第四章金屬材料及其熱處理

1、第一節(jié) 金屬材料的力學(xué)性能【學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)】1 1了解金屬材料力學(xué)性能的主要指標(biāo)和符號。了解金屬材料力學(xué)性能的主要指標(biāo)和符號。2 2了解屈服點(diǎn)（屈服強(qiáng)度）、抗拉強(qiáng)度、斷了解屈服點(diǎn)（屈服強(qiáng)度）、抗拉強(qiáng)度、斷后伸長率、斷面收縮率的計(jì)算方法。后伸長率、斷面收縮率的計(jì)算方法。3 3了解布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度試驗(yàn)了解布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度試驗(yàn)的應(yīng)用。的應(yīng)用。一、力學(xué)性能的有關(guān)概念一、力學(xué)性能的有關(guān)概念1.1.載荷載荷金屬材料在加工和使用過程中所受的作用力稱為載金屬材料在加工和使用過程中所受的作用力稱為載荷（或稱負(fù)載、負(fù)荷）。荷（或稱負(fù)載、負(fù)荷）。靜載荷、沖擊載荷和交變載荷靜載荷、沖擊載荷和

2、交變載荷 2 2內(nèi)力、應(yīng)力內(nèi)力、應(yīng)力材料內(nèi)部的一部分對另一部分的作用力稱為內(nèi)力材料內(nèi)部的一部分對另一部分的作用力稱為內(nèi)力 單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力（N/mm2N/mm2或或MPaMPa）3.3.桿件的基本變形桿件的基本變形拉伸與壓縮拉伸與壓縮 剪切剪切 扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn) 彎曲彎曲二、力學(xué)性能指標(biāo)二、力學(xué)性能指標(biāo)拉伸試驗(yàn)拉伸試驗(yàn): :長試樣長試樣: :L0L0=10=10d0d0 短試樣短試樣: :L0L0=5=5d0d0；L L0 0試樣長度，試樣長度，d d0 0試樣直徑試樣直徑拉伸曲線拉伸曲線( (力力伸長曲線伸長曲線) )彈性變形階段彈性變形階段; ;屈服階段屈服階段;

3、;強(qiáng)化階段強(qiáng)化階段縮頸階段縮頸階段力力伸長曲線伸長曲線1.強(qiáng)度強(qiáng)度強(qiáng)度是指金屬材料在靜載荷作用下抵抗變形或破壞的能力 （）屈服強(qiáng)度（）屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度是指在拉伸試驗(yàn)過程中載荷不增加（保持恒定）的情況下，拉伸試樣仍然能繼續(xù)伸長（變形）時(shí)的應(yīng)力 ReL= 0sFS（2 2）抗拉強(qiáng)度）抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度又稱抗拉極限、斷裂極限，指材料斷裂前抗拉強(qiáng)度又稱抗拉極限、斷裂極限，指材料斷裂前所能承受的最大抵抗應(yīng)力所能承受的最大抵抗應(yīng)力, ,用符號用符號R Rm m表示表示 Rm= 2 2塑性塑性塑性是金屬材料在斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能塑性是金屬材料在斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力力 0bFS（1 1）斷后伸

4、長率）斷后伸長率拉伸試樣拉斷后的標(biāo)距伸長量與原始標(biāo)距的百分比拉伸試樣拉斷后的標(biāo)距伸長量與原始標(biāo)距的百分比稱為斷后伸長率，用符號稱為斷后伸長率，用符號A A或或A A11.311.3表示表示 A或A11.3= （2 2）斷面收縮率）斷面收縮率斷面收縮率是指拉伸試樣拉斷后頸縮處橫截面積的斷面收縮率是指拉伸試樣拉斷后頸縮處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比，用最大縮減量與原始橫截面積的百分比，用Z Z表示表示 Z= 00()100%ULLL00()100%USSS3 3硬度硬度硬度是指金屬材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、硬度是指金屬材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力。它是衡

5、量金屬材料軟硬程度壓痕或劃痕的能力。它是衡量金屬材料軟硬程度的一種性能指標(biāo)的一種性能指標(biāo) （1）布氏硬度）布氏硬度原理是用一定直徑的硬質(zhì)合金球，以匹配的試驗(yàn)力原理是用一定直徑的硬質(zhì)合金球，以匹配的試驗(yàn)力壓入試樣表面，保持規(guī)定的時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，壓入試樣表面，保持規(guī)定的時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，測量試樣表面的壓痕直徑測量試樣表面的壓痕直徑d d，然后根據(jù)壓痕直徑計(jì)，然后根據(jù)壓痕直徑計(jì)算其硬度值的方法算其硬度值的方法 布氏硬度符號布氏硬度符號HBW HBW 例例:150HBW10/1000/30:150HBW10/1000/30 （2 2）洛氏硬度）洛氏硬度洛氏硬度試驗(yàn)是用錐角為洛氏硬度試驗(yàn)是用錐角為

6、120120的金剛石圓錐體或的金剛石圓錐體或直徑為直徑為1.5875mm1.5875mm的球（鋼的球（鋼球或硬質(zhì)合金球）作為壓球或硬質(zhì)合金球）作為壓頭，加上定載荷（載荷先頭，加上定載荷（載荷先后兩次施加），使壓頭壓后兩次施加），使壓頭壓入試樣表面，根據(jù)壓痕深入試樣表面，根據(jù)壓痕深度確定其硬度值度確定其硬度值 A A、B B、C C三種標(biāo)尺三種標(biāo)尺 標(biāo)尺標(biāo)尺壓頭壓頭初試驗(yàn)力初試驗(yàn)力/N/N主試驗(yàn)力主試驗(yàn)力適用測試材料適用測試材料有效值有效值HRAHRA120120的金剛石圓錐體的金剛石圓錐體98.07kg98.07kg490.3kg490.3kg硬質(zhì)合金、表硬質(zhì)合金、表面淬火鋼面淬火鋼20208

7、888HRBHRB直徑為直徑為1.5875mm1.5875mm的球的球98.07kg98.07kg882.6kg882.6kg退火鋼、非鐵退火鋼、非鐵金屬金屬2020100100HRCHRC120120的金剛石圓錐體的金剛石圓錐體98.07kg98.07kg1373kg1373kg一般淬火鋼件一般淬火鋼件20207070（3 3）維氏硬度）維氏硬度將相對面夾角為將相對面夾角為136136的正四棱錐體金剛石作為壓頭，的正四棱錐體金剛石作為壓頭，在規(guī)定的試驗(yàn)力在規(guī)定的試驗(yàn)力F F作用下，壓入試樣表面，保持規(guī)作用下，壓入試樣表面，保持規(guī)定時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，測出壓痕的對角線長度定時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，

8、測出壓痕的對角線長度后，查表得出維氏硬度值后，查表得出維氏硬度值 例例: :640HV30640HV30表示用表示用30kgf30kgf試驗(yàn)力，保持試驗(yàn)力，保持101015s15s時(shí)測時(shí)測得的維氏硬度值是得的維氏硬度值是640640。4 4韌性韌性韌性又稱沖擊韌性，是指材料抵抗沖擊載荷作用而韌性又稱沖擊韌性，是指材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的的能力，用沖斷試樣單位面積所消耗的不破壞的的能力，用沖斷試樣單位面積所消耗的功來表示功來表示 k=Ak/A=G(H-h)/A 5 5疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度金屬材料在無限多次交變載荷作用下而不破壞的最金屬材料在無限多次交變載荷作用下而不破壞的最大應(yīng)力稱為疲勞強(qiáng)度或

9、疲勞極限大應(yīng)力稱為疲勞強(qiáng)度或疲勞極限 一般試驗(yàn)時(shí)規(guī)定，鋼在經(jīng)受一般試驗(yàn)時(shí)規(guī)定，鋼在經(jīng)受107107次、有色金屬經(jīng)受次、有色金屬經(jīng)受108108次交變載荷作用時(shí)不產(chǎn)生斷裂的最大應(yīng)力稱為次交變載荷作用時(shí)不產(chǎn)生斷裂的最大應(yīng)力稱為疲勞強(qiáng)度。當(dāng)施加的交變應(yīng)力是對稱循環(huán)應(yīng)力，疲勞強(qiáng)度。當(dāng)施加的交變應(yīng)力是對稱循環(huán)應(yīng)力，所得的疲勞強(qiáng)度用所得的疲勞強(qiáng)度用-1-1表示。表示。 疲勞斷裂與靜載荷斷裂不同，不論是塑性材料還是疲勞斷裂與靜載荷斷裂不同，不論是塑性材料還是脆性材料，疲勞斷裂都是突然發(fā)生的，會(huì)造成很脆性材料，疲勞斷裂都是突然發(fā)生的，會(huì)造成很嚴(yán)重事故嚴(yán)重事故 第二節(jié)第二節(jié) 非合金鋼（碳素鋼）非合金鋼（碳素鋼）

10、【學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)】1了解非合金鋼的分類。2掌握非合金鋼牌號的含義及應(yīng)用。一、非合金鋼的分類一、非合金鋼的分類1 1按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分（1 1）低碳鋼）低碳鋼 指碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)指碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w wc c0.25%0.25%的鐵碳合的鐵碳合金。金。（2 2）中碳鋼）中碳鋼 指碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)指碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w wc=0.25%c=0.25%0.6%0.6%的鐵的鐵碳合金。碳合金。（3 3）高碳鋼）高碳鋼 指碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)指碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w wc c0.6%0.6%的鐵碳合金的鐵碳合金。2 2按主要質(zhì)量等級分按主要質(zhì)量等級分根據(jù)鋼中的硫、磷含量來劃分。根據(jù)鋼中的硫、磷含量來劃分。（1 1）普通質(zhì)

11、量非合金鋼。）普通質(zhì)量非合金鋼。（2 2）優(yōu)質(zhì)非合金鋼）優(yōu)質(zhì)非合金鋼（3 3）特殊質(zhì)量非合金鋼）特殊質(zhì)量非合金鋼3 3按用途分按用途分（1 1）碳素結(jié)構(gòu)鋼）碳素結(jié)構(gòu)鋼 用于制造各種機(jī)械零件和工程結(jié)用于制造各種機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)件，其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般小于構(gòu)件，其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般小于0.7%0.7%。（2 2）碳素工具鋼）碳素工具鋼 用于制造各類工具，如刃具、模用于制造各類工具，如刃具、模具、量具等，其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般大于具、量具等，其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般大于0.7%0.7%。二、非合金鋼的牌號及用途二、非合金鋼的牌號及用途1 1碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號由代表屈服強(qiáng)度字母碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號由

12、代表屈服強(qiáng)度字母Q Q、屈服強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度數(shù)值、質(zhì)量等級符號、脫氧方法符號四部分組成。數(shù)值、質(zhì)量等級符號、脫氧方法符號四部分組成。質(zhì)量等級分質(zhì)量等級分A A、B B、C C、D D四級，質(zhì)量依次提高；脫四級，質(zhì)量依次提高；脫氧方法用氧方法用F F、b b、Z Z、TZTZ分別表示沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、分別表示沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼，鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼符號鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼，鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼符號通?？梢允÷浴Ｍǔ？梢允÷浴＠纾?，Q235Q235A AF F表示屈服強(qiáng)度表示屈服強(qiáng)度235MPa235MPa，質(zhì)量等級，質(zhì)量等級為為A A級，脫氧方法為沸騰鋼的碳素結(jié)構(gòu)鋼。級，脫氧方法

13、為沸騰鋼的碳素結(jié)構(gòu)鋼。主要用于制造螺栓、螺母、拉桿、銷等零件。主要用于制造螺栓、螺母、拉桿、銷等零件。2 2優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字表示，數(shù)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字表示，數(shù)字表示平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬分?jǐn)?shù)。如字表示平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬分?jǐn)?shù)。如4040鋼，表鋼，表示平均示平均w wc=0.4%c=0.4%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 3 3碳素工具鋼碳素工具鋼碳素工具鋼的牌號以碳素工具鋼的牌號以 “T T” （“碳碳”字漢語拼音字字漢語拼音字首）加數(shù)字組成，數(shù)字表示平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的首）加數(shù)字組成，數(shù)字表示平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分?jǐn)?shù)。如千分?jǐn)?shù)。

14、如T8T8表示平均表示平均w wc=0.8%c=0.8%的碳素工具鋼的碳素工具鋼 第三節(jié)第三節(jié) 鋼的熱處理鋼的熱處理【學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)】1 1掌握非合金鋼常用熱處理的工藝方法。掌握非合金鋼常用熱處理的工藝方法。2 2掌握非合金鋼常用熱處理的目的。掌握非合金鋼常用熱處理的目的。一、鋼的退火和正火一、鋼的退火和正火1退火退火是將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間，然后緩慢冷卻退火是將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間，然后緩慢冷卻（爐冷）的熱處理工藝。（爐冷）的熱處理工藝。退火的目的有：（1 1）降低硬度，以利于切削加工。）降低硬度，以利于切削加工。（2 2）提高塑性和韌性，以利于冷變形加工。（）提高塑性

15、和韌性，以利于冷變形加工。（3 3）消除組織缺陷消除組織缺陷, ,（4 4）消除鋼中的殘余內(nèi)應(yīng)力，防）消除鋼中的殘余內(nèi)應(yīng)力，防止變形與開裂止變形與開裂 名稱名稱定義定義目的目的應(yīng)用應(yīng)用完全退火完全退火將鋼完全奧氏體化后緩慢將鋼完全奧氏體化后緩慢冷卻，獲得接近平衡冷卻，獲得接近平衡組織的退火組織的退火細(xì)化晶粒，消除過熱組織，細(xì)化晶粒，消除過熱組織，降低硬度和改善切削加工降低硬度和改善切削加工性能性能主要用于亞共析鋼主要用于亞共析鋼的鑄、鍛件，的鑄、鍛件，有時(shí)也用于焊有時(shí)也用于焊接結(jié)構(gòu)接結(jié)構(gòu)球化退火球化退火使鋼中的碳化物球狀化而使鋼中的碳化物球狀化而進(jìn)行的退火進(jìn)行的退火使鋼中的滲碳體球狀化，以使鋼

16、中的滲碳體球狀化，以降低鋼的硬度，改善切削降低鋼的硬度，改善切削加工性，并為以后的熱處加工性，并為以后的熱處理做好組織準(zhǔn)備。若鋼的理做好組織準(zhǔn)備。若鋼的原始組織中有嚴(yán)重的網(wǎng)狀原始組織中有嚴(yán)重的網(wǎng)狀滲碳體，則在球化退火前滲碳體，則在球化退火前應(yīng)進(jìn)行正火消除，以保證應(yīng)進(jìn)行正火消除，以保證球化退火效果球化退火效果主要用于共析鋼和主要用于共析鋼和過共析鋼過共析鋼去應(yīng)力退去應(yīng)力退火火為去除工件的內(nèi)應(yīng)力而進(jìn)為去除工件的內(nèi)應(yīng)力而進(jìn)行的退火行的退火為了消除殘余應(yīng)力為了消除殘余應(yīng)力主要用于消除鑄、主要用于消除鑄、鍛、焊接件、鍛、焊接件、冷沖壓件以及冷沖壓件以及機(jī)加工件中的機(jī)加工件中的殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力2 2正火正

17、火正火是將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間后出爐正火是將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間后出爐空冷的熱處理工藝。空冷的熱處理工藝。正火的目的正火的目的:細(xì)化晶粒，均勻組織，提高機(jī)械性能。細(xì)化晶粒，均勻組織，提高機(jī)械性能。對于中、低碳鋼，可提高硬度，改善切削加工性；對于中、低碳鋼，可提高硬度，改善切削加工性；對于高碳鋼，過高的硬度不利于切削加工，可消對于高碳鋼，過高的硬度不利于切削加工，可消除鋼中網(wǎng)狀滲碳體，為球化退火作準(zhǔn)備；對于性除鋼中網(wǎng)狀滲碳體，為球化退火作準(zhǔn)備；對于性能要求不高的零件，可代替調(diào)質(zhì)處理作為最終熱能要求不高的零件，可代替調(diào)質(zhì)處理作為最終熱處理。處理。二、鋼的淬火二、鋼的淬火淬火是將

18、鋼加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，然后淬火是將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，然后快速冷卻的熱處理工藝。常見的淬火介質(zhì)有水快速冷卻的熱處理工藝。常見的淬火介質(zhì)有水（鹽水）、油等。（鹽水）、油等。淬火的目的淬火的目的: :提高鋼的硬度、強(qiáng)度和耐磨性，是強(qiáng)化提高鋼的硬度、強(qiáng)度和耐磨性，是強(qiáng)化鋼材的重要熱處理工藝。鋼材的重要熱處理工藝。（1 1）淬硬性。）淬硬性。淬硬性是指鋼經(jīng)淬火后達(dá)到的最高硬淬硬性是指鋼經(jīng)淬火后達(dá)到的最高硬度，主要取決于鋼中的含碳量度，主要取決于鋼中的含碳量 （2 2）淬透性。）淬透性。淬透性是指鋼經(jīng)淬火后獲得淬硬層深淬透性是指鋼經(jīng)淬火后獲得淬硬層深度的能力，淬透性愈好，淬硬層愈厚

19、。淬透性主度的能力，淬透性愈好，淬硬層愈厚。淬透性主要取決于鋼的化學(xué)成分和淬火冷卻方式要取決于鋼的化學(xué)成分和淬火冷卻方式 三、鋼的回火三、鋼的回火1 1低溫回火（低溫回火（150150250250）低溫回火的目的是降低淬火鋼內(nèi)應(yīng)力，提高韌性，并保持高低溫回火的目的是降低淬火鋼內(nèi)應(yīng)力，提高韌性，并保持高的硬度和耐磨性。主要用于高碳工具鋼和合金刃具鋼、量的硬度和耐磨性。主要用于高碳工具鋼和合金刃具鋼、量具、滾動(dòng)軸承、冷作模具和要求硬而耐磨的零件。具、滾動(dòng)軸承、冷作模具和要求硬而耐磨的零件。2 2中溫回火（中溫回火（250250500500）中溫回火的目的是使淬火鋼件具有高的彈性極限、屈服強(qiáng)度中溫回

20、火的目的是使淬火鋼件具有高的彈性極限、屈服強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)捻g性。主要用于制造彈性零件（如彈簧、發(fā)條）和適當(dāng)?shù)捻g性。主要用于制造彈性零件（如彈簧、發(fā)條）和熱鍛模具等。和熱鍛模具等。3 3高溫回火（高溫回火（500500650650）高溫回火的目的是使零件獲得良好綜合力學(xué)性能，即零件不高溫回火的目的是使零件獲得良好綜合力學(xué)性能，即零件不僅具有較高的強(qiáng)度，而且具有較好的塑性和韌性。生產(chǎn)中僅具有較高的強(qiáng)度，而且具有較好的塑性和韌性。生產(chǎn)中把淬火和高溫回火相結(jié)合的熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)處理，簡把淬火和高溫回火相結(jié)合的熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)處理，簡稱為調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)處理廣泛用于絲桿、連桿、齒輪、曲軸等稱為調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)處理廣

21、泛用于絲桿、連桿、齒輪、曲軸等重要的受力結(jié)構(gòu)零件。重要的受力結(jié)構(gòu)零件。四、鋼的表面熱處理四、鋼的表面熱處理1 1表面淬火表面淬火表面淬火表面淬火是僅對工件表面層進(jìn)行淬火，而心部仍保是僅對工件表面層進(jìn)行淬火，而心部仍保持未淬火狀態(tài)。常用表面淬火有火焰表面淬火、持未淬火狀態(tài)。常用表面淬火有火焰表面淬火、感應(yīng)加熱表面淬火。感應(yīng)加熱表面淬火?；鹧姹砻娲慊鸹鹧姹砻娲慊鹗怯靡胰彩怯靡胰? -氧的混合氣體燃燒的火焰，氧的混合氣體燃燒的火焰，快速加熱，使工件表面層迅速地達(dá)到淬火溫度，快速加熱，使工件表面層迅速地達(dá)到淬火溫度，而后立即噴水或用乳化液進(jìn)行冷卻的一種方法，而后立即噴水或用乳化液進(jìn)行冷卻的一種方法，

22、感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火是把工件放在感應(yīng)器（變磁場）是把工件放在感應(yīng)器（變磁場）中，依靠工件表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，使工件表面瞬中，依靠工件表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，使工件表面瞬時(shí)升到淬火溫度，立即噴水冷卻，使之獲得淬硬時(shí)升到淬火溫度，立即噴水冷卻，使之獲得淬硬表層的熱處理工藝表層的熱處理工藝 2 2化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理（1 1）滲碳）滲碳滲碳是把低碳鋼工件放在活性碳介質(zhì)中，加熱到一滲碳是把低碳鋼工件放在活性碳介質(zhì)中，加熱到一定溫度（一般為定溫度（一般為930930左右），保溫足夠長的時(shí)間，左右），保溫足夠長的時(shí)間，使表面層的碳濃度升高的熱處理工藝使表面層的碳濃度升高的熱處理工藝 （2 2）氮化）氮

23、化氮化是向鋼的表面滲入氮原子以提高表面層氮濃度氮化是向鋼的表面滲入氮原子以提高表面層氮濃度的熱處理工藝的熱處理工藝 氮化以后不需淬火即可獲得很高的硬度（可達(dá)氮化以后不需淬火即可獲得很高的硬度（可達(dá)100010001200HV1200HV），且耐磨性高），且耐磨性高 第四節(jié)第四節(jié) 低合金鋼和合金鋼低合金鋼和合金鋼【學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)】1 1了解低合金鋼牌號的含義及應(yīng)用。了解低合金鋼牌號的含義及應(yīng)用。2 2了解合金鋼牌號的含義及應(yīng)用。了解合金鋼牌號的含義及應(yīng)用。一、低合金鋼一、低合金鋼低合金鋼是合金含量在低合金鋼是合金含量在5%5%以下的鋼。具有較高的屈以下的鋼。具有較高的屈服強(qiáng)度、良好的塑性和韌性

24、及良好的焊接性能。服強(qiáng)度、良好的塑性和韌性及良好的焊接性能。低合金鋼大多數(shù)在熱軋或正火狀態(tài)下使用。低合金鋼大多數(shù)在熱軋或正火狀態(tài)下使用。1 1低合金鋼的分類低合金鋼的分類（1 1）按主要質(zhì)量等級分類）按主要質(zhì)量等級分類低合金鋼按主要質(zhì)量等級可分為普通質(zhì)量低合金鋼、優(yōu)質(zhì)低低合金鋼按主要質(zhì)量等級可分為普通質(zhì)量低合金鋼、優(yōu)質(zhì)低合金鋼和特殊質(zhì)量低合金鋼合金鋼和特殊質(zhì)量低合金鋼。（2 2）按主要性能及使用特性分類）按主要性能及使用特性分類低合金鋼按主要性能及使用特性分類，可分為可焊接的低合低合金鋼按主要性能及使用特性分類，可分為可焊接的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、低合金耐熱鋼、低合金專業(yè)用鋼金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、低合

25、金耐熱鋼、低合金專業(yè)用鋼 2 2低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號及用途低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號及用途低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號由代表屈服強(qiáng)度的漢語拼音首位字母、屈服強(qiáng)度數(shù)值、質(zhì)量等級符號（A、B、C、D、E）、脫氧方法符號（F、b、Z和TZ，其中Z和TZ可省略） 二、合金鋼二、合金鋼1 1合金鋼的分類合金鋼的分類（1 1）按其主要質(zhì)量等級分）按其主要質(zhì)量等級分合金鋼按主要質(zhì)量等級可分為優(yōu)質(zhì)合金鋼和特殊質(zhì)合金鋼按主要質(zhì)量等級可分為優(yōu)質(zhì)合金鋼和特殊質(zhì)量合金鋼。量合金鋼。（2 2）按主要性能及使用特性分）按主要性能及使用特性分合金鋼按主要性能及使用特性可分為：合金鋼按主要性能及使用特性可分為：合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)

26、構(gòu)鋼 用于制造重要機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)；用于制造重要機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)；合金工具鋼合金工具鋼 用于制造重要的刃具、量具和模具；用于制造重要的刃具、量具和模具；特殊性能鋼特殊性能鋼 具有特殊的物理、化學(xué)性能的鋼。具有特殊的物理、化學(xué)性能的鋼。2 2合金鋼的牌號及用途合金鋼的牌號及用途合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號采用合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號采用“二位數(shù)字加元素符號加數(shù)字二位數(shù)字加元素符號加數(shù)字”表示。表示。前面的二位數(shù)字表示鋼的平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬分?jǐn)?shù)，元素前面的二位數(shù)字表示鋼的平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬分?jǐn)?shù)，元素符號表示鋼中所含的合金元素，而元素符號后面數(shù)字表示符號表示鋼中所含的合金元素，而元素符號后面數(shù)字表示該元素平均含量的

27、質(zhì)量分?jǐn)?shù)該元素平均含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù) (1)(1)機(jī)械制造用鋼機(jī)械制造用鋼1 1）合金滲碳鋼）合金滲碳鋼 用于制造滲碳零件的合金鋼用于制造滲碳零件的合金鋼 2 2）合金調(diào)質(zhì)鋼）合金調(diào)質(zhì)鋼 指經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理（淬火指經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理（淬火+ +高溫回火）后使用高溫回火）后使用的合金結(jié)構(gòu)鋼的合金結(jié)構(gòu)鋼 3 3）合金彈簧鋼）合金彈簧鋼 用于制造各種彈簧的專用結(jié)構(gòu)鋼用于制造各種彈簧的專用結(jié)構(gòu)鋼 （2 2）滾動(dòng)軸承鋼）滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼是制造各種滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體和內(nèi)外套圈的專用鋼 （3 3）合金工具鋼）合金工具鋼1 1）合金刃具鋼）合金刃具鋼合金刃具鋼分為低合金刃具鋼和高速鋼。合金刃具鋼分為低合金刃具鋼和高速鋼。

28、低合金刃具鋼低合金刃具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入少量合是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素形成的一類鋼金元素形成的一類鋼高速鋼高速鋼是一種含鎢、鉻、釩等多種元素的高合金刃是一種含鎢、鉻、釩等多種元素的高合金刃具鋼。經(jīng)過適當(dāng)熱處理后，具有高的硬度、紅硬具鋼。經(jīng)過適當(dāng)熱處理后，具有高的硬度、紅硬性和耐磨性性和耐磨性 2 2）合金模具鋼）合金模具鋼3 3）合金量具鋼）合金量具鋼（4 4）特殊性能鋼）特殊性能鋼1 1）不銹鋼）不銹鋼不銹鋼是指在腐蝕介質(zhì)中具有高的抗腐蝕能力的鋼。不銹鋼是指在腐蝕介質(zhì)中具有高的抗腐蝕能力的鋼。鉻不銹鋼常用的不銹鋼牌號有鉻不銹鋼常用的不銹鋼牌號有1Cr131Cr13、2

29、Cr132Cr13、3Cr133Cr13、4Cr134Cr13，鋼中的鉻含量約為鋼中的鉻含量約為13%13%，碳含量為，碳含量為0.1%0.1%0.4%0.4%。鉻鎳不銹鋼主要用于制造在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中工作的設(shè)備，常用鉻鎳不銹鋼主要用于制造在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中工作的設(shè)備，常用牌號有牌號有0Cr18Ni90Cr18Ni9、00Cr18Ni900Cr18Ni9。2 2）耐熱鋼）耐熱鋼耐熱鋼是指在高溫下不發(fā)生氧化并具有較高強(qiáng)度的鋼。耐熱鋼是指在高溫下不發(fā)生氧化并具有較高強(qiáng)度的鋼。常用牌號有常用牌號有15CrMo15CrMo、4Cr9Si24Cr9Si2、1Cr13SiAl1Cr13SiAl等。等。3 3）耐磨

30、鋼）耐磨鋼是指在強(qiáng)烈沖擊載荷下發(fā)生沖擊硬化，從而獲得高的耐磨性是指在強(qiáng)烈沖擊載荷下發(fā)生沖擊硬化，從而獲得高的耐磨性的高錳鋼。常用的牌號為的高錳鋼。常用的牌號為Mn13Mn13。 第五節(jié)第五節(jié) 鑄鐵和鑄鋼鑄鐵和鑄鋼【學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)】1 1了解灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵的牌號含義及了解灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵的牌號含義及應(yīng)用。應(yīng)用。2 2了解鑄鋼的牌號含義及應(yīng)用。了解鑄鋼的牌號含義及應(yīng)用。一、鑄鐵一、鑄鐵鑄鐵是碳含量大于鑄鐵是碳含量大于2.0%2.0%的鐵碳合金的鐵碳合金 鑄鐵具有良好的鑄造性、耐磨性、減振性和切削加鑄鐵具有良好的鑄造性、耐磨性、減振性和切削加工性及一定的力學(xué)性能工性及一定的力

31、學(xué)性能 1 1白口鑄鐵白口鑄鐵白口鑄鐵中的碳以滲碳體形式（白口鑄鐵中的碳以滲碳體形式（Fe3CFe3C）存在，斷口）存在，斷口呈亮白色，白口鑄鐵硬而脆，切削加工困難，很呈亮白色，白口鑄鐵硬而脆，切削加工困難，很少具有實(shí)用價(jià)值，常作為煉鋼用原料等少具有實(shí)用價(jià)值，常作為煉鋼用原料等。2 2灰鑄鐵灰鑄鐵灰鑄鐵中的碳主要以片狀石墨的形態(tài)存在，斷口呈灰鑄鐵中的碳主要以片狀石墨的形態(tài)存在，斷口呈暗灰色，具有良好的鑄造性、減振性、耐磨性及暗灰色，具有良好的鑄造性、減振性、耐磨性及切削加工性，是目前生產(chǎn)中應(yīng)用最多的一種鑄鐵，切削加工性，是目前生產(chǎn)中應(yīng)用最多的一種鑄鐵，廣泛用于制造各種機(jī)架、底座、箱體、缸套等。

32、廣泛用于制造各種機(jī)架、底座、箱體、缸套等?；诣T鐵的牌號以灰鑄鐵的牌號以“HTHT” （“灰鐵灰鐵”的漢語拼音字首）的漢語拼音字首）加數(shù)字表示，數(shù)字表示其最低抗拉強(qiáng)度。加數(shù)字表示，數(shù)字表示其最低抗拉強(qiáng)度。 3 3可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵中的碳是以團(tuán)絮狀石墨形式存在可鍛鑄鐵中的碳是以團(tuán)絮狀石墨形式存在可鍛鑄鐵牌號由可鍛鑄鐵牌號由“KTKT”（“可鐵可鐵”兩字漢語拼音字首）和代兩字漢語拼音字首）和代表類別的字母（表類別的字母（H H、B B、Z Z）及后面兩組數(shù)字組成。其中，）及后面兩組數(shù)字組成。其中，“H H”代表黑心，代表黑心，“B B”代表代表“白心白心”，“Z Z”代表珠光體基體；代表珠光體

33、基體；兩組數(shù)字分別代表最低抗拉強(qiáng)度和最低伸長率。如兩組數(shù)字分別代表最低抗拉強(qiáng)度和最低伸長率。如KTH330-08KTH330-08。4球墨鑄鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵是指球墨鑄鐵是指石墨以球狀形式存在的鑄鐵石墨以球狀形式存在的鑄鐵球墨鑄鐵的牌號由球墨鑄鐵的牌號由“QTQT” （“球鐵球鐵”兩字漢語拼音兩字漢語拼音字首）及兩組數(shù)字組成。兩組數(shù)字分別表示最低字首）及兩組數(shù)字組成。兩組數(shù)字分別表示最低抗拉強(qiáng)度和最低伸長率。如抗拉強(qiáng)度和最低伸長率。如QT400-15QT400-15。 1 1碳素鑄鋼碳素鑄鋼碳素鑄鋼又叫鑄造碳鋼，簡稱鑄鋼碳素鑄鋼又叫鑄造碳鋼，簡稱鑄鋼鑄鋼的牌號用鑄鋼的牌號用“ZGZG”（“鑄鋼

34、鑄鋼”兩字漢語拼音字首）兩字漢語拼音字首）加兩組數(shù)字組成。兩組數(shù)字分別表示屈服強(qiáng)度和加兩組數(shù)字組成。兩組數(shù)字分別表示屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的最小值。如抗拉強(qiáng)度的最小值。如ZG200ZG200400400表示屈服強(qiáng)度表示屈服強(qiáng)度不低于不低于200MPa200MPa，抗拉強(qiáng)度不低于，抗拉強(qiáng)度不低于400MPa400MPa的鑄鋼。的鑄鋼。2 2合金鑄鋼合金鑄鋼用鑄造方法制成的合金鋼稱為合金鑄鋼用鑄造方法制成的合金鋼稱為合金鑄鋼 第六節(jié)第六節(jié) 有色金屬簡介有色金屬簡介【學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)】1 1了解常用有色金屬（銅合金、鋁合金）的牌號及應(yīng)用。了解常用有色金屬（銅合金、鋁合金）的牌號及應(yīng)用。2 2了解軸承合金

35、的牌號及應(yīng)用。了解軸承合金的牌號及應(yīng)用。一、鋁及鋁合金一、鋁及鋁合金1 1純鋁純鋁2 2鋁合金鋁合金在純鋁中加入一種或幾種其它元素（如銅、鎂、硅、在純鋁中加入一種或幾種其它元素（如銅、鎂、硅、錳、鋅等）形成的非鐵金屬稱為鋁合金錳、鋅等）形成的非鐵金屬稱為鋁合金 （1 1）鋁合金的分類）鋁合金的分類鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩 變形鋁合金包括防銹鋁、硬鋁、超硬鋁、和鍛鋁變形鋁合金包括防銹鋁、硬鋁、超硬鋁、和鍛鋁 鑄造鋁合金是指用鑄造成形工藝直接獲得零件的鋁鑄造鋁合金是指用鑄造成形工藝直接獲得零件的鋁合金，主要有合金，主要有Al-SiAl-Si系、系、Al-

36、CuAl-Cu系、系、Al-MgAl-Mg系和系和Al-Al-ZnZn系合金等。系合金等。（2 2）鋁合金的牌號和用途）鋁合金的牌號和用途1 1）變形鋁合金的牌號和用途）變形鋁合金的牌號和用途類別類別舊代號舊代號新牌號新牌號主要特性主要特性用途舉例用途舉例防銹鋁防銹鋁LF2LF25A025A02熱處理不能強(qiáng)化，強(qiáng)度不熱處理不能強(qiáng)化，強(qiáng)度不高，塑性與耐腐蝕性高，塑性與耐腐蝕性好，焊接性好好，焊接性好油箱，導(dǎo)管，液體容器，防銹蒙油箱，導(dǎo)管，液體容器，防銹蒙皮等皮等LF21LF213A213A21硬鋁硬鋁LY12LY122A122A12可熱處理強(qiáng)化，力學(xué)性能可熱處理強(qiáng)化，力學(xué)性能良好，但耐腐蝕性不良

37、好，但耐腐蝕性不高高中等強(qiáng)度的零件和構(gòu)件，如飛機(jī)中等強(qiáng)度的零件和構(gòu)件，如飛機(jī)零部件及儀表零件等零部件及儀表零件等超硬鋁超硬鋁LC4LC47A047A04可熱處理強(qiáng)化，室溫強(qiáng)度可熱處理強(qiáng)化，室溫強(qiáng)度高，塑性較低，耐腐高，塑性較低，耐腐蝕性不高蝕性不高高載荷零件，如飛機(jī)上的大梁，高載荷零件，如飛機(jī)上的大梁，桁條，加強(qiáng)框，起落架等桁條，加強(qiáng)框，起落架等鍛鋁鍛鋁LD5LD52A502A50高強(qiáng)度鍛鋁，鍛造性能好，高強(qiáng)度鍛鋁，鍛造性能好，耐腐蝕性不高，切削耐腐蝕性不高，切削加工性好加工性好形狀復(fù)雜和中等強(qiáng)度的鍛件，沖形狀復(fù)雜和中等強(qiáng)度的鍛件，沖壓件壓件LD7LD72A702A70耐熱鍛鋁，熱強(qiáng)性較高，耐

38、熱鍛鋁，熱強(qiáng)性較高，耐腐蝕性不高，切削耐腐蝕性不高，切削加工性好加工性好內(nèi)燃機(jī)活塞，葉輪，在高溫下工內(nèi)燃機(jī)活塞，葉輪，在高溫下工作的復(fù)雜鍛件作的復(fù)雜鍛件2 2）鑄造鋁合金的牌號和用途）鑄造鋁合金的牌號和用途類別類別牌號牌號代號代號性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)用途用途鋁硅合鋁硅合金金ZAlSi12ZAlSi12ZL102ZL102鑄造性能好，耐磨性好，鑄造性能好，耐磨性好，熱脹系數(shù)小，強(qiáng)度中等熱脹系數(shù)小，強(qiáng)度中等形狀復(fù)雜的砂型、金屬型和壓力鑄造零件；形狀復(fù)雜的砂型、金屬型和壓力鑄造零件；要求氣密性的零件要求氣密性的零件ZAlSi7Mg ZAlSi7Mg ZAlSZAlSi7Cui7Cu4 4ZL101ZL1

39、01良好的鑄造性能，力學(xué)性良好的鑄造性能，力學(xué)性能和耐熱性能和耐熱性形狀復(fù)雜的砂型、金屬型和壓力鑄造零件。形狀復(fù)雜的砂型、金屬型和壓力鑄造零件。如飛機(jī)、儀器的零件等如飛機(jī)、儀器的零件等鋁銅合鋁銅合金金ZAlCu5MnZAlCu5MnZL201ZL201耐熱性好，熱強(qiáng)度高，但耐熱性好，熱強(qiáng)度高，但鑄造性能和耐腐蝕性較鑄造性能和耐腐蝕性較差差砂型鑄造在砂型鑄造在175300175300以下工作的零件。以下工作的零件。如缸頭、活塞、支臂等如缸頭、活塞、支臂等鋁鎂合鋁鎂合金金ZAlMg10ZAlMg10ZL301ZL301密度最小，強(qiáng)度最高密度最小，強(qiáng)度最高（355MPa355MPa左右）耐腐蝕左右）

40、耐腐蝕性能好，良好的綜合力性能好，良好的綜合力學(xué)性能和可切削性學(xué)性能和可切削性砂型鑄造的在大氣或海水中工作的零件，砂型鑄造的在大氣或海水中工作的零件，承受大振動(dòng)載荷、工作溫度低于承受大振動(dòng)載荷、工作溫度低于150150的零件的零件鋁鋅合鋁鋅合金金ZAlZn11SZAlZn11Si7i7ZL401ZL401鑄造性能好，力學(xué)性能較鑄造性能好，力學(xué)性能較高，價(jià)格低高，價(jià)格低壓力鑄造的零件，工作溫度不超過壓力鑄造的零件，工作溫度不超過200200，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的汽車、飛機(jī)零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜的汽車、飛機(jī)零件二、銅及銅合金二、銅及銅合金1 1加工銅（工業(yè)純銅）加工銅（工業(yè)純銅）牌號牌號牌號牌號讀讀法法化學(xué)成分化學(xué)成分/%/%用途用途W(wǎng) WCuCuW WBiBiW Wpbpb雜質(zhì)總雜質(zhì)總量量T1T1一號一號銅銅99.9599.950.0010.0010.0030.0030.050.05導(dǎo)電，導(dǎo)熱，耐腐蝕器具材導(dǎo)電，導(dǎo)熱，耐腐蝕器具材料，如電線，蒸發(fā)器，料，如電線，蒸發(fā)器，雷管，儲藏器等雷管，儲藏器等T2T2二號二號銅銅99.9099.900.0010.001000500050.100.10T3T3三號三號銅銅99.7099.700.0020.0020.0100.0100.300.302 2銅合金銅合金（1 1）加工黃銅）加工黃銅1 1）普通黃銅）普通黃銅2 2）特殊黃銅）特殊黃銅合金類合金類型型合金合金