華科復試課件

1第六章鋼的熱處理

概述一、什么是熱處理？用加熱、保溫和冷卻的方法，改變鋼的組織，提高其性能的一種工藝。二、鋼的臨界點鋼實際加熱（冷卻）時的相變溫度

比平衡條件下的溫度高（低）一些。平衡條件下加熱時冷卻時

A1（PSK線）Ac1Ar1A3（GS線）Ac3Ar3Acm（ES線）AccmArcm

Accm與Arcm

都可簡寫為Acm三、熱處理的分類●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；●特殊熱處理：真空熱處理、形變熱處理、可控氣氛熱處理………2

§6–1鋼在加熱時的組織轉變一、奧氏體的形成根據Fe-Fe3C相圖，鋼在加熱時發(fā)生珠光體向奧氏體的轉變，此轉變過程稱奧氏體化?！窆参鲣摚篜→A●亞共析鋼：P+F→A+F→A●過共析鋼：P+Fe3CⅡ→A+Fe3CⅡ→A

熱處理時應進行適當時間的保溫。保溫的目的是使工件各部分溫度一致，組織轉變充分均勻。3二、奧氏體的晶粒度1.奧氏體的晶粒的長大鋼形成奧氏體后繼續(xù)加熱或保溫，晶粒將會長大（此過程會使晶界面積減小，降低能量，能自發(fā)進行）。奧氏體的晶粒度對鋼的力學性能有重要影響。2.幾個概念●起始晶粒度：奧氏體剛形成時的晶粒大小?！駥嶋H晶粒度：在實際加熱條件下的奧氏體晶粒大小?！癖举|晶粒度：在規(guī)定加熱條件下的奧氏體晶粒大小。為比較不同鋼的奧氏體晶粒長大的傾向，把不同鋼種在規(guī)定條件下加熱保溫（930℃,8h），比較其晶粒大小。晶粒易長大的稱本質粗晶粒鋼，晶粒不易長大的稱本質細晶粒鋼。4三、影響奧氏體晶粒長大的主要因素1.加熱溫度越高，保溫時間越長，則奧氏體晶粒越大。2.晶粒長大是一原子擴散的過程，在加熱時鋼的組織中若有未溶質點存在，則擴散阻力增大，故可阻礙奧氏體晶粒長大。加熱時未溶的碳化物質點可阻礙奧氏體晶粒長大，故:●碳化物形成元素可以細化晶粒，碳化物形成元素越強，作用越顯著。

●過共析鋼在Ac1~Acm之間加熱，可獲得較細小的奧氏體晶粒。5

§6–2鋼在冷卻時的組織轉變

一、過冷奧氏體的等溫轉變曲線Time-Temperature-Transformation1.共析碳鋼的過冷奧氏體的等溫轉變曲線(簡稱TTT曲線或C曲線）過冷奧氏體：在A1以下的奧氏體。⑴建立：實驗方法，如右圖。⑵孕育期：C曲線上曲線與縱軸間的距離。在550℃左右處孕育期最短，過冷奧氏體最不穩(wěn)定。此處稱C曲線的鼻部。62.轉變產物及性能

⑴珠光體型轉變

發(fā)生在鼻部以上（Ar1~550℃）

產物為層片狀的F與Fe3C機械混合物，如右圖所示。

隨溫度由高至低，層片由粗到細,分別稱為珠光體（P）、索氏體（S）、屈氏體（T），硬度逐漸升高，同時韌性也有改善。P、S、T的比較見下表：

名稱代號轉變溫度℃片間距μm硬度HRC

珠光體PearlitePAr1–6500.4–0.7≤25

索氏體SorbiteS650–6000.25–0.435–25

屈氏體TroostiteT600–5500.25以下40–357⑵貝氏體型轉變

貝氏體:bainite

發(fā)生在鼻部以下（550℃~Ms）

產物也為F與Fe3C機械混合物，隨溫度由高至低，分別稱為:

上貝氏體B上、下貝氏體B下，其形貌、性能如下表所示：

名稱符號形成溫度形貌性能上貝氏體B上

550℃~350℃羽毛狀HRC40~50,韌性差

下貝氏體B下

350℃~Ms竹葉狀HRC50~55,韌性好

B下具有優(yōu)良的綜合力學性能，生產實踐中應用于要求高強韌性的工件（如工模具等）。

8上貝氏體的形貌為羽毛狀,如右圖所示:下貝氏體的形貌為竹葉狀,如右圖所示:9⑶馬氏體型轉變①產生：奧氏體急冷至Ms（約230℃）線以下，過冷度極大，轉變趨勢極大，奧氏體極快地由fcc變成bcc，而碳原子來不及擴散，形成碳在α–Fe中的過飽和間隙固溶體，即馬氏體，Martensite(M)。

②形貌：決定于奧氏體的含碳量：

●當Wc＞1.0%時，全部形成針片狀馬氏體M片；

●當Wc＜0.2%時，全部形成板條狀馬氏體M條；

●當0.2%＜Wc＜1.0%時，形成混合馬氏體。③性能：因碳在α–Fe中的過飽和，晶格嚴重畸變，所以

M片具有高硬度高強度，但塑性韌性低；

M條具有較高硬度強度，塑性韌性也較好。10

板條狀馬氏體的形貌針片狀馬氏體的形貌

④馬氏體轉變的主要特點●轉變驅動力極大，轉變中無原子擴散，高速形成。

●轉變總是進行不完全，存在殘余奧氏體A’。但碳素鋼的殘余奧氏體少，可忽略。合金鋼則不能忽略?！裨贛s以下降溫過程中形成，等溫過程馬氏體量不增加?！褶D變過程伴隨體積膨脹，導致工件變形。113.非共析碳鋼C曲線亞共析碳鋼的C曲線還有一條A→F轉變線（F是先共析相）；過共析碳鋼的C曲線還有一條A→Fe3C轉變線（Fe3C是先共析相）：124.合金元素對C曲線的影響⑴加熱時，合金元素溶入奧氏體后一般都使C曲線右移（鈷元素除外），孕育期變長。這是合金元素提高鋼淬透性的理論根據。⑵某些合金元素使C曲線出現二個鼻子。13二、過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉變曲線

ContinuousCoolingTransformation（CCT曲線）1.CCT曲線的建立、形狀及轉變組織都與TTT曲線相似。主要區(qū)別：共析鋼和過共析鋼的

CCT無貝氏體轉變。在生產實踐中一般以TTT曲線代替CCT曲線分析連續(xù)冷卻轉變組織。2.應用

根據TTT（或CCT）曲線可以方便地解決以下問題：冷卻方式所得組織3.臨界冷卻速度：在連續(xù)冷卻過程中只發(fā)生馬氏體轉變的最小冷卻速度（圖中Vk）。14§6–3鋼的整體熱處理

概述

1.機械零件加工的一般工藝流程鑄（鍛）造成形→預先（備）熱處理→粗加工→最終熱處理→精加工

2.熱處理工序的作用⑴預先（備）熱處理：包括退火、正火。消除鑄（鍛）件的組織缺陷，均勻組織，細化晶粒，降低硬度，消除應力。⑵最終熱處理：包括淬火、回火。形成零件使用時需要的組織和性能。

15一、退火annealing

1.完全退火

用于亞共析鋼加熱溫度Ac3+20~30℃，保溫后緩慢冷卻。組織：F+P降低硬度，均勻組織。2.球化退火用于過共析鋼加熱溫度Ac1+20~30℃，保溫后緩慢冷卻。在兩相區(qū)保溫時，形成A+大量未溶的Fe3C顆粒。緩冷過程中產生的Fe3C依附于未溶的Fe3C顆粒長大，最后形成：鐵素體基體上分布著顆粒狀Fe3C，即粒狀珠光體，這種組織硬度低，利于切削加工。163.去應力退火

加熱至Ac1以下（250~400℃），保溫后緩冷。

無組織變化，用于鑄、鍛、焊及冷變形件去除應力。二、正火normalizing1.工藝：加熱溫度：●亞共析鋼Ac3+30~50℃

●過共析鋼Acm+30~50℃

冷卻方式：保溫后在空氣中冷卻。2.組織：●亞共析鋼：F(少量)+S(或T)

●

過共析鋼：Fe3C(少量)+S(或T)3.主要作用：

●亞共析鋼：在低、中碳鋼中代替完全退火。

●過共析鋼：因空氣冷卻速度較快，先共析相Fe3C的析出量較少，不能連成網狀，故起到消除網狀組織的作用。17三、淬火quenching

將鋼加熱至臨界點以上保溫后，以大于臨界冷卻速度的冷速冷至Ms點以下獲得馬氏體的熱處理工藝。1.加熱溫度●亞共析鋼：Ac3+30~50℃

淬火組織：M+A’（少量）●過共析鋼：Ac1+30~50℃保溫時組織：A+Fe3C（粒）淬火組織：M+A’少量+Fe3C（粒）保溫時未溶的Fe3C（粒）可阻礙奧氏體晶粒長大，淬火組織中Fe3C(粒)可以提高鋼的耐磨性。最終得到高硬度、高耐磨性及適當韌性的淬火組織。182.冷卻方法原則：淬火時既要快冷獲得M，又要盡可能減小內應力，減少變形和開裂。⑴單液淬火：碳鋼—水合金鋼—油。⑵雙液淬火：水淬油冷。⑶分級淬火：冷卻時短暫停留，減小冷卻溫差。⑷等溫淬火：獲得下貝氏體。19四、回火tempering

1.目的：淬火組織為M+A’，不穩(wěn)定，內應力大，脆性大，所以鋼淬火后必須回火。

淬火鋼再加熱至Ac1以下某溫度保溫后冷卻，獲得回火組織，可以穩(wěn)定組織，消除應力，降低脆性，調整性能。

2.回火組織與性能：●回火時碳化物逐漸析出，A’逐漸消失，形成碳化物分布在M或F的基體之上的粒狀組織?！耠S回火溫度升高，顆粒漸粗，硬度漸低。因此組織粒度可調，材料性能可調?！衽c片狀組織相比，粒狀組織在相同強度時韌性更好，具有更好的綜合力學性能?；鼗鸾M織符號形成溫度硬度及應用回火馬氏體M回

150℃~250℃高硬度、高耐磨性用于工模具、軸承、齒輪表面等回火屈氏體T回

350℃~500℃HRC35~45

各類彈簧回火索氏體S回

500℃~650℃HRC25~35

用于要求強韌性配合的零件,如軸類等20

3.回火溫度

低溫回火：150℃~250℃；

中溫回火：350℃~500℃；

高溫回火：500℃~650℃，淬火+高溫回火又稱為調質。

五、鋼的淬透性與淬硬性1.淬硬性：

淬火得到馬氏體硬度的高低。影響淬硬性主要因素是：馬氏體內含碳量越多，硬度越高。2.淬透性：

淬火得到馬氏體層的深度,即得到馬氏體多少的能力。影響淬透性主要因素是：加熱時溶入A的合金元素越多，C曲線就越右移，則零件淬火時得到的M越多，淬透性就越好。合金鋼的淬透性優(yōu)于碳素鋼。

21

§6–4鋼的表面熱處理

一、表面淬火：

對工件表面快速加熱，迅速冷卻，只使表面發(fā)生相變。

1.加熱方法：感應加熱、火焰加熱。

2.選用鋼種：中碳鋼、中碳合金鋼。

3.工序位置：整體熱處理（調質）、

精加工以后進行。后

接低溫回火。

4.性能：表硬里韌，變形小。

5.典型零件：機床齒輪。

22二、化學熱處理1.概念：將工件置于一定化學介質中加熱、保溫，介質中的活性原子滲入工件表面，然后進行滲后熱處理，既改變表面化學成分，又改變表面組織。2.滲碳⑴選用鋼種：低碳鋼，低碳合金鋼，（皆是低碳的亞共析鋼）。⑵熱處理：滲碳+淬火+低溫回火組織：表面為過共析鋼：M回+A’+Fe3C（粒），高硬度、高耐磨性。心部為亞共析鋼：一般為混合組織，具有較高的強韌性。⑶典型零件：汽車、拖拉機變速箱齒輪。23

第七章合金鋼

§7–1合金鋼的基本知識

一、什么是合金鋼？

為提高鋼的性能，特意在鋼中加入一定量的合金元素，則形成合金鋼。碳鋼的缺點：●基本相(F、Fe3C)性能差；●淬透性低；●回火穩(wěn)定性差，使用溫度不能超過200℃；●沒有特殊性能，如耐腐蝕、抗氧化、高耐磨……。24二、合金鋼的分類及編號1.合金結構鋼：包括：●工程構件用鋼（普通低合金鋼）●機器零件用鋼（滲碳鋼、調質鋼、彈簧鋼、滾動軸承鋼）鋼號：兩位數字+

n（元素符號+數字），⑴前面二位數字表示平均含碳量的萬分之幾。⑵元素符號后的數字表示該元素平均含量的百分之幾，但小于1.5%時不標數字。⑶高級優(yōu)質鋼在鋼號后加A。如：20Mn2,20CrMnTi,30CrMnSi,40Cr,40MnB,60Si2Mn,18Cr2Ni4WA……例外：●普通低合金鋼的鋼號同普通碳素結構鋼如：Q295,Q345,……Q460●

滾動軸承鋼的鋼號前加G,Wc≈1%，Cr數字表鉻含量的千分之幾，如GCr15,GCr15SiMn等。252.合金工具鋼：包括：刃具用鋼、模具用鋼、量具用鋼鋼號：一位數字（或無數字）+n（元素符號+數字）⑴前面一位數字表示平均含碳量的千萬分之幾，但Wc≧1%時不標數字。⑵元素符號后的數字表示該元素平均含量的百分之幾，但小于1.5%時不標數字。如：8MnSi,9SiCr,9Mn2V,CrWMn,W,……例外：高速鋼的含碳量不標，如：W6Mo5Cr4V2,W18Cr4V等。3.特殊性能鋼：只有不銹鋼的鋼號有規(guī)律：基本規(guī)則同合金工具鋼，特殊規(guī)律：高Cr(≧13%),低碳。碳量極低時，前加0或00。如：1Cr18Ni9Ti,0Cr18Ni9Ti……26三、合金元素在鋼中的作用㈠合金元素在鋼中與碳的相互作用1.合金元素在鋼中一部分形成碳化物，另一部分則溶入固溶體奧氏體或鐵素體中。各元素在此二者之間的分配，主要取決于該元素與碳的親和力大小，親和力越大，則形成碳化物的傾向越強，形成的碳化物也就越穩(wěn)定。各元素與碳的親和力大小由強到弱的次序為：

Ti,Zr,V,Nb,W,Mo,Cr,Mn,Fe，而Ni,Si,Co,Al,Cu在鋼中不能形成碳化物。

Ti,Zr,V,Nb,W,Mo稱強碳化物形成元素，Cr,Mn稱弱碳化物形成元素，Ni,Si,Co,Al,Cu稱非碳化物形成元素。2.碳化物形成元素越強，形成的碳化物就越穩(wěn)定，則加熱時溶入奧氏體的溫度越高，回火時自馬氏體中析出的溫度也越高。分析合金元素在鋼中的主要作用可從該元素與碳的親和力大小入手。27㈡在鋼中的主要作用（對鋼的力學性能的影響）在分析此問題時，一般可將合金元素分成弱碳化物形成元素/非碳化物形成元素（Cr,Mn/Ni,Si,Co,Al,Cu）和強碳化物形成元素（Ti,Zr,V,Nb,W,Mo）兩類。

1.前者以溶入固溶體為主，其主要作用：

●溶入鐵素體、奧氏體，產生固溶強化。

●溶入奧氏體，提高淬透性，形成更多馬氏體，提高強度。

2.后者以形成穩(wěn)定碳化物為主，其主要作用：●加熱時阻礙A晶粒長大，細化晶粒。

●高硬度碳化物的小顆粒，提高耐磨性。

●穩(wěn)定的碳化物彌散分布在固溶體基體上，彌散強化。

3.所有合金元素擴散慢，推遲回火轉變，提高回火穩(wěn)定性，從而提高鋼的強韌性，在某些高合金鋼中產生二次硬化。28

㈢對鋼的工藝性能的影響合金鋼在壓力加工、焊接、熱處理及切削加工的工藝性能方面比碳鋼差。㈣合金元素的其它作用

1.產生奧氏體鋼、鐵素體鋼部分合金元素使奧氏體穩(wěn)定，另一部分使鐵素體穩(wěn)定，當這些合金元素在鋼中加入量足夠多時，則分別形成單相的奧氏體鋼或鐵素體鋼。

2.產生萊氏體鋼鋼中合金元素使合金系的特征點（相圖中的E、S點）左移，在一些高合金鋼的結晶過程中出現共晶轉變，組織中出現萊氏體，這樣的鋼種也稱為萊氏體鋼。

3.產生不銹鋼（耐蝕性很高的鋼種）鋼中Cr的含量達到13%及以上，形成不銹鋼。

4.對回火脆性的影響復雜含Cr、Ni、Mn的鋼如果在高溫回火后緩冷，會使鋼的沖擊韌性下降，此現象稱作高溫回火脆性。而鋼中W、Mo可以消除或減輕高溫回火脆性。29§7-2合金結構鋼一、普通低合金鋼（低合金高強度鋼）1.用途：用于工程構件，橋梁、建筑、車輛、船舶……

常用鋼種：Q295,Q345,Q390,Q420,Q460

（Q275以下是普通碳素結構鋼）2.成分特點：Wc＜0.25%，W合金元素＜

3%，以Mn為主。合金元素能固溶強化、細化晶粒、彌散強化。強度較高，韌性較好，壓加性能好，焊接性能好。3.熱處理：熱軋狀態(tài)下使用，即出廠后不再進行熱處理，使用狀態(tài)是正火組織：F+S。30二、滲碳鋼1.用途：用于要求表硬里韌的零件，如汽車變速箱齒輪。2.成分特點：Wc＝0.1~0.25%，加入合金元素。提高淬透性，細化晶粒，提高耐磨性，提高回火穩(wěn)定性……3.常用鋼種15,20,20Cr,20CrV,20MnCr,20CrMnTi,18Cr2Ni4WA,20Cr2Ni4A等。4.預先熱處理：正火，最終熱處理：滲碳+淬火+低溫回火。組織：表面為過共析鋼：M

回+A’+碳化物，約HRC60；心部為亞共析鋼：一般為混合組織，HRC30~50。31

三、調質鋼1.用途：用于要求強韌性配合的重要零件，如主軸、連桿、調質齒輪、高強度螺栓……。2.成分特點：Wc＝0.3~0.50%，加入合金元素。提高淬透性，固溶強化，細化晶粒，提高回火穩(wěn)定性等3.常用鋼種：40,45,40Cr,35SiMn,40MnB,35CrNi,37CrNi3,40CrNiMo……4.預先熱處理：完全退火，最終熱處理：淬火+高溫回火（也稱調質）。組織：回火索氏體（S回），HRC25~40。調質一般安排在粗、精加工之間進行。當零件局部要求耐磨性時，調質后應進行局部表面淬火。

32四、彈簧鋼1.用途：用于各類彈簧。2.成分特點：Wc＝0.50~0.70%，主加Si,Mn。提高淬透性，細化晶粒，提高回火穩(wěn)定性等.3.常用鋼種：60,65,65Mn,60Si2Mn，60Si2CrVA……4.熱處理：⑴熱成形彈簧：熱成形后進行淬火+中溫回火。組織：回火屈氏體（T回），HRC40~50。⑵冷成形彈簧：對小尺寸彈簧，用強化彈簧鋼絲冷繞成形，再去應力退火。五、滾動軸承鋼此鋼種本屬于結構鋼，但其性能要求、成分工藝特點均與低合金刃具鋼相同，故放在工具鋼中一并討論。33加合金元素§7-2合金工具鋼一、分類1.刃具用鋼：低合金刃具鋼，高速工具鋼；2.模具用鋼：冷作模具鋼，熱作模具鋼；3量具用鋼二、性能要求：●高硬度加高碳至0.6%以上●高耐磨性●高淬透性●高熱（紅）硬性●足夠的塑性韌性34三、選材及熱處理的一般規(guī)律㈠250℃以下工作的工具如：手工工具、低速刃具、冷作模具、冷軋輥、量具等1.選用：低合金刃具鋼,如9SiCr,9Cr2,9Mn2V,CrWMn,GCr15……

要求低的還可用碳素工具鋼：T8,T10,T12等2.熱處理：預先熱處理：球化退火最終熱處理：淬火+低溫回火組織：M

回

+A’+碳化物白亮的碳化物分布在暗色的回火馬氏體和殘余奧氏體基體上。為減小工件熱處理變形,可采取預熱、分級淬火等措施。例如9SiCr鋼制絲錐(Ac1770℃,Acm870℃)

淬火加熱溫度為840℃（低合金工具鋼一般Ac1+70℃＜Acm），回火溫度為200℃。性能：高硬度，高耐磨性，適當韌性，滿足絲錐的使用要求。凡是要求高硬度，高耐磨性，適當韌性的工件都應選用上述鋼種并進行類似的熱處理。

35㈡250℃~600℃工作的刃具應選用高速工具鋼：W6Mo5Cr4V2,W18Cr4V。

1.高速鋼的鑄態(tài)組織與鍛造因大量合金元素的作用，高速鋼結晶過程中發(fā)生共晶轉變，產生萊氏體，故高速鋼屬萊氏體鋼。鑄態(tài)組織中存在大量粗大魚骨狀共晶碳化物，脆性很大，不能直接使用。此缺陷不能用熱處理方法消除，只能通過反復多向的鍛造，擊碎粗大碳化物，并使之分布均勻。凡是萊氏體鋼（除高速鋼外，還有Cr12型鋼等）都必須進行這樣的鍛造。2.高速鋼的熱處理⑴為使高速鋼刃具具有紅硬性，應當：●高溫加熱淬火●560℃多次回火⑵為減小工件熱處理變形,可采取預熱、分級淬火等措施。36⑴高溫加熱淬火

W6Mo5Cr4V2:1220

℃,W18Cr4V:1280℃

使大量合金元素在加熱時溶入奧氏體，淬火后形成高合金度

的馬氏體，為二次硬化作準備。

加熱時未溶的碳化物阻礙奧氏體晶粒長大。

淬火組織：高合金度M+大量A’+未溶碳化物

⑵560℃多次回火，硬度再次升高，產生二次硬化。原因：①300℃后從M內析出大量的穩(wěn)定的合金碳化物，彌散分布，因彌散強化使硬度升高，至560℃

時硬度達到峰值。②回火冷卻時，發(fā)生殘余奧氏體向馬氏體的轉變，即二次淬火，冷卻后硬度進一步升高。多次回火可使A’繼續(xù)減少，硬度提高2~4個HRC單位，獲得紅硬性。最終組織：M回

+少量A’+碳化物

37㈢模具用鋼簡介模具：在不同溫度下對材料施力使之按要求成形的工具。1.冷作模具的選材（冷沖模、冷擠模、冷鐓模、拉絲模等）⑴一般選用碳素工具鋼、低合金刃具鋼、滾動軸承鋼。熱處理：球化退火；淬火+低溫回火。存在問題：皆為過共析鋼，韌性往往不足，尤其二次碳化物易成網狀，脆性大，易開裂、崩刃。新鋼種：高強韌性低合金冷模具鋼6CrMnNiMoVSi（GD鋼）特點：●降碳，提高韌性；

●合金元素多元少量，提高淬透性、固溶強化、細化晶粒、提高耐磨性、回火穩(wěn)定性，彌補了因降碳帶來的強度損失。38⑵重負荷、大尺寸、形狀復雜者用高/中合金鋼

高速鋼、Cr12型鋼（Cr12、Cr12Mo、Cr12MoV等）

存在問題：皆為萊氏體鋼，碳化物易不均勻分布，脆性大。

新鋼種：高耐磨高強韌性模具鋼9Cr6W3Mo2V2（GM鋼）

改變了碳化物類型，使其分布更均勻、細小，鋼的硬度、耐磨性、韌性都比Cr12型鋼提高。

2.熱作模具的選材（錘鍛模、熱擠壓模、精鍛模等）⑴性能要求：高回火穩(wěn)定性、高淬透性、高熱疲勞抗力、熱磨損抗力、較好的韌性。必須使用合金鋼。

⑵成分：中碳加合金元素，Wc=0.3~0.6%

合金元素:Cr、W、Mo、Ni、Si等

39⑶典型鋼種鋼種適宜的使用溫度

5CrMnMo~500℃5CrNiMo~500℃4Cr5MoSiV1(H13)500℃~600℃3Cr2W8V650℃

4Cr3Mo2NiVNbB(HD)≥700℃

使用溫度再提高，則應選用奧氏體模具鋼、高溫合金、陶瓷材料等。40量具…………..特殊性能鋼不銹鋼…41

小結1.科學的合金化設計是合金鋼獲得優(yōu)良性能的前提。2.經過合理的熱處理工藝方能發(fā)揮合金元素的作用。3.還要研究開發(fā)新型材料適應科學技術的快速發(fā)展。42

§4–5鑄鐵

一、鑄鐵的石墨化

1.鑄鐵中的碳以石墨形式結晶或析出的現象稱鑄鐵石墨化。

（石墨：graphite,簡寫為G）

石墨化越充分，則鑄鐵中石墨越多，而Fe3C越少。

2.影響鑄鐵石墨化的主要因素：

⑴（C+Si）%越多，則石墨化越充分；

⑵冷卻速度越慢，則石墨化越充分。

二、鑄鐵的組織1.按鑄鐵石墨化的程度其組織可有：⑴F+G；⑵P+F+G；⑶P+G；⑷P+Fe3C+G；⑸白口鐵。從⑴至⑸，石墨化漸不充分，Fe3C漸多，G漸少。2.可以將含石墨的鑄鐵看成是G分布在工業(yè)純鐵或鋼基體上的鐵碳合金。視石墨為裂縫或孔洞來估計含石墨鑄鐵的性能。43

三、鑄鐵的分類1.按石墨化的程度分：⑴白口鑄鐵：不進行石墨化，斷口呈銀白色。⑵麻口鑄鐵：石墨化不充分，P+Fe3C+G⑶灰鑄鐵：石墨化較充分，斷口呈灰白色。

●P+G——珠光體灰鑄鐵●P+F+G——珠光體鐵素體灰鑄鐵●F+G——鐵素體灰鑄鐵2.對灰鑄鐵，又按石墨形態(tài)分：⑴普通灰鑄鐵——石墨呈片狀；⑵球墨鑄鐵——石墨呈球狀；⑶可鍛鑄鐵——石墨呈團絮狀；⑷蠕墨鑄鐵——石墨呈蠕蟲狀。44以下顯示了灰鑄鐵和球墨鑄鐵中石墨與基體的不同形態(tài)：45四、鑄鐵的性能1.因石墨相當于孔或裂縫，明顯降低了材料的力學性能。球狀石墨對基體的破壞作用相對較小，故球墨鑄鐵的力性接近低碳鋼，且可以用熱處理改善基體組織，提高性能。2.鑄造性能好。3.耐磨性好。4.消震性好。5.切削加工性能好。6.缺口敏感性低。46五、牌號及用途1.普通灰鑄鐵：如HT150,HT200,HT250……HTxxx，三個數字表示最低抗拉強度，單位MPa。用于要求消震、耐磨、形狀復雜的地方，如機床床身、汽缸、箱體、活塞等。只進行去應力退火。2.球墨鑄鐵：如QT400-15,QT500-05,QT600-03……QTxxx-xx,數字表示最低抗拉強度和伸長率，單位MPa和%。用于一般機械零件，如齒輪、曲軸、凸輪軸等。可進行改善基體組織的熱處理（如退火、正火、調質等）。3.可鍛鑄鐵：將白口鐵長時間石墨化退火，使其中的Fe3C轉變?yōu)閳F絮狀石墨而成。如KT300-06,KT350-10,KT450-06,KT650-02

數字意義同球鐵。性能接近球墨鑄鐵，但生產成本低。用于小件的批量生產。可鍛鑄鐵實際并不能鍛造。

47第八章非鐵金屬材料

一、鋁及鋁合金1.工業(yè)純鋁性能：密度小、d=2.7，導電、導熱性好，塑性好，耐蝕性好。用途：導電、導熱器材，耐蝕器皿；配制鋁合金，用于航空工業(yè)。牌號：L1,L2,L3,L4,L5,數字越大，純度越低。2.鋁合金分類，按加工方法分：⑴鑄造鋁合金：成分在共晶點附近，鑄造性能好。

Al–SiAl–CuAl–MgAl–ZnZL101ZL201ZL301ZL401ZL102ZL202ZL302ZL402ZL103ZL203ZL303ZL403……48⑵形變鋁合金，室溫或加熱時形成單相固溶體，塑性好。①防銹鋁合金

LF+順序號，如：LF5、LF21、……

耐蝕性能好，焊接性能好，用于耐蝕管道、容器等。②硬鋁合金，超硬鋁合金：

LY+順序號,如：LY1、LY11