1、第一部分第一部分金屬材料金屬材料的基本概念的基本概念金屬材料的基本概念金屬材料的基本概念金屬材料是由金屬元素或以金屬元素為主要金屬材料是由金屬元素或以金屬元素為主要材料構成的并具有金屬特性的工程材料。材料構成的并具有金屬特性的工程材料。純純 金金 屬屬 合合 金金金屬材料工程材料與類別工程材料是以用于工程材料是以用于工程結構和機器零件及元器件工程結構和機器零件及元器件的材料為的材料為研究對象。研究對象。金屬材料的分類金屬材料的分類金屬材料黑色黑色 金屬金屬有色有色 金屬金屬非合金鋼非合金鋼低合金鋼低合金鋼 合金鋼合金鋼 鑄鐵鑄鐵滑動軸承合金滑動軸承合金 鈦及鈦合金鈦及鈦合金其他非鐵合金其他非鐵

2、合金 銅及銅及銅銅合金合金鋁鋁及及鋁鋁合金合金鋼的分類及編號一鋼的分類（一）按用途劃分 1結構鋼 機械零件和工程用鋼。 2工具鋼 刃具、模具、量具用鋼 3特殊性能鋼 不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼。1碳素鋼 （1） 低碳鋼 C 0.25 （2） 中碳鋼 0.25 C 0.6 （3） 高碳鋼 C 0.62合金鋼 （1）低合金鋼 M總 5 （ M總為合金元素總量 ） （2）中合金鋼 5 M總 10 （3）高合金鋼 M總 10（二）按化學成分劃分（二）按化學成分劃分1普通鋼普通鋼 P 0.045 ，S 0.055 2優優質鋼質鋼 P、S均均 0.0403高級優質鋼高級優質鋼 P 0.035 ，S 0.030

3、（三）按鋼的質量劃分（三）按鋼的質量劃分碳（素）鋼分類1、普通碳素結構鋼2、優質碳素結構鋼3、碳素工具鋼4、鑄造碳鋼（一）普通碳素結構鋼鋼號：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五個強度級別 牌號：Q+數字-質量等級脫氧方法質量分A、B、C、D級，D級S、P含量最低。 1“Q”字表示屈服強度之義。Q195表示屈服強度為195Mpa 。 2. A、B、C、D表示鋼材質量等級不同。A表示P、S質量分 數最高，D表示P、S質量分數最低。 3“F”表示沸騰鋼，“b”表示半鎮靜鋼，不標注“F”、“b”者為鎮靜鋼。如：Q235-A.F表示屈服強度235MPa的A級沸騰鋼。牌號牌號等等級級化學成

4、分化學成分 w /%s sss sbd d用用 途途CSPMPMP%Q195-0.06-0.120.0500.045195315-39033塑性好，有一定的強度，通塑性好，有一定的強度，通常軋制成鋼筋、鋼板、鋼管常軋制成鋼筋、鋼板、鋼管等，用于制造受力不大的零等，用于制造受力不大的零件，如普通螺釘、螺母、墊件，如普通螺釘、螺母、墊圈等，及焊接件、沖壓件、圈等，及焊接件、沖壓件、橋梁建設等金屬結構件橋梁建設等金屬結構件Q215A0.09-0.150.0500.045215335-41031B0.045Q235A0.14-0.220.0500.045235375-46026B0.12-0.200.

5、045C0.180.0400.040可用于重要的焊接件可用于重要的焊接件D0.170.0350.035Q255A0.18-0.280.0500.045255410-51024強度較高，用于制造承受中強度較高，用于制造承受中等載荷的零件，如小軸、銷等載荷的零件，如小軸、銷子、連桿等。子、連桿等。B0.045Q275-0.28-0.380.0500.045275490-61020普通碳素結構鋼的牌號、主要成分、力學性能及用途普通碳素結構鋼的牌號、主要成分、力學性能及用途 普通碳素結構鋼-應用含碳量較低，一般在0.06%-0.38%范圍內；焊接性能、塑性、韌性好；價格低；通常軋制成鋼板、鋼帶、型鋼、

6、棒鋼等各種型材，用于橋梁、建筑等工程構件和要求不高的機械零件。 這類鋼主要保證機械性能 （二）優質碳素結構鋼鋼號:08F, 10F, 15F, 08, 10, 15,20，25，30，35，40，45，50，55，60，65，70，75，80，85及15Mn, 20Mn, 25Mn, 30Mn, 35Mn, 40Mn, 45Mn, 50Mn, 55Mn, 60Mn, 65Mn, 70 Mn牌號是兩位數字，表示鋼的平均含碳量，單位是萬分之一。如鋼號45，表示平均含碳量為0.45%的優質碳素結構鋼。若鋼中錳含量較高，則在鋼號后附以符號“Mn”，如45Mn等。 含Mn為0.350.6時將Mn標出。專

7、門用鋼在鋼號后加字母。如20g鋼為鍋爐用鋼優質碳素結構鋼主要用來制造各種機器零件。 （三）碳素工具鋼鋼號：T7, T8, T9, T10, T11, T12, T13含碳量：在0.65-1.35%之間，以千分之一表示含碳量，T8鋼為C0.8為“碳”字含Mn為0.350.60時將Mn標出。如T8Mn鋼。碳素工具鋼都是優質鋼。鋼號后的“A”字表示高級優質鋼。如T8A碳素工具鋼-應用碳素工具鋼用來制造各種量具、刃具、模具等。T7、T8硬度高、韌性較高，可制造沖頭，鑿子、錘子等工具。T9、T10、T11硬度更高，韌性適中，制造鉆頭、刨刀、絲錐、手鋸條等刃具及冷作模具等。T12、T13硬度很高、韌性較低

8、制作銼刀，刮刀等刃具及量規、樣套等量具。碳素工具鋼使用前都要進行熱處理。 合金鋼1、合金結構鋼2、合金工具鋼3、特殊性能鋼合金結構鋼編號規則鋼號由三部分組成：數字+元素+數字鋼號前的兩位數字表示平均含碳量，以萬分之幾表示。合金元素以漢字或化學元素符號表示；合金元素后的數字表示含合金元素量（M），以百分之幾表示；如果平均M1.5時一般不標明含量數字；如果M1.5、2.5%、3.5%、4.5%時分別標以2、3、4、5如36Mn2Si:平均約0.36%C, 1.5-1.8%Mn, 0.4-0.7%Si;合金結構鋼均是優質鋼，若是高級優質鋼，在鋼號后加以“A”字。例如：38CrMoAlA鋼0.38C、

9、含Cr、Mo、Al均1.0。如CrMn鋼，平均碳含量約1.3-1.5%;含C1.0時，以千分之幾（一位數字）表示含碳量。如9CrSi鋼，C0.9。9Mn2V：0.85-0.95%C, 1.7-2.0%Mn, 0.1-0.25%V合金元素以百分之幾表示，方法與合金結構鋼相同。 特殊性能鋼特殊性能鋼，如不銹鋼、耐熱鋼，與工具鋼表示碳含量方法相同，也以千分之一為單位的一位數字表示碳含量。以百分之一表示含合金元素量。1Cr18Ni9Ti鋼C0.1、Cr 18、Ni 9、Ti1.5%但若含碳量0.03%及 0.08的鋼，在鋼號前分別冠以“00”及“0”。如00Cr18Ni10, 0Cr18 特例鉻滾動軸

10、承鋼：在鋼號前注明“滾”或“G”，其后為Cr+數字。數字表示含Cr量的千分之幾。例如， GCr15鋼， Cr為1.5。低Cr工具鋼（小于1%)，以千分之幾表示Cr含量，并在數字前加“0”以示區別，如平均含Cr量為0.6%的低Cr工具鋼的鋼號為Cr06；在高速鋼的鋼號中，一般不標出含碳量，只標出合金元素平均含量的百分之幾。如W18Cr4V, 0.7-0.8%C；W6Mo5Cr4V2，含0.8-0.9%C.三、優質結構鋼1、鋼號：1）低淬透性：15, 20Mn2, 20Cr, 20MnV, 20CrV 2)中淬透性：20CrMn, 20CrMnTi, 20Mn2TiB, 20SiMnVB 3)高淬

11、透性：18Cr2Ni4WA, 20Cr2Ni4A, 15CrMn2SiMo2、滲碳鋼的成分特點： 低 碳：一般為0.10.25。 低合金：合金元素的作用Cr、Mn、Ni等主要是提高鋼的淬透性。W、Mo、Ti主要是形成穩定的合金碳化物，抑制鋼在滲碳過程中晶粒長大，增加滲碳層硬度，提高耐磨性。 如：20、20Cr 、18CrMnTi、20CrMnTi等鋼。3、用途：用于制造汽車、拖拉機中的變速齒輪、內燃機的凸輪軸、活塞軸等1）表面耐磨的耐接觸疲勞抗力；2）心部有高的韌性和足夠高的強度，承受交變載荷的沖擊；3） 有良好的熱處理工藝性能。（一）滲碳鋼（一）滲碳鋼 1成分特點 中碳：C0.250.5；合

12、金元素：Cr、Mn、Si、Ni、B-提高淬透性；Mo、W-細化晶粒，降低第類回火脆性。 2調質鋼的熱處理（1）熱處理：淬火高溫回火（調質處理）（2）熱處理后組織:S回（FC）在F基體上均勻分布細粒狀C（3）性能：強度、硬度高；塑性、韌性好，綜合機械性好。 3調質鋼及其應用（1）低淬透性鋼45、40Cr、40MnB、40MnVB，油淬透性最大直徑d3040mm。用于汽車和拖拉機連桿、螺栓等。 （2）中淬透性鋼 35CrMo、38CrSi、40CrMn等，d4060mm，用于尺寸較大的中、大型零件如曲軸、齒輪等。 （3）高淬透性鋼38CrMoAlA, 37CrNi3, 40CrNiMo、40CrM

13、nMo等, d60100mm用于航空發動機主軸。（二）調質鋼舉例曲軸內燃機曲軸，其功用是承受連桿傳來的力，并由此造成繞其本身軸線的力矩。在發動機工作中，曲軸受到旋轉質量的離心力、周期性變化的氣體壓力和往復慣性力的共同作用，使曲軸承受彎曲與扭轉載荷。因此要求曲軸具有足夠的剛度和強度，各工作表面要耐磨而且潤滑良好。曲軸要求用強度、沖擊韌性和耐磨性都比較高的材料制造。中小功率內燃機曲軸最常用的材料是45、40Cr、45Mn2等。對于高速大功率曲軸，一般采用合金調質鋼如35CrMo、50CrMo等作為曲軸材料。曲軸加工工藝路線為：下料鍛造退火粗加工（留調質余量）調質精加工（留磨削余量）中頻感應加熱表面

14、淬火、低溫回火精磨。軸頸和曲柄銷表面中頻感應加熱淬火，硬化層較深，可達3-5.5mm。碳鋼：65，75，85含Si, Mn鋼: 65Mn, 50Si2Mn, 60Si2Mn, 70SiMnA, 55MnSi, 60MnSi含Cr, V, W鋼：60Si2CrA, 60Si2CrVA, 65Si2MnWA, 50CrVA, 50CrMnVA典型鋼：65：0.62-0.70%C； 65Mn: 0.62-0.70C, 0.90-1.20%Mn; 60Si2Mn: 0.57-0.65%C, 1.50-2.00%Si, 0.60-0.90%Mn成分特點，中高C：0.600.75C碳素彈簧鋼； 0.450

15、.70C的合金彈簧鋼。 合元作用：Si、Mn提高淬透性，提高屈服強度; Si易脫碳，Mn易過熱。2. 用途：制造各種彈簧和彈性元件；性能要求：1）高的彈性極限，高的屈服強度；2）高的疲勞極限；3）足夠高的塑性和韌性，避免沖擊時發生脆斷。（三）彈簧鋼彈簧鋼的熱處理1）熱處理淬火（Ac3以上） 中溫回火 （400450） 冷卷彈簧（1015mm）：先熱卷成型（在A相區）油淬 中溫回火（450550）去應力退火（200300） 2）組織及性能 組織：T回（FC）：在F基體上分布微細粒狀C 。 性能：高彈性極限、高疲勞極限、足夠的塑性和韌 性，硬度3952HRC。鋼號：GCr6, GCr9, GCr9

16、SiMn, GCr15, GCr15SiMn, GMnMoVRe, GSiMoMnV典型鋼號：GCr15: 0.95-1.05%C, 1.30-1.65%Cr成分特點：高碳C0.95-1.15；低Cr=0.4-1.65 Cr：提高淬透性（固溶態），形成細密的碳化物，提高耐磨性和接觸疲勞強度；Si, Mn提高淬透性；V：提高耐磨性，防止過熱。用途：制造滾動軸承熱處理：球化退火淬油（AC1）(820840)+低溫回火（160） 球化退火：球狀P和細粒狀碳化物；降低硬度，利于切削；組織：M回火隱晶M 合金碳化物A少（花臉型組織）性能：高硬度（6266HRC）、高耐磨、一定的韌性和塑性。應用可用于微型

17、、小型、中型、大型和特大型軸承的滾動體（滾珠、滾柱、滾針）、內外套圈；精密量具、冷沖模、機床絲杠等耐磨件。（四) 軸承鋼（五） 易切削鋼 在鋼中附加某一種成某幾種元素，使它成為容易被切削加工的鋼，這類鋼稱為易切削鋼。目前常用的附加元素有硫、鉛、鈣、磷等。它們利用自身或與其它元素形成夾雜物， 比如(Mn，Fe)S，降低材料的塑性，使切屑易斷，從而改善鋼的切削加工性。易切鋼中含硫量限定在0.08-0.30%范圍內，同時適當提高含錳量(0.66-1.55%)與它配合。過高，會導致熱脆。鉛在鋼中孤立地呈細小顆粒均勻分布時能改善切削加工性。鉛含量在0.15-0.25%范圍，過多時引起偏析。鈣(0.001

18、0.005%) 在鋼中能形成高熔點的鈣鋁硅的復合氧化物(鈣鋁硅酸鹽)附在刀具上，形成薄而具有減摩作用的保護膜，從而防止刀具磨損。易切鋼的鋼號是在普通鋼號前冠以“易”或“Y”，以區別于非易切鋼。例如易12、易20、40錳或Y12、Y20、Y40Mn、T10Pb、Y40CrSCa等。一一 刃具鋼：刃具鋼：車刀、銑刀、鉆頭、鋸條、絲錐、板牙等工具車刀、銑刀、鉆頭、鋸條、絲錐、板牙等工具 稱為刃具刃具3 工 具 鋼刃具、模具、量具刃具鋼的工作條件和性能 1工作條件：刃具切削時與切屑發生強烈摩擦刃口溫度高；刃具還承受一定的沖擊和震動；刃具的主要失效形式是刃部的磨損、折斷或崩刃及刃部軟化等。2、性能：刃具

19、鋼應具備高硬度、高耐磨性、較高的熱硬性和足夠的強度和韌性。硬度應60HRC。高紅硬性：刃具切削加工時，必須保證刃口硬度不隨溫度升高而明顯降低。鋼在高溫（550）下保持高硬度（60HRC）的能力叫熱硬性（亦稱紅硬性）。熱硬性主要取決于鋼的回火穩定性。回火穩定性越高，碳化物越不易聚集，熱硬性越好。足夠的強度和韌性，以防刃具受沖擊或震動時折斷或崩刃。刃具的材料選擇 制造刃具的材料有碳素工具鋼、低合金刃具鋼、高速鋼、硬質合金和陶瓷等，可以根據刃具的工作條件（加工對象、切削速度、工作溫度、有無沖擊等）和耐磨性選擇適當的材料簡單、低速的手用刃具，如手鋸鋸條、銼刀、木工用刨刀、鑿子等對紅硬性和強韌性要求不高

20、，可用碳素工具鋼制造，如T8、T10、T12鋼等；低速切削、刃部溫度低于300、形狀復雜的刃具，如絲錐、板牙、拉刀等，可用低合金刃具鋼9SiCr、CrWMn等制造；刃部溫度低于550，高速切削用的刃具，選用高速鋼（W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等）制造；刃部溫度低于1000，形狀簡單的刀頭，切削速度快，硬度（89-94HRA）、耐磨性要求高的刃具，選用硬質合金制造，YG6、YG8、YT6、YT15等，其缺點是抗彎強度低、沖擊韌性較差，價格貴；要求刃部具有高硬度（5000-8000HV）、高耐熱溫度（1400-1500），高耐磨性和紅硬性的刃具，選用陶瓷（如氮化硅Si3N4、立方氮化硼）刀

21、具制造，其缺點是抗沖擊能力較低，易崩刃 模具鋼冷作模具鋼1. 工作條件及性能要求：冷作模具鋼用于制造各種冷沖模、冷擠壓模和拉絲模等，工作溫度不超過200-300。冷作模具工作時要承受很大壓力、沖擊載荷和摩擦。主要損壞形式是磨損，也常出現斷裂和變形等。因此冷作模具鋼應具有高硬度、高耐磨性、高韌性和高抗疲勞強度，熱處理變形要小。2. 常用鋼種：我國常用的冷作模具鋼有9Mn2V、9CrWMn、Cr12、Cr12MoV、Cr6WV、Cr4W2MoV 、Cr2Mn2SiWMoV、6W6Mo5Cr4V、4CrW2Si、6CrW2Si等，其中較常用的9Mn2V、Cr12、Cr12MoV鋼3成分特點(1)高碳

22、 含碳量多在1.0%以上，有時高達2.0%以上，一方面與合金元素形成碳化物，另一方面使一定的碳溶于高溫奧氏體中，獲得高碳馬氏體，以保證鋼的高硬度和高耐磨性。(2)加入Cr、Mo、W、V等合金元素 形成難熔碳化物，提高耐磨性，Cr還顯著提高鋼的淬透性。量具鋼 工作條件及性能要求：量具用鋼用于制造各種量測工具，如卡尺、千分尺、螺旋測微儀、樣板、卡規、塊規、塞規等。量具在使用過程中主要受到磨損，主要性能要求是高硬度（56HRC）和高耐磨性；高的組織穩定性，尺寸不發生變化；熱處理變形小和較好的加工工藝性。成分特點：(1)高碳 含碳量為0.90-1.5%，以保證高硬度和耐磨性；(2)加入合金元素Cr、W

23、、Mn等提高淬透性，減小淬火變形。這些合金元素還可以形成合金滲碳體，提高鋼的硬度和耐磨性。量具用鋼：量具沒有專用鋼。一般對于要求高精度、高耐磨性、尺寸穩定、淬火變形小、硬度均勻及尺寸較大的量具，常選用含Cr、W、Mn等元素的低合金工具鋼或鉻軸承鋼；對于高硬度、高表面光潔度及尺寸不大的量具或量具零件，可選用碳素工具鋼；要求中等硬度及一定強度和韌性的量具結構件，可選用優質中碳結構鋼；尺寸小、形狀簡單、精度較低的量具，可選用高碳鋼或滲碳鋼；彈性零件則用彈簧鋼 鑄鐵鑄鐵的組織與分類的組織與分類1.1.特點特點1)1)成分成分C2.11%的鐵碳合金稱為鑄鐵，特點是含有較高的C和Si，同時也含有一定的Mn

24、、P、S等雜質元素。常用鑄鐵的成分為：2.54.0%C，1.03.0%Si，0.51.4%Mn，0.010.50%P，0.020.20%S。為提高鑄鐵性能，常加入合金元素Cr、Mo、V、Cu、Al等形成合金鑄鐵。2)2)組織組織鑄鐵中C、Si含量較高，C大部分、甚至全部以游離狀態石墨（G）形式存在。2)2)性能性能鑄鐵的缺點是由于石墨的存在，使它的強度、塑性及韌性較差，不能鍛造。優點是其接近共晶成分，具有良好的鑄造性；由于游離態石墨存在，使鑄鐵具有高的減摩性、切削加工性和低的缺口敏感性。目前，許多重要的機械零件能夠用球墨鑄鐵來代替合金鋼。一、鑄鐵的石墨化一、鑄鐵的石墨化1.鑄鐵的石墨化鑄鐵的石

25、墨化、G為六方晶格。基面上原子以共價鍵結合，基面之間原子以范氏鍵結合，因此鑄鐵的強度、塑性及韌性極低。、從熱力學講，G為穩定態，而Fe3C為亞穩態。在冷卻速度非常緩慢或加入石墨化元素，可促使碳按石墨轉變。但是，當冷卻速度較快時，由于成分起伏及結構起伏（L、A和Fe3C的成分更接近）的原因，也可析出滲碳體。2、石墨化的途徑、從液態中直接結晶出或從奧氏體中直接析出。、也可以先結晶出滲碳體，再由滲碳體在一定條件下分解而得到（Fe3C3Fe+C）高溫時，石墨化過程進行比較完全；低溫時，若冷卻速度較快，石墨化過程將部分或全部被抑制。 3、影響石墨化的因素 影響石墨化的因素主要是鑄鐵的成分和冷卻速度。1）

26、成分：合金元素可以分為促進石墨化元素和阻礙石墨化元素，順序為：Al、C、Si、Ti、Ni、P、Co、Zr、Nb、W、Mn、S、Cr、V、Fe、Mg、Ce、B等。其中，Nb為中性元素，向左促進程度加強，向右阻礙程度加強。 C和Si是鑄鐵中主要的強烈促進石墨化元素，為綜合考慮它們的影響，引入碳當量CE = C% + 1/3Si%，一般CE4%，接近共晶點。S是強烈阻礙石墨化元素，降低鑄鐵的鑄造和力學性能，控制其含量。2)2)冷卻速度冷卻速度冷速越快，不利于鑄鐵的石墨化，這主要取決于澆注溫度、鑄型材料的導熱能力及鑄件壁厚等因素。冷速過快，第二階段石墨化難以充分進行。二、鑄鐵的組織與性能的關系1、鑄鐵

27、的力學性能主要取決于基體的組織和石墨的形態、數量、大小以及分布狀態。1)1)數量：數量：G破壞基體連續性，減小承載面積，是應力集中和裂紋源，故G越多，抗拉強度、塑性及韌性越低；2)2)大小：大小：越粗，局部承載面積越小，越細，應力集中越大，均使性能下降，故有適合尺寸（長度0.030.25mm）；3)3)分布：分布：越均勻，性能越好；（4）由片狀至球狀，強度、塑性及韌性均提高。2.2.基體基體F基體塑性和韌性好，P基體強度、硬度及耐磨性高。常用鑄鐵簡介1 1、根據鑄鐵中石墨形態的不同，還可以將鑄鐵分為：、根據鑄鐵中石墨形態的不同，還可以將鑄鐵分為：灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵。灰鑄鐵、可

28、鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵。導入新課：導入新課：一、灰鑄鐵一、灰鑄鐵1 1、灰鑄鐵的成分與組織、灰鑄鐵的成分與組織1 1）、成分：含）、成分：含C C量：量：2.7%3.6%2.7%3.6%、含、含SiSi量：量：1.0%2.2%1.0%2.2%、S S0.15%、P0.3%。2）、組織：由金屬基體和在基體中分布的片狀石墨組成。（鐵素體灰鑄鐵、鐵）、組織：由金屬基體和在基體中分布的片狀石墨組成。（鐵素體灰鑄鐵、鐵素體素體珠光體灰鑄鐵、珠光體灰鑄鐵）珠光體灰鑄鐵、珠光體灰鑄鐵）2、灰鑄鐵的性能和孕育處理、灰鑄鐵的性能和孕育處理1）、性能：良好的切削加工性能、鑄造性能、耐磨性、減震性、以及低的缺口

29、）、性能：良好的切削加工性能、鑄造性能、耐磨性、減震性、以及低的缺口敏感性。敏感性。2）、孕育處理：在澆注前往鐵水中投入少量的硅鐵、硅鈣合金等作為孕育劑，）、孕育處理：在澆注前往鐵水中投入少量的硅鐵、硅鈣合金等作為孕育劑，使鐵水內產生大量均勻分布的晶核，使石墨及基體組織得到細化。使鐵水內產生大量均勻分布的晶核，使石墨及基體組織得到細化。3 3、灰鑄鐵的牌號及用途、灰鑄鐵的牌號及用途1 1）、）、HTHT（灰鐵）（灰鐵）+ +三位數字（表示最小抗拉強度數值）。三位數字（表示最小抗拉強度數值）。二、可鍛鑄鐵二、可鍛鑄鐵俗稱馬鋼、瑪鋼。是白口鑄鐵通過石墨化退火，使滲碳體分解成團絮狀的俗稱馬鋼、瑪鋼。

30、是白口鑄鐵通過石墨化退火，使滲碳體分解成團絮狀的石墨而獲得的。石墨而獲得的。1 1、可鍛鑄鐵的組織與性能、可鍛鑄鐵的組織與性能1 1）、生產過程：首先鑄造成白口鑄鐵件，然后進行長時間的石墨化退火。）、生產過程：首先鑄造成白口鑄鐵件，然后進行長時間的石墨化退火。2 2）、根據退火的工藝不同，可形成：鐵素體基體的可鍛鑄鐵、鐵素體）、根據退火的工藝不同，可形成：鐵素體基體的可鍛鑄鐵、鐵素體珠珠光體基體的可鍛鑄鐵、珠光體可鍛鑄鐵。光體基體的可鍛鑄鐵、珠光體可鍛鑄鐵。3 3）、成分：）、成分：C C：2%2.8%2%2.8%、Si:1.2%1.8%Si:1.2%1.8%、MnMn：0.4%0.6%0.4

31、%0.6%、P0.1%P0.1%、S0.25%.S0.25%.2 2、可鍛鑄鐵的牌號及用途、可鍛鑄鐵的牌號及用途1 1）、由三個字母及兩組數字組成。）、由三個字母及兩組數字組成。KTKT（可鐵）第三個字母表示可鍛鑄鐵的類（可鐵）第三個字母表示可鍛鑄鐵的類別：別：H H表示黑心可鍛鑄鐵，表示黑心可鍛鑄鐵，Z Z表示珠光體可鍛鑄鐵。后面的兩組數字分別表表示珠光體可鍛鑄鐵。后面的兩組數字分別表示最低抗拉強度和斷后伸長率。示最低抗拉強度和斷后伸長率。三、三、球墨鑄鐵球墨鑄鐵鐵水在澆注前經球化處理，使析出的石墨大部分或全部呈球狀的鑄鐵。鐵水在澆注前經球化處理，使析出的石墨大部分或全部呈球狀的鑄鐵。（加入

32、球化劑（加入球化劑: :如純鎂、鎂合金、稀土鎂合金）如純鎂、鎂合金、稀土鎂合金）1、球墨鑄鐵的組織與性能1）、成分：C：3.6%3.9%、Si：2.0%2.8%、Mn：0.6%0.8%、S0.07%、P V V臨臨 ，但，但V V冷過快冷過快 工件體積收縮，組織工件體積收縮，組織轉變劇烈轉變劇烈 內應力內應力 工件易變形、開裂。工件易變形、開裂。 淬火介質的選擇很重要。淬火介質的選擇很重要。2 2）、）、由由C C曲線可知，要獲得曲線可知，要獲得M-M-無需在整個冷卻過程中都快關鍵在無需在整個冷卻過程中都快關鍵在C C曲線鼻尖曲線鼻尖附近快冷。附近快冷。在高溫段在高溫段650650550550

33、冷卻速度要足夠快，而低溫段冷卻速度要足夠快，而低溫段300300以以下要足夠慢。下要足夠慢。3 3）常用淬火冷卻介質：常用淬火冷卻介質： 油、水、油、水、 鹽水、堿水等。鹽水、堿水等。其中碳鋼適用冷卻介質其中碳鋼適用冷卻介質- - 一般為一般為“水水”；合金鋼；合金鋼 -“-“油油”。4 4、淬火方法：、淬火方法：1 1）、單液淬火法）、單液淬火法2 2）、雙介質淬火：如，先水后油；先水后空氣。）、雙介質淬火：如，先水后油；先水后空氣。3 3）、馬氏體分級淬火）、馬氏體分級淬火；4 4）、貝氏體等溫淬火。）、貝氏體等溫淬火。5 5、鋼的淬透性、淬硬性鋼的淬透性、淬硬性1)1)、淬透性、淬透性、

34、指在規定條件下，鋼淬火冷卻時所獲指在規定條件下，鋼淬火冷卻時所獲M M組織深度組織深度的能力。的能力。、用不同的鋼制成相同形狀、尺寸工件，在同樣的淬火條件下，淬透性好的、用不同的鋼制成相同形狀、尺寸工件，在同樣的淬火條件下，淬透性好的鋼獲鋼獲M M深度較深；淬透性差的鋼獲深度較深；淬透性差的鋼獲M M深度較淺。深度較淺。、淬透性與鋼的淬透性與鋼的V V臨有關；當鋼的臨有關；當鋼的V V臨越低臨越低鋼的淬透性越好。鋼的淬透性越好。鋼的淬透性越好，淬火回火后截面組織均勻、綜合力學性能好。鋼的淬透性越好，淬火回火后截面組織均勻、綜合力學性能好。 鋼的淬透性越好鋼的淬透性越好在冷卻時可用較緩和冷卻介質

35、，在冷卻時可用較緩和冷卻介質，變形開裂。變形開裂。淬透性好的鋼，其淬硬性不一定好。淬透性好的鋼，其淬硬性不一定好。2 2）淬硬性：）淬硬性： 指鋼淬火后所能達到的指鋼淬火后所能達到的最高硬度最高硬度的能力。的能力。、淬硬性主要取決于：鋼中的含碳量。、淬硬性主要取決于：鋼中的含碳量。C% C% ，鋼淬硬性，鋼淬硬性 。、淬硬性與淬透性是兩個完全不同的概念。淬硬性與淬透性是兩個完全不同的概念。6 6、淬火缺陷：、淬火缺陷：1 1）. .氧化與脫碳氧化與脫碳2 2）. .過熱和過燒過熱和過燒3 3）. .變形與開裂變形與開裂4 4）. .硬度不足硬度不足 5 5）. .軟點軟點熱處理的基礎方法一、回

36、火1、概念：將鋼淬火后，再加熱到Ac1點以下的某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝稱為回火。2、回火目的：1）消除內應力；2）獲得所需要的力學性能；3）穩定組織和尺寸。3、淬火鋼在回火時組織與性能的變化1）馬氏體分解；2）殘余奧氏體分解3）滲碳體的形成4）滲碳體的聚集長大。其基本的趨勢是：隨著回火溫度的升高，鋼的強度、硬度下降，而塑性、韌其基本的趨勢是：隨著回火溫度的升高，鋼的強度、硬度下降，而塑性、韌性提高。性提高。4、回火的分類及應用。、回火的分類及應用。1 1）淬火鋼回火的組織轉變過程是由非平衡組織）淬火鋼回火的組織轉變過程是由非平衡組織平衡組織轉變，依靠原子擴散平衡組織轉

37、變，依靠原子擴散而進行的，原子擴散速度取決于溫度，溫度越高，擴散速度愈高。決定鋼回而進行的，原子擴散速度取決于溫度，溫度越高，擴散速度愈高。決定鋼回火后的組織、性能的主因素是：回火溫度。火后的組織、性能的主因素是：回火溫度。2 2）回火溫度根據工件要求的力學性能來選擇。回火溫度根據工件要求的力學性能來選擇。3 3）回火種類有：）回火種類有：、低溫回火：（低溫回火：（150 - 250150 - 250）-獲回火獲回火M M工件性能：保持高硬度工件性能：保持高硬度(58-64 HRC)(58-64 HRC)和耐磨性，一定的韌性（和耐磨性，一定的韌性（鋼的淬火應力、鋼的淬火應力、脆性）。脆性）。中

38、溫回火中溫回火: :（350 - 500350 - 500）-獲回火獲回火T T工件性能：高彈性極限、工件性能：高彈性極限、SS和適當韌性，硬度可達：和適當韌性，硬度可達：35-50HRC35-50HRC。主用于：彈性零件、熱鍛模具等。主用于：彈性零件、熱鍛模具等。高溫回火：（高溫回火：（500 - 650500 - 650）-獲回火獲回火S S工件性能：良好的綜合力學性能工件性能：良好的綜合力學性能( (足夠強度、高韌性足夠強度、高韌性, ,硬度硬度15-36 HRC)15-36 HRC)。廣泛用于：受力構件。如：螺栓、連桿、齒輪、曲軸等廣泛用于：受力構件。如：螺栓、連桿、齒輪、曲軸等 。注

39、：注：1 1、 淬火淬火 + +高溫回火高溫回火 稱為稱為“調質調質”處理。處理。鋼的表面熱處理概述：概述：在機械設備中，有許多零件（如齒輪、活塞銷、曲軸等）是在沖擊載荷及表在機械設備中，有許多零件（如齒輪、活塞銷、曲軸等）是在沖擊載荷及表面摩擦條件下工作的。這類零件表面必須具有高硬度和耐磨性，而心部要有面摩擦條件下工作的。這類零件表面必須具有高硬度和耐磨性，而心部要有足夠的塑性和韌性。這類零件要進行表面熱處理足夠的塑性和韌性。這類零件要進行表面熱處理常用的表面熱處理方法有：表面淬火及化學熱處理。常用的表面熱處理方法有：表面淬火及化學熱處理。一、表面淬火一、表面淬火 對工件表面進行淬火的工藝稱

40、為表面淬火。對工件表面進行淬火的工藝稱為表面淬火。1 1、火焰加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火、工藝：應用氧、工藝：應用氧乙炔（或其他可燃氣體）火焰對零件表面進行快速加熱并乙炔（或其他可燃氣體）火焰對零件表面進行快速加熱并隨后冷卻。隨后冷卻。、特點：淬硬層深度一般為、特點：淬硬層深度一般為2mm6mm2mm6mm。加熱溫度及淬硬層不易控制，易產生。加熱溫度及淬硬層不易控制，易產生過熱和加熱不均勻現象，淬火質量不穩定。過熱和加熱不均勻現象，淬火質量不穩定。2、感應加熱表面淬火. .工藝：利用感應電流通過工件所產生的熱效應，使工件的表面受到局部加熱工藝：利用感應電流通過工件所產生的熱效應，使工件的表

41、面受到局部加熱，并進行快速冷卻。，并進行快速冷卻。. .加熱速度快；淬火質量好；淬硬層深度易于控制。加熱速度快；淬火質量好；淬硬層深度易于控制。二二. .化學熱處理化學熱處理1.1.化學熱處理的過程：化學熱處理的過程：分解分解吸收吸收擴散擴散2.2.鋼的滲碳鋼的滲碳. .工藝工藝: :將鋼件置于滲碳介質中加熱并保溫，使碳原子滲入工件表層。將鋼件置于滲碳介質中加熱并保溫，使碳原子滲入工件表層。. .目的：提高鋼件表層的含碳量。目的：提高鋼件表層的含碳量。. .滲碳后的工件需經淬火及低溫回火。滲碳后的工件需經淬火及低溫回火。3.3.碳氮共滲碳氮共滲. .工藝工藝: :將鋼件置于滲碳將鋼件置于滲碳-

42、 -氮介質中加熱并保溫，使碳、氮原子滲入工件表層。氮介質中加熱并保溫，使碳、氮原子滲入工件表層。. .目的：提高鋼件表層的含碳目的：提高鋼件表層的含碳- -氮量。氮量。. .碳氮共滲后的工件需經淬火及低溫回火。碳氮共滲后的工件需經淬火及低溫回火。4.4.滲氮、氮碳共滲、合金元素共滲等其它化學熱處理。滲氮、氮碳共滲、合金元素共滲等其它化學熱處理。一.金屬材料性能簡介二.我公司理化儀器設備簡介三.我公司零件早期失效分析范例強度與塑性強度（單位MPa）：材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。屈服強度ss：材料發生微量塑性變形時的應力值。條件屈服強度s0.2：殘余變形量為0.2%時的應力值。 抗拉強度

43、sb：材料斷裂前所承受的最大應力值。塑性：指材料斷裂前發生塑性變形的能力。通常用斷后伸長率和斷面收縮率來衡量。一 檢測方法及相關物理量 1. 金屬材料的拉伸實驗金屬材料的拉伸實驗 低碳鋼的應力低碳鋼的應力-應變曲線應變曲線 拉伸試驗機拉伸試驗機屈服強度抗拉強度硬度：硬度：表征材料軟硬程度的一種性能。表征材料軟硬程度的一種性能。硬度硬度布氏硬度布氏硬度HBWP2222()()21(11 sin)22PPHBDFDDdPD壓壓頭材料為淬火鋼和硬質合金壓頭材料為淬火鋼和硬質合金壓頭為鋼球時，布氏硬度用符號壓頭為鋼球時，布氏硬度用符號HBS表示，適用于布氏硬度值在表示，適用于布氏硬度值在450以下的材以下的材料。料。壓頭為硬質合金球時，用符號壓頭為硬質合金球時，用符號HBW表示，適用于布氏硬度在表示，適用于布氏硬度在650以下的材料。以下的材料。符號符號HBS或或HBW之前的數字表示硬度值之前的數字表示硬度值, 符號后面的數