工程材料第八、九章講

1、十、特殊性能鋼：十、特殊性能鋼：v1 1、不銹鋼不銹鋼v不銹鋼是指在大氣和一般腐蝕介質(zhì)中具有很高耐蝕性不銹鋼是指在大氣和一般腐蝕介質(zhì)中具有很高耐蝕性的鋼種。的鋼種。v從下面這幾個(gè)方面介紹：從下面這幾個(gè)方面介紹： 腐蝕現(xiàn)象、腐蝕概念腐蝕現(xiàn)象、腐蝕概念（化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕）、腐蝕特點(diǎn)腐蝕特點(diǎn)（化學(xué)腐蝕-氧化膜或鈍化膜；電化學(xué)腐蝕-有3）、提高耐蝕性途徑、常用鋼。、提高耐蝕性途徑、常用鋼。上一頁(yè) 結(jié)束放映下一頁(yè)本章首頁(yè)教程首頁(yè) 、腐蝕現(xiàn)象、腐蝕現(xiàn)象v例：剛在高溫下的氧化，鋼的生銹、脫碳，熱處理爐的構(gòu)件及電熱絲的損壞，汽輪機(jī)葉片的損壞，船舶殼體的損壞，石油、化工設(shè)備的損壞，等等，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，因腐蝕

2、而不能繼續(xù)使用的金屬件占其產(chǎn)量的10%。腐蝕是相當(dāng)嚴(yán)重的，因此提高抗蝕性和耐蝕性是非常重要的！、腐蝕概念、腐蝕概念1 1、化學(xué)腐蝕：、化學(xué)腐蝕：COCO2 2 CO+FeO CO+FeOFe + OFe + O2 2 FeOFeOH H2 2O HO H2 2+FeO+FeO上一頁(yè) 結(jié)束放映下一頁(yè)本章首頁(yè)教程首頁(yè)2 2、電化學(xué)腐蝕：、電化學(xué)腐蝕：v例：鋼的生銹、珠光體組織的顯示、輪船殼體在海例：鋼的生銹、珠光體組織的顯示、輪船殼體在海水中的腐蝕水中的腐蝕 。條件有條件有3 3：需要不同電極電位的物體或區(qū)域；：需要不同電極電位的物體或區(qū)域； 有電解質(zhì)溶液存在；有電解質(zhì)溶液存在； 三者互相接觸，形

3、成微電池或原電池；三者互相接觸，形成微電池或原電池；、防止金屬腐蝕的方法：、防止金屬腐蝕的方法：1 1、表面保護(hù)：噴漆、電鍍、表面保護(hù)：噴漆、電鍍；2 2、合金化、合金化: :加入合金元素，提高金屬本身的抗腐蝕性；加入合金元素，提高金屬本身的抗腐蝕性；提高電極電位提高電極電位: :加加CrCr；在室溫得到單相組織：加在室溫得到單相組織：加CrCr、NiNi；形成致密的、穩(wěn)定的、連續(xù)的氧化膜或鈍化膜。形成致密的、穩(wěn)定的、連續(xù)的氧化膜或鈍化膜。上一頁(yè) 結(jié)束放映下一頁(yè) 、常用不銹鋼：、常用不銹鋼：1 1、鐵素體不銹鋼、鐵素體不銹鋼; ; 例例1Cr171Cr17 由于含由于含CrCr高高 耐腐蝕性好

4、耐腐蝕性好; ; Cr Cr是縮小是縮小r r相區(qū)的元素，相區(qū)的元素，為單相為單相F F組織組織, , F F塑性好、強(qiáng)度低；塑性好、強(qiáng)度低； 主要用于制作化工設(shè)備的容器、管道。主要用于制作化工設(shè)備的容器、管道。2 2、馬氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼; ; 例例1Cr131Cr13、2Cr13 2Cr13 4Cr134Cr13； 由于含由于含CrCr低，耐腐蝕性差些。但得到低，耐腐蝕性差些。但得到M M組織；組織；用于要求機(jī)械性能高，有一定耐蝕性的工件用于要求機(jī)械性能高，有一定耐蝕性的工件；例；例3 3、奧氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼; ; 例例 18-818-8型，型，0Cr18Ni9 0Cr18N

5、i9 1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti CrCr主要作用為了產(chǎn)生鈍化，主要作用為了產(chǎn)生鈍化， NiNi擴(kuò)大擴(kuò)大r r相區(qū)、降低相區(qū)、降低MsMs到室溫以下，得到到室溫以下，得到r r組織。組織。具有很高耐蝕性，塑、韌性好，切削性差，韌性好，焊接性好；具有很高耐蝕性，塑、韌性好，切削性差，韌性好，焊接性好；但價(jià)格貴。但價(jià)格貴。 主要用于在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中工作的零件！主要用于在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中工作的零件！結(jié)束放映十一十一、耐磨鋼耐磨鋼（高錳鋼）：（高錳鋼）： 在強(qiáng)烈在強(qiáng)烈沖擊載荷沖擊載荷和和嚴(yán)重磨損嚴(yán)重磨損條件下工作，要求具有良好韌條件下工作，要求具有良好韌性和耐磨性的鋼。性和耐磨性的鋼。1.1.

6、成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 1.01.01.31.3C C 11111414MnMn 2.2.性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)有強(qiáng)烈的加工硬化現(xiàn)象，機(jī)加工困難，只能鑄造成有強(qiáng)烈的加工硬化現(xiàn)象，機(jī)加工困難，只能鑄造成型。但鑄態(tài)硬而脆，需作水韌處理才型。但鑄態(tài)硬而脆，需作水韌處理才具有良好韌性具有良好韌性和耐磨性。和耐磨性。水韌處理水韌處理: :將高錳鋼加熱到將高錳鋼加熱到1000100011001100，保溫，使，保溫，使碳化物全部溶入碳化物全部溶入A A中，然后快速水冷，獲得中，然后快速水冷，獲得均勻的均勻的A A組織組織。 A A組織，塑、韌性好，硬度低，但受到強(qiáng)烈沖擊、嚴(yán)重摩擦和強(qiáng)組織，塑、韌性好，硬度低，但受到強(qiáng)

7、烈沖擊、嚴(yán)重摩擦和強(qiáng)大的壓力時(shí)，表層大的壓力時(shí)，表層A A發(fā)生塑變產(chǎn)生強(qiáng)烈的加工硬化，而且還有馬氏發(fā)生塑變產(chǎn)生強(qiáng)烈的加工硬化，而且還有馬氏體產(chǎn)生，硬化效果非常強(qiáng)烈?？蛇_(dá)體產(chǎn)生，硬化效果非常強(qiáng)烈。可達(dá)525256HRC56HRC，使耐磨性顯著提高，使耐磨性顯著提高，而心部仍保持良好塑性，韌性的而心部仍保持良好塑性，韌性的A A狀態(tài)。狀態(tài)。ZGMn13ZGMn13、ZGMn12Cr2ZGMn12Cr2、ZGMn12Mo2ZGMn12Mo2應(yīng)用應(yīng)用: :坦克、拖拉機(jī)履帶板；防彈板，保險(xiǎn)箱鋼板。坦克、拖拉機(jī)履帶板；防彈板，保險(xiǎn)箱鋼板。上一頁(yè) 結(jié)束放映下一頁(yè)本章首頁(yè)教程首頁(yè)第八章 鑄 鐵v二、灰口鑄鐵v

8、三、球墨鑄鐵v四、蠕墨鑄鐵v五、可鍛鑄鐵v一、概述 1鑄鐵的石墨化過(guò)程 2鑄鐵中的合金元素 3鑄鐵的組織和分類 4鑄鐵性能特點(diǎn)結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)鑄鐵：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于鑄鐵：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.11%2.11%并含有并含有較高的較高的SiSi，還有較，還有較 高的雜質(zhì)元素高的雜質(zhì)元素S S、P P的鐵碳合金。的鐵碳合金。、鑄鐵的成分特點(diǎn)、鑄鐵的成分特點(diǎn) 與碳鋼相比，除了有較高的與碳鋼相比，除了有較高的C C、SiSi外，還有較高的雜質(zhì)元素外，還有較高的雜質(zhì)元素S S、P P。 、鑄鐵中的、鑄鐵中的碳碳主要有如下主要有如下三種形式三種形式分布：分布： 溶于鐵晶格的間隙中，溶于鐵晶格的間隙中

9、，形成間隙固溶體形成間隙固溶體。如鐵素體、。如鐵素體、奧氏體；奧氏體； 與與FeFe生成化合物，如生成化合物，如Fe3CFe3C碳化物碳化物存在；存在； 以游離的以游離的石墨石墨（G G）形式析出。）形式析出。機(jī)械制造工業(yè)用的機(jī)械制造工業(yè)用的鑄鐵中，碳主要鑄鐵中，碳主要以以石墨石墨（G G）形式存）形式存在。在。結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)一、概述一、概述結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)如圖 1 1鑄鐵的石墨化過(guò)程鑄鐵的石墨化過(guò)程v石墨化過(guò)程就是鑄鐵中碳原子以石墨(G)形式析出的過(guò)程。（相圖分析） vFe-CFe-C雙重相圖雙重相圖v石墨形成石墨形成(石墨化)過(guò)程可分為3個(gè)階段：v第一階段石墨

10、化（G、G共晶）過(guò)程-決定了石墨形態(tài)v第三階段石墨化（G共析 、G）過(guò)程-決定了基體組織(F、P、F+P)。結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)第三階段：第三階段：共晶及共晶溫度以上的石共晶及共晶溫度以上的石墨化過(guò)程稱為第一階段石墨化過(guò)程稱為第一階段石墨化；墨化；共析及共析溫度以下的石共析及共析溫度以下的石墨化過(guò)程稱為第三階段石墨化過(guò)程稱為第三階段石墨化。墨化。結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)1 12 23 32影響石墨化的因素影響石墨化的因素v影響石墨化的因素影響石墨化的因素（兩個(gè)）：化學(xué)成分化學(xué)成分和冷卻速度冷卻速度。v化學(xué)成分影響分為兩大類 C C、SiSi- -促進(jìn)石墨化促進(jìn)石墨化的元素。 M

11、nMn、S S、MgMg- -阻礙石墨化阻礙石墨化的元素。 MgMg又是促進(jìn)促進(jìn)石墨球化球化的元素（球-） P P的影響：磷是促進(jìn)石墨化不十分強(qiáng)烈的元素。vV V冷冷越慢越慢，愈有利于C原子的擴(kuò)散，對(duì)石墨化愈有利。石墨化愈有利。結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)3 3鑄鐵的組織和分類鑄鐵的組織和分類鑄鐵的鑄鐵的組織組織相當(dāng)于相當(dāng)于金屬基體上金屬基體上分布著不同形態(tài)的分布著不同形態(tài)的石墨石墨。 金屬基體有金屬基體有P P、F F、F FP P，經(jīng)熱處理后有，經(jīng)熱處理后有M M、B B等組織，等組織，它們相當(dāng)于鋼的組織。它們相當(dāng)于鋼的組織。 鑄鐵的分類鑄鐵的分類根據(jù)石墨的根據(jù)石墨的形態(tài)分類形態(tài)分類：

12、灰鑄鐵灰鑄鐵：片狀片狀石墨石墨的鑄鐵 普通灰鑄鐵 、 孕育鑄鐵 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵：團(tuán)絮狀團(tuán)絮狀石墨； 球墨鑄鐵球墨鑄鐵：球狀球狀石墨； 蠕墨鑄鐵：蠕蟲狀石墨。如圖所示。結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè) 灰灰口口鑄鐵鑄鐵分為分為灰鑄鐵灰鑄鐵：石墨呈片狀石墨呈片狀（ ）球墨鑄鐵：球墨鑄鐵：石墨呈球狀石墨呈球狀 （ ）蠕墨鑄鐵：蠕墨鑄鐵：石墨呈蠕蟲狀石墨呈蠕蟲狀 （ ）可鍛鑄鐵：可鍛鑄鐵：石墨呈團(tuán)絮狀石墨呈團(tuán)絮狀 （ ）灰口鑄鐵根據(jù)組織中石墨形態(tài)的不同可分為四類：灰口鑄鐵根據(jù)組織中石墨形態(tài)的不同可分為四類：灰口鑄鐵的分類灰口鑄鐵的分類結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)根據(jù)根據(jù)

13、石墨化程度石墨化程度（斷口顏色）（斷口顏色）分類分類： 第一、二、三第一、二、三階段石墨化過(guò)程階段石墨化過(guò)程全部被抑制全部被抑制，碳幾乎全，碳幾乎全部以部以Fe3CFe3C析出。凝固后斷口呈白亮的顏色，故稱得到析出。凝固后斷口呈白亮的顏色，故稱得到白白口鑄鐵口鑄鐵；(硬而脆，應(yīng)用較少)。第一、二第一、二階段石墨化過(guò)程能夠階段石墨化過(guò)程能夠充分進(jìn)行充分進(jìn)行，凝固后斷口，凝固后斷口呈灰暗色，故稱為呈灰暗色，故稱為灰口鑄鐵灰口鑄鐵第一第一階段石墨化階段石墨化部分進(jìn)行部分進(jìn)行，凝固后斷口夾雜著白亮的，凝固后斷口夾雜著白亮的滲碳體和暗灰色的石墨，故稱為滲碳體和暗灰色的石墨，故稱為麻口鑄鐵；麻口鑄鐵；。結(jié)

14、束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)4 4鑄鐵性能特點(diǎn)鑄鐵性能特點(diǎn)v力學(xué)性能主要取決于基體組織基體組織及石墨石墨（數(shù)量、形狀、大小、分布）。v石墨的形態(tài)對(duì)鑄鐵的力學(xué)性能影響較大，分布在基體上的石墨，可看做石墨，可看做孔、洞、裂紋孔、洞、裂紋。 G G：3 3 5HBS5HBS； bb2020； 接近接近0 0 P P：160160200HBS200HBS； bb 800 800 10001000 F F：5050 80HBS80HBS； bb 350 350 400400結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)v力學(xué)性能：力學(xué)性能：與鋼比與鋼比 強(qiáng)度低強(qiáng)度低（b灰鐵最低，球鐵最好）、塑、韌性差塑、韌性差（不能鍛

15、造）石墨減小有效承載截面積，破壞了基體金屬的連續(xù)性，所以強(qiáng)度低。石墨尖端易使鑄件在承載時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力集中，形成脆性斷裂，所以塑、韌性差。v其它性能其它性能：由于石墨的存在，賦予鑄鐵許多鋼所不及的性能 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：切削加工性切削加工性好好（切屑易斷，潤(rùn)滑作用）、耐磨性、耐磨性好好（潤(rùn)滑劑、儲(chǔ)油）、消震性、消震性好好（鋼的十倍，石墨密度小，能迅速吸收震動(dòng)）、 鑄造性鑄造性好好（接近共晶成分）和低的缺口敏感性。和低的缺口敏感性。結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)v此外：此外：鑄鐵的碳含量高，其成分接近共晶成分，因此，鑄鐵鑄鐵熔點(diǎn)低熔點(diǎn)低，約為1200左右，鐵水流動(dòng)性好鐵水流動(dòng)性好；石墨結(jié)晶時(shí)體積膨脹，所以鑄造

16、收縮率小，其鑄造性能優(yōu)于鋼其鑄造性能優(yōu)于鋼。 結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)v一般說(shuō)來(lái)，石墨的數(shù)量越少，分布越分散，形狀越一般說(shuō)來(lái)，石墨的數(shù)量越少，分布越分散，形狀越接近球形，則鑄鐵的強(qiáng)度、塑性和韌性越高。接近球形，則鑄鐵的強(qiáng)度、塑性和韌性越高。 對(duì)基體強(qiáng)度的利用率：灰鐵最差（30-50%），球鐵最好達(dá)（ 70-90% ）。v改善鑄鐵性能的關(guān)鍵是改變石墨的形態(tài)！改善鑄鐵性能的關(guān)鍵是改變石墨的形態(tài)！ v 1灰鑄鐵的牌號(hào)v 2影響灰鑄鐵組織和性能的因素v 3孕育處理 結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)二、灰鑄鐵( (常被稱為灰口鑄鐵常被稱為灰口鑄鐵) ) 灰鑄鐵是石墨呈片狀分布的鑄鐵，它是應(yīng)用最廣的灰

17、鑄鐵是石墨呈片狀分布的鑄鐵，它是應(yīng)用最廣的一類鑄鐵。在各類鑄鐵的總產(chǎn)量中，灰鑄鐵所占的比一類鑄鐵。在各類鑄鐵的總產(chǎn)量中，灰鑄鐵所占的比重最大，約占重最大，約占8080以上。以上。 1 1灰鑄鐵的牌號(hào)灰鑄鐵的牌號(hào)v用用“HTxxxHTxxx”表示表示，例如HT150， 150150表示表示30mm30mm試樣的試樣的最低抗拉強(qiáng)度為最低抗拉強(qiáng)度為150MPa150MPa的灰口鑄鐵的灰口鑄鐵。v普通灰鑄鐵有：普通灰鑄鐵有：HTl00HTl00、HT150HT150、HT200HT200和和HT250 HT250 ，v孕育灰鑄鐵有：孕育灰鑄鐵有：HT300HT300、HT350HT350和和HT400

18、HT400。v根據(jù)基體組織不同分為：根據(jù)基體組織不同分為： F F基體灰鑄鐵基體灰鑄鐵 - HTl00- HTl00 F FP P基體灰鑄鐵基體灰鑄鐵- HT150- HT150 P P基體灰鑄鐵基體灰鑄鐵 - HT200 - HT200 、 HT250HT250最低b為150MPa灰鐵灰鐵結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)組織組織：鋼的基體（鋼的基體（F F、F + PF + P、P) + P) + 片狀石墨片狀石墨 G G a）鐵素體基體 b)鐵素體+珠光體基體 c)珠光體基體 灰鑄鐵的顯微組織圖灰鑄鐵的顯微組織圖 結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)2灰鑄鐵組織和性能特點(diǎn)v組織組織：由片狀石墨和金

19、屬基體組成片狀石墨和金屬基體組成。基體組織不同（分為F、P、F+P三種）可得到不同的灰鑄鐵。v性能： 優(yōu)良的鑄造性能（成分接近共晶點(diǎn)，其熔點(diǎn)低，流動(dòng)性好，結(jié)晶后分散縮孔少，偏析小，可鑄造復(fù)雜形狀零件）； 優(yōu)良的耐磨和消震性能； 良好的切削加工性；結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)v灰鑄鐵的力學(xué)性能：受片狀石墨的影響，它的抗拉強(qiáng)度、塑、韌及彈性模量都低于鋼；抗壓強(qiáng)度接近鋼（灰鑄鐵明顯特性。應(yīng)為硬度和抗壓強(qiáng)度主要取決基體組織 ）。對(duì)基體強(qiáng)度的利用率：灰鐵最對(duì)基體強(qiáng)度的利用率：灰鐵最差（差（30-50%30-50%），球鐵最好達(dá)（），球鐵最好達(dá)（ 70-90% 70-90%

20、 ）。）。 灰鑄鐵件的機(jī)械性能不僅與石墨片的分布類型有灰鑄鐵件的機(jī)械性能不僅與石墨片的分布類型有關(guān)，關(guān)， 而且還與石墨片的大小有關(guān)?；诣T鐵片狀石墨而且還與石墨片的大小有關(guān)?；诣T鐵片狀石墨的大小分為的大小分為8 8級(jí)，以級(jí)，以1 1級(jí)為最粗，級(jí)為最粗，8 8級(jí)為最細(xì)。級(jí)為最細(xì)。 石墨片越粗，其機(jī)械性能越差。為了獲得細(xì)片狀的石墨，通常采用孕育處理。經(jīng)過(guò)孕育處理（變質(zhì)處理）的灰鑄鐵, 稱為孕育鑄鐵。 3孕育處理v孕育處理是指鑄鐵溶液澆鑄前加入少量孕育劑（硅鐵，硅鈣），細(xì)化基體組織細(xì)化基體組織，石墨變細(xì)而均勻，提高鑄鐵的強(qiáng)度。孕育處理后的灰鑄鐵叫做孕育鑄鐵孕育鑄鐵或變質(zhì)鑄鐵變質(zhì)鑄鐵。 結(jié)束放映下一頁(yè)上

21、一頁(yè) 本章首頁(yè) 孕育鑄鐵用來(lái)制造力學(xué)性能要求高，截面尺寸變化較大孕育鑄鐵用來(lái)制造力學(xué)性能要求高，截面尺寸變化較大的大型鑄件。的大型鑄件?；诣T鐵的應(yīng)用灰鑄鐵的應(yīng)用 ：耐壓、消震性好的件耐壓、消震性好的件。如機(jī)床床身。如機(jī)床床身（要求消 震性好）、導(dǎo)軌及汽缸體導(dǎo)軌及汽缸體（要求耐磨）4、灰鑄鐵的應(yīng)用 分類分類 牌號(hào)牌號(hào) 鑄件鑄件 尺寸尺寸 b b (MP(MPa a) ) bbbb (M (MPaPa) ) 基體基體 石墨石墨 應(yīng)用應(yīng)用 普通普通灰鑄鐵灰鑄鐵 HT100 HT100 任意任意 100 100 260 260 鐵素體鐵素體 粗片粗片 機(jī)床座機(jī)床座普通普通灰鑄鐵灰鑄鐵 HT200 HT

22、200 151530 30 200200400 400 珠光體珠光體 中等中等汽缸、飛輪汽缸、飛輪 孕育孕育鑄鐵鑄鐵 HT300 HT300 151530 30 300300540 540 珠光體珠光體 較細(xì)較細(xì)重荷機(jī)床床機(jī)床床身身 孕育孕育鑄鐵鑄鐵 HT400 HT400 151530 30 400400680 680 索氏體索氏體 細(xì)小細(xì)小齒輪、高壓齒輪、高壓泵殼泵殼 5 5、熱處理：、熱處理： 常用的熱處理方法如下：常用的熱處理方法如下：去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火 加熱加熱500500600600，保溫、緩冷，消除鑄件中殘，保溫、緩冷，消除鑄件中殘余應(yīng)力，防止鑄件變形或開(kāi)裂，保證鑄件加工精度；

23、余應(yīng)力，防止鑄件變形或開(kāi)裂，保證鑄件加工精度；軟化退火軟化退火 加熱加熱850850950950，保溫、緩冷，使，保溫、緩冷，使Fe3CFe3C分解成分解成鐵和石墨，改善鑄件的切削加工性；鐵和石墨，改善鑄件的切削加工性；表面淬火表面淬火 提高表面硬度和耐磨性，如機(jī)床導(dǎo)軌面采用接觸提高表面硬度和耐磨性，如機(jī)床導(dǎo)軌面采用接觸電阻加熱表面淬火，使用壽命可提高電阻加熱表面淬火，使用壽命可提高1.51.5倍。倍。結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)（熱處理熱處理只能改變基體組織，不能改變石墨） 三、可鍛鑄鐵三、可鍛鑄鐵結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè) 由于團(tuán)絮狀石墨對(duì)鑄鐵金屬基體的割裂和引起的應(yīng)力集中作用比灰鑄

24、鐵小得多，因此，可鍛鑄鐵具有較高的強(qiáng)度可鍛鑄鐵具有較高的強(qiáng)度，特別是塑性比灰鑄鐵高得多塑性比灰鑄鐵高得多，有一定的塑性變形能力，因有一定的塑性變形能力，因而得名可鍛鑄鐵而得名可鍛鑄鐵（或展性鑄鐵，又稱為馬鐵）。 v力學(xué)性能介于力學(xué)性能介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間之間。可鍛鑄鐵不可鍛！可鍛鑄鐵不可鍛！v我國(guó)可鍛鑄鐵的牌號(hào)牌號(hào)用 “ “KT”KT”表示，若其后加拼音其后加拼音“Z”Z”，則表示珠光體可鍛鑄鐵，則表示珠光體可鍛鑄鐵。KTZ450-5KTZ450-5最低抗拉強(qiáng)度最低抗拉強(qiáng)度最低延伸率值最低延伸率值例：珠光體可鍛鑄鐵珠光體可鍛鑄鐵F F 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵KT300- 6KT3

25、00- 61球墨鑄鐵的成分和球化處理v球墨鑄鐵的成分要求比較嚴(yán)格，與灰鑄鐵相比，它的碳當(dāng)量較高，硫含量較低碳當(dāng)量較高，硫含量較低。v要進(jìn)行球化和孕育球化和孕育處理。四、球墨鑄鐵：四、球墨鑄鐵：結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè) 提高鑄鐵性能的根本途徑是改變石墨的形態(tài)。國(guó)內(nèi)常用球化劑：鎂、稀土、稀土鎂合金。國(guó)內(nèi)常用球化劑：鎂、稀土、稀土鎂合金。 鐵水在澆鑄前加入一定量的球化劑，以促使石墨結(jié)晶為球狀。鐵水在澆鑄前加入一定量的球化劑，以促使石墨結(jié)晶為球狀。 孕育處理孕育處理75%Si75%Si的硅鐵：的硅鐵： 促使生成球徑小、數(shù)量多、園整度好、分布均勻的球狀石墨。促使生成球徑小、數(shù)量多、園整度好、分布均

26、勻的球狀石墨。v牌號(hào)用“QT數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字” 例： QT40018v組織：金屬基體（F、P、F+P）上分布球狀石墨。v性能性能：力學(xué)性能大大高于灰鑄鐵（基體強(qiáng)度的利用率從灰鑄鐵的30%50%提高到70%90%），更增加了使用的可靠性。最低抗拉強(qiáng)度最低延伸率結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)2球墨鑄鐵的牌號(hào)、組織和性能抗拉強(qiáng)度高抗拉強(qiáng)度高，屈服強(qiáng)度(0.2)高，屈強(qiáng)比為0.7-0.8， 塑性與韌性高于其它各類鑄鐵。塑性與韌性高于其它各類鑄鐵。 疲勞強(qiáng)度： 球狀的疲勞強(qiáng)度最高，團(tuán)絮狀的次之，片狀的最低。且隨石球狀的疲勞強(qiáng)度最高，團(tuán)絮狀的次之，片狀的最低。且隨石墨數(shù)量增多，鑄鐵的疲勞強(qiáng)度降低。墨數(shù)量增

27、多，鑄鐵的疲勞強(qiáng)度降低。 例：例：QT400-17QT400-17QT420-10QT420-10QT500-5QT500-5QT600-2QT600-2QT700-2QT700-2QT800-2QT800-2閥體，閥蓋閥體，閥蓋機(jī)油泵齒輪機(jī)油泵齒輪柴油機(jī)等曲軸柴油機(jī)等曲軸應(yīng)用應(yīng)用 ：替代部分鑄、鍛鋼件替代部分鑄、鍛鋼件，如曲軸、連桿、軋輥、汽車后橋等v某些性能接近鋼某些性能接近鋼（如耐磨性、抗拉強(qiáng)度、彎曲疲勞強(qiáng)度），同時(shí)具有鑄鐵的其它優(yōu)良性能。同時(shí)具有鑄鐵的其它優(yōu)良性能。v球墨鑄鐵的用途組織組織 ：鋼的基體（鋼的基體（F F、F+PF+P、P P、S S、B B下下 )+)+球狀（球狀（G

28、G） a a）F F球鐵球鐵250 x 250 x b)F+Pb)F+P球鐵球鐵250 x250 x c)Pc)P球鐵球鐵200 x200 x d)Bd)B下球鐵下球鐵500 x500 x 球墨鑄鐵的顯微組織球墨鑄鐵的顯微組織結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)熱處理熱處理 ： 退火 去應(yīng)力退火（類似于灰鑄鐵），低溫退火。 低溫退火：低溫退火：700700760760，F(xiàn)e3C F + G Fe3C F + G 提高塑韌性。提高塑韌性。 正火正火 得到得到 S+ G S+ G 組織、細(xì)化均勻組織，從而提高強(qiáng)組織、細(xì)化均勻組織，從而提高強(qiáng)硬度、耐磨性。硬度、耐磨性。 調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理 組織為組織為 S

29、 S回回+ + 球狀球狀 G G 等溫淬火等溫淬火 得到 B B下下 + G+ G 組織，綜合機(jī)械性能好，但僅適于小尺寸零件。 結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)福特率先在V6柴油機(jī)上采用蠕墨鑄鐵結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)第九章第九章 非鐵金屬及其合金非鐵金屬及其合金v一、鋁及其合金鋁及其合金v二、銅及銅合金v三、鎂及鎂臺(tái)金v四、軸承合金結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)純鋁v純鋁中含有Fe、Si、Zn等雜質(zhì)元素，使性能有所下降。純鋁按純度可分為3類。(1)高純鋁 純度為99.93一99.99，主要用于科學(xué)研究及制作電容器。(2)工業(yè)高純鋁 純度為純度為98.8598.85一一99.999.9，用

30、于制作鋁箔、包鋁及冶煉鋁合金原料。(3)工業(yè)純鋁工業(yè)純鋁 純度為純度為98.098.0一一99.099.0，牌號(hào)為L(zhǎng)1L1、L2L2、L3L3、L4L4編號(hào)越大純度越低編號(hào)越大純度越低。工業(yè)純鋁可制作電線、電纜、器皿及配置合金。v純鋁的強(qiáng)度很低，不能作為結(jié)構(gòu)材料使用.結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)鋁及鋁合金有以下特性：v(1)密度低、比強(qiáng)度高密度低、比強(qiáng)度高： 純鋁的密度只有2700kgm3，僅為鐵的1/3。鋁合金的密度也很小，采用各種強(qiáng)化手段后，鋁合金可以達(dá)到與低合金鋼相近的強(qiáng)度，因此比強(qiáng)度比強(qiáng)度比一般高強(qiáng)鋼的高高。v(2)優(yōu)良的物理、化學(xué)性能優(yōu)良的物理、化學(xué)性能： 鋁的導(dǎo)電性僅次于銀、銅，

31、室溫電導(dǎo)率約為銅的64。鋁資源豐富，成本較低。鋁及鋁合金具有相當(dāng)好的抗大氣腐蝕能力。 v(3)加工性能良好加工性能良好：結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)v鋁及鋁合金(退火狀態(tài))的塑性很好，可以冷拔成細(xì)絲，切削性能也很好。高強(qiáng)鋁合金加工后經(jīng)熱處理，可達(dá)到很高的強(qiáng)度。鑄造鋁合金的鑄造性能極好。v由上述優(yōu)點(diǎn)，鋁及鋁合金在電器工程、航空及宇航電器工程、航空及宇航工業(yè)、一般機(jī)械和輕工業(yè)中都有廣泛的用途。工業(yè)、一般機(jī)械和輕工業(yè)中都有廣泛的用途。結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)一、鋁及其合金一、鋁及其合金鋁是一種面心立面心立方方金屬，密度為2.7Mg/m3。雖然與鋼相比鋁的拉伸強(qiáng)度低，但其強(qiáng)度密度比（比強(qiáng)度）卻

32、很高高，這是在選用材料時(shí)一個(gè)重要的參數(shù)，尤其對(duì)于要求輕量化的部件或設(shè)備，比如飛機(jī)、汽車等。結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)鋁合金分類：v分為形變鋁合金形變鋁合金和鑄造鋁合金鑄造鋁合金兩類：v形變鋁合金： 防銹防銹鋁鋁合金、硬硬鋁鋁合金、超硬超硬鋁鋁合金和鍛鍛鋁合金。（LF5、LY11、LC4、LD7）v鑄造鋁合金： 鑄鑄造鋁鋁合金有（ZLZL102、ZL203、ZL402）序號(hào)Si1；Cu2Mg-3；Zn-4。序號(hào)結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)純鋁純鋁1xxx 以Cu為主加元素2xxx 以Mn為主加元素3xxx 以Si為主加元素4xxx 以Mg為主加元素5xxx 以Mg、Si為主加元素6xxx

33、以Zn為主加元素7xxx 以其它元素其它元素為主加元素 8xxx按主加元素：按主加元素：變形鋁合金牌號(hào)有變形鋁合金牌號(hào)有鋁合金強(qiáng)化： 固溶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、細(xì)化組織強(qiáng)化（鑄造-變質(zhì)處理，增大冷速）、時(shí)效強(qiáng)化等等。形變鋁合金： LF：防銹防銹鋁鋁合金，Al-Mg、 Al-Mn系合金；LY：硬硬鋁鋁合金，Al-Cu-Mg系合金；LC：超硬超硬鋁鋁合金，Al-Mg-Zn-Cu系合金；LD：鍛鍛鋁合金，Al-Mg-Si-Cu系和AlCu-Mg-Ni-Fe系結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)v固溶處理：就是把合金加熱到單相固溶處理：就是把合金加熱到單相區(qū)域，區(qū)域，保溫后，快冷得到過(guò)飽和固溶體的熱處理工保溫后，

34、快冷得到過(guò)飽和固溶體的熱處理工藝。藝。v 時(shí)效處理時(shí)效處理，又稱低溫回火：是把經(jīng)過(guò)固溶處，又稱低溫回火：是把經(jīng)過(guò)固溶處理后得到的鋁基過(guò)飽和固溶體放置在室溫或理后得到的鋁基過(guò)飽和固溶體放置在室溫或加熱到某一溫度，其強(qiáng)度和硬度隨時(shí)間的延加熱到某一溫度，其強(qiáng)度和硬度隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增高，但塑性、韌性降低的工藝過(guò)程。長(zhǎng)而增高，但塑性、韌性降低的工藝過(guò)程。鋁合金的固溶處理和時(shí)效強(qiáng)化結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè)v成分在DF間：固溶處理后得過(guò)飽和固溶體；這種不穩(wěn)定組織在室溫放置室溫放置（自然時(shí)效）或低溫加熱低溫加熱（人工時(shí)效），強(qiáng)度、硬度會(huì)明顯，強(qiáng)度、硬度會(huì)明顯上升。上升。v時(shí)效硬化效果取決于固溶體的濃度濃度和時(shí)效時(shí)效溫度溫度及時(shí)間。時(shí)間。結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè) 下圖是Al-Cu合金相圖，Cu在室溫溶解度0.5%，在共晶溫度溶解度5.65%，所以Al-4%Cu合金是可以熱處理的。結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè) 本章首頁(yè) 首先加熱加熱到溶解度曲線以上，得均勻的得均勻的固溶體急冷急冷，得