1、鋼的熱處理鑄鐵有色金屬等其他材料1-2 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、價格便宜。鑄鐵按碳的存在形式分為：1.白口鑄鐵：Fe3C2.灰口鑄鐵：G3.麻口鑄鐵：Fe3C+G此外，為滿足耐熱、耐蝕、耐磨等特殊性能的需求，在鑄鐵中加入鉻、鉬、銅、鋁、硅等合金元素就得到合金鑄鐵。 3.5.1 3.5.1 鑄鐵鑄鐵 1、鑄鐵的石墨化及其影響因素 第1頁/共37頁1-3 石墨的形狀、數量、大小及分布對鑄鐵的組織和性能有重要影響。 鑄鐵中碳原子以石墨（G）形式析出的過程稱為石墨化。 石墨是碳的一種結晶形式，具有六方晶格，強度、硬度、塑性

2、和韌性極低，接近于零，硬度僅為35HBS。3.5.1 3.5.1 鑄鐵鑄鐵 1）鑄鐵的石墨化 第2頁/共37頁1-4 （1）化學成分的影響 3.5.1 3.5.1 鑄鐵鑄鐵 2）影響石墨化的因素 碳和硅是強烈促進石墨化的元素。鑄鐵中碳、硅的含量越高，越容易進行石墨化，得到灰口鑄鐵組織。 硫是強烈阻止石墨化的元素。一般Ws0.15。 錳是阻止石墨化的元素。一般WMn0.61.3。 磷是微弱促進石墨化的元素。一般WP0.3。（2）冷卻速度的影響 第3頁/共37頁1-53.5.1 3.5.1 鑄鐵鑄鐵 2、灰鑄鐵的成分、組織與性能 成份：一般為Wc=2.5%4.0%,Wsi=1.0%3.0%,WMn

3、=0.5%1.4%,Ws0.15%,Wp0.30%。組織：看成是碳鋼的基體加片狀石墨，分為三類：鐵素體基體、鐵素體-珠光體基體、珠光體基體灰鑄鐵。性能：取決于基體組織和石墨的形態、數量、大小和分布。 灰鑄鐵的抗拉強度、塑性、韌性比鋼低很多。具有優良的鑄造性能、優良的切削加工性能、良好的減振性、減摩性和低的缺口敏感性。第4頁/共37頁1-63.5.1 3.5.1 鑄鐵鑄鐵 3、灰鑄鐵的孕育處理 在澆注前向鐵水中加入少量孕育劑，使大量高度彌散的難熔質點成為石墨的結晶核心，以獲得細小均勻的石墨片和細片珠光體。 通過孕育處理得到的鑄鐵稱為孕育鑄鐵。孕育鑄鐵有較高的強度，且鑄件各部位截面上的組織和性能比

4、較均勻。4、灰鑄鐵的牌號、性能及用途 牌號用“HT+數字”表示。HT是“灰鐵”兩字的漢語拼音字首，數字表示最低的抗拉強度值（MPa）。例：HT150。 灰鑄鐵的性能性能特點是生產簡單、應用廣泛，其產量占整個鑄鐵產量的80%以上。第5頁/共37頁1-73.5.1 3.5.1 鑄鐵鑄鐵 5、灰鑄鐵的熱處理 灰鑄鐵熱處理只能改變基體組織，不能改變石墨的形狀、數量、大小和分布。熱處理主要作用是消除應力、改善切削加工性、提高表面的硬度和耐磨性等。1）去應力退火 工藝為：加熱至500600，保溫一段時間后，隨爐冷至200以下出爐空冷。2）消除白口、降低硬度退火 加熱到850900，保溫25h，然后隨爐冷卻

5、至250400出爐空冷。3）表面淬火 主要作用是提高鑄件的表面硬度和耐磨性。常用的有火焰淬火、感應淬火、接觸電阻加熱淬火等。第6頁/共37頁1-83.5.1 3.5.1 鑄鐵鑄鐵 6、球墨鑄鐵的成分、組織與性能 成份：球墨鑄鐵的化學成分一般為：Wc=3640，Wsi=2028，WMn0.608，Ws004，Wp01，WMg0.030.05，WRE0030.05。組織：分為鐵素體球墨鑄鐵、鐵素體珠光體球墨鑄鐵、珠光體球墨鑄鐵和貝氏體球墨鑄鐵四種。性能：力學性能比灰口鑄鐵高得多，強度與鋼接近，屈強比達到0.70.8，比碳鋼高；塑性和韌性比灰鑄鐵好，仍比鋼差。具有良好的鑄造性能、減震性、減摩性、低的

6、缺口敏感性、切削加工性等。但存在收縮率較大、流動性稍差、白口傾向大等缺陷。第7頁/共37頁1-93.5.1 3.5.1 鑄鐵鑄鐵 7、球墨鑄鐵的牌號、性能及用途 牌號用“QT+A組數字-B組數字”表示。QT是“球鐵”兩字的漢語拼音字首A組數字表示最低的抗拉強度值（MPa）B組數字表示最低伸長率。例：QT600-3。 廣泛用于制作受力復雜、性能要求較高的重要零件。第8頁/共37頁1-103.5.1 3.5.1 鑄鐵鑄鐵 8、球墨鑄鐵的熱處理 熱處理比鋼的加熱溫度略高些、保溫時間長些、加熱速度和冷卻速度要慢些。 1、退火 分為去應力退火、低溫退火和高溫退火。目的是消除鑄造內應力，獲得鐵素體基體，提

7、高塑性和韌性。2、正火 分為高溫正火和低溫正火。目的是增加基體組織中的珠光體的數量，細化組織，提高球墨鑄鐵的強度和耐磨性。3、調質處理目的是得到回火索氏體基體，以獲得較高的綜合力學性能。4、等溫淬火 目的是得到下貝氏體基體，使其具有高硬度、高強度和較好的韌性。第9頁/共37頁1-113.5.1 3.5.1 鑄鐵鑄鐵 9、可鍛鑄鐵 可鍛鑄鐵的生產是先澆注成白口鑄鐵，然后再經高溫經長時間石墨化退火。1、可鍛鑄鐵的成分、組織與性能成份：較低的碳、硅含量，一般Wc=2.22.8，Wsi=1.21.8，WMn0.408，Wp01，Ws0.2。 組織：分為鐵素體可鍛鑄鐵（又稱黑心可鍛鑄鐵）、珠光體可鍛鑄鐵

8、兩種。性能：強度和韌性比灰鑄鐵提高很多。可鍛鑄鐵并不可鍛。 2、可鍛鑄鐵的牌號、性能及用途 牌號用“KT+表示類別的字母+A組數字-B組數字”表示。表示類別的字母有H、B、Z。例：KTH370-12。 用于制作形狀復雜、要求強度、韌性較高的薄壁零件。第10頁/共37頁1-123.5.1 3.5.1 鑄鐵鑄鐵 10、蠕墨鑄鐵 通過在一定成分的鐵水中加入適量的蠕化劑、再加孕育劑而生產制得的。1、蠕墨鑄鐵的成分、組織與性能成份：Wc=3.53.9，Wsi=2.22.8，WMn0.408，Wp01，Ws0.2。 組織：分為鐵素體、鐵素體-珠光體和珠光體三種。性能：力學性能介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間。減震

9、性、鑄造性能、導熱性優于球墨鑄鐵，切削加工性比灰鑄鐵差。2、蠕墨鑄鐵的牌號、性能及用途 牌號用“RuT+一組數字”表示，RuT是“蠕鐵”兩字的漢語拼音字首， 一組數字表示最低的抗拉強度值（MPa）。例：RuT420。第11頁/共37頁1-133.5.2 3.5.2 有色金屬及其合金有色金屬及其合金 1、鋁及其合金 1）工業純鋁 鋁及其合金是航空工業中的主要結構材料，是有色金屬中應用最廣泛的結構材料。 純鋁呈銀白色，是一種輕金屬，面心立方晶格、無同素異晶轉變，熔點低、密度小，具有優良的加工工藝性能、電導性、熱導性和耐大氣腐蝕能力。 其牌號用l表示。最后兩位數字表示鋁的最低百分含量，第二位字母表示

10、原始純鋁的改型情況，如lA35。 工業純鋁是WAl=99.0099.80%的純鋁，主要用來制作電線、電纜、散熱片、配置合金等。第12頁/共37頁1-143.5.2 3.5.2 有色金屬及其合金有色金屬及其合金 2）鋁合金 1、鋁合金的分類與牌號1）鋁合金的分類分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。變形鋁合金又分為不能熱處理強化的鋁合金和能熱處理強化的鋁合金。2）鋁合金的牌號(1)變形鋁合金牌號。采用四位字符牌號，鋁合金的牌號用28系列表示。 第一位數字：鋁合金的組別； 第二位字母：原始合金的改型情況，A為原始合金，BY為原始合金的改型合金。最后兩位數字：區分同一組中不同的鋁合金。例：5A02。(2

11、)鑄造鋁合金牌號。用“Z+Al+元素符號+數字”表示。數字是主加合金元素百分含量。例：ZAlSi9Mg。第13頁/共37頁1-153.5.2 3.5.2 有色金屬及其合金有色金屬及其合金 2、鋁合金的熱處理 固溶處理和時效。固溶處理是將能熱處理強化的鋁合金加熱至高溫單相區，經保溫第二相溶解形成單相固溶體后，迅速水冷至室溫，得到過飽和的固溶體的工藝。時效是將經固溶處理后的鋁合金，在室溫或加熱到一定的溫度，其性能隨時間發生變化的現象。 鋁合金經固溶處理后，強度和硬度不會明顯升高，塑性會顯著提高。但這種組織是不穩定的，經時效處理，強度和硬度顯著升高，塑性下降。第14頁/共37頁1-163.5.2 3

12、.5.2 有色金屬及其合金有色金屬及其合金 3、變形鋁合金 防銹鋁合金 硬鋁合金 超硬鋁合金 鍛鋁合金 4、鑄造鋁合金Al-Si系鑄造鋁合金(硅鋁明) Al-Cu系鑄造鋁合金 Al-Mg系鑄造鋁合金 Al-Zn系鑄造鋁合金 第15頁/共37頁1-173.5.2 3.5.2 有色金屬及其合金有色金屬及其合金 2、銅及其合金 1）工業純銅 純銅呈紫紅色，熔點1083，密度為8.96 g/cm3，面心立方晶格、無同素異晶轉變，良好的電導性、熱導性、耐蝕性、抗磁性和加工工藝性能。 工業純銅的代號用“T”加順序號表示，共有T1、T2、T3、T4四個牌號。序號越大，純度越低。 純銅主要用于制作電線、電纜、

13、導熱材料及配置合金。第16頁/共37頁1-183.5.2 3.5.2 有色金屬及其合金有色金屬及其合金 2）銅合金 銅合金分為黃銅、青銅和白銅。 白銅是銅鎳合金，主要用來制作精密機械和儀表中的耐蝕零件、熱電偶等，價格高。1、黃銅 (1)普通黃銅的組織和性能。 當Wzn32時，形成單相固溶體，隨鋅含量增加，其強度增加塑性改善，適于冷熱變形加工； 當Wzn32時，組織中出現硬而脆的相，使強度升高而塑性急劇下降； 當 Wzn45時，全部為相組織，強度急劇下降，合金已無使用價值。 還具有較好的耐蝕性和較好的鑄造性能。第17頁/共37頁1-193.5.2 3.5.2 有色金屬及其合金有色金屬及其合金 (

14、2)普通黃銅的牌號、性能及用途。 壓力加工黃銅的牌號用“H+數字”表示。如H68。鑄造普通黃銅的牌號表示方法與鑄造鋁合金相同。 單相黃銅H68，有較高的強度，冷、熱變形能力，較好的耐蝕性，用于制造形狀復雜、耐蝕的零件。 雙相黃銅H62，有較高的強度，可進行熱變形加工，廣泛用于制作熱軋、熱壓零件或由棒材經機加工制造各種零件。 鑄造普通黃銅ZCuZn38，具有鑄造性能好，組織致密，主要用于一般的結構件和耐蝕零件。第18頁/共37頁1-203.5.2 3.5.2 有色金屬及其合金有色金屬及其合金 2、特殊黃銅 在普通黃銅中加入其他合金元素的黃銅。 加入的合金元素有鉛、錫、鋁、硅、錳、鐵、鎳等，以改善

15、切削加工性、提高耐蝕性、鑄造性能和力學性能等。 壓力加工特殊黃銅的牌號用“H+主加合金元素符號+銅的百分含量-合金元素的百分含量”表示，例：HPb59-1。鑄造特殊黃銅的牌號表示方法與鑄造鋁合金相同，例：ZCuZn16Si4。第19頁/共37頁1-213.5.2 3.5.2 有色金屬及其合金有色金屬及其合金 3、青銅 （1）錫青銅 以錫為主要添加元素的銅基合金。常用錫青銅一般Wsn314，其中壓力加工錫青銅Wsn7%。 錫青銅的耐磨性好、無磁性和冷脆現象，可用于制作軸承、軸套等耐磨零件及彈簧等彈性元件。 錫青銅的鑄造收縮率小，用于鑄造形狀復雜、致密性要求不高，耐磨、耐蝕的零件。（2）無錫青銅

16、是含鋁、鈹、硅、鉛、錳等合金元素的銅基合金。主要有：鋁青銅、鈹青銅等。第20頁/共37頁1-223.5.2 3.5.2 有色金屬及其合金有色金屬及其合金 3、軸承合金簡介 1）軸承合金的性能和組織特點 軸承支承軸進行工作，會與軸頸產生摩擦。為減少軸承對軸頸的磨損，對軸承合金有如下要求： 較高的抗壓強度和疲勞強度； 摩擦系數小、表面能儲存潤滑油，耐磨性好； 良好的抗蝕性、熱導性和較小的膨脹系數； 良好的磨合性； 加工性能好，原料來源廣，價格便宜。 組織特點:軟基體上分布硬質點或硬基體上分布軟質點。第21頁/共37頁1-233.5.2 3.5.2 有色金屬及其合金有色金屬及其合金 2）常用軸承合金

17、簡介 錫基軸承合金（錫基巴氏合金） 鉛基軸承合金（鉛基巴氏合金） 銅基軸承合金 鋁基軸承合金 第22頁/共37頁1-243.5.3 3.5.3 粉末冶金材料簡介粉末冶金材料簡介 1、粉末冶金的特點與工藝 1）粉末冶金的特點 粉末冶金與一般的熔煉鑄造相比，有以下特 點 1）能生產具有特殊性能的材料和制品。2）無切屑或少切屑的精密加工。但金屬粉末成本高、模具費用高、制品大小和形狀受到一定限制、制品的韌性和強度較差。2、粉末冶金工藝簡介 第23頁/共37頁1-253.5.3 3.5.3 粉末冶金材料簡介粉末冶金材料簡介 2、粉末冶金材料簡介 含油軸承材料 摩擦材料 鐵基結構材料 以碳鋼或合金鋼粉末為

18、主要成分，用粉末冶金法制作結構零件用的材料。 具有精度較高、表面質量好，省工時、省材料、生產率高，制品多孔可浸潤滑油，減摩、減振、消聲。 廣泛用于制作各類零件。第24頁/共37頁1-263.5.3 3.5.3 粉末冶金材料簡介粉末冶金材料簡介 3、硬質合金的性能特點 1）硬度高、耐磨性好、熱硬性好 常溫下的硬度可達到8693HRA，在9001000的溫度下，仍可保持60HRC的高硬度。可切削50HRC左右的硬質材料。2）抗壓強度和彈性模量高 常溫下的抗壓強度可達6000MPa，900時可達到1000MPa。彈性模量高，是高速工具鋼的23倍。第25頁/共37頁1-273.5.3 3.5.3 粉末

19、冶金材料簡介粉末冶金材料簡介 4、常用的硬質合金 1）常用硬質合金的分類與牌號 （1）鎢鈷類硬質合金主要成分是碳化鎢（WC）和粘結劑鈷（Co）。牌號用“YG+數字”表示，例：YG15。（2）鎢鈦鈷類硬質合金主要成分是碳化鎢、碳化鈦（TiC）和粘結劑鈷。牌號用“YT+數字”表示，例：YT15表示。（3）通用硬質合金主要成分是碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭（或碳化鈮）和粘結劑鈷。牌號用“YW+數字”表示，例：YW1。第26頁/共37頁1-283.5.3 3.5.3 粉末冶金材料簡介粉末冶金材料簡介 2）常用硬質合金的化學成分、性能與應用 （1）鎢鈷類硬質合金 碳化鎢的含量越高，粘結劑鈷的含量越低，則合金的

20、硬度、耐磨性、紅硬性越高，抗彎強度和韌性越低。適宜于加工脆性材料（如鑄鐵等）。（2）鎢鈦鈷類硬質合金 由于碳化鈦的加入，提高了硬度、耐磨性和熱硬性，但抗彎強度和韌性有所下降。同時，在合金表面形成一層氧化鈦薄膜，切削時不易粘刀。適于加工韌性材料（如鋼等）。（3）通用硬質合金 因含碳化鉭（或碳化鈮），有利于提高抗彎強度、硬度、耐磨性、耐熱性和抗氧化能力。可用來加工鑄鐵和各種鋼材。第27頁/共37頁1-293.5.3 3.5.3 粉末冶金材料簡介粉末冶金材料簡介 （4）鋼結硬質合金 性能介于高速鋼和硬質合金之間，并可進行鍛造、熱處理、焊接。適用于制造各種形狀復雜的整體刀具、模具和耐磨零件。（5）常用

21、硬質合金的應用(1)切削加工用硬質合金。(2)模具用硬質合金。(3)硬質合金量具。(4)耐磨零件用硬質合金。(5)礦山用硬質合金。第28頁/共37頁1-303.5.4 3.5.4 非金屬材料簡介非金屬材料簡介 1、高分子材料 1）工程塑料 機械工程中用的高分子材料主要是各種人工合成有機高分子化合物。 塑料是以樹脂為主要組分，加入一些能改善使用性能和工藝性能的添加劑而制成的一種高分子材料。（1）塑料的分類 按樹脂在加熱和冷卻時所表現的性能分熱塑性塑料和熱固性塑料 按使用范圍分通用塑料、工程塑料和耐高溫塑料 第29頁/共37頁1-313.5.4 3.5.4 非金屬材料簡介非金屬材料簡介 （2）塑料

22、的性能特點 1）質輕、比強度高2）化學穩定性好3）良好的電絕緣性能4）優良的減摩性、耐磨性和自潤滑性5）消聲、減振性好6）成形加工性好、方法簡單、成本低、生產率高 塑料的強度、硬度不及金屬材料高，耐熱性和熱導性差、膨脹變形大、蠕變大、易老化等。（3）常用塑料聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、ABS等。第30頁/共37頁1-323.5.4 3.5.4 非金屬材料簡介非金屬材料簡介 2）橡膠 1、橡膠的分類1）按生膠來源分：(1)天然橡膠。(2)合成橡膠。2）按應用范圍分(1)通用橡膠。2)特種橡膠。2、橡膠的特性1)高彈性2)一定的強度3)耐磨性好 還具有良好的絕緣性、隔音性和吸振能力、一定的耐蝕性，最大的缺點是老化。3、常用的橡膠及用途 天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠等。第31頁/共37頁1-333.5.4 3.5.4 非金屬材料簡介非金屬材料簡介 3）膠粘劑 1、膠接的特點 具有膠接接頭應力分布均勻、接頭光滑平整、能膠接各種材料、密封性好、膠接工藝簡單、膠粘劑質量輕等優點。但膠接接頭強度低于母材、使用溫度低、易老化等。3、常用膠粘劑 合成膠粘劑，由基料和適量的添加劑組成。常用的有酚醛樹脂、環氧樹脂、聚酯樹脂、氯丁橡膠、丁腈橡膠等。2、膠粘劑分類1）按膠粘劑化學成分分(1)無機膠粘劑。(2)有機膠粘劑。2）按膠粘劑的主要用途分 分為非