第2章常用金屬材料

1、1普通碳素結(jié)構(gòu)鋼2優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼3碳素工具鋼4鑄鋼 強(qiáng)化鐵素體 形成合金滲碳體和特殊化合物 合金元素對(duì)FeFe3C相圖的影響n(yōu) 鋼中與碳親合力很弱的非碳化物形成元素，如Si、Mn、Ni、Al、Co等都能溶于鐵素體而形成合金鐵素體，引起鐵素體晶格畸變，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，使鐵素體的強(qiáng)度硬度提高、但塑性、韌性則呈下降趨勢(shì)，如圖31所示 n 鋼中與碳親合力較強(qiáng)的碳化物形成元素，如Cr、Mo、W、V、Nb、Zr、Ti等(按與碳親和力由弱到強(qiáng)的順序排列) 在鋼中能形成碳化物；也有少部分溶于鐵素體n 合金鋼中的碳化物有合金滲碳體(如(Fe，Mn)3C、(Fe，Cr)3C等)、合金碳化物(如Mn3C、Cr7C、F

2、e3W3C等)、特殊碳化物(如WC、MoC、VC、TiC等)n 合金碳化物的穩(wěn)定性比合金滲碳體高，特殊碳化物的穩(wěn)定性最高。穩(wěn)定性愈高的碳化物愈難溶入奧氏體，也不易聚集長(zhǎng)大，而且其溶點(diǎn)和硬度亦愈高。隨著這些碳化物數(shù)量的增多能顯著提高鋼的強(qiáng)度、硬度、熱硬性和耐磨性。n合金元素加入鋼中，使FeFe3C相圖的相變溫度及相變點(diǎn)的位置發(fā)生變化。Ni、Mn、Co、C、N、Cu等合金元素使A3線(xiàn)下降，區(qū)范圍擴(kuò)大。當(dāng)其含量足夠高時(shí)，可使區(qū)域擴(kuò)大至室溫，即在室溫下也保持為奧氏體組織，這類(lèi)鋼又稱(chēng)奧氏體鋼，如n13、1Cr18Ni9等均為奧氏體鋼。圖32是錳對(duì)FeFe3C相圖的影響。1合金結(jié)構(gòu)鋼的編號(hào)2普通低合金結(jié)構(gòu)

3、鋼3滲碳鋼4調(diào)質(zhì)鋼5彈簧鋼6滾動(dòng)軸承鋼1合金工具鋼的分類(lèi)及編號(hào)2刃具鋼3模具鋼4量具鋼n標(biāo)注方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相似，基本組成為“一 位數(shù)字（或無(wú)數(shù)字）+元素符號(hào)+數(shù)字+”，其平均含碳量是用質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千倍（wC1000）表示，而且，當(dāng)碳質(zhì)量wC1.0%時(shí)，鋼號(hào)中不標(biāo)出，如9SiCr鋼（成分：C0.9%，wSi1.5% ，wCr1.5%）；CrWMn鋼（wC1.0%，wCr、 wW 、wMn均1.5%）。n根據(jù)刃具的工況條件，刃具鋼應(yīng)該具有高硬度、高耐磨性、高彎曲強(qiáng)度和足夠的韌性，高熱穩(wěn)定性n用于刃具的材料有碳素工具鋼、低合金工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金等根據(jù)模具的工作條件不同，模具鋼一般分為冷作模具和

4、熱作模具鋼兩大類(lèi)。前者用于制造冷沖模和冷擠壓模等，工作溫度大都接近室溫；后者用于制造熱鍛模和壓鑄模等，工作時(shí)型腔表面溫度可高達(dá)600以上 n量具鋼是用于制造量具的鋼，如卡尺、千分尺、塊規(guī)、塞尺等n對(duì)量具鋼的主要性能要求如下：n（1）工作部分有高的硬度和耐磨性，以防止在使用過(guò)程中因磨損而失效；組織穩(wěn)定性高，熱處理變形小，在存放和使用過(guò)程中尺寸不變，以保證高的尺寸精度；n（2）有良好的磨削加工性。n（3）為了滿(mǎn)足上述高硬度、高耐磨性的要求，一般都采用含碳量高的鋼，通過(guò)淬火得到馬氏體。特殊性能鋼是指具有特殊的物理、化學(xué)性能的鋼，它的種類(lèi)很多，其中最主要的是不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等 1不銹鋼2耐熱鋼3

5、耐磨鋼n在發(fā)動(dòng)機(jī)、化工、航空等部門(mén)有很多零件是在高溫下工作，要求具有高和耐熱性的鋼稱(chēng)為耐熱鋼n磨損是機(jī)械工程上廣泛存在的問(wèn)題，通常有磨料磨損、粘著磨損、表面疲勞磨損等n采用低碳合金鋼經(jīng)滲碳、淬火+低溫回火，可制造要求“外硬內(nèi)韌”的耐磨性較高的零件，如齒輪、銷(xiāo)子等n采用中碳鋼和中碳合金鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火可制造要求強(qiáng)度和耐磨性高的零件，如負(fù)荷較大的軸類(lèi)、齒輪等n采用高碳鋼和高碳合金鋼，經(jīng)淬火+低溫回火可制造要求耐磨性更高的零件，如用GCr15制作噴油嘴等。n工業(yè)上使用的鑄鐵種類(lèi)很多,按照石墨的形態(tài)和組織性能,鑄鐵可分為:n普通灰鑄鐵n球墨鑄鐵n蠕墨鑄鐵n可鍛鑄鐵n合金鑄鐵可鍛鑄鐵中是由白口鑄鐵在

6、固態(tài)下經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間石墨化退火而獲得的一種具有團(tuán)絮狀石墨的高強(qiáng)度鑄鐵，又叫馬鐵。由于可鍛鑄鐵中石墨呈團(tuán)絮狀，所以明顯減輕了石墨對(duì)基體金屬的割裂。與灰鑄鐵相比，可鍛鑄鐵的強(qiáng)度和韌性有明顯提高。應(yīng)該指出可鍛鑄鐵不能用鍛造方法制成零件 1可鍛鑄鐵的化學(xué)成分和組織特征2可鍛鑄鐵的牌號(hào)、性能特點(diǎn)及用途n可鍛鑄鐵的生產(chǎn)過(guò)程是：先鑄造成白口鑄鐵。再進(jìn)行“石墨化”退火n如果鑄鐵沒(méi)有完全白口化而出現(xiàn)了片狀石墨，則在隨后的退火過(guò)程中，則會(huì)因?yàn)閺臐B碳體中分解出的石墨沿片狀石墨析出而得不到團(tuán)絮狀石墨。所以可鍛鑄鐵的碳、硅含量不能太高，以促使鑄鐵完全白口化；但碳、硅含量也不能太低，否則使石墨化退火困難，退火周期增長(zhǎng)?？慑戣T鐵

7、的化學(xué)成分大致為：wC=2.5%3.2%，wSi=0.6%1.3%，wMn=0.4%0.6%，wP=0.10.26%，wS=0.05%1.0%可鍛鑄鐵的牌號(hào)、性能特點(diǎn)及用途見(jiàn)表3-23。牌號(hào)中的“KT”是“可鐵”二字漢語(yǔ)拼音的大寫(xiě)字頭，為可鍛鑄鐵代號(hào)，“H”表示“黑心”，“Z”表示珠光體基體；后面的兩組數(shù)字分別表示最低抗拉強(qiáng)度和最低延伸率 在普通鑄鐵的基礎(chǔ)上加入一定時(shí)的合金元素，制成特殊性能鑄鐵（合金鑄鐵）。它與特殊性能鋼相比，熔煉簡(jiǎn)便，成本較低。缺點(diǎn)是脆性較大，綜合力學(xué)性能不如鋼。合金鑄鐵具有一般鑄鐵不具備的耐高溫、耐腐蝕、抗磨損等特性 1耐磨鑄鐵2耐熱鑄鐵3耐蝕鑄鐵1純鋁2鋁合金的分類(lèi)3鋁合金的強(qiáng)化4形變鋁合金鈦具有密度小、比強(qiáng)度高、耐