數(shù)控車工中級(jí)操作課件

數(shù)控車工中級(jí)操作工理論輔導(dǎo)

工程材料''''一、金屬的力學(xué)性能金屬的性能分為兩類：

使用性能:是指為保證機(jī)械零件或工具正常工作，材料應(yīng)具備的性能，他包括力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能。使用性能決定了材料在應(yīng)用的范圍內(nèi)安全可靠性與使用壽命。

工藝性能：是指在制造機(jī)械零件或工具的過(guò)程中，金屬材料適應(yīng)各種冷、熱加工的性能。它包括鑄造性能，壓力加工性能、焊接性能、切削''''加工性能以及熱處理性能。金屬的力學(xué)性能是指它抵抗外力作用的能力。外力稱為載荷或負(fù)荷，金屬受到的載荷有：靜載荷、沖擊載荷、疲勞載荷等。在這些載荷作用下發(fā)生的變形形式：拉伸、壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲等。常用的力學(xué)性能指標(biāo)：強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌度、疲勞強(qiáng)度等。''''1、強(qiáng)度：材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力強(qiáng)度指標(biāo)：屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度2、塑性：材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力塑性指標(biāo)：延伸率、斷面收縮率3、硬度：是衡量金屬材料軟硬程度的指標(biāo)測(cè)定硬度的方法：壓入硬度法

''''（1）布氏硬度：在布氏硬度測(cè)試儀上，用一直徑為D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球，在規(guī)定載荷P的作用下壓入被測(cè)試金屬的表面，停留一定時(shí)間卸除載荷，測(cè)量被測(cè)試金屬表面上所形成的壓痕直徑d，求出壓痕單位面積所承受的平均壓力，作為被測(cè)金屬的布氏硬度值。硬度符號(hào)：HBS、HBW(決定于壓頭)''''

（2）洛氏硬度：是在洛氏硬度機(jī)上用一定規(guī)格的硬質(zhì)合金壓頭，以一定大小的載荷壓入試樣表面。HRC：120°金剛石圓錐體HRA：120°金剛石圓錐體HRB：直徑1.588mm的鋼球''''

（3）維氏硬度是用一相對(duì)夾角為136°的金剛石正四棱錐體壓頭，在規(guī)定載荷P作用下，壓入被測(cè)金屬表面，保持一定時(shí)間后卸除載荷，最后求出壓痕表面積上平均壓力。硬度符號(hào)：HV''''4、剛度：材料抵抗彈性變形的能力5、沖擊韌性：金屬在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力6、斷裂韌性：材料抵抗裂紋擴(kuò)展的性能7、疲勞極限：試樣不發(fā)生斷裂的最大循環(huán)應(yīng)力值。一般鋼鐵材料取10的7次方；有色金屬取10的6次方；腐蝕介質(zhì)作用下的鋼鐵材料取10的8次方。''''二、金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶

不同的金屬材料在載荷作用下會(huì)表現(xiàn)出不同的力學(xué)性能，即使是化學(xué)成分相同的材料，采用不同的加工工藝或熱處理，也會(huì)使性能產(chǎn)生很大的差異，其根本原因就是改變了金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。在這里大家需要了解金屬的晶體結(jié)構(gòu)、常見(jiàn)金屬的晶格類型（體心立方、面心立方和密排六方）、金屬的結(jié)晶，晶粒大小對(duì)金屬力學(xué)性能的影響、細(xì)化晶粒的方法，同素異晶轉(zhuǎn)變以及二元''''合金相圖。純金屬大都具有較好的塑性、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性能，但其機(jī)械性能（力學(xué)性能和耐磨性）一般較低，價(jià)格較高，難于滿足多品種、高性能的要求，因此在工業(yè)上很少應(yīng)用。實(shí)際工程上大量使用的都是兩種或兩種以上元素組成的合金。例如：鋼是鐵與碳的合金黃銅是銅與鋅的合金''''鋼和鑄鐵是工業(yè)上廣泛應(yīng)用的金屬材料，主要由鐵和碳兩種元素組成，統(tǒng)稱為鐵碳合金。純鐵具有較好的塑性、但強(qiáng)度較低，不能用來(lái)制造零件，在純鐵中加入少量碳，會(huì)使強(qiáng)度和硬度明顯提高，原因是鐵和碳相互結(jié)合，形成了不同的金相組織。在鉄碳合金中，F(xiàn)e3C、Fe2C、FeC等一系列化合物，F(xiàn)e3C中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是6.69%，由于碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)6.69%的鐵碳合金脆性很大,沒(méi)有''''實(shí)用價(jià)值，所以，一般所說(shuō)的鐵碳合金相圖，實(shí)際上是鐵—滲碳體（Fe+Fe3C）相圖。合金中具有一定化學(xué)成分且晶體結(jié)構(gòu)相同的均勻部分叫相。純鐵的室溫組織是單相α-Fe（鐵素體）。在碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45%的Fe—C合金（45鋼）中，除了鐵素體之外還出現(xiàn)了片狀珠光體（片狀的Fe3C與片狀的鐵素體的混合物）。由此可見(jiàn)鐵中加入了碳以后，鐵與碳相互作用形成Fe3C，這種化合物很硬，使鋼明顯的強(qiáng)化。純鐵''''是由單相α-Fe的組成，而45鋼是α-Fe與Fe3C了兩個(gè)相所組成。具有相同組元的固態(tài)合金在不同的溫度和壓力條件下得到不同的相結(jié)構(gòu)。例如共析鋼在727℃是奧氏體相，在該溫度以下為鐵素體和滲碳體（即珠光體）。隨著狀態(tài)的變化合金中相的變化過(guò)程稱為相變。相圖即狀態(tài)圖，是用圖解的方法表示不同溫度、壓力及成分下合金系中各相的配平衡關(guān)系。''''

鐵碳合金的基本組織有：鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體和萊氏體。

鐵素體是碳溶于α-Fe中的間隙固溶體。它的性能與純鐵相似，即塑性、韌性較好，強(qiáng)度、硬度較低。低碳鋼中含有較多的鐵素體，故具有較好的塑性。用符號(hào)F表示。

奧氏體是碳溶于ｒ-Fe中的間隙固溶體。奧氏體一般在高溫（﹥727℃）時(shí)存在，具有較好的塑性、適合于鍛造。絕大多數(shù)鋼材料鍛造前都要加熱到奧氏體狀態(tài)。用符號(hào)A表示。''''

滲碳體是具有復(fù)雜晶格的間隙化合物。用符號(hào)Fe3C表示。硬度很高，約為800HBW，韌性很差、極脆。

珠光體是鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，用符號(hào)P表示。它的性能介于鐵素體和滲碳體之間，緩冷時(shí)硬度約為180—200HBS。''''

萊氏體是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.3%的液態(tài)合金，冷卻到1148℃時(shí)，同時(shí)結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的共晶體，該共晶體稱為高溫萊氏體。用符號(hào)Ld表示；而在727℃以下由珠光體和滲碳體所組成的萊氏體，稱為低溫萊氏體，用符號(hào)Ld’表示。

萊氏體硬而脆，是白口鑄鐵的基本組織。''''金屬在固態(tài)下由一種晶格類型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格類型的變化稱為同素異晶轉(zhuǎn)變。同素異晶轉(zhuǎn)變所得到的晶體為同素異晶體。金屬或合金在加熱或冷卻時(shí)，發(fā)生結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的溫度稱為臨界點(diǎn)或臨界溫度。1538℃、1394℃、912℃都是純鐵的臨界點(diǎn)或臨界溫度。α-Fe，ｒ-Fe都是鐵的同素異晶體。''''PSK線：又稱A1線，是共析線溫度為727℃，凡Wc=0.0218%—6.69%的鐵碳合金，在此溫度時(shí)奧氏體都會(huì)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變（在727℃時(shí)，奧氏體同時(shí)析出鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，即珠光體，這一過(guò)程即共析反應(yīng)，S點(diǎn)為共析點(diǎn)）；ES線：又稱Acm線，是碳在r-Fe中的溶解度曲線隨著溫度的降低，從奧氏體中析出二次滲碳體。''''GS線：又稱A3線，是奧氏體和鐵素體的相互轉(zhuǎn)變線，隨著溫度的降低，從奧氏體中析出鐵素體。ACD線：是液相線。該線以上全部為液態(tài)金屬，液態(tài)鐵碳合金冷卻到該線時(shí)，開(kāi)始結(jié)晶。''''鐵碳合金的分類：工業(yè)純鐵：成分在P點(diǎn)左面，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.0218%的鐵碳合金。鋼：成分在P點(diǎn)與E點(diǎn)之間，以S點(diǎn)為界分為三類：共析鋼：Wc=0.77%亞共析鋼：Wc=0.0218%—0.77%過(guò)共析鋼：Wc=0.77%—2.11%''''

白口鑄鐵：成分在E點(diǎn)和F點(diǎn)中間，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.11%—6.69%的鐵碳合金。以C點(diǎn)為界分為三類：共晶白口鑄鐵Wc=4.3%亞共晶白口鑄鐵Wc=2.11%—4.3%過(guò)共晶白口鑄鐵Wc=4.3%—6.69%''''工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的鑄鐵的主要成分是含碳量為2.0%—4.0%的鐵碳合金，且比碳鋼含有較多的硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)元素。根據(jù)石墨的形態(tài)，可將工業(yè)鑄鐵分為如下幾種：

灰鑄鐵：石墨成片狀（包括普通灰鑄鐵和孕育鑄鐵），其牌號(hào)為“HT”,表示“灰鐵”，其后一組數(shù)字表示直徑30㎜試棒的最小抗拉強(qiáng)度值。其化學(xué)成分范圍一般為Wc=2.5%—3.6%，Wsi=1.0%—2.5%，WMn≦0.5%—1.3%，Ws≦0.15%。''''

可鍛鑄鐵：石墨呈團(tuán)絮狀，其牌號(hào)為“KT”,表示“球鐵”，其化學(xué)成分范圍一般為Wc=2.2%—2.8%，Wsi=1.0%—1.8%，WMn=0.5%—0.7%，Ws≦0.2%，Wp≦0.1%。后面兩組數(shù)字分別表示最低抗拉強(qiáng)度和最低延伸率。

球墨鑄鐵：石墨呈球狀，其牌號(hào)為表示“可鐵”QT，后面兩組數(shù)字分別表示最低抗拉強(qiáng)度和最低延伸率。''''

蠕墨鑄鐵：石墨呈蠕蟲(chóng)狀，其牌號(hào)為“RuT”,表示“蠕鐵”。鑄鐵的特殊性能：因石墨造成脆性切削，鑄鐵的切削加工性能優(yōu)良；具有良好的鑄造性能；具有優(yōu)良的減磨性能；具有良好的減震性能。''''

工業(yè)生產(chǎn)使用的鋼鐵材料主要包括鋼和鑄鐵兩大類。根據(jù)鋼中有無(wú)合金元素，可將工業(yè)用鋼分為碳鋼和合金鋼兩大類。碳鋼是指碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Wc＜2.11%，并含有少量硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)元素的鐵碳合金。''''根據(jù)鋼的碳含量劃分：低碳鋼：Wc≦0.25%中碳鋼：Wc=0.25%—0.60%高碳鋼：Wc﹥0.60%根據(jù)鋼冶煉時(shí)的脫氧程度劃分：沸騰鋼（F）、鎮(zhèn)靜鋼(Z)、半鎮(zhèn)靜鋼(b)和特殊鎮(zhèn)靜鋼(TZ)。''''根據(jù)鋼的冶金特點(diǎn)劃分：按鋼中有害雜質(zhì)元素硫、磷含量的高低，結(jié)構(gòu)鋼可分為：普通鋼：Ws≦0.050%Wp≦0.045%優(yōu)質(zhì)鋼：Ws≦0.035%Wp≦0.035%高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：Ws≦0.025%Wp≦0.025%特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：Ws≦0.015%Wp≦0.025%''''根據(jù)鋼的用途劃分：

碳素結(jié)構(gòu)鋼：用于制造各種工程構(gòu)件（如橋梁、船舶、建筑構(gòu)件）和機(jī)器零件（如齒輪、軸、連接件等）。又分為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)：屈服點(diǎn)Q、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量特級(jí)符號(hào)（A—S、P含量最高、B、C、D、E、F）、脫氧程度符號(hào)。''''如Q235AF表示屈服點(diǎn)為235Mpa,質(zhì)量等級(jí)為A級(jí)，脫氧程度不完全的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)：用兩位數(shù)字表示，兩位數(shù)字表示鋼中談的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬(wàn)分?jǐn)?shù)。又分為普通含錳量（0.25%—0.80%）和較高含錳量（0.80%—1.20%）兩類。如45表示碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。''''

45Mn表示碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45%，含錳量較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。碳素工具鋼：用于制造各種工具（如刃具、模具、量具等）。根據(jù)質(zhì)量分為優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼和高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼；根據(jù)化學(xué)成分分為普通含錳量和較高含錳量。''''

碳素工具鋼的牌號(hào)：用T表示，T代表碳素工具鋼。數(shù)字表示鋼中碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分?jǐn)?shù)。較高含錳量的碳素工具鋼在數(shù)字后面附化學(xué)符號(hào)Mn，高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼在牌號(hào)后附表示高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼的符號(hào)A。如T8表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%的碳素工具鋼；T12Mn表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%，含錳量較高的碳素工具鋼；

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T8A表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼；T12MnA表示碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%，含錳量較高的優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。''''優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼主要用于制造各種比較重要的機(jī)器零件和彈簧。一般情況下，08至25鋼屬于低碳鋼，具有良好的塑性和韌性，強(qiáng)度、硬度也較低，其壓力加工性能優(yōu)良，主要用于制造沖壓件、焊接件和對(duì)強(qiáng)度要求不高的的機(jī)器零件。30至55鋼屬于中碳鋼，具有較高的強(qiáng)度、硬度和較好的塑性、韌性，通常要經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理（淬火后高溫回火）后使用，因此叫調(diào)質(zhì)鋼。主要制造受力較大的機(jī)器零件。60鋼及碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)更高的鋼屬高碳鋼，''''

有更高的強(qiáng)度、硬度及耐磨性，且彈性很好，但塑性、韌性較差，焊接性能、切削加工性能較差，主要用于制造要求較高強(qiáng)度、耐磨性及彈性的零件和彈簧。''''工具鋼：用于制造各種工具的鋼。根據(jù)用途分為：刃具鋼、模具鋼和量具鋼。刃具鋼有碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼；模具鋼用于制造各種模具，有冷作模鋼、熱作模鋼和塑料模具鋼。量具鋼用于制造各種測(cè)量工具，特點(diǎn)高硬度、高耐磨性和高的尺寸穩(wěn)定性。''''

工業(yè)生產(chǎn)用刃具是指車刀、銑刀、鉆頭等金屬切削工具，其性能要求：高的硬度和耐磨性；高的熱硬性、足夠的塑性、韌度和強(qiáng)度。低合金工具鋼主要用于制作慢速度切削硬金屬的刀具車刀、銑刀、刨刀、刻刀以及板牙、絲錐鉸刀、鉆頭等。高速鋼為高碳合金鋼，具有很高的耐磨性和很高的紅硬性。在高速切削條件下刃部溫度達(dá)到500-600℃仍能保持很高的硬度。主要用于高速切削用車刀、刨刀、鉆頭、銑刀等。''''紅硬性也稱熱硬性指鋼在高溫下保持高硬度的能力。''''1、對(duì)于金屬的屬性描述正確的是（）。A、良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性B、強(qiáng)度普遍較高C、塑性差，無(wú)光澤D、導(dǎo)熱、導(dǎo)電性差

''''2、下列材料中不屬于金屬的是（）A、鈦及其合金B(yǎng)、橡膠C、生鐵D、球墨鑄鐵3、（）不屬于壓入硬度試驗(yàn)法。A、布氏硬度B、洛氏硬度C、莫氏硬度D、維氏硬度''''4、鐵素體是碳溶解在（）的間隙固溶體。A、D-FeB、α-FeC、Z-FeD、P-Fe5、奧氏體是炭溶于（）中的間隙固溶體。A、D-FeB、α-FeC、Z-FeD、ｒ-Fe''''6、黑色金屬測(cè)量疲勞極限時(shí)，應(yīng)力循環(huán)周次應(yīng)為（）次。

A、10的15次方B、10的16次方C、10的13次方D、10的7次方7、有色金屬、不銹鋼測(cè)疲勞極限時(shí)，應(yīng)力循環(huán)周次應(yīng)為（）次。A、10的15次B、10的16次方C、10的13次方D、10的8次方''''

工程中有許多零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、齒輪、彈簧及滾動(dòng)軸承等都是在循環(huán)載荷下工作的。承受交變應(yīng)力或重復(fù)應(yīng)力的零件，在工作過(guò)程中往往在工作應(yīng)力低于屈服強(qiáng)度的情況下發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞斷裂。金屬材料所受的交變應(yīng)力愈大，則斷裂前所經(jīng)受的循環(huán)次數(shù)愈少。工程上將鋼鐵材料循環(huán)10的7次方、非鐵合金循環(huán)10的8次方不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力作為該材料的疲勞強(qiáng)度。金屬材料：包括黑色金屬和有色金屬。黑色金屬：包括鑄鐵、碳鋼和合金鋼有色金屬：包括輕有色金屬（鋁、鎂等）、重有色金屬（銅、鉛等）和稀有金屬（稀土等）。''''8、奧氏體冷卻到（）開(kāi)始析出珠光體。A、420℃B、148℃C、727℃D、127℃9、奧氏體冷卻到（）開(kāi)始析出珠光體。A、PSK線B、ES線C、GS線D、ACD線''''10、特級(jí)質(zhì)量鋼的含磷量（），含硫量0.015%。A、0.025%B、等于0.22%C、等于0.15%D、0.725%11、在鋼的編號(hào)中，08是指平均含碳量為（）的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。A、8%B、80%C、0.8%D、0.08%''''12、T12A是指平均含碳量為（）的碳素工具鋼。A、1.2%B、12%C、0.12%D、2.2%13、（）在鋼的編號(hào)中，65Mn表示平均含碳量為6.5%。14、灰鑄鐵的斷口（）。A、呈銀白色B、呈石墨黑色C、呈灰色D、呈灰白相間的麻點(diǎn)''''15、灰鑄鐵（）。A、既硬又脆，很難進(jìn)行切削加工B、又稱麻口鐵C、具有耐磨減震等良好性能D、是一種過(guò)渡組織，沒(méi)有應(yīng)用價(jià)值16、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由（）數(shù)字組成。A、一位B、兩位C、三位D、四位''''17、QT400-18屬于（）鑄鐵的牌號(hào)。A、球墨鑄鐵B、可鍛鑄鐵C、灰鑄鐵D、蠕墨鑄鐵18、KTH300—06屬于（）鑄鐵的牌號(hào)。A、球墨鑄鐵B、可鍛鑄鐵C、灰鑄鐵D、蠕墨鑄鐵''''19、黃銅（）。A、又稱純銅B、是銅和硅的合金C、是銅與鋅的合金D、包括鋁青銅和硅青銅20、白銅是由（）銅和鎳合成。A、銅和鋁B、銅和硅C、銅和鋅D、銅和鎳

''''純銅表面氧化后呈紫紅色，又叫紫銅。它的密度為8.9g/cm(立方)，屬于重金屬，其熔點(diǎn)為1083℃，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，它在大氣、水中的抗蝕性好，銅還具有抗磁性。工業(yè)上使用的純銅含銅量為99.50%—99.95%，牌號(hào)為“T+數(shù)字”，數(shù)字表示純度，數(shù)字越大純度越低。純鋁呈銀白色，密度小，屬于輕金屬，熔點(diǎn)為660℃。鋁的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性好，緊次于銀、銅。純鋁具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)，塑性好，易冷、熱成型。但硬化、強(qiáng)度低，切削加工性能不好，''''21、鈦的熔點(diǎn)是（）。A、712℃B、1668℃C、789℃D、199℃22、牌號(hào)以字母T開(kāi)頭的碳鋼是（）。A、普通碳素結(jié)構(gòu)鋼B、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼C、碳素工具鋼D、鑄造碳鋼''''

鈦是一種新金屬，它具有較高的比強(qiáng)度、高的耐熱性、耐腐蝕性，因此在工業(yè)中的使用率也越來(lái)越高。鈦及鈦合金目前是制造飛機(jī)、導(dǎo)彈、火箭等航空航天工業(yè)中的器械的重要結(jié)構(gòu)材料，在機(jī)械工程、生物工程、海洋工程中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。鈦是一種銀白色金屬，密度為4.5g/cm(立方)，熔點(diǎn)為1668℃.固態(tài)下，鈦具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變溫度為882.5℃。鈦在882.5℃以下為密排六方晶格，稱為a—Ti；在882.5℃以上直到1668℃之間為體心立方晶格，稱為貝塔—Ti。''''23、低合金工具鋼多用于制造（）。A、板牙B、車刀C、銑刀D、高速切削刀具24、高速鋼多用于制造（）。A、絲錐B、車刀C、板牙D、鉸刀''''25、（）布氏硬度試驗(yàn)使用金剛石圓錐壓頭。26、（）碳素工具鋼和合金工具鋼用于制造中、低速成型刀具。27、（）根據(jù)碳在鑄鐵組織中存在形式不同，可分為白口鑄鐵，灰口鑄鐵，可鍛鑄鐵，球墨鑄鐵以及蠕墨鑄鐵。''''三、鋼的熱處理

鋼的熱處理是通過(guò)鋼在固態(tài)下的加熱、保溫和冷卻，以改變內(nèi)部組織，從而獲得所需性能的工藝方法。根據(jù)加熱和冷卻方式不同，熱處理大致分為普通熱處理和表面熱處理兩大類。普通熱處理包括退火、正火、淬火、回火。退火分為：完全退火、球化退火、等溫退火、擴(kuò)散退火、去應(yīng)力退火和再結(jié)晶退火等。''''

（1）完全退火：是把亞共析鋼加熱到Ac3（912℃—727℃）以上30℃—50℃，經(jīng)保溫一段時(shí)間后，緩慢冷卻（隨爐冷卻或在干砂、石灰中冷卻）的一種熱處理工藝。目的是：細(xì)化晶粒、消除內(nèi)應(yīng)力、降低硬度、改善切削加工性能。主要用于亞共析鋼的鑄件、鍛件、焊接件等。（過(guò)共析鋼不宜采用完全退火。）

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（2）球化退火：是把亞共析鋼加熱Ac1727℃以上20℃—30℃，經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間保溫，然后隨爐冷卻的一種熱處理工藝。（屬于不完全退火）目的是：降低硬度，改善切削加工性，并為淬火做好組織準(zhǔn)備。主要用于過(guò)共析鋼的刃具、量具、模具等。加熱時(shí)只有部分滲碳體溶解到奧氏體中，緩慢冷卻后，在鐵素體基體上分布著粒狀滲碳體，這種組織稱為球狀珠光體。''''（3）等溫退火：是把工件加熱到Ac3（912℃—727℃）以上30℃—50℃（亞共析鋼）或Ac1（727℃）以上20℃—30℃（共析鋼和過(guò)共析鋼），保溫一定時(shí)間后爐溫冷卻至稍低于Ar1溫度進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變的工藝。目的與完全退火、不完全退火的目的相同，但等溫退火能得到更均勻的組織和硬度，并使生產(chǎn)周期縮短。主要用于高碳鋼、合金工具鋼和高合金鋼。''''（4）擴(kuò)散退火：是把合金鋼鑄錠或鑄件加熱到Ac3（912℃—727℃）以上150℃—250℃，長(zhǎng)時(shí)間保溫，然后緩慢冷卻的工藝。目的是：為了消除鑄造結(jié)晶過(guò)程中產(chǎn)生的枝晶偏析，使成分均勻化，故擴(kuò)散退火又稱均勻化退火。擴(kuò)散退火后必須在進(jìn)行一次完全退火或正火來(lái)細(xì)化晶粒，以消除過(guò)熱缺陷。''''（5）去應(yīng)力退火：是把工件加熱至低于Ac1（727℃）的某一溫度（約500℃—650℃，保溫一定時(shí)間后，隨爐緩慢冷卻至300℃—200℃以下出爐空冷的工藝。由于加熱溫度低于Ac1以下，鋼內(nèi)組織不變化。內(nèi)應(yīng)力主要是通過(guò)鋼在500℃—650℃保溫和隨后緩冷過(guò)程中消除。主要用于消除鑄件、鍛件、焊接件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減小工件使用中的變形。一般工件應(yīng)在精加工或淬火前進(jìn)行一次去應(yīng)力退火。''''正火：是把工件加熱到Ac3（912℃—727℃）或Acm以上30℃—50℃，達(dá)到完全奧氏體化，然后在空氣中冷卻的工藝。目的：細(xì)化晶粒、調(diào)整硬度、消除網(wǎng)狀滲碳體，并為后續(xù)工序做組織準(zhǔn)備。所得的組織比較細(xì)，強(qiáng)度、硬度比退火高一些。''''正火是一種操作簡(jiǎn)便、成本較低和生產(chǎn)率較高的熱處理工藝。在生產(chǎn)中應(yīng)用如下：

改善低碳鋼的切削加工性（可提高低碳鋼硬度，改善切削加工性）；

消除網(wǎng)狀二次滲碳體組織（正火可抑制滲碳體從奧氏體晶界析出，細(xì)化片狀珠光體組織，消除過(guò)共析鋼的網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火做組織準(zhǔn)備）；''''

均勻細(xì)化組織（正火處理可均勻細(xì)化組織，并提高性能。如鑄件的組織粗大、不均勻等通過(guò)正火得到改善）；

可作最終熱處理（因?yàn)檎鹂杉?xì)化晶粒，正火后組織的力學(xué)性能較高。能滿足普通結(jié)構(gòu)零件的性能要求，而大型或復(fù)雜零件淬火時(shí)可能有開(kāi)裂危險(xiǎn)，所以正火可作為普通結(jié)構(gòu)零件或一些大型、復(fù)雜零件的最終熱處理）。

''''淬火：將鋼加熱到臨界點(diǎn)Ac3（912℃—727℃）或Ac1（727℃）以上30℃—50℃，保溫一定時(shí)間，然后以大于淬火臨界冷卻速度冷卻，獲得馬氏體組織的熱處理工藝。鋼的淬火和回火是緊密相連的兩個(gè)工藝過(guò)程，淬火加回火常作為最終熱處理。淬火鋼的組織主要由馬氏體組成，此外，還有少量殘余奧氏體和未溶的第二相。''''

淬火是為了得到馬氏體組織，再經(jīng)過(guò)回火后，使工件獲得良好的使用性能，其目的是：提高零件或工具的力學(xué)性能（例如提高軸類零件的綜合力學(xué)性能，提高彈簧鋼的彈性極限，提高工具、軸承等的硬度和耐磨性等）；改善某些特殊鋼的機(jī)械性能或化學(xué)性能（如提高不銹鋼的耐蝕性，提高高錳鋼的耐磨性）。''''回火：是將淬火工件加熱到Ac1（727℃）以下某一溫度、保溫一定時(shí)間后，冷卻的熱處理工藝。目的：調(diào)整工件的力學(xué)性能（工件淬火后的硬度高，脆性大，為了滿足各種性能要求，可以通過(guò)回火來(lái)調(diào)整硬度、強(qiáng)度、塑性和韌性）；穩(wěn)定工件尺寸（通過(guò)回火可使淬火組織趨于穩(wěn)定，以保證在以后的使用過(guò)程中不再發(fā)生變形）；

''''消除淬火內(nèi)應(yīng)力和降低脆性（淬火件存在很大的內(nèi)應(yīng)力和脆性，如不及時(shí)回火，往往會(huì)發(fā)生變形甚至開(kāi)裂）。低溫回火溫度為150℃—250℃，所得到的組織為回火馬氏體，在硬度高的同時(shí)，內(nèi)應(yīng)力有所降低，韌性有所改善。主要用于高碳鋼、合金工具鋼的刀具、量具、模具、滾動(dòng)軸承，滲碳。碳氮共滲和表面淬火的零件?；鼗鸷笥捕纫话銥?8HRC—64HRC。''''中溫回火溫度為350℃—500℃，所得到的組織為回火屈氏體，中溫回火后鋼的彈性極限和屈服強(qiáng)度高，內(nèi)應(yīng)力基本消除，有一定的韌性。因此，它常用于彈簧鋼制造的彈性零件以及鍛模?；鼗鸷笥捕纫话銥?5HRC—50HRC。''''高溫回火：溫度為500℃—650℃，通常將淬火加高溫回火稱為調(diào)質(zhì)處理，所得組織為回火索氏體。調(diào)質(zhì)處理的目的是獲得強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性都較好的力學(xué)性能。常用于承受較大載荷的重要結(jié)構(gòu)零件，如機(jī)床主軸、汽車后橋半軸、齒輪等?；鼗鸷笥捕纫话銥?00HBS—330HBS。注：回火屈氏體、回火索氏體與奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的屈氏體、索氏體相比，在強(qiáng)度，硬度相同的條件下，前者的塑性、韌性更好。原因在于前者的滲碳體為粒狀，而后者的滲碳體為片狀。''''鋼經(jīng)正火和調(diào)質(zhì)處理后的硬度很相近，但重要的結(jié)構(gòu)零件一般都進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理而不用正火，因?yàn)檎{(diào)質(zhì)處理后的性能更具有優(yōu)越性。在抗拉度大致相同的情況下，調(diào)質(zhì)處理后的屈服強(qiáng)度、塑性、韌性指標(biāo)均顯著超過(guò)正火，尤以塑性和韌性更為突出。''''表面熱處理包括表面淬火（火焰加熱、感應(yīng)加熱）和化學(xué)熱處理（滲碳、滲氮、碳氮共滲等）。表面淬火是將工件表面迅速加熱到臨界溫度以上，使表面轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體（只改變表面組織不改變化學(xué)成分），隨后進(jìn)行淬火冷卻，使表面獲得馬氏體組織，然后再低溫回火成回火馬氏體。因淬火、回火只發(fā)生在零件表面，而心部為原組織和性能滿足所要求的性能。（表面淬火用的鋼''''材必須是中碳以上的鋼，常用40、45鋼或中碳合金40Cr等）。表面淬火按加熱方式分為：火焰加熱、感應(yīng)加熱、電接觸加熱等?；鹧婕訜幔豪靡胰病醯鹊幕旌蠚怏w燃燒的火焰，噴射在工件表面上，使它快速加熱到淬火溫度，然后迅速噴水冷卻，使表面獲得所需的硬度和淬硬層深度。

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適用于中碳鋼、中碳合金鋼及鑄鐵制的大型工件（大模數(shù)齒輪、大型軸類、機(jī)床導(dǎo)軌等）。淬硬層深度一般為2—6mm。感應(yīng)加熱：將工件放在感應(yīng)圈中，通入一定頻率的交流電以產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，于是在工件內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生頻率相同，方向相反的感應(yīng)電流。感應(yīng)電流主要集中在工件表面，通入線圈的頻率越高，則渦流層越薄，這種現(xiàn)象稱為“集膚效應(yīng)”。''''由于鋼本身的電阻使表面層被迅速加熱到淬火溫度，而心部溫度不變，立即噴水冷卻，就會(huì)使工件表面層淬硬。適用于經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后的中碳鋼或中碳合金鋼。根據(jù)電流頻率不同，達(dá)到淬硬層深度也不同。高頻感應(yīng)加熱淬火：工作頻率為200KHz—300KHz，可獲得1mm—2mm的淬硬層，主要用于中小模數(shù)齒輪和小軸。對(duì)于中碳鋼，高頻表面淬火前最好進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，性能要求不高時(shí)，可用正火代替調(diào)質(zhì)。''''中頻感應(yīng)加熱淬火：工作頻率為2.5KHz—8KHz，可獲得2mm—10mm的淬硬層，主要用于承受較大載荷和磨損的零件，如大模數(shù)齒輪、尺寸較大的凸輪軸和曲軸等。工頻感應(yīng)加熱淬火：用工頻電流（50Hz）進(jìn)行感應(yīng)加熱，淬硬層深度達(dá)10mm-—15mm。主要用于大直徑零件的表面淬火，也可用于鍛件穿透加熱。

''''注：感應(yīng)加熱淬火后，需進(jìn)行低溫回火（170℃—220℃），以降低淬火殘余應(yīng)力。生產(chǎn)中也常常采用利用工件的余熱的自回火法（淬火冷卻至200℃左右時(shí)停止噴水）。表面化學(xué)熱處理：是將工件放入某種化學(xué)介質(zhì)中，通過(guò)加熱和保溫，改變表面層的化學(xué)成分和組織，從而改變表面層性能的一種熱處理工藝。（滲碳、滲氮、碳氮共滲）。

''''表面形變強(qiáng)化：把冷變形強(qiáng)化用于提高金屬材料的表面性能，成為提高工件疲勞強(qiáng)度、延長(zhǎng)使用壽命的重要工藝措施。表面涂覆法：將材料的表面用其它金屬或非金屬涂覆后，可賦予強(qiáng)烈的光和熱的反射性或表面著色裝飾之效果。它分為金屬涂覆和非金屬涂覆。非金屬覆層法：在工件表面形成各種非金屬覆蓋層，常用下列幾種方法：發(fā)黑處理、磷化處理、不銹鋼酸性浴氧化著色法、非金屬涂覆和掛''''襯（在金屬表面形成有機(jī)物或無(wú)機(jī)物薄層，以提高耐蝕性、耐藥品性和電絕緣性等，一般層薄時(shí)稱為涂覆，層厚時(shí)稱為掛襯)。發(fā)黑處理:將鋼鐵工件浸入含苛性鈉、亞硝酸鈉等的溶液中，使表面形成均勻致密的氧化膜（Fe3O4）。這層氧化膜呈黑色、藍(lán)黑色、紅棕色、棕褐色等，厚度為0.6—0.8微米，具有防銹作用，且增加光澤，已廣泛用于機(jī)械零件、精密儀表和軍械制造。''''

鋼鐵的氧化處理：將鋼鐵工件至于某些氧化性溶液中，使其表面形成厚度約為0.5—1.5微米致密而牢固的氧化鐵薄膜的表面處理技術(shù)，稱為氧化處理，又稱發(fā)藍(lán)。氧化處理能提高工件表面的抗蝕能力，有利于消除工件的殘余應(yīng)力、減少變形，還能使表面呈現(xiàn)特殊的美觀能力。氧化處理可采用化學(xué)法和電鍍法?；瘜W(xué)法又可分為堿性和無(wú)堿性法，其中堿性法最常用。其中的溶液成分有：氫氧化鈉、亞硝酸鈉、硝酸鈉、磷酸三鈉等。''''1、退火工藝最適用于（）。A、鋁合金B(yǎng)、低碳鋼C、高碳鋼D、銅2、（）不適宜采用退火工藝。A、高碳鋼B、形狀復(fù)雜的零件C、低碳鋼D、切削性能較高的零件''''3、（）最適宜采用正火。A、高碳鋼B、力學(xué)性能要求較高的零件C、形