第6章 過程裝備材料

1、l（1 1）金屬）金屬 l 黑色金屬（如鋼材）黑色金屬（如鋼材）l 有色金屬（如鋁、銅等）有色金屬（如鋁、銅等）l（2 2）非金屬）非金屬 如如 橡膠、石棉、塑料等橡膠、石棉、塑料等l（3 3）復(fù)合材料）復(fù)合材料 l有優(yōu)良的機(jī)械性能，強(qiáng)度高，塑性和韌性好有優(yōu)良的機(jī)械性能，強(qiáng)度高，塑性和韌性好l具有優(yōu)良的工藝性能具有優(yōu)良的工藝性能 l具有優(yōu)良物理性能具有優(yōu)良物理性能l可通過熱處理方法進(jìn)一步改善和提高其性能可通過熱處理方法進(jìn)一步改善和提高其性能l應(yīng)用最多的是鋼材，它有以下幾個(gè)特性：應(yīng)用最多的是鋼材，它有以下幾個(gè)特性：金金屬屬材材料料黑黑色色金金屬屬有有色色金金屬屬碳素鋼碳素鋼合金鋼合金鋼鑄鐵鑄鐵銅

2、及其合金銅及其合金鋁及其合金鋁及其合金軸承合金軸承合金碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼碳素工具鋼鑄造碳鋼鑄造碳鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼合金工具鋼特殊性能鋼特殊性能鋼白口鑄鐵白口鑄鐵灰口鑄鐵灰口鑄鐵可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵有有色色金金屬屬銅及其合金銅及其合金鋁及其合金鋁及其合金軸承合金軸承合金純銅純銅白銅白銅Cu-Ni黃銅黃銅Cu-Zn青銅青銅Cu-除除Ni Zn以外的其它金屬以外的其它金屬純鋁純鋁變形鋁合金變形鋁合金鑄造鋁合金鑄造鋁合金錫基軸承合金錫基軸承合金鉛基軸承合金鉛基軸承合金鋁基軸承合金鋁基軸承合金l（1）鋼材的供應(yīng)形式鋼材的供應(yīng)形式l 一般廠家供應(yīng)的鋼材主要是板材、管一

3、般廠家供應(yīng)的鋼材主要是板材、管材、鍛件及鑄件。材、鍛件及鑄件。l（2）制造方式）制造方式l板材為軋制，薄板冷軋、厚板熱軋。板材為軋制，薄板冷軋、厚板熱軋。l管材大多為冷拔狀態(tài)。管材大多為冷拔狀態(tài)。l鍛件是澆鑄好的鋼錠在大型壓力機(jī)鍛件是澆鑄好的鋼錠在大型壓力機(jī)上按希望的形狀壓制而成的。上按希望的形狀壓制而成的。l鑄件是由鋼水直接澆鑄而成的原材。鑄件是由鋼水直接澆鑄而成的原材。過程機(jī)器：加工零件過程機(jī)器：加工零件裝配裝配機(jī)器機(jī)器過程設(shè)備：壓力成型過程設(shè)備：壓力成型焊接焊接設(shè)備設(shè)備（1）碳）碳 對(duì)機(jī)械性能影響最大對(duì)機(jī)械性能影響最大（5）硅）硅 脫氧脫氧（4）錳）錳 脫氧脫氧（3）磷）磷 冷脆冷脆（2

4、）硫）硫 熱脆熱脆l(xiāng) 工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵 C0.04% C0.04% l 低碳鋼低碳鋼 0.04%C0.25%0.04%C0.25%l 中碳鋼中碳鋼 0.25%C0.6%0.25%C0.6%l 高碳鋼、高碳鋼、0.6%C2%0.6%C2%l l普通質(zhì)量鋼普通質(zhì)量鋼 P0.045% S0.05%P0.045% S0.05%l優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼 P0.04% S0.04%P0.04% S0.04%l高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 P0.35% S0.03%P0.35% S0.03%結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼 制造各種機(jī)器零件及各種工程構(gòu)制造各種機(jī)器零件及各種工程構(gòu) 件件工具鋼工具鋼 制造刃具和模具制造刃具和模具類型類型爐型爐型順

5、序號(hào)順序號(hào)脫氧程度脫氧程度A 甲類甲類B 乙類乙類C 特類特類J堿性轉(zhuǎn)爐堿性轉(zhuǎn)爐Y氧氣轉(zhuǎn)爐氧氣轉(zhuǎn)爐平爐省略平爐省略17鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼 省略省略沸騰鋼沸騰鋼 F半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼 Bl甲類鋼（即甲類鋼（即A A類鋼）是按機(jī)械性能供應(yīng)的。類鋼）是按機(jī)械性能供應(yīng)的。鋼號(hào)為鋼號(hào)為A1 A7A1 A7。l乙類鋼（即乙類鋼（即 B B類鋼）是按化學(xué)成分供類鋼）是按化學(xué)成分供應(yīng)的。鋼號(hào)為應(yīng)的。鋼號(hào)為B1 B7B1 B7。l特類鋼（即特類鋼（即C C類鋼）是同時(shí)按機(jī)械性能類鋼）是同時(shí)按機(jī)械性能和化學(xué)成分供應(yīng)的，其編號(hào)為和化學(xué)成分供應(yīng)的，其編號(hào)為C1 C7C1 C7屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度屈服極限屈服極限 MPa質(zhì)量等級(jí)質(zhì)

6、量等級(jí)Q235-A Q235-B Q235-C Q235-D特點(diǎn)：同時(shí)保證鋼材的化學(xué)成分和機(jī)械性能特點(diǎn)：同時(shí)保證鋼材的化學(xué)成分和機(jī)械性能牌號(hào)命名：僅用兩位數(shù)字來表示，此兩位牌號(hào)命名：僅用兩位數(shù)字來表示，此兩位數(shù)字表示鋼中平均含碳量的萬分之幾十?dāng)?shù)字表示鋼中平均含碳量的萬分之幾十優(yōu)質(zhì)高碳鋼鋼號(hào)有優(yōu)質(zhì)高碳鋼鋼號(hào)有6060、6565、7070、8080優(yōu)質(zhì)中碳鋼鋼號(hào)有優(yōu)質(zhì)中碳鋼鋼號(hào)有3030、3535、4040、4545、5050、5555優(yōu)質(zhì)低碳鋼鋼號(hào)有優(yōu)質(zhì)低碳鋼鋼號(hào)有0808、1010、1515、2020、2525特點(diǎn)：優(yōu)質(zhì)或高級(jí)優(yōu)質(zhì)特點(diǎn)：優(yōu)質(zhì)或高級(jí)優(yōu)質(zhì)牌號(hào)：牌號(hào)：T+鋼中含碳量的千分之幾鋼中含碳

7、量的千分之幾例如：例如：T7、T8、T9、T12、T13 特點(diǎn)：鑄鐵是一種脆性材料，不能鍛造。但是鑄造性較好。另外，鑄鐵不但有優(yōu)良的減振性，耐磨性和切削加工性，而且生產(chǎn)工藝和熔化設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低廉，因此在工業(yè)生產(chǎn)上得到普遍的應(yīng)用。工業(yè)鑄鐵含碳量：2.5%-4%碳形式：大部或全部以Fe3C的形式存在性能特點(diǎn)：很硬，用來做犁樺，矯形輥性能特點(diǎn)：很硬，用來做犁樺，矯形輥斷口：白色碳形式：大部或全部以自由狀態(tài)的片狀石墨 形式存在斷口：灰色性能：抗拉強(qiáng)度低，抗壓強(qiáng)度高；鑄造性性能：抗拉強(qiáng)度低，抗壓強(qiáng)度高；鑄造性 和減震性好和減震性好用途：鑄造承受壓力，要求消振耐磨的零用途：鑄造承受壓力，要求消振耐磨

8、的零 件，如支架、間件，如支架、間 體、泵體、機(jī)座、體、泵體、機(jī)座、 管路附件，或受力不大的不重要的鑄管路附件，或受力不大的不重要的鑄 件。件。牌號(hào)：牌號(hào)：HT-數(shù)字（最低抗拉強(qiáng)度數(shù)字（最低抗拉強(qiáng)度MPa）例如：例如：HT-200碳形式：全部以團(tuán)絮狀存在全部以團(tuán)絮狀存在特點(diǎn)：塑性較好，但并不可鍛性能：性能：具有一定的延展性用途：可用在承受沖擊和振動(dòng)的場(chǎng)合，用途：可用在承受沖擊和振動(dòng)的場(chǎng)合， 例如汽車、拖拉機(jī)的后橋外殼、例如汽車、拖拉機(jī)的后橋外殼、 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、低壓閥門、管道配轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、低壓閥門、管道配 件、運(yùn)輸機(jī)、升降機(jī)、紡織機(jī)零件、運(yùn)輸機(jī)、升降機(jī)、紡織機(jī)零 件等。件等。牌號(hào)：牌號(hào)：KT（H、B

9、、Z）-數(shù)字?jǐn)?shù)字-數(shù)字?jǐn)?shù)字例如：例如：KTH-370-12碳形式：全部以球狀石墨存在全部以球狀石墨存在特點(diǎn)：塑性較好，但并不可鍛性能：性能：強(qiáng)度、塑性和韌性方面大大超過灰 鑄鐵，而且仍具有灰鑄鐵的許多優(yōu) 點(diǎn)（鑄造性、耐磨性、切削工藝性 好等）用途：常用來做曲軸用途：常用來做曲軸牌號(hào)：牌號(hào)：QT-數(shù)字?jǐn)?shù)字-數(shù)字?jǐn)?shù)字例如：例如：QT-370-3鋼的機(jī)械性能鋼的機(jī)械性能與化學(xué)成分有關(guān)與化學(xué)成分有關(guān)與組織結(jié)構(gòu)有關(guān)與組織結(jié)構(gòu)有關(guān)熱處理：將鋼在固態(tài)下加熱、保溫、冷卻熱處理：將鋼在固態(tài)下加熱、保溫、冷卻 來改變其內(nèi)部組織，從而獲得所來改變其內(nèi)部組織，從而獲得所 需性能的一種方法需性能的一種方法l非晶體：內(nèi)部

10、原子雜亂無章地不規(guī)則的堆積非晶體：內(nèi)部原子雜亂無章地不規(guī)則的堆積l晶體：內(nèi)部原子有規(guī)則的排列晶體：內(nèi)部原子有規(guī)則的排列 晶體：原子規(guī)則地緊密地排列而成非晶體：原子無規(guī)則地雜亂規(guī)程著2 2）晶體結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)）晶體結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)晶格晶格晶胞晶胞晶格：表示原子在晶體中排列規(guī)律的空間格架晶格：表示原子在晶體中排列規(guī)律的空間格架晶包：能夠完整晶包：能夠完整地反映晶格特征地反映晶格特征的最小幾何單位的最小幾何單位（1）體心立方晶格）體心立方晶格Cr V W Mo 低溫低溫Fe：強(qiáng)度高、硬度高、熔點(diǎn)高；塑性低、韌性低強(qiáng)度高、硬度高、熔點(diǎn)高；塑性低、韌性低（2）面心立方晶格）面心立方晶格Al Cu Pb N

11、i 高溫高溫Fe：強(qiáng)度低、硬度低、熔點(diǎn)低；塑性好、韌性好強(qiáng)度低、硬度低、熔點(diǎn)低；塑性好、韌性好（3）密排六方晶格）密排六方晶格Mg Zn：強(qiáng)度低、硬度低；塑性差、韌性差：強(qiáng)度低、硬度低；塑性差、韌性差l金屬的結(jié)晶:金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程就叫結(jié)晶。方法：熱分析法方法：熱分析法大量結(jié)晶潛熱，大量結(jié)晶潛熱，補(bǔ)償了金屬向補(bǔ)償了金屬向周圍散失的熱周圍散失的熱量。量。結(jié)晶溫度熔點(diǎn)溫度過冷度cmcmTTTTTT過冷度：結(jié)晶溫度與熔點(diǎn)溫度之差稱為過冷度過冷度：結(jié)晶溫度與熔點(diǎn)溫度之差稱為過冷度TV冷結(jié)晶過程結(jié)晶過程晶核生成晶核生成晶體長(zhǎng)大晶體長(zhǎng)大個(gè)別原子的活動(dòng)能力弱個(gè)別原子的活動(dòng)能力弱液體中的雜質(zhì)微粒液體中

12、的雜質(zhì)微粒l晶粒愈細(xì)小，金屬材料的強(qiáng)度和硬度越高，晶粒愈細(xì)小，金屬材料的強(qiáng)度和硬度越高，塑性和韌性越好，反之。塑性和韌性越好，反之。因?yàn)榫Я＜?xì)小，晶界就多。晶界處的晶體排因?yàn)榫Я＜?xì)小，晶界就多。晶界處的晶體排列極不規(guī)則，界面犬牙交錯(cuò)，互相咬合，因列極不規(guī)則，界面犬牙交錯(cuò)，互相咬合，因而加強(qiáng)了金屬之間的結(jié)合力。而加強(qiáng)了金屬之間的結(jié)合力。細(xì)化晶粒的方法細(xì)化晶粒的方法增加過冷度增加過冷度變質(zhì)處理（加入促進(jìn)成核變質(zhì)處理（加入促進(jìn)成核或抑制晶粒長(zhǎng)大）或抑制晶粒長(zhǎng)大）附加振動(dòng)附加振動(dòng)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：金屬在固態(tài)下，隨溫度的改變，同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：金屬在固態(tài)下，隨溫度的改變， 由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格由一種晶格轉(zhuǎn)

13、變?yōu)榱硪环N晶格 的現(xiàn)象稱為的現(xiàn)象稱為同素異構(gòu)晶體：由同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變所得到的不同晶格同素異構(gòu)晶體：由同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變所得到的不同晶格 的晶體稱為的晶體稱為。由低溫到高溫依次是。由低溫到高溫依次是FeFeFeFe結(jié)論：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變是金屬能夠進(jìn)行熱處結(jié)論：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變是金屬能夠進(jìn)行熱處 理的基本條件理的基本條件FeFeFeFeFeFeFeFeFeFeFeFe153813949127701）合金的種類）合金的種類l固溶體：在一種組元的晶格上分布著兩種固溶體：在一種組元的晶格上分布著兩種l 組元的原子。組元的原子。l溶劑：晶格保持不變的組元溶劑：晶格保持不變的組元l溶質(zhì)：晶格消失的組元。溶質(zhì)：晶格消失的組元。

14、（1）固溶體）固溶體 置換固溶體置換固溶體固熔強(qiáng)化：通過溶入溶質(zhì)元素形成固溶體，固熔強(qiáng)化：通過溶入溶質(zhì)元素形成固溶體， 從而使金屬材料的強(qiáng)度、硬度從而使金屬材料的強(qiáng)度、硬度 升高的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化升高的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化 間隙固溶體間隙固溶體（2）金屬化合物）金屬化合物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：與原兩組元都不同。金屬化合物：是兩組元相互作用而形成的一種新 的具有金屬特性的物質(zhì)。性能特點(diǎn)：一般幫具有硬度高和脆性大的特點(diǎn)性能特點(diǎn)：一般幫具有硬度高和脆性大的特點(diǎn)滲碳體：滲碳體：Fe-C Fe3Cl（3）機(jī)械混合物定義：由兩相或多相構(gòu)成的組織稱為定義：由兩相或多相構(gòu)成的組織稱為 機(jī)械混合物機(jī)械混合物 性能：鐵素體因含碳

15、量很低，它的機(jī)械性能 接近于純鐵，強(qiáng)度和硬度低，塑性和 韌性好?？捎脕砝渥冃渭庸よF碳合金的基本組織可以分為五種：鐵碳合金的基本組織可以分為五種：（1）鐵素體）鐵素體定義：碳溶解于體心立方晶格的定義：碳溶解于體心立方晶格的-Fe 中的間隙固溶體，用符號(hào)中的間隙固溶體，用符號(hào)F表示表示性能性能：使奧氏體具有一定的強(qiáng)度和硬度。奧 氏體的塑性很好，是絕大多數(shù)鋼在高 溫進(jìn)行鍛造和軋制時(shí)所要求的組織（2）奧氏體）奧氏體定義：碳溶解于面心立方晶格的定義：碳溶解于面心立方晶格的Fe 中的固溶體，用符號(hào)中的固溶體，用符號(hào)A表示表示（4）珠光體）珠光體定義：定義：是鐵素體與滲碳體的共析混合是鐵素體與滲碳體的共析混

16、合 物，它是滲碳體和鐵素體片層物，它是滲碳體和鐵素體片層 相間排列的混會(huì)物。相間排列的混會(huì)物。l（3）滲碳體（化合物）滲碳體在鋼中的作用：主耍起強(qiáng)化作用滲碳體在鋼中的作用：主耍起強(qiáng)化作用晶體結(jié)構(gòu)：復(fù)雜斜方晶體結(jié)構(gòu)：復(fù)雜斜方合碳量為：合碳量為：669熔點(diǎn)應(yīng)為：熔點(diǎn)應(yīng)為：1227C不發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變不發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變性能特點(diǎn)：硬度很高，塑性很差性能特點(diǎn)：硬度很高，塑性很差定義：是含碳量為定義：是含碳量為43 1148C時(shí)的共晶混時(shí)的共晶混 合物。用符號(hào)合物。用符號(hào)L表示表示（5）萊氏體混合物）萊氏體混合物高溫高溫L：由奧氏體和滲碳體組成：由奧氏體和滲碳體組成低溫低溫L：由珠光體和滲聯(lián)體組成：由珠光

17、體和滲聯(lián)體組成機(jī)械性能：硬度很高，塑性很差。機(jī)械性能：硬度很高，塑性很差。l鐵碳合金相圖表達(dá)了在平衡條件下合金成分、鐵碳合金相圖表達(dá)了在平衡條件下合金成分、組織和溫度之間的關(guān)系。含碳量大于組織和溫度之間的關(guān)系。含碳量大于6.696.69的鐵碳合金脆性很大，加工困難，沒有使用的鐵碳合金脆性很大，加工困難，沒有使用價(jià)值。當(dāng)合碳量為價(jià)值。當(dāng)合碳量為6 66969肘，鐵和碳形成肘，鐵和碳形成滲碳體。因此，鐵聯(lián)合金只研究滲碳體。因此，鐵聯(lián)合金只研究FeFeFeFe3 3C C部部分。分。v1v2v3v4定義：定義：將鋼加熱到一定溫，保溫一定時(shí)間后，隨將鋼加熱到一定溫，保溫一定時(shí)間后，隨 爐緩慢冷卻到室溫

18、爐緩慢冷卻到室溫特點(diǎn)：獲得近于平衡狀態(tài)的組織特點(diǎn)：獲得近于平衡狀態(tài)的組織目的：目的：降低硬度，提高塑性，利于切削加工 細(xì)化晶粒，均勻組織成分，改善性能 消除鋼中的殘余內(nèi)應(yīng)力l(1)(1)完全退火完全退火l將鋼加熱到SK線以上2030，保溫一定時(shí)間隨爐冷卻，l目的：調(diào)整硬度、細(xì)化晶粒退火方法：退火方法：l（2 2）球化退火）球化退火l將鋼加熱到GS線以上2030，保溫一定時(shí)間隨爐冷卻，獲得球狀珠光體組織。l目的：降低硬度、便于加工；l Fe3C呈球狀分布，淬火時(shí)奧氏體晶粒不易粗大。l（3 3）去應(yīng)力退火）去應(yīng)力退火l將鋼加熱到PSK共析線以下，保溫一定時(shí)間隨爐冷卻，l分類：l再結(jié)晶退火 6007

19、00 l主要用來消除焊接內(nèi)應(yīng)力及主要用來消除焊接內(nèi)應(yīng)力及l(fā)冷作硬化現(xiàn)象冷作硬化現(xiàn)象l低溫退火 500600 l主要用來消除鑄件、鍛件、主要用來消除鑄件、鍛件、l熱軋件及冷拉熱軋件及冷拉l件等的內(nèi)應(yīng)力件等的內(nèi)應(yīng)力定義：定義：將鋼加熱到將鋼加熱到GSEGSE線以上線以上30305050，保溫一，保溫一定時(shí)間后，在空氣是冷卻到室溫定時(shí)間后，在空氣是冷卻到室溫特點(diǎn)：冷卻速度比退火快特點(diǎn)：冷卻速度比退火快目的：基本上同退火，但因冷卻速度快，比退火目的：基本上同退火，但因冷卻速度快，比退火 鋼的組織細(xì)，強(qiáng)度、硬度更高鋼的組織細(xì)，強(qiáng)度、硬度更高應(yīng)用：機(jī)械性能要求不高的零件的最終熱處理應(yīng)用：機(jī)械性能要求不高的

20、零件的最終熱處理 預(yù)備熱處理，調(diào)整硬度，便于加工預(yù)備熱處理，調(diào)整硬度，便于加工 消除過共析鋼的網(wǎng)狀滲碳體消除過共析鋼的網(wǎng)狀滲碳體定義：定義：將鋼加熱到將鋼加熱到GSGS線或線或PSKPSK以上以上30305050，保，保溫一定時(shí)間后，快速冷卻到室溫，以獲得馬氏體溫一定時(shí)間后，快速冷卻到室溫，以獲得馬氏體組織的熱處理工藝組織的熱處理工藝目的：提高鋼的硬度和耐磨性目的：提高鋼的硬度和耐磨性加熱溫度：加熱溫度：冷卻介質(zhì)：水、鹽水溶液、礦物油冷卻介質(zhì)：水、鹽水溶液、礦物油碳鋼滲火碳鋼滲火合金鋼滲火合金鋼滲火定義：定義：將淬火后的鋼加熱到將淬火后的鋼加熱到PSKPSK線以下的某一溫線以下的某一溫度，保溫

21、一定時(shí)間，待組織轉(zhuǎn)變完成后，度，保溫一定時(shí)間，待組織轉(zhuǎn)變完成后，冷卻到室溫，這種熱處理工藝稱為冷卻到室溫，這種熱處理工藝稱為目的：目的：減少和消除淬火時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力減少和消除淬火時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力使工件達(dá)到所要求的機(jī)械性能使工件達(dá)到所要求的機(jī)械性能穩(wěn)定組織，使工件在使用過程中不發(fā)生組穩(wěn)定組織，使工件在使用過程中不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，從而保證工件的形狀和尺寸不變織轉(zhuǎn)變，從而保證工件的形狀和尺寸不變溫度：溫度：150150250250范圍內(nèi)的回火。范圍內(nèi)的回火。組織：回火馬氏體組織：回火馬氏體硬度：硬度： HRC58HRC586464目的：為了降低鋼件的應(yīng)力和脆性而保持鋼在目的：為了降低鋼件的應(yīng)力和脆性而保

22、持鋼在 淬火后所得到的高硬性和耐磨性。淬火后所得到的高硬性和耐磨性。應(yīng)用：刀具、量具、模具應(yīng)用：刀具、量具、模具（1 1）低溫回火）低溫回火溫度：溫度：350500350500范圍內(nèi)的回火。范圍內(nèi)的回火。組織：馬氏體完全分解，細(xì)點(diǎn)狀滲碳體密布于鐵組織：馬氏體完全分解，細(xì)點(diǎn)狀滲碳體密布于鐵 素體中素體中硬度：硬度： HRC40HRC404545特點(diǎn)：具有高的彈性極限特點(diǎn)：具有高的彈性極限應(yīng)用：彈簧應(yīng)用：彈簧（2）中溫回火調(diào)質(zhì)處理：淬火+高溫回火溫度：溫度： 500650500650范圍內(nèi)的回火。范圍內(nèi)的回火。組織：馬氏體完全消失，滲碳體呈球狀組織：馬氏體完全消失，滲碳體呈球狀硬度：硬度： HRC

23、25HRC254040特點(diǎn)：與片狀珠光體比較特點(diǎn)：與片狀珠光體比較應(yīng)用：軸、齒輪、螺栓應(yīng)用：軸、齒輪、螺栓kbA（3）高溫回火定義：利用快速加熱的方法，僅對(duì)工件表面加熱、冷 卻而不改變成分的熱處理工藝，稱為表面淬火。特點(diǎn)：處理后的零件表面具有高的硬度和耐磨性，心 部仍保持原來的組織。表面加熱表面加熱淬火工藝淬火工藝(1)表面淬火處理定義：利用感應(yīng)電流通過工件為熱效應(yīng)，使工件表面 或局部加熱，并進(jìn)行快速冷卻的熱處理工藝， 稱為高頻感應(yīng)加熱表面淬火。優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)率高，加熱溫度和淬硬層厚度容易控制， 淬火組織細(xì)小，機(jī)械性能比一般淬火工藝高， 尤其是沖擊值。缺點(diǎn)：設(shè)備費(fèi)用昂貴，所以感應(yīng)加熱表面淬火主要用

24、 于大批生產(chǎn)的工廠。(2)高頻感應(yīng)加熱表面淬火l(3)(3)、化學(xué)熱處理、化學(xué)熱處理l定義：將鋼件放在一定的介質(zhì)中加熱，使介質(zhì)中的活定義：將鋼件放在一定的介質(zhì)中加熱，使介質(zhì)中的活性原子滲入工件表層，改變表層的化學(xué)成分及組織，性原子滲入工件表層，改變表層的化學(xué)成分及組織，以獲得預(yù)期的組織和性能的一種熱處理過程。以獲得預(yù)期的組織和性能的一種熱處理過程。l基本過程：基本過程：l 分解：介質(zhì)在一定溫度下，發(fā)生化學(xué)分解，分解：介質(zhì)在一定溫度下，發(fā)生化學(xué)分解，l 產(chǎn)生滲入元素的活性原子產(chǎn)生滲入元素的活性原子l 吸收：活性原子被工件表面吸收吸收：活性原子被工件表面吸收l 擴(kuò)散：活性原子由表層向中心擴(kuò)散擴(kuò)散：

25、活性原子由表層向中心擴(kuò)散向鋼件表層滲人碳原子的過程，其目的是提高 表面硬度和耐磨性。 向鋼件表層滲人氮原子的過程，其目的是提高 表面硬度和耐磨性，以及提高疲勞強(qiáng)度和耐蝕性用木炭用木炭和煤油和煤油：滲鉻、滲鋁、滲硅等。滲鉻可以提高鋼件 表面硬度、耐磨性和抗腐蝕性；滲硅可以提 高鋼件表面的耐酸性能；滲鋁可提高零件的 耐熱和抗氧化性等。氰化處理也稱為碳氮共滲，是同時(shí)向鋼件表層同 時(shí)滲碳和滲氮的過程。用尿素用尿素滲滲合金鋼：在碳鋼的基礎(chǔ)上，為了改善鋼的某些合金鋼：在碳鋼的基礎(chǔ)上，為了改善鋼的某些性能，在冶煉時(shí)有意加入一些元素的性能，在冶煉時(shí)有意加入一些元素的 鋼稱為鋼稱為常加入的元素：常加入的元素：S

26、i Mn Cr Ni W Mo Co V Ti Si Mn Cr Ni W Mo Co V Ti Al B Al B及及ReRe6.4.16.4.1合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用1)1)合金元素在鋼中的形式合金元素在鋼中的形式： （2 2）形成合金碳化合，一般有以下幾種情況。）形成合金碳化合，一般有以下幾種情況。（1 1）溶入鐵素體，形成合金鐵素體（固溶體）溶入鐵素體，形成合金鐵素體（固溶體）2 2）合金元素的基本作用）合金元素的基本作用 （1 1）強(qiáng)化鐵素體）強(qiáng)化鐵素體 產(chǎn)生固溶強(qiáng)化產(chǎn)生固溶強(qiáng)化此類合金元素主要有：此類合金元素主要有：Mn Si Ni (Mn Si Ni (強(qiáng)化效果

27、強(qiáng)強(qiáng)化效果強(qiáng)) ) Cr Mo W V ( Cr Mo W V (強(qiáng)化效果弱強(qiáng)化效果弱) )（2 2）形成合金碳化物）形成合金碳化物 在鋼中能形成碳化物的元素有：Fe Mn Cr Mo W V Nb Zr Ti強(qiáng)強(qiáng)弱弱FeFe3 3C CrC Cr2323C C6 6 WC VC TiC WC VC TiC（3 3）細(xì)化晶粒）細(xì)化晶粒（4 4）改善鋼的熱處理性能）改善鋼的熱處理性能 大多數(shù)合金元素如大多數(shù)合金元素如n n、CrCr、AIAI、SiSi、 NiNi、B B、P P等都能使鋼在較緩慢冷卻速度下，就能得到淬火等都能使鋼在較緩慢冷卻速度下，就能得到淬火組織組織馬氏體馬氏體形成的碳化物，

28、在熱處理加熱時(shí)能阻止奧氏體晶粒變粗，冷卻后便能細(xì)化晶粒，故強(qiáng)度、韌性提高與碳親和力強(qiáng)如 Ti、Nb、B、MO、Cr等6.4.26.4.2合金鋼的分類及牌號(hào)合金鋼的分類及牌號(hào)l合金結(jié)構(gòu)鋼：用于制作重要的機(jī)器零件及鋼結(jié)構(gòu)合金結(jié)構(gòu)鋼：用于制作重要的機(jī)器零件及鋼結(jié)構(gòu)l合金工具鋼：用于制造重要的工具合金工具鋼：用于制造重要的工具l特殊性能鋼：具有某種特殊物理化學(xué)性能，如不特殊性能鋼：具有某種特殊物理化學(xué)性能，如不l 銹鋼、耐熱鋼、低溫用鋼（鋼號(hào)末銹鋼、耐熱鋼、低溫用鋼（鋼號(hào)末l 尾標(biāo)以尾標(biāo)以”D”D”，如，如16MnDR16MnDR）等。）等。）分類分類（1 1）按用途分）按用途分低合金鋼：加入的合金元

29、素總量小于低合金鋼：加入的合金元素總量小于5%;5%;中合金鋼：加入的合金元素總量為中合金鋼：加入的合金元素總量為5%5%一一10%10%；高合金鋼：加入的合金元素總量超過高合金鋼：加入的合金元素總量超過1010。（2 2）按合金元素的含量：）按合金元素的含量：l（1）合金結(jié)構(gòu)鋼）合金結(jié)構(gòu)鋼2）牌號(hào)牌號(hào)2位數(shù)字位數(shù)字元素符號(hào)元素符號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)字含碳量的萬分含碳量的萬分之幾十之幾十加入的合金加入的合金元素元素前面合金元前面合金元素的含量素的含量例例16Mn60Si2Mn09Mn2V(少于少于1.5%省略省略)（2）合金工具鋼）合金工具鋼1位數(shù)字位數(shù)字元素符號(hào)元素符號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)字含碳量的千分含碳量的千分之

30、幾之幾加入的合金加入的合金元素元素前面合金元前面合金元素的含量素的含量例例 9SiCrCr12MoV(少于少于1.5%省略省略)(大于大于1%省略省略)（3）特殊性能鋼）特殊性能鋼1位數(shù)字位數(shù)字元素符號(hào)元素符號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)字含碳量的千分含碳量的千分之幾之幾加入的合金加入的合金元素元素前面合金元前面合金元素的含量素的含量例例 1Cr134Cr131Cr18Ni9TiV其含碳量其含碳量12% 熱處理：熱處理： 1Cr13 、 2Cr13調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理 3Cr13、 4Cr13淬火淬火+低溫回火低溫回火耐蝕性：弱腐蝕介質(zhì)耐蝕性：弱腐蝕介質(zhì)特點(diǎn)：具有磁性特點(diǎn)：具有磁性典型材料：典型材料： 1Cr13 、2

31、Cr13汽輪機(jī)葉片、水壓機(jī)閥，汽輪機(jī)葉片、水壓機(jī)閥， 食品機(jī)械食品機(jī)械3Cr13、 4Cr13醫(yī)療器械，餐具醫(yī)療器械，餐具（1）鉻不銹鋼）鉻不銹鋼成份：成份：Cr 18%、Ni8%,簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱188型不銹鋼型不銹鋼熱處理：熱處理： 固溶處理固溶處理 組織：?jiǎn)我粖W氏體組織組織：?jiǎn)我粖W氏體組織 性能：耐硝酸、磷酸、有機(jī)酸腐蝕；塑性好，性能：耐硝酸、磷酸、有機(jī)酸腐蝕；塑性好， 低溫強(qiáng)度高低溫強(qiáng)度高耐蝕性：弱腐蝕介質(zhì)耐蝕性：弱腐蝕介質(zhì) 特點(diǎn)：無磁性特點(diǎn)：無磁性典型材料：典型材料： 1Cr18Ni9Ti 、0Cr18Ni9Ti （2）鉻鎳不銹鋼）鉻鎳不銹鋼固溶處理。加熱到固溶處理。加熱到10501150，

32、在水中冷卻，在水中冷卻 穩(wěn)定化退火。（快熱快冷；慢熱慢冷）穩(wěn)定化退火。（快熱快冷；慢熱慢冷） 超低碳法?？刂坪剂康陀诔吞挤??？刂坪剂康陀?.04% 00Cr18Ni9Ti 合金化法。加入與碳親和力更強(qiáng)的元素合金化法。加入與碳親和力更強(qiáng)的元素Ni Ti缺點(diǎn)：易產(chǎn)生晶間腐蝕缺點(diǎn)：易產(chǎn)生晶間腐蝕原因：晶間貧鉻原因：晶間貧鉻防止晶間腐蝕的措施：防止晶間腐蝕的措施：6.4.56.4.5耐熱鋼耐熱鋼工作條件：長(zhǎng)期工作在高溫下，但強(qiáng)度要求不高工作條件：長(zhǎng)期工作在高溫下，但強(qiáng)度要求不高 加入元素：加入元素： Cr 、 Si 、Al 特點(diǎn)：形成致密的氧化膜，嚴(yán)密覆蓋在鋼的表面，特點(diǎn)：形成致密的氧化膜，嚴(yán)密

33、覆蓋在鋼的表面， 使鋼與高溫氧化性氣體隔絕使鋼與高溫氧化性氣體隔絕典型材料：典型材料： 4Cr9Si2 、1Cr13SiAl1）抗氧化鋼）抗氧化鋼工作條件：長(zhǎng)期工作在高溫、高壓下工作條件：長(zhǎng)期工作在高溫、高壓下加入元素：加入元素： W Mo Ti V 難熔金屬，難熔金屬， Cr Si Al 特特 點(diǎn)：形成穩(wěn)定的碳化物，阻礙其高溫變形，點(diǎn)：形成穩(wěn)定的碳化物，阻礙其高溫變形， 從而提高鋼的強(qiáng)度；形成致密的氧化膜，從而提高鋼的強(qiáng)度；形成致密的氧化膜， 嚴(yán)密覆蓋在鋼的表面，嚴(yán)密覆蓋在鋼的表面，典型材料：典型材料： 4Cr14Ni14W2Mo(汽輪機(jī)葉片，汽輪機(jī)葉片， 大型發(fā)動(dòng)機(jī)排氣閥大型發(fā)動(dòng)機(jī)排氣閥)

34、2）熱強(qiáng)鋼）熱強(qiáng)鋼6.4.66.4.6其它特殊性能鋼其它特殊性能鋼應(yīng)用：空分設(shè)備應(yīng)用：空分設(shè)備工作條件：長(zhǎng)期工作在低溫下工作條件：長(zhǎng)期工作在低溫下基本要求：具有良好的韌性，加工工藝性和焊接性能基本要求：具有良好的韌性，加工工藝性和焊接性能加入元素：加入元素： Mn Al Ti Cu V典型材料：典型材料：4Cr9Si2 、1Cr13SiAl1）低溫鋼）低溫鋼 應(yīng)用：履帶、球磨機(jī)襯板、挖掘機(jī)鏟齒，鐵道道岔應(yīng)用：履帶、球磨機(jī)襯板、挖掘機(jī)鏟齒，鐵道道岔工作條件：強(qiáng)烈沖擊，嚴(yán)重磨損工作條件：強(qiáng)烈沖擊，嚴(yán)重磨損基本要求：具有良好的韌性和耐磨性基本要求：具有良好的韌性和耐磨性加入元素：加入元素： Mn典型

35、材料典型材料： ZGMn13 硬度硬度180220HB，塑性韌性很好。，塑性韌性很好。2）耐磨鋼）耐磨鋼 工作條件：溫度工作條件：溫度200300，壓力，壓力30MPa 氫的危害：使鋼脫碳，并產(chǎn)生大量晶界裂紋氫的危害：使鋼脫碳，并產(chǎn)生大量晶界裂紋 氫腐蝕的原因：與滲碳體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成甲烷氫腐蝕的原因：與滲碳體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成甲烷 加入元素：加入元素： Cr Ti W V Nb Mo以形成穩(wěn)定的以形成穩(wěn)定的 碳化物碳化物 典型材料：典型材料： 15CrMo 20CrMo 12Cr3MoA3）抗氫腐蝕鋼）抗氫腐蝕鋼工作條件：溫度工作條件：溫度300500，一定壓力下，一定壓力下 氮的危害：形成氮

36、化物，使鋼變脆氮的危害：形成氮化物，使鋼變脆 加入元素：加入元素： Cr Ti 以形成穩(wěn)定的氮化層較緊密的以形成穩(wěn)定的氮化層較緊密的 物質(zhì)物質(zhì) 典型材料：典型材料： 1Cr18Ni9Ti 氨合成塔內(nèi)件氨合成塔內(nèi)件4）抗氮腐蝕鋼）抗氮腐蝕鋼l1）銅及其合金（1 1）純銅）純銅物理性能：有很高的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性物理性能：有很高的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性機(jī)械性能：塑性，在低溫時(shí)可保持較高的機(jī)械性能：塑性，在低溫時(shí)可保持較高的 塑性和沖擊韌性。塑性和沖擊韌性?；瘜W(xué)性能：銅不耐濃的硫酸、亞硫酸、稀的化學(xué)性能：銅不耐濃的硫酸、亞硫酸、稀的 和中等濃度的鹽酸、醋酸及其它和中等濃度的鹽酸、醋酸及其它 非氧化性酸等介質(zhì)的腐蝕。銅不非氧化性酸等介質(zhì)的腐蝕。銅不 耐各種濃度的硝酸、氨和銨鹽溶耐各種濃度的硝酸、氨和銨鹽溶 液腐蝕。對(duì)淡水、大氣、堿類溶液腐蝕。對(duì)淡水、大氣、堿類溶 液的耐蝕能力很好。液的耐蝕能力很好。工業(yè)純銅：T1、 T2、 T3、 T4四種T1-是高純度銅，