1.金屬的疲勞（疲勞破壞）拉應力→表面微裂紋→向內(nèi)部擴展→突然斷裂2.疲勞破壞機理第一章金屬材料的機械性能五、疲勞強度金屬材料抵抗疲勞破壞的能力1.金屬的疲勞（疲勞破壞）2.疲勞破壞機理3.疲勞強度的表示→疲勞極限σrr:應力迴圈特徵r＝———σminσmax第一章金屬材料的機械性能五、疲勞強度金屬材料抵抗疲勞破壞的能力1.金屬的疲勞（疲勞破壞）2.疲勞破壞機理3.疲勞強度的表示→疲勞極限σr4.疲勞強度的測量在某一應力迴圈特徵的交變載荷作用下，經(jīng)無限次迴圈而不斷裂的最大應力值。第一章金屬材料的機械性能五、疲勞強度金屬材料抵抗疲勞破壞的能力1.金屬的疲勞（疲勞破壞）2.疲勞破壞機理3.疲勞強度的表示→疲勞極限σr4.疲勞強度的測量5.提高疲勞強度的方法a.

改善零件表面狀況b.

強化零件表面c.

合理度過磨合期第二章晶體結(jié)構與結(jié)晶金屬的晶體結(jié)構金屬的結(jié)晶小結(jié)第一節(jié)金屬的晶體結(jié)構一、晶體與非晶體二、金屬的晶體結(jié)構三、實際晶體結(jié)構四、晶體與機械性能的關係第一節(jié)金屬的晶體結(jié)構一、晶體與非晶體1.材料分類晶體：原子按一定規(guī)律重複排列非晶體：原子排列無規(guī)律2.晶體特點①天然規(guī)則外形②各向異性——同一性能在不同方向測試，結(jié)果不同③一定熔點第一節(jié)金屬的晶體結(jié)構二、金屬的晶體結(jié)構球體模型點陣（晶格）晶胞（晶格常數(shù)）第一節(jié)金屬的晶體結(jié)構二、金屬的晶體結(jié)構1.體心立方晶格2.面心立方晶格3.密排六方晶格第一節(jié)金屬的晶體結(jié)構二、金屬的晶體結(jié)構1.體心立方晶格2.面心立方晶格3.密排六方晶格Cr、δ-Fe、α-Fe等第一節(jié)金屬的晶體結(jié)構二、金屬的晶體結(jié)構1.體心立方晶格2.面心立方晶格3.密排六方晶格γ-Fe、Al、Cu、Au、Ag等第一節(jié)金屬的晶體結(jié)構二、金屬的晶體結(jié)構1.體心立方晶格2.面心立方晶格3.密排六方晶格Mg、Zn、Be、α-Ti等第一節(jié)金屬的晶體結(jié)構三、實際晶體結(jié)構存在原子排列的不規(guī)則性——缺陷包括：點缺陷、線缺陷、面缺陷第一節(jié)金屬的晶體結(jié)構四、晶體結(jié)構與機械性能的關係1.晶格類型不同，性能不同如塑性：面心立方＞體心立方＞密排六方2.晶格類型相同，晶格常數(shù)不同，性能不同原子序數(shù)472913金屬AgCuAl晶格常數(shù)4.093.614.05性能（強度）──────→低3.晶體內(nèi)部缺陷↑，強度、硬度↑晶體缺陷→晶格畸變→塑性變形困難→強度↑第二節(jié)金屬的結(jié)晶一、結(jié)晶的概念二、結(jié)晶過程三、晶粒大小對性能的影響四、細化晶粒的方法五、同素異構轉(zhuǎn)變第二節(jié)金屬的結(jié)晶一、結(jié)晶的概念1.結(jié)晶：液態(tài)→固態(tài)；固態(tài)1→固態(tài)22.冷卻曲線：曲線a：理論結(jié)晶冷卻曲線水平線段——結(jié)晶階段T0

——

理論結(jié)晶溫度

曲線b：實際結(jié)晶冷卻曲線

Tn

——

實際結(jié)晶溫度

第二節(jié)金屬的結(jié)晶一、結(jié)晶的概念1.結(jié)晶：液態(tài)→固態(tài)；固態(tài)1→固態(tài)23.過冷與過冷度：過冷——實際結(jié)晶溫度低於理論結(jié)晶溫度的現(xiàn)象。過冷度：△T＝T0－Tn冷速↑，Tn↓，△T↑結(jié)晶能力↑2.冷卻曲線：第二節(jié)金屬的結(jié)晶二、結(jié)晶過程1.結(jié)晶過程：液態(tài)→固態(tài)；短程有序→有序T＜T0時晶核───→長大吸附周圍原子同時新晶核─→長大同時

…………第二節(jié)金屬的結(jié)晶二、結(jié)晶過程1.結(jié)晶過程：液態(tài)→固態(tài)；短程有序→有序2.結(jié)晶規(guī)律：晶核的形成與長大兩個基本過程，它們是交替、同時進行的。第二節(jié)金屬的結(jié)晶三、晶粒大小對性能的影響1.單晶體與多晶體：單晶體——各向異性多晶體——偽各向同性2.晶粒大小對性能的影響：常溫下，晶粒越細，強度、硬度越高，同時塑性、韌性越好。第二節(jié)金屬的結(jié)晶四、細化晶粒的方法1.思路：控制結(jié)晶過程①形核數(shù)↑②長大速度↓─→細化晶粒2.方法：①增加過冷度─→冷速↑△T↑結(jié)晶能力↑形核數(shù)↑②變質(zhì)處理─→難熔顆粒─→充當晶核└─→阻止晶核長大③振動處理─→振動─→大晶核破裂─→細小晶核第二節(jié)金屬的結(jié)晶五、同素異構轉(zhuǎn)變1.同素異構轉(zhuǎn)變：——固態(tài)下，由一種晶格類型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格類型的過程。Lδ-Feγ-Feα-Fe1538℃1394℃912℃體心立方體心立方面心立方脆錫β白錫α灰錫161℃13℃斜方晶系體心立方金剛石型（鬆散）第二節(jié)金屬的結(jié)晶五、同素異構轉(zhuǎn)變1.同素異構轉(zhuǎn)變：2.同素異構轉(zhuǎn)變的特點：①遵循結(jié)晶規(guī)律②過冷度△T大，轉(zhuǎn)變時間長③晶格類型變化，導致性能變化——固態(tài)下，由一種晶格類型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格類型的過程。第二節(jié)金屬的結(jié)晶六、金屬鑄錠的組織特點1.表面細晶粒層2.柱狀晶粒層3.中心粗大等軸晶粒層鑄錠中的缺陷:1.縮孔與疏鬆2.偏析冒口第二章晶體結(jié)構與結(jié)晶小結(jié)晶格類型、實際晶體結(jié)構性能結(jié)晶晶粒細化晶粒第三章金屬的塑性變形與再結(jié)晶冷塑性變形對性能的影響加熱時組織和性能的變化冷加工與熱加工熱加工對組織和性能的影響小結(jié)金屬的塑性變形第三章金屬的塑性變形與再結(jié)晶一、金屬的塑性變形1.金屬在外力作用下發(fā)生的不能自行恢復的變形2.有一定的意義：改善組織和性能3.基本形式：滑移和孿晶第三章金屬的塑性變形與再結(jié)晶二、冷塑性變形對性能的影響強度、硬度↑塑性韌性↓進一步加工困難理化性能變化電阻↑耐蝕性↓冷變形加工硬化變形大、晶格扭曲、變形不均勻、內(nèi)應力↑↑→變形、開裂擇優(yōu)取向第三章金屬的塑性變形與再結(jié)晶三、加熱時組織和性能的變化（一）回復1.回復

T↑

原子擴散↑晶格畸變↓2.性能變化

強度、硬度略↓塑性、韌性略↑內(nèi)應力部分消失3.應用低溫退火——

保留加工硬化的同時，基本消除內(nèi)應力，防止變形與開裂。第三章金屬的塑性變形與再結(jié)晶三、加熱時組織和性能的變化（二）再結(jié)晶1.再結(jié)晶

回復後，T↑

原子擴散↑破碎晶粒重新變?yōu)榧毿【Я?/p>

注意：再結(jié)晶與同素異構轉(zhuǎn)變的異同

相同：都有形核與長大

不同：再結(jié)晶前後，晶格類型不變同素異構轉(zhuǎn)變前後，晶格類型變化第三章金屬的塑性變形與再結(jié)晶三、加熱時組織和性能的變化（二）再結(jié)晶1.再結(jié)晶

機械性能及理化性能均恢復到冷變形前的數(shù)值

——

完全消除加工硬化，內(nèi)應力完全消失2.性能變化第三章金屬的塑性變形與再結(jié)晶三、加熱時組織和性能的變化（二）再結(jié)晶1.再結(jié)晶

經(jīng)大量塑性變形（70-80%）後，在規(guī)定時間內(nèi)完成再結(jié)晶的最低溫度。

純金屬：T再≈0.4T熔雜質(zhì)或合金元素可提高T再，加熱速度低或原始晶粒細小可降低T再2.性能變化3.再結(jié)晶溫度第三章金屬的塑性變形與再結(jié)晶三、加熱時組織和性能的變化（二）再結(jié)晶1.再結(jié)晶

在再結(jié)晶溫度以上的加熱，消除加工硬化，使壓力加工繼續(xù)進行。2.性能變化3.再結(jié)晶溫度4.再結(jié)晶退火（中間退火）第三章金屬的塑性變形與再結(jié)晶三、加熱時組織和性能的變化（二）再結(jié)晶1.再結(jié)晶2.性能變化3.再結(jié)晶溫度4.再結(jié)晶退火（中間退火）5.影響再結(jié)晶晶粒度的因素：

①加熱溫度②變形度：變形度越大，晶粒越細小。但過大則相反第三章金屬的塑性變形與再結(jié)晶三、加熱時組織和性能的變化（三）晶粒長大

變形越均勻越好第三章金屬的塑性變形與再結(jié)晶四、冷加工與熱加工1.

冷加工——

再結(jié)晶溫度以下的加工2.

熱加工——

再結(jié)晶溫度以上的加工3.

區(qū)別

——

不在於溫度高低，而看是否出現(xiàn)加工硬化如：WT再＝1200℃SnT再＝－7℃PbT再＝0℃第三章金屬的塑性變形與再結(jié)晶五、熱加工對組織和性能的影響1.

改善鑄錠的組織與性能使氣孔焊合、疏鬆壓實、晶粒變小、減弱偏析第三章金屬的塑性變形與再結(jié)晶五、熱加工對組織和性能的影響1.

改善鑄錠的組織與性能粗大枝晶和雜質(zhì)沿變形方向伸長→纖維組織（流線）→各向異性2.

形成熱加工纖維組織第三章金屬的塑性變形與再結(jié)晶五、熱加工對組織和性能的影響2.

改善鑄錠的組織與性能軋製——

單方向變形——

平行流線鍛造——

多方向變形——

連續(xù)流線3.

形成熱加工纖維組織纖維組織對工程應用的影響1.形成等軸細晶粒組織第三章金屬的塑性變形與再結(jié)晶五、熱加工對組織和性能的影響要求：合理控制流線分佈，儘量使流線與應力方向一致。第三章金屬的塑性變形與再結(jié)晶小結(jié)T＜再結(jié)晶溫度冷加工加工硬化：產(chǎn)生加工硬化有較大內(nèi)應力T＞再結(jié)晶溫度熱加工回復：保留加工硬化內(nèi)應力部分消失再結(jié)晶：加工硬化完全消失內(nèi)應力全部消失第四章二元合金合金的相結(jié)構二元合金相圖小結(jié)第四章二元合金基本概念兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬熔合而成的，具有金屬特性的物質(zhì)。組成合金最基本的獨立的物質(zhì)。黃銅：Cu—Zn鋼鐵：Fe—C→Fe—Fe3C1.合金2.組元3.合金系4.相合金中具有相同化學成分、相同晶體結(jié)構、相互之間有明顯介面分開的均勻組成部分。第四章二元合金合金的相結(jié)構一、固溶體——一種或幾種組元溶解於另一組元中形成的均勻、固體物質(zhì)第四章二元合金合金的相結(jié)構一、固溶體——一種或幾種組元溶解於另一組元中形成的均勻、固體物質(zhì)1.組成溶質(zhì)：原子、分子態(tài)溶劑：晶格類型不變2.分類間隙固溶體置換固溶體3.固溶強化——由於形成固溶體而使材料強度、硬度升高的現(xiàn)象溶質(zhì)溶入量↑晶格畸變↑強度、硬度↑第四章二元合金合金的相結(jié)構二、金屬化合物——幾種組元按一定比例組成的具有金屬特性的化合物如：Fe3C晶體結(jié)構複雜，性能硬而脆第四章二元合金合金的相結(jié)構三、合金的組織單相組織：單一固溶體組成多相組織：固溶體、金屬化合物、純金屬組成第四章二元合金合金的相結(jié)構四、合金的性能取決於各組成相本身的性能，以及它們的數(shù)量、大小、形態(tài)和分佈第四章二元合金二元合金相圖一、二元合金相圖的建立合金的組成相與溫度、成分之間關係的圖解二、勻晶相圖三、共晶相圖四、共析相圖五、相圖與性能的關係第四章二元合金二元合金相圖一、二元合金相圖的建立1.相圖說明熱分析法第四章二元合金二元合金相圖一、二元合金相圖的建立2.相圖建立第四章二元合金二元合金相圖一、二元合金相圖的建立3.相圖分析L↓1L+α↓2α第四章二元合金二元合金相圖一、二元合金相圖的建立4.杠桿定律QL·xK=Qα·Kx’第四章二元合金二元合金相圖二、勻晶相圖1.相圖分析第四章二元合金二元合金相圖二、勻晶相圖2.典型合金的結(jié)晶過程L→L+α→α第四章二元合金二元合金相圖二、勻晶相圖3.晶內(nèi)偏析

先結(jié)晶（表層）與後結(jié)晶（心部）組織的成分不同擴散退火第四章二元合金二元合金相圖三、共晶相圖（一）鹽（NaCl)—水（H2O)共晶相圖（二）一般共晶相圖第四章二元合金二元合金相圖（一）、鹽水共晶相圖1.相圖特點第四章二元合金二元合金相圖2.共晶反應Lc(H2O+Nacl)-22℃同時（一）、鹽水共晶相圖第四章二元合金二元合金相圖3.亞共晶反應LⅡL+H2OH2O+(H2O+NaCl)12（一）、鹽水共晶相圖第四章二元合金二元合金相圖4.過共晶反應LⅢL+NaClNaCl+(H2O+NaCl)12（一）、鹽水共晶相圖第四章二元合金二元合金相圖（二）、一般共晶相圖1.

相圖特點存在單相固溶體（α、β）區(qū)域

e點：共晶點ced線：共晶反應線第四章二元合金二元合金相圖（二）、一般共晶相圖2.典型合金的結(jié)晶過程a.合金Ⅰ（共晶成分）L─→（α+β）→（α+β）+αⅡ+βⅡe同時第四章二元合金二元合金相圖（二）、一般共晶相圖2.典型合金的結(jié)晶過程b.合金Ⅱ（亞共晶成分）L→L+α→α+（α+β）→α+（α+β）+αⅡ+βⅡ12第四章二元合金二元合金相圖（二）、一般共晶相圖2.典型合金的結(jié)晶過程c.合金Ⅲ（過共晶成分）L→L+β→β+（α+β）→β+（α+β）+αⅡ+βⅡ12第四章二元合金二元合金相圖（二）、一般共晶相圖2.典型合金的結(jié)晶過程d.合金Ⅳ（無共晶成分）L→L+α→α→α+βⅡ123第四章二元合金二元合金相圖四、共析相圖1.相圖特點第四章二元合金二元合金相圖四、共析相圖2.共析反應γ（固）（α+β）同時L（液）（α+β）同時注意：共晶反應第四章二元合金二元合金相圖四、共析相圖3.典型合金的結(jié)晶過程第四章二元合金二元合金相圖五、相圖與性能的關係1.合金的組織、性能分析2.選材和制定工藝的依據(jù)第四章二元合金小結(jié)固溶體金屬化合物純金屬合金組織性能結(jié)晶合金相圖第五章鐵碳合金一、鐵碳合金的基本組織與性能二、鐵碳合金相圖三、鐵碳合金相圖的應用小結(jié)第五章鐵碳合金一、鐵碳合金的基本組織與性能鐵素體F奧氏體A滲碳體Fe3C珠光體P萊氏體Ld第五章鐵碳合金一、鐵碳合金的基本組織與性能鐵素體F1.定義C在α—Fe中的間隙固溶體第五章鐵碳合金一、鐵碳合金的基本組織與性能鐵素體F2.晶格類型體心立方晶格第五章鐵碳合金一、鐵碳合金的基本組織與性能鐵素體F3.含碳量最大0.0218%

（727℃）第五章鐵碳合金一、鐵碳合金的基本組織與性能鐵素體F4.性能強度硬度極低塑性韌性很好第五章鐵碳合金一、鐵碳合金的基本組織與性能奧氏體A1.定義C在γ—Fe中的間隙固溶體第五章鐵碳合金一、鐵碳合金的基本組織與性能奧氏體A面心立方晶格2.晶格類型第五章鐵碳合金一、鐵碳合金的基本組織與性能奧氏體A727℃時：0.77%1148℃時：2.11%3.含碳量第五章鐵碳合金一、鐵碳合金的基本組織與性能奧氏體A強度硬度高於F塑性韌性較好（面心立方晶格）4.性能第五章鐵碳合金一、鐵碳合金的基本組織與性能滲碳體Fe3CFe、C按3：1形成的金屬化合物複雜晶格類型6.69%1.定義2.晶格類型3.含碳量4.性能硬而脆第五章鐵碳合金一、鐵碳合金的基本組織與性能珠光體PF、Fe3C形成的共析體F、Fe3C片層相間1.定義2.結(jié)構3.性能介於F、Fe3C之間，較高的強度硬度，一定的塑性韌性，片層間距↓，性能↑第五章鐵碳合金一、鐵碳合金的基本組織與性能萊氏體LdA和Fe3C形成的共晶體含有大量Fe3C1.定義2.結(jié)構3.性能硬而脆L4.3Ld(A+Fe3C)——

高溫萊氏體

L’d(P+Fe3C)——

低溫萊氏體1148℃727℃第五章鐵碳合金二、鐵碳合金相圖相圖分析鐵碳合金的分類典型合金的結(jié)晶過程含碳量對鋼組織與性能的影響第五章鐵碳合金二、鐵碳合金相圖相圖分析1.特徵點C

點：共晶點C=4.3%，1148℃L4.3Ld(A+Fe3C)1148℃第五章鐵碳合金二、鐵碳合金相圖相圖分析1.特徵點S

點：共析點C=0.77%，727℃A0.77P(F+Fe3C)727℃第五章鐵碳合金二、鐵碳合金相圖相圖分析1.特徵點E

點：C在γ—Fe中的最大溶解度點（2.11%)第五章鐵碳合金二、鐵碳合金相圖相圖分析1.特徵點P

點：C在α—Fe中的最大溶解度點（0.0218%)第五章鐵碳合金二、鐵碳合金相圖相圖分析1.特徵點G

點：γ—Fe與α—Fe同素異構轉(zhuǎn)變點（912℃）第五章鐵碳合金二、鐵碳合金相圖相圖分析2.特徵線ACD

線：液相線第五章鐵碳合金二、鐵碳合金相圖相圖分析2.特徵線AECF

線：固相線第五章鐵碳合金二、鐵碳合金相圖相圖分析2.特徵線ECF

線：共晶線第五章鐵碳合金二、鐵碳合金相圖相圖分析2.特徵線PSK

線：共析線第五章鐵碳合金二、鐵碳合金相圖相圖分析2.特徵線GS

線：A→F轉(zhuǎn)變開始線第五章鐵碳合金二、鐵碳合金相圖相圖分析2.特徵線GP

線：A→F轉(zhuǎn)變終了線第五章鐵碳合金二、鐵碳合金相圖相圖分析2.特徵線ES

線：C在A中最大溶解度線第五章鐵碳合金二、鐵碳合金相圖相圖分析3.區(qū)域組織單相區(qū)：L、A、F、Fe3C第五章鐵碳合金二、鐵碳合金相圖相圖分析3.區(qū)域組織兩相區(qū)第五章鐵碳合金二、鐵碳合金相圖相圖分析3.區(qū)域組織三相共存水平線第五章鐵碳合金二、鐵碳合金相圖鐵碳合金的分類工業(yè)純鐵C＜0.0218%

亞共析鋼0.0218～0.77%鋼共析鋼C＝0.77%

過共析鋼0.77～2.11%

亞共晶白口鑄鐵2.11～4.3%白口鑄鐵共晶白口鑄鐵C＝4.3%

過共晶白口鑄鐵4.3～6.69%高溫固態(tài)有單一A組織高溫液態(tài)下有共晶反應第五章鐵碳合金二、鐵碳合金相圖典型合金的結(jié)晶過程1.共析鋼L→L+A→A→P（F+Fe3C)第五章鐵碳合金二、鐵碳合金相圖典型合金的結(jié)晶過程2.亞共析鋼L→L+A→A→A+F→F+PC↑F↓P↑強度硬度↑塑性韌性↓第五章鐵碳合金二、鐵碳合金相圖典型合金的結(jié)晶過程3.過共析鋼L→L+A→A→A+Fe3CⅡ→P+Fe3CⅡC↑P↓Fe3CⅡ↑強度硬度↑塑性韌性↓當C≥0.9%時，F(xiàn)e3CⅡ連續(xù)分佈強度↓↓第五章鐵碳合金二、鐵碳合金相圖含碳量對鋼組織與性能的影響第五章鐵碳合金三、鐵碳合金相圖的應用選材的依據(jù)制定熱加工工藝的依據(jù)第五章鐵碳合金小結(jié)五種基本組織鐵碳合金相圖鐵碳合金組織性能、應用鐵碳合金分類第六章鋼的熱處理鋼在加熱和保溫時的轉(zhuǎn)變鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變鋼的表面熱處理與形變熱處理鋼的退火與正火鋼的淬火鋼的回火小結(jié)第六章鋼的熱處理熱處理——固態(tài)下，將鋼經(jīng)過加熱、保溫和冷

卻三個階段，以改變組織，從而改變性能的一種工藝過程。熱處理普通熱處理：退火、正火、淬火、回火表面熱處理表面淬火化學熱處理第六章鋼的熱處理鋼在加熱和保溫時的轉(zhuǎn)變一、加熱和保溫的目的二、奧氏體形成過程三、奧氏體晶粒大小對熱處理後組織與性能的影響第六章鋼的熱處理鋼在加熱和保溫時的轉(zhuǎn)變一、加熱和保溫的目的加熱溫度——Ac1以上加熱目的——得到奧氏體保溫目的——奧氏體成分均勻、晶粒大小適中第六章鋼的熱處理鋼在加熱和保溫時的轉(zhuǎn)變二、奧氏體形成過程1.奧氏體晶核的形成

F、Fe3C相界上形成A晶核第六章鋼的熱處理鋼在加熱和保溫時的轉(zhuǎn)變二、奧氏體形成過程2.奧氏體晶核的長大（1）長大方式F改組成A，F(xiàn)e3C溶入A

（2）長大速度F改組成A的速度大於Fe3C溶入的速度第六章鋼的熱處理鋼在加熱和保溫時的轉(zhuǎn)變二、奧氏體形成過程3.剩餘Fe3C溶解第六章鋼的熱處理鋼在加熱和保溫時的轉(zhuǎn)變二、奧氏體形成過程4.奧氏體成分均勻化加熱溫度T↑，保溫時間t↑，A成分均勻↑第六章鋼的熱處理鋼在加熱和保溫時的轉(zhuǎn)變?nèi)?、奧氏體晶粒大小對熱處理後組織與性能的影響加熱保溫後的奧氏體越細小，熱處理後鋼的組織越細小，性能越好；反之亦反。要求：嚴格控制加熱溫度和保溫時間，防止“過熱”。第六章鋼的熱處理鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變一、等溫冷卻轉(zhuǎn)變二、連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變?nèi)?、影響C曲線的因素冷卻目的：獲得所需的組織和性能第六章鋼的熱處理鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變（一）等溫轉(zhuǎn)變曲線1.等溫轉(zhuǎn)變曲線的建立第六章鋼的熱處理鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變（一）等溫轉(zhuǎn)變曲線2.曲線分析aa線——轉(zhuǎn)變開始線bb線——轉(zhuǎn)變終了線aa線以左——孕育期bb線以右——產(chǎn)物區(qū)過冷奧氏體550℃第六章鋼的熱處理鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變（二）等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物與性能1.珠光體類型轉(zhuǎn)變（A1～550℃）

轉(zhuǎn)變溫度

A1～650℃650℃～600℃600℃～550℃組織名稱珠光體P索氏體S屈氏體T片層間距↑↓小性能↓↑好第六章鋼的熱處理鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變（二）等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物與性能2.貝氏體轉(zhuǎn)變（550℃～Ms）550℃～350℃350℃～MsB上B下羽毛狀針狀硬度高於T，塑性低，無應用價值較高的強度硬度，塑性韌性好第六章鋼的熱處理鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變（二）等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物與性能3.馬氏體轉(zhuǎn)變（Ms～Mf）馬氏體M——C在α—Fe中過飽和固溶體低碳M板條狀高碳M片狀隨著C↑，M的強度硬度↑，塑性韌性↓第六章鋼的熱處理鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變1.連續(xù)冷卻C曲線第六章鋼的熱處理鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變2.等溫C曲線在連續(xù)冷卻中的應用(1)組織分析V1(隨爐冷卻)——PV2(空氣中冷卻)——SV3(油中冷卻)——T+MV4(水中冷卻)——M+A’第六章鋼的熱處理鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變2.等溫C曲線在連續(xù)冷卻中的應用(2)臨界冷卻速度過冷A不發(fā)生分解，直接轉(zhuǎn)變?yōu)镸的最小冷速度第六章鋼的熱處理鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變2.等溫C曲線在連續(xù)冷卻中的應用(3)注意a.冷速↑，強度硬度↑（V≥VK時，V↑，強度硬度不變，內(nèi)應力↑↑）b.表層和心部冷速不同，組織不同。第六章鋼的熱處理鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變1.含碳量：位置與含量有關2.合金元素

a.C曲線右移→VK↓b.A穩(wěn)定區(qū)擴大3.加熱溫度和保溫時間增加使右移影響c曲線得因素:第六章鋼的熱處理鋼的退火與正火一、退火二、正火三、退火與正火的選用第六章鋼的熱處理鋼的退火與正火——退火1.定義將鋼加熱到某一溫度並保溫，然後緩慢冷卻下來的熱處理工藝。2.目的①細化晶粒，均勻組織，為淬火做準備②降低硬度，提高塑性韌性，便於切削加工③消除殘餘應力，防止變形、開裂第六章鋼的熱處理鋼的退火與正火——退火1.定義2.目的3.分類①完全退火加熱溫度：Ac3+30～50℃，保溫後緩慢冷卻退火後組織：F+P（相圖平衡組織）適用：亞共析鋼②球化退火加熱溫度：Ac1+20～30℃，保溫後，冷到

A1-20℃長期等溫，然後緩慢冷卻退火後組織：F+球狀Fe3C（球狀珠光體）適用：共析鋼、過共析鋼③去應力退火加熱溫度：500～650℃＜A1，保溫後冷卻無組織變化第六章鋼的熱處理鋼的退火與正火——正火1.定義將鋼加熱到單一的A區(qū)域，經(jīng)保溫，在空氣中冷卻下來的熱處理工藝。2.加熱溫度及組織亞析鋼：Ac3+30～50℃P共析過共析鋼：Accm+30～50℃S3.目的①普通結(jié)構件，可作為最終熱處理②低碳鋼，使強度硬度上升，便於切削加工③高碳鋼，消除Fe3CⅡ，為球化退火準備第六章鋼的熱處理鋼的退火與正火——選用1.切削加工性

硬度對切削加工性有很大影響，一般認為硬度在HB170～230時，切削加工性最好，太軟或太硬都不好。當含碳量不同時，可按以下原則選擇：C＜0.25%時——正火0.25～0.5%——完全退火、正火0.5～0.77%——完全退火C≥0.77%時——正火+球化退火2.使用性能對亞共析鋼零件，正火比退火具有更好的機械性能，若零件性能要求不高時(一般使用零件)，可將正火作為最終熱處理第六章鋼的熱處理鋼的退火與正火——選用1.切削加工性3.經(jīng)濟性正火比退火生產(chǎn)週期短、成本低、效率高、操作簡便，在可能的條件下，應優(yōu)先採用。第六章鋼的熱處理鋼的淬火一、淬火工藝二、淬透性三、淬火缺陷第六章鋼的熱處理鋼的淬火——淬火工藝1.定義

將鋼加熱到Ac3(Ac1)+30～50℃，經(jīng)保溫後，急速冷卻下來的熱處理工藝。第六章鋼的熱處理鋼的淬火——淬火工藝1.定義

得到M，獲得高的強度、硬度和耐磨性。2.目的第六章鋼的熱處理鋼的淬火——淬火工藝1.定義

亞共析鋼：Ac3+30～50℃M

共析、過共析鋼：Ac1+30～50℃M+球狀Fe3C2.目的3.加熱溫度及組織

思考：a.當亞共析鋼加熱溫度處於Ac1～Ac3之間，淬火後的組織、性能會怎樣？

b.當過共析鋼加熱溫度在Accm+30～50℃時，淬火後的組織、性能會怎樣？

注意：a.過共析鋼淬火工藝流程：正火+球化退火+淬火

b.鋼在淬火時，要嚴格控制加熱溫度和保溫時間！第六章鋼的熱處理鋼的淬火——淬火工藝1.定義

在保證V冷≥VK的前提下，儘量選擇冷速較慢的冷卻劑，以防零件的變形、開裂。2.目的3.加熱溫度及組織4.淬火劑的選擇第六章鋼的熱處理鋼的淬火——淬火工藝1.定義

淬火方法有：單液淬火、雙液淬火、分級淬火、等溫淬火(B下)等，實際生產(chǎn)中，可根據(jù)生產(chǎn)條件和性能要求，選擇合適的方法。2.目的3.加熱溫度及組織4.淬火劑的選擇5.淬火方法第六章鋼的熱處理鋼的淬火——淬透性1.定義

淬火後，得到M層深度的能力。主要取決於VK

。2.影響因素(1)成分一般情況下，合金元素使C曲線右移，VK↓，淬透性↑

(2)淬火劑淬火劑的冷卻速度↑，心部冷速↑，淬透性↑

(3)尺寸——

尺寸↓，心部冷速↑，淬透性↑大尺寸合金鋼油淬小尺寸碳素鋼水淬3.淬硬性

——鋼淬火後，M所能達到的最高硬度。淬硬性不同於淬透性，它與冷速無關，僅取決於C量，C↑，淬硬性↑。第六章鋼的熱處理鋼的淬火——淬火缺陷1.氧化、脫碳

加熱溫度高，表面氧化起皮，表層C↓，強度硬度不足↓。防止：控制熱處理氣氛。第六章鋼的熱處理鋼的淬火——淬火缺陷1.氧化、脫碳2.硬度不足

加熱溫度↓，保溫時間↓，冷速↓，組織不均勻，出現(xiàn)軟點→硬度不足防止：正火均勻組織→重新淬火第六章鋼的熱處理鋼的淬火——淬火缺陷1.氧化、脫碳2.硬度不足3.過熱

加熱溫度過高，晶粒粗大，硬度↓。正火（退火）細化晶?！慊鸬诹落摰臒崽幚礓摰拇慊稹慊鹑毕?.氧化、脫碳2.硬度不足3.過熱

加熱溫度↑↑，沿A晶界氧化、熔化→報廢4.過燒第六章鋼的熱處理鋼的淬火——淬火缺陷1.氧化、脫碳2.硬度不足3.過熱

淬火時，冷速↑，內(nèi)應力↑，零件變形、開裂改善結(jié)構（對稱），選擇合適的冷卻劑和冷卻方法4.過燒5.變形、開裂第六章鋼的熱處理鋼的回火一、回火二、回火時的組織轉(zhuǎn)變?nèi)?、回火的分類四、回火性能第六章鋼的熱處理鋼的回火——回?.定義

淬火後的鋼，重新加熱到A1以下溫度，保溫後，冷卻下來的熱處理工藝。2.目的(1)去除內(nèi)應力，防止變形與開裂

(2)降低脆性，提高塑性韌性，獲得所需的性能

(3)穩(wěn)定尺寸、組織第六章鋼的熱處理鋼的回火——回火時的組織轉(zhuǎn)變1.M及A’的分解150～250℃時，M中的C原子偏聚，析出碳化物；A’也發(fā)生分解，變成M。產(chǎn)物：碳量稍低的M+細小碳化物——回火馬氏體M’。性能：保持高的強度硬度的同時，有一定的塑性韌性。第六章鋼的熱處理鋼的回火——回火時的組織轉(zhuǎn)變1.M及A’的分解2.滲碳體的形成350～500℃，M放出全部碳→F，碳化物聚集長大成Fe3C。產(chǎn)物：F+顆粒Fe3C（極細）——回火屈氏體T’

。性能：有較高的強度硬度，較好塑性韌性，特別是具有很高的彈性極限。第六章鋼的熱處理鋼的回火——回火時的組織轉(zhuǎn)變1.M及A’的分解2.滲碳體的形成500～650℃時，F(xiàn)、顆粒Fe3C長大。產(chǎn)物：多邊形F+粒狀Fe3C（細?。鼗鹚魇象wS’。性能：具有較高強度硬度的同時，良好的塑性韌性。（良好的綜合機械性能）3.滲碳體的長大第六章鋼的熱處理鋼的回火——回火的分類1.低溫回火：150～250℃，回火馬氏體M’，保持高硬度、耐磨性。適用：工具、滾動軸承及其它耐磨件。2.中溫回火：350～500℃，回火屈氏體T’，高的彈性極限。適用：彈簧件。3.高溫回火：500～650℃，回火索氏體S’，良好的綜合機械性能。適用：複雜受力零件，如軸類、連桿、齒輪、重要螺栓。生產(chǎn)中，將淬火+高溫回火的工藝合稱調(diào)質(zhì)第六章鋼的熱處理鋼的回火——回火性能1.調(diào)質(zhì)與正火的性能比較：調(diào)質(zhì)的性能要優(yōu)於正火，即強度硬度高，塑性韌性好。原因：正火組織S中F、Fe3C為片狀（應力集中），調(diào)質(zhì)組織S’中F、Fe3C為球狀。2.回火溫度與性能的關係：鋼回火後的性能與溫度有關，一般情況下，T↑，塑性韌性↑，強度硬度↓，內(nèi)應力↓。但不是絕對的，當T↑↑，由於F、Fe3C長得很大，會導致性能↓。3.回火脆性：①低溫回火脆性：250～350℃回火②高溫回火脆性：合金鋼450～600℃回火第六章鋼的熱處理鋼的表面熱處理與形變熱處理表面熱處理形變熱處理表面淬火化學熱處理目的：獲得外硬內(nèi)韌的性能要求。第六章鋼的熱處理鋼的表面熱處理與形變熱處理(一)表面淬火1.含義：對零件表面快速加熱，保溫後快冷。2.工藝流程：調(diào)質(zhì)（正火）+表面淬火+低溫回火。3.組織：表層M’，心部為原始組織S’

（或S）4.適用材料：中碳鋼第六章鋼的熱處理鋼的表面熱處理與形變熱處理(二)化學熱處理1.含義：通過化學手段，改變零件表面的成分（C量或其他元素），然後進行熱處理，使表層和心部產(chǎn)生性能差異。第六章鋼的熱處理鋼的表面熱處理與形變熱處理(二)化學熱處理1.含義：2.滲碳：低碳鋼（0.10～0.25%），在900～950℃活性碳氣氛加熱，滲碳後，表層達到過共析成分，並有一定的滲碳層厚度，心部碳量不變。表層高碳：強度、耐磨性好。心部低碳：塑性、韌性好，耐衝擊。第六章鋼的熱處理鋼的表面熱處理與形變熱處理(二)化學熱處理1.含義：2.滲碳：3.工藝流程：正火+滲碳+淬火+低溫回火第六章鋼的熱處理鋼的表面熱處理與形變熱處理(二)化學熱處理1.含義：2.滲碳：3.工藝流程：4.組織：表層：高碳M’+少量滲碳體心部：低碳M’（或S）第六章鋼的熱處理鋼的表面熱處理與形變熱處理(二)化學熱處理1.含義：2.滲碳：3.工藝流程：4.組織：5.適用材料：低碳鋼第六章鋼的熱處理鋼的表面熱處理與形變熱處理(二)化學熱處理1.含義：2.滲碳：3.工藝流程：4.組織：5.適用材料：6.應用：

汽車變速齒輪（20CrMnTi）毛坯成型→預備熱處理(正火)→切削加工→滲碳+淬火+低溫回火→(噴丸)→精加工第六章鋼的熱處理鋼的表面熱處理與形變熱處理形變熱處理1.含義：2.種類：把塑性變形與熱處理工藝結(jié)合起來的一種綜合工藝。零件可在獲得加工硬化（形變強化）的同時獲得熱處理強化，簡化了工藝流程。形變在相變前的熱處理形變在相變中的熱處理形變在相變後的熱處理低溫形變熱處理高溫形變熱處理汽車鋼板彈簧（55Si2Mn)退火→切削加工→加熱→彎曲(形變)→淬火+中溫回火→噴丸→精加工第六章鋼的熱處理小結(jié)典型零件的生產(chǎn)工藝流程低碳鋼（20CrMnTi）毛坯成型→預備熱處理（正火）→切削加工→滲碳（碳、氮共滲）+淬火+低溫回火→（噴丸）→精加工1.齒輪：第六章鋼的熱處理小結(jié)典型零件的生產(chǎn)工藝流程中碳鋼（45）毛坯成型→預備熱處理（正火）→切削加工→淬火+高溫回火（調(diào)質(zhì)）→表面淬火+低溫回火→（噴丸）→精加工1.齒輪：第六章鋼的熱處理小結(jié)典型零件的生產(chǎn)工藝流程鋼板彈簧（55Si2Mn）退火→切削加工→加熱→彎曲（形變）→淬火+中溫回火→噴丸→精加工2.彈簧：1.齒輪：第六章鋼的熱處理小結(jié)典型零件的生產(chǎn)工藝流程氣門彈簧（65Mn）退火→切削加工→加熱→卷簧及校正（形變）→淬火+中溫回火→噴丸→精加工→檢驗2.彈簧：1.齒輪：第六章鋼的熱處理小結(jié)典型零件的生產(chǎn)工藝流程曲軸（45）正火→切削加工→鍛造（形變）→淬火+高溫回火（調(diào)質(zhì)）→表面淬火+低溫回火（軸頸）→噴丸→精加工→檢驗3.軸類：1.齒輪：2.彈簧：第六章鋼的熱處理小結(jié)典型零件的生產(chǎn)工藝流程半軸（40Cr）下料→鍛造→正火→切削加工→淬火+高溫回火（調(diào)質(zhì)）→表面淬火+低溫回火（軸頸）→噴丸→精加工→檢驗3.軸類：1.齒輪：2.彈簧：第六章鋼的熱處理小結(jié)典型零件的生產(chǎn)工藝流程鋸條（T10）正火→球化退火→切削加工→淬火+低溫回火→精加工→檢驗4.工具類：1.齒輪：2.彈簧：3.軸類：第六章鋼的熱處理小結(jié)鋼加熱及保溫嚴格控制成分均勻A正火退火淬火A1下加熱回火隨爐冷卻空氣中冷卻急速冷卻第七章碳鋼與合金鋼鋼中元素對性能的影響鋼的選用合金鋼碳素鋼鋼的分類和牌號小結(jié)第七章碳鋼與合金鋼第一節(jié)鋼中元素對性能的影響一、碳——C↑，鋼的強度硬度↑，塑性韌性↓二、雜質(zhì)元素3.S——FeS形式，熱脆。增加Mn，可消除熱脆。三、合金元素(一)對鋼中基本相的影響強化F形成碳化物

2.Si——去氧劑，溶於F，強化F。量少影響不顯著4.P——

溶於F，室溫下使鋼變脆（冷脆）1.Mn——清除FeO，降脆；化合MnS，除S。有益雜質(zhì)第七章碳鋼與合金鋼第一節(jié)鋼中元素對性能的影響一、碳二、雜質(zhì)元素三、合金元素(二)對熱處理的影響細化晶粒提高淬透性提高回火穩(wěn)定性(一)對鋼中基本相的影響第七章碳鋼與合金鋼第一節(jié)鋼中元素對性能的影響一、碳二、雜質(zhì)元素三、合金元素(二)對熱處理的影響(一)對鋼中基本相的影響（三）對相圖的影響C、N、Co、Cu、

Ni、

Mn

擴大A區(qū)域；Cr、Mo、W、V、Ti、Si、Al縮小A區(qū)域；第七章碳鋼與合金鋼第二節(jié)鋼的分類和牌號一、分類3.按冶煉方法2.按品質(zhì)1.按化學成分4.按用途碳素鋼合金鋼工業(yè)純鐵（C≤0.0218%）低碳鋼（C≤0.25%）中碳鋼（0.25～0.60%）高碳鋼（C≥0.60%）低合金鋼（合金≤5%）中合金鋼（5～10%）高合金鋼（合金≥10%）碳量相同時，合金鋼的強度硬度高，塑性韌性相當（或略差）——

非熱處理狀態(tài)合金鋼淬透性好，適合製作大尺寸零件，淬火冷速慢（油淬）合金鋼回火穩(wěn)定性好，工作溫度較高合金元素量很高時，可形成特殊性能合金鋼與碳素鋼的區(qū)別第七章碳鋼與合金鋼第二節(jié)鋼的分類和牌號一、分類3.按冶煉方法2.按品質(zhì)1.按化學成分4.按用途普通鋼（P、S均≤0.050%）優(yōu)質(zhì)鋼（P、S均≤0.040%）高級優(yōu)質(zhì)鋼（P、S均≤0.035%）第七章碳鋼與合金鋼第二節(jié)鋼的分類和牌號一、分類3.按冶煉方法2.按品質(zhì)1.按化學成分4.按用途按爐別分按去氧程度平爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼電爐鋼沸騰鋼鎮(zhèn)靜鋼半沸騰鋼第七章碳鋼與合金鋼第二節(jié)鋼的分類和牌號一、分類3.按冶煉方法2.按品質(zhì)1.按化學成分4.按用途碳素結(jié)構鋼低合金高強度結(jié)構鋼結(jié)構鋼工具鋼碳素工具鋼合金工具鋼高速工具鋼不銹鋼耐熱鋼耐磨鋼磁鋼特殊性能鋼普通結(jié)構鋼優(yōu)質(zhì)結(jié)構鋼表面硬化結(jié)構鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼軸承鋼第七章碳鋼與合金鋼第二節(jié)鋼的分類和牌號二、牌號（一）碳素鋼：1.碳素結(jié)構鋼（普碳鋼）Q+數(shù)字最低屈服強度σs的數(shù)值

“屈”的第一個字母Q195——

屈服強度σs≥195Mpa的碳素結(jié)構鋼Q235-A·F——

屈服強度σs≥235Mpa的A級沸騰鋼Q255——

屈服強度σs≥255Mpa的碳素結(jié)構鋼A、B、C、D；F、b、Z、TZ第七章碳鋼與合金鋼第二節(jié)鋼的分類和牌號二、牌號（一）碳素鋼2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構鋼：以平均含碳量萬分數(shù)表示。兩位數(shù)字+（Mn）較高含Mn量含碳量的萬分之幾08F——

含碳量為0.08%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構鋼（沸騰鋼）45——

含碳量為0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構鋼55Mn——

含碳量為0.55%較高含Mn量的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構鋼第七章碳鋼與合金鋼第二節(jié)鋼的分類和牌號二、牌號（一）碳素鋼3.碳素工具鋼：T7T（碳）+兩位(一位)數(shù)字+（Mn）+（A）

較高含Mn量含碳量的千分之幾

“碳”的第一個字母——

含碳量為0.7%的碳素工具鋼T10MnA——

含碳量為1.0%，較高含Mn量的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼第七章碳鋼與合金鋼第二節(jié)鋼的分類和牌號二、牌號（二）合金鋼1.低合金高強度結(jié)構鋼（普低鋼）Q+數(shù)字最低屈服強度σs的數(shù)值

“屈”的第一個字母Q295(09MnNb)——

屈服強度σs≥295Mpa的低合金高強度結(jié)構鋼Q345(16Mn)——

屈服強度σs≥345Mpa的低合金高強度結(jié)構鋼第七章碳鋼與合金鋼第二節(jié)鋼的分類和牌號二、牌號（二）合金鋼2.合金結(jié)構鋼20Cr兩位數(shù)字+元素+元素量+（A）高級優(yōu)質(zhì)百分之幾合金元素含碳量的萬分之幾——

含碳量為0.20%、Cr＜1.5%的合金結(jié)構鋼55Si2Mn——

含碳量為0.55%、Si=2%、Mn＜1.5%的合金結(jié)構鋼第七章碳鋼與合金鋼第二節(jié)鋼的分類和牌號二、牌號（二）合金鋼3.合金工具鋼9SiCr一位數(shù)字（無）+元素+元素量含碳量的千分之幾（C≥1.0%不標）——

含碳量為0.90%、Si、Cr均＜1.5%的合金工具鋼CrWMn——

含碳量≥1.0%、Cr、W、Mn均＜1.5%的合金工具鋼第七章碳鋼與合金鋼第二節(jié)鋼的分類和牌號二、牌號（二）合金鋼4.特殊性能鋼4Cr9Si2一位數(shù)字（無）+元素+元素量含碳量的千分之幾（C≥1.0%不標）——

含碳量為0.40%、Cr=9%、Si=2%的特殊性能鋼2Cr13——

含碳量為0.2%、Cr=13%的特殊性能鋼Mn13——

含碳量≥1.0%、Mn=13%的特殊性能鋼第七章碳鋼與合金鋼第二節(jié)鋼的分類和牌號二、牌號（二）合金鋼注意：如何區(qū)別特殊性能鋼和合金工具鋼？合金工具鋼（合金結(jié)構鋼）中合金元素的加入原則是：“少量多元”，其總量一般不超過5%；特殊性能鋼中合金元素的加入是為了使鋼獲得某一方面的特殊性能，某一種或兩種元素的總量一般在10%以上。第七章碳鋼與合金鋼第三節(jié)碳素鋼一、碳素結(jié)構鋼1.成分及性能特點具體含碳量不標明（一般＜0.35%），S、P高，價低，工藝性好；強度級別低（不能熱處理），通常用於製作不重要的結(jié)構件。第七章碳鋼與合金鋼第三節(jié)碳素鋼一、碳素結(jié)構鋼2.選用1.成分及性能特點具體含碳量不標明（一般＜0.35%），S、P高，價低，工藝性好；強度級別低（不能熱處理），通常用於製作不重要的結(jié)構件。Q195：薄板、細絲、鋼管Q215：鋼筋、型鋼、機器零件（拉桿、螺栓、螺母）Q235：鋼筋（普低鋼替代）、一般載荷結(jié)構件Q255：普通工具、農(nóng)機零件、鋼軌第七章碳鋼與合金鋼第三節(jié)碳素鋼二、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構鋼1.成分及性能特點S、P含量較少，化學成分控制嚴格，用於製作較重要的零件（小尺寸），一般熱處理後使用。第七章碳鋼與合金鋼第三節(jié)碳素鋼二、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構鋼2.選用1.成分及性能特點A、低碳鋼：C≤0.25%強度硬度低，塑性韌性好——衝壓成型或小尺寸滲碳件（齒輪）。B、中碳鋼：0.25～0.60%調(diào)質(zhì)處理後，能獲得良好的綜合機械性能——軸類件（齒輪）、重要的鍵、螺栓。C、高碳鋼：0.60～0.80%強度硬度高，又有一定的塑性韌性，特別是淬火+中溫回火後有很高的彈性極限——彈簧件；車輪、凸輪、高強度鋼絲（鋼絲繩）。第七章碳鋼與合金鋼第三節(jié)碳素鋼二、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構鋼2.選用1.成分及性能特點現(xiàn)有08F、20、45、Q235、65Mn、50等幾種鋼，要求製作駕駛室、普通螺栓、曲軸、氣門彈簧、凸輪，應如何選擇？相應的熱處理工藝如何？思考第七章碳鋼與合金鋼第三節(jié)碳素鋼三、碳素工具鋼1.成分及性能特點碳量高，S、P少（均為高級鋼或高級優(yōu)質(zhì)鋼），用於製作工作溫度低（＜250℃）的小尺寸工具件。第七章碳鋼與合金鋼第三節(jié)碳素鋼三、碳素工具鋼2.選用1.成分及性能特點碳量高，S、P少（均為高級鋼或高級優(yōu)質(zhì)鋼），用於製作工作溫度低（＜250℃）的小尺寸工具件。T8、T9——

受衝擊的工具，鏨子、簡單模具等T10——

受輕微衝擊的工具，鋸條、刨刀等T12A——

不受衝擊的工具，刮刀、量規(guī)等熱處理工藝：正火+球化退火+淬火+低溫回火第七章碳鋼與合金鋼第三節(jié)碳素鋼四、鑄造碳鋼ZG200-400、ZG310-570一般用於製作形狀較複雜，機械性能要求較高的大型構件（鑄造性不如鑄鐵）。如大型齒輪、連軸器ZG+兩組數(shù)字最低屈服極限和最低抗拉強度第七章碳鋼與合金鋼第四節(jié)合金鋼一、低合金高強度結(jié)構鋼（普低鋼）1.成分及性能特點C≤0.25%，合金Mn、Si、Cr、Ti、V等總量≤3%，與碳素結(jié)構鋼相比，強度硬度↑，塑性韌性相當，耐蝕性↑。同等強度級別時，可減輕自重20～30%。工程上用於製作重要結(jié)構件。第七章碳鋼與合金鋼第四節(jié)合金鋼一、低合金高強度結(jié)構鋼（普低鋼）2.選用1.成分及性能特點C≤0.25%，合金Mn、Si、Cr、Ti、V等總量≤3%，與碳素結(jié)構鋼相比，強度硬度↑，塑性韌性相當，耐蝕性↑。同等強度級別時，可減輕自重20～30%。工程上用於製作重要結(jié)構件。Q345（16Mn）——

橋樑、車輛車身、高壓容器等第七章碳鋼與合金鋼第四節(jié)合金鋼二、優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構鋼1.化學成分C≤0.25%，加入Cr、Mn、Ti等，提高淬透性，提高硬度及耐磨性。（一）合金滲碳鋼第七章碳鋼與合金鋼第四節(jié)合金鋼二、優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構鋼1.化學成分C≤0.25%，加入Cr、Mn、Ti等，提高淬透性，提高硬度及耐磨性。（一）合金滲碳鋼2.熱處理及性能正火+滲碳+淬火+低溫回火（外硬內(nèi)韌）第七章碳鋼與合金鋼第四節(jié)合金鋼二、優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構鋼1.化學成分C≤0.25%，加入Cr、Mn、Ti等，提高淬透性，提高硬度及耐磨性。（一）合金滲碳鋼2.熱處理及性能正火+滲碳+淬火+低溫回火（外硬內(nèi)韌）3.選用大尺寸滲碳件，20Cr——

變速齒輪。第七章碳鋼與合金鋼第四節(jié)合金鋼二、優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構鋼1.化學成分0.35%≤C＜0.50%，加入Cr、Mn、Ni、Si等，提高淬透性，提高強度及回火穩(wěn)定性。（二）合金調(diào)質(zhì)鋼第七章碳鋼與合金鋼第四節(jié)合金鋼二、優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構鋼1.化學成分0.35%≤C＜0.50%，加入Cr、Mn、Ni、Si等，提高淬透性，提高強度及回火穩(wěn)定性。（二）合金調(diào)質(zhì)鋼2.熱處理及性能調(diào)質(zhì)處理，獲得良好的綜合機械性能。第七章碳鋼與合金鋼第四節(jié)合金鋼二、優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構鋼1.化學成分0.35%≤C＜0.50%，加入Cr、Mn、Ni、Si等，提高淬透性，提高強度及回火穩(wěn)定性。（二）合金調(diào)質(zhì)鋼2.熱處理及性能調(diào)質(zhì)處理，獲得良好的綜合機械性能。3.選用大尺寸調(diào)質(zhì)件，40Cr——

半軸。第七章碳鋼與合金鋼第四節(jié)合金鋼二、優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構鋼1.化學成分0.50%≤C＜0.70%，加入Cr、Mn、Si等，提高淬透性，提高彈性極限（Si），強化鋼材。（三）合金彈簧鋼第七章碳鋼與合金鋼第四節(jié)合金鋼二、優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構鋼1.化學成分0.50%≤C＜0.70%，加入Cr、Mn、Si等，提高淬透性，提高彈性極限（Si），強化鋼材。（三）合金彈簧鋼2.熱處理及性能退火+淬火+中溫回火，獲得很高的彈性極限。第七章碳鋼與合金鋼第四節(jié)合金鋼二、優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構鋼1.化學成分0.50%≤C＜0.70%，加入Cr、Mn、Si等，提高淬透性，提高彈性極限（Si），強化鋼材。（三）合金彈簧鋼2.熱處理及性能退火+淬火+中溫回火，獲得很高的彈性極限。3.選用大尺寸彈簧件，55Si2Mn——

鋼板彈簧。第七章碳鋼與合金鋼第四節(jié)合金鋼二、優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構鋼1.化學成分0.50%≤C＜0.70%，加入Cr、Mn、Si等，提高淬透性，提高彈性極限（Si），強化鋼材。（三）合金彈簧鋼2.熱處理及性能退火+淬火+中溫回火，獲得很高的彈性極限。3.選用大尺寸彈簧件，55Si2Mn——

鋼板彈簧。注意：冷成形彈簧的工藝：冷拔鋼絲+常溫卷製成形+低溫退火（200～300℃）第七章碳鋼與合金鋼第四節(jié)合金鋼二、優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構鋼C=0.95～0.10%，高Cr（0.50～1.65%）——

含量用千分之幾表示。（四）滾動軸承鋼牌號：GCr15SiMn——Cr=1.5%，Si、Mn均＜1.5%

“滾”的第一個字母第七章碳鋼與合金鋼第四節(jié)合金鋼三、合金工具鋼1.成分及性能特點碳量高，加入Cr、Mn、Si、W等，提高淬透性，提高硬度和耐磨性，提高紅硬性（高溫硬度），熱處理變形小。第七章碳鋼與合金鋼第四節(jié)合金鋼三、合金工具鋼1.成分及性能特點碳量高，加入Cr、Mn、Si、W等，提高淬透性，提高硬度和耐磨性，提高紅硬性（高溫硬度），熱處理變形小。2.選用強度硬度↑，工作溫度↑（200～300℃），大尺寸工具件。9SiCr、CrWMn——

鉸刀、銑刀、拉刀、板牙、絲錐第七章碳鋼與合金鋼第四節(jié)合金鋼三、合金工具鋼1.成分及性能特點2.熱處理及性能強度硬度↑，工作溫度↑（200～300℃），大尺寸工具件。9SiCr、CrWMn——

鉸刀、銑刀、拉刀、板牙、絲錐3.高速工具鋼高速、高溫（600℃）切削用工具鋼。（鋒鋼）W18Cr4V碳量高，加入Cr、Mn、S