工程材料第六章

第六章金屬材料基礎知識合金(héjīn)結構鋼合金工具鋼特殊性能鋼鑄鐵有色金屬及合金共二百零七頁第一節(jié)工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼按化學成分分為(fēnwéi)碳素鋼和合金鋼兩大類。碳素鋼是指含碳量低于2.11%的鐵碳合金。合金鋼是指為了(wèile)提高鋼的性能，在碳鋼基礎上有意加入一定量合金元素所獲得的鐵基合金。

共二百零七頁1.

鋼中的雜質(zázhì)1、Mn:

0.8%時為雜質(zázhì),是有益元素。作用為：①強化鐵素體；②消除硫的有害作用。一、雜質元素對性能的影響鋼中的雜質一般是指Mn、Si、P、S。是由原料帶入或脫氧殘留的元素。共二百零七頁①強化鐵素體；②增加鋼液流動性。3、S：是有害元素。常以FeS形式存在。易與Fe在晶界上形成低熔點(róngdiǎn)共晶(985℃)，熱加工時(1150~1200℃)，由于其熔化而導致開裂，稱熱脆性.鋼中的硫應控制在0.045%以下.2、Si：

0.4%時為雜質(zázhì)，是有益元素。作用為：

共二百零七頁Mn可消除硫的有害作用,FeS+Mn→Fe+MnS，MnS熔點高(1600℃)。4、P：也是有害元素。能全部溶入鐵素體中，使鋼在常溫下硬度提高，塑性、韌性急劇下降，稱冷脆性。P一般控制(kòngzhì)在0.045%以下.共二百零七頁第一節(jié)鋼的分類(fēnlèi)及編號一、鋼的分類(fēnlèi)1、按化學成分分

中碳鋼0.25~0.6%C高碳鋼

0.6%C低碳鋼

0.25%C低合金鋼合金元素總量

5%中合金鋼合金元素總量5~10%高合金鋼合金元素總量

10%碳素鋼合金鋼共二百零七頁鋼類碳素鋼合金鋼PSPS普通質量鋼≤0.045≤0.045≤0.045≤0.045優(yōu)質鋼≤0.035≤0.035≤0.035≤0.035高級優(yōu)質鋼≤0.030≤0.030≤0.025≤0.025特級優(yōu)質鋼≤0.025≤0.020≤0.025≤0.0152、按質量分鋼的質量是以磷、硫的含量來劃分的。分普通質量鋼、優(yōu)質鋼、高級優(yōu)質鋼和特級(tèjí)優(yōu)質鋼.根據現行標準，各質量等級鋼的磷、硫含量如下：共二百零七頁5、按用途(yòngtú)分

工程用鋼

建筑、橋梁、船舶、車輛滲碳鋼調質鋼彈簧鋼滾動軸承鋼耐磨鋼機器用鋼結構鋼刃具鋼模具鋼量具鋼工具鋼不銹鋼耐熱鋼特殊性能鋼擠壓模具共二百零七頁1．化學熱處理都是通過

、

和

三個基本過程完成的。2．工業(yè)用鋼按用途分為

鋼、

鋼、

鋼。3.鋼中常存雜質元素(yuánsù)中，有益元素(yuánsù)是

有害元素是

4．合金滲碳鋼滲碳后必須進行

熱處理。A淬火+高溫回火；B淬火+中溫回火；C淬火+低溫回火；D淬火+退火5.化學熱處理與其他熱處理方法的根本區(qū)別是

A加熱溫度B組織變化C鋼成分變化D性能變化6．鋼的質量等級的分類是按鋼的

區(qū)分的。A力學性能B鋼的含碳量C雜質S、PD有益的Mn、Si共二百零七頁7．滲氮零件滲氮后必須經淬火、回火后方可使用。8．滲碳零件經滲碳后就可以加工使用。9.感應加熱(jiārè)表面淬火，淬硬層深度取決于電流頻率，頻率越高，淬硬層越淺，反之越深10.鐵碳合金中，一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體的成分和晶體結構相同，是同一相共二百零七頁

本節(jié)講授的內容【重點內容】1.合金元素在鋼中的作用，尤其是合金元素對鋼的熱處理的影響；2.合金鋼的編號方法，會辯認各種鋼號；3.各類合金結構鋼的成分，熱處理方法，熱處理后的組織，性能的特點以及主要用途。【本章難點(nádiǎn)】合金元素的作用、合金鋼的牌號?！净疽蟆?.掌握合金元素在鋼中的作用；2.熟悉各常用合金鋼的成分、牌號、熱處理。共二百零七頁齒輪刀具二、鋼的編號我國鋼材的編號是采用漢語拼音字母、化學元素符號和阿拉伯數字相結合的方法。采用漢語拼音字母表示(biǎoshì)鋼產品的名稱、用途、特性和工藝方法時，一般從代表鋼產品名稱的漢字的漢語拼音中選取第一個字母.共二百零七頁1、碳素結構鋼和低合金高強度鋼Q+最低屈服強度值+質量等級符號+脫氧方法符號Q表示“屈服強度”；屈服強度值單位是MPa；質量等級符號為A、B、C、D、E。由A到E，其P、S含量依次(yīcì)下降，質量提高。脫氧方法符號:沸騰鋼—F；鎮(zhèn)靜鋼—Z；半鎮(zhèn)靜鋼—b；特殊鎮(zhèn)靜鋼—TZ。如碳素結構鋼牌號表示為Q235AF、Q235BZ。低合金高強度結構鋼都是鎮(zhèn)靜鋼或特殊鎮(zhèn)靜鋼，其牌號中沒有(méiyǒu)表示脫氧方法的符號。如Q345C。*說明：通常情況下，屈服強度值小300MPa時為碳素結構鋼，大于300MPa時為低合金高強度鋼。共二百零七頁2、優(yōu)質(yōuzhì)碳素結構鋼牌號用兩位數字表示。這兩位數字表示鋼平均含碳量的萬分之幾。如45鋼—平均含碳量為萬分之四十五(即0.45%)的優(yōu)質碳素結構鋼。說明：1.含Mn量為0.7~1.0%時，在兩位數字后加元素符號“Mn”，如40Mn2.高級優(yōu)質鋼在鋼號后加字母A，如20A。共二百零七頁3、合金(héjīn)結構鋼兩位數字（表示平均含碳量的萬分之幾）+合金元素符號+該元素百分含量數字+……當合金元素的平均含量小于1.50%時，只標元素符號，不標含量；2.牌號(páihào):

60Si2Mn含碳量0.6%含硅量2%含錳量不大于1.5%共二百零七頁3.碳素工具鋼T+數字T表示“碳素工具鋼”；數字表示平均含碳量的千分之幾.如T8—其平均含碳量為千分之八(0.8%C)。*說明:碳素工具鋼都是優(yōu)質以上質量(zhìliàng)的。高級優(yōu)質鋼在鋼號后加“A”，如T8A。絲錐銼刀共二百零七頁⑵合金工具鋼含碳量+合金元素符號+該元素百分含量+……當含碳量小于1.00%時，含碳量用一位數字標明，這一位數字表示(biǎoshì)平均含碳量的千分之幾.。5CrMnMo含碳量0.5%,鉻、錳、鉬的平均含量小于1.5%,2.牌號(páihào):

CrWMn當含碳量大于1.00%時，不標含碳量含碳量不小于1.0%,鉻、鎢、錳的平均含量小于1.5%,共二百零七頁4、鑄鋼ZG+兩位數字ZG表示“鑄鋼”；其后面(hòumian)第一組數字為屈服點(Mpa);第二組數字為抗拉強度(Mpa).如ZG200-400表示屈服點為200Mpa,抗拉強度為400Mpa的鑄鋼.共二百零七頁

第二節(jié)合金元素(yuánsù)在鋼中作用一.合金元素對鋼的組織(zǔzhī)和性能的影響

合金元素對鋼中基本相的影響。

合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響。

合金元素對鋼的熱處理的影響。共二百零七頁一)合金(héjīn)元素對鋼中基本相的影響在室溫下，碳鋼的基本相為F和Fe3C。當一定量的合金元素加入(jiārù)鋼中時，它們既可以溶入F，也可以溶入Fe3C。與碳親和力弱的非碳化物形成元素，如Si、Ni、Al、Co等，主要溶入F而形成合金F；而與碳親和力強的非碳化物形成元素，如Mo、Mn、W、V等，主要與碳結合而形成合金滲碳體或碳化物。共二百零七頁1.溶于基體中形成(xíngchéng)合金F1、溶于鐵素體,起固溶強化作用非碳化物形成(xíngchéng)元素及過剩的碳化物形成(xíngchéng)元素都溶于鐵素體，形成(xíngchéng)合金鐵素體.Si、Mn對強度、硬度提高顯著。Cr、Ni在適當范圍內提高韌性。共二百零七頁2.形成(xíngchéng)碳化物

（1）形成(xíngchéng)合金滲碳體

由于與碳的親和力比鐵強，碳化物形成元素將置換滲碳體中的部分鐵原子(yuánzǐ)而形成合金滲碳體。Mn是弱碳化物形成元素，大部分溶入鐵素體，只有少部分溶入滲碳體（2）特殊碳化物

中強碳化物元素:Cr、Mo、V、Ti、Nb、Zr等，除了部分溶入鐵素體和滲碳體之外，還形成自己特殊的碳化物TiC、NbC、VC。這些碳化物的穩(wěn)定性、熔點、硬度、耐磨性更高，是各種工具和模具鋼中的主要強化相。共二百零七頁二)合金元素對Fe-Fe3C相圖(xiānɡtú)的影響擴大奧氏體區(qū)縮小(suōxiǎo)奧氏體區(qū)改變共晶點和共析點的參數共二百零七頁⑴Ni、Mn、Co、C、N等是擴大奧氏體相區(qū)的元素(yuánsù)，使A1、A3點下降，JE線上升。錳對奧氏體相區(qū)的影響1.擴大(kuòdà)奧氏體區(qū)的合金元素共二百零七頁2.縮小(suōxiǎo)奧氏體區(qū)的合金元素Cr、Mo、W、V、Ti、Si等元素，使A3線溫度上升(shàngshēng),JE線溫度下降。。共二百零七頁3.改變(gǎibiàn)共晶點和共析點參數的元素幾乎所有(suǒyǒu)的合金元素。作用:使S點和E點的成分向左移。使A1線的溫度變化。三)合金元素對鋼的熱處理的影響加熱時對奧氏體形成的影響對過冷奧氏體轉變的影響對回火轉變的影響共二百零七頁1.合金元素(yuánsù)對加熱時奧氏體形成的影響除Mn元素外,所有(suǒyǒu)合金元素的加入,均使奧氏體的形成速度減慢。強碳化物形成元素能強烈的阻止奧氏體晶粒長大(Ti、V、Zr、Nb等)。非碳化物形成元素能輕微的阻止奧氏體晶粒長大(Si、Ni、Cu、Co等)。共二百零七頁2.合金元素(yuánsù)對過冷奧氏體轉變的影響

除

Co元素外,所有的合金(héjīn)元素均使鋼的TTT曲線向右移。降低鋼的臨界冷卻速度。提高鋼的淬透性。

除Co、Al元素外,所有的合金元素都使馬氏體轉變溫度下降。因而增加了鋼中殘余奧氏體的數量

提高鋼的淬透性,常用的元素有:Cr、Mn、Mo、Si、Ni、B等。共二百零七頁3.合金元素(yuánsù)對回火轉變的影響回火(huíhuǒ)抗力的增加

(temperresistance)二次硬化的產生(secondaryhardening)產生回火脆性(temperbrittleness)共二百零七頁淬火碳鋼回火時的硬度變化3、對回火轉變的影響⑴提高耐回火性：淬火鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力稱耐回火性。合金(héjīn)元素能阻礙馬氏體分解及碳化物的析出與聚集，并使其轉變移向更高的溫度，所以，與碳鋼相比，淬火后的合金(héjīn)鋼回火時，其硬度降低過程將變緩，因而具有較高的耐回火性。對于(duìyú)同一回火溫度，當回火硬度相同時，合金鋼比同含碳量碳鋼回火溫度高。如果同溫度回火，合金鋼硬度比碳鋼高。共二百零七頁⑵產生二次硬化含高W、Mo、Cr、V鋼淬火后在500~600℃回火(huíhuǒ)時，其硬度不僅不下降，反而升高的現象稱二次硬化。產生的原因:含上述合金元素較多的合金鋼,在該溫度范圍內回火時,將析出細小、彌散的特殊碳化物,如Mo2C、W2C、VC等,這類碳化物硬度很高,在高溫下非常穩(wěn)定,難以聚集長大,能有效阻礙位錯運動,具有高溫強度。高速鋼共二百零七頁第三節(jié)結構鋼

結構鋼按用途可分為工程用鋼和機器用鋼。工程用鋼主要是用于各種工程結構，它們大都是普通結構鋼（碳素結構鋼和低合金高強度結構鋼）機器用鋼主要是用于制造(zhìzào)機器零件，一般都要經過熱處理后使用，大多是優(yōu)質結構鋼（優(yōu)質碳素鋼和合金結構鋼）按照其用途和熱處理特點，又可分為滲碳鋼、調質鋼、彈簧鋼、軸承鋼。共二百零七頁對結構鋼的性能要求為：使用性能以強韌性(rènxìnɡ)為主。工藝性能以可焊性、淬透性為主。合金結構鋼除少量為中高合金鋼外，都是低合金鋼.銅陵長江公路大橋普通(pǔtōng)結構鋼共二百零七頁1、成分：<0.4%C,P、S量及非金屬夾雜較多.2、性能：可焊性、塑性(sùxìng)好。3、熱處理：不進行專門熱處理，熱軋空冷態(tài)下使用。4、使用狀態(tài)下組織：F+P一、普通(pǔtōng)結構鋼螺紋鋼圓鋼共二百零七頁5、用途常以熱軋板、帶、棒及型鋼使用(shǐyòng)，用量約占鋼材總量的70%。用于建筑結構，適合焊接、鉚接、栓接等。熱軋鋼板螺紋鋼黃河小浪底樞紐工程共二百零七頁1、性能要求⑴高強度及足夠韌性。⑵良好的焊接性能。⑶良好的耐蝕性及低的韌脆轉變溫度(wēndù)。2、成分特點⑴低碳：≤0.2%C.⑵合金元素：主要是Mn，還有少量V、Ti、Nb等。二、低合金高強度結構鋼共二百零七頁3、熱處理：大多數熱軋空冷后使用(shǐyòng)。少數可用正火+高溫回火處理。4、使用狀態(tài)下組織：F+P低合金高強鋼合金元素細化晶粒作用①Mn的作用(zuòyòng)是強化鐵素體；增加珠光體的量。②V、Ti、Nb等起細化晶粒和彌散強化作用。③另外加Cu、P可提高耐蝕性。共二百零七頁Q460鋼含Mo、B，正火組織(zǔzhī)為B，強度高，用于石化中溫高壓容器。壓力容器南京長江大橋

Q345鋼(16Mn)綜合性能好，用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼(xínggāng)結構。

Q390鋼含V、Ti、Nb，強度高，用于中等壓力的容器。萬噸遠洋輪共二百零七頁優(yōu)質結構鋼P、S含量控制(kòngzhì)在0.035%以下

滲碳(shèntàn)鋼c含量0.15-0.25調質鋼c含量0.25-0.55

彈簧鋼c含量0.45-0.85滾動軸承鋼c含量

0.95-1.15熱處理特點：需要進行熱處理共二百零七頁制造滲碳零件的鋼種。1、性能要求⑴表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有足夠的韌性和強度，即表硬里韌。⑵良好(liánghǎo)的熱處理性能,如淬透性和滲碳能力。三、滲碳(shèntàn)鋼滲碳爐滲碳件—傳動齒輪共二百零七頁2、成分(chéngfèn)特點⑴低碳：0.1~0.25%C⑵合金元素作用：①提高淬透性：Cr、Mn、Ni、Si②細化晶粒：Cr、Ti、Ni、V③防止出現第二類回火脆性：W、Mo滲碳件高精密獨立導柱共二百零七頁滲碳淬火后的表層組織3、熱處理特點滲碳件的加工工藝路線(lùxiàn)為：下料→鍛造→正火→機加工→滲碳→淬火+低溫回火正火目的為調整硬度，便于切削(qiēxiāo)加工。淬火溫度一般為Ac1+30-50℃。4、使用狀態(tài)下組織心部：M回+F表層：M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)；共二百零七頁4.滲碳(shèntàn)鋼牌號20

Mn2

TiA等級:高級優(yōu)質含鈦量WTi≤1.5%含錳量WMn

2%含碳量WC

20%00共二百零七頁5.典型(diǎnxíng)滲碳鋼種介紹

低淬透性滲碳鋼：合金元素總量＜3%，典型鋼種：15Cr、20Cr、20Mn2。用于受力小的耐磨件，如柴油(cháiyóu)機的活塞銷、凸輪軸等。中淬透性滲碳鋼合金元素總量在4%左右。典型鋼種：20CrMn、20CrMnTi、20Mn2TiB。用于中等載荷的耐磨件，如變速箱齒輪。柴油機凸輪軸活塞銷(20Cr)共二百零七頁高淬透性滲碳鋼合金元素總量在4%～6%。典型鋼種：18Cr2NiWA、20Cr2Ni4A等。用于大載荷(zàihè)的耐磨件，如柴油機曲軸。

柴油機曲軸共二百零七頁20CrMnTi鋼制造齒輪的

熱處理工藝(gōngyì)曲線共二百零七頁調質件（螺桿）調質后使用的鋼種。1、性能要求(yāoqiú)⑴良好的綜合力學性能.⑵良好的淬透性。四、調質(diàozhì)鋼共二百零七頁2、成分特點⑴中碳：0.3~0.5%C⑵合金元素(yuánsù)作用：①提高淬透性:Mn、Si、Cr、Ni、B②強化鐵素體:Mn、Si、Cr、Ni③細化晶粒:Ti、V④防止第二類回火脆性:W、Mo

調質件（冷卻輪）破碎機主軸共二百零七頁3、熱處理及組織特點調質件的加工工藝路線為：下料→鍛造→退火→粗加工→調質→精加工→裝配(zhuāngpèi)調質目的：獲得良好綜合力學性能使用狀態(tài)下的組織為：S回為提高表面(biǎomiàn)耐磨性，調質后可進行表面(biǎomiàn)淬火或氮化?；鼗鹚魇象w調質處理車間(表面淬火+低溫回火)→裝配①為表面淬火作組織準備；②獲得最終心部組織.表面：

M回；心部：S回共二百零七頁柴油機凸輪軸4、常用鋼號及用途低淬透性鋼：D0油<30~40mm,常用45、40Cr,用于制造較小的齒輪(chǐlún)、軸、螺栓等。中淬透性鋼：D0油≈40~60mm，常用40CrNi，用于制造大中型零件。共二百零七頁高淬透性鋼：D0油>60mm,常用40CrNiMo,用于制造大截面重載荷(zàihè)零件，如曲軸等。合金結構鋼曲軸單缸汽車曲軸共二百零七頁制造彈簧或類似性能零件的鋼種。1、性能要求彈簧是利用彈性變形儲存(chǔcún)能量或緩和沖擊的零件。⑴高的σs，σs/σb；高的σ-1；足夠的韌性⑵高的淬透性。五、彈簧鋼共二百零七頁40Cr鋼制造(zhìzào)連桿螺栓的

熱處理工藝曲線共二百零七頁2、成分特點⑴中高碳：碳素彈簧鋼為0.6~0.9%C合金彈簧鋼為0.45~0.7%C⑵合金元素作用：①提高(tígāo)淬透性、強化鐵素體：Mn、Si、Cr②

提高

s/

b：Si③

細化晶粒：V汽車彈簧彈簧絲共二百零七頁3、熱處理及組織特點⑴冷成型彈簧：冷拔→冷成型→定型(dìngxíng)處理(250~300℃)。用于<φ10mm彈簧。⑵熱成型彈簧：熱成型→淬火+中溫回火使用狀態(tài)下的組織：T回用于大截面彈簧(>φ10mm)汽車板簧淬火線冷卷螺旋壓縮彈簧共二百零七頁5、常用鋼號及用途(yòngtú)Si、Mn彈簧鋼，如65Mn、60Si2Mn，用于制造較大截面彈簧。Cr、V彈簧鋼，如50CrV，50CrMnA，55SiMnMoVNb用于大截面、大載荷、耐熱的彈簧。大型熱卷彈簧汽車板簧共二百零七頁五.滾動軸承(gǔndòngzhóuchéng)鋼(bearingsteel)1.性能(xìngnéng)要求:高的硬度強度和耐磨性;高的接觸疲勞強度;足夠的韌性和耐蝕性;高的純凈度;滾珠軸承滾針軸承滾柱軸承共二百零七頁2、成分特點⑴高碳：0.95~1.10%C⑵合金元素：以Cr為主,加入Mn、Si。Cr、Mn、Si的主要作用(zuòyòng)是提高淬透性推力球軸承滾針軸承Cr還提高耐磨性（形成合金滲碳體）和耐蝕性。當>1.65%Cr時,會因A’增加(zēngjiā)而使硬度和穩(wěn)定性下降。共二百零七頁3、熱處理和組織特點滾動軸承鋼是過共析鋼。⑴熱處理：球化退火+淬火+低溫(dīwēn)回火⑵組織：

M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)淬火后進行冷處理(-60~-80℃),可以減少A’、穩(wěn)定(wěndìng)尺寸.軸承生產車間共二百零七頁滾針軸承滾柱軸承滾珠軸承大型軸承4、常用鋼號及用途應用(yìngyòng)最廣的是GCr15，大量用于大中型軸承；大型軸承用GCr15SiMn。這類鋼還可用于制造模具、量具等.向心球軸承共二百零七頁4.滾動軸承(gǔndòngzhóuchéng)鋼的牌號GCr9

Si

Mn

含Mn量WMn≤1.5%含Si量WSi≤1.5%

含Cr量WCr≈0.9%

滾動軸承鋼共二百零七頁

解釋下列符號所表示的金屬材料：

45；T12A；Q235－D；Q345-B；20CrMnTi；40Cr；60Si2Mn；GCr15；9SiCr；W18Cr4V；ZGMn13T10A

2.選材題

1.汽車緩沖彈簧(tánhuáng)；2.滾動軸承；

3.載重汽車齒輪；4.拖拉機變速箱齒輪；

5.活塞銷；6.船舶、橋梁

a：GCr15SiMn；b：40Cr

c：55Si2Mn；d：20CrMnTi

e：20Cr；f：Q345

共二百零七頁根據(gēnjù)其用途特點工具鋼的分類(fēnlèi)分類原則第四節(jié)工具鋼刃具鋼模具鋼量具鋼共二百零七頁模具刃具量具共二百零七頁根據(gēnjù)其化學成分特點工具鋼的分類(fēnlèi)分類原則碳素工具鋼低合金工具鋼高合金工具鋼中合金工具鋼共二百零七頁工具鋼性能要求:1、高硬度

(≥HRC60),主要取決于含碳量。2、高耐磨性

靠高硬度和析出細小均勻硬碳化物來達到。3、高熱硬性

即高溫下保持高硬度的能力(nénglì)。4、足夠的韌性

以防止脆斷和崩刃。切削加工的基本形式共二百零七頁用來(yònɡlái)制造各種切削刀具的鋼種。一、刃具(rènjù)鋼切削加工共二百零七頁一.碳素刃具鋼共有七個牌號(páihào)：T7~T13

1、成分特點：高碳(0.65~1.35%C)隨含碳量提高(tígāo)，碳化物量增加，耐磨性提高(tígāo)，但韌性下降。

碳素工具鋼帶碳素工具鋼材料共二百零七頁2、熱處理及組織⑴熱處理：球化退火+淬火+低溫回火球化退火目的：①降低硬度,便于加工;②為淬火作組織準備。⑵使用(shǐyòng)狀態(tài)下的組織：M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)

球狀珠光體T12鋼正常淬火組織共二百零七頁3、用途由于碳鋼熱硬性(yìngxìng)、淬透性差，只用于制造小尺寸的手工工具和低速刃具。T7~T9：制造承受沖擊的工具，如木工工具：沖子、鑿子、錘子等。木工鑿手錘木工鉆共二百零七頁T10~T11：制造低速切削工具，如鉆頭、絲錐、車刀(chēdāo)等。T12~T13：制造耐磨工具，如銼刀、鋸條等。絲錐銼刀手鋸條鉆頭共二百零七頁二.合金(héjīn)刃具鋼(alloycuttingsteel)種類:低合金刃具(rènjù)鋼;高速鋼。牌號:合金元素及含量千分之幾的含碳量

9

SiCr

W18Cr4V共二百零七頁1.低合金刃具(rènjù)鋼1.性能(xìngnéng)要求:高硬度、高耐磨性、有一定的紅硬性、強度和韌性,工作溫度不超過300℃。2.化學成分特點:*高碳0.75~1.5%C*加入Cr、Mn、Si、W、V等合金元素。3.熱處理特點:球化退火淬火+低溫回火

典型鋼號：9SiCr，CrWMn，GCr15等共二百零七頁3、常用鋼號及用途應用最多的是9SiCr。用于制造形狀復雜、要求變形(biànxíng)小的低速刃具，如絲錐、板牙等.

絲錐板牙低合金工具鋼扳手共二百零七頁9SiCr鋼板牙熱處理工藝(gōngyì)曲線板牙球化退火淬火+低溫回火

共二百零七頁2.高速鋼

俗稱(súchēnɡ)：鋒鋼、風鋼;

(1)性能(xìngnéng)要求:高硬度、高耐磨性、高的紅硬性(600℃時,HRC63以上)、有一定的強度和韌性。代表鋼種：W18Cr4V(18-4-1鋼),W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)車刀銑刀鉆頭共二百零七頁(2)化學成分特點(tèdiǎn):高碳0.7～1.5%:鎢18%:鉬5%:鉻4%:釩1.5%:

保證(bǎozhèng)高硬度退火狀態(tài)下形成M6C碳化物,在560℃左右回火時,彌散析出W2C,造成二次硬化,提高鋼的紅硬性。1%Mo的作用等同于2%W。形成Cr23C6碳化物;提高鋼的淬透性。形成VC,硬度極高,

提高鋼的硬度和耐磨性,產生二次硬化。鎢、鉬的作用:保證高的熱硬性鉻、釩的作用:保證高的熱硬性和耐磨性共二百零七頁3、高速鋼加工與熱處理的特點加工工藝路線：下料→鍛造→退火→機加工→淬火→回火(huíhuǒ)→磨削高速鋼是萊氏體鋼，由魚骨狀萊氏體與樹枝狀M+T組成，脆性大且無法(wúfǎ)熱處理改善。W18Cr4V鑄造組織130

共二百零七頁W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織(zǔzhī)W18Cr4V鑄態(tài)組織420

共二百零七頁鍛造:魚骨狀碳化物不能用熱處理來消除,只能依靠反復(fǎnfù)多次鍛打來擊碎。W18Cr4V鍛造組織210

共二百零七頁⑵退火目的：降低(jiàngdī)硬度，便于切削加工；為淬火作組織準備。退火后的組織：S+顆粒狀碳化物⑴鍛造目的：打碎粗大的魚骨狀共晶(ɡònɡjīnɡ)碳化物，使其均勻地分布于基體中。

W18Cr4V球化退火組織420

共二百零七頁⑶淬火目的:獲得高合金元素(yuánsù)含量的馬氏體。因此淬火溫度高(>1200℃)。淬火(cuìhuǒ)后組織：

M+未溶碳化物(~10%)+A’(~20%)W18Cr4V鋼的淬火組織共二百零七頁回火時的組織變化：①析出W、Mo、V的碳化物，產生二次硬化。②碳及合金(héjīn)元素含量下降，Ms點上升，回火冷卻時，A’轉變?yōu)镸。即所謂的二次淬火。以上合金碳化物的彌散析出和二次淬火均使鋼的硬度明顯上升，產生二次硬化，從而保證了鋼的熱硬性⑷回火目的：主要為減少(jiǎnshǎo)A’。消除內應力、穩(wěn)定組織。高速鋼硬度與回火溫度關系共二百零七頁W18Cr4V鋼的熱處理過程(guòchéng)示意圖共二百零七頁*淬火(cuìhuǒ)后A殘約20～25%。*第一次回火(huíhuǒ)后A殘約剩15～18%。*第二次回火后A殘約剩3～5%。*第三次回火后A殘約剩1～2%?；鼗鸷蟮慕M織:M回+Cm+A殘

(1～2%)組織硬度為HRC65以上。共二百零七頁W18Cr4V淬火(cuìhuǒ)+一次回火組織W18Cr4V淬火+一次回火組織105

共二百零七頁W18Cr4V淬火(cuìhuǒ)+三次回火組織W18Cr4V淬火+三次回火組織420

共二百零七頁不同(bùtónɡ)狀態(tài)下W18Cr4V的組織鑄態(tài)淬火回火態(tài)淬火態(tài)退火態(tài)共二百零七頁三.合金(héjīn)模具鋼(alloydiesteel)熱作模鋼:工作溫度為600℃以上(yǐshàng)。冷作模鋼:工作溫度為200～300℃。共二百零七頁一)熱作模鋼1.性能(xìngnéng)要求:高的熱硬性(yìngxìng)、高溫耐磨性;高的抗氧化能力;高的熱強性和足夠高的韌性;高的熱疲勞抗力(防止龜裂);高的淬透性和導熱性;

2.化學成分特點:中碳0.3～0.6%;合金元素:Cr、Ni、Mn、Si、Mo、W、V。曲軸模具共二百零七頁3.熱處理特點:*熱鍛模鋼:5CrMnMo熱處理工藝:淬火+550℃回火(huíhuǒ)熱處理后的組織:S回或T回

溫度時間～500℃820～850℃預冷油冷530～550℃回火共二百零七頁二)冷作(lěnɡzuò)模鋼(colddiesteel)1.性能(xìngnéng)要求:高的硬度,HRC62;高的耐磨性;足夠高的韌性與疲勞抗力;熱處理變形小;2.化學成分特點:高碳1～2%;合金元素:Cr,Mo、W、V。汽車沖壓模具共二百零七頁3.熱處理特點:*低淬低回（一次硬化(yìnghuà)法）:淬火+低溫回火(950～1000℃)(150～180℃)*高淬高回（二次硬化法）:淬火+三次回火(1100～1000℃)(510～520℃)熱處理后的組織(zǔzhī):M回+Cm+A殘牌號:Cr12、Cr12MoV共二百零七頁制造各種量具用鋼。如千分尺、卡尺、塊規(guī)(kuàiguī)、塞規(guī)等。三、量具(liángjù)鋼卡尺塞規(guī)千分尺共二百零七頁四.合金(héjīn)量具鋼(alloymeasuringsteel)1.性能(xìngnéng)要求:高的硬度,HRC62;高的耐磨性;高的尺寸穩(wěn)定性;足夠高的心部韌性;熱處理變形小;尺寸穩(wěn)定;良好的耐蝕性;卡尺量規(guī)千分尺共二百零七頁3.熱處理特點(tèdiǎn):4.熱處理后的組織(zǔzhī):

M回

+Cm淬火冷處理(-70～-80℃)低溫回火時效處理(120～130℃,幾十小時)5.牌號:CrWMn、4Cr13、GCr15、9SiCr、T12A、60等。2.化學成分特點:高碳0.9～1.5%;合金元素:Cr,Mn、W。共二百零七頁CrWMn鋼制造塊規(guī)(kuàiguī)退火后的

熱處理工藝～650℃820～840℃油冷3h-70～-80℃冷處理110～120℃時效(shíxiào)處理精磨3h研磨溫度時間～650℃820～840℃油冷3h-70～-80℃冷處理140～160℃3h110～120℃36h時效處理精磨溫度時間共二百零七頁第四節(jié)特殊(tèshū)性能鋼

(specialperformancesteel)不銹鋼(stainlesssteel)耐熱鋼(heat–resistantsteel)耐磨鋼(wear–resistantsteel)共二百零七頁化工管道的腐蝕裂解管內壁的高溫腐蝕減薄化學腐蝕是指金屬在非電解質(fēidiànjiězhì)中的腐蝕。電化學腐蝕是指金屬在電解質溶液中的腐蝕，是有電流參與作用的腐蝕。一、不銹鋼在腐蝕(fǔshí)介質中具有耐蝕性能的鋼。㈠金屬的腐蝕金屬的腐蝕分化學腐蝕和電化學腐蝕。

共二百零七頁防止電化學腐蝕的措施：①獲得均勻的單相組織(zǔzhī)。②提高合金的電極電位。③使表面形成致密的鈍化膜.工業(yè)(gōngyè)發(fā)達國家每年金屬腐蝕造成的直接經濟損失占GNP的4%左右。中國每年腐蝕的損失至少達400億元以上.珠光體腐蝕示意圖電解液Zn-Cu原電池示意圖ZnZn共二百零七頁2、晶間腐蝕：是沿晶粒周界發(fā)生腐蝕的現象，危害很大.（主要原因：由于晶界析出Cr23C6，使晶界附近Cr含量降到12%以下，在介質作用下發(fā)生強烈腐蝕。改善方法(fāngfǎ)：加Ti、Nb則先于Cr與C形成不易溶于奧氏體的碳化物,避免晶界貧Cr。奧氏體不銹鋼晶界的Cr23C6析出晶間腐蝕共二百零七頁晶間腐蝕破壞(pòhuài)實例304不銹鋼消火栓齒輪架共二百零七頁2）Cr：是提高耐蝕性的主要(zhǔyào)元素①形成穩(wěn)定致密的Cr2O3氧化膜.②Cr含量大于13%時，形成單相鐵素體組織。③提高基體電極電位3）Ni：獲得單相奧氏體組織。4）Mo：耐有機酸腐蝕。5）Ti,Nb:防止奧氏體鋼晶間腐蝕.4.化學成分特點(tèdiǎn):*低碳:耐蝕性要求愈高,碳含量愈低。*合金元素:主加Cr。輔加Ni、Mo、Cu、Ti、Nb、Mn等。共二百零七頁5.常用(chánɡyònɡ)的不銹鋼:*馬氏體型不銹鋼*鐵素體型不銹鋼*奧氏體型不銹鋼共二百零七頁7、常用不銹鋼（一）馬氏體不銹鋼主要是Cr13型不銹鋼

鋼號為1Cr13~4Cr13隨含碳量提高，強度、硬度提高，耐蝕性下降(xiàjiàng).⑴1Cr13、2Cr13熱處理:淬火+高溫回火使用狀態(tài)下的組織:S回不銹鋼棒共二百零七頁1Cr13、2Cr13具有耐大氣、蒸汽腐蝕能力及良好(liánghǎo)的綜合力學性能。用于要求塑韌性(rènxìnɡ)較高的耐蝕件，如汽輪機葉片等.汽輪機葉片透平轉輪共二百零七頁⑵3Cr13、4Cr13熱處理：淬火+低溫回火。使用狀態(tài)下的組織(zǔzhī)：M回。具有較高強度、硬度。用于要求耐蝕、耐磨件，醫(yī)療器械、量具等。醫(yī)療器械不銹鋼刀共二百零七頁1Cr17削片刀鐵素體不銹鋼水加熱器（二）鐵素體不銹鋼典型(diǎnxíng)鋼號1Cr17等。⑴成分：高鉻低碳⑶組織(zǔzhī)：單相鐵素體共二百零七頁⑸用途廣泛(guǎngfàn)用于硝酸和氮肥工業(yè)的耐蝕件。合成氨廠硝酸生產裝置鐵素體不銹鋼制品共二百零七頁（三）奧氏體不銹鋼主要是18-8（18Cr-8Ni）型不銹鋼。⑴性能(xìngnéng)特點：具有良好的耐蝕性，冷熱加工性及可焊性。高的塑韌性，無磁性。⑵熱處理：采用固溶處理。即加熱到1100℃使碳化物溶解后水冷。組織(zǔzhī)為單相奧氏體。不銹鋼帶共二百零七頁⑶常用鋼種為1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti廣泛(guǎngfàn)用于化工設備及管道.反應釜(316L)大型化工儲罐(304)熱交換器(316L)共二百零七頁㈠性能要求1、高的抗氧化性：指鋼在高溫下對氧化作用的抗力。鋼中加入Cr、Si、Al可形成(xíngchéng)致密穩(wěn)定的氧化膜，阻礙氧進一步擴散，提高抗氧化性。二、耐熱鋼氣輪機葉片共二百零七頁飛機發(fā)動機過熱器2、高的熱強性熱強性是指金屬在高溫下的強度.指標(zhǐbiāo)為蠕變強度和持久強度。共二百零七頁渦輪機機殼鋼制法蘭㈡常用耐熱鋼1、珠光體耐熱鋼常用鋼號為15CrMo、12Cr1MoV，是低合金鋼。⑴合金元素作用：

Cr提高抗氧化性；Mo提高熱強性V彌散(mísàn)強化。共二百零七頁⑵熱處理：正火+高溫回火(huíhuǒ)⑶組織:F+P

⑷用途：600℃以下(yǐxià)的鍋爐零件,壓力容器，熱交換器等。

煙管式鍋爐鍋爐管共二百零七頁2、馬氏體耐熱鋼常用鋼號為1Cr13、1Cr11MoV、4Cr9Si2⑴合金元素作用：Cr、Si提高抗氧化性;Mo提高熱強性(T再);V彌散強化(qiánghuà)。⑵熱處理：調質。⑶組織：S回。汽輪機葉片共二百零七頁⑷用途：1Cr13、1Cr11MoV用于550℃以下(yǐxià)汽輪機葉片；4Cr9Si2是汽車閥門用鋼。汽車閥門鍋爐安全泄壓閥(2Cr13)共二百零七頁過熱器管排過熱器集箱3、奧氏體耐熱鋼最典型鋼號是1Cr18Ni9Ti。Cr的作用是提高抗氧化性；Ni的作用是獲得(huòdé)單相奧氏體;Ti的作用是彌散強化。主要用于過熱器管道等。共二百零七頁三.耐磨鋼(wear-resistantsteel)是指在沖擊載荷作用下發(fā)生(fāshēng)沖擊硬化的高錳鋼.球磨機挖掘機顎式破碎機1、成分(chéngfèn)特點:⑴高碳：0.9~1.5%C,以保持高耐磨性。⑵高錳：11~14%Mn共二百零七頁5.牌號(páihào)ZGMn13錳含量WMn

13%鑄鋼共二百零七頁高錳鋼廣泛用于既要求耐磨又要求耐沖擊的零件。如拖拉機的履帶(lǚdài)板、球磨機襯板、破碎機牙板(yábǎn)、挖掘機鏟齒和鐵路轍岔等.

履帶球磨機襯板挖掘機鏟齒鐵路轍岔破碎機牙板共二百零七頁鋼號鋼種合金元素的主要作用熱處理特點使用狀態(tài)下組織Q345低合金高強度結構鋼Mn:強化F，增加P量，降低冷脆轉變溫度熱軋空冷F+P65Mn彈簧鋼Mn:提高淬透性，強化F淬火+中溫回火T回ZGMn13耐磨鋼Mn:獲得單相A組織水韌處理表:M+碳化物心:A20Cr滲碳鋼Cr:提高淬透性，強化F滲碳+淬火+低溫回火表:M回+顆粒狀碳化物+A’心:M回+F40Cr調質鋼Cr:提高淬透性，強化F調質處理S回9SiCr低合金工具鋼Cr:提高淬透性淬火+低溫回火M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)GCr15滾動軸承鋼Cr:提高淬透性，耐磨性、耐蝕性淬火+低溫回火M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)1Cr13馬氏體不銹鋼Cr:提高耐蝕性淬火+高溫回火S回5CrNiMo熱作模具鋼Cr、Ni:提高淬透性，強化F淬火+高溫回火S回Mo:防止高溫回火脆性Cr12MoV冷作模具鋼Mo:細化晶粒，提高耐磨性淬火+低溫回火M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)W18Cr4V高速鋼V:提高耐磨性、熱硬性淬火+低溫回火M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)1Cr18Ni9Ti不銹鋼Ti:防止晶間腐蝕固溶處理A總結(zǒngjié)：各類鋼種代表鋼號共二百零七頁1.20CrMnTi鋼根據其組織和機械性能，在工業(yè)上主要作為一種（）使用。

A．合金滲碳鋼

B．合金彈簧鋼

C．合金調質鋼

D．滾動軸承鋼2．要制造(zhìzào)一批銼刀，請選擇合適的材料

。A.45 B.9Mn2VC.T12 D.7Cr173.不銹鋼按其金相顯微組織不同，常用的有以下三類：（），（），奧氏體型不銹鋼。判斷正誤1.GCr15SiMn鋼是滾動軸承鋼，Cr12MoV鋼是不銹鋼，2.W18Cr4V鋼是不銹鋼。3.40Cr鋼是合金滲碳鋼。4.20CrMnTi鋼是合金調質鋼。

共二百零七頁選材題1.醫(yī)用手術刀2.高速銑刀3.精密量具4.拖拉機的履帶板5.絲錐和板牙(bǎnyá)a:ZGMn13;b:CrWMn;c:W18Cr4V;d:9SiCre:4Cr133．高速工具鋼的化學成分特點是什么?它的熱處理有何特點?共二百零七頁第六節(jié)鑄鐵(zhùtiě)鑄鐵是含碳量大于2.11%并含有較多硅、錳、硫、磷等元素的多元鐵基合金。工業(yè)上常用鑄鐵的成分范圍是：2.5~4.0%C，1.0~3.0%Si，0.5~1.4Mn，0.01~0.50%P，0.02~0.20%S，有時(yǒushí)還含有一些合金元素，如：Cr、Mo、V、Cu、Al等。雖然鑄鐵的機械性（抗拉強度、塑性、韌性）較低，但是由于其生產成本低廉，具有優(yōu)良的鑄造性、可切削加工性、減震性及耐磨性，因此在現代工業(yè)中仍得到了普遍的應用。共二百零七頁例如，機床床身、內燃機的汽缸體、缸套、活塞環(huán)及軸瓦、曲軸(qūzhóu)等都可用鑄鐵制造.鑄鐵曲軸內燃機汽缸共二百零七頁第一節(jié)概述

一、鑄鐵的石墨化過程

二、鑄鐵的特點及分類(fēnlèi)第二節(jié)常用鑄鐵

一、灰鑄鐵

二、可鍛鑄鐵

三、球墨鑄鐵

四、蠕墨鑄鐵共二百零七頁一、鑄鐵的石墨化過程1、Fe-Fe3C和Fe-G(石墨)雙重相圖Fe3C是亞穩(wěn)相，在一定條件(tiáojiàn)下將發(fā)生分解：Fe3C→3Fe+C（石墨）共晶白口鑄鐵F基體球墨鑄鐵第一節(jié)概述(ɡàishù)共二百零七頁石墨是碳的單質之一，其強度、塑性、韌性幾乎為零。鑄鐵中的碳除少量固溶于基體(jītǐ)中外,主要以化合態(tài)的滲

碳體(Fe3C)和游離態(tài)的石墨(G)兩種形式(xíngshì)存在。石墨的結構共晶白口鑄鐵F基體灰鑄鐵共二百零七頁存在兩個鐵碳相圖(xiānɡtú)：Fe-Fe3C和Fe-G雙重相圖L+GL+Fe3C共二百零七頁2、鑄鐵的石墨化過程鑄鐵中的碳原子析出形成石墨的過程稱為(chēnɡwéi)石墨化。鑄鐵中的石墨可以在結晶過程中直接析出,也可以由滲碳體加熱時分解得到。臺車式石墨化退火爐共二百零七頁石墨化分兩個階段：在P’S’K’線以上(yǐshàng)發(fā)生的石墨化稱為第一階段石墨化。包括結晶時一次石墨、二次石墨、共晶石墨的析出和加熱時一次滲碳體、二次滲碳體及共晶滲碳體的分解。P’共二百零七頁在P’S’K’線以下發(fā)生的石墨化稱為(chēnɡwéi)第二階段石墨化。包括冷卻時共析石墨的析出和加熱時共析滲碳體的分解。石墨化程度不同，所得到的鑄鐵類型和組織也不同。P’共二百零七頁鑄鐵的石墨化程度與其組織(zǔzhī)之間的關系

（以共晶鑄鐵為例）

石墨化進行程度鑄鐵的顯微組織鑄鐵類型第一階段石墨化第二階段石墨化

完全進行完全進行F+G

灰口鑄鐵部分進行F+P+G未進行P+G部分進行未進行Le’+P+G麻口鑄鐵未進行未進行Le’白口鑄鐵共二百零七頁共晶白口鑄鐵F基體球墨鑄鐵共二百零七頁二、鑄鐵(zhùtiě)的組織、分類與牌號L+GL+Fe3C123共二百零七頁1、鑄鐵的組織特點鋼的基體+G（石墨(shímò)）基體組織有鐵素體、珠光體和鐵素體加珠光體三種.F+GF+P+GP+G共二百零七頁灰鑄鐵蠕墨鑄鐵(zhùtiě)球墨鑄鐵

可鍛鑄鐵

共二百零七頁鑄鐵的分類與牌號表示(biǎoshì)方法

鑄鐵名稱

石墨形態(tài)

基體組織

編號方法

牌號實例灰鑄鐵片狀FHT+一組數字數字表示最低抗拉強度值，單位MPa。“HT”表示灰鑄鐵代號。

HT100F+PHT150PHT200可鍛鑄鐵團絮狀FKTH+兩組數字KTB+兩組數字KTZ+兩組數字KTH300-06表F心PKTB350-04PKTZ450-06KTH、KTB、KTZ分別為黑心、白心、珠光體可鍛鑄鐵代號；第一組數字表示最低抗拉強度值，MPa；第二組數字表示最低伸長率值，%共二百零七頁鑄鐵的分類與牌號(páihào)表示方法（續(xù)）鑄鐵名稱石墨形態(tài)基體組織編號方法牌號實例球墨鑄鐵球狀FQT+兩組數字第一組數字表示最低抗拉強度值，MPa；第二組數字表示最低伸長率值，%?！癚T”表示球墨鑄鐵代號QT400-15F+PQT600-3PQT700-2蠕墨鑄鐵蠕蟲狀FRuT+一組數字數字表示最低抗拉強度值,MPa?！癛uT”表示蠕墨鑄鐵代號

RuT260F+PRuT300PRuT420共二百零七頁工業(yè)鑄鐵的成分(chéngfèn)范圍與組織工業(yè)鑄鐵的成分范圍溫度快冷中速冷卻中速冷卻緩冷緩冷緩冷快冷白口鑄鐵珠光體灰鑄鐵鐵素體灰鑄鐵鐵素體球墨鑄鐵珠光體球墨鑄鐵珠光體可鍛鑄鐵鐵素體可鍛鑄鐵石墨化退火中速冷卻緩冷珠光體蠕墨鑄鐵鐵素體蠕墨鑄鐵Si/Mg/Ce共二百零七頁⑵耐磨性能好

由于石墨(shímò)本身有潤滑作用。⑶消振性能好

由于石墨可以吸收振動能量。⑷鑄造性能好

由于鑄鐵硅含量高,成分接近于共晶.⑸切削性能好

由于石墨使車屑容易脆斷，不粘刀.2、鑄鐵的性能特點⑴力學性能低

由于石墨相當于鋼基體中的裂紋或空洞(kōngdòng)，破壞了基體的連續(xù)性，且易導致應力集中。鑄鐵與鑄鋼的強度比較共二百零七頁第二節(jié)常用鑄鐵以及(yǐjí)熱處理工藝一、灰鑄鐵灰鑄鐵是指石墨(shímò)呈片狀分布的灰口鑄鐵。其產量約占鑄鐵總產量的80%以上。牌號用HT+抗拉強度（最?。h語拼音“灰鐵”。如HT100表示最小抗拉強度為100Mpa的灰鑄鐵1、組織基體組織有鐵素體、珠光體和鐵素體加珠光體三種。石墨呈片狀分布在這些基體組織之上。共二百零七頁鐵素體灰鑄鐵石墨片的三維形貌共二百零七頁2）熱處理熱處理只改變基體組織(zǔzhī)，不改變石墨形態(tài)?；诣T鐵強度只有碳鋼的30~50%,熱處理強化效果不大?；诣T鐵常用的熱處理有：①消除內應力退火②消除白口組織退火③表面淬火灰鑄鐵件汽缸套活塞環(huán)共二百零七頁3）用途制造承受壓力(yālì)和震動的零件,如機床床身、各種箱體、殼體、泵體、缸體。變速箱體大型船用柴油機汽缸體(HT-300)重型機床床身(HT-250)共二百零七頁可鍛鑄鐵石墨化退火工藝曲線

2、可鍛鑄鐵石墨呈團絮狀的灰口

鑄鐵，是由白口鑄鐵

經石墨化退火獲得的。1）組織：基體(F、P)＋團絮狀G鐵素體基體可鍛鑄鐵又稱黑心可鍛鑄鐵。2）性能：強度為碳鋼的４0~７0%，接近于鑄鋼。注：可鍛鑄鐵不能經過(jīngguò)鍛造加工，只是因為其較灰鑄鐵有一定的韌性，才稱為可鍛鑄鐵。共二百零七頁可鍛鑄鐵(zhùtiě)的牌號及用途牌號(páihào)“KT”—“可鍛鑄鐵”、“KTH”—黑心可鍛鑄鐵?！癒TB”—白心可鍛鑄鐵，“KTZ”—珠光體可鍛鑄鐵。它們后面的數字分別表示最低抗拉強度（Mpa）和最低延伸率。如：KTH350-10表示最小抗拉強度為350Mpa，最低延伸率為10的黑心可鍛鑄鐵。KTB380-12σbmn=380Mpaδmin=12白心可鍛鑄鐵。KTZ450-06σbmin=450Mpaδmin=6的珠光體可鍛鑄鐵。共二百零七頁

可鍛鑄鐵(kěduàn-zhùtiě)的顯微組織

黑心可鍛鑄鐵

珠光體可鍛鑄鐵

可鍛鑄鐵的石墨化退火共二百零七頁3）用途用于制造形狀復雜且承受振動載荷(zàihè)的薄壁小型件，如汽車、拖拉機的前后輪殼、管接頭、低壓閥門等.可鍛鑄鐵管件共二百零七頁3、球墨鑄鐵石墨呈球形的灰口鑄鐵。由液態(tài)鐵水(tiěshuǐ)經石墨化得到.1）組織：基體（F、F+P、P）+球狀G球狀石墨是液態(tài)鐵水經球化處理得到的.球化劑為鎂、稀土和稀土鎂。硅鐵硅鈣稀土鎂牌號：QT表示“球鐵”二字漢語音(yǔyīn)的字首,第一組數字代表最低抗拉強度值,第二組數字代表最低延伸率，QT40-70.共二百零七頁球墨鑄鐵(qiúmò-zhùtiě)的顯微組織

鐵素體加珠光體球墨鑄鐵

鐵素體球墨鑄鐵

珠光體球墨鑄鐵

球墨鑄鐵中的石墨球

共二百零七頁2）性能與熱處理強度是碳鋼的70~90%。球墨鑄鐵的突出特點(tèdiǎn)是屈強比(

0.2/

b)高，約為0.7~0.8，而鋼一般只有0.3~0.5.球墨鑄鐵可進行各種(ɡèzhǒnɡ)熱處理，如退火、正火、淬火加回火、等溫淬火等.

共二百零七頁3）用途承受震動、載荷(zàihè)大的零件，如曲軸、傳動齒輪等。核燃料貯存運輸容器(QT350-22)鑄鐵曲軸共二百零七頁4、蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵是20世紀60年代發(fā)展起來(qǐlái)的一種新型鑄鐵.蠕墨鑄鐵是液態(tài)鐵水經蠕化處理和孕育處理得到的.蠕化劑為稀土硅鐵鎂合金、稀土硅鐵合金(héjīn)、稀土硅鐵鈣合金(héjīn)等.蠕墨鑄鐵的組織：基體（F、F+P、P）+蠕蟲狀G蠕墨鑄鐵中的石墨共二百零七頁蠕墨鑄鐵的顯微(xiǎnwēi)組織蠕墨鑄鐵中的石墨珠光體基體鐵素體基體共二百零七頁蠕墨鑄鐵的強度、塑性和抗疲勞性能(xìngnéng)優(yōu)于灰鑄鐵，其力學性能(xìngnéng)介于灰鑄鐵與球墨鑄鐵之間。灰鑄鐵灰鑄鐵蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵灰鑄鐵蠕墨鑄鐵球墨鑄鐵共二百零七頁蠕墨鑄鐵常用于制造承受熱循環(huán)載荷的零件和結構復雜、強度要求高的鑄件。如鋼錠模、玻璃模具(mújù)、柴油機汽缸、汽缸蓋、排氣閥、液壓閥的閥體、耐壓泵的泵體等。

玻璃模具制動鼓共二百零七頁第六節(jié)有色金屬(yǒusèjīnshǔ)及其合金

(ColoredMetalandAlloy)概述鋁及鋁合金銅及銅合金滑動軸承(huádònɡzhóuchénɡ)合金共二百零七頁一、概述(ɡàishù)工業(yè)生產中，通常把以鐵為基的金屬材料稱為黑色金屬，如鋼與鑄鐵，把非鐵金屬及其合金稱為有色金屬，如鉛、金屬、鎳、鋅、鈦、銅等，金屬及合金。有色金屬及合金與鋼鐵材料相比，具有許多(xǔduō)特殊性能，是現代工業(yè)生活中不可缺少的金屬材料。本章重點介紹鋁及鋁合金、銅及銅合金、鈦及鈦合金及軸承合金。共二百零七頁1.鋁及鋁合金的性能(xìngnéng)特點（1）優(yōu)良的物理性能（2）抗大氣腐蝕性能好

（3）加工(jiāgōng)性能好，比強度高

共二百零七頁（1）優(yōu)良(yōuliáng)的物理性能

密度(mìdù)小，熔點低，導電性、導熱性好，磁化率低純鋁的密度(mìdù)2.72g/cm3，僅為鐵的1/3，熔點為660.4℃，導電性僅次于Cu、Au、Ag。鋁合金的密度也很小，熔點更低，但導電、導熱性不如純鋁、鋁及鋁合金的磁化率極低，屬于非鐵磁材料。共二百零七頁（2）抗大氣(dàqì)腐蝕性能好鋁和氧的化學親和力大，在大氣中，鋁和鋁合金表面會很快形成一層致密的氧化膜，防止內部繼續(xù)氧化。但在堿和鹽的水溶液中，氧化膜易破壞，因此不能用鋁及鋁合金制作(zhìzuò)的容器盛放鹽和堿溶液。共二百零七頁（3）加工性能(xìngnéng)好，比強度高純鋁為面心立方晶格，無同素異構轉變，具有較高的塑性（δ=30～50%，ψ=80%），易于壓力加工成型，并有良好的低溫性能(xìngnéng)，純鋁的強度低，σn=70Mpa，雖經冷變形強化，強度可提高到150～250Mpa，但也不能直接用于制作受力的結構件.而鋁合金通過冷成型和熱處理，其抗拉強度可達到500～600Mpa，相當于低合金鋼的強度，比強度高，成為飛機的主要結構材料。

共二百零七頁2、純鋁的分類(fēnlèi)高純鋁LG1、LG2工業(yè)(gōngyè)純鋁L1～L7共二百零七頁可將鋁合金分為變形(biànxíng)鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。變形鋁合金又分為可熱處理強化和不可熱處理強化兩類.鋁合金分類示意圖二、鋁合金的分類鋁合金一般具有有限固溶型共晶(ɡònɡjīnɡ)相圖。共二百零七頁鋁合金的分類(fēnlèi)形變(xíngbiàn)鋁合金鑄造鋁合金不能熱處理強化鋁合金

能熱處理強化鋁合金共二百零七頁5、常用(chánɡyònɡ)的鋁合金形變(xíngbiàn)鋁合金(deformationaluminumalloy)鑄造鋁合金(castaluminumalloy)共二百零七頁1）形變(xíngbiàn)鋁合金

(deformationaluminumalloy)（1）防銹鋁合金(LF):Al–Mn通過固溶強化(qiánghuà)提高鋁合金的強度和抗蝕性(比純鋁好)。例如:LF21。Al–Mg通過固溶強化提高鋁合金的強度和抗蝕性(比純鋁輕)。例如:LF2、LF6等。共二百零七頁飛機翼梁(腹板為硬鋁合金)（2）硬鋁合金(LY):Al–Cu–Mg通過(tōngguò)時效強化提鋁合金強度,但耐蝕性不高。LY1、LY11、LY12。（3）超硬鋁合金(LC):Al–Zn–Mg–Cu通過時效強化和形成的強化相,使鋁合金達到最高的硬度(yìngdù)和強度。但耐蝕性較差。LC4、LC9。飛機主起落架共二百零七頁（4）鍛鋁合金(LD):Al–Mg–Si–Cu具有良好的熱塑性,通過固溶處理和人工(réngōng)時效來提高鋁合金的力學性能。LD5、LD6、LD10。壓氣機葉片共二百零七頁美F-117隱身戰(zhàn)斗機

(所用材料大部分是鋁合金)高比強鋁合金機翼共二百零七頁2）鑄造(zhùzào)鋁合金

(castaluminumalloy)Al-Si系：代號(dàihào)為ZL1+兩位數字順序號Al-Cu系：代號為ZL2+兩位數字順序號Al-Mg系：代號為ZL3+兩位數字順序號Al-Zn系：代號為ZL4+兩位數字順序號共二百零七頁（1）鑄造(zhùzào)鋁–硅合金(ZL101～ZL111):活塞(裙部為鋁硅合金)

ZL102合金鑄造組織(化染)55×共二百零七頁（2）鑄造鋁–銅合金(ZL201～ZL203):有較高的強度(qiángdù)、塑性及耐熱性,但鑄造性能和耐蝕性較差。

鋁銅合金鑄造組織(化染)210×汽缸頭共二百零七頁（3）鑄造(zhùzào)鋁–鎂合金(ZL301、ZL302):有較高的強度、韌性及耐蝕性,但鑄造性能和耐熱性較差。

鋁鎂合金鑄造組織(化染)150×鼓風機用密封件(ZL102)及抗空架件(ZL301)共二百零七頁4.鑄造鋁–鋅合金(ZL401、ZL402):具有良好的鑄造性,經變質處理和時效(shíxiào)處理后,強度高,但耐蝕性差。大型空壓機活塞(ZL401)共二百零七頁鋁合金牌號(páihào)鋁合金的牌號表示方法：Al+主要合金元素符號+主要合金元素平均含量，若為鑄造鋁合金前面加“Z”，如ZAlSi12表示平均硅含量為12%的鑄造鋁合金。按國家標準規(guī)定，防銹鋁、硬鋁、超硬鋁和鍛鋁代號分別用“LF”、“LY”、“LC”、“LD”等字母及一組順序號表示，如LF5、LY1、LC4、LD5等，而鑄造鋁合金的代號用“ZL”兩個(liǎnɡɡè)字母和三個數字表示，如ZL102，ZL203,ZL302等共二百零七頁第二節(jié)銅及銅合金

一、銅及銅合金性能特點純銅呈紫紅色，故又稱紫銅(zǐtóng),具有面心立方晶格，無同素異構轉變，無磁性。塑性好.純銅具有優(yōu)良的導電性和導熱性，在大氣、淡水和冷凝水中有良好的耐蝕性。純銅(紫銅)T1、T2、T3、T4熱軋銅合金共二百零七頁銅合金純銅強度低，雖然冷加工變形可提高其強度，但塑性顯著降低，不能制作(zhìzuò)受力的結構件。為了滿足制作結構件的要求，在銅中加入合金元素，通過固溶強化，時效強化及過剩相強化等途徑提高合金的強度，獲得高強度的銅合金。常用的合金元素：Zn、Al、Sn、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Cr、Zr等。銅合金按其化學成分可分為黃銅、青銅兩大類。

共二百零七頁黃銅(huánɡtónɡ)

黃銅是以Zn為主要合金元素(yuánsù)的銅合金，具有良好的機械性能，易加工成型，對大氣、海水有相當好的抗蝕能力，是應用最廣的重要有色金屬材料。黃銅按其所含合金元素的種類可分為普通黃銅和特殊黃銅兩類；按生產方式可分為壓力加工黃銅和鑄造黃銅兩類。共二百零七頁1）普通黃銅Cu-Zn合金

⑴普通黃銅的牌號為：H(黃)+表示(biǎoshì)銅平均百分含量的數字，如H68。⑵從Cu-Zn合金相圖可以(kěyǐ)看出黃銅有

和

+

’兩種組織，分別稱單相黃銅和兩相黃銅。

共二百零七頁普通黃銅的顯微(xiǎnwēi)組織

單相黃銅

兩相黃銅

共二百零七頁單相黃銅塑性好,可進行冷、熱加工。常用牌號有H80、H70、H68。其中H70、H68強度較高，大量用作槍彈殼和炮彈(pàodàn)筒，故有“彈殼黃銅”之稱。兩相黃銅熱塑性好,強度高.常用牌號有H59、H62。適于制造受力件，如墊圈、彈簧、導管、散熱器等。冷凝器管汽車機油泵襯套共二百零七頁

2）特殊黃銅在普通黃銅的基礎上加入Al、Fe、Si、Mn、Pb、Sn、Ni等元素形成特殊黃銅。特殊黃銅強度、耐蝕性比普通黃銅好，鑄造性能改善。特殊黃銅的牌號為：H(黃)+主加元素符號(Zn除外)+銅平均百分含量(hánliàng)+主加元素平均百分含量(hánliàng),如HPb59-1.HPb59-1表示59%Cu、1%Pb。余量為Zn的鉛黃銅黃銅制品黃銅棒共二百零七頁常用牌號有HPb63-3、HAl60-1、HSn62-1、HFe59-1等.主要用于船舶及化工零件(línɡjiàn)，如冷凝管、齒輪、螺旋槳、軸承、襯套及閥體等。共二百零七頁6、青銅(Cu-Sn)在現在工業(yè)上把以加入Al、Si、Be、Mn、Pb、Sn、Ti等主加元素的銅合金均稱為青銅。青銅的牌號為：Q+主加元素符號及其平均百分含量(hánliàng)+其他元素平均百分含量(hánliàng)如QSn4-Zn3(含4%Sn、3%Zn).常用青銅有錫青銅、鋁青銅、鈹青銅、硅青銅、鉛青銅等。

青銅制品共二百零七頁1）錫青銅是以錫為主加元素的銅合金，錫含量一般為3~14%。錫青銅鑄造流動性差，鑄件密度低，易滲漏，但體積收縮率在有色金屬中最小。錫青銅耐蝕性良好，在大氣、海水及無機鹽溶液(róngyè)中的耐蝕性比純銅和黃銅好，但在硫酸、鹽酸和氨水中的耐蝕性較差。錫青銅錠Cu-Sn相圖共二百零七頁常用(chánɡyònɡ)牌號有QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1等。主要用于耐蝕承載件,如彈簧(tánhuáng)、軸承、齒輪軸、蝸輪、墊圈等。錫青銅管船用青銅軟管快速接頭閥(錫青銅閥體、閥蓋)共二百零七頁2）鋁青銅以鋁為主加元素(yuánsù)的銅合金，鋁含量為5~11%。強度、硬度、耐磨性、耐熱性及耐蝕性高于黃銅和錫青銅，鑄造性能好，但焊接性能差。常用牌號有QAl5、QAl7、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2等.主要用于制造船舶、飛機及儀器中的高強、耐磨、耐蝕件，如齒輪(chǐlún)、軸承、蝸輪、軸套、螺旋槳等.大型水力發(fā)電設備中的抗磨環(huán)共二百零七頁3）鈹青銅以鈹為主加元素的銅合金，鈹含量為1