第六章機械工程材料

1、第六章 機械工程材料知識目標(biāo)1、掌握金屬材料的使用性能和工藝性能；2、了解鋼鐵材料的分類，掌握非合金鋼、合金鋼、鑄鐵和鑄鋼的分類方法、牌號及應(yīng)用；3、掌握熱處理的一般原理及熱處理工藝在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用；4、掌握有色金屬材料、非金屬材料的分類及應(yīng)用。 材料種類繁多，在機械工程商常用的材料有：鋼鐵材料、有色金屬和非金屬材料。各種材料的性能不同，用途也不同。因此，為了正確的選擇和使用材料，必須掌握和了解材料的分類、牌號、性能、應(yīng)用范圍及熱處理等基本知識。 61 金屬材料的性能材料是機械的物質(zhì)基礎(chǔ)。金屬材料的性能是選擇材料的主要依據(jù)。金屬材料的性能一般分為工藝性能和使用性能。工藝性能是指金屬材料從冶煉

2、到成品的生產(chǎn)過程中，在各種加工條件下表現(xiàn)出來的性能；使用性能是指金屬零件在使用條件下金屬材料表現(xiàn)出來的性能。金屬材料的使用性能決定了它的使用范圍。使用性能包括物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能。一、金屬材料的物理性能金屬的物理性能是金屬所固有的屬性，包括密度、熔點、導(dǎo)熱性、熱膨脹性、導(dǎo)電性和磁性等。1密度金屬的密度即是單位體積金屬的質(zhì)量，其單位為kg/m3。根據(jù)密度的大小，金屬材料可分為輕金屬和重金屬。密度小于4.5kg/cm3的金屬叫做輕金屬，如鋁、鈦等。密度是金屬材料的一個重要物理性能，與材料的使用和檢測等都有關(guān)系。例如，在航空工業(yè)和汽車工業(yè)中，為了增加有效載重量，密度是需要考慮的重要因素。2熔

3、點金屬從固體狀態(tài)向液體狀態(tài)轉(zhuǎn)變時的溫度稱為熔點。熔點一般用攝氏溫度（）表示。各種金屬都有其固定熔點。如鉛的熔點為323，剛的熔點為1538。熔點對于冶煉、鑄造、焊接和配制合金都非常重要。易熔金屬及合金可用來制造熔斷器和防火安全閥等零件；難熔金屬及合金則用來制造要求耐高溫的零件，廣泛用于飛船外殼、火箭、導(dǎo)彈、燃氣輪機和噴氣式飛機等耐高溫零件。熔點低于1000的金屬稱為低熔點金屬，熔點在10002000的金屬稱為中熔點金屬，熔點高于2000的金屬稱為高熔點金屬。3導(dǎo)熱性金屬材料傳導(dǎo)熱量的能力稱為導(dǎo)熱性，一般用熱導(dǎo)率（導(dǎo)熱系數(shù)）表示金屬材料導(dǎo)熱性能的優(yōu)劣。熱導(dǎo)率大的金屬材料的導(dǎo)熱性好。在一般情況下，

4、金屬材料的導(dǎo)熱性比非金屬材料好。金屬的導(dǎo)熱性以銀為最好，銅、鋁次之。導(dǎo)熱性好的金屬散熱也好，可用來制造散熱器零件，如冰箱、空調(diào)的散熱片。4熱膨脹性金屬材料在受熱時體積會增大，冷卻時則收縮，這種現(xiàn)象稱為熱膨脹性。各種金屬的熱膨脹性能不同。常用線膨脹系數(shù)l表示熱膨脹性。如鐵在0100時l=11.7610-6-1，即溫度升高1鐵增加11.76m/m。在實際工作中有時必須考慮熱膨脹的影響。例如，一些精密測量工具就要選用膨脹系數(shù)較小的金屬材料來制造；鋪設(shè)鐵軌、架設(shè)橋梁、金屬工件加工過程中測量尺寸等都要考慮到熱膨脹的因素。5導(dǎo)電性金屬材料傳導(dǎo)電流的性能稱為導(dǎo)電性。但各種金屬材料的導(dǎo)電性各不相同，其中以銀為

5、最好，銅、鋁次之，工業(yè)上用銅、鋁做導(dǎo)電的材料。導(dǎo)電性差的高電阻金屬材料，如鐵鉻合金、鎳鉻鋁、康銅和錳銅等用于制造儀表零件或電熱元件，如電爐絲。6磁性金屬導(dǎo)磁的性能稱為磁性。具有導(dǎo)磁能力的金屬材料都能被磁鐵吸引。鐵、鈷等為鐵磁性材料，錳、鉻、銅、鋅為無磁性或順磁性材料。但對某些金屬來說，磁性也不是固定不變的，如鐵在768以上就表現(xiàn)為沒有磁性或順磁性。鐵磁性材料可用于制作變壓器、電機的鐵心和測量儀表的零件等；無（順）磁性材料可用作要求避免磁場干擾的零件。二、金屬材料的化學(xué)性能金屬材料的化學(xué)性能是指金屬在化學(xué)作用下所表現(xiàn)出的性能，如耐腐蝕性、抗氧化性和化學(xué)穩(wěn)定性等。1耐腐蝕性金屬材料在常溫下抵抗氧、

6、水蒸氣及其他化學(xué)介質(zhì)腐蝕作用的能力，稱為耐腐蝕性。常見的鋼鐵生銹，就是腐蝕現(xiàn)象。 腐蝕對金屬材料危害很大，每年都有大量的鋼鐵被銹蝕。嚴(yán)重時還會使金屬構(gòu)件遭到破壞而引發(fā)重大惡性事故，特別是在腐蝕介質(zhì)中工作的金屬材料制件（如制藥、制酸、制堿等化工設(shè)備），必須考慮金屬材料的耐腐蝕性能。2抗氧化性金屬材料抵抗氧化作用的能力，稱為抗氧化性。金屬材料在加熱時，氧化作用加速，如鋼鐵在鍛造、熱處理、焊接等加熱作業(yè)時，會發(fā)生氧化和脫碳，造成材料的損耗和各種缺陷。因此，在加熱坯件或材料時，長在其周圍形成一種還原氣體或保護氣體，以避免金屬材料的氧化。3化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性是金屬材料的耐腐蝕性和抗氧化性的總稱。金屬材

7、料在高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性叫做熱穩(wěn)定性。用于制造在高溫下工作的零件的金屬材料，要有良好的熱穩(wěn)定性。三、金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能是指金屬材料在力作用下所表現(xiàn)出來的性能。力學(xué)性能主要有強度、塑性、硬度、韌性和疲勞強度等。1強度強度是金屬材料在靜載荷作用下抵抗變形和破壞的能力。抵抗能力越大，則強度越高；強度越高的材料越能承受較大的外力而不變形和破壞。由于材料承受載荷的方式不同，其變形形式也不同，所以材料的強度又分為抗拉、抗壓、抗扭、抗彎、抗剪等的強度，其中最常用的是抗拉強度或強度極限b。強度極限b可以通過拉伸試驗測定。b表示材料在拉伸條件下所能承受的最大應(yīng)力，是機械設(shè)計和選材的主要依據(jù)之一。

8、2塑性塑性是金屬材料在靜載荷作用下產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力。塑性指標(biāo)用伸長率和斷面收縮率來表示。、值越大，表示材料的塑性越好。材料具有塑性才能進行壓力加工，如汽車外殼、不銹鋼用品等。塑性好的材料制成的零件在使用時也較安全。3硬度硬度是衡量金屬材料軟硬的一個指標(biāo)。一般認(rèn)為，硬度是指金屬材料抵抗其他更硬物體壓入其表面的能力，是金屬材料表面抵抗變形或破壞的能力。它是材料塑性、強度等性能的綜合體現(xiàn)。在生產(chǎn)上最常用的硬度有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRC、HRB、HRA）和維氏硬度（HV）。布氏硬度用于測定鑄鐵、有色金屬、低合金結(jié)構(gòu)鋼以及結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)件的硬度；洛氏硬度應(yīng)用最廣，常用于測定工件的表面硬度

9、，如淬火鋼；維氏硬度由于測試手續(xù)較繁、應(yīng)用較少。三種硬度之間沒有換算關(guān)系，但有對照表可參考。4韌性金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力，稱為韌性。材料的沖擊韌性一般在擺錘沖擊試驗機上進行測試，測得試樣在沖斷時斷口單位面積所消耗的沖擊吸收功，稱為沖擊韌度或沖擊值，常用aK表示，其單位為J/cm2。aK值越大，沖擊韌度越高。5疲勞強度金屬材料在無限多次交變載荷作用下而不破壞的最大應(yīng)力稱為疲勞強度或疲勞極限。實際上，金屬材料并不可能作無限多次交變載荷試驗，一般試驗時規(guī)定，鋼在經(jīng)受107次、有色金屬經(jīng)受108次交變載荷作用時不產(chǎn)生斷裂的最大應(yīng)力稱為疲勞強度。當(dāng)施加的交變應(yīng)力是對稱循環(huán)變化時，所得的疲

10、勞強度用-1表示。由于疲勞斷裂是突然發(fā)生的，具有很大的危險性，所以要選擇抗疲勞強度較好的材料來制造承受交變載荷的機器零件，如軸、齒輪、彈簧等。四、金屬材料的工藝性能金屬材料的工藝性能是指在各種加工條件下表現(xiàn)出來的適應(yīng)能力，包括鑄造性、鍛壓性、焊接性和可加工性等。1鑄造性金屬材料能否用鑄造方法制成優(yōu)良鑄件的性能，稱為鑄造性或可鑄性。鑄造性能主要決定于金屬材料熔化后金屬液體的流動性、冷卻時的收縮率等。不同的金屬材料，其鑄造性差異較大。常用金屬材料中，灰鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造性能，鑄鋼的鑄造性低于鑄鐵。鑄造鋁合金和鑄造銅合金的鑄造性也較好。2鍛壓性金屬材料能否用鍛壓方法制成鍛壓件的性能，稱為鍛壓性或可鍛

11、性。鍛壓性一般與材料的塑性及其塑性變形抗力有關(guān)。在一般情況下，材料塑性好，變形抗力小，則鍛壓性也好。低碳鋼的鍛壓性最好，中碳鋼次之，高碳鋼則較次。低合金鋼的鍛壓性近似于中碳鋼，高合金鋼的鍛壓性比碳鋼差。3焊接性金屬材料在一定焊接條件下，是否易于獲得優(yōu)良焊接接頭的能力稱為焊接性或可焊性。它取決于焊縫是否產(chǎn)生裂紋氣孔等缺陷。焊縫接頭有一定的力學(xué)性能。低碳鋼有較好的可焊性，高碳鋼較差，鑄鐵則更差。銅、鋁合金的可焊性一般比碳鋼差。4可加工性金屬材料切削加工的難易程度稱為可加工性或切削加工性?？杉庸ば院玫慕饘俨牧?，在切削加工時刀具磨損小，加工表面好。一般認(rèn)為，硬度過高或過低的金屬材料，其切削加工性能較差

12、。切削時切屑易于折斷，也表明材料切削加工性好。 62 鋼鐵材料鋼鐵材料是鋼和鑄鐵的統(tǒng)稱。鋼是以鐵為主要元素，含碳量一般在2%以下，并含有其他元素的材料。鑄鐵是含碳量大于2.11%的鐵碳合金。含碳量2%通常是鋼和鑄鐵的分界線。根據(jù)化學(xué)成分，鋼分為非合金鋼、低合金鋼和合金鋼。一、非合金鋼（碳素鋼）非合金鋼也稱碳素鋼或碳鋼，是含碳量wC小于2%的鐵碳合金。它還含有少量的硫、磷、錳、硅等雜質(zhì)，其中硫、磷是煉鋼時由原料進入鋼中，煉鋼時難于除盡的有害雜質(zhì)。硫有熱脆性，磷有冷脆性。錳、硅是在煉鋼時加入脫氧劑時帶入鋼中的，是有益元素。1.碳素鋼的分類碳素鋼有多種分類方法，常用的分類方法有三種：（1）按鋼的含碳

13、量分類低碳鋼：含碳量wC0.25%。中碳鋼：含碳量wC0.25%0.6%高碳鋼：含碳量wC0.6%（2）按鋼的質(zhì)量分類碳鋼質(zhì)量的高低，主要根據(jù)鋼中雜質(zhì)硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來劃分?？煞譃槠胀ㄌ妓劁?、優(yōu)質(zhì)碳素鋼和高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼。普通鋼：wS0.035%， wP0.035%優(yōu)質(zhì)鋼：wS0.030%， wP0.030%高級優(yōu)質(zhì)鋼：wS0.025%， wP0.025%（3）按用途分類碳素結(jié)構(gòu)鋼：用于制造金屬結(jié)構(gòu)、零件。碳素工具鋼：用于制造刃具、量具和模具。鋼還可以從其他角度來分類，如按脫氧方法不同，鋼可分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼三種。 2.碳素結(jié)構(gòu)鋼 凡用于制造機械零件和各種工程結(jié)構(gòu)件的鋼都稱為

14、結(jié)構(gòu)鋼。根據(jù)質(zhì)量分為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。 (1)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼治煉容易，不消耗貴重的合金元素，價格低廉，性能能滿足一般工程結(jié)構(gòu)、日常生活用品和普通機械零件的要求，所以是各類鋼中用量最大的一類。這種鋼的牌號是有代表屈服點的字母、屈服點數(shù)值、質(zhì)量等級符號、脫氧方法符號四個部分順序組成。 前綴符號 Q（屈服強度中“屈”字漢語拼音字母字頭）+屈服強度值（單位MPa）。 質(zhì)量等級符號 A、B、C、D級，從A到D依次提高。 （必要時）脫氧方法符號 F沸騰鋼、B半鎮(zhèn)靜鋼、Z鎮(zhèn)靜鋼、TZ特殊鎮(zhèn)靜鋼，Z與TZ符號在鋼號組成表示方法中予以省略。 （必要時）在牌號尾加產(chǎn)品用途、特性和工藝方

15、法表示符號。如壓力容器用鋼R、鍋爐用鋼G、橋梁用鋼Q等。例如Q235-AF，其中“Q”代表屈服點，數(shù)值235表示在一定拉伸試驗條件下的屈服點值不小于235MPa，“A”表示質(zhì)量等級為A級，“F”表示脫氧方法即為沸騰鋼。 這類鋼主要用于焊接、鉚焊、栓結(jié)構(gòu)件，如鉚釘、螺釘、螺母等。這些結(jié)構(gòu)在常溫有沖擊在和條件下工作，可選用相應(yīng)牌號的B級鋼；在低溫有沖擊載荷條件下工作或重要的焊接構(gòu)件可選用C、D級鋼。在各牌號鋼中，Q235應(yīng)用最多。（2）優(yōu)選碳素結(jié)構(gòu)鋼這類鋼中有害雜質(zhì)元素S、P較少，質(zhì)量優(yōu)良。大多數(shù)用于制造重要的機械零件，使用前一般熱處理改善和提高其力學(xué)性能。它的牌號是以0.01%為單位，用兩位數(shù)字

16、表示鋼中平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)。例如45，表示平均含碳量為0.45%的鋼，稱為45鋼。如果優(yōu)質(zhì)碳素鋼中含錳量較高（含錳量在0.7%-1.0%范圍內(nèi)），還應(yīng)在表明含碳量的兩位數(shù)字后面，附以漢字“錳”或Mn的元素符號，如20Mn表示平均含碳量為0.20%的含錳量鋼，稱為20錳鋼。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號共有31種，其化學(xué)成分見下表0825鋼的含碳量低，屬于低碳鋼。這類鋼的強度、硬度較低，塑性、韌性及焊接性能良好，主要用于制造沖壓件、焊接結(jié)構(gòu)件及強度要求不高的機械零件、滲碳件，如壓力容器、小軸、銷子、法蘭盤、螺釘和墊圈等。3055鋼屬于中碳鋼。這類鋼具有較高的強度和硬度，其塑性和韌性隨著含碳量的增加而逐步降

17、低，切削性能良好。這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后，能獲得良好的綜合力學(xué)性能，主要用于制造受力較大的機械零件，如連桿、曲軸、齒輪和聯(lián)軸器等。60鋼以上的牌號屬于高碳鋼。這類鋼具有較高的強度、硬度和彈性，但焊接性能不好，切削性能較差，冷變形塑性差，主要用于制造具有較高強度、耐磨性和彈性的零件，如彈簧墊圈、板簧和螺旋彈簧等彈性零件及耐磨零件。 3.碳素工具鋼 碳素工具鋼是用于制造刃具、模具、量具。這些工具都要求高硬度和高耐磨性。工具鋼的碳含量wC都在0.7%以上，都是優(yōu)質(zhì)的或高級優(yōu)質(zhì)高碳鋼。其牌號是拼音字母 “T”加數(shù)字表示，其中T表示碳素工具鋼，數(shù)字表示平均含碳量的千分?jǐn)?shù)，如T8，表示平均含碳量為0.8%碳素工具

18、鋼。若為高級優(yōu)質(zhì)碳鋼則在牌號后加 A，如T10A，表示平均碳含量為1.0%的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。常用碳素工具鋼的含碳量、熱處理后的硬度和用途見下表。牌號含碳量wC/%退火后的硬度HBS（W）淬火后的硬度HRC用途不大于不小于T8、T8A0.750.8418762鑿子、模具、錘子、木工工具及鉗工裝配工具等不受大的沖擊、需較高硬度和耐磨性的工具T10、T10A0.951.0419762刨刀、沖模、絲錐、手工鋸條、卡尺等不受較大沖擊的工具和耐磨機件T12、T12A1.151.2420762鉆頭、銼刀、刮刀等不受沖擊而要求極高硬度的工具和耐磨機件二、合金鋼隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對鋼材的某些

19、性能提出了更高的要求。如對大型重要的結(jié)構(gòu)零件，要求具有更高的綜合力學(xué)性能；對切削速度較高的刀具要求更高的硬度、耐磨性和紅硬性(即在高溫時仍能保持高硬度和高耐磨性)；大型電站設(shè)備、化工設(shè)備等不僅要求高的力學(xué)性能，而且還要求耐蝕、耐熱、抗氧化等特殊物理、化學(xué)性能。碳鋼不能滿足這些要求，于是產(chǎn)生各種合金鋼，以適應(yīng)對鋼材更高的要求。合金鋼就是在碳鋼的基礎(chǔ)上加入其他元素的鋼，加入的其他元素就叫做合金元素。常用的合金元素有硅（Si）、錳（Mn）、鉻(Cr)、鎳（Ni）、鎢（W）、鉬（Mo）、釩（V）、鈦（Ti）、鋁（Al）、硼（B）及稀土元素（Re）等。合金元素在鋼中的作用，是通過與鋼中的鐵和碳發(fā)生作用、

20、合金元素之間的相互作用提高了鋼的力學(xué)性能，改善鋼的熱處理工藝性能。 1.合金鋼的分類和牌號（1）合金鋼的分類 合金鋼的分類方法很多，按主要用途一般分為： 合金結(jié)構(gòu)鋼：主要用于制造重要的機械零件和工程結(jié)構(gòu)。 合金工具鋼：只要用于制造重要的刃具、量具和模具。 特殊性能鋼：具有特殊的物理、化學(xué)性能的鋼。 （2）合金鋼牌號表示方法合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號采用兩位數(shù)字加元素符號加數(shù)字表示。前面的兩位數(shù)字表示鋼的平均碳含量的萬分?jǐn)?shù)，元素符號表示鋼中的所含的合金元素，而后面數(shù)字便是該元素平均含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。當(dāng)合金元素含量小于1.5%時，牌號中只標(biāo)明元素符號，而不標(biāo)明含量，如果含量大于1.5%、2.5%、3.5%等，

21、則相應(yīng)地在元素符號后面標(biāo)出2、3、4等。例如60Si2Mn，表示平均碳含量為0.6%；含硅量約為2%，含錳量小于1.5%。合金工具鋼的牌號表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相似，其區(qū)別在于用一位數(shù)字表示平均碳含量的千分?jǐn)?shù)，當(dāng)碳含量大于或等于1.00%時不予標(biāo)出。如：9SiCr，其中平均碳含量為0.9%，Si、Cr的含量都小于1.5%；Cr12MoV，表示平均碳含量大于1.00%，鉻含量約為12%，鉬和釩的含量都小于1.5%的合金工具鋼。除此之外，還有一些特殊專用鋼，為表示鋼的用途在鋼號前面冠以漢語拼音，而不標(biāo)出含碳量。如GCr15為滾珠軸承鋼，“G”為“滾”的漢語拼音字首。還應(yīng)注意，在滾珠軸承鋼中，鉻元素符

22、號后面的數(shù)字表示鉻含量的千分?jǐn)?shù)，其他元素仍用百分?jǐn)?shù)表示。如GCr15SiMn，表示鉻含量為1.5%，硅、錳含量均小于1.5%的滾珠軸承鋼。合金鋼一般都為優(yōu)質(zhì)鋼。合金結(jié)構(gòu)若為高級優(yōu)質(zhì)鋼，則在鋼號后面加“A”，如38CrMoAlA。合金工具鋼一般都為高級優(yōu)質(zhì)鋼，所以其牌號后面不再標(biāo)“A”。 2.合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼按用途可分為工程結(jié)構(gòu)用鋼和機械制造用鋼。（1） 工程結(jié)構(gòu)用鋼工程結(jié)構(gòu)用鋼主要用于制造各種工程結(jié)構(gòu)，如橋梁、建筑、船舶、車輛、高壓容器等。這類鋼是在普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素制成的鋼，故名普通低合金結(jié)構(gòu)鋼（簡稱普低鋼）。由于合金元素的作用，普低鋼比相同含量的普通碳元素結(jié)構(gòu)鋼強度

23、高得多，而且還具有良好的塑性、韌性、焊接性和較好的耐磨性。因此，采用普低鋼代替普通碳素結(jié)構(gòu)鋼可減輕結(jié)構(gòu)重量，保證使用可靠，節(jié)約鋼材。如用普低鋼16Mn代替Q235鋼，一般可節(jié)約鋼材25%-30%。 普低鋼大多數(shù)是在熱軋狀態(tài)下生產(chǎn)。加工過程中經(jīng)常采用冷彎、冷卷和焊接成構(gòu)件后不在進行熱處理。主加元素為錳（0.8%-1.8%），為了某些需要，還加入釩、鈦、鈮、銅或鉻、鉬、硼等元素，合金元素總量一般不超過3%。 （2）機械制造用鋼 機械制造用鋼主要用以制造各種機械零件。它是在優(yōu)質(zhì)或高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入合金元素制成的合金結(jié)構(gòu)鋼。這類鋼一般都要經(jīng)過熱處理才能發(fā)揮其性能。因此，這類鋼的性能與使用

24、都與熱處理相關(guān)。機械制造用合金結(jié)構(gòu)鋼按用途和熱處理特點，可以分為合金滲碳鋼、合金調(diào)制鋼、合金彈簧鋼等。1）合金滲碳鋼 在機械制造中有許多零件是在高速、重載、較強烈的沖擊和受磨損條件下工作的，如汽車、拖拉機的變速齒輪、十字軸以及內(nèi)燃機凸輪軸等，要求零件的表面具有高硬度、高耐磨性，而心部有足夠的韌性，為了滿足這樣的性能要求，可采用合金滲碳鋼。所謂合金滲碳鋼，就是用于制造滲碳零件的合金鋼。合金滲碳鋼的碳含量一般在0.1%-0.25%之間，加入的主要合金元素是鉻、鎳、錳、硼等，還加入少量的釩、鈦等元素。經(jīng)過滲碳鋼處理后，再進行淬火和低溫回火處理，達到表面高硬度、高耐磨性和心部高強度并有足夠韌性。20C

25、rMnTi是應(yīng)用最廣泛的合金滲碳鋼。2）合金調(diào)質(zhì)鋼 一般指經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理（淬火后高溫回火）后使用的合金結(jié)構(gòu)鋼。這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有高強度和高韌性相結(jié)合的良好的綜合力學(xué)性能，為了獲得綜合力學(xué)性能，必須具有合理的化學(xué)成分，合金調(diào)質(zhì)鋼的碳含量在0.25%-0.50%之間，主加合金元素為錳、鉻、硅、鎳、硼等，還加入少量的鉬、鎢、釩、鈦等元素。合金調(diào)質(zhì)鋼主要用于那些在重載荷、受沖擊條件下工作的零件，如機床主軸，汽車后橋半軸、連桿等。40Cr鋼是合金調(diào)質(zhì)鋼中最常用的一種，其強度比40鋼高20%，并有良好的韌性。3）合金彈簧鋼 合金彈簧鋼是用于制造各種彈簧的專用合金結(jié)構(gòu)鋼。彈簧是各種機構(gòu)和儀表的重要零件。它

26、是利用在工作是產(chǎn)生彈性變形，在各種機械中起緩和沖擊和吸收振動的作用，并可利用其儲存能量，使機件完成規(guī)定動作。彈簧一般是在動載荷工作，要求合金彈簧鋼具有高的彈性極限、高疲勞強度、足夠的塑性和韌性、良好的表面質(zhì)量。因此，合金彈簧鋼具有合理的化學(xué)成分，并進行適當(dāng)?shù)臒崽幚?。合金彈簧鋼碳含量一般?.45%-0.75%之間，加入主要元素有錳、硅、鉻等，有些彈簧鋼還加入鉬、鎢、釩等元素。合金彈簧鋼經(jīng)淬火后進行中溫回火處理。常用合金滲碳鋼、合金調(diào)制鋼和合金彈簧鋼和何金丹黃岡的性能和用途見表4-6 3.滾珠軸承鋼 滾珠軸承鋼是制造各種滾動軸承的滾動體和內(nèi)、外套圈的專用鋼。滾動軸承在工作時，承受著高而集中的交變

27、應(yīng)力，還有強烈的摩擦，因此滾珠軸承鋼必須具有高而均勻的硬度和耐磨性，高的疲勞強度，足夠的韌性和淬透性，以及一定的耐蝕性等。目前應(yīng)用最廣的是高碳鉻鋼，其碳含量在0.95%-1.15%之間，鉻含量在0.6%-1.65%之間，其中GCr15和GCr15SiMn應(yīng)用最多。 由于滾珠軸承鋼的化學(xué)成分和主要性能特點與低合金工具鋼相近，生產(chǎn)中常用它制造刃具，冷沖模具、量具以及性能要求與滾動軸承相似的零件。4. 合金工具鋼 碳素工具鋼淬火后，雖能達到高的硬度和耐磨性，但因它的淬透性差、紅硬性差（只能在200以下保持高硬度），因此模具、量具及刃具大多都要采用合金工具鋼制造。合金工具鋼按用途可分為刃具鋼、模具鋼和

28、量具鋼。（1） 合金刃具鋼合金刃具鋼分為低合金刃具鋼和高速鋼1）低合金刃具鋼 低合金刃具鋼在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素（一般為3%5%）形成的一類鋼。這類鋼中常加入鉻、錳、硅等元素，此外還加入鎢、釩等元素，硬度、耐磨性、強度、淬透性均比碳素工具鋼好。但其紅硬性略高于碳素工具鋼，一般僅在250以下保持高硬度。常用的低合金刃具鋼是9CrSi和CrWMn，主要用于制造絲錐、板牙、鉸刀等。 2）高速鋼 高速鋼是一種含鎢、鉻、釩等多種元素的高合金刃具鋼。經(jīng)過適當(dāng)熱處理后，具有高的硬度、紅硬性和耐磨性。當(dāng)其切削刃的溫度高達600時，仍能保持其高硬度和高耐磨性。高速鋼主要合金元素總量達到10%-25

29、%，具有較高的淬透性。常用的高速鋼有：鎢系高速鋼，其代表為W18Gr4V；鉬系高速鋼，其代表為W6Mo5Cr4V2。高速鋼主要用于制造切削速度較高的刃具（車刀、鉆頭等）和形狀復(fù)雜、負荷較重的成形刀具（銑刀、拉刀等）。此外，高速鋼還可用于制造冷沖模、冷擠壓模以及某些耐磨零件。 為了使高速鋼具有良好性能，必須經(jīng)過正確鍛造和熱處理。（2） 合金模具鋼 模具鋼是指用于制造沖壓、熱鍛、壓鑄等成型模具的鋼。根據(jù)工作條件不同，可分為冷變形模具鋼和熱變形模具鋼。1） 冷變形模具鋼 冷變形模具鋼是用于制造使金屬在冷態(tài)下變形的模具，如冷沖模、冷壓膜等。2） 熱變形模具鋼 熱變形模具鋼是用來制造使金屬在高溫下成型的

30、模具，如熱鍛模、壓鑄模等。熱磨具在高溫下工作并承受很大的沖擊力，因此要求熱模具鋼要在高溫下能保持足夠的強度、韌性和耐磨性，以及較高的抗熱疲勞性和導(dǎo)熱性。目前常采用5CrMnMo和5CrNiMo制作熱鍛模，采用3Cr2W8制作熱擠壓模和熱鑄模。（3） 合金量具鋼 合金量具鋼是用于制造測量工具的鋼。測量尺寸的工具即量具，如千分尺等。他們的工作部分要求硬度、高耐磨性和高的尺寸穩(wěn)定性，一般采用未變形合金工具鋼制造，如CrWMn、GCrl5等。2. 特殊性能鋼 特殊性能鋼是指具有特殊物理、化學(xué)性能的鋼。特殊性能鋼的種類很多，在機械制造中常用的有不銹耐酸鋼、耐熱鋼和耐磨鋼。（1） 不銹耐酸鋼 不銹耐酸鋼是

31、指在腐蝕介質(zhì)中具有高的抗腐蝕能力的鋼，一般稱不銹鋼。常用不銹鋼有鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼。 鉻不銹鋼可抗大氣、海水、蒸汽等的銹蝕。常用鉻不銹鋼為Cr13型不銹鋼，牌號有1Cr13、2Cr13、3Cr13和4Cr13，鋼中的鉻含量約為13%，碳含量為0.1%-0.4%。其中1Cr13、2Cr13用于制造汽輪機葉片、水壓機閥等，3Cr13、4Cr13用于制造彈簧、軸承、醫(yī)療器械及在弱腐蝕條件下工作而要求高強度的耐蝕零件。 鉻鎳不銹鋼主要用于制造在強腐蝕介質(zhì)（硝酸、磷酸、有機酸及堿水溶液等）中工作的設(shè)備，如吸收收塔、貯槽、管道及容器等。這些鋼的化學(xué)成分為平均鉻含量為18%、鎳含量為8%-11%，其牌號為

32、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9，這些鋼含碳量很低，前一牌號碳含量c0.08%，后一牌號碳含量c0.14%。（2） 耐熱鋼 鋼的耐熱性是高溫抗氧化性和高溫強度的總稱。耐熱鋼通常分為抗氧化鋼和熱強鋼。1） 抗氧化鋼 抗氧化鋼又稱不起皮鋼，其特點是高溫下有較好的抗氧化能力并有一定的強度。這類鋼主要用于制造長期工作在高溫下的零件，如各種加熱爐地板、滲碳箱等。常用的抗氧化鋼有4Cr9Si2、1Cr13SiAl等。2） 熱強鋼 熱強鋼的特點是在高溫下有良好的抗氧化能力并具較高的高溫強度。常用的熱強度鋼有15CrMo、4Cr14Mi4WMo。前者是典型的鍋爐用鋼，可以制造在300-500下長期工作的零件

33、；后者可以制造在600以下工作的零件，如汽輪機葉片，大型發(fā)電機排氣閥等。耐熱鋼中加入合金元素鉻、硅、鋁等可提高抗高溫氧化性，加入合金元素鎢、鉬、釩等可提高高溫強度（3） 耐磨鋼 耐磨鋼是提高耐磨性的高錳鋼。它的主要化學(xué)成分是：碳含量1.0%1.3%，錳含量11%-14%（錳/碳=11-12），它的鋼號寫成Mn13。這種鋼基本上都是鑄造成型的。高錳鋼主要用于制造鐵路道岔、拖拉機履帶、挖土機鋸齒等。三、鑄鐵與鑄造 鑄鐵是碳含量大于2.11%的鐵碳合金。在實際生產(chǎn)中，一般鑄造的碳含量為2.5%-4.0%，硅含量為0.8%-3%，錳、硫、磷雜質(zhì)元素的含量也比碳鋼高。有時也加入一定量的其他合金元素，獲得

34、合金鑄鐵，以改善鑄鐵的某些性能。 鑄鐵具有良好的鑄造性、耐磨性、減振性和切削加工性，生產(chǎn)簡單，價格便宜，經(jīng)合金化后具有良好的耐熱性或耐腐性。因此，鑄鐵在工業(yè)生產(chǎn)中獲得廣泛應(yīng)用。由于鑄鐵的塑性、韌性較差，只能用鑄造工藝方法成形零件，而不能用壓力加工方法成形零件 根據(jù)碳在鑄鐵中的存在形式，一般可將鑄鐵分為白口鑄鐵、灰鑄鐵、球墨鑄鐵和可鍛鑄鐵。白口鑄鐵斷口呈白亮色，性能硬而脆，不易切削加工，在機械工業(yè)中很少直接應(yīng)用。1.灰鐵鑄灰鑄鐵斷口呈暗灰色，故稱灰鑄鐵?；诣T鐵實質(zhì)上是在碳鋼的基體上分布著一些片狀石墨。由于石墨的強度、硬度較低、塑性、韌性極差，所以石墨的存在相當(dāng)于鋼中分布著許多裂紋和“空洞”，起到

35、割裂基體的作用，嚴(yán)重降低了鑄鐵的抗拉強度。鑄鐵中的石墨數(shù)量越多，尺寸越大，分布越不均勻，鑄件的抗拉強度、塑性和韌性就越差。但石墨對鑄鐵的抗壓強度影響不大。 石墨雖然降低了鑄鐵的抗拉強度和塑性，但也給鑄鐵帶來了一系列其他的優(yōu)越性能，如優(yōu)良的鑄造性能，良好的切削加工性，良好的減摩擦性和減震性，因而被廣泛地用來制作各種承受壓力和要求消振性的床身、機架、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的箱體、殼體和經(jīng)受摩擦的導(dǎo)軌、缸體等?；诣F鑄的牌號以“HT加數(shù)字組成”其中“HT”是“灰”和“鐵”的漢語拼音字首表示灰口鑄造，數(shù)字表示其最低的抗拉強度。常用灰鐵鑄的牌號、性能和用途見下表。牌號b/MPa(不小于)HBS用途HT150150163

36、229承受中等負荷的零件，如汽輪機、泵體、軸承座、齒輪箱等HT200200170241承受較大負荷的零件，如氣缸、齒輪、液壓缸、閥殼、飛輪、床身、活塞、制動鼓、聯(lián)軸器、軸承座等HT250250170241HT300300187255承受高負荷的重要零件，如齒輪、凸輪、車床卡盤、剪床和壓力機的機身、床身、高壓液壓缸、滑閥殼體等HT350350187269用熱處理的方法來提高灰鐵鑄的強度、塑性等力學(xué)性能效果不大。通常對灰鐵鑄進行熱處理的目的是減少鑄件中的應(yīng)力，消除鑄件薄壁部分的白口組織，提高鑄件工作表面的硬度和耐磨性等。常用的熱處理方法是去應(yīng)力退火、表面淬火(如機床床身導(dǎo)軌)。 2.可鍛鑄鐵 可鍛

37、鑄鐵是將一定成分的白口鑄鐵經(jīng)過退火處理，使?jié)B碳體分解，形成團絮狀石墨的鑄鐵，由于石墨呈團絮狀，大大減輕了對基體的割裂作用。與灰鐵鑄相比，可鍛鑄鐵不僅有較高的強度，而且有較好的塑性和韌性，并由此得名“可鍛”，但實際上并不可鍛。 在球墨鑄鐵出現(xiàn)之前，可鍛鑄鐵曾是鑄鐵中性能最好的，廣泛用作汽車、拖拉機的前后輪殼、管道的彎頭，三通等形狀復(fù)雜、尺寸不大、強度和韌性要求較高的零件。但由于生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本高，故現(xiàn)在有被球墨鑄鐵取代的趨勢。牌號b/MPa/%HBS用途不小于KTH300-06KTH330-08KTH350-10KTH370-12300330350370681012150汽車、拖拉機的后橋外

38、殼、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、彈簧鋼板支座等；機床上用的扳手；低壓閥門、管接頭和農(nóng)具等KTZ450-06KTZ550-04KTZ650-02KTZ700-0245055065070064221502001802302102602400290曲軸、連桿、齒輪、凸輪軸、搖臂、活塞環(huán)等 3.球墨鑄鐵 球墨鑄鐵是指石墨以球狀形式存在的鑄鐵。球墨鑄鐵的獲得是在澆注前往鐵水中加入適量的球化劑和孕育劑即球化處理，澆注后可使石墨呈球狀分布的鑄鐵。由于石墨呈球狀分布在基體上，對基體的割裂作用降到最小，可以充分發(fā)揮基體的性能，所以球墨鑄鐵的力學(xué)性比灰鑄鐵和可鍛鑄鐵都高，其抗拉強度、塑性、韌性與相應(yīng)基體組織的鑄鋼相近。球墨鑄鐵兼有

39、鑄鐵和鋼的優(yōu)點，因而得到廣泛應(yīng)用。它可以用來代替碳鋼、合金鋼、可鍛鑄鐵等材料，制成受力復(fù)雜，強度、硬度、韌性和耐磨性要求較高的零件，如柴油機曲軸、減速箱齒輪以及軋鋼機軋輥等。球墨鑄鐵的牌號由QT加兩組數(shù)字組成。QT分別是“球”與“鐵”的漢語拼音字首，代表球墨鑄鐵，兩組數(shù)字分別表示最低抗拉強度和伸長率。常用球墨鑄鐵的性能和用途見下表。牌號/MPa0.2/MPa/%HBS用途QT400-18QT400-15QT450-10400400450250250310181510130180130180160210閥體、汽車、內(nèi)燃機零件，機床零件QT500-7QT600-350060032037073170

40、230190270機油泵齒輪，機車車輛軸瓦QT700-2QT800-270080042048022225305245335柴油機曲軸、凸輪軸、氣缸體、氣缸套；活塞環(huán)；部分磨床、銑床、車床的主軸等QT900-29006002280360拖拉機減速齒輪，柴油機凸輪軸 4.鑄鋼 將熔煉好的鋼液直接鑄成零件或毛坯，這種鑄件稱為鑄鋼件。與鑄鐵相比，鑄鋼的力學(xué)性能，特別是抗拉強度、塑性、韌性較高。因此，鑄鋼一般用于制造形狀復(fù)雜、綜合力學(xué)性能要求較高的零件，而這類零件在工藝上難于用鍛造方法獲得，在性能上又不能用力學(xué)性能較低的鑄鐵制造。鑄鋼有碳素鑄鋼和合金鑄鋼兩種1） 碳素鑄鋼 碳素鑄鋼又叫鑄鋼碳素，簡稱鑄鋼

41、。鑄鋼的碳含量一般在0.15%-0.60%。鑄鋼的牌號用ZG后面加兩組數(shù)字組成。如ZG200-400表示屈服強度不低于20MPa，抗拉強度或強度極限不低于400MPa的鑄鋼。2） 合金鑄鋼 為了進一步提高鑄鋼的力學(xué)性能，常在碳素鑄鋼基礎(chǔ)上加入錳、硅、鉻、鉬、釩、鈦等合金元素，制成合金鑄鋼，如ZG355SiMn、ZG40Cr、ZG35CrMnMo等。為了滿足鑄鋼件的特殊的物理、化學(xué)性能要求時，還可用耐蝕、耐熱、耐磨鑄鋼等。 鑄鋼的流動性能較差，常采用提高澆注溫度的方法改善其流動性。所以鑄鋼件的晶粒粗大，還可能產(chǎn)生組織缺陷。為了晶粒細化，改善鑄鋼件的性能，要進行相應(yīng)的熱處理。 鑄鋼件一般采用正火或

42、退火處理，以細化晶粒，消除缺陷組織和鑄造能力。對于某些局部表面要求耐磨性較高的中碳鋼件，可采用局部表面淬火。對合金鑄鋼件，可采用調(diào)質(zhì)處理以改善其力學(xué)性能。6-3鋼的熱處理 鋼的熱處理是指采用適當(dāng)方式將鋼或鋼制工件進行加熱、保溫和冷卻，以獲得預(yù)期的組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。 通過適當(dāng)?shù)臒崽幚?，不僅能充分發(fā)揮鋼材的潛力，提高工件的使用性能和使用壽命，而且還可以改善工件的加工工藝性能。因此，熱處理工藝在機械制造業(yè)中占有十分重要的地位。熱處理工藝的種類很多。根據(jù)加熱和冷卻方法不同，工業(yè)生產(chǎn)中常用的熱處理工藝可大致分為：普通熱處理，即退火、正火、淬火、回火，俗稱“四把火”；表面熱處理，包括表面淬火（感應(yīng)加熱

43、淬火、火焰淬火），化學(xué)熱處理（滲碳、氮化等）。一.鋼的退火和正火1.退火 將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。退火的目的是降低硬度，以利于切削加工：提高塑性和韌性，以利于冷變形加工：改善鋼的性能或為以后熱處理做好組織準(zhǔn)備：消除鋼中的殘余應(yīng)力，防止變形和開裂。2.正火 將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時間后出爐空冷的熱處理工藝。它比退火的冷卻速度快。正火只適用于碳素鋼以及合金元素含量不高的合金鋼。 正火的目的是細化組織，用于低碳鋼，可提高硬度，改善切削加工性：用于中碳鋼和性能要求不高零件，可代替調(diào)質(zhì)處理：用于高碳鋼，可消除網(wǎng)狀碳化物，為球化退火做組織準(zhǔn)備。 正火與退火相比，鋼

44、在正火后的強度、硬度高于退火，而且操作簡便，生產(chǎn)周期短，成本低，在可能的條件下宜用正火代替退火。二、鋼的淬火將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時間，然后快速冷卻的熱處理工藝。最常見的有水(鹽水)冷淬火，油冷淬火等。淬火的目的是提高鋼的硬度、強度和耐磨性。鋼在淬火后，必須配以適當(dāng)?shù)幕鼗?，才能獲得理想的力學(xué)性能。鋼的強度、硬度、耐磨性、彈性、韌性等，都可以利用淬火與回火使之大大提高。所以淬火是強化鋼材的重要熱處理工藝。 淬火工藝有兩個概念應(yīng)加以重視和區(qū)別，一種淬硬性，二是淬透性。淬硬性是指鋼經(jīng)淬火后能達到的最高硬度，主要取決于鋼中的碳含量，碳含量愈高，獲得的硬度愈高；淬透性是指鋼經(jīng)淬火獲得淬硬層深度的能

45、力，淬透性愈好，淬硬層愈厚。淬透性主要取決于鋼的化學(xué)成分和淬火冷卻方式。一般來說，含碳量相同的碳素鋼與合金鋼的淬硬性沒有差別，而合金鋼的淬透性高于碳素鋼。因此，有些合金鋼例如高速鋼，可以采用空氣冷卻淬火。三、鋼的回火 將淬火鋼重新加熱到低于727的某一溫度，保溫一定時間，然后空冷到室溫的熱處理工藝，稱為回火。淬火鋼必須及時回火，回火的目的是減少或消除工件淬火時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定組織，以滿足工件使用需要的性能?；鼗鹗菬崽幚砉に嚨淖詈笠坏拦ば颉?淬火后的鋼件根據(jù)對其力學(xué)性能的要求，配以不同溫度的回火，按回火溫度范圍，可將回火分為低溫、中溫、高溫回火。1.低溫回火（150-250）低溫回火的目的是降

46、低淬火內(nèi)應(yīng)力，提高韌性，并保持高硬度和耐磨性。主要用于高碳工具合金鋼刃具、量具、滾動軸承、冷作模具和要求硬而耐磨的零件。2. 中溫回火（250-500）中溫回火的目的是使淬火鋼件具有高的彈性極限、屈服強度和適當(dāng)?shù)捻g性。主要用于彈性零件（如彈簧、發(fā)條）和熱鍛模具等。 3.高溫回火（500-650）高溫回火的目的是獲得硬度、強度、韌性，有較好的綜合性能，生產(chǎn)中把淬火和高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理，簡稱調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)處理廣泛用于螺栓、連桿、齒輪、曲軸等重要的結(jié)構(gòu)零件。四、鋼的表面熱處理在沖擊載荷和摩擦條件下工作的零件（如齒輪等），要求其表面具有高的硬度和耐磨性，而心部應(yīng)具有足夠的塑性和韌性。這一工

47、件表面和心部不同的性能要求，難于從選材和普通熱處理解決，而表面熱處理能滿足這類零件的要求。常用的表面熱處理方法有表面淬火和化學(xué)熱處理兩種。1.表面淬火表面淬火是僅對工件的表面層進行淬火，而心部仍保持未淬火狀態(tài)。其目的是使工件表面具有高硬度、耐磨性，而心部具有足夠的塑形、韌性。常有的有火焰表面淬火、感應(yīng)加熱表面淬火?；鹧姹砻娲慊鹗怯靡胰惭趸蛎簹庋醯幕旌蠚怏w燃燒的火焰，噴射在零件表面上，快速加熱，使工件表面層迅速地達到淬火溫度，而后立即噴水進行冷卻的一種方法?；鹧姹砻娲慊疬m用于碳鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼。火焰淬火的設(shè)備簡單，速度快，變形小，適用于局部磨損的工件，如軸、齒輪、軌道等，用于特大件更為經(jīng)濟有利。但

48、火焰表面淬火容易過熱，淬火效果不穩(wěn)定，因而在使用上有一定局限性。感應(yīng)加熱表面淬火是把工件放在感應(yīng)器（變磁場）中，依靠工件表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，使工件表面瞬時升到淬火溫度，并即噴水冷卻，使之獲得淬硬的表層的熱處理工藝。這種處理異常迅速（幾秒或幾十秒），而且硬度高，氧化變形小，操作簡單，容易機械化、自動化，適用于大批量生產(chǎn)，如齒面淬火。2.鋼的化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理是將工件置于適當(dāng)?shù)幕钚越橘|(zhì)中加熱、保溫、冷卻的方法，使一種或幾種元素滲入鋼件表層，以改變鋼件表面層的化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝?；瘜W(xué)熱處理工藝種類較多，一般根據(jù)滲入鋼件表面元素來命名。滲入的元素不同，鋼件表面性能不同。有：滲碳、碳氮共滲

49、，可提高鋼表面的硬度和耐磨性；氮化、滲硼，可使鋼件表面特別硬，顯著提高耐熱抗氧化性。滲碳、氮化、碳氮共滲是比較常用的化學(xué)熱處理方法。（1） 滲碳滲碳是把低碳鋼工件放在滲碳介質(zhì)中，加熱到一定溫度（一般為930左右），保溫足夠長的時間，使表面層的碳濃度升高，這樣一種熱處理工藝稱為滲碳。根據(jù)滲碳介質(zhì)的狀態(tài)不同，可分為固體滲碳、液體滲碳和氣體滲碳，而以氣體滲碳應(yīng)用最為廣泛。滲碳通常采用低碳鋼或合金滲碳鋼，主要用于表面要求高硬度、耐磨，心部具有足夠強度和韌性，具有高的疲勞強度的工作，如齒輪、活塞、軸類零件等。但滲碳時間長，滲碳層很薄。（2） 氮化氮化是向鋼的表面滲氮以提高表面氮濃度的熱處理過程。常用的氮

50、化方法是把氮氣通入一定溫度（一般為500560）的密封爐中，氮氣分解產(chǎn)生活性氮原子滲入工件的表面。氮化以后的工件的硬度高（可達10001200HV）。耐磨性高，氧化變形小，并能耐熱、耐腐蝕、耐疲勞等。38CrMoAl是常用的氮化鋼，氮化后不需要進行淬火處理。氮化的最大缺點是工藝時間較長。化學(xué)熱處理已從單元素滲發(fā)展到多元素復(fù)合滲，使工件具有綜合的優(yōu)良性能。64有色金屬材料在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的材料，除鋼鐵材料以外的金屬材料，統(tǒng)稱為有色金屬。目前有色金屬的產(chǎn)量和用量雖不及鋼鐵材料多，但由于他們具有某些獨特性能和優(yōu)點，而使其成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的材料。一、 鋁及鋁合金1、 純鋁純鋁是一種銀白色的金

51、屬。它具有下列特性： 質(zhì)輕、密度較小，是輕金屬之一，常用作各種輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的基本組元。 導(dǎo)電、導(dǎo)熱性良好。導(dǎo)電性僅次于銀和銅。 抗大氣腐蝕性好。 塑性好，易于承受各種壓力加工而制成多種型材與制品。但強度、硬度較低。故工業(yè)上常通過合金化來提高其強度，用作結(jié)構(gòu)材料。純鋁分為高純度鋁和工業(yè)純鋁。高純度鋁又稱化學(xué)純鋁，其純度可達99.99%，主要適用于科學(xué)研究和某些特殊用途。工業(yè)純鋁的純度不及高純度鋁，其常見雜質(zhì)為鐵和硅。這類鋁主要用于制成管、棒、線等型材以及配制鋁合金的原料。2、 鋁合金 由于純鋁的強度很低，不宜用來制作結(jié)構(gòu)零件。在鋁中加入適量的硅、銅、鎂、錳等合金元素，可以得到較高強度的鋁合金，且

52、仍具有密度小、耐蝕性好、導(dǎo)熱性好的特點。鋁合金按其成分和工藝特點。可分為形變鋁合金和鑄造鋁合金。（1） 形變鋁合金 形變鋁合金按其主要性能和用途，分為防銹鋁（代號LF）、硬鋁（代號LY）、超硬鋁（代號LC）和鍛鋁（代號LD）。1） 防銹鋁它是鋁錳或鋁鎂系合金。這類合金的強度高于純鋁，并有良好的塑性，耐蝕性較好，主要用于制造耐蝕性高的容器、防銹及受力小的構(gòu)件，如油箱、導(dǎo)管及日用器具等。2） 硬鋁 它是鋁銅鎂系合金。這類合金經(jīng)過適當(dāng)熱處理后，強度、硬度顯著提高，但耐蝕性不如純鋁，常用于制造飛機零部件及儀表零件。3） 超硬鋁 它是鋁銅鎂鋅系合金。這類合金通過適當(dāng)熱處理后，強度、硬度較高，是鋁合金中強

53、度最高的，主要用于制造飛機上受力較大的結(jié)構(gòu)件，如飛機大梁。4） 鍛鋁它是鋁銅硅系合金。其力學(xué)性能與硬鋁相近，但具有較好的鍛造性能，故稱為鍛鋁。主要用于制造航空儀表工業(yè)中形狀復(fù)雜、要求強度高的鍛件。（2） 鑄造鋁合金鑄造鋁合金是指具有較好的鑄造性能，宜于用鑄造工藝生產(chǎn)鑄件的鋁合金。根據(jù)化學(xué)成分，鑄造鋁合金可分為鋁硅系、鋁銅系、鋁鎂系、鋁鋅系鑄造鋁合金，其中鋁硅系鑄造鋁合金應(yīng)用最為廣泛。鑄造鋁合金具有優(yōu)良的鑄造性能，抗蝕性好，用于制造輕質(zhì)、耐蝕、形狀復(fù)雜的零件，如活塞、儀表外殼、發(fā)動機缸體等。二、 銅及銅合金1、 純銅純銅是玫瑰紅色，外觀是紫紅色，俗稱紫銅。由于純銅是用電解法制造出來的，又稱電解銅

54、。它具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐蝕性，強度不高，硬度很低，塑性較好，易于冷、熱壓力加工。由于純銅價格昂貴，為貴重金屬，一般不做結(jié)構(gòu)零件，主要用于制作導(dǎo)電材料及配制銅合金的原料。工業(yè)上使用的純銅，其含銅量為99.5%99.95%。其牌號有T1、T2、T3、T4四種。T為“銅”字漢字拼音字首，數(shù)字為順序號，順序號越大，雜質(zhì)含量越高。2、 銅合金銅合金根據(jù)加元素不同，可分為黃銅、青銅、白銅。工業(yè)上最常用的是黃銅和青銅。（1） 黃銅黃銅是以鋅為主加元素的銅合金，因色黃而得名。黃銅敲起來音響很好，又叫響銅，因此鑼、鈴、號等都是用黃銅制造的。黃銅又分為普通黃銅和特殊黃銅。1） 普通黃銅僅由銅和鋅組成的銅合

55、金為普通黃銅。其牌號用H加數(shù)字表示，H代表黃銅表示，H代表黃銅，數(shù)字為銅含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，如H70表示平均含銅量為70%的銅鋅合金。普通黃銅中常用的牌號有：H80，顏色呈美麗的黃金色，又稱黃金銅，可做裝飾品；H70，又稱三七黃銅，它具有較好的塑性和冷成型性，用于制造彈殼、散熱器等，固有彈殼黃銅之稱；H62，又稱四六黃銅，是普通黃銅中強度最高的一種，同時又具有好的熱塑性、切削加工性、焊接性和耐蝕性，價格較便宜，故工業(yè)上應(yīng)用較多，如制造彈簧、墊圈、金屬網(wǎng)等。2） 特殊黃銅在普通黃銅中加入其它合金元素所組成的銅合金，成為特殊黃銅。常加入的元素有錫、硅、鉛、鋁等，分別稱為錫黃銅、硅黃銅、鉛黃銅等。加入合金元素是為了改善黃銅的使用性能或工藝性能（耐蝕性、切削加工性、強度、耐磨性等）。特殊黃銅的牌號用H加主加元素的化學(xué)