金屬材料及熱處理知識(shí)整理版

1、硬度金屬抵抗更硬物體壓入表面的能力，稱為硬度。硬度是反映金屬材料局部塑性變形的抵抗能力。根據(jù)試驗(yàn)方法和測(cè)量范圍的不同，硬度可分為布氏、洛氏、維氏等幾種。1、布氏硬度（HB） 布氏硬度是用淬火硬化后的鋼球（直徑有：2.5、5、10毫米三種）作為壓印器，以一定的壓力P壓入被測(cè)金屬材料表面，這時(shí)在被測(cè)金屬材料表面留下壓坑。根據(jù)壓坑面積的大小，可用下式計(jì)算出布氏硬度值，用符號(hào)HB表示為HB=P/F（公斤/毫米2）式中P鋼球所加的負(fù)荷（公斤）；F壓坑面積（毫米2）。布氏硬度是用單位壓坑面積所受負(fù)荷的大小來表示的。一般硬度值都不需要經(jīng)過計(jì)算，在生產(chǎn)中用放大鏡測(cè)出壓坑直徑，再根據(jù)壓印器鋼球直徑D和壓力負(fù)荷P

2、直接查表，便可得出HB的值。布氏硬度在標(biāo)注時(shí)不寫單位，如HB=212。測(cè)量不同金屬材料時(shí)所用的壓印器和負(fù)荷等標(biāo)準(zhǔn)，也可以查表。用布氏硬度法測(cè)得的硬度值準(zhǔn)確，因?yàn)閴嚎哟螅粫?huì)由于表面不平或組織不均勻而引起誤差。但壓坑太大有損表面，所以布氏硬度一般不宜作成品檢驗(yàn)，只適合測(cè)量硬度不高的原材料，如毛坯、鑄件、鍛件、有色金屬及合金等。2、洛氏硬度（HR） 洛氏硬度法是用金剛石做的呈120°的圓錐體，或直徑為1.58毫米的淬火鋼球，作為壓印器，在一定的負(fù)荷下壓入金屬表面，根據(jù)壓坑的深淺來測(cè)量金屬材料的硬度，（根據(jù)壓坑深度）可把硬度數(shù)值從表盤上直接讀出來。根據(jù)測(cè)量硬度范圍不同，洛氏硬度可分為HRA

3、、HRB、HRC三種。它們的適用范圍與壓印器、負(fù)荷的選定可根據(jù)下表查出，洛氏硬度的選用標(biāo)準(zhǔn)材料硬度范圍（HB）壓 印 器負(fù)荷（公斤）洛氏硬度符號(hào)602301.58毫米的淬火鋼球100HRB(RB)230700頂角為120°的金剛石圓錐體150HRC(RC)700頂角為120°的金剛石圓錐體60HRA(RA)洛氏硬度沒有單位，測(cè)量方法簡(jiǎn)單，壓坑小，不影響零件表面質(zhì)量，測(cè)量硬度范圍廣，但不如布氏硬度精確度高。HRA適宜測(cè)量高硬度材料；HRB適宜測(cè)量有色金屬及硬度低的材料；HRC適宜測(cè)量淬火、回火后的金屬材料。3、維氏硬度（HV） 維氏硬度試驗(yàn)的原理與布氏硬度法相似，只不過它的壓

4、印器是136°的四棱錐金剛石，以一定的負(fù)荷壓入平整的試樣表面，然后測(cè)出四棱錐壓坑的對(duì)角線長(zhǎng)度d，算出壓坑面積F，用單位面積所受負(fù)荷的大小來表示維氏硬度值，即HV= P/F（公斤/厘米2）維氏硬度測(cè)量精確、硬度測(cè)量范圍大，尤其能很好地測(cè)量薄試樣的硬度。維氏硬度所加載荷較小時(shí)，又稱為顯微硬度（用HM表示），可測(cè)量試樣表面各種組成相的硬度。各種硬度值相互對(duì)照。它們是通過不同硬度測(cè)量法，測(cè)同一硬度金屬材料時(shí)得到的不同硬度指標(biāo)值。如HB=351，相當(dāng)于HRC=38，HV=361。硬度是檢驗(yàn)毛坯、成品等性能的重要指標(biāo)。一般刃具的硬度要求HRC=6063，結(jié)構(gòu)零件的硬度要求HRC=2540，彈簧或

5、彈性零件的硬度要求HRC=4048，切削加工零件的硬度要求HRC=2036。鋼的硬度與其含碳量有關(guān)，隨著鋼中的含碳量的不斷增加，硬度也不斷增高。鐵碳合金生鐵是鐵與碳的合金，含碳量一般為2.06.67，此外還含有少量的硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)。熔化的生鐵流動(dòng)性好，適宜鑄造。但生鐵質(zhì)硬而脆，不便于軋制及焊接。一般生鐵含碳量高于2，鋼含碳量低于2。含碳量在2.0以上的鐵碳合金叫做鐵，因?yàn)榭梢澡T造，故又稱為鑄鐵。生產(chǎn)使用的鑄鐵的含碳量一般在2.53.5，最高可達(dá)4.5。碳鋼是指含碳量小于2.0的鐵碳合金，鋼中除含有鐵、碳外，還含有硅、錳、硫和磷等元素，但硅的含量不大于0.5，錳的含量不大于1.2。鋼中的含

6、硫量應(yīng)嚴(yán)格控制在0.05以下，含磷量嚴(yán)格控制在不大于0.1。鐵碳合金的分類按含碳量的多少，鐵碳合金可分為生鐵（含碳量大于2.0）和鋼（含碳量小于2.0）。含碳量為0.8的鋼，稱為共析鋼；含碳量小于0.8的鋼，稱為亞共析鋼；含碳量大于0.8而小于2.0的鋼稱為過共析鋼。含碳量為4.3的生鐵，稱為共晶生鐵；含碳量小于4.3的生鐵，稱為亞共晶生鐵；含碳量大于4.3而小于6.67的生鐵，稱為過共晶生鐵。鋼的熱處理鋼的熱處理在機(jī)械零件及工具制造過程中是一個(gè)很重要的工序。熱處理就是將鋼加熱到一定的溫度，保溫一定時(shí)間，然后再以一定的速度冷卻來改變其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)（一般不改變化學(xué)成分及形狀），從而達(dá)到改變鋼的性

7、能的一種工藝方法。其操作過程分三個(gè)基本階段：加熱、保溫和冷卻。熱處理的主要目的是：1、提高硬度、強(qiáng)度和增加耐磨性；2、降低硬度，提高塑性便于切削加工；3、消除鋼在各種加工過程中所引起的內(nèi)應(yīng)力；4、改善鋼件的內(nèi)部組織和性能，滿足工藝要求；5、提高金屬材料表面的耐磨性、耐蝕性、抗氧化性。鋼的退火與正火對(duì)鑄件、鍛件或經(jīng)過粗加工后的零件，為了改善組織性能及切削加工性，一般都要經(jīng)過退火或正火處理。一、鋼的退火退火是將鋼加熱到一定溫度，在此溫度保溫一定時(shí)間，然后進(jìn)行緩慢冷卻（又叫隨爐冷卻）得到近似于平衡狀態(tài)時(shí)的組織的熱處理方法。按照退火的目的和鋼的成分不同，可分為完全退火、不完全退火、等溫退火、球化退火、

8、低溫退火和擴(kuò)散退火等。1、完全退火完全退火是將鋼加熱到Ac3以上2050，經(jīng)過一定保溫時(shí)間，然后隨爐冷卻的熱處理方法。它使原有組織發(fā)生完全相變，故能達(dá)到以下幾個(gè)目的：（1）降低硬度，提高塑性，便于切削加工；（2）細(xì)化晶粒，均勻組織，為淬火作組織準(zhǔn)備；（3）消除內(nèi)應(yīng)力。完全退火適用于亞共析鋼和共析鋼。退火后的組織為珠光體（或鐵素體珠光體）。過共析鋼在緩慢冷卻時(shí)，將沿晶界析出二次滲碳體，使鋼的性能變壞，所以一般不采用完全退火。2、不完全退火不完全退火是將鋼加熱到高于Ac1以上2050，經(jīng)過一定保溫時(shí)間，然后進(jìn)行緩慢冷卻的熱處理方法。不完全退火時(shí)，原組織中的鐵素體或二次滲碳體不發(fā)生轉(zhuǎn)變，只是珠光體轉(zhuǎn)

9、變?yōu)閵W氏體。退火后得到片層間距較大的珠光體，從而降低了鋼的硬度。不完全退火主要應(yīng)用于過共析鋼。其目的在于消除鍛軋內(nèi)應(yīng)力，降低硬度和提高韌性。采用不完全退火的零件，必須無網(wǎng)狀滲碳體或消除了網(wǎng)狀滲碳體。3、球化退火球化退火就是將鋼加熱到略高于Ac1 的溫度，一般在Ac1以上1020，經(jīng)過一定保溫時(shí)間，然后隨爐冷卻到550600時(shí)，在空氣中冷卻，從而獲得球狀珠光體及球狀碳化物。球化退火的目的，主要是將片狀珠光體和二次滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙钪楣怏w和球狀滲碳體，從而降低了鋼的硬度，便于切削和其它機(jī)械加工。球化退火主要用于共析鋼和過共析鋼，不適用于亞共析鋼。4、擴(kuò)散退火擴(kuò)散退火是將鋼加熱到11001200的高溫

10、，經(jīng)1020小時(shí)保溫，然后隨爐冷卻的熱處理方法。擴(kuò)散退火的主要目的是，消除鑄鋼件內(nèi)由于化學(xué)成分不均勻所產(chǎn)生的偏析。擴(kuò)散退火由于加熱溫度高使晶粒粗大，所以在擴(kuò)散退火后必須進(jìn)行一次完全退火或正火處理來細(xì)化晶粒。5、等溫退火上述各種退火工藝都是采用連續(xù)冷卻進(jìn)行的，而等溫退火則是將鋼加熱到Ac1、Ac3以上3050，經(jīng)保溫后較快地冷卻到A1以下2030的恒溫爐內(nèi)，在恒溫下使奧氏體全部轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，然后出爐在空氣中冷卻。等溫溫度越低，得到的珠光體就越細(xì)，其硬度也就越高。等溫退火適用于亞共析鋼、共析鋼和合金鋼，特變適用于合金鋼和工具鋼。等溫后在空氣中冷卻可提高生產(chǎn)效率，降低成本，獲得均勻的組織和較好的性能

11、。6、低溫退火和再結(jié)晶退火低溫退火是將跟鋼加熱到低于Ac1的某一溫度（500650），保溫后緩慢冷卻。低溫退火的目的是，消除鑄件、鍛件、焊接件及零件在切削加工過程中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；降低硬度，改善切削加工性。再結(jié)晶退火是將鋼加熱到再結(jié)晶溫度(450500)以上150250，保溫后緩慢冷卻。其目的是消除加工硬化。二、鋼的正火正火也稱正?；菍摷訜岬紸c3、Accm以上3050，經(jīng)過一定保溫后在空氣中冷卻的熱處理方法。由于冷卻速度較大，把奧氏體過冷到較低的溫度發(fā)生轉(zhuǎn)變，因而獲得了層片較細(xì)的珠光體組織索氏體。正火處理的目的與退火處理的目的相似。對(duì)于低碳鋼，正火與退火具有較高的強(qiáng)度和硬度，有利于切削

12、加工，能消除過共析鋼的網(wǎng)狀滲碳體，為淬火作組織準(zhǔn)備。對(duì)于亞共析鋼可細(xì)化晶粒，提高綜合機(jī)械性能。正火較退火的時(shí)間短，效率高，費(fèi)用低，因此，對(duì)于低碳鋼及含碳量較少的中碳鋼，完全可以用正火來代替退火。當(dāng)對(duì)零件的性能要求不高時(shí)，也可用正火作為最終熱處理。鋼的淬火淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上，經(jīng)過一定保溫時(shí)間，以大于臨界冷卻速度獲得馬氏體組織的熱處理方法。淬火的目的是，提高鋼的硬度、強(qiáng)度和增加耐磨性。鋼淬火后得到高硬度的馬氏體組織，一般硬度可達(dá)到HRC=6065。淬火質(zhì)量的好壞，直接影響到回火后的機(jī)械性能，故淬火是熱處理過程中很重要的一環(huán)。淬火質(zhì)量還與加熱溫度、保溫時(shí)間和冷卻速度等有關(guān)。常用的淬火劑有鹽

13、水、熔堿、水、油、硝鹽等。聚合物水溶液淬火液也獲得較廣泛應(yīng)用，它的優(yōu)點(diǎn)是安全和零件變形小。水 水是一種最經(jīng)濟(jì)、冷卻能力又強(qiáng)的淬火劑。水作為淬火劑，其優(yōu)點(diǎn)是在550650范圍內(nèi)冷卻能力很大。其缺點(diǎn)是在200300范圍內(nèi)也同樣具有很大的冷卻能力，容易引起零件的變形、裂紋。如果提高水的溫度，就會(huì)顯著降低零件在550650范圍內(nèi)冷卻能力，所以在生產(chǎn)中規(guī)定水溫一般不超過40。在水中混入雜質(zhì)如油、肥皂或氣體，都會(huì)使其冷卻能力變壞，零件淬火后表面會(huì)出現(xiàn)軟點(diǎn)，影響淬火質(zhì)量。鹽水 在水中溶入510的氯化鈉，可顯著改變其冷卻能力，避免零件產(chǎn)生軟點(diǎn)。用鹽水淬火，可使零件表面的蒸氣膜不穩(wěn)定而很快破裂，提高了冷卻能力。

14、故鹽水的冷卻能力比水強(qiáng)，又因冷卻均勻，應(yīng)力分布也均勻，淬火時(shí)變形和裂紋的傾向較小。鹽水淬火后零件表面呈銀灰色，而且干凈。但鹽浴加熱淬火的零件，鹽漬必須及時(shí)用熱水沖洗掉，以免零件銹蝕。堿水 堿水是含有氫氧化鈉的水溶液，其冷卻能力比鹽水大，特別在550650范圍內(nèi)有很大的冷卻能力，但在200300范圍內(nèi)冷卻能力低些。故堿水淬火的硬度高而均勻，內(nèi)應(yīng)力較小，零件產(chǎn)生變形、裂紋的傾向小，而且淬火后零件表面比鹽水更干凈。油 油也是應(yīng)用很廣的一種淬火劑。其優(yōu)點(diǎn)是在200300范圍內(nèi)冷卻速度較小，不易使淬火零件產(chǎn)生大的變形、裂紋等缺陷。其缺點(diǎn)是容易燃燒和臟污工作地。油溫一般控制在4080。油在550650范圍

15、內(nèi)冷卻能力較低。故對(duì)于合金鋼和高碳鋼制作的小零件，常采用油作冷卻劑。淬火的方法：?jiǎn)我捍慊鸱?、雙液淬火法、分級(jí)淬火法、等溫淬火法。鋼的冷處理鋼的冷處理就是將淬火鋼件繼續(xù)冷卻到室溫以下6080左右，一般保溫12小時(shí)，然后再恢復(fù)到室溫的處理過程，常用的冷卻劑有液體氧、液體氮及干冰等。冷處理的目的是使淬火零件中殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體，提高零件的硬度、耐磨性和穩(wěn)定零件尺寸。此工藝緊接在淬火后進(jìn)行，不然殘余奧氏體在室溫穩(wěn)定后不易轉(zhuǎn)變，影響冷處理效果。含碳量大于0.6的碳鋼和合金鋼制成的刀具，以及合金鋼制成的精密工具、量具、模具和零件等，都常采用冷處理。鋼的回火回火就是將淬火后的零件加熱到A1線以下的某一溫

16、度范圍內(nèi)，保溫一定時(shí)間后，在空氣或熱水中冷卻的熱處理方法。一、回火的目的1、減小和消除因淬火而造成的內(nèi)應(yīng)力，提高塑性；2、達(dá)到工藝所規(guī)定的硬度要求；3、穩(wěn)定組織和尺寸。鋼淬火后要即時(shí)回火，這是為了防止零件淬火后，因內(nèi)應(yīng)力所引起的變形和裂紋。一般來說，回火是鋼件熱處理的最后工序，對(duì)鋼件熱處理的質(zhì)量具有極大的影響。二、回火的種類和應(yīng)用根據(jù)不同的性能要求，應(yīng)采取不同的回火溫度。按溫度，回火可分為如下幾種。1、低溫回火在150250的溫度范圍內(nèi)回火，稱為低溫回火?；鼗鸷蟮慕M織為回火馬氏體。硬度HRC=5562。其目的是減小內(nèi)應(yīng)力和脆性，提高韌性。低溫回火適宜于高碳鋼或合金鋼制造的要求硬而耐磨的刀具、量

17、具，以及滲碳零件等。2、中溫回火在350500的溫度范圍內(nèi)回火，稱為中溫回火?；鼗鸷蟮慕M織為回火屈氏體。硬度較回火馬氏體低，HRC=4049。其目的使零件具有高的硬度和高的彈性極限及高韌性。故中溫回火適宜于含碳量為0.50.7的鋼制造的各種彈簧、彈性夾頭及要求強(qiáng)度高的軸類、刀桿、軸套等。3、高溫回火在500650的溫度范圍內(nèi)回火，稱為高溫回火。回火后的組織為回火索氏體。硬度比回火屈氏體低，但韌性和塑性比較高，具有良好的綜合機(jī)械性能。淬火后再進(jìn)行高溫回火的熱處理方法，稱為調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理可以完全消除內(nèi)應(yīng)力，得到高強(qiáng)度和高韌性，使零件具有良好的綜合機(jī)械性能。大多數(shù)重要的機(jī)器結(jié)構(gòu)零件，如各種軸類、

18、連桿、齒輪和受力大的螺栓等都采用調(diào)質(zhì)處理作為最終熱處理。鋼淬火后究竟在什么溫度下回火為好，這要根據(jù)對(duì)零件的機(jī)械性能的要求來決定。在實(shí)際生產(chǎn)中，往往是根據(jù)對(duì)零件所要求的硬度來確定回火溫度?；鼗饻囟冗^高或過低都使零件性能不能滿足技術(shù)要求。淬火鋼回火后，應(yīng)該緩慢冷卻，以免重新產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。但實(shí)際生產(chǎn)中，一般都是在空氣中冷卻。對(duì)于重要零件為避免在高溫回火后產(chǎn)生熱應(yīng)力，最好緩慢冷卻。但對(duì)鉻鋼、硅錳鋼、鉻錳硅鋼等為避免產(chǎn)生回火脆性，往往要求回火后在水或油中冷卻。三、鋼的時(shí)效為了避免精密量具、模具及重要零件在長(zhǎng)期使用中尺寸、形狀發(fā)生變化，常在低溫回火后，精加工之前，將零件重新加熱到100150，保溫520小時(shí)

19、，以消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸和形狀，這種熱處理方法，稱為時(shí)效。鋼的時(shí)效處理可分為如下兩種。1、自然時(shí)效把需加工零件，放在露天停放一個(gè)時(shí)期，使其內(nèi)應(yīng)力逐漸減弱，這種處理過程，叫做自然時(shí)效。自然時(shí)效的優(yōu)點(diǎn)是效果好；缺點(diǎn)是周期長(zhǎng)、效率低。2、人工時(shí)效把鋼件加熱到100150，保溫1040小時(shí)，然后緩慢冷卻的過程，叫做人工時(shí)效。人工時(shí)效的優(yōu)點(diǎn)是效率高；缺點(diǎn)是要花費(fèi)一定的成本。鋼的表面熱處理鋼的表面熱處理包括鋼的表面淬火和化學(xué)熱處理兩部分。根據(jù)加熱方法不同，鋼的表面淬火方法常用的有火焰表面淬火法和高頻表面淬火法。而常用的化學(xué)熱處理有滲碳、滲氮、氰化（碳、氮共滲），以及滲金屬法等。1、滲碳滲碳就是將零件加熱到

20、高溫，使碳原子滲入到零件表面的操作過程。通過滲碳、淬火、低溫回火，可以使零件表面具有高的硬度（HRC=6065）。在實(shí)際生產(chǎn)中，航空零件的滲碳深度一般在0.52.0毫米范圍內(nèi)。滲碳法適用于低碳鋼、低合金鋼制造的受沖擊力的各種耐磨的機(jī)器零件，如軸、齒輪、凸輪、靠模等。滲碳的方法有：固體滲碳、氣體滲碳和液體滲碳。(1) 固體滲碳法 固體滲碳法是用固體碳作為滲碳劑。首先將零件裝入滲碳箱中，在其周圍填滿碳粒、碳酸鹽等混合組成的滲碳劑。然后將滲碳箱放進(jìn)加熱爐中，加熱到900950，保溫足夠時(shí)間后，從爐中拿出在空氣中冷卻至室溫取出零件。高溫使箱內(nèi)的碳粒分解成活性碳原子而被零件表面吸收，擴(kuò)散形成一定深度的滲

21、碳層。從而改變了零件表面層的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)。固體滲碳法設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，效率低，質(zhì)量不穩(wěn)定，勞動(dòng)條件差，現(xiàn)已逐漸被氣體滲碳法取而代之。（2）氣體滲碳法 氣體滲碳法是用氣體作為滲碳劑。把待滲碳的零件放在密封的井式滲碳爐中。滲碳用的氣體有天然氣、乙炔、煤氣等，也可用煤油、丙酮、甲苯等液體滴入已加熱900930的爐中。滲碳?xì)怏w熱分解成活性碳原子與零件表面接觸而被吸收、擴(kuò)散，形成表面滲碳層。對(duì)不重要的滲碳零件，從爐中取出后，可預(yù)冷到800840直接淬火。氣體滲碳法質(zhì)量穩(wěn)定，效率高，易于控制滲碳過程和得到所需滲碳深度，同時(shí)也容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，以改善勞動(dòng)條件。（3）液體滲碳法 液體滲碳法是用液體

22、作為滲碳劑。一般用來處理尺寸不大、滲碳層要求不深的零件。其方法是將滲碳零件放入滲碳池中（滲碳池的成分：7585的碳酸鈉，1015的氯化鈉，610的碳化硅），然后加熱到840880，此時(shí)由碳化硅分解出的碳原子便滲入到零件表面層，滲碳時(shí)間一般為4045分鐘。為了達(dá)到我們所要求的性能，各種滲碳零件還必須進(jìn)行正火處理，消除網(wǎng)狀滲碳體，得到細(xì)晶粒組織，并進(jìn)行淬火及低溫回火處理，以便提高零件表面的硬度和心部的強(qiáng)韌性。2、滲氮滲氮又稱氮化，是在鋼的表面層滲入氮原子的過程。目前生產(chǎn)中廣泛采用氣體滲氮法。它是利用氨氣在一定溫度下分解出活性氮原子，被零件表面吸收和擴(kuò)散與鋼中的鐵、鉻、鋁、鉬等元素形成高硬度的氮化物

23、。此氮化物層具有高的耐磨性、耐蝕性、抗疲勞性及良好的熱硬性（溫度升高時(shí)，仍能保持較高的硬度，稱為熱硬性）。因此，對(duì)于重要的螺栓、銷釘、發(fā)動(dòng)機(jī)軸、高速齒輪等零件常采用氮化處理，延長(zhǎng)零件的使用壽命。滲氮處理后可直接獲得所需表面層，不再進(jìn)行任何熱處理。但對(duì)于重要零件，在滲氮前應(yīng)進(jìn)行淬火和高溫回火處理，使中心部分具有良好的綜合機(jī)械性能。如制作彈簧和模具，滲氮前應(yīng)淬火和中溫回火，以便獲得高的強(qiáng)度和彈性。滲氮零件一般沒有加工余量，最多只能精磨。3、氰化氰化是在鋼中同時(shí)滲入碳原子和氮原子的過程，其目的與滲碳、滲氮相同。氰化處理的時(shí)間比單獨(dú)滲碳、滲氮短得多，故生產(chǎn)效率高。氰化可分為高溫氰化和低溫氰化。高溫氰化

24、以滲碳為主，適用于低碳鋼、中碳鋼和合金鋼零件。低溫氰化又稱軟氮化，實(shí)質(zhì)就是低溫碳氮共滲，適用于高速鋼零件，它能提高刀具的切削能力和壽命。結(jié)構(gòu)鋼零件的氰化層一般厚度為0.30.8mm，氰化的溫度為860，保溫時(shí)間一般為45小時(shí)，預(yù)冷至820840在油中淬火。4、滲金屬法滲金屬法是把金屬原子滲入到鋼的表面，使零件表面具有某些合金鋼、特殊鋼的性能，如耐磨、耐熱、抗氧化、耐腐蝕等。滲金屬法的原理與其它化學(xué)熱處理相似。它是通過加熱把活性金屬原子溶入到金屬表面的晶格中，并向內(nèi)層擴(kuò)散。不過金屬原子的直徑比碳、氮原子直徑大，在鋼中擴(kuò)散困難，因而加熱溫度較高，保溫時(shí)間長(zhǎng)，成本高。在生產(chǎn)中常用的滲金屬法有滲鋁、滲

25、鉻等。滲鋁 滲鋁的目的是增加零件表面的耐熱和抗氧化性能。低、中碳鋼和鑄鐵滲鋁后，可作為耐熱鋼的代用品，能在800900的高溫下不被氧化。滲鉻 滲鉻的目的是提高鋼的抗腐蝕、抗氧化能力和耐磨性。它可代替鉻不銹鋼制件。對(duì)于要求耐腐蝕的精密零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、彈頭等，都可采用滲鉻工藝來提高抗氧化性和耐磨性。鑄鐵含碳量在2.0以上的鐵碳合金叫做鐵，因?yàn)榭梢澡T造，故又稱為鑄鐵。鑄鐵除含有鐵、碳元素外，還含有硅、錳、硫和磷等元素。由于含碳量高，而硅、錳、硫和磷等雜質(zhì)都比鋼中的多，所以性能與鋼大不相同。它是一種脆性材料。生產(chǎn)使用的鑄鐵的含碳量一般在2.53.5，最高可達(dá)4.5。鑄鐵的性能，主要決定于基體組織和

26、碳的存在形式，以及石墨的形狀、數(shù)量和分布情況。鑄鐵與鋼比較，鑄鐵硬而脆，幾乎無韌性和塑性，不能鍛造和軋制，不能承受各種壓力加工。但鑄鐵具有良好的鑄造性、耐磨性、抗蝕性、切削加工性和高的抗壓強(qiáng)度。因此，鑄鐵可用來鑄造形狀復(fù)雜或受摩擦的零件，如內(nèi)燃機(jī)的活塞環(huán)與機(jī)缸筒、機(jī)床床身、變速箱、汽車和拖拉機(jī)的后橋殼等。鑄鐵中含有較多的碳，有的碳以Fe3C的形式存在，有的以自由狀態(tài)的石墨存在。隨著鑄鐵中碳的存在形式不同，其組織和性能也不同。鑄鐵可分為以下幾種。一、白口鑄鐵白口鑄鐵中含有較多的錳和較少的硅，在鑄造時(shí)碳全部與鐵結(jié)合成Fe3C, 斷口呈銀白色，故稱為白口鑄鐵。白口鑄鐵是由珠光體、滲碳體和萊氏體所組成

27、的。一般很少直接應(yīng)用。它主要用來作為煉鋼的原料，故又稱煉鋼生鐵。二、灰口鑄鐵灰口鑄鐵由于含有較多的硅和較少的錳，因此，鑄鐵中的碳全部或大部分呈片狀石墨存在，斷面呈灰色，故稱為灰口鑄鐵?；铱阼T鐵具有良好的鑄造性，主要用來鑄造各種機(jī)器零件，故又稱鑄造生鐵?；铱阼T鐵的牌號(hào)、成分、性能及用途如下：灰口鑄鐵的牌號(hào)用“HT”表示，“HT”是灰和鐵兩個(gè)字的漢語拼音的第一個(gè)字母，字母后面的數(shù)字分別表示該鑄鐵的抗拉強(qiáng)度（b）和抗彎強(qiáng)度（bb），如HT18-36表示：b18公斤/毫米2，bb36公斤/毫米2?；铱阼T鐵的基體組織有鐵素體片狀石墨，稱鐵素體灰口鑄鐵；珠光體和鐵素體片狀石墨，稱珠光體鐵素體灰口鑄鐵；珠光

28、體片狀石墨，稱珠光體灰口鑄鐵?；铱阼T鐵的基體組織與鋼的組織是相同的。灰口鑄鐵中鐵素體主要決定其韌性，珠光體主要決定其強(qiáng)度。加入了變質(zhì)劑（硅鐵或硅鈣）的變質(zhì)鑄鐵，強(qiáng)度有明顯提高，塑性和韌性也有改善。鑄鐵中石墨分布越不均勻，則鑄鐵的機(jī)械性能（抗拉、抗彎強(qiáng)度）就越差，反之就好些。三、可鍛鑄鐵將一定成分的白口鑄鐵進(jìn)行退火處理，使其中的滲碳體在固體狀態(tài)下發(fā)生分解，形成團(tuán)絮狀石墨，使強(qiáng)度和塑性大為提高，此種鑄鐵稱為可鍛鑄鐵?？慑戣T鐵并不可鍛，只不過具有一定塑性而已。根據(jù)其基體組織可分為鐵素體可鍛鑄鐵和珠光體可鍛鑄鐵兩種。鐵素體可鍛鑄鐵，是將白口鑄件放在中性介質(zhì)（中性氣氛爐或砂子）中退火，使?jié)B碳體分解而獲得

29、的。其組織是由鐵素體基體和團(tuán)絮狀石墨組成，斷口呈灰墨色，故又稱黑心可鍛鑄鐵。珠光體可鍛鑄鐵，是將白口鑄件放在氧化性介質(zhì)（鐵礦石及氧化鐵皮）中退火，表面層由于氧化脫碳形成鐵素體組織，中心部分石墨化不完全，形成團(tuán)絮狀的石墨及珠光體，其斷面呈亮灰色，故又稱白心可鍛鑄鐵。此種鑄鐵通常用于鑄造形狀復(fù)雜，要求承受沖擊負(fù)荷的薄壁零件?？慑戣T鐵的牌號(hào)用“KT”表示?！癒T”是“可、鐵”兩個(gè)字的漢語拼音的第一個(gè)字母，字母后面的兩組數(shù)字分別表示該鑄鐵的抗拉強(qiáng)度（b）和延伸率（），如KT30-6，表示b30公斤/毫米2，6的可鍛鑄鐵。四、球墨鑄鐵球墨鑄鐵是澆注前，向液體灰口鑄鐵中加入一種墨化劑（硅鋁、硅鈣合金等）使

30、碳呈細(xì)粒狀析出，形成游離石墨，同時(shí)又加入一種球化劑（鎂和鎂合金等），使游離石墨變成球狀石墨，這種同時(shí)經(jīng)過墨化和球化處理的鑄鐵，稱為球墨鑄鐵。球墨鑄鐵的組織狀態(tài)可分為兩類。一類以鐵素體為基體，另一類以珠光體為基體。球墨鑄鐵的牌號(hào)用“QT”表示。“QT”是“球、鐵”兩個(gè)字的漢語拼音的第一個(gè)字母，字母后面的兩組數(shù)字分別表示該鑄鐵的抗拉強(qiáng)度（b）和延伸率（）。例如QT45-5表示b45公斤/毫米2，5的球墨鑄鐵。它的性能比片狀石墨的灰口鑄鐵和團(tuán)絮狀石墨的可鍛鑄鐵更好，不僅提高了強(qiáng)度，而且塑性、韌性有較大程度的改善，從而使鑄鐵的綜合機(jī)械性能逐漸接近于鋼，所以球墨鑄鐵成為目前性能最好的鑄鐵，用來制造那些性

31、能要求較高的鑄件，在一定程度上可代替碳鋼或低合金鋼，制造某些負(fù)荷大、受力較復(fù)雜的重要零件。五、蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵是在給定成分的鐵水中加入適量的蠕化劑，從而得到蠕蟲狀石墨的鑄鐵。它的化學(xué)成分一般為含碳量3.53.9，含Si量2.12.8，含Mn量0.40.8，含S量小于0.1，含磷量小于0.1。蠕化劑有鎂鈦合金和稀土鎂鈦合金等。蠕墨鑄鐵中的石墨呈蠕蟲狀，其石墨片短而粗，頭部較圓。蠕墨鑄鐵的力學(xué)性能介于灰鑄鐵與球墨鑄鐵之間。其強(qiáng)度、韌性、疲勞強(qiáng)度等均優(yōu)于灰鑄鐵，而鑄造性能、切削加工性、導(dǎo)熱性均優(yōu)于球墨鑄鐵。主要用于制造強(qiáng)度、抗熱疲勞性能要求較高，形狀復(fù)雜的零件。如內(nèi)燃機(jī)的汽缸蓋、電動(dòng)機(jī)的外殼、機(jī)座、

32、鋼錠模、閥體等。蠕墨鑄鐵的牌號(hào)由“RuT”和3位數(shù)字表示?！癛uT”為“蠕鐵”兩字漢語拼音的第一個(gè)字母，后面3位數(shù)字表示其最低抗拉強(qiáng)度。如“RuT300”表示最低抗拉強(qiáng)度為300MPa的蠕墨鑄鐵。常用的蠕墨鑄鐵有RuT420、RuT340、RuT260。六、合金鑄鐵隨著鑄鐵的廣泛應(yīng)用，對(duì)其性能的要求也越來越高，不但要求鑄鐵具有更高的機(jī)械性能，有時(shí)還要求具有某種特殊性能，如耐磨、耐熱、耐酸等。為了獲得這些性能，可在鑄鐵中（常在灰口鑄鐵、球墨鑄鐵中）加入一定量的鎳、鉻、錳、硅、銅、鉬等合金元素，這些鑄鐵均稱為合金鑄鐵。1、高強(qiáng)度合金鑄鐵這種鑄鐵是在稀土鎂球墨鑄鐵的基礎(chǔ)上加入少量的銅、鉬等合金元素而

33、成。由于銅、鉬的加入能細(xì)化珠光體和增加珠光體的數(shù)量，從而提高了鑄鐵的強(qiáng)度和硬度。此類合金鑄鐵常用來制造強(qiáng)度要求較高的重要零件，如高速柴油機(jī)上的曲軸和連桿，還可以代替20CrMnTi鋼作拖拉機(jī)上的大小減速齒輪。2、耐磨合金鑄鐵在灰口鑄鐵中，主要加入錳和磷，以提高鑄鐵的耐磨性。為了進(jìn)一步提高機(jī)械性能，還常加入銅、鉬、鉻、鈦等合金元素。錳促進(jìn)滲碳體的形成，增加基體中珠光體的量，因而提高了鑄鐵的耐磨性。含錳量在34的球墨鑄鐵，其基體獲得奧氏體組織，可代替高錳鋼使用。磷能形成堅(jiān)硬而脆的磷化物共晶體，具有很高的耐磨性。此類鑄鐵常用來制造機(jī)床床身、汽車和拖拉機(jī)的汽缸套，以及農(nóng)業(yè)用具，如梨、鏵、耙片、翻土板等

34、。3、耐熱合金鑄鐵鑄鐵中加入硅、鉻、鋁等合金元素，可在鑄鐵表面形成致密的保護(hù)性氧化膜，因而提高了鑄鐵的抗氧化能力。在500700工作的耐熱鑄鐵，常用低鉻（鉻含量為0.51.9）或低鉻、低銅合金鑄鐵。在800以上的工作零件主要是高硅（Si5）、高鋁（Al為25）和高鉻（Cr為3236）的合金鑄鐵。目前硅和硅鋁等合金鑄鐵應(yīng)用廣泛，因?yàn)樗泻芎玫哪蜔嵝院透邷貜?qiáng)度?？捎脕碇圃鞝t門、煙道擋板、加熱爐爐襯及爐底板等。因脆性大，一般只適用于在靜負(fù)荷下工作的零件。鑄鐵的熱處理為了便于切削加工和改善機(jī)械性能，以及消除在鑄造中引起的缺陷，一般對(duì)鑄鐵零件都要進(jìn)行熱處理。其目的是：1、消除鑄件在澆注時(shí)所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；

35、2、消除鑄鐵的白口（使白口鑄鐵石墨化），使鑄鐵變軟，易于加工；3、強(qiáng)化基體，提高鑄件的強(qiáng)度、硬度和耐磨性；4、使鑄件具有較穩(wěn)定的組織，保證在使用過程中尺寸不變。鑄鐵熱處理的基本原理與鋼完全相同，不過其相變過程有如下特點(diǎn)（這些特點(diǎn)是和含硅量較高分不開的）。（1）硅有升高共析轉(zhuǎn)變溫度的作用，故鑄鐵熱處理的加熱溫度高；（2）硅有促進(jìn)石墨化的作用，它強(qiáng)烈地阻礙碳在奧氏體中溶解，因此，為了在固溶體中溶入必要數(shù)量的碳，在高溫保持時(shí)間要比鋼長(zhǎng)一些。鑄鐵可以采用以下幾種熱處理方法。一、消除內(nèi)應(yīng)力的退火鑄件在澆注后，由于厚薄和內(nèi)外冷卻速度不同，產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，從而引起鑄件裂紋和翹曲，甚至報(bào)廢。為了保證鑄件尺寸

36、穩(wěn)定，防止變形和開裂，需要進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力的低溫退火。其退火方法，是將鑄件裝在爐子里緩慢地加熱到500550，經(jīng)過保溫，然后緩慢冷卻至200左右，將鑄件取出空冷。對(duì)于合金鑄件，消除內(nèi)應(yīng)力的加熱溫度要略高一些。二、消除白口的退火和正火灰口鑄鐵的表面及薄壁處，由于冷卻快，往往形成白口，使鑄件的脆性增大，硬度增高，不利于切削加工。為了改善加工性能，需要進(jìn)行降低硬度的退火或正火處理。消除白口一般采用高溫退火。將鑄件加熱到900左右，保溫23小時(shí)，使鑄件白口層的滲碳體分解成鐵素體石墨，因此隨爐冷卻后得到鐵素體石墨組織，消除了滲碳體，從而降低了硬度。如果需要提高鑄件的耐磨性能，則在加熱保溫后采用空冷，即采用

37、正火來消除白口。三、提高鑄件性能的正火正火時(shí)的加熱溫度，一般為900，經(jīng)過保溫，在空氣中冷卻。正火處理可以增加基體組織中珠光體的數(shù)量，從而提高了強(qiáng)度、硬度及耐磨性?？慑戣T鐵及球墨鑄鐵進(jìn)行這種熱處理更有必要。與淬火相比，正火處理后，組織中的內(nèi)應(yīng)力小。四、鑄件的淬火與回火鑄件的淬火與回火，對(duì)提高鑄鐵的強(qiáng)度及耐磨性最為有效，但主要用于球墨鑄鐵。淬火加熱溫度與保溫時(shí)間與正火相同。形狀簡(jiǎn)單的零件用水冷，形狀復(fù)雜的零件用油冷。為了防止變形和裂紋，必須及時(shí)進(jìn)行回火。等溫淬火也是提高鑄鐵強(qiáng)度及耐磨性的有效方法。其操作過程與鋼的等溫淬火方法相同。一般用于要求綜合機(jī)械性能好的、外形較復(fù)雜的、熱處理容易裂紋的零件，

38、如齒輪、凸輪軸、滾動(dòng)軸承套等。碳鋼的分類1、按含碳量可分為：低碳鋼，含碳量0.25；中碳鋼，含碳量0.30.7；高碳鋼，含碳量0.7等三種。2、按質(zhì)量（主要按含硫、磷的多少）可分為：普通碳素鋼（硫0.055、磷0.045）；優(yōu)質(zhì)碳素鋼（硫、磷均應(yīng)0.04）；高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼（硫0.03、磷0.035）.3、按用途可分為：碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼。4、按鋼的脫氧狀況可分為沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼兩種。沸騰鋼 煉鋼時(shí)，由于脫氧不完全，一氧化碳?xì)怏w在澆注鋼錠時(shí)向液面溢出造成鋼水劇烈沸騰。沸騰鋼錠無集中收縮孔，組織內(nèi)部疏松，均勻分布著海綿狀松孔。此種鋼生產(chǎn)成本低，鋼錠利用率高，用這類鋼軋制的型材有鋼板、鋼筋、方鋼、

39、角鋼、槽鋼、工字鋼、鋼管等?！?8F”中的“F”表示沸騰鋼。鎮(zhèn)靜鋼 冶煉時(shí)用硅鐵、錳鐵和純鋁進(jìn)行脫氧，故脫氧完全。鋼水澆注鋼錠時(shí)，無沸騰現(xiàn)象，能平靜地完成結(jié)晶過程，渣雜能順利地浮向澆口，鋼錠內(nèi)部組織致密，無分散松孔，在鋼錠澆口處則有較大收縮和渣雜。這類鋼成本高，質(zhì)量好。鋼錠利用率低。優(yōu)質(zhì)和高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，一般均為鎮(zhèn)靜鋼。碳鋼的牌號(hào)、性能和用途1、普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（簡(jiǎn)稱普通鋼）按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB700-65），根據(jù)冶煉廠交貨時(shí)保證條件不同，普通碳素結(jié)構(gòu)鋼可分為三類。（1）甲類鋼 這類鋼只保證鋼的機(jī)械性能，不標(biāo)明化學(xué)成分。其牌號(hào)是在“A”字后面加一個(gè)數(shù)字來表示，如“A0、A1、A2A7等。牌號(hào)后面加的數(shù)字

40、越大，強(qiáng)度越高，而塑性則越低。此類鋼因未標(biāo)明含碳量，一般不進(jìn)行熱處理使用。但A5、A6、A7相當(dāng)于中碳鋼成分，故有時(shí)采用正火、調(diào)質(zhì)等熱處理來提高強(qiáng)度。甲類鋼多數(shù)軋制成型材供應(yīng)工廠使用。（2）乙類鋼 這種鋼只保證化學(xué)成分，而不保證機(jī)械性能。其牌號(hào)是在“B”字后面加一個(gè)數(shù)字表示。如 B1、B2B7等。牌號(hào)后面加的數(shù)字越大，表明含碳量越高。乙類鋼供應(yīng)時(shí)也多是熱軋或冷軋的型材，主要用于不重要的機(jī)器結(jié)構(gòu)件。對(duì)于含碳量較高的B5、B6、B7等，可根據(jù)含碳量進(jìn)行正火、調(diào)質(zhì)等熱處理來提高綜合機(jī)械性能。（3）特類鋼 它比甲、乙兩類鋼有較高的性能要求，可以用來制造比較重要的機(jī)械零件，可代替優(yōu)質(zhì)碳鋼使用。因?yàn)檫@類鋼

41、既要保證化學(xué)成分又要保證機(jī)械性能，它是按用戶要求供應(yīng)的。特類鋼的牌號(hào)是在“C”字后面加一個(gè)數(shù)字來表示。如C0、C1、C2C7等。牌號(hào)后面數(shù)字越大，表明含碳量越高，強(qiáng)度也高。這類鋼實(shí)際很少使用。因?yàn)槿绻慵獰崽幚砘蚴褂眯阅芤蟾邥r(shí)，可選用優(yōu)質(zhì)碳素鋼。2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和普通碳素鋼比較，它的含碳量控制嚴(yán)格，含硫、磷雜質(zhì)也少，鋼的化學(xué)成分和機(jī)械性能都得到了保證。此類鋼廣泛用于機(jī)械制造業(yè)中，可制作沖壓件、鍛件、優(yōu)質(zhì)鋼管和優(yōu)質(zhì)鋼板等。但對(duì)截面大的零件淬透性不好，淬火只能提高表面層的硬度，而中心部分則得不到改善。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)，是用兩位數(shù)字來表示。這兩位數(shù)字既是牌號(hào)，又標(biāo)明鋼的平均含

42、碳量，如08、10、20、25、45、5085等。例如：“08”是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，含碳量約為0.08；“45”是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，含碳量約為0.45。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)，其平均含碳量是萬分之幾，如“25”優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其平均含碳量為0.25，即25/10000。在鋼的牌號(hào)后面，加上質(zhì)量標(biāo)號(hào)“A”或“高”字時(shí)，表示為高級(jí)。如25A、45A或25高、45高。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼與優(yōu)質(zhì)鋼的差別，主要是含硫、磷量更少，硫、磷含量分別應(yīng)0.030和0.035。在優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中，還有一種含錳量較高的鋼，鋼中的錳不是作為合金元素加入的，而是在冶煉時(shí)遺留下來的，其含量低于合金鋼中的錳鋼，故此類鋼仍屬于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

43、。這類鋼的機(jī)械性能比一般優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼要好一些，用途與優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼相同，其牌號(hào)是在兩位數(shù)字后面加“Mn”來表示，如20 Mn、45 Mn、50 Mn等。3、碳素工具鋼碳素工具鋼是含碳量在0.71.4范圍內(nèi)的優(yōu)質(zhì)和高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼。隨著含碳量的增加，其硬度和耐磨性也隨之提高，但韌性較低。碳素工具鋼的牌號(hào)用“碳”字的漢語拼音第一個(gè)字母“T”或“碳”后面加一位或兩位數(shù)字來表示。數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾，如T8、T12，表示其含碳量分別為0.8（即8/1000）和1.2（即12/1000）的優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。其牌號(hào)后面加上質(zhì)量標(biāo)號(hào)“A”或“高”，則為高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，如T8A、T10A等。碳素工具

44、鋼的淬透性差，因此，淬火后常有未淬透的軟心部分，所以用它制成的工具具有較高的韌性，能承受震動(dòng)沖擊，而且價(jià)格便宜。但是，由于淬透性差和在淬火加熱時(shí)容易過熱（在高溫下金屬晶粒過分長(zhǎng)大現(xiàn)象稱為過熱），冷卻速度大容易變形、裂紋，而且當(dāng)直徑大于15毫米時(shí)，即使在水中淬火心部也淬不硬，所以碳素工具鋼只能用來制作低速切削刀具，工作溫度不高、形狀簡(jiǎn)單的小型冷作沖壓工具，以及直徑或厚度不大的量具和刀具。鑄鋼在重型機(jī)械、冶金設(shè)備、國(guó)防工業(yè)中，不少制件不但要求強(qiáng)度較高，而且形狀復(fù)雜，用鑄鐵不能滿足要求，需用鋼來鑄造，這種鋼的成分不同于碳素結(jié)構(gòu)鋼，故稱為鑄鋼。如ZG15、ZG25、ZG45等?！癦G”是“鑄鋼”二字的

45、漢語拼音第一個(gè)字母，字母后面的數(shù)字表示含碳量，如ZG25表示含碳量約為0.25的鑄鋼。為了改善鋼的鑄造性能，一般鑄鋼都含有較多的硅（0.20.45），以增加鋼水的流動(dòng)性。鑄鋼的含碳量通常在0.150.60的范圍內(nèi)，以減少裂紋。一般鑄鋼件的組織晶粒比較粗大，影響鑄鋼件的性能，故必須用正火或退火來細(xì)化組織。合金鋼一、合金鋼的分類1、按合金元素總量多少可分為：低合金鋼（含合金元素總量小于2.5）；中合金鋼（含合金元素總量在2.510）；高合金鋼（含合金元素總量大于10）。2、按用途可分：合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、特殊用途鋼。二、合金結(jié)構(gòu)鋼1、合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)表示方法我國(guó)合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)用化學(xué)符號(hào)（或漢

46、字）來表示。合金鋼的合金元素前面的兩位數(shù)字表示含碳量（平均含碳量為萬分之幾），各合金元素后面的數(shù)字表示合金元素的含量，均以百分之幾來表示（如果合金元素后面不標(biāo)明數(shù)字，則表示其含量1.5。在元素含量最后面加質(zhì)量標(biāo)號(hào)“A”表示高級(jí)，如18Cr2Ni4WA,18表示平均含碳量為0.18（即18/10000），Cr2表示含Cr量平均為2左右，Ni4表示含Ni量平均為4左右，W表示含W量1.5，“A”表示高級(jí)。18Cr2Ni4WA稱為高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼。又如30CrMnSiNi2，表示含碳量平均在0.30左右，含Cr、Mn、Si量均1.5，含Ni量約2的優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼。2、合金結(jié)構(gòu)鋼的分類（1）普通低合

47、金鋼這是一種低碳合金結(jié)構(gòu)鋼（含碳量在0.100.25），在普通碳鋼的基礎(chǔ)上加入少量的合金元素（Si、Mn、Cu、Ti、Nb等）而獲得高強(qiáng)度（特別是屈服強(qiáng)度）、高韌性和良好的可焊性及耐蝕性的鋼。它與含碳量相似的碳鋼相比，這種鋼性能好，重量輕，使用壽命長(zhǎng)，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低，冶煉、軋制與碳鋼差不多。因此，廣泛用于橋梁、船舶、車輛、鍋爐、起重設(shè)備、石油化工設(shè)備及農(nóng)機(jī)等方面。常用的普通低合金鋼有：09Mn2、10MnSiCu，16Mn、16MnCu、15MnTi、15MnV等。（2）機(jī)械制造合金結(jié)構(gòu)鋼根據(jù)含碳量的不同，機(jī)械制造合金結(jié)構(gòu)鋼又可分為如下三類。低碳合金結(jié)構(gòu)鋼 這是含碳量為0.100.25的

48、合金結(jié)構(gòu)鋼。常用這類鋼作滲碳零件，所以又稱滲碳合金結(jié)構(gòu)鋼。它主要用來制作表面硬而耐磨，心部強(qiáng)度、韌性好，能承受沖擊負(fù)荷的零件，如汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床的變速齒輪、凸輪、活塞銷及轉(zhuǎn)軸、離心式渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪軸、壓縮機(jī)前軸與后軸、壓氣機(jī)葉片、飛機(jī)起落架等。低合金結(jié)構(gòu)鋼，由于含碳量低，為了得到足夠的強(qiáng)度和高硬度，必須經(jīng)過滲碳、淬火與低溫回火。為了加快滲碳過程、細(xì)化晶粒、防止過熱傾向，可在鋼中加入容易形成碳化物的合金元素，如錳、鈦、鉻、鉬、釩等。中碳合金結(jié)構(gòu)鋼 這是含碳量為0.250.50的合金結(jié)構(gòu)鋼。這類鋼要求具有高強(qiáng)度和較高的韌性。為了滿足其要求，必須進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，故又稱為調(diào)質(zhì)合金鋼。調(diào)質(zhì)處理后，

49、鋼的組織為回火索氏體，它具有優(yōu)良的綜合機(jī)械性能。重要的機(jī)器零件，如軸類、螺栓、連桿等都用它來制作。航空工業(yè)常用這種鋼來制造飛機(jī)的起落架、機(jī)翼和中央翼的帶板及緣條、對(duì)合接頭，也用于渦輪噴氣機(jī)的壓縮機(jī)中機(jī)匣的后段、渦輪軸、壓縮機(jī)前軸頸等。這類鋼中，主要加入的合金元素有Cr、Mn、Si、Ni等，這些元素都起提高淬透性和強(qiáng)化鐵素體的作用。少量的W、V、B等還能細(xì)化晶粒，克服Mn對(duì)鋼的過熱傾向。高碳合金結(jié)構(gòu)鋼 這類鋼含碳量一般在0.51.5之間，主要用來制造彈簧和滾動(dòng)軸承，故又稱彈簧鋼和滾動(dòng)軸承鋼。制作彈簧的鋼，要求彈性及疲勞強(qiáng)度較高，并要有足夠的韌性，能夠耐熱和耐蝕。彈簧鋼一般要進(jìn)行淬火和中溫回火處理

50、，以獲得回火屈氏體組織。滾動(dòng)軸承鋼 主要用于制造滾動(dòng)軸承的滾珠和滾柱、內(nèi)外套圈等，有時(shí)也用于制造某些工具和量具。熱處理方法與高碳合金鋼相似。在加工之前需經(jīng)過球化退火，降低硬度。該鋼淬火在840左右，在150160低溫回火。為了穩(wěn)定尺寸，淬火后應(yīng)進(jìn)行冷處理。由于滾動(dòng)軸承中的滾珠、滾柱和內(nèi)外套圈之間工作時(shí)都是點(diǎn)或線接觸，壓應(yīng)力集中，一般可達(dá)100300公斤/毫米2，同時(shí)受周期性負(fù)荷，因此，對(duì)這種鋼要求具有高強(qiáng)度、高硬度和高耐磨性及高疲勞強(qiáng)度，并能抵抗大氣和潤(rùn)滑劑的腐蝕。為了滿足上述要求，滾動(dòng)軸承鋼應(yīng)具有高碳（0.951.15）和一定量的鉻（1.5左右），以提高鋼的耐磨性。滾動(dòng)軸承鋼有GCr9、GC

51、r15、GCr15SiMn等，對(duì)硫、磷雜質(zhì)控制很嚴(yán)，冶煉要求高，成本也高。三、合金工具鋼用合金工具鋼制作的刀具、量具和模具，具有較高的硬度和耐磨性，以及足夠的韌性，熱處理變形小，能耐高溫，有的工具鋼在600時(shí)仍能保持其原有的性能。合金工具鋼的牌號(hào)表示方法如下。合金工具鋼的牌號(hào)：在元素前面的一位數(shù)字是表示含碳量（平均含碳量為千分之幾。當(dāng)含碳量1時(shí)則不標(biāo)明數(shù)字），元素后面的數(shù)字表示各元素的含量（元素含量為百分之幾，含量1.5時(shí)，則不標(biāo)明數(shù)字）。如3Cr2W8V，3表示含碳量平均為0.3（即3/1000），含Cr量平均為2，含W量平均為8，含V量1.5。又如CrW5，含碳量1，含Cr量1.5，含W量

52、平均為5。合金工具鋼均為高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，故無質(zhì)量標(biāo)號(hào)。合金工具鋼，由于要求不同，可分為刃具鋼、量具鋼和模具鋼。1、刃具鋼刃具必須具有高的硬度和耐磨性，才能對(duì)零件進(jìn)行切削和經(jīng)受切削時(shí)的磨損，以及在較高的切削熱影響下，仍能保持足夠的硬度，即具有較高的熱硬性。合金刃具鋼可分為低合金刃具鋼和高速鋼（高合金刃具鋼）兩種。（1）低合金刃具鋼機(jī)械加工切削速度不高時(shí)，可采用低合金工具鋼，如9CrWMn、CrWMn、CrMn等。這類鋼含碳量在0.61.5之間，含合金元素總量一般為35，鋼中主要加入的合金元素有Cr、Mn、V、Si、W等。它們可使鋼的淬透性大大提高，淬火后殘余奧氏體增多，由于奧氏體的比容較馬氏體小，因

53、此，熱處理后鋼的變形量很小，所以把它叫做不變形鋼。由于這種鋼變形量小，熱硬性可達(dá)250，故用來制作復(fù)雜的變形很小的精密切削刀具，如拉刀、成型刃具、長(zhǎng)絲錐、也可用于制造噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴的噴口和慢車噴口、分油襯筒、油泵的柱塞等。常用低合金工具鋼有：CrWMn、CrMn、CrW5、5CrW2Si、9SiCr等。（2）高速鋼為了提高生產(chǎn)率，就需要加大機(jī)床的切削速度、進(jìn)刀量和走刀量，在切削過程中就會(huì)使刀具刃口溫度升高（當(dāng)溫度升高到300以上時(shí)硬度便顯著降低），如果再使用一般碳素工具鋼或低合金工具鋼，則無法進(jìn)行切削加工，因此，需要采用高速工具鋼取而代之。高速鋼在高溫600650時(shí)仍具有很高的硬度，這種性能稱

54、為熱硬性。熱硬性是高速鋼最顯著的特征。高速鋼之所以具有熱硬性是由于鋼中加入了大量的W、Cr、V、和含較高的碳（0.71.4），這些元素在鋼中形成大量的合金碳化物。W和V主要提高鋼的熱硬性，又能阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大；Cr可提高鋼的淬透性。高速鋼合金元素量多，導(dǎo)熱性差，故必須預(yù)熱，然后在12001300的范圍內(nèi)淬火。淬火后應(yīng)在550570的高溫進(jìn)行23次回火，使鋼中的殘余奧氏體全部轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。高速鋼回火后硬度和耐磨性不但不降低，反而會(huì)增高。常用高速鋼有W18Cr4V、W9Cr4V、W12Cr4V4Mo等。它主要用于在較高速度下使用的刀具，如車刀、銑刀、拉刀、刨刀、鉆頭、鉸刀、锪孔刀、鋸條等。2、模

55、具鋼模具鋼分為冷作模具鋼和熱作模具鋼兩大類。（1）冷作模具鋼 要求具有高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和良好的韌性，以保證模具的使用。同時(shí)在熱處理時(shí)要求變形小，以保證模具尺寸的準(zhǔn)確性。對(duì)于要求高的大型冷沖模，用Cr12、Cr12W、Cr12MoV等制作。形狀簡(jiǎn)單、尺寸小的冷沖模，可用T10、9SiCr、9Mn2V等來制作。（2）熱作模具鋼 要求承受巨大的沖擊力，并在高溫下能保持足夠的韌性。為了保證鍛模的韌性，鋼的含碳量一般均為0.5左右。各種熱鍛模的最終熱處理都采用調(diào)質(zhì)或淬火后用中溫回火，以提高沖擊韌性，使模具不因受沖擊而破裂。目前熱作模具多采用5CrMnMo制作。雖然5CrNiMo比5CrMnMo有更

56、好的淬透性與韌性，但由于鎳貴重而稀有，在一般情況下應(yīng)盡量用無鎳的5CrMnMo鋼制作各種熱鍛模。常用熱作模具鋼有：5CrNiMo、5CrMnMo、6SiMnV、3Cr2W8V、4SiCrV等。3、量具鋼對(duì)于量具，要求工作面具有高的硬度和耐磨性，熱處理變形小，使用過程中尺寸穩(wěn)定。精度要求高的量規(guī)，多采用熱處理變形小的低合金工具鋼，如CrMn、SiMn等。精度要求一般、形狀簡(jiǎn)單的可用T10A、T12A或9SiCr等。板形量具（樣板、卡板）可用60Mn、65Mn等優(yōu)質(zhì)碳素鋼來制作，并采用等溫淬火或分級(jí)淬火，然后進(jìn)行低溫回火。為了保證量具的精度和在熱處理或使用過程中變形小，須選用低變形鋼。為了保證精密

57、量具在使用時(shí)尺寸穩(wěn)定，在淬火與回火之間需增加冷處理和人工時(shí)效處理。四、特殊用途鋼在現(xiàn)代工業(yè)中，為了滿足生產(chǎn)所需要的某種特殊性能的合金鋼，稱為特殊用途鋼。如不銹鋼、耐熱鋼、耐熱合金、耐磨鋼和磁鋼等。1、不銹鋼不銹鋼在鋼中加入了大量的鉻和鎳，它們與空氣中的氧作用，在鋼表面形成一層非常致密的氧化薄膜，把金屬保護(hù)起來，不被空氣、水、酸、堿或其它腐蝕性介質(zhì)腐蝕。這種鋼我們稱為不銹鋼。不銹鋼的牌號(hào)表示方法與合金工具鋼相似，只是因含碳量低，在0.10左右，所以在合金元素前面一般不標(biāo)數(shù)字，但在合金元素含量相同，而含碳量不同的情況下，則在合金元素前面標(biāo)明數(shù)字，以示區(qū)別。標(biāo)明數(shù)字也是以平均含碳量的千分之幾來表示。特殊鋼的質(zhì)量都比較高，成分要求嚴(yán)格，故不用質(zhì)量標(biāo)號(hào)。如Cr17Ni2，含碳量0.1，含Cr量平