1、2009.9鋼鐵基礎知識（上）1目錄第1章 鋼鐵行業、鋼鐵生產及其產品第2章 鋼鐵材料中的常存元素及其對鋼鐵的影響第3章 鋼的分類與牌號第4章 鋼的熱處理基礎知識第5章金屬材料機械性能基礎知識第6章 鋼材標準及其常用術語第7章 鋼材交貨狀態第8章 鋼材缺陷術語2第1章 鋼鐵行業、鋼鐵生產及其產品進入青銅時代以來，人類與金屬材料及其制品的關系日益密切，可以說沒有金屬材料就沒有人類的物質文明。在人類使用的所有金屬材料中，鋼鐵是使用量最大、使用范圍最廣泛的基礎材料。其主要原因是： 3使用范圍最廣泛的基礎材料-鋼1、鐵是一種化學元素，它是地球中最多的元素，約占35%。且大多以巨大的鐵礦床存在于自然界中

2、；2、鐵礦石的冶煉和加工與其他金屬的生產相比，具有生產規模大、效率高、質量好、成本低等顯著的優勢；3、鋼鐵具有良好的物理、機械和工藝性能；4、將鎳、鉻、釩、錳等金屬作為合金元素加入鐵中，可獲得具有各種性能的金屬材料；5、鋼鐵通過熱處理能調整其機械性能，可以滿足國民經濟各方面的需要；6、鋼鐵具有良好的可回收性。4無可替代的基礎原材料鋼鐵盡管鋼鐵也存在較容易銹蝕、密度較大等缺點，但縱觀材料的物理、機械和工藝性能，及其技術性、經濟性和可回收性等因素，在人類未來發展的相當長時期內，鋼鐵的基礎原材料地位仍無可替代。 億噸200020012002200320042005200620072008200920

3、10（上）生鐵1.311.471.712.142.523.454.144.694.75.433.04粗鋼1.281.511.822.222.733.524.214.895.025.683.23鋼材1.311.571.942.402.973.824.715.655.86.963.99509年我國企業粗鋼產量超新日鐵躍居世界第2、3、4 新日鐵公司09年全年母公司的粗鋼產量預計僅為2400萬噸規模，包括子公司在內的整個集團也不會超過3000萬噸。武漢鋼鐵集團 3030萬噸，位居第四。寶鋼集團 3887萬噸，位居第三。河北鋼鐵集團 4020萬噸，位居第二。安賽樂米塔爾 7320萬噸，繼續位居全球鋼鐵

4、企業粗鋼產量第一置；108個上榜企業中，51個來自中國。中國09年汽車銷量已突破1200萬輛，居世界第一。另一方面，日本由于各大汽車廠商紛紛大幅減產，建筑業也處于低迷狀態，粗鋼產量較上年度減少近30%，為1971年以來的最低水平。新日鐵位居第六，2760萬噸。韓國浦項位居第五，產量為2950萬噸。7.江蘇沙鋼集團 ：2639萬噸8.山東鋼鐵集團 ：2638萬噸9.日本JEF鋼鐵公司：2628萬噸10.塔塔鋼鐵公司 ：2190萬噸 6 2008 2009安賽樂米塔爾公司10330萬噸 7320新日本制鐵公司 3688萬噸 2760寶鋼集團 3544萬噸 3898韓國浦項制鐵公司 3470萬噸 2

5、950日本JEF鋼鐵公司 3380萬噸 2628河北鋼鐵集團 3328萬噸 4020 武漢鋼鐵集團 2773萬噸 3030 塔塔鋼鐵公司 2439萬噸 2190江蘇沙鋼集團 2330萬噸 2639 美國鋼鐵公司 2322萬噸 71印度安賽樂米塔爾2日本新日鐵 3寶鋼集團5日本JFE 6河北鋼鐵集團7武漢鋼鐵9江蘇沙鋼集團82008年世界鋼企粗鋼產量排名9據國際鋼鐵協會統計數據，2009年以來，中國單月粗鋼產量均占全球粗鋼產量的40%以上。09年7月中國粗鋼產量達0.51億噸，同比增長12.6%，占全球當月粗鋼產量的50%。雖然7月全球粗鋼產量同比下降11.1%至1.04億噸，但主要粗鋼生產國中

6、國、日本、德國、美國、巴西、土耳其、俄羅斯和烏克蘭的粗鋼產量均達到2009年以來月產量最高值。10112009年我國國內鋼材消費增長8000萬噸，考慮到2010年鋼材需求增長5000萬噸，可以認為這兩年我國鋼材市場可能是最后一波強勢需求上漲。但畢竟離鋼材消費飽和點近了。幾年后中國鋼材消費將進入低增長階段。2010 年我國實際粗鋼產量預計將達到6.4億噸。由于目前的鋼材社會庫存已創歷史新高。至少明年上半年我國鋼材市場仍面臨新增產能和社會庫存居高不下的壓力。粗鋼消費增加將超過8000萬噸。1213鋼鐵行業定義是以從事黑色金屬礦物采選和黑色金屬冶煉加工等工業生產活動為主的工業行業，包括金屬鐵、鉻、錳

7、等的礦物采選業、煉鐵業、煉鋼業、鋼加工業、鐵合金冶煉業、鋼絲及其制品業等細分行業，是國家重要的原材料工業之一。此外，由于鋼鐵生產還涉及非金屬礦物采選和制品等其他一些工業門類，如焦化、耐火材料、炭素制品等，因此通常將這些工業門類也納入鋼鐵工業范圍中。黑色金屬：包括鐵、錳、鉻及它們的合金。有色金屬：除鐵、錳、鉻以外的八十三種金屬都叫做有色金屬。14鋼鐵生產原材料鋼鐵生產的主要原材料包括鐵礦石、錳礦石、鉻礦石、石灰石、耐火黏土、白云石、菱鐵礦等礦物的原礦及其成品礦，人造塊礦，鐵合金，洗煤、焦炭、煤氣及煤化工產品，耐火材料制品，炭素制品等。15鐵礦石主要的煉鐵原料，有磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦。鐵

8、礦石中除鐵的化合物外，還含有硅、錳、磷、硫等的化合物，這些統稱為脈石。磁鐵礦菱鐵礦褐鐵礦赤鐵礦16磁鐵礦“Fe3O4”因其本身具有強磁性而命名，其化學式為Fe3O4,理論含鐵量為72.4%。一般來說，開采出來的磁鐵礦含鐵量為30% - 60%。通常當含鐵量大于45%，粒度大于5-8mm時，可以直接供高爐冶煉，稱為富礦；粒度小于5-8mm的稱為富礦粉，可以供燒結造塊。當含鐵量低于45%，或者含有有害雜質數量超過規格值時，必須經過選礦獲得精礦去雜后造塊。磁鐵礦17赤鐵礦“Fe2O3”為無水氧化鐵礦石，其化學式為Fe2O3，理論含鐵量為70%。開采出的赤鐵礦含鐵量一般為40%60%，含有害雜質硫和磷

9、比較少，還原較磁鐵礦好，因此，赤鐵礦是一種比較優良的煉鐵原料。在自然界中經常形成巨大的礦床，從埋藏和開采量來說，它都是工業生產的主要礦石。 密度為4.85.3g/cm3。鋼灰色和鐵黑色條痕暗紅色，其它形式赤鐵礦為暗紅色。片狀赤鐵礦表面有金屬光澤、明亮如鏡者稱鏡鐵礦，細小片狀的稱云母片狀赤鐵礦，紅土狀赤鐵礦叫鐵赭石。赤鐵礦18褐鐵礦“2Fe2O33H2O”外表顏色為黃褐色、暗褐色和黑色，黃褐色條痕，密度3.04.2g/cm3。富礦很少，一般品位3755%。當品位低于35%時需要選礦。褐鐵礦的含鐵量雖低于磁鐵礦和赤鐵礦，但因它較疏松，易于冶煉，所以也是重要的鐵礦石。世界著名礦產地是法國的洛林、德國

10、的巴伐利亞、瑞典等地。褐鐵礦19菱鐵礦“FeCO3”是含有碳酸鐵的礦石，主要成份為FeCO3，理論含鐵量48.2% 。比重3.9g/cm3左右FeCO3，FeO 62.01%，CO2 37.99%，常含Mg和Mn。在自然界中，有工業開采價值的菱鐵礦比其他三種礦石都少。菱鐵礦很容易被分解氧化成褐鐵礦。一般含鐵量不高，但受熱分解出CO2以后，不僅含鐵量顯著提高而且也變得多孔，還原性很好。菱鐵礦20礦石的品位礦石品位指單位體積或單位重量礦石中有用組分或有用礦物的含量。礦產品位是衡量礦床經濟價值的主要指標。一般以重量百分比表示（如鐵、銅、鉛、鋅等礦），克噸表示（如金、銀等礦），克立方米表示（如砂金礦等

11、），克升表示（如碘、溴等化工原料礦產）。21鐵礦石的品位鐵礦的品位定級：含鐵45%以上稱之為富礦，（赤鐵礦達70%）35%至45%為低品礦，25%至35%為貧礦，25%以下為超貧礦。中國約有97%的鐵礦儲備的品位低于35%，屬于低品甚至是超貧礦。超貧鐵礦在過去是沒有什么開采價值的，因為開采成本高于銷售的鐵礦價格。但是22全球鐵礦石資源估計地質儲量在8000億噸以上，而探明儲量為4000多億噸。按現有生產水平，可供應400年。鐵礦資源主要集中于十多個國家，探明儲量的90分布在10個國家和地區。依次是：獨聯體（探明儲量1140億噸，其中俄羅斯800多億噸）、巴西（680億噸）、中國（500億噸）、

12、加拿大（360億噸以上）、澳大利亞（350億噸）、印度（175.7億噸）、美國（174億噸）、法國（70億噸）、瑞典（36.5億噸）。此外，英國、委內瑞拉、智利、利比里亞、南非等國儲量亦較豐富。23世界上鐵礦產量第一的國家：澳大利亞。世界上最大的富鐵礦：南極，可供全世界開發利用200年，礦石平均品位達32%58%。世界三大鐵礦石巨頭：BHP Billiton必和必拓公司、Companhia Vale Do Rio Doce巴西淡水河谷公司、RioTinto力拓礦業公司。我國四大富鐵礦基地：河北省武安市、海南昌江縣、四川攀枝花和本溪。我國煉鋼需要的鐵礦石約75%依靠進口。24焦炭 作用：燃燒熱為

13、煉鐵提供熱源；不完全燃燒產生的CO氣體作為還原劑，將鐵從礦石中還原出來。冶金焦是高爐焦、鑄造焦、鐵合金焦和有色金屬冶煉用焦的統稱。由于90%以上的冶金焦均用于高爐煉鐵，因此往往把高爐焦稱為冶金焦。 焦炭25煉焦生產流程煉焦作業是將焦煤經混合，破碎后加入煉焦爐內經干餾后產生熱焦碳及粗焦爐氣之制程。26石灰石 石灰石（CaCO3）、熒石（CaF2）。其作用是與鐵礦石中的脈石結合形成低熔點、密度小、流動性好的熔渣，使之與鐵液分離，以便獲得較純凈的生鐵液。煉鋼用生石灰做造渣劑，消除或降低硫、磷等有害雜質。 石灰石27燒結生產流程燒結作業系將粉鐵礦，各類助熔劑及細焦炭經由混拌、造粒后，經由布料系統加入燒

14、結機，由點火爐點燃細焦炭 ，經由抽氣風車抽風，完成燒結反應，高熱之燒結礦經破碎冷卻、篩選后，送往高爐作為冶煉鐵水之主要原料28鋼鐵生產流程 1. -采礦（獲得鐵礦石） 2. -選礦（將鐵礦石破碎、磁選成鐵精粉） 3. -燒結（將鐵精粉燒結成具有一定強度、粒度的燒結礦） 4. -煉鐵（將燒結礦運送至高爐，熱風、焦碳使燒結礦還原成鐵水，并脫硫） 5. -煉鋼（在轉爐內高壓氧氣將鐵水脫磷、去除夾雜，變成鋼水） 6. -精煉（進一步脫磷、去除夾雜，提高純凈度） 7. -連鑄（熱狀態下將鋼水鑄成具有一定形狀的連鑄坯） 8. -軋鋼（將連鑄坯軋制成用戶要求的各種型號的鋼材，如板材、線材、管材等）。29從礦

15、石到鋼材30煉鐵階段煉鋼階段31軋制階段32鋼材成品3334冶金 用焙燒、熔煉、電解以及使用化學藥劑等方法把礦石中的金屬提取出來；減少金屬中所含的雜質或增加金屬中某種成分，煉成所需要的金屬的工藝。35冶金方法火法冶煉（干式冶金）濕法冶金或電化學沉積粉末冶金 36火法冶煉又稱為干式冶金，把礦石和必要的添加物一起在爐中加熱至高溫，熔化為液體，發生化學反應，從而分離出粗金屬，然后再將粗金屬精煉 。37濕法冶金或電化學沉積用酸、堿、鹽類等溶劑，以化學方法（包括氧化、還原、中和、水解及絡合等反應）從礦石中提取所需金屬組分，然后用水溶液電解等方法制取金屬。主要應用在低本位、難熔化或微粉狀的礦石。典型的濕法

16、冶金有銅、鉛、錫、鋅、鈦、錳、釩、金、銀、鉑、鎢、鉬、鉭、鈮、鈷、鎳、稀土等。水法煉銅濕法冶金術的先驅 38粉末冶金是制取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經過成形和燒結，制造金屬材料以及各種類型制品的工藝技術。例如硬質合金刀具等。粉末冶金法與生產陶瓷有相似的地方（1）備粉和配粉（2）通常加入增塑劑和粘接劑。（3）成型（壓制等）（4）燒結。在保護氣氛的高溫爐或真空爐中進行。燒結不同于金屬熔化，燒結時至少有一種元素仍處于固態。燒結過程中粉末顆粒間通過擴散、再結晶、熔焊、化合、溶解等一系列的物理化學過程，成為具有一定孔隙度的冶金產品。（5）后處理。一般情況下，燒結好的制件

17、可直接使用。但對于某些尺寸要求精度高并且有高的硬度、耐磨性的制件還要進行燒結后處理。后處理包括精壓、滾壓、擠壓、淬火、表面淬火、浸油、及熔滲等。由于粉末冶金技術的優點，它已成為解決新材料問題的鑰匙，在新材料的發展中起著舉足輕重的作用。 39煉鐵 煉鐵實質：是將鐵從礦石中還原的過程即焦炭作燃料和還原劑，在高溫下將鐵礦石從氧化物狀態（Fe2O3）還原為液態生鐵。其反應原理： Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2煉鐵方法：高爐煉鐵煉鐵的方法就是從爐頂加入礦石、焦炭和石灰石，從爐底部向爐內通入加壓空氣，在焦炭燃燒時，礦石、石灰石與焦炭一起發生反應，最終形成鐵水和爐渣。 煉鐵原料：鐵礦石、焦炭、溶劑（石

18、灰石）等煉鐵產品：生鐵液、副產品有爐渣和爐氣40高爐結構橫斷面為圓形的煉鐵豎爐。用鋼板作爐殼，殼內砌耐火磚內襯。高爐本體自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸5部分。 41煉鐵過程42煉鐵系統43高爐生產流程44高爐煉鐵的特點是以焦炭為能源基礎的傳統煉鐵方法。規模大，如新首鋼世界最大高爐5500m3,寶鋼高爐是4063m3,日產生鐵超萬噸，爐渣4000多噸，日耗焦4000多噸。 它與轉爐煉鋼相配合，是目前生產鋼鐵的主要方法。高爐煉鐵的這種主導地位預計在相當長時期之內不會改變。45煉鋼煉鋼實質：是通過氧化降低生鐵中的碳與雜質元素的含量，使之達到標準規定的成分和性能；煉鋼原料：煉鋼的原料有生鐵、

19、廢鋼、熔劑（石灰石等）、脫氧劑（硅鐵、錳鐵、鋁等）、合金料等； 煉鋼過程：主要包括氧化、造渣、脫氧等； 煉鋼方法：目前煉鋼方法主要有氧氣頂吹轉爐煉鋼和電爐煉鋼等；4647轉爐煉鋼在轉爐里進行。轉爐的外形就像個梨，內壁有耐火磚，根據風口位置不同有側吹轉爐風口在爐側。底吹轉爐風口在爐底。頂吹轉爐風口在爐頂。48轉爐結構49頂吹轉爐50轉爐煉鋼的特點使用的氧化劑是氧氣。把空氣鼓入熔融的生鐵里，使雜質硅、錳等氧化。在氧化的過程中放出大量的熱量 （含1%的硅可使生鐵的溫度升高200），可使爐內達到足夠高的溫度。因此轉爐煉鋼不需要另外使用燃料。主要以生鐵液為原料，加適量的廢鋼，其特點是生產率高、節省能源、

20、成本低，適合于大型鋼鐵聯合企業，主要生產各類普通用途的非合金鋼（碳鋼）。51電爐煉鋼電爐煉鋼有電弧爐煉鋼、感應爐煉鋼等方法，常用的是電弧爐煉鋼。它利用電極電弧產生的高溫熔煉礦石和金屬的電爐。它以轉爐鋼和廢鋼作原料、以鐵礦石和純氧作氧化劑，電弧爐冶煉溫度高（可達2000），氣體放電形成電弧時能量很集中，弧區溫度在3000以上。能有效地除去硫、磷等雜質，爐溫容易控制，能冶煉含有高熔點合金元素的合金鋼；由于采用的爐料較純凈，冶煉過程容易調節，化學成分易控制，能夠冶煉高級優質鋼和合金鋼 。52電弧爐結構電弧煉鋼爐的爐體由爐蓋、爐門、出鋼槽和爐體組成，爐底和爐壁用堿性耐火材料或酸性耐火材料砌筑。 53電

21、弧爐煉鋼及其特點電弧爐煉鋼是通過石墨電極向電弧煉鋼爐內輸入電能，以電極端部和爐料之間發生的電弧為熱源進行煉鋼。電弧爐以電能為熱源，可調整爐內氣氛，對熔煉含有易氧化元素較多的鋼種極為有利。 54平爐煉鋼以煤氣或重油為燃料，在燃燒火焰直接加熱的狀態下，將生鐵和廢鋼等原料熔化并精煉成鋼液的煉鋼方法。平爐煉鋼自1864年法國人P.馬丁利用有蓄熱室的火焰爐 ，用廢鋼、生鐵成功地煉出鋼液起，直到1960年一直是世界上的主要煉鋼方法 ，從20世紀60年代起平爐逐漸被氧氣轉爐和電爐煉鋼所代替。55平爐結構平爐由熔煉室、爐頭、上升道、沉渣室、蓄熱室、換向閥、煙道、煙囪等組成。熔煉室是平爐的中心部分，前面有裝料爐

22、門、后面底部有出鋼口。熔煉室底部為熔池，是鋼水聚集的地方。 56平爐煉鋼的特點原料有廢鋼、廢鐵、鐵礦石和溶劑 （石灰石和生石灰）平爐熔煉室內燃燒氣體（爐氣）中含有O2、CO2、H2O等氧化性氣氛，對熔池起氧化作用，使爐渣始終有較高的氧化性。單靠爐氣供氧，速度慢，加鐵礦石或吹氧可加速反應過程。需要燃料從外部供給熱量和使用預熱空氣燃燒燃料，以煤氣或重油的火焰來加熱生鐵和廢鋼使之熔化，并精煉成鋼水。要比轉爐煉鋼耗費能源。爐體龐大，冶煉時間長，爐墻散熱損失和高溫廢氣帶走的熱量大。爐渣介于爐氣和鋼液之間，是爐氣向熔池傳熱和傳氧的媒介，還有去除硫、磷等雜質，保護鋼液不致過氧化和防止鋼液吸收氣體（H、N）等

23、重要作用。因此，爐內應維持適量的渣量和渣層厚度，為造好渣，熔池中的鐵水要保持適量的含碳量。 能煉的鋼種類比轉爐多，質量也好。也可以吹進氧氣加速精煉的速度與質量。57中國最后一座平爐2005年1月7日, 中國最后一座平爐中信重型機械公司的2#平爐實施拆除，我國從此結束了平爐冶煉的歷史。 58鋼水爐外處理（爐外精煉） 為了滿足更高質量、更多品種的高級鋼，對出爐后的鋼水進行如吹氬處理、真空脫氣、爐外脫硫等爐外處理。也叫二次冶金 。爐外精煉技術是以冶金過程物理化學為理論基礎的。 初煉和精煉 初煉：爐料在氧化性氣氛的爐內進行熔化、脫磷、脫碳和主合金化。精煉：將初煉的鋼液在真空、惰性氣體或還原性氣氛的容器

24、中進行脫氣、脫氧、脫硫，去除夾雜物和進行成分微調等。將煉鋼分兩步進行的好處是：可提高鋼的質量，縮短冶煉時間，簡化工藝過程并降低生產成本。59爐外精煉的種類很多，大致可分為常壓下爐外精煉 和真空下爐外精煉。按處理方式的不同，又可分為鋼包處理型爐外精煉 及鋼包精煉型爐外精煉等。60廣泛應用的爐外精煉方法目前得到公認并被廣泛應用的爐外精煉方法有：LF法、RH法、VOD法：LF法：鋼包爐精煉法。已成為煉鋼爐與連鑄機之間不可缺少的一種爐外精煉設備。 RH法：循環法真空處理法。大容量鋼包（80t）的鋼水主要真空處理方法。 VOD法：真空吹氧脫碳法一種在真空條件下吹氧脫碳并吹氬攪拌生產高鉻不銹鋼的爐外精煉技

25、術。 61LF法鋼包爐精煉法LF裝置已成為煉鋼爐與連鑄機之間不可缺少的一種爐外精煉設備。62RH法循環法真空處理法大容量鋼包（80t）的鋼水主要真空處理方法。 寶鋼股份寶鋼分公司二煉鋼5號RH真空脫氣裝置 寶鋼股份寶鋼分公司一煉鋼4號RH真空脫氣裝置韓國現代RH真空脫氣裝置 世界首次使用液壓提升裝置，頂槍裝置帶攝像頭 300t世界最大抽氣能力1500kg/h 蒸汽泵水環泵300t 國內首次提出雙工位概念295t 63VOD法真空吹氧脫碳法一種在真空條件下吹氧脫碳并吹氬攪拌生產高鉻不銹鋼的爐外精煉技術。 6465鑄錠與連鑄坯鑄錠：鋼液經盛鋼桶（鋼包）注入鑄模，凝固成一定形狀的鋼錠。有壓力澆鑄和真

26、空澆鑄等新技術。連鑄坯：鋼液經盛鋼桶（鋼包）注入連鑄機鑄模，凝固成一定形狀的連鑄坯。得到鋼錠或連鑄坯后，可進行后續的塑性變形再加工（鍛、軋、拉拔等）。 66煉鋼過程 67鋼鐵產品是以鐵元素（Fe）為基礎組成成分的金屬產品的統稱，日常形態包括鐵、粗鋼、鋼材、鐵合金等。由于鐵合金在鋼鐵工業生產過程中主要用做煉鋼時的脫氧劑和合金添加劑，在管理和統計上通常將鐵合金歸入鋼鐵生產主要原材料而非鋼鐵產品。此外，鋼絲、鋼絲繩、鋼絞線、鐵絲、鐵釘等鋼絲及其制品屬于鋼鐵產品的再加工產品，不屬于金屬基礎產品。所以在統計上，鋼鐵產品僅包括生鐵、粗鋼、鋼材三大類產品。68鐵、鋼鐵是鋼鐵產品的“初級產品”，經過進一步冶煉

27、就可得到鋼，二者主要根據鐵基產品中含碳量多少來區別。“鋼是以鐵為主要元素、含碳量一般在2%以下，并含有其他元素的材料。（在鉻鋼中含碳量可能大于2%，但2%通常是鋼和鑄鐵的分界線。）”摘自GB/T13304.1-2008。鐵經冶煉直接得到的產品為粗鋼，固體狀態稱鋼坯或鋼錠69鋼鐵材料的生產過程鐵礦石 生鐵 連鑄鋼坯、鑄錠 型材 鑄鐵軋制、擠壓、拉拔、鍛造等壓力加工方法1、生鐵的冶煉原料：鐵礦石燃料：焦炭熔劑：石灰石設備：高爐2、鋼的冶煉原料：生鐵、廢鋼燃料：焦炭熔劑：石灰石；氧化劑，脫氧劑設備：轉爐、電弧爐（長材、板材、管材等）70鋼材的主要加工方法粗鋼通過鑄、軋、鍛、擠等方法處理加工后成為鋼材

28、。大部分鋼材加工都是通過壓力加工，使被加工的鋼（坯、錠等）產生塑性變形。根據鋼材的再結晶溫度分冷加工和熱加工兩種。再結晶經塑性變形的鋼材在溫度作用下，其原來的變形晶粒發生等軸細化的現象。 鋼材的主要加工方法軋制鍛造拉撥擠壓71鋼鐵生產及其產品72現代鋼鐵生產流程是將鐵礦石在高爐中冶煉成生鐵，將鐵水注入轉爐或電爐冶煉成鋼，再將鋼水鑄成連鑄坯（鋼液經盛鋼桶（鋼包）注入連鑄機鑄模，凝固成一定形狀）或鋼錠（鋼液經盛鋼桶（鋼包）注入鑄模，凝固成一定形狀），經軋、鍛、拉、擠等塑性變形方法加工成各種用途的鋼材。73軋制將金屬坯料通過一對旋轉軋輥的間隙（各種形狀），因受軋輥的壓縮使材料截面減小，長度增加的壓力

29、加工方法，這是生產鋼材最常用的生產方式，主要用來生產型材、板材、管材。分冷軋、熱軋。軋輥表面：平直、斜錐、弧形、孔型等 軋板軋棒軋管74鍛造利用鍛錘的往復沖擊力或壓力機的壓力使坯料改變成我們所需的形狀和尺寸的一種壓力加工方法。一般分為自由鍛和模鍛，常用作生產大型材、開坯等截面尺寸較大的材料。 模鍛鐓粗拔長胎模鍛75拉撥是將已經軋制的金屬坯料（型、管、制品等）通過模孔拉撥成截面減小長度增加的加工方法大多用作冷加工。 76擠壓是將金屬放在密閉的擠壓筒內，一端施加壓力，使金屬從規定的模孔中擠出而得到型材或成品的加工方法，多用于生產有色金屬材料。正反復合徑向77鋼材鋼材是鋼鐵工業為社會生產和生活提供的

30、最終產品的主要形式。由于鋼材產品品種、規格復雜多樣，為了適應統計、生產、營銷、庫存等多方面管理的需要，國際上通常將鋼材分為長材(也稱“型材”)、扁平材(也稱“板帶材”或“鋼板”)、鋼管(也稱“管材”)和其它（金屬制品）等四大類。78長材(也稱“型材”)軌道鋼重軌每米重量大于30公斤，30公斤及以下為輕軌。鋼板樁主要包括薄板樁、組合支撐樁和管狀支承樁等。大型型鋼是指高度不小于80毫米的I型鋼(工字鋼)、H型鋼、U型鋼(槽鋼)、角鋼、Z字鋼、丁字鋼、T型鋼等。中小型型鋼是指高度小于80毫米的I型鋼(工字鋼)、H型鋼、U型鋼(槽鋼)、角鋼、T型鋼以及球扁鋼、窗框鋼等。冷彎型鋼是指用鋼板或帶鋼在冷狀態

31、下彎曲成的各種斷面形狀的成品鋼材，79軌道鋼C0.65-0.77Si0.15-0.35Mn1.1-1.3P0.04S 0.04 熱軋熱處理 80鋼板樁81鋼板樁的連接82C型鋼C型鋼生產設備83型鋼種種船用型鋼型鋼車輪型鋼花鍵冷彎彩色型鋼84冷彎型鋼是一種經濟的截面輕型薄壁鋼材，也稱為鋼制冷彎型材或冷彎型材。它是以熱軋或冷軋帶鋼為坯料經彎曲成型制成的各種截面形狀尺寸的型鋼。是制作輕型鋼結構的主要材料。它的壁厚不僅可以制得很薄，而且大大簡化了生產工藝，提高生產效率。用途：建筑結構、車輛制造，農業機械制造、礦山、交通運輸、橋梁、石油化工、輕工、電子等工業。85彩鋼瓦86棒材是指產品斷面形狀為圓形、

32、方形、扁形、六角形、八角形等簡單斷面，并以直條交貨的鋼材(混凝土用鋼筋除外)。盤條(線材)是指熱軋后成盤狀交貨的產品，又稱線材，其橫截面通常為圓形、橢圓形、方形、矩形、六角形、八角形、半圓形等。在產量統計中，還包括企業自用于拔制鋼絲的線材，但切斷的直條列入型鋼。鋼筋是指鋼筋混凝土用鋼材和預應力鋼筋混凝土用鋼材，橫截面為圓形，有時為帶有圓角的方形，包括光圓鋼筋、帶肋鋼筋、扭轉鋼筋等。87分類根據斷面形狀分簡單斷面型鋼復雜斷面型鋼(異型鋼)周期斷面88簡單斷面特點：過斷面周邊上任意點作切線一般不交于斷面之中。主要有：圓鋼、方鋼、六角鋼、扁鋼、三角鋼、弓形鋼和橢圓鋼等。 89復雜斷面包括角鋼、 工字

33、鋼、 槽鋼、T字鋼、H型鋼、Z型鋼、鋼軌、鋼板樁、窗框鋼及其他雜形斷面型鋼 90周期斷面沿鋼材長度方向斷面的形狀和尺寸發生周期性改變。例如螺紋鋼筋、車軸和犁鏵鋼等 91扁平材是指厚度與寬度、長度比相差較大的平板鋼材，用“厚寬長”表示產品規格；按生產方法可分為熱軋鋼板、冷軋鋼板。厚鋼板是指厚度大于4毫米的鋼板，其中厚度50毫米及以上的為特厚鋼板，主要用于造船、鍋爐、橋梁和高壓容器殼體等；厚度450毫米的為中厚鋼板。薄鋼板是指厚度不大于4毫米的鋼板，按軋制工藝分為熱軋薄鋼板和冷軋薄鋼板鋼帶(帶鋼)是一種寬度一定呈長帶狀的鋼材，大多卷成卷狀，也稱帶鋼。寬度600毫米及以上的為寬鋼帶，寬度小于600毫

34、米的為窄鋼帶。9293鍍錫板俗稱“馬口鐵”，是指表面鍍有一薄層金屬錫的鋼板。鍍鋅板是指表面鍍有一層鋅的鋼板。有機涂層鋼板是指以鍍鋅板、鍍鋁板、鍍鋅鋁合金板、冷軋板等作為基體材料，表面涂上一或兩層有機涂料（如環氧酯、聚酯、丙烯酸脂、塑料溶膠等）或者覆上一層塑料薄膜而得到的產品，可以制成不同的顏色或壓出花紋，也叫彩色鋼板。電工鋼板又稱“硅鋼片”、“矽鋼片”，是指一種含碳量極低的硅鐵軟磁合金，一般硅含量為0.5%4.5%94涂鍍產品為防止鋼材腐蝕，對鋼材表面涂鍍是現今使用得最長久，最廣泛，最有效的方式，其中對冷軋薄鋼板涂鍍應用得最普遍：鍍類：鍍鋅、鍍鋁、鍍錫、涂類：彩色有機涂層95電工鋼板一般有硅鋼

35、片等通過沖裁獲得疊片96管材是指兩端開口并具有中空斷面、長度與周邊之比較大的鋼材，規格用外形尺寸（如外徑或邊長）及壁厚表示。無縫鋼管指由整塊金屬制成的表面無接縫的鋼管，按生產方法可分為熱軋管、冷軋管、冷拔管、擠壓管按斷面形狀可分為圓形和異形兩種，按壁厚不同可分為厚壁管和薄壁管。焊接鋼管指用鋼帶或鋼板彎曲變形為圓形、方形等形狀后焊接形成的、表面有接縫的鋼管。按焊接方法不同可分為電弧焊管、高頻或低頻電阻焊管、氣焊管、爐焊管、邦迪管等，按焊縫形狀可分為直縫焊管和螺旋焊管。97無縫鋼管的開創者德國曼內斯曼兄弟1885年發明斜軋穿孔技術德國專利DRP 3461798分類按生產方式不同分：熱軋管、冷軋管、

36、冷拔管、擠壓管、頂管。按橫截面積形狀不同分：（1）簡單斷面鋼管圓形鋼管、方形鋼管、橢圓形鋼管、三角形鋼管、六角形鋼管、菱形鋼管、八角形鋼管、半圓形鋼圓、其他 （2）復雜斷面鋼管不等邊六角形鋼管、五瓣梅花形鋼管、雙凸形鋼管、雙凹形鋼管、瓜子形鋼管、圓錐形鋼管、波紋形鋼管、表殼鋼管、其他 99鋼鐵冶煉生產成本煉鐵工藝的生產成本構成主要為原材料（球團、鐵礦石等）、輔助材料（石灰石、硅石、耐火材料等）、燃料及動力（焦炭、煤粉、煤氣、氧氣、水、電等）、直接工資和福利、制造費用、成本抵扣（煤氣回收、水渣回收、焦炭篩下物回收等）100鋼鐵冶煉生產成本煉鋼工藝的生產成本構成主要為生鐵、廢鋼、合金、電極、耐火材

37、料、輔助材料、電能、維檢和其他等費用。中國目前主要的煉鋼設備為轉爐和電爐，基于冶煉原理的不同，轉爐和電爐在主要的原料（生鐵、廢鋼）配比有一定的差異，轉爐工藝廢鋼得使用量約10%，而電爐工藝廢鋼的使用量可占到80。101鋼材成本以螺紋鋼為例鐵礦石1.55噸+焦炭340kg+噴吹煤粉130kg +燒結礦煤焦65kg+加工費（折舊、財務費用、人工等其他費用）= 1噸生鐵；985kg生鐵+100kg生鐵礦+鐵合金10kg+加工費 = 1噸鋼坯1.03噸鋼坯+加工費=1噸螺紋鋼增值稅17%以焦煤800-1100，焦炭1200計算，生鐵成本約1800，鋼坯約2400，螺紋鋼成本約2700，加上稅后3100

38、（2008年統計）原料品級不同，鋼廠大小不同，費用成本不一，例子僅為平均水平102影響鋼材價格因素（1）經濟狀況 （2）成本狀況 （3）技術水平 （4）供求狀況及預期 （5）國際鋼鐵價格走勢 103（1）經濟狀況 從全球看，鋼鐵需求量隨著世界經濟的發展繼續增長，從一個國家來說，鋼鐵行業的發展也與這個國家經濟的發展成正相關的關系。經濟增長速度的快慢直接影響社會對鋼鐵量的消費需求，從而影響鋼鐵產品的價格。可以說，鋼鐵行業發展受經濟周期的影響是比較明顯的，當國民經濟處于快速增長時期，鋼鐵產品的市場需求旺盛，價格上漲；當國民經濟進入調整時期，鋼鐵產品的價格也將隨之下跌。 104（2）成本狀況目前世界鋼

39、產量的23、我國鋼產量的絕大部分是以鐵礦石為基本原料生產的因此，鐵礦石價格的變化是影響鋼鐵產品生產成本的關鍵因素。同時，鋼鐵行業生產經營過程中耗用的水、電、煤氣等能源以及鋼鐵產品貨物的運輸也構成了鋼鐵行業的經營成本及盈利能力。 105（3）技術水平技術水平是影響鋼鐵產品價格的重要因素之一。技術進步對鋼鐵產品價格的影響主要來自三個方面：一是對生產工藝的影響，進而對生產成本的影響；二是技術進步導致鋼鐵替代品的產生，從而減少對鋼鐵的需求；第三，技術進步導致鋼鐵產品對其他材料的替代，從而增加對鋼鐵的需求。 106（4）供求狀況及預期任何商品的市場價格與供求狀況有著密切的關系，鋼鐵產品也不例外，因此投資

40、者，就應該密切注意鋼鐵產品的供求狀況，分析鋼鐵的價格走勢 107（5）國際鋼鐵價格走勢國內相關鋼材的價格與國際市場有著千絲萬縷的聯系，所以關注國際鋼材現貨市場價格變化和相關已推出鋼材期貨交易的交易所公布的鋼材價格，對于把握我國鋼材價格走勢不無裨益。 108第2章 鋼中常存元素及其對鋼的影響常存元素：Si , Mn , P , S1.有益元素 Si 有很強的固溶強化作用,能脫氧。 Mn 脫氧、去硫,提高鋼的強度和硬度。1092.有害元素: P 有很強的固溶強化作用,低溫 韌性差 ( 冷脆 )。 S 能引起鋼在熱加工時或高溫工作下開裂 ( 熱裂/熱脆 )。一般說來，鋼的質量主要看P、S含量的高低，

41、愈是優質高級的鋼種，其P、S含量愈低。110氣體元素: N：鋼中過飽和N在常溫放置過程中會發生時 效脆化。加Ti、V、Al等元素可消除時效 傾向。 O：鋼中的氧化物易成為疲勞裂紋源。 H：原子態的過飽和氫時將降低韌性, 引起氫 脆。當氫在缺陷處以 分子態析出時，會產 生很高內壓，形成微 裂紋，其內壁為白色， 稱白點或發裂。鋼中白點111第3章 金屬材料機械性能基礎 機械零件和工具所用金屬材料的使用性能一般指力學性能（機械性能）：力學性能是指材料在承受外力作用下所顯示的性能，它包括強度、剛度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞抗力等。力性指標是選材、材料檢驗、零件設計計算、評定工藝質量或生產操作質量，尤

42、其是熱處理質量的重要依據。力學性能與受力狀態，材料成分，組織及加工過程有關。112113力學性能指標之一 強度金屬拉伸試樣在逐漸增大的外力作用下，一般依次產生彈性變形、（塑性變形）和斷裂。彈性變形是外力卸除后能完全消失的變形;塑性變形(永久變形)是外力卸除后仍然保留的變形；斷裂是試樣被永久性地破壞的呈現形式。測定金屬強度、剛度和塑性的常用方法是拉伸試驗。 114拉伸試驗機試樣夾頭Lodo115低碳鋼拉伸試驗過程示意圖固裝試樣 進行拉伸 出現頸縮 發生斷裂 （原始狀態） （彈性變形） （塑性變形） （頸部斷裂） 下夾具上夾具下夾具上夾具下夾具上夾具上夾具下夾具116拉伸試樣拉伸前后比較l = L

43、1 L0 拉伸前LodoL1dk拉伸后117過程特點：彈性、屈服、塑變、頸縮、斷裂從拉伸曲線可見：彈性變形階段拉力Fe時，oe階段變形量很小，伸長量與拉力成線性正比，若去除外力，試樣仍可恢復原樣；屈服階段Fe拉力 Fs時，es階段出現水平或鋸齒狀線段，試樣繼續被拉長，但拉力不增大甚至有所降低；塑性變形階段Fs拉力 Fb時，sb階段外力繼續增大，變形量均勻地、明顯增加；頸縮階段bk階段的繼續變形使試樣局部截面縮小，載荷隨之降低，變形不均勻，集中于頸部；斷裂階段拉力=Fk時，試樣頸所部位發生斷裂。eSsFeFsFsFbFkbk外力 F變形量OpFp118低碳鋼的應力應變圖BCDAbSUPSL彈性階

44、段 /=E p-彈性極限屈服階段 產生塑性變形B上屈服點B下屈服點s屈服強度強化階段：內部組織變化，恢復部分強度b-抗拉強度頸縮階段：過C點后，試件抵抗變形的能力下降，變形集中在某局部進行，產生頸縮破壞0低碳鋼的應力應變圖119強度的概念金屬在緩慢加載的靜載荷作用下，抵抗永久變形和斷裂的能力稱為強度。 由拉伸試驗測得的強度指標主要有彈性極限、屈服點和抗拉強度。屈服點（屈服強度）是試樣屈服時承受的拉應力，用符號s表示;單位為MPa，s120退火低碳鋼低、中回火鋼淬火鋼及鑄鐵中碳調質鋼不同材料的拉伸曲線121屈服極限對于無明顯屈服現象的金屬材料，難以測定s 。國家標準規定，以產生0.2%殘留應變時

45、的拉應力作為條件屈服點(屈服強度)，用符號0.2表示 。屈服點s或條件屈服點0.2是表征在拉伸力作用下，金屬抵抗明顯塑性變形的能力。 122圖解法求0.2ABCF0.2L0.2% l00123不同類型的強度載荷作用方式：拉伸、壓縮、彎曲、剪切和扭轉。按作用力的性質不同分：抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度、抗剪強度和抗扭強度。工程上常用屈服強度和抗拉強度。124壓縮試驗示意圖原始狀態上壓頭下壓頭壓縮試樣上壓頭下壓頭上壓頭下壓頭上壓頭下壓頭彈性變形塑性變形125彎曲試驗 示意圖LdFF平行彎曲dF彎曲到規定角度d126剪切試驗示意圖原始狀態上剪下剪剪切試樣剪切狀態剪斷狀態127扭轉試驗示意圖原始狀態

46、扭轉試樣左夾頭右夾頭左夾頭右夾頭左夾頭右夾頭扭斷狀態扭轉狀態128抗拉強度b （抗壓、抗彎、抗剪） 指金屬材料在拉斷前所承受的最大標稱拉應力。表示金屬材料抵抗斷裂的能力。b129力學性能指標之二 塑性塑性的概念材料斷裂前發生不可逆永久變形的能力。主要用斷后伸長率、斷面收縮率和冷彎角來表示。130伸長率 指試樣被拉斷后，標距的伸長量與原始標距長度的百分比。 表示材料被拉伸后的縱向變形程度。l = L1 L0 拉伸前LodoL1dk拉伸后131斷面收縮率 指拉伸試樣被拉斷后，縮頸處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。 表示材料被拉變細的程度。S=S0 -S1 132力學性能指標之三 硬度硬

47、度( hardness ):金屬抵抗較硬物體壓入其表面的能力。不是一個單純的物理量，是反映材料強度、塑性、彈性的綜合力學性能指標。試驗方法主要有布氏硬度HB、洛氏硬度HR 、 維氏硬度HV、銼刀法等。133布氏硬度HB ( Brinell-hardness )按照ISO(國際標準化組織)規定，用一定直徑時鋼球或硬質合金球，以相應的實驗力壓入試樣表面，經規定的保持時間后，卸除試驗力，用讀數顯微鏡測量試樣表面的壓痕直徑。在實際生產中，可根據測得的d值查表求出布氏硬度值。 布氏硬度計 134布氏硬度符號壓頭為淬火鋼球時，布氏硬度用符號HBS表示，適用于布氏硬度值在450以下的材料;壓頭為硬質合金球時

48、，用HBW表示，適用于布氏硬度值在650以下的材料。符號HBS或HBW之前為硬度值，符號后面按以下順序用數值表示試驗條件:1球體直徑;2試驗力; 3試驗力保持時間(1015s不標注)。 135布氏硬度表示實例例如:125HBS10/l000/30表示用直徑l0mm淬火鋼球在10009.8N試驗力作用下保持30s測得的布氏硬度值為125;500HBW5/750表示用直徑5mm硬質合金球在750 9.8N試驗力作用下保持1015s測得的布氏硬度值為500。布氏硬度值的單位為MPa，一般情況下可不標出。 136(二)洛氏硬度HR ( Rockwll hardness )洛氏硬度試驗原理和布氏硬度試驗

49、一樣，也是一種靜載荷壓入法。將頂角為120的金剛石圓錐體或直徑為1.588mm的淬火鋼球，在一定的載荷作用下，壓入被測金屬表面，保持一定時間后卸掉載荷，根據壓痕的深度確定被測金屬的硬度值。 137洛氏硬度試驗的特點及硬度表示硬度值的讀取洛氏硬度是在洛氏硬度試驗機上進行，其硬度值可直接從表盤上讀出。硬度值的表示根據國標和ISO推薦標準規定，洛氏硬度符號HR前面的數宇為硬度值，后面的字母表示級數。如60HRC表示C標尺測定的洛氏硬度值為60；138洛氏硬度標尺測量范圍初載N主載N9.8壓頭類型適用范圍HRA708598.160金剛石圓錐硬質合金HRB25100100鋼球相對不太硬度的材料HRC20

50、67150金剛石圓錐較硬材料139（三）維氏硬度 HV維氏硬度試驗法可以在同一種硬度標尺上，測定從極軟到極硬金屬材料的硬度。其原理同樣是根據壓痕單位面積上所受的平均載荷計量硬度值，不同的是維氏硬度的壓頭采用金剛石制成的錐面夾角為136的正四棱錐體。顯微硬度計亦是在維氏硬度上發展而來。140維氏硬度值表示根據國標(GB4340-84)和ISO推薦標準R81規定，維氏硬度符號HV前是硬度值，符號HV后附以試驗載荷。如640HV30/20表示在309.8N作用下保持20s后測得的維氏硬度值為640；141(四) 銼刀法: 一組硬度差為5HRC的銼刀。例如:25HRC、30HRC、35HRC等。銼 刀

51、142幾種硬度間的關系HB為200400時: 1HRC=10HB;HV為200400時: 1HB=1HV; 1HRC=10HV; 143力學性能指標之四 沖擊韌度( notch toughness )許多機件，如槍管、炮管、冷沖模、錘頭等都是在沖擊載荷(載荷以很快的速度作用于機件)下工作。試驗表明，載荷速度增加，材料的塑性、韌性下降，脆性增加，易發生突然性破斷。因此，使用的材料就不能用靜載荷下的性能來衡量，而必須用抵抗沖擊載荷的作用而不破壞的能力，即沖擊韌度來衡量。 144沖擊韌度試驗 一種采用標準規格缺口（U、V形）試樣在沖擊試驗機上進行的，用來測試金屬材料的抗沖擊載荷變形和斷裂的力學性能試

52、驗。沖擊方法擺錘一次沖擊法沖擊韌度小能量多次沖擊法*沖擊次數145V形(夏比)沖擊試樣形貌I12.50.80.812.5550.6027.50.300.80.8B100.05 0.1 A 0.1 AA80.05100.05| | 0.1 A45 222.5 122.5 1IR0.250.025146沖擊試驗方法（2-1）一次擺錘法H2H1沖擊示意圖147148*沖擊試驗方法（2-2）小能量多次沖擊法F錘頭橡膠沖擊示意圖149冷脆性沖擊韌度對材料的脆性轉變情況很敏感，用系列沖擊韌度試驗可以確定其冷脆性，見示意圖：k /J cm-2溫度 / 脆性轉變溫度范圍沖擊韌度波動的中間部分1501943年美

53、國T-2油輪發生斷裂151力學性能指標之五 疲勞強度疲勞斷裂金屬在交變外力的作用下，所承受的最大應力低于屈服點發生突然斷裂的現象。衡量指標為疲勞極限。152鋼材的循環次數一般取 N = 107有色金屬的循環次數一般取 N = 108鋼材的疲勞強度與抗拉強度之間的關系: -1 = (0.450.55) b153*比強度 ( specific strength ): 材料的強度值與密度值之比。名稱密度(g / cm3)強度( Mpa )比強度純鋁2.7801003037純鐵7.871802802336純鈦4.540550090111154屈強比=屈服強度s /抗拉強度b斷裂強度屈服強度bkbk 脆

54、性材料塑性材料脆性材料的強度通常以k表示塑性材料的強度通常以b表示155金屬材料常用的機械性能指標衡量金屬材料強度高低方面：抗拉強度b屈服強度s疲勞強度 -1（疲勞極限）衡量金屬材料塑性優劣方面：伸長率斷面收縮率衡量金屬材料韌性好差方面：沖擊韌度k衡量金屬材料軟硬方面：硬度 HB / HRC / HV156第4章 鋼的熱處理 加熱、保溫、冷卻改變/改善金屬整體/表面組織，獲得所需性能。種類 1、普通熱處理：退火、正火、淬火、回火 2、表面熱處理： 表面淬火：感應加熱、火焰加熱、激光加熱 化學熱處理：滲碳、氮化、碳氮共滲157熱處理工藝熱處理一般有加熱、保溫和冷卻三個階段。冷卻方式主要有連續冷卻

55、和等溫冷卻兩種方式。 保溫等溫冷卻連續冷卻加熱臨界溫度158熱處理設備各種退火爐、淬火爐、回火爐；按結構不同有箱式爐、井式爐、臺車爐、輥底爐、推桿式爐、鐘罩爐、網帶爐、真空爐、鹽浴爐、堿浴爐、振底爐、多用爐、感應加熱裝置等。 159160熱處理加熱溫度臨界溫度一般有AC1、AC3、ACCm這幾個161冷卻介質鹽水、水、油、空氣等。專用的淬火液低溫高壓氣體162熱處理工藝制定依據 FeFe3C相圖和TTT或CCT圖 163退火：加熱、保溫、隨爐冷卻目的：降低硬度、細化晶粒、消除內應力，預先熱處理正火：加熱、保溫、空氣冷卻目的：同退火，更高的力學性能164淬火：加熱，保溫，水、油或鹽水冷卻目的：提

56、高零件的硬度和耐磨性，強化材料。但淬火后，出現內應力，材料變脆，須回火。方法：單介質淬火；雙介質淬火等165回火：零件淬火后，加熱至臨界溫度之下，保溫，以一定速度冷卻。目的：達到設計圖紙要求的硬度，消除內應力。回火工藝的種類： 1、低溫回火（150250C） 2、中溫回火（350500C） 3、高溫回火（500650C） 調質處理淬火高溫回火166 低溫回火零件167中溫回火零件168高溫回火零件169表面淬火：僅對鋼的表面進行加熱和冷卻而不改變其成分的熱處理工藝。 目的：提高零件的表層硬度、抗磨損性能。 方式： 感應加熱：利用交流電的集膚效應，對零件進行加熱，并通過控制電流頻率得到不同的淬硬

57、層深度。170火焰加熱：利用火焰加熱工件表面，然后立即用水噴射冷卻。調節燒嘴的位置和移動速度即可得到不同厚度的淬硬層。171激光加熱利用激光加熱工件表面，以及利用工件自身冷卻。調節激光功率、燒嘴的位置和移動速度即可得到不同厚度的淬硬層。阻尼光閘高溫計光學集束172化學熱處理 將鋼件置于一定溫度的活性介質中保溫，使一種或幾種元素滲入其表面，改變其化學成分和組織，達到改進表面性能、滿足技術要求的熱處理過程。目的：提高鋼件表層的耐磨性、耐蝕性、抗氧化性和疲勞強度等力學性能。按表面滲入元素的不同，分為滲碳、氮化、碳氮共滲、滲硼、滲鋁等種類。173時效處理為了消除精密量具或模具、零件在長期使用中尺寸、形

58、狀發生變化，常在低溫回火后精加工前，把工件重新加熱到100-150，保持5-20小時的一種穩定質量的處理。對在低溫或動載荷條件下的鋼材構件進行時效處理，以消除殘余應力，穩定鋼材組織和尺寸，尤為重要。174固溶處理將合金加熱到高溫、保溫，使過剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝。目的：主要是改善鋼和合金的塑性和韌性，為沉淀硬化處理作好準備等。使合金中各種相充分溶解，強化固溶體，并提高抗蝕性能，消除應力，以便繼續加工或成型。適用：多種特殊鋼，高溫合金，特殊性能合金，有色金屬。尤其適用：1.熱處理后須要再加工的零件。 2.消除成形工序間的冷作硬化。3.焊接后工件。175沉

59、淀硬化20世紀初葉，德國工程師A.維爾姆研究硬鋁時發現，這種合金淬火后硬度不高，但在室溫下放置一段時間后，硬度便顯著上升，這種現象后來被稱為沉淀硬化。這一發現在工程界引起了極大興趣。隨后相繼發現了一些可以采用時效處理進行強化的鋁合金、銅合金和鐵基合金，開創了一條與一般鋼鐵淬火強化有本質差異的新的強化途徑時效強化。 176冷處理一些精密的零件或工具、模具、量具在進行了熱處理之后，還需進行冷處理。目的是提高尺寸穩定性。常用的冷處理溫度約為-60 -80。177第5章 鋼的分類與牌號 工業用鋼按化學成分可分為碳素鋼和合金鋼兩大類。碳鋼是指碳的質量分數為0.0218 % 2.11 %的鐵碳合金，并含有

60、少量的硅、錳、硫、磷等常存元素。 178含碳量鋼鐵（2%4%）生鐵（低于0.03%）熟鐵（0.03%2%）碳素鋼鋼的分類與牌號 工業用鋼鐵與含碳量179鐵還是鋼？鐵釘、鐵錘、鐵索橋、鐵甲180生鐵、熟鐵、鑄鐵生鐵一般指含碳量在24.3%的鐵的合金。又稱鑄鐵。 煉鋼生鐵碳主要以碳化鐵的形態存在，其斷面呈白色，通常又叫白口鐵。這種生鐵性能堅硬而脆，一般都用做煉鋼的原料。鑄造生鐵碳以片狀的石墨形態存在，它的斷口為灰色，通常又叫灰口鐵。由于石墨質軟，具有潤滑作用，因而鑄造生鐵具有良好的切削、耐磨和鑄造性能。其抗拉強度不夠，故不能鍛軋，只能用于制造各種鑄件，如鑄造各種機床床座、鐵管等。 熟鐵一般含碳量小