金屬學(xué)與熱處理1222

1、第十一章第十一章 工具用鋼工具用鋼 結(jié)構(gòu)鋼：結(jié)構(gòu)鋼：1 1）工程結(jié)構(gòu)鋼：用作工程結(jié)構(gòu)的鋼，大多為普通質(zhì)量的鋼，適于）工程結(jié)構(gòu)鋼：用作工程結(jié)構(gòu)的鋼，大多為普通質(zhì)量的鋼，適于制造承受靜載荷作用的工程結(jié)構(gòu)件制造承受靜載荷作用的工程結(jié)構(gòu)件2 2）機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼：用作機(jī)械零件的鋼，大都為優(yōu)質(zhì)或高級優(yōu)質(zhì)的）機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼：用作機(jī)械零件的鋼，大都為優(yōu)質(zhì)或高級優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)鋼，可承受動載荷結(jié)構(gòu)鋼，可承受動載荷一、碳素結(jié)構(gòu)鋼一、碳素結(jié)構(gòu)鋼成分：碳含量在成分：碳含量在0.06%-0.38%0.06%-0.38%之間，有害元素和非金屬夾雜物較多。之間，有害元素和非金屬夾雜物較多。牌號：牌號：Q+Q+屈服強(qiáng)度值屈服強(qiáng)度值+

2、+質(zhì)量等級質(zhì)量等級+ +脫氧方法，共包含脫氧方法，共包含Q195Q195、Q215Q215、 Q235Q235、Q275Q275五個(gè)牌號五個(gè)牌號 質(zhì)量等級：質(zhì)量等級：A A、B B、C C、D D 脫氧方法：脫氧方法：F F、Z Z、TZTZ知識回顧知識回顧二、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼（二、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼（HSLAHSLA鋼）鋼）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼：在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入少低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼：在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入少量的合金元素而制成的。量的合金元素而制成的。牌號：牌號：Q+Q+屈服強(qiáng)度值屈服強(qiáng)度值+ +質(zhì)量等級，共包含質(zhì)量等級，共包含Q295Q295、Q345Q345、Q390Q390、Q

3、420Q420、Q460Q460五個(gè)牌號五個(gè)牌號 質(zhì)量等級：質(zhì)量等級：A A、B B、C C、D D、E E1 1、化學(xué)成分、化學(xué)成分低碳：碳含量在低碳：碳含量在0.1%0.2%0.1%0.2%合金元素：主加元素合金元素：主加元素-Mn-Mn（0.8%1.70.8%1.7） 其他元素：其他元素：SiSi、V V、NbNb、TiTi、MoMo、RERE等等2 2、性能特點(diǎn)、性能特點(diǎn)（1 1）高的屈服強(qiáng)度與良好的塑韌性：合金元素強(qiáng)化鐵素體；細(xì)化）高的屈服強(qiáng)度與良好的塑韌性：合金元素強(qiáng)化鐵素體；細(xì)化鐵素體晶粒；增加珠光體數(shù)量（使鐵素體晶粒；增加珠光體數(shù)量（使S S點(diǎn)左移）；形成碳化物、氮化點(diǎn)左移）；

4、形成碳化物、氮化物，從固溶體中析出，產(chǎn)生彌散強(qiáng)化作用。物，從固溶體中析出，產(chǎn)生彌散強(qiáng)化作用。（2 2）良好的焊接性：碳含量低，合金元素少，塑性好，不易在焊）良好的焊接性：碳含量低，合金元素少，塑性好，不易在焊縫區(qū)產(chǎn)生淬火組織及裂紋，且縫區(qū)產(chǎn)生淬火組織及裂紋，且V V、NbNb、TiTi等可抑制焊縫區(qū)晶粒的長等可抑制焊縫區(qū)晶粒的長大，因而具有良好的焊接性。大，因而具有良好的焊接性。（3 3）良好的耐蝕性：）良好的耐蝕性：CuCu、P P可提高抗大氣的腐蝕性?？商岣呖勾髿獾母g性。三、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼及合金結(jié)構(gòu)鋼三、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼及合金結(jié)構(gòu)鋼1 1、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號：兩位數(shù)字表示，

5、例如牌號：兩位數(shù)字表示，例如0808鋼，鋼，4545鋼鋼牌號含義：表示含碳量的萬倍，如牌號含義：表示含碳量的萬倍，如4545鋼，碳含量為鋼，碳含量為0.45%0.45%，0808鋼，碳含量為鋼，碳含量為0.08%0.08%2 2、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼：在優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入一些合合金結(jié)構(gòu)鋼：在優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入一些合金元素而形成的鋼種。屬于低、中合金鋼。金元素而形成的鋼種。屬于低、中合金鋼。合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號：三部分組成合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號：三部分組成“數(shù)字?jǐn)?shù)字+ +元素符號元素符號+ +數(shù)數(shù)字字” 如：如：20Mn220Mn2 二、機(jī)器零件用鋼合金化特點(diǎn) 主加元素 Cr、

6、Mn、Si、Ni。 主要作用：淬透性和力學(xué)性能。輔加元素 Mo、W、V、B等 過熱敏感性，回脆，淬透性。最佳范圍 獲得最佳性能稱為極限合金化理論 結(jié)構(gòu)鋼常用范圍為：1.2%Si, 2%Mn，12%Cr, 14%Ni， 0.5%Mo，0.2%V, 18%，熱，熱硬性增加不明顯，且碳化物不均勻性增加，塑性降低，加工困難。硬性增加不明顯，且碳化物不均勻性增加，塑性降低，加工困難。Mo：作用與：作用與W相似，相似，1%的的Mo取代取代1.8%的的WCr：均為：均為4%，主要存在與，主要存在與M6C中中V：強(qiáng)碳化物形成元素，提高鋼的硬度、耐磨性與熱硬性，回火時(shí)：強(qiáng)碳化物形成元素，提高鋼的硬度、耐磨性與熱

7、硬性，回火時(shí)產(chǎn)生二次硬化產(chǎn)生二次硬化3）常用的高速工具鋼：）常用的高速工具鋼：1）W18Cr4V（18-4-1）：使用最廣的鎢系高速鋼）：使用最廣的鎢系高速鋼2）W6Mo5Cr4V2（6-5-4-2）：鎢鉬系高速鋼）：鎢鉬系高速鋼（2）高速工具鋼的鑄態(tài)組織與鍛造）高速工具鋼的鑄態(tài)組織與鍛造鑄態(tài)組織：魚骨狀鑄態(tài)組織：魚骨狀消除措施：鍛造（鍛打）消除措施：鍛造（鍛打）W18Cr4V鍛造組織鍛造組織W18Cr4V鑄態(tài)組織鑄態(tài)組織（3）高速工具鋼的退火）高速工具鋼的退火球化退火：改善可加工性，消除殘余應(yīng)力球化退火：改善可加工性，消除殘余應(yīng)力（4） 高速工具鋼的退火高速工具鋼的退火加熱：預(yù)熱加熱：預(yù)熱淬

8、火溫度：淬火溫度：1300回火：三次回火回火：三次回火*淬火后淬火后A殘殘約約2025 %。*第一次回火后第一次回火后A殘殘約剩約剩1518 %。*第二次回火后第二次回火后A殘殘約剩約剩35 %。*第三次回火后第三次回火后A殘殘約剩約剩12 %。二、模具鋼二、模具鋼1 1、冷作模具鋼、冷作模具鋼冷作模具鋼：冷沖模、冷擠壓模冷作模具鋼：冷沖模、冷擠壓模性能要求：高硬度、高耐磨性及足夠的強(qiáng)度和韌性性能要求：高硬度、高耐磨性及足夠的強(qiáng)度和韌性汽車沖壓模具汽車沖壓模具常用的冷作模具鋼：常用的冷作模具鋼：（1）碳素工具鋼：）碳素工具鋼：T10A；（2）低合金冷作模具鋼：）低合金冷作模具鋼：9Mn2V、C

9、rWMn；（3）Cr12型鋼：型鋼：Cr12MoV（4）高碳中鉻鋼：）高碳中鉻鋼：Cr4W2MoV（5）其他：降碳高速鋼等）其他：降碳高速鋼等Cr12型鋼的硬化方法：型鋼的硬化方法：1）一次硬化法：低淬）一次硬化法：低淬+低回低回2）二次硬化法：高淬）二次硬化法：高淬+多次回火多次回火2、熱作模具鋼、熱作模具鋼熱作模具鋼：制造使加熱的固態(tài)或液態(tài)金屬在壓力下成形的模具熱作模具鋼：制造使加熱的固態(tài)或液態(tài)金屬在壓力下成形的模具熱作模具：熱鍛模、壓鑄模熱作模具：熱鍛模、壓鑄模 熱鍛模：熱鍛模：模膛制成與所需鍛件凹凸相反的相應(yīng)形狀。將鍛件坯料模膛制成與所需鍛件凹凸相反的相應(yīng)形狀。將鍛件坯料加熱到金屬的再

10、結(jié)晶溫度上的鍛造溫度范圍內(nèi)，放在鍛模上，再加熱到金屬的再結(jié)晶溫度上的鍛造溫度范圍內(nèi)，放在鍛模上，再利 用 鍛 造 設(shè) 備 的 壓 力 將 坯 料 鍛 造 成 鍛 件 。利 用 鍛 造 設(shè) 備 的 壓 力 將 坯 料 鍛 造 成 鍛 件 。擠壓模：擠壓模：用于將金屬擠壓成形的模具。擠壓模的擠壓筒為凹模，用于將金屬擠壓成形的模具。擠壓模的擠壓筒為凹模，沖頭為凸模。由于金屬需要在很大的壓強(qiáng)下才能從凹模擠出成形沖頭為凸模。由于金屬需要在很大的壓強(qiáng)下才能從凹模擠出成形，因此，擠壓筒和反擠壓的凹模需要有很高的強(qiáng)度。，因此，擠壓筒和反擠壓的凹模需要有很高的強(qiáng)度。 壓鑄模：壓鑄模：將熔融合金在高壓、高速條件下

11、充型，并在高壓下冷卻將熔融合金在高壓、高速條件下充型，并在高壓下冷卻凝固成形的精密鑄造方法。凝固成形的精密鑄造方法。（1）熱鍛模用鋼：）熱鍛模用鋼：熱鍛模的工作條件：高溫、沖擊力、時(shí)冷時(shí)熱、磨損熱鍛模的工作條件：高溫、沖擊力、時(shí)冷時(shí)熱、磨損性能要求：足夠的強(qiáng)度、韌性與耐磨性；好的熱疲勞抗力；高的性能要求：足夠的強(qiáng)度、韌性與耐磨性；好的熱疲勞抗力；高的淬透性以獲得好的整體性能淬透性以獲得好的整體性能化學(xué)成分：中碳（化學(xué)成分：中碳（0.3%0.6%）、）、Cr、Mn、Ni、Si常用的熱鍛模用鋼：常用的熱鍛模用鋼：5CrNiMo、5CrMnMo（2）壓鑄模用鋼：）壓鑄模用鋼：工作條件：高溫、長時(shí)間與

12、高溫液體接觸工作條件：高溫、長時(shí)間與高溫液體接觸性能要求：高的熱疲勞抗力，抗高溫金屬液的腐蝕、沖刷性能要求：高的熱疲勞抗力，抗高溫金屬液的腐蝕、沖刷常用的壓鑄模用鋼：常用的壓鑄模用鋼：3Cr2W8V（3 3）塑料模具用鋼：）塑料模具用鋼：工作條件：持續(xù)受熱、受壓，并受一定程度的摩擦和有害氣體的腐工作條件：持續(xù)受熱、受壓，并受一定程度的摩擦和有害氣體的腐蝕蝕性能要求：足夠的強(qiáng)度、韌性，較高的耐磨性和耐蝕性性能要求：足夠的強(qiáng)度、韌性，較高的耐磨性和耐蝕性常用鋼：常用鋼：3Cr2Mo3Cr2Mo三、量具鋼三、量具鋼卡卡 尺尺量量 規(guī)規(guī)千分尺千分尺性能要求：高硬度、高耐磨性、高的尺寸穩(wěn)定性，良好的磨削

13、加性能要求：高硬度、高耐磨性、高的尺寸穩(wěn)定性，良好的磨削加工性工性常用鋼：常用鋼：8MnSi、9SiCr、Cr2、W鋼等鋼等尺寸穩(wěn)定性：尺寸穩(wěn)定性：不穩(wěn)定的原因：殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變；馬氏體在室溫下的分解；熱不穩(wěn)定的原因：殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變；馬氏體在室溫下的分解；熱處理及機(jī)械加工過程中的殘余應(yīng)力導(dǎo)致的變形處理及機(jī)械加工過程中的殘余應(yīng)力導(dǎo)致的變形解決方法：淬火后立即進(jìn)行低溫回火，精密零件還需要進(jìn)行一次解決方法：淬火后立即進(jìn)行低溫回火，精密零件還需要進(jìn)行一次穩(wěn)定化處理穩(wěn)定化處理第五節(jié)第五節(jié) 特殊性能鋼特殊性能鋼一、不銹鋼一、不銹鋼不銹鋼：抵抗大氣腐蝕的鋼不銹鋼：抵抗大氣腐蝕的鋼耐酸鋼：抵抗化學(xué)介質(zhì)腐蝕的

14、鋼耐酸鋼：抵抗化學(xué)介質(zhì)腐蝕的鋼1 1、金屬的腐蝕、金屬的腐蝕（1 1）腐蝕的概念：金屬表面與外界介質(zhì)作用而逐漸破壞）腐蝕的概念：金屬表面與外界介質(zhì)作用而逐漸破壞的現(xiàn)象的現(xiàn)象 種類：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕種類：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕（2 2）提高耐蝕性的途徑）提高耐蝕性的途徑1 1）形成鈍化膜）形成鈍化膜 2 2）提高電極電位）提高電極電位 3 3）形成單相組織）形成單相組織2、常用不銹鋼、常用不銹鋼（1）按化學(xué)成分分：鉻不銹鋼、鎳鉻不銹鋼、鉻錳不銹鋼）按化學(xué)成分分：鉻不銹鋼、鎳鉻不銹鋼、鉻錳不銹鋼（2）按金相組織分：馬氏體型不銹鋼、鐵素體型不銹鋼、奧）按金相組織分：馬氏體型不銹鋼、鐵素體型不銹鋼、

15、奧氏體型不銹鋼、奧氏體氏體型不銹鋼、奧氏體-鐵素體型不銹鋼及沉淀硬化型不銹鋼鐵素體型不銹鋼及沉淀硬化型不銹鋼（3）典型牌號：）典型牌號：Cr13型：型：12Cr13、30Cr13，06Cr13Al等等Cr17型：型：10Cr17、68Cr17等等Cr27-30型：型：008Cr30Mo218-8型：型：10Cr18Ni9Ti（或（或1Cr18Ni9Ti）、）、10Cr18Ni9、 008Cr18Ni9（或（或0Cr18Ni9）等）等二、耐熱鋼二、耐熱鋼耐熱性：材料在高溫下兼有抗氧化與高溫強(qiáng)度的綜合耐熱性：材料在高溫下兼有抗氧化與高溫強(qiáng)度的綜合性能性能（1 1）高溫抗氧化性及提高途徑：）高溫抗氧

16、化性及提高途徑：高溫抗氧化性：在金屬表面形成一層致密的氧化膜使高溫抗氧化性：在金屬表面形成一層致密的氧化膜使鋼不再繼續(xù)氧化。鋼不再繼續(xù)氧化。 提高途徑：合金化，加入提高途徑：合金化，加入CrCr、AlAl、SiSi等等（2 2）高溫強(qiáng)度概念及提高途徑）高溫強(qiáng)度概念及提高途徑金屬在高溫下長期受載的特點(diǎn)：強(qiáng)度下降及蠕變金屬在高溫下長期受載的特點(diǎn)：強(qiáng)度下降及蠕變提高途徑：提高再結(jié)晶溫度；彌散強(qiáng)化；適當(dāng)提高途徑：提高再結(jié)晶溫度；彌散強(qiáng)化；適當(dāng)“粗化粗化”晶粒晶粒三、耐磨鋼三、耐磨鋼耐磨鋼：在巨大壓力和強(qiáng)烈沖擊載荷作用下才能發(fā)生耐磨鋼：在巨大壓力和強(qiáng)烈沖擊載荷作用下才能發(fā)生硬化的高錳鋼硬化的高錳鋼典型代

17、表：典型代表：ZGMn13ZGMn13特點(diǎn)：高碳高錳特點(diǎn)：高碳高錳球磨機(jī)球磨機(jī)挖掘機(jī)挖掘機(jī)顎式破碎機(jī)顎式破碎機(jī) 高錳鋼廣泛用于既要求耐磨又要求耐沖擊的零件。高錳鋼廣泛用于既要求耐磨又要求耐沖擊的零件。如拖拉機(jī)的履帶板、球磨機(jī)的襯板、如拖拉機(jī)的履帶板、球磨機(jī)的襯板、破碎機(jī)的牙板、挖掘機(jī)的鏟齒和鐵破碎機(jī)的牙板、挖掘機(jī)的鏟齒和鐵路的道岔等。路的道岔等。鐵路道岔鐵路道岔履帶履帶球磨機(jī)襯板球磨機(jī)襯板挖挖掘掘機(jī)機(jī)鏟鏟齒齒鋼鋼 號號鋼鋼 種種合金元素的主要作用合金元素的主要作用熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn)使用狀態(tài)下組織使用狀態(tài)下組織Q345低合金高強(qiáng)度低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼Mn:強(qiáng)化強(qiáng)化F，增加，增加P量，降低量

18、，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度冷脆轉(zhuǎn)變溫度熱軋空冷熱軋空冷F+P65Mn彈簧鋼彈簧鋼Mn:提高淬透性，強(qiáng)化提高淬透性，強(qiáng)化F淬火淬火+中溫回火中溫回火T回回ZGMn13耐磨鋼耐磨鋼Mn:獲得單相獲得單相A組織組織水韌處理水韌處理表表:M+碳化物碳化物 心心:A20Cr滲碳鋼滲碳鋼Cr:提高淬透性，強(qiáng)化提高淬透性，強(qiáng)化F滲碳滲碳+淬火淬火+低溫低溫回火回火表表: M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A心心: M回回+F40Cr調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼Cr:提高淬透性，強(qiáng)化提高淬透性，強(qiáng)化F調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理S回回9SiCr低合金工具鋼低合金工具鋼Cr:提高淬透性提高淬透性淬火淬火+低溫回火低溫回火M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀

19、碳化物+A (少少量量)GCr15滾動軸承鋼滾動軸承鋼Cr:提高淬透性，耐磨性、提高淬透性，耐磨性、耐蝕性耐蝕性淬火淬火+低溫回火低溫回火M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A (少少量量)1Cr13馬氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼Cr:提高耐蝕性提高耐蝕性淬火淬火+高溫回火高溫回火S回回5CrNiMo熱作模具鋼熱作模具鋼Cr、Ni:提高淬透性，強(qiáng)化提高淬透性，強(qiáng)化F淬火淬火+高溫回火高溫回火S回回Mo:防止高溫回火脆性防止高溫回火脆性Cr12MoV冷作模具鋼冷作模具鋼Mo:細(xì)化晶粒，提高耐磨性細(xì)化晶粒，提高耐磨性淬火淬火+低溫回火低溫回火M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A (少少量量)W18Cr4V

20、高速鋼高速鋼V:提高耐磨性、熱硬性提高耐磨性、熱硬性淬火淬火+低溫回火低溫回火M回回+顆粒狀碳化物顆粒狀碳化物+A (少少量量)1Cr18Ni9Ti不銹鋼不銹鋼Ti:防止晶間腐蝕防止晶間腐蝕固溶處理固溶處理A第十二章第十二章 鑄鐵鑄鐵 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述鑄鐵：鑄鐵：含碳量大于含碳量大于2.11%的鐵碳合金，還含有的鐵碳合金，還含有Si、Mn和其他一些雜質(zhì)元素。和其他一些雜質(zhì)元素。 同鋼相比，鑄鐵熔煉簡便、成本低廉，雖然強(qiáng)度、塑同鋼相比，鑄鐵熔煉簡便、成本低廉，雖然強(qiáng)度、塑性和韌性較低，但是具有優(yōu)良的鑄造性能、很高的減性和韌性較低，但是具有優(yōu)良的鑄造性能、很高的減摩和耐磨性、良好的消振性和切

21、削加工性以及缺口敏摩和耐磨性、良好的消振性和切削加工性以及缺口敏感性低等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此得到了廣泛應(yīng)用。感性低等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此得到了廣泛應(yīng)用。一、鑄鐵組織的形成一、鑄鐵組織的形成鑄鐵的組織與鑄鐵的組織與石墨形態(tài)石墨形態(tài)及及石墨化進(jìn)行的程度石墨化進(jìn)行的程度有關(guān)有關(guān)!鑄鐵的組織鑄鐵的組織= =基體基體+ +石墨石墨石墨的形態(tài)石墨的形態(tài)( (基體一定基體一定) )取決于取決于第一階段第一階段石墨化過程石墨化過程兩兩個(gè)階段石墨化都進(jìn)行徹底個(gè)階段石墨化都進(jìn)行徹底 : + G 第第二二階段石墨化不徹底階段石墨化不徹底 : + P + G 第第二二個(gè)階段石墨化未進(jìn)行個(gè)階段石墨化未進(jìn)行 : P + G若兩若

22、兩個(gè)階段石墨化個(gè)階段石墨化都沒都沒進(jìn)行進(jìn)行: 白口白口石墨化進(jìn)行的程度不同石墨化進(jìn)行的程度不同, ,將得到不同的基體組織將得到不同的基體組織影響鑄鐵石墨化的因素影響鑄鐵石墨化的因素C、 Si、P、Al、Cu、Ni 、Co促進(jìn)石墨化過程；促進(jìn)石墨化過程；S、Mn、 Cr、W、Mo、V 阻礙石墨化過程。阻礙石墨化過程。wc，有利于石墨的形核；，有利于石墨的形核；wSi ，共晶溫度，共晶溫度，共晶點(diǎn)成分，共晶點(diǎn)成分，也有利于石墨的，也有利于石墨的析出析出2冷卻速度冷卻速度愈低，愈有利于石墨化過程。冷卻速度冷卻速度愈低，愈有利于石墨化過程。二、石墨與基體對鑄鐵性能的影響二、石墨與基體對鑄鐵性能的影響石

23、墨十分松軟而脆弱，抗拉強(qiáng)度在石墨十分松軟而脆弱，抗拉強(qiáng)度在20MPa20MPa以下，伸長率以下，伸長率趨近于零。因此，石墨就像基體組織中的孔洞和裂縫趨近于零。因此，石墨就像基體組織中的孔洞和裂縫，可以把鑄鐵看成是含有大量孔洞和裂縫的鋼。，可以把鑄鐵看成是含有大量孔洞和裂縫的鋼。石墨的數(shù)量、大小和分布對鑄鐵的性能有顯著影響。石墨的數(shù)量、大小和分布對鑄鐵的性能有顯著影響。改善石墨形狀是提高鑄鐵性能的一條最重要的途徑。改善石墨形狀是提高鑄鐵性能的一條最重要的途徑。鑄鐵基體中鐵素體相越多，鑄鐵基體中鐵素體相越多，鑄鐵塑性越好；基體中珠光鑄鐵塑性越好；基體中珠光體數(shù)量越多，則鑄鐵的抗拉體數(shù)量越多，則鑄鐵

24、的抗拉強(qiáng)度和硬度越高（見右圖）強(qiáng)度和硬度越高（見右圖）。只有當(dāng)石墨為團(tuán)絮狀、蠕蟲狀或球狀時(shí)，改變基體組只有當(dāng)石墨為團(tuán)絮狀、蠕蟲狀或球狀時(shí)，改變基體組織才能顯示出其對性能的影響?？棽拍茱@示出其對性能的影響。強(qiáng)化鑄鐵時(shí)，一方面要改變石墨的數(shù)量大小、形態(tài)和強(qiáng)化鑄鐵時(shí)，一方面要改變石墨的數(shù)量大小、形態(tài)和分布，盡量減少石墨的有害作用；另一方面又可通過分布，盡量減少石墨的有害作用；另一方面又可通過合金化、熱處理或表面處理方法調(diào)整基體組織，提高合金化、熱處理或表面處理方法調(diào)整基體組織，提高基體性能，以改變鑄鐵的強(qiáng)韌性?；w性能，以改變鑄鐵的強(qiáng)韌性。石墨在鑄鐵中的行為：石墨在鑄鐵中的行為：n良好的吸振作用良好

25、的吸振作用n良好的潤滑作用和減摩作用良好的潤滑作用和減摩作用n缺口敏感性高缺口敏感性高第二節(jié)第二節(jié) 常用鑄鐵常用鑄鐵一、灰鑄鐵一、灰鑄鐵普通灰鑄鐵普通灰鑄鐵二、可鍛鑄鐵二、可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵牌號中可鍛鑄鐵牌號中“KT”為為“可鐵可鐵”漢語拼音字首；漢語拼音字首；H表示黑心可鍛鑄鐵；表示黑心可鍛鑄鐵；Z表示珠光體可鍛鑄鐵；表示珠光體可鍛鑄鐵；B表示白心可鍛鑄鐵。符號后面的兩組數(shù)字分別表示表示白心可鍛鑄鐵。符號后面的兩組數(shù)字分別表示最低抗拉強(qiáng)度和最低伸長率值。例如最低抗拉強(qiáng)度和最低伸長率值。例如KTH35010。可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵三、球墨鑄鐵三、球墨鑄鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵是石墨呈球狀的灰鑄鐵，簡稱球鐵。

26、是石墨呈球狀的灰鑄鐵，簡稱球鐵。球墨鑄鐵是將經(jīng)球化和孕育處理的鐵液石墨化球墨鑄鐵是將經(jīng)球化和孕育處理的鐵液石墨化后得到的，具有比普通灰鑄鐵高得多的強(qiáng)度、后得到的，具有比普通灰鑄鐵高得多的強(qiáng)度、塑性和韌性，同時(shí)保留普通灰鑄鐵耐磨、消振塑性和韌性，同時(shí)保留普通灰鑄鐵耐磨、消振、易切削、鑄造性能好、缺口不敏感等一系列、易切削、鑄造性能好、缺口不敏感等一系列優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)。球墨鑄鐵球墨鑄鐵也比可鍛鑄鐵具有更高的力學(xué)性能。也比可鍛鑄鐵具有更高的力學(xué)性能。球墨鑄鐵是重要的鑄造金屬材料，產(chǎn)量僅次于球墨鑄鐵是重要的鑄造金屬材料，產(chǎn)量僅次于普通灰鑄鐵。普通灰鑄鐵。我國球墨鑄鐵的牌號用我國球墨鑄鐵的牌號用“球鐵球鐵”

27、漢語拼音字母漢語拼音字母“QTQT”和其后兩組數(shù)字表示。第和其后兩組數(shù)字表示。第一組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)一組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度，第二組數(shù)字表示最低度，第二組數(shù)字表示最低伸長率。伸長率。球鐵的基體組織常用的有球鐵的基體組織常用的有珠光體、珠光體鐵素體珠光體、珠光體鐵素體和鐵素體三種。右圖為這和鐵素體三種。右圖為這三種基體組織球鐵的顯微三種基體組織球鐵的顯微組織。組織。球墨鑄鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵主要熱處理工藝有退火、正火、調(diào)質(zhì)和等溫球墨鑄鐵主要熱處理工藝有退火、正火、調(diào)質(zhì)和等溫淬火。淬火。四、蠕墨鑄鐵四、蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵是近年來得到迅速發(fā)展的一種新型鑄鐵材料蠕墨鑄鐵是近年來得到迅速發(fā)展的一種新型鑄鐵

28、材料。它兼?zhèn)浠诣T鐵和球墨鑄鐵的某些優(yōu)點(diǎn)。它兼?zhèn)浠诣T鐵和球墨鑄鐵的某些優(yōu)點(diǎn)。蠕墨鑄鐵的化學(xué)成分要求與球墨鑄鐵相似。蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵的化學(xué)成分要求與球墨鑄鐵相似。蠕墨鑄鐵的生產(chǎn)是在鐵液中加入一定量蠕化劑進(jìn)行爐前處理得的生產(chǎn)是在鐵液中加入一定量蠕化劑進(jìn)行爐前處理得到的。到的。n蠕墨鑄鐵中的石墨是一種介于片狀石蠕墨鑄鐵中的石墨是一種介于片狀石墨和球狀石墨之間的一種中間類型石墨和球狀石墨之間的一種中間類型石墨。蠕蟲狀石墨在光學(xué)顯微鏡下的形墨。蠕蟲狀石墨在光學(xué)顯微鏡下的形狀似乎也呈片狀，但是石墨片短而厚狀似乎也呈片狀，但是石墨片短而厚，頭部較鈍、較圓，形似蠕蟲狀，故，頭部較鈍、較圓，形似蠕蟲狀，故有蠕墨鑄

29、鐵之稱。有蠕墨鑄鐵之稱。n右圖分別為鐵素體蠕墨鑄鐵和鐵素體右圖分別為鐵素體蠕墨鑄鐵和鐵素體珠光體蠕墨鑄鐵的顯微組織。珠光體蠕墨鑄鐵的顯微組織。蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵的力學(xué)性能介于基體組織相同的灰鑄鐵和蠕墨鑄鐵的力學(xué)性能介于基體組織相同的灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間。球墨鑄鐵之間。 蠕墨鑄鐵的牌號（蠕墨鑄鐵的牌號（“蠕鐵蠕鐵”即即“RuT”）一、耐磨鑄鐵一、耐磨鑄鐵耐磨鑄鐵分為減摩鑄鐵和抗磨鑄鐵。前者在有潤滑、受粘耐磨鑄鐵分為減摩鑄鐵和抗磨鑄鐵。前者在有潤滑、受粘著磨損條件下工作；后者在干摩擦的磨料磨損條件下工著磨損條件下工作；后者在干摩擦的磨料磨損條件下工作作（一）減摩鑄鐵（一）減摩鑄鐵減摩鑄鐵的

30、組織是在軟基體上牢固地嵌有堅(jiān)硬的強(qiáng)化相。減摩鑄鐵的組織是在軟基體上牢固地嵌有堅(jiān)硬的強(qiáng)化相?？刂畦T鐵的化學(xué)成分和冷卻速度獲得細(xì)片狀珠光體基體控制鑄鐵的化學(xué)成分和冷卻速度獲得細(xì)片狀珠光體基體能滿足這種要求，鐵素體是軟基體，在磨損后形成溝槽能滿足這種要求，鐵素體是軟基體，在磨損后形成溝槽能貯油，有利于潤滑，可以降低磨損；石墨也起貯油和能貯油，有利于潤滑，可以降低磨損；石墨也起貯油和潤滑作用；而滲碳體很硬，可承受摩擦。潤滑作用；而滲碳體很硬，可承受摩擦。第三節(jié)第三節(jié) 特殊性能鑄鐵特殊性能鑄鐵n球墨鑄鐵的耐磨性比片狀石墨鑄鐵的好，但球墨鑄鐵吸球墨鑄鐵的耐磨性比片狀石墨鑄鐵的好，但球墨鑄鐵吸振性能差，鑄造

31、性能又不及灰鑄鐵。所以，減摩鑄鐵一般振性能差，鑄造性能又不及灰鑄鐵。所以，減摩鑄鐵一般多采用灰鑄鐵。多采用灰鑄鐵。（二）抗磨鑄鐵（二）抗磨鑄鐵n這類鑄鐵件不僅受到嚴(yán)重的磨損，而且承受大的這類鑄鐵件不僅受到嚴(yán)重的磨損，而且承受大的負(fù)荷。獲得高而均勻的硬度是提高這類鑄鐵件耐負(fù)荷。獲得高而均勻的硬度是提高這類鑄鐵件耐磨性的關(guān)鍵。磨性的關(guān)鍵。n白口鑄鐵就是一種良好的耐磨鑄鐵，普通白口鑄白口鑄鐵就是一種良好的耐磨鑄鐵，普通白口鑄鐵中加入鐵中加入CrCr、MoMo、CuCu、V V、B B等元素，形成珠光體等元素，形成珠光體合金白口鑄鐵，既具有高硬度和高耐磨性，又具合金白口鑄鐵，既具有高硬度和高耐磨性，又

32、具有一定的韌性。加入有一定的韌性。加入CrCr、NiNi、B B等提高淬透性的元等提高淬透性的元素可以形成馬氏體合金白口鑄鐵，可以獲得更高素可以形成馬氏體合金白口鑄鐵，可以獲得更高的硬度和耐磨性。的硬度和耐磨性。二、耐熱鑄鐵二、耐熱鑄鐵鑄鐵的耐熱性是指在高溫下鑄鐵抵抗鑄鐵的耐熱性是指在高溫下鑄鐵抵抗“氧化氧化”和和“生生長長”的能力，氧化是鑄鐵在高溫下與周圍氣氛接觸使的能力，氧化是鑄鐵在高溫下與周圍氣氛接觸使表層發(fā)生化學(xué)腐蝕的現(xiàn)象，還會發(fā)生氧化性氣體沿石表層發(fā)生化學(xué)腐蝕的現(xiàn)象，還會發(fā)生氧化性氣體沿石墨片邊界或裂紋滲入鑄鐵內(nèi)部的內(nèi)氧化現(xiàn)象。墨片邊界或裂紋滲入鑄鐵內(nèi)部的內(nèi)氧化現(xiàn)象。n耐熱鑄鐵分為硅

33、系、鋁系、鋁硅系及鉻系鑄鐵等。耐熱鑄鐵分為硅系、鋁系、鋁硅系及鉻系鑄鐵等。牌號牌號“熱鐵熱鐵”拼音字母拼音字母“RTRT”，如，如RTSi5RTSi5。牌號。牌號“熱熱球鐵球鐵”拼音字母拼音字母“RQTRQT”，如，如RQTAl4Si4,RQTAl4Si4,可在可在90090010501050高溫下工作，是耐熱鑄鐵中最常用的一種材高溫下工作，是耐熱鑄鐵中最常用的一種材料。料。三、耐蝕鑄鐵三、耐蝕鑄鐵耐蝕合金中加入耐蝕合金中加入SiSi、AlAl、CrCr、MoMo、NiNi、CuCu等合金元素等合金元素可在鑄件表層形成牢固、致密的保護(hù)膜（可在鑄件表層形成牢固、致密的保護(hù)膜（SiSi、AlAl、

34、CrCr），能提高鑄鐵基體的電極電位（），能提高鑄鐵基體的電極電位（CrCr、SiSi、MoMo、CuCu、NiNi等），還可使鑄鐵得到單相鐵素體或奧氏體基體（等），還可使鑄鐵得到單相鐵素體或奧氏體基體（CrCr、SiSi、NiNi），從而顯著提高鑄鐵的耐蝕性。此外，），從而顯著提高鑄鐵的耐蝕性。此外，減少石墨數(shù)量、形成球狀或團(tuán)絮狀石墨等也能減少微減少石墨數(shù)量、形成球狀或團(tuán)絮狀石墨等也能減少微電池?cái)?shù)目，提高鑄鐵的耐蝕性。電池?cái)?shù)目，提高鑄鐵的耐蝕性。第十三章第十三章 有色金屬及合金有色金屬及合金教學(xué)目的通過本章學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解常用有色金屬的牌號、化學(xué)成分、性能特點(diǎn)和用途。 一、引言復(fù)習(xí) 金屬材料

35、的分類？問題問題1: 1:有色金屬包有色金屬包括哪些，在括哪些，在日常生活中日常生活中或生產(chǎn)中的或生產(chǎn)中的應(yīng)用應(yīng)用? ?問題問題2: 2:有什么性能特有什么性能特點(diǎn)點(diǎn)? ?有色金屬及合金的應(yīng)用航空及宇航業(yè)（飛機(jī)等）；表面工程業(yè)（表面鍍Zn等）；電氣工程業(yè)（電纜銅芯等）；機(jī)械及輕工業(yè)（如機(jī)械加工中線切割Mo絲）等等，應(yīng)用廣泛。力學(xué)性能：高的比強(qiáng)度（強(qiáng)度/密度）；物理性能：導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、無磁性、形狀記憶特性化學(xué)性能：耐腐蝕 主要內(nèi)容13.1 鋁及鋁合金13.2 鈦及鈦合金13.3 銅及銅合金13.4 軸承合金13.1 13.1 鋁及鋁合金鋁及鋁合金一、鋁及鋁合金的性能、用途和分類編號導(dǎo)電、導(dǎo)熱性

36、好、耐蝕性很好純鋁：純鋁：強(qiáng)度低強(qiáng)度低、塑性好、密度小、熔點(diǎn)低、塑性好、密度小、熔點(diǎn)低用途：電線 電纜解決辦法在純鋁中加入適當(dāng)量的硅、銅、鎂、鋅、錳等合金元素制成在純鋁中加入適當(dāng)量的硅、銅、鎂、鋅、錳等合金元素制成鋁合金鋁合金鋁合金保持了純鋁的基本物化性能。如相對密度小、導(dǎo)電、鋁合金保持了純鋁的基本物化性能。如相對密度小、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐蝕性好等，且強(qiáng)度有了大幅度上升。導(dǎo)熱、耐蝕性好等，且強(qiáng)度有了大幅度上升。 鋁合金：熱處理后強(qiáng)度高、密度小，因此，比強(qiáng)度高，是重要的航空材料 ,可通過變形或熱處理強(qiáng)化鋁合金的分類？鋁合金按其成分和生產(chǎn)工藝特點(diǎn)的不同，可分為鋁合金按其成分和生產(chǎn)工藝特點(diǎn)的不同，可分為

37、：共晶點(diǎn)共晶點(diǎn)鋁合金的分類鋁合金的分類鑄造鋁合金鑄造鋁合金（D D以右）以右）不能熱處理強(qiáng)化鋁合金不能熱處理強(qiáng)化鋁合金能熱處理強(qiáng)化鋁合金能熱處理強(qiáng)化鋁合金變形鋁合金變形鋁合金（D D以左）以左）變形鋁合金的分類？根據(jù)性能特點(diǎn)和用途可分為：根據(jù)性能特點(diǎn)和用途可分為：硬鋁硬鋁防銹鋁防銹鋁超硬鋁超硬鋁不可熱處理強(qiáng)化。 可熱處理強(qiáng)化。鍛鍛 鋁鋁編編 號號2 2：銅（：銅（CuCu）為主要合金元素的鋁合金）為主要合金元素的鋁合金3 3：錳（：錳（Mn) Mn) 為主要合金元素的鋁合金為主要合金元素的鋁合金4: 4: 硅（硅（SiSi）為主要合金元素的鋁合金）為主要合金元素的鋁合金5 5：鎂（：鎂（MgM

38、g）為主要合金元素的鋁合金）為主要合金元素的鋁合金6 6：鎂和硅（：鎂和硅（Mg/Si)Mg/Si)為主要合金元素的鋁合金為主要合金元素的鋁合金7: 7: 鋅（鋅（ZnZn）為主要合金元素的鋁合金）為主要合金元素的鋁合金形變鋁合金形變鋁合金: :根據(jù)國標(biāo)規(guī)定采用國際四位數(shù)字根據(jù)國標(biāo)規(guī)定采用國際四位數(shù)字體系牌號體系牌號; ;例如例如2014,50062014,5006其它字母表示改型合金其它字母表示改型合金第三、四位：區(qū)分同一組的不同合金。第三、四位：區(qū)分同一組的不同合金。識別牌號: 2A11(LY11);2A11(LY11);7A04(LC4);7A04(LC4);2A50(LD5)2A50(

39、LD5)3A21(LF21)3A21(LF21)鑄造鑄造鋁合金鋁合金: :Al-Si合金Al-Cu合金Al- Mg合金Al- Zn合金ZL1XXZL2XXZL3XXZL4XX鋁合金的用途鋁合金的用途1 1防銹鋁防銹鋁 （鋁錳合金）（鋁錳合金）成分：成分：ALMnALMn（主）（主）MgMg；MnMn、MgMg的作用：的作用： 提高抗腐蝕性提高抗腐蝕性能及塑性，固溶強(qiáng)化。能及塑性，固溶強(qiáng)化。性能：性能：抗蝕性高，塑性和焊接性好，不能熱處理強(qiáng)化，可冷抗蝕性高，塑性和焊接性好，不能熱處理強(qiáng)化，可冷變形強(qiáng)化。變形強(qiáng)化。應(yīng)用：應(yīng)用：主用于制作耐蝕性要求高的容器、管道、蒙皮及受力主用于制作耐蝕性要求高的容

40、器、管道、蒙皮及受力不大的結(jié)構(gòu)件，不大的結(jié)構(gòu)件，如油箱、導(dǎo)管如油箱、導(dǎo)管、鉚釘（、鉚釘（3A213A21）及生活器皿等。）及生活器皿等。 變形鋁合金變形鋁合金衛(wèi)星天線衛(wèi)星天線（LF2）鋁合金的用途鋁合金的用途鋁合金的用途鋁合金的用途2 2硬鋁硬鋁 （鋁銅合金）（鋁銅合金）成分：成分：AlCuMg(Mn)AlCuMg(Mn)元素作用：元素作用： CuCu、Mg:Mg:形成強(qiáng)化相（形成強(qiáng)化相（CuAL2CuAL2、CuMgAL2CuMgAL2），時(shí)效），時(shí)效強(qiáng)化；強(qiáng)化；MnMn提高抗腐蝕性能；固溶強(qiáng)化。提高抗腐蝕性能；固溶強(qiáng)化。性能：性能：強(qiáng)度較高，塑性好，可時(shí)效強(qiáng)化（強(qiáng)度較高，塑性好，可時(shí)效強(qiáng)化（“淬火時(shí)效淬火時(shí)效”后后抗拉強(qiáng)度可達(dá)抗拉強(qiáng)度可達(dá) 420Mpa420Mpa）；耐蝕性差，常在硬鋁材表面包覆一）；耐蝕性差，常在硬鋁材表面包覆一層純鋁