常用金屬材料及熱處理

1、 常用材料及熱處理主講:潘曉輝 2012年12月前言 Introduction工程材料是構(gòu)成機(jī)械的物質(zhì)基礎(chǔ)。機(jī)械的性能取決于其使用的材料.用于機(jī)械制造的材料有上千種,我們?cè)谶x擇材料時(shí),既能保證使用性能、便于加工，又要有經(jīng)濟(jì)性，那就必須了解這些材料，認(rèn)識(shí)這些材料。 工程材料分類金屬非金屬?gòu)?fù)合材料碳鋼合金鋼鋼有色金屬塑料橡膠陶瓷聚合物聚合物基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料黑色金屬重金屬輕金屬貴金屬鑄鐵 金屬材料的金屬材料的性能性能為更合理使用金屬材料，充分發(fā)揮其作用，必須掌握各種金屬材料制成的零、構(gòu)件在正常工作情況下應(yīng)具備的性能（使用性能）及其在冷熱加工過(guò)程中材料應(yīng)具備的性能（工藝性能）。 材料的使用性能

2、包括物理性能（如比重、熔點(diǎn)、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、熱膨脹性、磁性等）、化學(xué)性能（耐用腐蝕性、抗氧化性），力學(xué)性能（機(jī)械性能）。材料的工藝性能指材料適應(yīng)冷、熱加工方法的能力。工藝性能：工藝性能：指材料承受各種加工、處理的能力的那些性能。 1. 鑄造性能：鑄造性能：指金屬或合金是否適合鑄造的一些工藝性能，主要包括流動(dòng)性能、充滿鑄模能力；收縮性、鑄件凝固時(shí)體積收縮的能力；偏析指化學(xué)成分不均性。 2. 2. 焊接性能：焊接性能：指金屬材料通過(guò)加熱或加熱和加壓焊接方法，把兩個(gè)或兩個(gè)以上金屬材料焊接到一起，接口處能滿足使用目的的特性。 3. 冷彎性能：冷彎性能：指金屬材料在常溫下能承受彎曲而不破裂性能。彎曲程度

3、一般用彎曲角度（外角）或彎心直徑 d對(duì)材料厚度 a的比值表示，a愈大或 d/a愈小，則材料的冷彎性愈好。 工藝性能工藝性能4. 沖壓性能沖壓性能：金屬材料承受沖壓變形加工而不破裂的能力。在常溫進(jìn)行沖壓叫冷沖壓。檢驗(yàn)方法用杯突試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。5. 鍛造性能鍛造性能：金屬材料在鍛壓加工中能承受塑性變形而不破裂的能力。 化學(xué)性能化學(xué)性能化學(xué)性能化學(xué)性能：指金屬材料與周圍介質(zhì)掃觸時(shí)抵抗發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)的性能。 1. 耐腐蝕性耐腐蝕性：指金屬材料抵抗各種介質(zhì)侵蝕的能力。 2. 抗氧化性抗氧化性：指金屬材料在高溫下，抵抗產(chǎn)生氧化皮能力。 腐蝕的概念 金屬表面受到外部介質(zhì)作用而逐漸破壞的現(xiàn)象稱為腐蝕或者銹

4、蝕。腐蝕通常分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種類型。 金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕，稱為電化學(xué)腐蝕；金屬在非電解質(zhì)中的腐蝕，稱為化學(xué)腐蝕。 大部分金屬的腐蝕是電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕示意圖 電化學(xué)腐蝕實(shí)際上是電池作用。-Fe+CuH2SO4e鐵和銅在電解質(zhì)H2SO4溶液中形成了一個(gè)電池，由于鐵的電極電位低，為陽(yáng)極，銅的電極電位高，為陰極，所以鐵被溶解，而在陰極上就放出氫氣。化學(xué)腐蝕 化學(xué)腐蝕就是金屬與介質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 在干燥環(huán)境下鋼鐵表面的紅色銹蝕就是屬于化學(xué)腐蝕： 4Fe+3O2=2 Fe2 O3當(dāng)氧氣含量不足時(shí)，反應(yīng)物為FeO(黑色）鋼鐵氧化發(fā)黑的成分是Fe3 O4 機(jī)械性能機(jī)械性能是指金屬材料

5、在外力作用下所表現(xiàn)出來(lái)的特性。 1. 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度：也叫強(qiáng)度極限指材料在拉斷前承受最大應(yīng)力值。單位用牛頓/平方毫米（ N/mm2 ）表示。 2. 屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 ：指材料在拉抻過(guò)程中，材料所受應(yīng)力達(dá)到某一臨界值時(shí)，載荷不再增加變形卻繼續(xù)增加或產(chǎn)生0.2%L時(shí)應(yīng)力值，單位用牛頓/平方毫米 （N/mm2 ）表示。 機(jī)械性能機(jī)械性能（力學(xué)性能力學(xué)性能）3. 延伸率延伸率（）：材料在拉伸斷裂后，總伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距長(zhǎng)度的百分比。4. 斷面收縮率斷面收縮率（）材料在拉伸斷裂后、斷面最大縮小面積與原斷面積百分比。硬度硬度硬度：指材料抵抗其它更硬物壓入其表面的能力，常用硬度按其范圍測(cè)定分布氏硬度（HBS、

6、HBW）和洛氏硬度（HRA、HKB、HRC)和維氏硬度（HV)布氏硬度 原理：用一定直徑的鋼球以相應(yīng)的試驗(yàn)力壓入試樣的表面，保持規(guī)定的時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，在試樣的表面留下球形痕跡，測(cè)量壓痕直徑的大小求得硬度值 布氏硬度又兩種：HBS和HBW,區(qū)別時(shí)鋼球布同，HBS用的時(shí)淬火鋼球，HBW是硬質(zhì)合金球，HBS現(xiàn)在基本都不用，現(xiàn)在用的是HBW. 布氏硬度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確 布氏硬度計(jì)的缺點(diǎn)：損傷大，不易測(cè)薄的工件洛氏硬度 原理：以頂角為120的金剛石圓錐體或者直徑時(shí)1.588mm的淬火鋼球做壓頭，以規(guī)定的試驗(yàn)力壓入試樣的表面，根據(jù)壓痕深度，確定硬度值。 洛氏硬度有9種：HRA,HRB,HRC,HRD,HR

7、E,HRF,HRG,HRH,HRK 洛氏硬度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單迅速，效率高，直接讀數(shù) 洛氏硬度計(jì)的缺點(diǎn)：不夠準(zhǔn)確維氏硬度 原理：原理與布氏相似，區(qū)別是采用錐面夾角為136的金剛石正四棱錐體，測(cè)量壓痕兩對(duì)角線長(zhǎng)度。 優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高，壓痕更小，是以微米單位來(lái)計(jì) 缺點(diǎn)：效率低沖擊韌性沖擊韌性沖擊韌性（Ak）：材料抵抗沖擊載荷的能力，單位為焦耳/平方厘米 （J/cm2）。韌性轉(zhuǎn)變溫度：沖擊吸收功氏隨著溫度的降低而降低的，有些材料在低于某一溫度時(shí)，沖擊值顯著下降，這一溫度稱為韌性轉(zhuǎn)變溫度 普通碳素鋼的韌性轉(zhuǎn)變溫度大約是在-20，這就是某些車輛、橋梁、管道等在東北等寒冷地區(qū)易發(fā)生脆斷的原因。 鐵碳合金相圖鐵碳

8、合金相圖 。 鐵碳合金相圖：表示在平衡狀態(tài)下鐵碳合金的化學(xué)成分、相、組織與溫度的關(guān)系圖。利用它可以研究鋼和鑄鐵的內(nèi)部組織及其變化規(guī)律，從而為更好的利用它們，并為制定熱處理、壓力加工等工藝規(guī)程打下基礎(chǔ)。在工程中一般研究的鐵碳合金狀態(tài)圖實(shí)際上都是鐵與滲碳體兩組元構(gòu)成的狀態(tài)圖。 鐵碳合金的相圖及組織轉(zhuǎn)變鐵碳合金的相圖及組織轉(zhuǎn)變 工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵碳鋼碳鋼白口鑄鐵白口鑄鐵亞亞共析鋼共析鋼共析鋼共析鋼過(guò)過(guò)共析鋼共析鋼亞亞共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵過(guò)共晶白口鐵過(guò)共晶白口鐵 工業(yè)純鐵 含碳量小于0.0218%的鐵碳合金， 鋼 含碳量在0.0218%2.11%的鐵碳合金， 共析鋼 含碳量等

9、于0.77%， 亞共析鋼 含碳量小于0.77%， 過(guò)共析鋼 含碳量位于0.77%2.11%， 白口鑄鐵 含碳量在2.11%6.69%的鐵碳合金 共晶白口鑄鐵 含碳量等于4.3% ， 亞共晶白口鑄鐵 含碳量位于2.11%4.3% 過(guò)共晶白口鑄鐵 含碳量位于4.3%6.69% 1.鐵素體鐵素體（F F） 碳溶于碳溶于 中的固溶體，它保持體心立方晶格結(jié)構(gòu)。其顯中的固溶體，它保持體心立方晶格結(jié)構(gòu)。其顯微組織微組織如圖如圖1-151-15，溶解度溶解度（0.008%0.008% 0.02%0.02%），），故性質(zhì)接近純故性質(zhì)接近純鐵，強(qiáng)度、硬度低，塑性、韌性好。鐵，強(qiáng)度、硬度低，塑性、韌性好。 Fe2.

10、奧氏體奧氏體（A A） 碳溶于碳溶于 中的固溶體，保持面心立方晶格結(jié)構(gòu)。其顯中的固溶體，保持面心立方晶格結(jié)構(gòu)。其顯微組織微組織如圖如圖1-16，溶解度，溶解度（0.77%0.77% 2.11%2.11%），），其強(qiáng)度和硬其強(qiáng)度和硬度略高于鐵素體，塑性、韌性較好，奧氏體氏沒(méi)有磁性的。度略高于鐵素體，塑性、韌性較好，奧氏體氏沒(méi)有磁性的。 Fe3.滲碳體滲碳體（FeFe3 3C C） 鐵和碳組成的金屬化合物，復(fù)雜斜方晶體結(jié)構(gòu)。含碳量為鐵和碳組成的金屬化合物，復(fù)雜斜方晶體結(jié)構(gòu)。含碳量為6.69%，其硬度很高，塑性、韌性幾乎為零，脆性極大，在，其硬度很高，塑性、韌性幾乎為零，脆性極大，在一定條件下分解為

11、鐵和石墨。一定條件下分解為鐵和石墨。 圖圖1-15鐵素體的顯微組織鐵素體的顯微組織圖圖1-16奧氏體的顯微組織奧氏體的顯微組織4.珠光體珠光體P 珠光體是鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物。其顯微組織珠光體是鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物。其顯微組織如如圖圖1-17，珠光體強(qiáng)度較高，塑性、韌性和硬度介于滲碳體珠光體強(qiáng)度較高，塑性、韌性和硬度介于滲碳體和鐵素體之間。和鐵素體之間。 5.萊氏體萊氏體Ld 萊氏體在萊氏體在727以上，由奧氏體與滲碳體以上，由奧氏體與滲碳體組成的機(jī)械混合物，稱為高溫萊氏體組成的機(jī)械混合物，稱為高溫萊氏體Ld；在；在727以下，該組織轉(zhuǎn)變?yōu)橛芍楣怏w與滲碳以下，該組織轉(zhuǎn)變?yōu)橛芍楣怏w與

12、滲碳體組成的機(jī)械混合物，稱為低溫萊氏體體組成的機(jī)械混合物，稱為低溫萊氏體Ld。其力學(xué)性能與滲碳體相似，硬度較高，脆性其力學(xué)性能與滲碳體相似，硬度較高，脆性較大。較大。 常用金屬材料 工業(yè)工業(yè) 用鋼用鋼 鑄鐵鑄鐵 有色有色 金屬金屬4.6.1 鋼（含碳量小于鋼（含碳量小于2.11%的鐵碳合金）的鐵碳合金）鋼的分類：鋼的分類：1 1）以含碳量分）以含碳量分 （按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)C C% %）低碳鋼 ( c0.25%)中碳鋼(0.25% c 0.6%)高碳鋼(0.6% c 2.11%)2 2）以化學(xué)成份分）以化學(xué)成份分 （按合金成份（按合金成份）碳素鋼（以Fe、C成份為主）合金鋼（除Fe

13、、C外，還有其它合金元素）3 3）以鋼的品質(zhì)分）以鋼的品質(zhì)分 （按有害雜質(zhì)（按有害雜質(zhì)S S、P P含量含量）普通鋼（s0.05% ;p0.045%）優(yōu)質(zhì)鋼 （s0.04% ;p0.04%）高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（s0.03%；p0.035%）4 4）以鋼的用途分）以鋼的用途分 （按行業(yè)使用）（按行業(yè)使用）結(jié)構(gòu)鋼（建筑、機(jī)械制造用）工具鋼（工具、刀具、模具等用）特殊性能鋼（防腐蝕、高溫、導(dǎo)磁等場(chǎng)合用） 5 5）按冶煉時(shí)脫氧）按冶煉時(shí)脫氧 程度分程度分 沸騰鋼（不脫氧F）鎮(zhèn)靜鋼（脫氧完全Z）半鎮(zhèn)靜鋼（脫氧不完全b）鋼中各元素的影響 1. 碳的作用 鋼中含碳量增加，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，但塑性和沖擊性降低，當(dāng)

14、碳量0.23%超過(guò)時(shí)，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量一般不超過(guò)0.20%。碳量高還會(huì)降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場(chǎng)的高碳鋼就易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性。 2. 硅的影響 硅能溶解于鐵素體中，使鐵素體強(qiáng)化，從而提高鋼的強(qiáng)度。 3. 錳的影響 錳能與硫化合成MnS，減少硫?qū)︿摰挠泻τ绊?。在室溫下，錳大部分溶于鐵素體，對(duì)鋼有一定的強(qiáng)化作用。 4. 磷和硫的影響 磷和硫都是有害元素，一般情況下含量越低越好，要嚴(yán)格的控制其含量。介紹鋼的成份、使用特點(diǎn)及應(yīng)用、牌號(hào)：介紹鋼的成份、使用特點(diǎn)及應(yīng)用、牌號(hào)：（一）結(jié)構(gòu)鋼（一）結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)牌號(hào)：1 1、普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、普通

15、碳素結(jié)構(gòu)鋼字母字母Q + Q + 屈服點(diǎn)數(shù)值屈服點(diǎn)數(shù)值( (MpaMpa) + ) + 質(zhì)量等級(jí)。質(zhì)量等級(jí)。表示普碳結(jié)構(gòu)鋼共分195、215、235、255、275五種。共有A,B,C,D四個(gè)級(jí)別，A級(jí)最差。如：如：Q235AQ235A；Q215BQ215B；2 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)牌號(hào)：由兩位數(shù)字組成由兩位數(shù)字組成表示碳的平均萬(wàn)分含量（常用：08 85）如4545（表示C0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼）當(dāng)Mn=0.7 1.2%時(shí)，在數(shù)字后加Mn如65 65 MnMn（表示c=0.65% ,Mn=0.7 1.2%的優(yōu)質(zhì)碳鋼）。2 2、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)牌號(hào)：數(shù)字?jǐn)?shù)字 +

16、+ 元素符號(hào)元素符號(hào) + + 數(shù)字?jǐn)?shù)字表示碳的平均萬(wàn)分含量元素平均百分含量：1.5%不標(biāo)記， 表示所含合金元素的名稱如：2020CrCr（表示c=0.2% ,Cr1.5%的合金結(jié)構(gòu)鋼)如：3838CrMnAlCrMnAl（表示c=0.38% ,Cr、 Mn Al的含量均 1.5%的合金結(jié)構(gòu)鋼)如：6060Si2MnSi2Mn（表示c=0.6% ,Si=1.5 2.49%，的Mn1%不標(biāo)記表示所含合金的名稱元素平均百分含量：1.5%不標(biāo)記， （三）特殊性能鋼（三）特殊性能鋼1 1、不銹鋼（主要合金元素為、不銹鋼（主要合金元素為CrCr和和NiNi）牌號(hào)牌號(hào)：數(shù)字?jǐn)?shù)字 + + 元素符號(hào)元素符號(hào) +

17、 + 數(shù)字?jǐn)?shù)字表示碳的平均千分含量，0.08%時(shí)用0表示表示所含合金的名稱元素平均百分含量 如：1 1Cr13Cr13（表示c0.1% ,Cr13%的不銹鋼)；如：1 1Cr18Ni9Cr18Ni9（表示c0.1% ,Cr18%，Ni9%的不銹鋼)；如：2 2Cr13Cr13（表示c0.2% ,Cr13%的不銹鋼)；2 2、耐熱鋼、耐熱鋼牌號(hào)牌號(hào)：數(shù)字?jǐn)?shù)字 + + 元素符號(hào)元素符號(hào) + + 數(shù)字?jǐn)?shù)字表示碳的平均千分含量，0.08%時(shí)用0表示表示所含合金的名稱元素平均百分含量 1.5%不標(biāo)記， 如：4 4Cr10Si2MoCr10Si2Mo（表示c0.4% ,Cr10%， Si2% ， Mo1.

18、5%的耐熱鋼)；如：5 5Cr2Mn9Ni4NCr2Mn9Ni4N（表示c0.5% ,Cr2%， Mn9% ， Ni 4, N1.5 %的耐熱鋼)；如：0 0Cr13AlCr13Al（表示c0.08% ,Cr13%， Al 1.5%的耐熱鋼)；（四）鑄鋼牌號(hào)牌號(hào)：字母字母ZG + ZG + 數(shù)字?jǐn)?shù)字 數(shù)字?jǐn)?shù)字表示鑄鋼表示抗拉強(qiáng)度b （Mpa）表示屈服點(diǎn)s（Mpa）如ZG230ZG230450450（表示含碳量屈服點(diǎn)為s=230MPa,抗拉強(qiáng)度為的b=450Mpa的碳素鑄鋼）；4.6.2 鑄鐵（鑄鐵（含碳量大于2.11%的鐵碳合金）1 1、白口鑄鐵、白口鑄鐵牌號(hào)牌號(hào)：無(wú)牌號(hào)標(biāo)記無(wú)牌號(hào)標(biāo)記成份：成

19、份：C=2.11 6.69%,碳以Fe3C（化合物）的形式存在，并含有Si、Mn、P、S等雜質(zhì)特點(diǎn)與應(yīng)用：特點(diǎn)與應(yīng)用： 斷面呈白色，性能硬而脆，不能切削加工，一般不用來(lái)制造機(jī)械零件，主要用作煉鋼的原料。2 2、灰口鑄鐵、灰口鑄鐵牌號(hào)牌號(hào)：字母字母HT + HT + 數(shù)字?jǐn)?shù)字表示灰口鑄鐵表示最低抗拉強(qiáng)度b （Mpa）如：HT150HT150(表示最低抗拉強(qiáng)度為b= 150MPa的灰口鑄鐵）；3 3、可鍛鑄鐵、可鍛鑄鐵牌號(hào)牌號(hào)：字母字母KTH(KTZ) + KTH(KTZ) + 數(shù)字?jǐn)?shù)字 數(shù)字?jǐn)?shù)字KTH表示“黑心”可鍛鑄鐵KTZ表示“珠光體”可鍛鑄鐵表示最低抗拉強(qiáng)度b （Mpa）表示最低伸長(zhǎng)率（%

20、）如：KTH300KTH3000606(表示最低抗拉強(qiáng)度為b=300MPa， =6%的黑心可鍛鑄鐵）；4 4、球墨鑄鐵、球墨鑄鐵牌號(hào)牌號(hào)：字母字母QT+ QT+ 數(shù)字?jǐn)?shù)字 數(shù)字?jǐn)?shù)字表示球墨鑄鐵表示最低抗拉強(qiáng)度b （Mpa）表示最低伸長(zhǎng)率 （%）如：QT400QT4001818(表示最低抗拉強(qiáng)度為b=400MPa， =18%的球墨鑄鐵）；4.6.3 有色金屬有色金屬除鋼鐵（黑色金屬）以外的其它金屬材料。1 1、鋁及鋁合金、鋁及鋁合金（1）純鋁舊牌號(hào)舊牌號(hào)：L1、L2、L3、L4、-序號(hào)越大，純度越低序號(hào)越大，純度越低新牌號(hào)新牌號(hào)：1070、1060、1050、1040、-純度依次降低純度依次降低

21、特點(diǎn)及應(yīng)用：特點(diǎn)及應(yīng)用：輕，密度低 配置鋁合金 導(dǎo)電導(dǎo)熱性好 導(dǎo)線、電容 抗大氣腐蝕 包覆材料 加工性能好 包裝材料 強(qiáng)度低 不能作為承受載荷的結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用 （2 2）鋁合金）鋁合金牌號(hào)牌號(hào)：LF2 LF2 （防銹）、防銹）、LY11 LY11 （硬鋁）、硬鋁）、 LC3 LC3 （超硬鋁）超硬鋁）LD5 LD5 （鍛鋁）鍛鋁）-（舊）變形鋁合金（舊）變形鋁合金（新）變形鋁合金（新）變形鋁合金5A025A02（防銹）、防銹）、2 2A11A11（硬鋁）、硬鋁）、 7A03 7A03 （超硬鋁）超硬鋁）2 2A50A50（鍛鋁）鍛鋁）-鑄造鋁合金鑄造鋁合金ZLZL鋁合金組別（表示除鋁以外的主要合

22、金）A表示原始合金,其它字母為改型合金區(qū)分同組的不同合金表示所含合金成分2 2、銅及銅合金、銅及銅合金（1 1）純銅（紫銅）純銅（紫銅）牌號(hào)牌號(hào)： T1、T2、T3、T4、-序號(hào)越大，純度越低序號(hào)越大，純度越低特點(diǎn)及應(yīng)用：特點(diǎn)及應(yīng)用： 玫瑰紅色,表面形成氧化膜后呈紫色,故一般稱為紫銅。有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、極好的塑性和耐蝕性。主要用于電線、電纜、電子元件及導(dǎo)熱器件等。（2 2）銅合金）銅合金（a a）黃銅（銅鋅合金）黃銅（銅鋅合金）牌號(hào)牌號(hào)：普通黃銅普通黃銅：H平均含銅量的百分?jǐn)?shù)特點(diǎn)及應(yīng)用：特點(diǎn)及應(yīng)用： 對(duì)海水和大氣有良好的耐蝕性，一般用于制造彈殼、散熱器、墊片、油管等器件。（b b）青銅（

23、銅錫、銅鋁、銅硅、銅鉛等合金的總稱）青銅（銅錫、銅鋁、銅硅、銅鉛等合金的總稱）牌號(hào)牌號(hào)： 對(duì)壓力加工的錫青銅對(duì)壓力加工的錫青銅：QSnSn含量的百分?jǐn)?shù)對(duì)鑄造青銅對(duì)鑄造青銅：ZCu除銅外其它元素的符號(hào)和含量的百分?jǐn)?shù)含碳量小于含碳量小于2.11%的鐵碳合金的鐵碳合金1）以含碳量 C%0.6%（高）2）以化學(xué)成份 碳素鋼，合金鋼3）以鋼的品質(zhì) 普通鋼，優(yōu)質(zhì)鋼 ，高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼4）以鋼的用途 結(jié)構(gòu)鋼，工具鋼，特殊性能鋼* *常用鋼種的牌號(hào)及識(shí)別：常用鋼種的牌號(hào)及識(shí)別：鋼鋼結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼： Q235AQ235A；Q215BQ215B；優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼： 4545；6

24、5 65 MnMn；合金結(jié)構(gòu)鋼：合金結(jié)構(gòu)鋼：2020Cr;Cr;3838CrMnAl;CrMnAl;6060Si2Mn;(GCr9)Si2Mn;(GCr9)工工具具鋼鋼碳素工具鋼：碳素工具鋼： T7T7； T10 T10；合金工具鋼：合金工具鋼：9CrSiCrSi；3 CrWMnCrWMn；5 5CrNiMoCrNiMo；（ W18Cr4VW18Cr4V ）特特殊殊性性能能鋼鋼不銹鋼：不銹鋼： 1 1Cr13Cr13； 2Cr13 2Cr13； 1 1Cr18Ni9Cr18Ni9耐熱鋼：耐熱鋼： 4 4Cr10Si2Mo; 0Cr13AlCr10Si2Mo; 0Cr13Al軟磁鋼（硅鋼片）軟磁

25、鋼（硅鋼片）: : JDR540JDR54050; DQ13350; DQ1333030鑄鑄鋼鋼鑄造碳鋼：鑄造碳鋼：ZG230ZG230450450； ZG270 ZG270500500；含碳量大于含碳量大于2.11%的鐵碳合金的鐵碳合金白口鑄鐵白口鑄鐵無(wú)牌號(hào)標(biāo)記無(wú)牌號(hào)標(biāo)記灰口鑄鐵灰口鑄鐵HT150HT150； HT200 HT200；可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵KTH300KTH3000606； KTZ450 KTZ4500404；球墨鑄鐵球墨鑄鐵QT400QT4001818；QT600QT6003 3鑄鐵鑄鐵 鋼鐵材料熱處理是通過(guò)加熱、保溫和冷卻方式借以改變合金的組織與性能的一種工藝方法，其基本內(nèi)容包

26、括熱處理原理及熱處理工藝兩大方面。 鋼的熱處理鋼的熱處理 鋼鐵材料的強(qiáng)韌化重要有兩個(gè)途徑：一是對(duì)鋼鐵材料實(shí)施熱處理；二是通過(guò)調(diào)整鋼的化學(xué)成分，加入合金元素（亦即鋼的合金化原理），以改善鋼的性能。鋼的熱處理原理鋼的熱處理原理 鋼在加熱時(shí)，實(shí)際轉(zhuǎn)變鋼在加熱時(shí)，實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度往往要偏離平衡的臨溫度往往要偏離平衡的臨界溫度，冷卻時(shí)也是如此。界溫度，冷卻時(shí)也是如此。隨著加熱和冷卻速度的增隨著加熱和冷卻速度的增加，滯后加，滯后現(xiàn)象將越加嚴(yán)重?，F(xiàn)象將越加嚴(yán)重。通常把加熱時(shí)的臨界溫度通常把加熱時(shí)的臨界溫度標(biāo)以字母標(biāo)以字母“C”，如如AC1、AC3、ACm等等；把冷卻把冷卻時(shí)的臨界溫度標(biāo)以字母時(shí)的臨界溫度標(biāo)以字母

27、“r”，如，如Ar1、Ar3、Arm。 鋼的普通熱處理鋼的普通熱處理 將鋼加熱到一將鋼加熱到一定溫度進(jìn)行保溫，定溫度進(jìn)行保溫，緩冷至緩冷至600以以下，再空冷至室下，再空冷至室溫的熱處理工藝。溫的熱處理工藝。名稱目的工藝制度組織應(yīng)用完全退火細(xì)化晶粒，消除鑄造偏析，降低硬度，提高塑性加熱到AC32050，爐冷至550 左右空冷 FP亞共析鋼的鑄、鍛、軋件，焊接件球化退火降低硬度，改善切削性能，提高塑性韌性，為淬火作組織準(zhǔn)備加熱到AC12040，然后緩冷片狀珠光體和網(wǎng)狀滲碳體組織轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙罟参?、過(guò)共析鋼及合金鋼的鍛件、軋件等擴(kuò)散退火改善或消除枝晶偏析，使成分均勻化加熱到Tm-100200 ，先緩冷

28、，后空冷粗大組織（組織嚴(yán)重過(guò)燒）合金鋼鑄錠及大型鑄鋼件或鑄件再結(jié)晶退火消除加工硬化，提高塑性加熱到再結(jié)晶溫度，再空冷變形晶粒變成細(xì)小的等軸晶冷變形加工的制品去應(yīng)力退火消除殘余應(yīng)力，提高尺寸穩(wěn)定性加熱到500650 緩冷至200 空冷 無(wú)變化鑄、鍛、焊、冷壓件及機(jī)加工件 正火將鋼加熱到正火將鋼加熱到AC3以上溫度并保溫，出爐空冷至室溫以上溫度并保溫，出爐空冷至室溫的熱處理工藝。由于正火比退火加熱溫度略高，冷卻速度的熱處理工藝。由于正火比退火加熱溫度略高，冷卻速度大，故珠光體的分散度大，先共析鐵素體的數(shù)量少，因而大，故珠光體的分散度大，先共析鐵素體的數(shù)量少，因而正火后強(qiáng)度、硬度較高。正火后強(qiáng)度、硬

29、度較高。用正火作為性能要求的一般結(jié)構(gòu)件的最終熱處理。亞共析鋼采用正火來(lái)調(diào)整硬度，改切削加工性能。過(guò)共析鋼的正火可消除網(wǎng)狀碳化物。三、三、淬淬 火火淬火是將鋼加熱到淬火是將鋼加熱到AC1或或 AC3以上溫度并保溫，以上溫度并保溫，出爐快速冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變成為馬氏體的熱處理工藝。出爐快速冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變成為馬氏體的熱處理工藝。 經(jīng)過(guò)退火或正火的工件只能獲得一般的強(qiáng)度和硬度，經(jīng)過(guò)退火或正火的工件只能獲得一般的強(qiáng)度和硬度，對(duì)于許多需要高強(qiáng)度、高耐磨條件下工作的零件則必須對(duì)于許多需要高強(qiáng)度、高耐磨條件下工作的零件則必須淬火與回火處理。淬火與回火處理。 淬火加熱溫度的選擇應(yīng)以得到細(xì)而均勻的奧氏體晶淬火

30、加熱溫度的選擇應(yīng)以得到細(xì)而均勻的奧氏體晶粒為原則，以便冷卻后獲得細(xì)小的馬氏體組織。亞共析粒為原則，以便冷卻后獲得細(xì)小的馬氏體組織。亞共析鋼的淬火加熱溫度通常為鋼的淬火加熱溫度通常為Ac3以上以上3050；過(guò)共析鋼的；過(guò)共析鋼的淬火加熱溫度通常為淬火加熱溫度通常為Ac1以上以上3050。 淬火保溫時(shí)間主要根據(jù)鋼的成分特點(diǎn)、加熱介質(zhì)和零淬火保溫時(shí)間主要根據(jù)鋼的成分特點(diǎn)、加熱介質(zhì)和零件尺寸來(lái)確定。件尺寸來(lái)確定。 含碳量越高，含合金元素越多，導(dǎo)熱性越差，則含碳量越高，含合金元素越多，導(dǎo)熱性越差，則保溫時(shí)間就越長(zhǎng)；保溫時(shí)間就越長(zhǎng)；零件尺寸越大，保溫時(shí)間越長(zhǎng)；零件尺寸越大，保溫時(shí)間越長(zhǎng)；生產(chǎn)中常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確

31、定保溫時(shí)間，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一生產(chǎn)中常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定保溫時(shí)間，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般條件下般條件下25.4mm以下的工件的保溫時(shí)間是以下的工件的保溫時(shí)間是1小時(shí)，大于小時(shí)，大于25.4mm時(shí)，按照每增加時(shí)，按照每增加1mm保溫時(shí)間延長(zhǎng)保溫時(shí)間延長(zhǎng)2.36分鐘來(lái)分鐘來(lái)確定。確定。淬火冷卻介質(zhì)選擇的原則淬火冷卻介質(zhì)選擇的原則為保證獲得馬氏體組織，要求為保證獲得馬氏體組織，要求V冷卻冷卻V臨界臨界；（b）為保證零件不因淬火應(yīng)力而開(kāi)裂，要求為保證零件不因淬火應(yīng)力而開(kāi)裂，要求V冷卻冷卻不應(yīng)太不應(yīng)太 大，應(yīng)該選擇合適的冷卻介質(zhì)。大，應(yīng)該選擇合適的冷卻介質(zhì)。主要用于形狀簡(jiǎn)單、截面較大的碳鋼零件的淬火。主要用于形狀簡(jiǎn)單、截面

32、較大的碳鋼零件的淬火。： 一般用作合金鋼和某些小型復(fù)雜碳素鋼件的淬火。一般用作合金鋼和某些小型復(fù)雜碳素鋼件的淬火。：為了減少零件淬火時(shí)的變形，鹽浴也常用作淬火為了減少零件淬火時(shí)的變形，鹽浴也常用作淬火 介質(zhì)，主要用于分級(jí)淬火和等溫淬火。介質(zhì)，主要用于分級(jí)淬火和等溫淬火。 鋼的淬透性鋼的淬透性是指鋼在淬火時(shí)獲得馬氏體的能力。其大是指鋼在淬火時(shí)獲得馬氏體的能力。其大小通常用規(guī)定條件下淬火獲得淬透層的深度（又稱有效小通常用規(guī)定條件下淬火獲得淬透層的深度（又稱有效淬硬深度）的距離作為淬硬深度）的距離作為淬透層深度淬透層深度。 生產(chǎn)中也常用臨界淬火直徑表示鋼的淬透性。所謂生產(chǎn)中也常用臨界淬火直徑表示鋼的

33、淬透性。所謂臨臨界淬火直徑界淬火直徑，是指圓棒試樣在某介質(zhì)中淬火時(shí)所能得到，是指圓棒試樣在某介質(zhì)中淬火時(shí)所能得到的最大淬透直徑（即心部被淬成的最大淬透直徑（即心部被淬成半馬氏體半馬氏體的最大直徑），的最大直徑），用用Do表示。在相同冷卻條件下，表示。在相同冷卻條件下，Do越大，鋼的淬透性越越大，鋼的淬透性越好。好。 淬透性的應(yīng)用：淬透性的應(yīng)用：（1）淬透性大的工件易淬透，組織和性能均勻一致；）淬透性大的工件易淬透，組織和性能均勻一致；（2）淬火性大的工件在淬火時(shí)，可選用冷卻能力較小的）淬火性大的工件在淬火時(shí)，可選用冷卻能力較小的 淬火介質(zhì)以減小淬火應(yīng)力。淬火介質(zhì)以減小淬火應(yīng)力。（3）對(duì)受力大而

34、復(fù)雜的工件，為確保組織性能均勻一致，）對(duì)受力大而復(fù)雜的工件，為確保組織性能均勻一致， 可選用淬透性大的鋼?？蛇x用淬透性大的鋼。（4）當(dāng)要求工件表面硬度高，而心部韌性好時(shí)，可選用）當(dāng)要求工件表面硬度高，而心部韌性好時(shí)，可選用 低淬透性鋼。低淬透性鋼。是指淬火后馬氏體所能達(dá)到的最高硬度，淬硬是指淬火后馬氏體所能達(dá)到的最高硬度，淬硬性主要決定于馬氏體的碳含量。性主要決定于馬氏體的碳含量。 回火是把淬火后的鋼件，重新加熱到回火是把淬火后的鋼件，重新加熱到A1以下某一以下某一溫度，經(jīng)保溫后空冷至室溫的熱處理工藝。溫度，經(jīng)保溫后空冷至室溫的熱處理工藝。淬火鋼件經(jīng)回火可以減少或消除淬火應(yīng)力，穩(wěn)定淬火鋼件經(jīng)回

35、火可以減少或消除淬火應(yīng)力，穩(wěn)定組織，提高鋼的塑性和韌性，從而使鋼的強(qiáng)度、硬度和塑組織，提高鋼的塑性和韌性，從而使鋼的強(qiáng)度、硬度和塑性、韌性得到適當(dāng)配合，以滿足不同工件的性能要求。性、韌性得到適當(dāng)配合，以滿足不同工件的性能要求。 回火的目的是降低應(yīng)力和脆性，獲得回火馬氏體組織，回火的目的是降低應(yīng)力和脆性，獲得回火馬氏體組織，使鋼具有高的硬度、強(qiáng)度和耐磨性。低溫回火一般用來(lái)處使鋼具有高的硬度、強(qiáng)度和耐磨性。低溫回火一般用來(lái)處理要求高硬度和高耐磨性的工件，如刀具、量具、滾動(dòng)軸理要求高硬度和高耐磨性的工件，如刀具、量具、滾動(dòng)軸承和滲碳件等。（承和滲碳件等。（HRC60）1）低溫回火）低溫回火（1502

36、50）2）中溫回火）中溫回火（350500） 回火的目的是獲得回火屈氏體，具備高的彈性極限和韌回火的目的是獲得回火屈氏體，具備高的彈性極限和韌性，并保持一定的硬度，主要用于各種彈簧，鍛模、壓鑄性，并保持一定的硬度，主要用于各種彈簧，鍛模、壓鑄模等模具。（模等模具。（35HRC45） 3）高溫回火）高溫回火（500650） 回火的目的是具備良好的綜合機(jī)械性能（較高的強(qiáng)度、回火的目的是具備良好的綜合機(jī)械性能（較高的強(qiáng)度、塑性、韌性），得到回火索氏體組織。一般把淬火加高塑性、韌性），得到回火索氏體組織。一般把淬火加高溫回火的熱處理稱為溫回火的熱處理稱為“調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理”。適用于中碳結(jié)構(gòu)鋼。適用于中碳結(jié)構(gòu)鋼制作的曲軸、連桿、連桿螺栓、汽車拖拉機(jī)半軸、機(jī)床制作的曲軸、連桿、連桿螺栓、汽車拖拉機(jī)半軸、機(jī)床主軸及齒輪等重要機(jī)器零