模塊三：工程材料及其熱處理

1、課程教學(xué)模塊三：工程材料及其熱處理課程教學(xué)模塊三：工程材料及其熱處理 教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)： 常用碳鋼、合金鋼、鑄鐵、有色金屬等材料的分類、成分、常用碳鋼、合金鋼、鑄鐵、有色金屬等材料的分類、成分、組織、牌號(hào)、性能和應(yīng)用；鋼的熱處理分類、工藝規(guī)程與應(yīng)組織、牌號(hào)、性能和應(yīng)用；鋼的熱處理分類、工藝規(guī)程與應(yīng)用，零件選材和及其熱處理工藝分析。用，零件選材和及其熱處理工藝分析。 教學(xué)難點(diǎn)：教學(xué)難點(diǎn)： 鋼在加熱和冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變分析，常見(jiàn)化學(xué)元素對(duì)鋼的鋼在加熱和冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變分析，常見(jiàn)化學(xué)元素對(duì)鋼的組織、性能及熱處理影響，變形鋁合金的強(qiáng)化手段和熱處理特組織、性能及熱處理影響，變形鋁合金的強(qiáng)化手段和熱處理特

2、點(diǎn)。點(diǎn)。課題一非合金鋼（碳鋼） 教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)： 常用碳鋼常用碳鋼和鑄鐵和鑄鐵的牌號(hào)、性能和應(yīng)用。的牌號(hào)、性能和應(yīng)用。 教學(xué)難點(diǎn)：教學(xué)難點(diǎn)： 根據(jù)碳鋼的牌號(hào)能分析它的成分、性能特點(diǎn)和大致應(yīng)用范根據(jù)碳鋼的牌號(hào)能分析它的成分、性能特點(diǎn)和大致應(yīng)用范圍。圍。一、常存雜質(zhì)元素對(duì)碳鋼性能的影響一、常存雜質(zhì)元素對(duì)碳鋼性能的影響 1、錳的影響、錳的影響 改善鋼的質(zhì)量；提高鋼的強(qiáng)度和硬度；減輕硫的危害；是改善鋼的質(zhì)量；提高鋼的強(qiáng)度和硬度；減輕硫的危害；是有益元素，一般有益元素，一般WMn0.25%0.80%。2、硅的影響、硅的影響 消除消除FeO對(duì)鋼的不良影響；產(chǎn)生固溶強(qiáng)化；是鋼中有益元對(duì)鋼的不良影響；產(chǎn)生

3、固溶強(qiáng)化；是鋼中有益元素，一般素，一般Wsi0.4%。3、磷的影響、磷的影響 使鋼的強(qiáng)度、硬度增加，但塑性和韌性顯著降低；使鋼低使鋼的強(qiáng)度、硬度增加，但塑性和韌性顯著降低；使鋼低溫時(shí)脆性嚴(yán)重（冷脆）；是有害元素，應(yīng)嚴(yán)格控制磷含量。溫時(shí)脆性嚴(yán)重（冷脆）；是有害元素，應(yīng)嚴(yán)格控制磷含量。4、硫的影響、硫的影響 與鐵形成化合物與鐵形成化合物FeS，使鋼變脆（熱脆）；是鋼中有害元，使鋼變脆（熱脆）；是鋼中有害元素，應(yīng)嚴(yán)格控制硫含量。素，應(yīng)嚴(yán)格控制硫含量。二、碳鋼的分類二、碳鋼的分類1、按含碳量分類、按含碳量分類 分為低碳鋼分為低碳鋼(Wc0.25%)、中碳鋼、中碳鋼(0.25Wc0.60%)和和高碳鋼高

4、碳鋼(Wc0.60%)。2、按質(zhì)量分類、按質(zhì)量分類1）普通質(zhì)量碳鋼（）普通質(zhì)量碳鋼（Ws0.045%、Wp0.045%） 不需要特別控制質(zhì)量的鋼種，包括一般碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素不需要特別控制質(zhì)量的鋼種，包括一般碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素鋼筋鋼、鐵道用一般碳素鋼等。鋼筋鋼、鐵道用一般碳素鋼等。2）優(yōu)質(zhì)碳鋼）優(yōu)質(zhì)碳鋼 需要特別嚴(yán)格控制質(zhì)量的碳鋼。主要包括：機(jī)械結(jié)構(gòu)用優(yōu)需要特別嚴(yán)格控制質(zhì)量的碳鋼。主要包括：機(jī)械結(jié)構(gòu)用優(yōu)質(zhì)碳鋼、工程結(jié)構(gòu)用優(yōu)質(zhì)碳鋼、沖壓薄板的低碳結(jié)構(gòu)鋼、鍋爐質(zhì)碳鋼、工程結(jié)構(gòu)用優(yōu)質(zhì)碳鋼、沖壓薄板的低碳結(jié)構(gòu)鋼、鍋爐和壓力容器用碳鋼、優(yōu)質(zhì)鑄造碳鋼等。和壓力容器用碳鋼、優(yōu)質(zhì)鑄造碳鋼等。3、按用途分類、按用途

5、分類 1）碳素結(jié)構(gòu)鋼）碳素結(jié)構(gòu)鋼 主要用于制造各種工程構(gòu)件和機(jī)器零件。一般屬于低碳鋼主要用于制造各種工程構(gòu)件和機(jī)器零件。一般屬于低碳鋼和中碳鋼。和中碳鋼。2）碳素工具鋼）碳素工具鋼 主要用于制造各種刃具、量具、模具等。一般是高碳鋼。主要用于制造各種刃具、量具、模具等。一般是高碳鋼。 此外，鋼按冶煉時(shí)脫氧方法不同，分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和此外，鋼按冶煉時(shí)脫氧方法不同，分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼等半鎮(zhèn)靜鋼等三、碳鋼的牌號(hào)和應(yīng)用三、碳鋼的牌號(hào)和應(yīng)用 1、碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼 牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母Q、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)脫氧方法符號(hào)四部分順序組成。

6、脫氧方法符號(hào)四部分順序組成。 質(zhì)量等級(jí)有：質(zhì)量等級(jí)有：A表示表示W(wǎng)s0.050%、Wp0.045%；B表表示示W(wǎng)s0.045%、Wp0.045%；C表示表示W(wǎng)s0.040%、Wp0.040%；D表示表示W(wǎng)s0.035%、Wp0.035%。 脫氧方法有脫氧方法有F（沸騰鋼）、（沸騰鋼）、b（半鎮(zhèn)靜鋼）、（半鎮(zhèn)靜鋼）、Z（鎮(zhèn)靜鋼）（鎮(zhèn)靜鋼）TZ（特殊鎮(zhèn)靜鋼）四種，通常（特殊鎮(zhèn)靜鋼）四種，通常Z和和TZ可省略。例：可省略。例：Q235AF。2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 牌號(hào)用兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)。例：牌號(hào)用兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)。例：45鋼。鋼。 又分為普通含錳量（又分為

7、普通含錳量（WMn0.7%）和較高含錳量（）和較高含錳量（WMn =0.7%1.2%）兩類。含錳量較高的鋼在兩位數(shù)字后面加）兩類。含錳量較高的鋼在兩位數(shù)字后面加“Mn”字。例：字。例：65Mn鋼。鋼。 脫氧方法表示法同碳素結(jié)構(gòu)鋼，高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，加脫氧方法表示法同碳素結(jié)構(gòu)鋼，高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，加“A”；特；特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，加級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，加“E”。3、碳素工具鋼、碳素工具鋼 牌號(hào)用牌號(hào)用“碳碳”的漢語(yǔ)拼音字首的漢語(yǔ)拼音字首“T”加數(shù)字（鋼的平均加數(shù)字（鋼的平均Wc的的千分?jǐn)?shù)）表示。例：千分?jǐn)?shù)）表示。例：T12。 碳素工具鋼含碳量高，硫、磷雜質(zhì)含量較少，一般經(jīng)淬碳素工具鋼含碳量高，硫、磷雜質(zhì)含量較少，一般經(jīng)淬火，

8、低溫回火后硬度比較高，耐磨性好，但塑性較低。主要用火，低溫回火后硬度比較高，耐磨性好，但塑性較低。主要用于要求不很高的刃具、量具和模具。于要求不很高的刃具、量具和模具。4、鑄鋼、鑄鋼 牌號(hào)用牌號(hào)用“ZG” 表示。牌號(hào)有兩種表示方法：以強(qiáng)度表示表示。牌號(hào)有兩種表示方法：以強(qiáng)度表示時(shí)，在時(shí)，在“ZG”后面有兩組數(shù)字，第一組數(shù)字表示該牌號(hào)屈服點(diǎn)后面有兩組數(shù)字，第一組數(shù)字表示該牌號(hào)屈服點(diǎn)的最低值，第二組數(shù)字表示其抗拉強(qiáng)度的最低值，兩組數(shù)字間的最低值，第二組數(shù)字表示其抗拉強(qiáng)度的最低值，兩組數(shù)字間用用“” 隔開(kāi)，例：隔開(kāi)，例： ZG230450。 以化學(xué)成分表示鑄鋼牌號(hào)時(shí)，在以化學(xué)成分表示鑄鋼牌號(hào)時(shí)，在“

9、ZG”后面的數(shù)字表示鑄后面的數(shù)字表示鑄鋼平均碳含量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)。平均碳含量鋼平均碳含量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)。平均碳含量1時(shí)不標(biāo)出時(shí)不標(biāo)出,平均碳含平均碳含量量0.1時(shí)時(shí),其第一位數(shù)字為其第一位數(shù)字為“0”。在含碳量后面排列各主要。在含碳量后面排列各主要合合金元素符號(hào)金元素符號(hào),每個(gè)元素符號(hào)后面用整數(shù)標(biāo)出含量的百分?jǐn)?shù)，例：每個(gè)元素符號(hào)后面用整數(shù)標(biāo)出含量的百分?jǐn)?shù)，例：ZG15Cr1MolV。四、鑄鐵四、鑄鐵 鑄鐵是一系列主要由鐵、碳和硅組成的合金總稱。具有良鑄鐵是一系列主要由鐵、碳和硅組成的合金總稱。具有良好的鑄造性、耐磨性、減震性、切削加工性等，且制造容易、好的鑄造性、耐磨性、減震性、切削加工性等，且制造容易、

10、價(jià)格便宜。價(jià)格便宜。鑄鐵按碳的存在形式分為灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵鑄鐵按碳的存在形式分為灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵和蠕墨鑄鐵。和蠕墨鑄鐵。課題二鋼在加熱和冷卻時(shí)組織轉(zhuǎn)變 教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)： 奧氏體的形成及其晶粒大小的控制措施，奧氏體的形成及其晶粒大小的控制措施，C曲線及其應(yīng)用。曲線及其應(yīng)用。 教學(xué)難點(diǎn)：教學(xué)難點(diǎn)： 鋼在加熱時(shí)和冷卻時(shí)組織轉(zhuǎn)變。鋼在加熱時(shí)和冷卻時(shí)組織轉(zhuǎn)變。一、鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變一、鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 A1、A3、Acm各相變點(diǎn)是固態(tài)下鐵碳合金的組織轉(zhuǎn)變各相變點(diǎn)是固態(tài)下鐵碳合金的組織轉(zhuǎn)變線，是在極其緩慢加熱和冷卻條件下得到的。線，是在極其緩慢加熱和冷卻條件下得到的。 在

11、實(shí)際生產(chǎn)中，固態(tài)相變時(shí)都有不同程度的過(guò)熱度或過(guò)冷在實(shí)際生產(chǎn)中，固態(tài)相變時(shí)都有不同程度的過(guò)熱度或過(guò)冷度（見(jiàn)下圖）。為便于區(qū)別，將加熱時(shí)各相變點(diǎn)用度（見(jiàn)下圖）。為便于區(qū)別，將加熱時(shí)各相變點(diǎn)用ACl、AC3、ACcm表示，冷卻時(shí)各相變點(diǎn)用表示，冷卻時(shí)各相變點(diǎn)用Arl、Ar3、Arcm表示。表示。1、奧氏體的形成、奧氏體的形成 以共析鋼為例，當(dāng)加熱到以共析鋼為例，當(dāng)加熱到AC1以上時(shí)，發(fā)生珠光體向奧氏以上時(shí)，發(fā)生珠光體向奧氏體的轉(zhuǎn)變（即奧氏體化）過(guò)程可分為三個(gè)階段：體的轉(zhuǎn)變（即奧氏體化）過(guò)程可分為三個(gè)階段： 1）奧氏體晶核的形成和長(zhǎng)大。）奧氏體晶核的形成和長(zhǎng)大。 2）剩余滲碳體的溶解。）剩余滲碳體的溶

12、解。 3）奧氏體均勻化。）奧氏體均勻化。 當(dāng)加熱到當(dāng)加熱到AC1線稍上時(shí)鋼中的珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變，只有線稍上時(shí)鋼中的珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變，只有分別加熱到分別加熱到AC3或或ACCm溫度以上，保溫足夠時(shí)間，才能獲得溫度以上，保溫足夠時(shí)間，才能獲得成分均勻的單相奧氏體。成分均勻的單相奧氏體。 2、奧氏體晶粒長(zhǎng)大及其控制措施、奧氏體晶粒長(zhǎng)大及其控制措施 鋼加熱時(shí)珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變剛剛結(jié)束時(shí)，奧氏體晶粒是鋼加熱時(shí)珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變剛剛結(jié)束時(shí)，奧氏體晶粒是比較細(xì)小的。如果繼續(xù)加熱或保溫，奧氏體晶粒會(huì)變粗大，影比較細(xì)小的。如果繼續(xù)加熱或保溫，奧氏體晶粒會(huì)變粗大，影響熱處理后鋼的強(qiáng)度、塑性、韌性較低。因此，加

13、熱時(shí)獲得細(xì)響熱處理后鋼的強(qiáng)度、塑性、韌性較低。因此，加熱時(shí)獲得細(xì)小晶粒的奧氏體對(duì)提高熱處理效果和鋼的性能有重要的意義。小晶粒的奧氏體對(duì)提高熱處理效果和鋼的性能有重要的意義?？刂茒W氏體晶粒長(zhǎng)大措施：控制奧氏體晶粒長(zhǎng)大措施： 1）合理選擇加熱溫度和保溫時(shí)間。）合理選擇加熱溫度和保溫時(shí)間。2）采用快速加熱和短時(shí)間保溫。）采用快速加熱和短時(shí)間保溫。3）加入一定量合金元素（除錳、磷外）。）加入一定量合金元素（除錳、磷外）。二、鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變二、鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 鋼經(jīng)加熱奧氏體化后，可以采用不同方式冷卻，獲得所需鋼經(jīng)加熱奧氏體化后，可以采用不同方式冷卻，獲得所需要的組織和性能。要的組織和性能。

14、成分相同的鋼，奧氏體化后，采用不同方式冷卻，將獲得成分相同的鋼，奧氏體化后，采用不同方式冷卻，將獲得不同的力學(xué)性能，見(jiàn)下表。不同的力學(xué)性能，見(jiàn)下表。 實(shí)際生產(chǎn)中，必須過(guò)冷到實(shí)際生產(chǎn)中，必須過(guò)冷到A1溫度以下才開(kāi)始轉(zhuǎn)變。溫度以下才開(kāi)始轉(zhuǎn)變。 在相在相變溫度變溫度A1以下還沒(méi)有發(fā)生轉(zhuǎn)變而處于不穩(wěn)定狀態(tài)的奧氏體稱以下還沒(méi)有發(fā)生轉(zhuǎn)變而處于不穩(wěn)定狀態(tài)的奧氏體稱過(guò)冷奧氏體。過(guò)冷奧氏體。 過(guò)冷奧氏體有等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變兩種冷卻轉(zhuǎn)變方式過(guò)冷奧氏體有等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變兩種冷卻轉(zhuǎn)變方式（見(jiàn)下圖）。（見(jiàn)下圖）。1、過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變、過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變 以共析鋼為例，介紹等溫轉(zhuǎn)變曲線及轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。以共析鋼

15、為例，介紹等溫轉(zhuǎn)變曲線及轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。 1）過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線（）過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線（C曲線）曲線） 下邊曲線為過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始線，右邊曲線為過(guò)冷奧氏下邊曲線為過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始線，右邊曲線為過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變終了線。體等溫轉(zhuǎn)變終了線。 A1線以上是奧氏體穩(wěn)定區(qū)；線以上是奧氏體穩(wěn)定區(qū)；A1線以下，轉(zhuǎn)變開(kāi)始線的左線以下，轉(zhuǎn)變開(kāi)始線的左邊為過(guò)冷奧氏體區(qū)，轉(zhuǎn)變終了線的右邊是轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)，轉(zhuǎn)變開(kāi)邊為過(guò)冷奧氏體區(qū)，轉(zhuǎn)變終了線的右邊是轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)，轉(zhuǎn)變開(kāi)始線和終了線之間為過(guò)冷奧氏體和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物共存區(qū)。始線和終了線之間為過(guò)冷奧氏體和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物共存區(qū)。 轉(zhuǎn)變開(kāi)始線與縱坐標(biāo)軸之間的時(shí)間為孕育期。在轉(zhuǎn)變開(kāi)始線與縱坐

16、標(biāo)軸之間的時(shí)間為孕育期。在C曲線拐曲線拐彎的彎的“鼻尖處鼻尖處”（約（約550），孕育期最短，過(guò)冷奧氏體最不），孕育期最短，過(guò)冷奧氏體最不穩(wěn)穩(wěn)定。定。 水平線水平線MS為馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始線（約為馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始線（約230），水平線），水平線Mf為馬氏體轉(zhuǎn)變終了線（約為馬氏體轉(zhuǎn)變終了線（約50）。）。 A：殘余奧氏體，即淬火冷卻到室溫后殘留的奧氏體。：殘余奧氏體，即淬火冷卻到室溫后殘留的奧氏體。2）過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能）過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能 (1)珠光體型轉(zhuǎn)變（珠光體型轉(zhuǎn)變（A1550）(2)貝氏體轉(zhuǎn)變（貝氏體轉(zhuǎn)變（550MS）3）亞共析鋼和過(guò)共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變）亞共析鋼

17、和過(guò)共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變 由于亞共析鋼和過(guò)共析鋼的碳含量低于或高于共析成分，由于亞共析鋼和過(guò)共析鋼的碳含量低于或高于共析成分，當(dāng)過(guò)冷奧氏體在當(dāng)過(guò)冷奧氏體在C曲線曲線“鼻尖鼻尖”上部區(qū)域等溫時(shí)，亞共析鋼先上部區(qū)域等溫時(shí)，亞共析鋼先析析出鐵素體，然后進(jìn)行珠光體轉(zhuǎn)變，得到鐵素體和珠光體組織；出鐵素體，然后進(jìn)行珠光體轉(zhuǎn)變，得到鐵素體和珠光體組織；同理，過(guò)共析鋼先析出滲碳體，然后進(jìn)行珠光體轉(zhuǎn)變，得到滲同理，過(guò)共析鋼先析出滲碳體，然后進(jìn)行珠光體轉(zhuǎn)變，得到滲碳體和珠光體組織。碳體和珠光體組織。2、過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變、過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 以共析鋼為例，介紹等溫轉(zhuǎn)變曲線及轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。以共析鋼為例，介紹等溫

18、轉(zhuǎn)變曲線及轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。 1）等溫轉(zhuǎn)變曲線在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變中的應(yīng)用）等溫轉(zhuǎn)變曲線在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變中的應(yīng)用 共折鋼連續(xù)冷卻時(shí)，根據(jù)冷卻速度曲線共折鋼連續(xù)冷卻時(shí)，根據(jù)冷卻速度曲線V1、V2、V3、V4與與C曲線相交的位置，可估計(jì)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。曲線相交的位置，可估計(jì)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。馬氏體臨界冷卻速度馬氏體臨界冷卻速度k：與冷卻曲線相切，稱臨界冷卻速：與冷卻曲線相切，稱臨界冷卻速度，是獲得全部馬氏體轉(zhuǎn)變的最小冷卻速度。度，是獲得全部馬氏體轉(zhuǎn)變的最小冷卻速度。 過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能見(jiàn)下表：過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能見(jiàn)下表： 2）馬氏體轉(zhuǎn)變（）馬氏體轉(zhuǎn)變（MSMf） 馬氏體

19、的組織形態(tài)有板條狀和片狀兩種類型，主要取決于馬氏體的組織形態(tài)有板條狀和片狀兩種類型，主要取決于奧氏體中碳含量。奧氏體中碳含量。1、當(dāng)、當(dāng)Wc0.20時(shí)，形成板條狀低碳馬氏時(shí)，形成板條狀低碳馬氏體，有較好的強(qiáng)韌性；體，有較好的強(qiáng)韌性；2、當(dāng)、當(dāng)Wc1.0時(shí)，形成片狀（針狀）時(shí)，形成片狀（針狀）高碳馬氏體，性能硬而脆；高碳馬氏體，性能硬而脆；3、當(dāng)、當(dāng)Wc在在0.20l.0時(shí)，形成時(shí)，形成片狀和板條狀馬氏體的混合組織。片狀和板條狀馬氏體的混合組織。 強(qiáng)度、硬度隨碳含量增加而增大，當(dāng)碳含量超過(guò)強(qiáng)度、硬度隨碳含量增加而增大，當(dāng)碳含量超過(guò)0.6，強(qiáng)度和硬度增加不明顯。馬氏體轉(zhuǎn)變不能進(jìn)行到底。強(qiáng)度和硬度增

20、加不明顯。馬氏體轉(zhuǎn)變不能進(jìn)行到底。 殘余奧氏體的存在，會(huì)降低淬火鋼的硬度和耐磨性，并且殘余奧氏體的存在，會(huì)降低淬火鋼的硬度和耐磨性，并且在工件長(zhǎng)期使用過(guò)程中殘余奧氏體會(huì)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，使工在工件長(zhǎng)期使用過(guò)程中殘余奧氏體會(huì)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，使工件變形而引起尺寸的不穩(wěn)定。件變形而引起尺寸的不穩(wěn)定。 減少殘余奧氏體的措施：冷處理。即把淬火后的工件繼續(xù)減少殘余奧氏體的措施：冷處理。即把淬火后的工件繼續(xù)冷卻到室溫以下冷卻到室溫以下8050，以減少殘余奧氏體的含量。，以減少殘余奧氏體的含量。課題三鋼的熱處理 教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：1、鋼的退火與正火淬火、回火的目的、方法及應(yīng)用。、鋼的退火與正火淬火、回火的

21、目的、方法及應(yīng)用。2、感應(yīng)淬火、氣體滲碳、滲氮。、感應(yīng)淬火、氣體滲碳、滲氮。 教學(xué)難點(diǎn)：教學(xué)難點(diǎn)：1、過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物組織與性能。、過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物組織與性能。2、淬透性概念及應(yīng)用。、淬透性概念及應(yīng)用。3、感應(yīng)淬火原理。、感應(yīng)淬火原理。三、鋼的退火與正火三、鋼的退火與正火 1、退火、退火 退火就是將工件加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，然后緩?fù)嘶鹁褪菍⒐ぜ訜岬竭m當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。退火主要用于鑄、鍛、焊毛坯或半成品慢冷卻的熱處理工藝。退火主要用于鑄、鍛、焊毛坯或半成品零件。零件。 退火的目的：退火的目的： 降低鋼的硬度，提高塑性，改善其切削加工性能

22、；均勻鋼降低鋼的硬度，提高塑性，改善其切削加工性能；均勻鋼的成分，細(xì)化晶粒，改善組織與性能；消除工件的內(nèi)應(yīng)力，防的成分，細(xì)化晶粒，改善組織與性能；消除工件的內(nèi)應(yīng)力，防止變形與開(kāi)裂；為最終熱處理作準(zhǔn)備。止變形與開(kāi)裂；為最終熱處理作準(zhǔn)備。1）完全退火）完全退火 將鋼完全奧氏體化后緩慢冷卻，獲得接近平衡組織的退火將鋼完全奧氏體化后緩慢冷卻，獲得接近平衡組織的退火工藝。工藝。 目的：降低鋼的硬度、以利于切削加工；消除應(yīng)力，穩(wěn)定目的：降低鋼的硬度、以利于切削加工；消除應(yīng)力，穩(wěn)定工件的尺寸，防止變形和開(kāi)裂；細(xì)化晶粒，改善組織，為最終工件的尺寸，防止變形和開(kāi)裂；細(xì)化晶粒，改善組織，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。熱

23、處理作組織準(zhǔn)備。 加熱溫度：加熱溫度：Ac3以上以上2040。 應(yīng)用范圍：亞共析碳鋼和合金鋼的鑄件、鍛件、焊接件及應(yīng)用范圍：亞共析碳鋼和合金鋼的鑄件、鍛件、焊接件及熱軋型材等。熱軋型材等。 過(guò)共析鋼不宜采用完全退火。過(guò)共析鋼不宜采用完全退火。2）等溫退火）等溫退火 將鋼加熱到將鋼加熱到Ac3或或Ac1以上以上2040，保溫適當(dāng)時(shí)間后，保溫適當(dāng)時(shí)間后，較快地冷卻到珠光體溫度區(qū)間的某一溫度，等溫一定時(shí)間，使較快地冷卻到珠光體溫度區(qū)間的某一溫度，等溫一定時(shí)間，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組織，然后空冷至室溫的退火工藝。奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組織，然后空冷至室溫的退火工藝。 目的：與完全退火相同，但所用時(shí)間比完全

24、退火縮短約目的：與完全退火相同，但所用時(shí)間比完全退火縮短約1/3，并能得到均勻的組織和性能。，并能得到均勻的組織和性能。 加熱溫度：加熱溫度：Ac3(Ac1)以上以上2040。 應(yīng)用范圍：亞共析、過(guò)共析碳鋼，合金鋼的鑄件、鍛件等。應(yīng)用范圍：亞共析、過(guò)共析碳鋼，合金鋼的鑄件、鍛件等。3）球化退火）球化退火 使鋼中的碳化物球狀化而進(jìn)行的退火工藝。使鋼中的碳化物球狀化而進(jìn)行的退火工藝。 目的：使網(wǎng)狀目的：使網(wǎng)狀Fe3C或片狀滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙顫B碳體，或片狀滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙顫B碳體，降低硬度，便于切削加工，為淬火作好組織準(zhǔn)備。降低硬度，便于切削加工，為淬火作好組織準(zhǔn)備。 加熱溫度：加熱溫度：Ac1以上以上

25、2040。 應(yīng)用范圍：過(guò)共析鋼和合金工具鋼、軸承鋼等。對(duì)網(wǎng)狀應(yīng)用范圍：過(guò)共析鋼和合金工具鋼、軸承鋼等。對(duì)網(wǎng)狀Fe3C比較嚴(yán)重的鋼，在球化退火前先進(jìn)行一次正火處理。比較嚴(yán)重的鋼，在球化退火前先進(jìn)行一次正火處理。4）去應(yīng)力退火）去應(yīng)力退火 將鋼加熱到將鋼加熱到Ac1以下，保溫一定時(shí)間，然后隨爐冷卻的退以下，保溫一定時(shí)間，然后隨爐冷卻的退火工藝?；鸸に?。 目的：消除工件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定工件尺寸，減少變形。目的：消除工件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定工件尺寸，減少變形。 加熱溫度：加熱溫度：Ac1以下溫度，一般以下溫度，一般500650。 應(yīng)用范圍：鑄件、鍛壓件、焊件、切削加工件等。去應(yīng)力應(yīng)用范圍：鑄件、鍛壓件、焊件、

26、切削加工件等。去應(yīng)力退火因加熱溫度低于退火因加熱溫度低于A1，故不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，只消除內(nèi)應(yīng)力。，故不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，只消除內(nèi)應(yīng)力。5）均勻化退火）均勻化退火 將工件加熱到高溫，并長(zhǎng)時(shí)間保溫，然后緩慢冷卻的退火將工件加熱到高溫，并長(zhǎng)時(shí)間保溫，然后緩慢冷卻的退火工藝。工藝。 目的：減少化學(xué)成分偏析和組織不均勻性。目的：減少化學(xué)成分偏析和組織不均勻性。 加熱溫度：加熱溫度：10501150高溫。高溫。 應(yīng)用范圍：質(zhì)量要求高的合金鋼鑄錠和鑄件等。均勻化退應(yīng)用范圍：質(zhì)量要求高的合金鋼鑄錠和鑄件等。均勻化退火后，鋼件晶粒粗大，應(yīng)進(jìn)行完全退火或正火。火后，鋼件晶粒粗大，應(yīng)進(jìn)行完全退火或正火。2、正火、正火 將

27、鋼加熱到將鋼加熱到Ac1或或Accm以上以上3050，保溫一定的時(shí)，保溫一定的時(shí)間，出爐后在空氣中冷卻的熱處理工藝稱為正火。間，出爐后在空氣中冷卻的熱處理工藝稱為正火。 四、鋼的淬火四、鋼的淬火 1、淬火加熱、淬火加熱 1）加熱溫度）加熱溫度 鋼的含碳量是決定其淬火加熱溫度的主要因素。鋼的含碳量是決定其淬火加熱溫度的主要因素。 2）加熱時(shí)間）加熱時(shí)間 加熱時(shí)間包括升溫時(shí)間和保溫時(shí)間兩部分。加熱時(shí)間長(zhǎng)短加熱時(shí)間包括升溫時(shí)間和保溫時(shí)間兩部分。加熱時(shí)間長(zhǎng)短與加熱介質(zhì)、加熱速度、鋼的種類、工件形狀和尺寸、裝爐方與加熱介質(zhì)、加熱速度、鋼的種類、工件形狀和尺寸、裝爐方式及裝爐量有關(guān)。具體加熱時(shí)間可通過(guò)經(jīng)驗(yàn)

28、公式計(jì)算，再用實(shí)式及裝爐量有關(guān)。具體加熱時(shí)間可通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，再用實(shí)際經(jīng)驗(yàn)修正后決定。際經(jīng)驗(yàn)修正后決定。2、淬火冷卻、淬火冷卻 1）冷卻介質(zhì)）冷卻介質(zhì) 鋼淬火的目的是為了獲得馬氏體，但又要減少工件變形和鋼淬火的目的是為了獲得馬氏體，但又要減少工件變形和防止工件開(kāi)裂。由防止工件開(kāi)裂。由C曲線可知，冷卻介質(zhì)的理想淬火冷卻速度曲線可知，冷卻介質(zhì)的理想淬火冷卻速度如下圖所示。如下圖所示。 生產(chǎn)上常用的冷卻介質(zhì)有水、礦物油、鹽水、堿水等。生產(chǎn)上常用的冷卻介質(zhì)有水、礦物油、鹽水、堿水等。2）淬火方法）淬火方法 （1）單介質(zhì)淬火。）單介質(zhì)淬火。 （2）雙介質(zhì)淬火。）雙介質(zhì)淬火。 （3）馬氏體分級(jí)淬火。）馬

29、氏體分級(jí)淬火。 （4）貝氏體等溫淬火。）貝氏體等溫淬火。 常用淬火方法如下圖所示。常用淬火方法如下圖所示。3、鋼的淬透性和淬硬性、鋼的淬透性和淬硬性 1）鋼的淬透性）鋼的淬透性 鋼的淬透性是以在規(guī)定條件下鋼試樣淬硬深度和硬度分布鋼的淬透性是以在規(guī)定條件下鋼試樣淬硬深度和硬度分布的特性。的特性。 淬硬深度是從淬硬的工件表面到規(guī)定硬度值（一般為淬硬深度是從淬硬的工件表面到規(guī)定硬度值（一般為550HV）處的垂直距離。淬硬深度越深，淬透性越好。）處的垂直距離。淬硬深度越深，淬透性越好。2）鋼的淬硬性）鋼的淬硬性 鋼的淬硬性是指鋼試樣在規(guī)定條件下淬火硬化所能達(dá)到的鋼的淬硬性是指鋼試樣在規(guī)定條件下淬火硬化

30、所能達(dá)到的最高硬度的能力。其含義是鋼試樣在規(guī)定條件下淬火時(shí)馬氏體最高硬度的能力。其含義是鋼試樣在規(guī)定條件下淬火時(shí)馬氏體組織所能達(dá)到的硬度。組織所能達(dá)到的硬度。 鋼的淬硬性主要取決于鋼中含碳量。鋼中含碳量越高，淬鋼的淬硬性主要取決于鋼中含碳量。鋼中含碳量越高，淬硬性越好。硬性越好。五、鋼的回火五、鋼的回火 回火是將淬硬后的工件加熱到回火是將淬硬后的工件加熱到Ac1點(diǎn)以下某一溫度，保溫點(diǎn)以下某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。是緊接淬火之后的一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。是緊接淬火之后的熱處理工序。熱處理工序。 目的：獲得工件所需要的力學(xué)性能；消除或減少內(nèi)應(yīng)力，目的：獲得工

31、件所需要的力學(xué)性能；消除或減少內(nèi)應(yīng)力，降低鋼的脆性，防止工件變形和開(kāi)裂；穩(wěn)定工件組織和尺寸，降低鋼的脆性，防止工件變形和開(kāi)裂；穩(wěn)定工件組織和尺寸，保證精度。保證精度。 1、回火方法、回火方法1）低溫回火）低溫回火 加熱溫度在加熱溫度在250以下進(jìn)行的回火。以下進(jìn)行的回火。 目的：保持淬火工件高硬度和高耐磨性，降低淬火殘留應(yīng)目的：保持淬火工件高硬度和高耐磨性，降低淬火殘留應(yīng)力和脆性。力和脆性。 應(yīng)用范圍：各種刃具、模具、滾動(dòng)軸承、滲碳及表面淬火應(yīng)用范圍：各種刃具、模具、滾動(dòng)軸承、滲碳及表面淬火等要求硬而耐磨的零件。等要求硬而耐磨的零件。2）中溫回火）中溫回火 加熱溫度在加熱溫度在350500之間

32、進(jìn)行的回火。之間進(jìn)行的回火。 目的：使工件獲得較高的彈性和強(qiáng)度，適當(dāng)?shù)捻g性和硬度。目的：使工件獲得較高的彈性和強(qiáng)度，適當(dāng)?shù)捻g性和硬度。 回火后組織：回火托氏體?；鼗鸷蠼M織：回火托氏體。 力學(xué)性能：力學(xué)性能：3550HRC，較高的彈性極限、屈服點(diǎn)和一，較高的彈性極限、屈服點(diǎn)和一定的韌性。定的韌性。 應(yīng)用范圍：各種彈性元件及熱鍛模等。應(yīng)用范圍：各種彈性元件及熱鍛模等。3）高溫回火）高溫回火 加熱溫度在加熱溫度在500以上進(jìn)行的回火。以上進(jìn)行的回火。 目的：使工件獲得強(qiáng)度、塑性和韌性都較好的綜合力學(xué)性目的：使工件獲得強(qiáng)度、塑性和韌性都較好的綜合力學(xué)性能。能。 回火后組織：回火索氏體?；鼗鸷蠼M織：回火

33、索氏體。 力學(xué)性能：力學(xué)性能：200350HBS，較好的綜合力學(xué)性能。，較好的綜合力學(xué)性能。 應(yīng)用范圍：各種較重要的受力結(jié)構(gòu)件。應(yīng)用范圍：各種較重要的受力結(jié)構(gòu)件。2、回火脆性、回火脆性 淬火鋼在某些溫度區(qū)間或回火后緩冷通過(guò)該溫度區(qū)間時(shí)，淬火鋼在某些溫度區(qū)間或回火后緩冷通過(guò)該溫度區(qū)間時(shí)，出現(xiàn)脆化的現(xiàn)象稱回火脆性。出現(xiàn)脆化的現(xiàn)象稱回火脆性。 回火脆性分兩種：回火脆性分兩種： 在在250350范圍內(nèi)出現(xiàn)的回火脆性稱第一類回火脆范圍內(nèi)出現(xiàn)的回火脆性稱第一類回火脆性，又稱性，又稱“低溫回火脆性低溫回火脆性”或或“不可逆回火脆性不可逆回火脆性”。不管是碳。不管是碳素鋼素鋼還是合金鋼，都應(yīng)避免這種回火脆性。

34、還是合金鋼，都應(yīng)避免這種回火脆性。 含鉻、鎳、錳等元素的合金鋼淬火后，在含鉻、鎳、錳等元素的合金鋼淬火后，在450650范范圍內(nèi)回火，緩冷易產(chǎn)生第二類回火脆性，又稱圍內(nèi)回火，緩冷易產(chǎn)生第二類回火脆性，又稱“高溫回火脆性高溫回火脆性”或或“可逆回火脆性可逆回火脆性”。為防止第二類回火脆性的出現(xiàn)，小零件。為防止第二類回火脆性的出現(xiàn)，小零件可可采用回火時(shí)快冷；大零件可選用含鎢或鉬的合金鋼。采用回火時(shí)快冷；大零件可選用含鎢或鉬的合金鋼。六、鋼的表面熱處理與化學(xué)熱處理六、鋼的表面熱處理與化學(xué)熱處理 1、鋼的表面熱處理、鋼的表面熱處理 表面熱處理是只對(duì)工件表層進(jìn)行熱處理以改變其組織和性表面熱處理是只對(duì)工件

35、表層進(jìn)行熱處理以改變其組織和性能的熱處理工藝。常用的方法是表面淬火。能的熱處理工藝。常用的方法是表面淬火。 表面淬火是僅對(duì)工件表層進(jìn)行淬火的熱處理工藝。表面淬火是僅對(duì)工件表層進(jìn)行淬火的熱處理工藝。 表面淬火不改變零件表層的化學(xué)成分，只改變表層的組表面淬火不改變零件表層的化學(xué)成分，只改變表層的組織，并且心部仍保留原來(lái)退火、正火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)的組織。織，并且心部仍保留原來(lái)退火、正火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)的組織。 目的是使工件表層具有高硬度、耐磨性，而心部具有足夠目的是使工件表層具有高硬度、耐磨性，而心部具有足夠的強(qiáng)度和韌性。的強(qiáng)度和韌性。 工業(yè)上常用的表面淬火方法有火焰淬火和感應(yīng)淬火。工業(yè)上常用的表面淬火方法有火

36、焰淬火和感應(yīng)淬火。1）感應(yīng)淬火）感應(yīng)淬火 感應(yīng)淬火是指利用感應(yīng)電流通過(guò)工件所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，使感應(yīng)淬火是指利用感應(yīng)電流通過(guò)工件所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，使工件表層、局部或整體加熱，并快速冷卻的淬火工藝。工件表層、局部或整體加熱，并快速冷卻的淬火工藝。 特點(diǎn)：加熱速度快；工件表面質(zhì)量高，淬火變形??；易實(shí)特點(diǎn)：加熱速度快；工件表面質(zhì)量高，淬火變形??；易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化及大批量生產(chǎn)，勞動(dòng)生產(chǎn)率高；設(shè)備昂貴，現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化及大批量生產(chǎn)，勞動(dòng)生產(chǎn)率高；設(shè)備昂貴，維修調(diào)整較難。維修調(diào)整較難。 主要用于中碳鋼或中碳低合金鋼，也可用于工具鋼，不宜主要用于中碳鋼或中碳低合金鋼，也可用于工具鋼，不宜用于形狀復(fù)雜的零件及單

37、件生產(chǎn)。用于形狀復(fù)雜的零件及單件生產(chǎn)。2）火焰表面淬火）火焰表面淬火 火焰表面淬火是應(yīng)用氧乙炔（或其它可燃?xì)怏w）火焰，火焰表面淬火是應(yīng)用氧乙炔（或其它可燃?xì)怏w）火焰，對(duì)零件表面加熱，然后快速冷卻的淬火，淬硬層深度一般為對(duì)零件表面加熱，然后快速冷卻的淬火，淬硬層深度一般為26mm。 2、鋼的化學(xué)熱處理簡(jiǎn)介、鋼的化學(xué)熱處理簡(jiǎn)介 化學(xué)熱處理是將工件放入一定溫度的活性介質(zhì)中加熱并保化學(xué)熱處理是將工件放入一定溫度的活性介質(zhì)中加熱并保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其化學(xué)成分、組溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝?？椇托阅艿臒崽幚砉に嚒?常用的化學(xué)熱處理是滲

38、碳和滲氮。常用的化學(xué)熱處理是滲碳和滲氮。1）鋼的滲碳）鋼的滲碳 滲碳是將工件放入富碳的介質(zhì)中加熱到高溫，使碳原子滲滲碳是將工件放入富碳的介質(zhì)中加熱到高溫，使碳原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝。入工件表層的化學(xué)熱處理工藝。 2）鋼的滲氮（氮化）鋼的滲氮（氮化） 滲氮是在一定溫度下使活性氮原子滲入工件表面的化學(xué)熱滲氮是在一定溫度下使活性氮原子滲入工件表面的化學(xué)熱處理工藝。處理工藝。 七、熱處理工藝的應(yīng)用七、熱處理工藝的應(yīng)用 1、熱處理技術(shù)條件的標(biāo)注、熱處理技術(shù)條件的標(biāo)注 設(shè)計(jì)者根據(jù)零件的性能要求，提出熱處理技術(shù)條件，并標(biāo)設(shè)計(jì)者根據(jù)零件的性能要求，提出熱處理技術(shù)條件，并標(biāo)注在零件圖上。其內(nèi)容包括最終

39、熱處理方法及熱處理后應(yīng)達(dá)到注在零件圖上。其內(nèi)容包括最終熱處理方法及熱處理后應(yīng)達(dá)到的力學(xué)性能，供熱處理生產(chǎn)及檢驗(yàn)時(shí)用。的力學(xué)性能，供熱處理生產(chǎn)及檢驗(yàn)時(shí)用。 熱處理技術(shù)條件可用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的熱處理代號(hào)來(lái)標(biāo)注，熱處理技術(shù)條件可用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的熱處理代號(hào)來(lái)標(biāo)注，也可用簡(jiǎn)單的文字和數(shù)字來(lái)說(shuō)明。一般零件只標(biāo)出硬度值。也可用簡(jiǎn)單的文字和數(shù)字來(lái)說(shuō)明。一般零件只標(biāo)出硬度值。 標(biāo)定的硬度值允許有一定的波動(dòng)范圍，布氏硬度值一般為標(biāo)定的硬度值允許有一定的波動(dòng)范圍，布氏硬度值一般為3040個(gè)單位左右，洛氏硬度值為個(gè)單位左右，洛氏硬度值為5個(gè)單位左右。個(gè)單位左右。 熱處理技術(shù)條件一般標(biāo)注在零件圖標(biāo)題欄的上方（技術(shù)要熱處理

40、技術(shù)條件一般標(biāo)注在零件圖標(biāo)題欄的上方（技術(shù)要求中），所標(biāo)的內(nèi)容應(yīng)合理，不需規(guī)定具體的熱處理工藝，熱求中），所標(biāo)的內(nèi)容應(yīng)合理，不需規(guī)定具體的熱處理工藝，熱處理工作者可根據(jù)材料成分及技術(shù)要求等，結(jié)合實(shí)際情況和操處理工作者可根據(jù)材料成分及技術(shù)要求等，結(jié)合實(shí)際情況和操作水平等因素決定。作水平等因素決定。2、熱處理工藝位置、熱處理工藝位置 1）預(yù)先熱處理）預(yù)先熱處理 （1）退火、正火的工序位置）退火、正火的工序位置 退火和正火作為預(yù)先熱處理通常安排在毛坯生產(chǎn)之后，粗退火和正火作為預(yù)先熱處理通常安排在毛坯生產(chǎn)之后，粗加工之前。其作用是消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒，均勻組加工之前。其作用是消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力，細(xì)

41、化晶粒，均勻組織，改善切削加工性，為最終熱處理作好組織準(zhǔn)備?？棧纳魄邢骷庸ば?，為最終熱處理作好組織準(zhǔn)備。 退火（或正火）工藝路線一般為：毛坯生產(chǎn)退火（或正火）工藝路線一般為：毛坯生產(chǎn)退火（或正退火（或正火）火）切削加工。切削加工。（2）調(diào)質(zhì)處理的工序位置）調(diào)質(zhì)處理的工序位置 一般安排在粗加工之后，半精加工或精加工之前，其目的一般安排在粗加工之后，半精加工或精加工之前，其目的是提高零件的綜合力學(xué)性能。是提高零件的綜合力學(xué)性能。 調(diào)質(zhì)工藝路線一般為：下料調(diào)質(zhì)工藝路線一般為：下料鍛造鍛造正火（或退火）正火（或退火）粗粗加工加工調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)半精加工（或精加工）。半精加工（或精加工）。2）最終熱處理）最終

42、熱處理 最終熱處理包括各種淬火、回火及化學(xué)熱處理。其工序位最終熱處理包括各種淬火、回火及化學(xué)熱處理。其工序位置一般安排在半精加工之后，磨削之前。置一般安排在半精加工之后，磨削之前。（1）淬火工序位置）淬火工序位置 整體淬火工藝路線一般為：下料整體淬火工藝路線一般為：下料鍛造鍛造退火（正火）退火（正火）粗粗加工、半精加工加工、半精加工淬火、回火淬火、回火磨削。磨削。表面淬火工藝路線一般為：下料表面淬火工藝路線一般為：下料鍛造鍛造退火（正火）退火（正火）粗粗加工加工調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)半精加工半精加工表面淬火表面淬火低溫回火低溫回火磨削。磨削。（2）滲碳工序位置）滲碳工序位置整體滲碳的工藝路線一般為：下料整體

43、滲碳的工藝路線一般為：下料鍛造鍛造退火（正火）退火（正火）粗加工、半精加工粗加工、半精加工滲碳滲碳淬火、低溫回火淬火、低溫回火磨削。磨削。局部滲碳的工藝路線一般為：下料局部滲碳的工藝路線一般為：下料鍛造鍛造退火（正火）退火（正火）粗加工、半精加工粗加工、半精加工保護(hù)非滲碳部位保護(hù)非滲碳部位滲碳滲碳切除防滲余量切除防滲余量淬火、低溫回火淬火、低溫回火磨削。磨削。（3）滲氮工序位置）滲氮工序位置 滲氮零件（滲氮零件（38CrMoAlA鋼）的工藝路線一般為：下料鋼）的工藝路線一般為：下料鍛造鍛造退火退火粗加工粗加工調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)半精加工半精加工去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火粗磨粗磨滲氮滲氮精磨或研磨。精磨或研磨。3

44、、熱處理零件結(jié)構(gòu)的工藝性、熱處理零件結(jié)構(gòu)的工藝性 熱處理零件結(jié)構(gòu)工藝性是指在設(shè)計(jì)需要進(jìn)行熱處理零件熱處理零件結(jié)構(gòu)工藝性是指在設(shè)計(jì)需要進(jìn)行熱處理零件時(shí)，既要考慮保證零件的使用性能要求，又要考慮熱處理工藝時(shí)，既要考慮保證零件的使用性能要求，又要考慮熱處理工藝對(duì)零件結(jié)構(gòu)的要求。對(duì)零件結(jié)構(gòu)的要求。 如果零件結(jié)構(gòu)工藝性不合理，則可能造成淬火變形、開(kāi)裂如果零件結(jié)構(gòu)工藝性不合理，則可能造成淬火變形、開(kāi)裂等熱處理缺陷，從而使零件等熱處理缺陷，從而使零件 報(bào)廢，造成不必要的損失。一般報(bào)廢，造成不必要的損失。一般應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1）避免尖角與棱角）避免尖角與棱角 2）避免截面厚薄懸殊，合理安排空洞

45、和鍵槽）避免截面厚薄懸殊，合理安排空洞和鍵槽 3）采用封閉、對(duì)稱結(jié)構(gòu)）采用封閉、對(duì)稱結(jié)構(gòu) 4）采用組合結(jié)構(gòu)）采用組合結(jié)構(gòu) 八、熱處理新技術(shù)簡(jiǎn)介八、熱處理新技術(shù)簡(jiǎn)介 激光熱處理 計(jì)算機(jī)在熱處理中的應(yīng)用 真空熱處理 可控氣氛熱處理 形變熱處理 課題四低合金鋼和合金鋼 教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)： 常用低合金鋼、合金結(jié)構(gòu)的牌號(hào)、性能及用途。常用低合金鋼、合金結(jié)構(gòu)的牌號(hào)、性能及用途。 教學(xué)難點(diǎn)：教學(xué)難點(diǎn)： 合金元素對(duì)鋼性能的影響、低合金鋼，合金結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)與合金元素對(duì)鋼性能的影響、低合金鋼，合金結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)與應(yīng)用之間的一般關(guān)系。應(yīng)用之間的一般關(guān)系。一、合金鋼的分類及牌號(hào)一、合金鋼的分類及牌號(hào) 1、低合金鋼的分類及

46、牌號(hào)、低合金鋼的分類及牌號(hào) 1）低合金鋼的分類）低合金鋼的分類 （1）按主要質(zhì)量等級(jí)分類）按主要質(zhì)量等級(jí)分類 分普通質(zhì)量低合金鋼、優(yōu)質(zhì)低合金鋼和特殊質(zhì)量低合金鋼。分普通質(zhì)量低合金鋼、優(yōu)質(zhì)低合金鋼和特殊質(zhì)量低合金鋼。（2）按主要性能和使用特性分類）按主要性能和使用特性分類 分為可焊接的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、低合金耐候鋼、低合分為可焊接的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、低合金耐候鋼、低合金鋼筋鋼、鐵道用低合金鋼、礦用低合金鋼、其他低合金鋼等。金鋼筋鋼、鐵道用低合金鋼、礦用低合金鋼、其他低合金鋼等。 2）低合金鋼的牌號(hào)）低合金鋼的牌號(hào) （1）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 表示方法與碳素結(jié)構(gòu)鋼相同。例：表

47、示方法與碳素結(jié)構(gòu)鋼相同。例：Q345。（2）易切削結(jié)構(gòu)鋼）易切削結(jié)構(gòu)鋼 以以“易易”字的漢語(yǔ)拼音字首字的漢語(yǔ)拼音字首“Y”為首，其后數(shù)字表示平均為首，其后數(shù)字表示平均碳碳含量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)，鋼中含錳量較高時(shí)標(biāo)出含量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)，鋼中含錳量較高時(shí)標(biāo)出“Mn”。例：。例：Y40Mn。2、合金鋼的分類及牌號(hào)、合金鋼的分類及牌號(hào) 1）合金鋼的分類）合金鋼的分類 按主要性能和使用特性分為工程結(jié)構(gòu)用合金鋼、機(jī)械結(jié)構(gòu)按主要性能和使用特性分為工程結(jié)構(gòu)用合金鋼、機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼、軸承鋼、工具鋼、不銹、耐蝕和耐熱鋼、特殊物理用合金鋼、軸承鋼、工具鋼、不銹、耐蝕和耐熱鋼、特殊物理性能鋼等。性能鋼等。2）合金鋼的牌號(hào)）合金鋼的

48、牌號(hào) （1）機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼和工程結(jié)構(gòu)合金鋼）機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼和工程結(jié)構(gòu)合金鋼調(diào)質(zhì)處理合金結(jié)構(gòu)鋼、表面硬化合金結(jié)構(gòu)鋼、合金彈簧結(jié)構(gòu)調(diào)質(zhì)處理合金結(jié)構(gòu)鋼、表面硬化合金結(jié)構(gòu)鋼、合金彈簧結(jié)構(gòu)鋼。鋼。 兩位數(shù)字兩位數(shù)字+元素符號(hào)元素符號(hào)+ 數(shù)字?jǐn)?shù)字 （+A）(碳含量萬(wàn)分?jǐn)?shù)碳含量萬(wàn)分?jǐn)?shù))(所含合金元素所含合金元素)(該元素含量百萬(wàn)分?jǐn)?shù)該元素含量百萬(wàn)分?jǐn)?shù)) (硫硫磷含量少鋼質(zhì)量高磷含量少鋼質(zhì)量高) 例：例：18Cr2Ni4WA。高錳耐磨鋼。高錳耐磨鋼。 ZG + Mn+ 數(shù)字?jǐn)?shù)字(鑄鋼漢語(yǔ)拼音字首鑄鋼漢語(yǔ)拼音字首)(錳錳) (平均含錳量的百分?jǐn)?shù)平均含錳量的百分?jǐn)?shù)) 例：例：ZGMn13-1。（2）軸承鋼）軸

49、承鋼 GCr+ （+元素符號(hào)元素符號(hào)+數(shù)字）數(shù)字）(G：“滾滾”漢語(yǔ)拼音字首；漢語(yǔ)拼音字首；Cr:鉻；鉻；：平均含鉻量千分?jǐn)?shù)；：平均含鉻量千分?jǐn)?shù)；元素符號(hào)：若還有其他元素；數(shù)字：含量百分?jǐn)?shù)。）元素符號(hào)：若還有其他元素；數(shù)字：含量百分?jǐn)?shù)。） 例：例：GCr15SiMn。（3）合金工具鋼）合金工具鋼 表示方法與合金彈簧鋼類似，差別在于：若鋼中的表示方法與合金彈簧鋼類似，差別在于：若鋼中的WC1%時(shí)，牌號(hào)前的數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾；若鋼中的時(shí)，牌號(hào)前的數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾；若鋼中的WC1%時(shí)，牌號(hào)前不標(biāo)出含碳量。時(shí)，牌號(hào)前不標(biāo)出含碳量。 例：例：9Mn2V。（4）高速工具鋼）高速工具鋼

50、 表示方法與合金工具鋼類似，主要差別是無(wú)論鋼中的含表示方法與合金工具鋼類似，主要差別是無(wú)論鋼中的含碳量多少，均不在牌號(hào)前標(biāo)出數(shù)字。例：碳量多少，均不在牌號(hào)前標(biāo)出數(shù)字。例：W18Cr4V。（5）不銹鋼和耐熱鋼）不銹鋼和耐熱鋼 表示方法與合金工具鋼類似，只是當(dāng)表示方法與合金工具鋼類似，只是當(dāng)WC0.03%或或WC0.08%時(shí)，其牌號(hào)前的數(shù)字分別用時(shí)，其牌號(hào)前的數(shù)字分別用“00”或或“0”代替。代替。 例：例：3Cr13；00Cr17Ni14Mo2。二、合金元素在鋼中的作用二、合金元素在鋼中的作用 1、合金元素在鋼中的存在形式及作用、合金元素在鋼中的存在形式及作用 1）合金元素與鐵作用形成固溶體）合

51、金元素與鐵作用形成固溶體 合金元素可以溶入合金元素可以溶入-Fe或或-Fe中，形成含合金元素的鐵中，形成含合金元素的鐵素體或奧氏體。合金元素的溶入，將導(dǎo)致鐵素體或奧氏體的晶素體或奧氏體。合金元素的溶入，將導(dǎo)致鐵素體或奧氏體的晶格畸變，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化。硅、錳、鎳等元素對(duì)鐵素體的強(qiáng)化效格畸變，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化。硅、錳、鎳等元素對(duì)鐵素體的強(qiáng)化效果顯著。果顯著。 2）合金元素與碳作用形成合金碳化物）合金元素與碳作用形成合金碳化物 大多數(shù)合金元素能與碳作用形成合金碳化物，熔點(diǎn)高、硬大多數(shù)合金元素能與碳作用形成合金碳化物，熔點(diǎn)高、硬度高、不易分解，呈顆粒狀分布在晶界上，可細(xì)化晶粒，提高度高、不易分解，呈顆粒狀分

52、布在晶界上，可細(xì)化晶粒，提高鋼的強(qiáng)度和硬度。鋼的強(qiáng)度和硬度。 2、合金元素對(duì)鋼熱處理的影響、合金元素對(duì)鋼熱處理的影響 1）合金元素對(duì)加熱時(shí)奧氏體化的影響）合金元素對(duì)加熱時(shí)奧氏體化的影響 大多數(shù)合金元素能減慢碳的擴(kuò)散速度，加之合金碳化物穩(wěn)大多數(shù)合金元素能減慢碳的擴(kuò)散速度，加之合金碳化物穩(wěn)定、難溶解，顯著減慢碳及合金元素的擴(kuò)散速度，故減慢了奧定、難溶解，顯著減慢碳及合金元素的擴(kuò)散速度，故減慢了奧氏體化過(guò)程。氏體化過(guò)程。 大多數(shù)低合金鋼和合金鋼，需更高的加熱溫度、更長(zhǎng)的保大多數(shù)低合金鋼和合金鋼，需更高的加熱溫度、更長(zhǎng)的保溫時(shí)間。溫時(shí)間。 大多數(shù)合金元素（除錳、磷外）形成的碳化物，在高溫下大多數(shù)合金元

53、素（除錳、磷外）形成的碳化物，在高溫下較穩(wěn)定，且分布在奧氏體的晶界上，能有效阻止奧氏體晶粒的較穩(wěn)定，且分布在奧氏體的晶界上，能有效阻止奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，起到細(xì)化奧氏體晶粒的作用。長(zhǎng)大，起到細(xì)化奧氏體晶粒的作用。2）合金元素對(duì)冷卻時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變的影響）合金元素對(duì)冷卻時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變的影響 增加過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，固溶于奧氏體中的合金元素增加過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，固溶于奧氏體中的合金元素（除鈷以外），均程度不同地增加過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性（除鈷以外），均程度不同地增加過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性（C曲曲線右移），使鋼的淬透性增加，線右移），使鋼的淬透性增加， 降低馬氏體點(diǎn)（降低馬氏體點(diǎn)（Ms），除鈷、鋁以外，大多數(shù)合金

54、元素），除鈷、鋁以外，大多數(shù)合金元素均會(huì)降低馬氏體點(diǎn)，使合金鋼淬火后的殘余奧氏體量增加。均會(huì)降低馬氏體點(diǎn)，使合金鋼淬火后的殘余奧氏體量增加。3）合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響）合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響 1）提高鋼的耐回火性（回火穩(wěn)定性）提高鋼的耐回火性（回火穩(wěn)定性） 2）產(chǎn)生二次硬化）產(chǎn)生二次硬化 三、合金鋼三、合金鋼1、常用機(jī)械結(jié)構(gòu)和工程結(jié)構(gòu)用合金鋼、常用機(jī)械結(jié)構(gòu)和工程結(jié)構(gòu)用合金鋼 1）合金調(diào)質(zhì)鋼）合金調(diào)質(zhì)鋼 （1）用途及性能要求）用途及性能要求 用途：汽車、機(jī)床等機(jī)器中重要的零件。用途：汽車、機(jī)床等機(jī)器中重要的零件。 性能要求：良好的綜合力學(xué)性能。性能要求：良好的綜合力學(xué)性能。（2）成分、性能和

55、熱處理特點(diǎn)）成分、性能和熱處理特點(diǎn) 成分、性能：成分、性能：Wc0.250.50，保證良好的綜合力，保證良好的綜合力學(xué)性能。加入學(xué)性能。加入Cr、Mn、Si、Ni、B等可以提高淬透性、強(qiáng)化鐵等可以提高淬透性、強(qiáng)化鐵素體、細(xì)化晶粒、提高耐回火性等。素體、細(xì)化晶粒、提高耐回火性等。 熱處理：調(diào)質(zhì)處理熱處理：調(diào)質(zhì)處理（3）常用合金調(diào)質(zhì)鋼）常用合金調(diào)質(zhì)鋼 分低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼（如分低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼（如40Cr）、中淬透性合金調(diào)質(zhì)）、中淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼（如鋼（如35CrMo、38CrMoAl）、高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼（如）、高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼（如40CrNiMo、40CrMnMo）三類。）三類。2）合金滲

56、碳鋼）合金滲碳鋼 （1）用途及性能要求）用途及性能要求 用途：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱中的齒輪、內(nèi)燃機(jī)凸輪、活塞用途：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱中的齒輪、內(nèi)燃機(jī)凸輪、活塞銷等機(jī)械零件。銷等機(jī)械零件。 性能要求：零件表面高的硬度、高的耐磨性和耐疲勞性性能要求：零件表面高的硬度、高的耐磨性和耐疲勞性和耐疲勞性能，心部高的韌性和足夠的強(qiáng)度。和耐疲勞性能，心部高的韌性和足夠的強(qiáng)度。（2）成分、性能和熱處理特點(diǎn)）成分、性能和熱處理特點(diǎn) 成分、性能：成分、性能：Wc0.10.25,以保證零件心部有良以保證零件心部有良好的塑性和韌性。加入好的塑性和韌性。加入Cr、Mn、Ni、Ti、V、W、Mo、B等以等以提高鋼的淬透性，

57、細(xì)化晶粒，在滲碳層獲得均勻細(xì)小的耐磨碳提高鋼的淬透性，細(xì)化晶粒，在滲碳層獲得均勻細(xì)小的耐磨碳化物。熱處理：滲碳后淬火、低溫回火。化物。熱處理：滲碳后淬火、低溫回火。（3）常用合金滲碳鋼）常用合金滲碳鋼 分低淬透性合金滲碳鋼（如分低淬透性合金滲碳鋼（如20Cr、20MnV）、中淬透性）、中淬透性合金滲碳鋼（如合金滲碳鋼（如20CrMnTi）、高淬透性合金滲碳鋼（如）、高淬透性合金滲碳鋼（如18Cr2Ni4WA）三類。）三類。3）合金彈簧鋼）合金彈簧鋼 （1）用途及性能要求）用途及性能要求 用途：機(jī)械和儀表中各種彈性元件。用途：機(jī)械和儀表中各種彈性元件。 性能要求：高的彈性極限和屈強(qiáng)比、較高的疲勞

58、強(qiáng)度、足性能要求：高的彈性極限和屈強(qiáng)比、較高的疲勞強(qiáng)度、足夠的塑性和韌性。夠的塑性和韌性。（2）成分、性能和熱處理特點(diǎn)）成分、性能和熱處理特點(diǎn) 成分、性能：成分、性能：Wc0.50.7% ，保證高的彈性極限。，保證高的彈性極限。加入加入Mn、Si、Cr、Mo、W、V、B等以提高鋼的淬透性、細(xì)化等以提高鋼的淬透性、細(xì)化晶粒、耐回火性、強(qiáng)化鐵素體、提高彈性和屈強(qiáng)比等。晶粒、耐回火性、強(qiáng)化鐵素體、提高彈性和屈強(qiáng)比等。 冷成形彈簧：去應(yīng)力退火或淬火加中溫回火。冷成形彈簧：去應(yīng)力退火或淬火加中溫回火。 成形彈簧：淬火、中溫回火成形彈簧：淬火、中溫回火（3）常用合金彈簧鋼）常用合金彈簧鋼 分硅錳系合金彈簧

59、鋼（如分硅錳系合金彈簧鋼（如60Si2Mn）、硅鉻系合金彈簧鋼、）、硅鉻系合金彈簧鋼、鉻錳系合金彈簧鋼和鉻釩系合金彈簧鋼（如鉻錳系合金彈簧鋼和鉻釩系合金彈簧鋼（如50CrVA）。）。4）高錳耐磨鋼）高錳耐磨鋼 （1）用途及性能要求）用途及性能要求 用途：制造受強(qiáng)烈沖擊和巨大壓力，并要求耐磨的零件。用途：制造受強(qiáng)烈沖擊和巨大壓力，并要求耐磨的零件。 性能要求：受到強(qiáng)烈摩擦、巨大壓力和沖擊時(shí)，表面高的性能要求：受到強(qiáng)烈摩擦、巨大壓力和沖擊時(shí)，表面高的硬度和耐磨性，心部良好的韌性和塑性，較高的抗沖能力。硬度和耐磨性，心部良好的韌性和塑性，較高的抗沖能力。（2）成分、性能）成分、性能和熱處理特點(diǎn)和熱處

60、理特點(diǎn) 成分、性能：成分、性能：Wc0.901.50，WMn1114，鑄態(tài)組織為奧氏體和大量的碳化物，性能硬而脆。鑄態(tài)組織為奧氏體和大量的碳化物，性能硬而脆。 熱處理：水韌處理，強(qiáng)度、硬度（熱處理：水韌處理，強(qiáng)度、硬度（180230HBS）不）不高，塑性、韌性好。高，塑性、韌性好。（3）常用高錳耐磨鋼）常用高錳耐磨鋼 ZGMn13-1等。等。2、軸承鋼、軸承鋼 1）用途及性能要求）用途及性能要求 用途：制造各種滾動(dòng)軸承的元件，如滾珠、滾柱和內(nèi)外套用途：制造各種滾動(dòng)軸承的元件，如滾珠、滾柱和內(nèi)外套圈等。圈等。 性能要求：很高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性，很高的接觸疲勞性能要求：很高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性，