中職學(xué)?！稒C(jī)械基礎(chǔ)》第3章 機(jī)械工程材料

1、 歡迎同學(xué)們光臨歡迎同學(xué)們光臨2014年秋期年秋期第第3章章 機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料第第3章章 機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料教學(xué)目標(biāo)分析教學(xué)目標(biāo)分析 知識與技能目標(biāo)知識與技能目標(biāo)（1）了解常見金屬制品的金屬材料，認(rèn)識金屬材料在生產(chǎn)和生活中的）了解常見金屬制品的金屬材料，認(rèn)識金屬材料在生產(chǎn)和生活中的 廣泛應(yīng)用；廣泛應(yīng)用；（2）知道金屬的物理性能和化學(xué)性能）知道金屬的物理性能和化學(xué)性能（3）了金屬腐蝕的危害，認(rèn)識防止金屬腐蝕的重要性）了金屬腐蝕的危害，認(rèn)識防止金屬腐蝕的重要性（4）明白各種防止金屬腐蝕的方法及其原理）明白各種防止金屬腐蝕的方法及其原理（5）了解金屬的發(fā)展，認(rèn)識科學(xué)的發(fā)展過程）了解金屬

2、的發(fā)展，認(rèn)識科學(xué)的發(fā)展過程3-1 金屬材料的性能金屬材料的性能3.1.1金屬材料性能的分類金屬材料性能的分類 使用性能使用性能 工藝性能工藝性能使用中表現(xiàn)出來的性能使用中表現(xiàn)出來的性能 物理性能物理性能 化學(xué)性能化學(xué)性能 力學(xué)性能力學(xué)性能加工中表現(xiàn)出來的性能加工中表現(xiàn)出來的性能 如：鑄造性、鍛造性、焊接性如：鑄造性、鍛造性、焊接性.3.1.2金屬材料的物理性能金屬材料的物理性能1.密度：密度：2.熔點：熔點：3.熱膨脹性：熱膨脹性：4.導(dǎo)電性：導(dǎo)電性：5.磁性：磁性： 3-1 金屬材料的性能金屬材料的性能金屬單位體積的質(zhì)量金屬單位體積的質(zhì)量 kg/m3輕金屬與重金屬輕金屬與重金屬 界線：界線：

3、 4.5103kg/m3金屬由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的溫度金屬由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的溫度純金屬的熔點固定純金屬的熔點固定合金的熔化是在一個溫度范圍合金的熔化是在一個溫度范圍金屬尺寸溫度變化而改變的性能金屬尺寸溫度變化而改變的性能金屬傳導(dǎo)電流的能力金屬傳導(dǎo)電流的能力金屬的導(dǎo)磁能力金屬的導(dǎo)磁能力 金屬材料的耐腐蝕性和抗氧化性金屬材料的耐腐蝕性和抗氧化性的總稱。金屬在高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性叫做熱的總稱。金屬在高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性叫做熱安定性。安定性。3-1 金屬材料的性能金屬材料的性能3.1.3金屬材料的化學(xué)性能金屬材料的化學(xué)性能1.耐腐蝕性：耐腐蝕性：2.熱安定性：熱安定性： 金屬材料抵抗化學(xué)介質(zhì)腐蝕破金屬材料抵抗

4、化學(xué)介質(zhì)腐蝕破壞作用的能力。腐蝕對金屬材料的危害很大。壞作用的能力。腐蝕對金屬材料的危害很大。因此，要提高金屬材料的耐腐蝕性能。因此，要提高金屬材料的耐腐蝕性能。 解決：防銹層、使用不銹鋼解決：防銹層、使用不銹鋼3-1 金屬材料的性能金屬材料的性能3.1.4金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能外負(fù)荷（外力）的形式：外負(fù)荷（外力）的形式：拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、沖擊、交變。沖擊、交變。指標(biāo)：指標(biāo)：強度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞強度等等強度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞強度等等力學(xué)性能：力學(xué)性能：金屬材料在外力作用下，抵抗破壞的性能金屬材料在外力作用下，抵抗破壞的性能 實驗測定：實驗測

5、定：拉伸試驗、硬度試驗、沖擊試驗、疲勞試驗拉伸試驗、硬度試驗、沖擊試驗、疲勞試驗重慶馬桑溪長江大橋重慶馬桑溪長江大橋 引：引：建造右圖所示的大橋，鋼索要多少建造右圖所示的大橋，鋼索要多少 根？要多大直徑才能承受巨大的負(fù)荷？根？要多大直徑才能承受巨大的負(fù)荷？ 鋼索的強度、塑性至關(guān)重要。鋼索的強度、塑性至關(guān)重要。 3-1 金屬材料的性能金屬材料的性能3.1.4金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能 1.強度強度 金屬材料在靜載荷作用下金屬材料在靜載荷作用下, 抵抗塑性變形抵抗塑性變形 或斷裂的能力?；驍嗔训哪芰?。 拉伸試驗：拉伸試驗：國家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)試樣拉伸試驗機(jī)國家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)試樣拉伸試驗機(jī) 拉伸曲線強度

6、指標(biāo)拉伸曲線強度指標(biāo) 強度指標(biāo)：強度指標(biāo)： （1）屈服強度）屈服強度 （2）抗拉強度）抗拉強度3-1 金屬材料的性能金屬材料的性能3.1.4金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能例：例：45鋼：鋼： 純鋁：純鋁：MPas360MPas80 材料產(chǎn)生屈服時的最小應(yīng)力。材料產(chǎn)生屈服時的最小應(yīng)力。 材料在斷裂前所能承受的最大應(yīng)力。材料在斷裂前所能承受的最大應(yīng)力。0AFSs）（單位：PamN2/0AFbb）（單位：PamN2/ 塑性指標(biāo)：塑性指標(biāo)： （1）延伸率）延伸率 （2）斷面收縮率）斷面收縮率3-1 金屬材料的性能金屬材料的性能3.1.4金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能 2.塑性塑性 金屬材料

7、在靜載荷作用下金屬材料在靜載荷作用下, 產(chǎn)生永久產(chǎn)生永久 變形而不破壞的能力。變形而不破壞的能力。試樣斷裂前后的橫截面收縮率。試樣斷裂前后的橫截面收縮率。%100001LLL例：例：45鋼：鋼： HT200：0%16%40%100010ALA 試樣斷裂前后的長度變化率。試樣斷裂前后的長度變化率。3-1 金屬材料的性能金屬材料的性能3.1.4金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能 3.硬度硬度 金屬材料抵抗局部變形的能力。金屬材料抵抗局部變形的能力。 局部變形指（塑性變形、壓痕、劃痕）局部變形指（塑性變形、壓痕、劃痕） 硬度是材料強度、塑性的綜合體現(xiàn)，是材料硬度是材料強度、塑性的綜合體現(xiàn)，是材料“

8、軟硬軟硬”的標(biāo)志，且檢測的標(biāo)志，且檢測較方便，因此硬度指標(biāo)應(yīng)用廣泛。較方便，因此硬度指標(biāo)應(yīng)用廣泛。 常用指標(biāo)有常用指標(biāo)有: 布氏硬度（布氏硬度（HB）、洛氏硬度）、洛氏硬度(HRC)、維氏硬度、維氏硬度(HV)。硬度試驗硬度試驗 試驗計壓頭加載壓痕測量值指標(biāo)試驗計壓頭加載壓痕測量值指標(biāo)3-1 金屬材料的性能金屬材料的性能3.1.4金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能 3.硬度硬度 金屬材料抵抗局部變形的能力。金屬材料抵抗局部變形的能力。 優(yōu)點是優(yōu)點是:硬度代表性好，能反映試樣平均值，適用于硬度代表性好，能反映試樣平均值，適用于測定灰鑄鐵等較軟材料測定灰鑄鐵等較軟材料(HB450)。 缺點是缺點

9、是:壓痕較大，成品檢驗有困難，測量操作都比壓痕較大，成品檢驗有困難，測量操作都比較費時較費時,不適合薄板不適合薄板。 （1）布氏硬度）布氏硬度 (HB) 試驗計試驗計(布氏布氏)壓頭壓頭(淬火小鋼球淬火小鋼球)加載壓痕加載壓痕(小圓小圓坑坑)測量值測量值(圓坑面積圓坑面積)指標(biāo)指標(biāo)(HB=F/A)(應(yīng)力單位）應(yīng)力單位）布氏硬度特點布氏硬度特點:例例: 45鋼退火鋼退火: 240 320HB HT200:170220HB 黃銅黃銅: 3-1 金屬材料的性能金屬材料的性能3.1.4金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能 3.硬度硬度 金屬材料抵抗局部變形的能力。金屬材料抵抗局部變形的能力。 優(yōu)點是優(yōu)

10、點是: 操作簡單、壓痕淺，能測產(chǎn)品及薄板，一操作簡單、壓痕淺，能測產(chǎn)品及薄板，一般用于測量較高硬度般用于測量較高硬度, HRC可測高硬度材料可測高硬度材料,如淬火鋼。如淬火鋼。 缺點是缺點是: 測量精度不如測量精度不如HB硬度。硬度。 （2）洛氏硬度）洛氏硬度(HRC) 試驗計試驗計(洛氏洛氏)壓頭壓頭(常用金剛石圓錐體常用金剛石圓錐體)加載壓加載壓痕痕(小錐坑小錐坑)測量值測量值(錐坑深度錐坑深度)指標(biāo)指標(biāo)HRC(HRA、HRB)洛氏硬度特點洛氏硬度特點:例例: 45鋼淬火鋼淬火: 42HRC 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金:62HRC3-1 金屬材料的性能金屬材料的性能3.1.4金屬材料的力學(xué)性能金屬材

11、料的力學(xué)性能 3.硬度硬度 金屬材料抵抗局部變形的能力。金屬材料抵抗局部變形的能力。（3）維氏硬度）維氏硬度 (HV) 維氏硬度試驗方法與布氏硬度試驗相似維氏硬度試驗方法與布氏硬度試驗相似,但測量精確但測量精確,操作復(fù)雜操作復(fù)雜, 一一個標(biāo)尺個標(biāo)尺HV10H1000從極軟到極硬從極軟到極硬,主用于科學(xué)試驗。主用于科學(xué)試驗。3-1 金屬材料的性能金屬材料的性能3.1.4金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能沖擊韌性指標(biāo)：沖擊韌性指標(biāo)：AAKk 4. 沖擊韌性沖擊韌性 金屬材料抵抗金屬材料抵抗沖擊載荷沖擊載荷而不破壞的能力。而不破壞的能力。沖擊試驗沖擊試驗 沖擊試驗機(jī)標(biāo)準(zhǔn)試樣沖斷試樣沖擊試驗機(jī)標(biāo)準(zhǔn)試

12、樣沖斷試樣 測定沖擊功沖擊韌性測定沖擊功沖擊韌性 3-1 金屬材料的性能金屬材料的性能3.1.4金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能 5. 疲勞強度疲勞強度 金屬材料在長期交變載荷作用下而不斷裂金屬材料在長期交變載荷作用下而不斷裂破壞的能力。破壞的能力。3-1 金屬材料的性能金屬材料的性能3.1.5金屬材料的工藝性能金屬材料的工藝性能 工藝性能：工藝性能：金屬材料對不同加工工藝方法的適應(yīng)能力。金屬材料對不同加工工藝方法的適應(yīng)能力。 包括：鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能包括：鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能。 工藝性能直接影響到零件制造工藝和質(zhì)量，是選材和制定零件工工藝性能

13、直接影響到零件制造工藝和質(zhì)量，是選材和制定零件工藝路線必須考慮的因素之一。藝路線必須考慮的因素之一。1. 鑄造性能鑄造性能金屬及合金在鑄造工藝中獲得優(yōu)良鑄件的能力，金屬及合金在鑄造工藝中獲得優(yōu)良鑄件的能力，流動性流動性收縮性收縮性偏析傾向偏析傾向3-1 金屬材料的性能金屬材料的性能3.1.5金屬材料的工藝性能金屬材料的工藝性能 工藝性能：工藝性能：金屬材料對不同加工工藝方法的適應(yīng)能力。金屬材料對不同加工工藝方法的適應(yīng)能力。2.鍛造性能鍛造性能3.焊接性能焊接性能用鍛壓成形方法獲得優(yōu)良鍛件的難易程度稱為鍛造性能用鍛壓成形方法獲得優(yōu)良鍛件的難易程度稱為鍛造性能用焊接方法獲得優(yōu)良焊件的難易程度稱為焊

14、接性能用焊接方法獲得優(yōu)良焊件的難易程度稱為焊接性能3-1 金屬材料的性能金屬材料的性能3.1.5金屬材料的工藝性能金屬材料的工藝性能 工藝性能：工藝性能：金屬材料對不同加工工藝方法的適應(yīng)能力。金屬材料對不同加工工藝方法的適應(yīng)能力。4.切削加工性能切削加工性能用刀具切削加工的難易程度用刀具切削加工的難易程度3-2鋼鐵材料鋼鐵材料3.2.1概述概述1、鋼鐵材料：、鋼鐵材料：由鐵和碳作為基本元素制成的鐵碳合金稱為鋼鐵材料由鐵和碳作為基本元素制成的鐵碳合金稱為鋼鐵材料2、鋼鐵材料應(yīng)用：、鋼鐵材料應(yīng)用：鐵鐵碳碳鐵碳鐵碳合金合金鐵碳合金鐵碳合金(FeC)含碳量小于含碳量小于4.3%3-2 鋼鐵材料鋼鐵材料

15、3.2.2 純鐵純鐵1、同素異晶轉(zhuǎn)變過程：、同素異晶轉(zhuǎn)變過程：純鐵在從液體冷卻成固體的過程中純鐵在從液體冷卻成固體的過程中 ，純鐵晶格，純鐵晶格形式的轉(zhuǎn)變過程。形式的轉(zhuǎn)變過程。純鐵：純鐵：純鐵是含純鐵是含碳碳量小于量小于0.02%的的鐵鐵合金合金，又稱熟鐵，又稱熟鐵工業(yè)純鐵顯微組織工業(yè)純鐵顯微組織3-2 鋼鐵材料鋼鐵材料3.2.2 純鐵純鐵2、晶格、晶格: 晶體內(nèi)部原子晶體內(nèi)部原子規(guī)律排列規(guī)律排列空間格架稱為晶格?？臻g格架稱為晶格。晶胞：晶胞：能夠反映晶體特征的最小幾何單元。能夠反映晶體特征的最小幾何單元。 3.2.2 純鐵純鐵2、晶格、晶格晶格的類型：晶格的類型：晶格按組成白晶胞結(jié)構(gòu)不同大致

16、上可以分為三類。晶格按組成白晶胞結(jié)構(gòu)不同大致上可以分為三類。（1）體心立方晶格：）體心立方晶格：體心立方晶格的晶胞是一個體心立方晶格的晶胞是一個立方體立方體。在晶胞的中心。在晶胞的中心和八個角上各有一個原子。和八個角上各有一個原子。（2）面心立方晶格：）面心立方晶格：面心立方晶格也是一個面心立方晶格也是一個立方體立方體，在晶胞的每個角上，在晶胞的每個角上和晶胞的和晶胞的6個面的中心都排一個原子。（個面的中心都排一個原子。（圖見教材圖見教材P68圖圖3.8）（3）密排六方晶格：）密排六方晶格：其晶胞是一個其晶胞是一個六方柱體六方柱體，由，由6個呈長方形的側(cè)面和個呈長方形的側(cè)面和兩個呈六邊形的地面

17、所組成。在晶胞的每個角上和上下底面中心都排列兩個呈六邊形的地面所組成。在晶胞的每個角上和上下底面中心都排列一個原子，另外晶胞中還有一個原子，另外晶胞中還有3個原子。（個原子。（圖見教材圖見教材P68圖圖3.9）3-2 鋼鐵材料鋼鐵材料例：例：純鐵：純鐵： -Fe體心，體心， -Fe面心；銅：密排六方。面心；銅：密排六方。1.鐵碳合金及其結(jié)構(gòu)鐵碳合金及其結(jié)構(gòu) 把鋼鐵材料加熱溶化后，把鋼鐵材料加熱溶化后，F(xiàn)e-C是無限互是無限互溶，再緩慢冷卻下來，溶，再緩慢冷卻下來，C在在Fe的晶格中形成固的晶格中形成固溶體，當(dāng)溶體，當(dāng)C超過固溶體的極限后，超過固溶體的極限后， Fe與與C形成形成金屬化合物，還有

18、可能會形成各種組織的機(jī)械金屬化合物，還有可能會形成各種組織的機(jī)械混合物?；旌衔?。(1)固溶體固溶體:指溶質(zhì)原子溶入金屬的晶格中所組指溶質(zhì)原子溶入金屬的晶格中所組成的合金相。成的合金相。形成固溶體時形成固溶體時,含量大者為溶劑含量大者為溶劑,含量小者為溶質(zhì)含量小者為溶質(zhì):溶劑的晶格即為固溶體的晶溶劑的晶格即為固溶體的晶格格.(2)金屬化合物金屬化合物:金屬化合物是兩種元素相互作金屬化合物是兩種元素相互作用形成的新相。用形成的新相。它的晶體結(jié)構(gòu)與兩種元素都不它的晶體結(jié)構(gòu)與兩種元素都不相同相同,并具有金屬性質(zhì)并具有金屬性質(zhì).金屬化合物有多鐘金屬化合物有多鐘,它們它們的共同特點是的共同特點是熔點高熔點

19、高,硬度高硬度高,如碳鋼中的如碳鋼中的 Fe3C 。(3)機(jī)械混合合物機(jī)械混合合物:3.2.3 合金合金合金：合金：一種金屬元素熔合其它化學(xué)元素后，構(gòu)成具有金屬特性的物質(zhì)。一種金屬元素熔合其它化學(xué)元素后，構(gòu)成具有金屬特性的物質(zhì)。工業(yè)上廣泛使用合金（純金屬性能單一）。工業(yè)上廣泛使用合金（純金屬性能單一）。3-2 鋼鐵材料鋼鐵材料3.2.3 合金合金合金：合金：一種金屬元素熔合其它化學(xué)元素后，構(gòu)成具有金屬特性的物質(zhì)。一種金屬元素熔合其它化學(xué)元素后，構(gòu)成具有金屬特性的物質(zhì)。工業(yè)上廣泛使用合金（純金屬性能單一）。工業(yè)上廣泛使用合金（純金屬性能單一）。3-2 鋼鐵材料鋼鐵材料2.鐵碳合金在固態(tài)下的幾種基

20、本組織鐵碳合金在固態(tài)下的幾種基本組織（1）鐵素體（）鐵素體（F）：）：C原子溶入原子溶入-Fe中形成的間中形成的間隙固溶體。其結(jié)構(gòu)為體心立方結(jié)構(gòu)。隙固溶體。其結(jié)構(gòu)為體心立方結(jié)構(gòu)。 性能：性能：塑性、韌性好，強度、硬度低，塑性、韌性好，強度、硬度低，與與純鐵相近純鐵相近。鐵素體溶解碳的能力很小，最大溶解。鐵素體溶解碳的能力很小，最大溶解度在度在727時只有時只有0.02%。 （2）奧氏體）奧氏體(A）：）：C原子溶入原子溶入-Fe中形成的間中形成的間隙固溶體。其結(jié)構(gòu)為面心立方結(jié)構(gòu)。隙固溶體。其結(jié)構(gòu)為面心立方結(jié)構(gòu)。 性能：性能：硬度低，塑性高。硬度低，塑性高。奧氏體溶解碳的奧氏體溶解碳的能力比較大

21、，能力比較大， 727時達(dá)時達(dá)0.77%，在，在1148 時時可達(dá)到可達(dá)到2.11%，奧氏體通常存在于，奧氏體通常存在于727以上。以上。3-2 鋼鐵材料鋼鐵材料 （3）滲碳體：）滲碳體：Fe和和C形成的金屬化合物即形成的金屬化合物即Fe3C。具有復(fù)雜晶格。具有復(fù)雜晶格。 性能：性能：滲碳體具有滲碳體具有很高的硬度很高的硬度，塑，塑性很差，延伸率接近于零。鐵碳合金中，性很差，延伸率接近于零。鐵碳合金中，滲碳體的數(shù)量、形態(tài)、分布對鋼鐵材料白滲碳體的數(shù)量、形態(tài)、分布對鋼鐵材料白性能有重大影響。性能有重大影響。2.鐵碳合金在固態(tài)下的幾種基本組織鐵碳合金在固態(tài)下的幾種基本組織（4）珠光體和萊氏體：）珠

22、光體和萊氏體：前三者形成的前三者形成的機(jī)械混合物機(jī)械混合物。 珠光體珠光體: 鐵素體與滲碳體的片狀混鐵素體與滲碳體的片狀混合物。合物。 性能：性能：介于鐵素體與滲碳體之間介于鐵素體與滲碳體之間,強強度高度高,有一定可塑性和韌性有一定可塑性和韌性.是鋼中的重是鋼中的重要成分。要成分。3-2 鋼鐵材料鋼鐵材料 鐵素體，奧氏體，滲碳體的形成圖鐵素體，奧氏體，滲碳體的形成圖3-3 碳素鋼及合金鋼碳素鋼及合金鋼3.3.1鋼的類型鋼的類型 鋼是以鐵和碳為主要元素，含碳量在鋼是以鐵和碳為主要元素，含碳量在2.11%以下，并含有其他元素的鐵碳合以下，并含有其他元素的鐵碳合金。金。按按化學(xué)成分化學(xué)成分鋼可分為：

23、鋼可分為：合金鋼，碳素鋼合金鋼，碳素鋼3.3.2碳素鋼碳素鋼1.碳素鋼的概述碳素鋼的概述 含碳量小于含碳量小于2.11%，沒有加入其他合金元素的鐵碳合金稱為碳素鋼。也稱，沒有加入其他合金元素的鐵碳合金稱為碳素鋼。也稱之為非合金鋼，簡稱碳鋼之為非合金鋼，簡稱碳鋼。（碳鋼中包含一些雜質(zhì)元素如硅、硫、錳、磷等。（碳鋼中包含一些雜質(zhì)元素如硅、硫、錳、磷等。他們對碳鋼的性能有一定影響）他們對碳鋼的性能有一定影響）2.碳素鋼的分類碳素鋼的分類 工程上使用的碳素鋼含碳量一般小于工程上使用的碳素鋼含碳量一般小于1.4%。碳素鋼常用的分類具體如下：。碳素鋼常用的分類具體如下：3-3 碳素鋼及合金鋼碳素鋼及合金鋼

24、3.3.1 鋼的類型鋼的類型鋼鋼：含碳量小于含碳量小于2.11%的鐵碳（的鐵碳（F合金，并含有其它元素。合金，并含有其它元素。類別：碳素鋼：類別：碳素鋼：產(chǎn)量大，價格低，性能好，用于一般場合。產(chǎn)量大，價格低，性能好，用于一般場合。 合金鋼：合金鋼：價格高，能滿足特殊要求，用于重要場合。價格高，能滿足特殊要求，用于重要場合。3.3.2 碳素鋼碳素鋼1.碳素鋼概述碳素鋼概述：含碳量小于含碳量小于2.11%（實際小于（實際小于1.4%），不加入其它合金元），不加入其它合金元素的鐵碳合金，含有一定雜質(zhì)。素的鐵碳合金，含有一定雜質(zhì)。 鋼中雜質(zhì)的影響：鋼中雜質(zhì)的影響：主要是硫、磷、硅、錳等雜質(zhì)。主要是硫、

25、磷、硅、錳等雜質(zhì)。 有益雜質(zhì)：硅和錳，能強化鋼；且錳還可減輕硫的危害。有益雜質(zhì)：硅和錳，能強化鋼；且錳還可減輕硫的危害。 有害雜質(zhì)：硫和磷，造成鋼的脆性增大，其含量決定鋼的質(zhì)量。有害雜質(zhì)：硫和磷，造成鋼的脆性增大，其含量決定鋼的質(zhì)量。3-3 碳素鋼及合金鋼碳素鋼及合金鋼3.3.2 碳素鋼碳素鋼2.碳素鋼的分類碳素鋼的分類 工程上使用的碳素鋼含碳量一般小于工程上使用的碳素鋼含碳量一般小于1.4%。（1）按含碳量分：）按含碳量分： C% : C0.25% 0.25%C0.6% C0.6% 低碳鋼低碳鋼 中碳鋼中碳鋼 高碳鋼高碳鋼（2）按質(zhì)量來分）按質(zhì)量來分（有害雜質(zhì)的含量）（有害雜質(zhì)的含量） 普通

26、普通碳素鋼：碳素鋼：S（硫）（硫）0.035%，P（磷）（磷）0.035% 優(yōu)質(zhì)優(yōu)質(zhì)碳素鋼：碳素鋼： S（硫）（硫）0.030%，P（磷）（磷）0.030% 高級優(yōu)質(zhì)高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼：碳素鋼： S（硫）（硫）0.020%，P（磷（磷0.025%（3）按用途來分：）按用途來分： 碳素結(jié)構(gòu)鋼：碳素結(jié)構(gòu)鋼：用于制造用于制造金屬結(jié)構(gòu)件，機(jī)械零件金屬結(jié)構(gòu)件，機(jī)械零件的碳素鋼的碳素鋼 碳素工具鋼：碳素工具鋼：用于制造用于制造刃具、量具和模具刃具、量具和模具的碳素鋼的碳素鋼 碳素工具鋼（全是優(yōu)質(zhì)以上的高碳鋼）碳素工具鋼（全是優(yōu)質(zhì)以上的高碳鋼）3-3 碳素鋼及合金鋼碳素鋼及合金鋼3.3.2 碳素鋼碳素鋼2.碳素

27、鋼的分類碳素鋼的分類3-3 碳素鋼及合金鋼碳素鋼及合金鋼3.碳素鋼的牌號和用途碳素鋼的牌號和用途（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼: 工程中運用最多的鋼。工程中運用最多的鋼。 牌號：牌號：通常用通常用“Q”加三位數(shù)字表示。加三位數(shù)字表示。Q 2 3 5 AF質(zhì)量等級：質(zhì)量等級：A、B、C、D、E沸騰鋼沸騰鋼F脫氧脫氧方法方法半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼b鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼Z屈服點屈服點屈服點屈服點 s的值的值 例：例： Q235AF:表示屈服點為表示屈服點為235MPa、質(zhì)量為、質(zhì)量為A級的碳素結(jié)構(gòu)鋼，是沸騰鋼。級的碳素結(jié)構(gòu)鋼，是沸騰鋼。 Q285B:表示屈服點為表示屈服點為285MPa、質(zhì)量為、質(zhì)量為B級的

28、碳素結(jié)構(gòu)鋼，是鎮(zhèn)靜鋼，省略級的碳素結(jié)構(gòu)鋼，是鎮(zhèn)靜鋼，省略Z。3-3 碳素鋼及合金鋼碳素鋼及合金鋼成分成分：含碳量較低，：含碳量較低，C0.30%性能性能: 較高的強度，良好的塑性與韌性；并具有良好的較高的強度，良好的塑性與韌性；并具有良好的焊接性焊接性。 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的特點普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的特點熱處理熱處理: 正火，使用時不進(jìn)行熱處理。正火，使用時不進(jìn)行熱處理。典型牌號典型牌號: Q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用Q195、 Q215、 Q235、 Q255、 Q275 一般橋梁、建筑結(jié)構(gòu)，一般橋梁、建筑結(jié)構(gòu)，普通機(jī)械零件，如螺釘、螺普通機(jī)械零件，如螺釘、螺母等。母等。 可用于受

29、力較可用于受力較大的不重要機(jī)械零大的不重要機(jī)械零件，如鏈輪、拉桿件，如鏈輪、拉桿等。等。3.碳素鋼的牌號和用途碳素鋼的牌號和用途（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼:3-3 碳素鋼及合金鋼碳素鋼及合金鋼3.碳素鋼的牌號和用途碳素鋼的牌號和用途（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：特點：特點：有害雜質(zhì)有害雜質(zhì)S、P較低，質(zhì)量較好，熱處理效果好，用于較重要的工較低，質(zhì)量較好，熱處理效果好，用于較重要的工程結(jié)構(gòu)和機(jī)器零件。程結(jié)構(gòu)和機(jī)器零件。 牌號：牌號：用兩位數(shù)字表示鋼中平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)。用兩位數(shù)字表示鋼中平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)。 如：如：45號鋼號鋼 表示平均含碳量為表示平均含碳量為0.45%的優(yōu)

30、質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。牌號牌號08F 10 15 20 2530 35 40 45 50 5560 65 70 75 80含碳量含碳量低碳鋼低碳鋼中碳鋼中碳鋼高碳鋼高碳鋼力學(xué)性能力學(xué)性能強度、硬度低強度、硬度低,塑性、韌性好塑性、韌性好綜合力學(xué)性能好綜合力學(xué)性能好強度、硬度高強度、硬度高,塑性、韌性差塑性、韌性差熱處理熱處理滲碳件：滲碳熱處滲碳件：滲碳熱處理理調(diào)質(zhì)（淬火調(diào)質(zhì)（淬火+高溫回火）高溫回火）淬火淬火+中、低溫回中、低溫回火火典型用途典型用途鋼板、焊接件、滲鋼板、焊接件、滲碳件碳件受力復(fù)雜的軸、連桿、齒受力復(fù)雜的軸、連桿、齒輪等零件輪等零件彈簧類零件彈簧類零件較高含錳量的優(yōu)質(zhì)

31、碳素結(jié)構(gòu)鋼：較高含錳量的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：25Mn、45Mn、65Mn3-3 碳素鋼及合金鋼碳素鋼及合金鋼3.碳素鋼的牌號和用途碳素鋼的牌號和用途（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：牌號牌號08F 10 15 20 2530 35 40 45 50 5560 65 70 75 80練習(xí)：試解釋典型牌號：練習(xí)：試解釋典型牌號：20、45、65Mn 的含碳量、的含碳量、力學(xué)性能、熱處理、典型力學(xué)性能、熱處理、典型 用途用途3-3 碳素鋼及合金鋼碳素鋼及合金鋼3.碳素鋼的牌號和用途碳素鋼的牌號和用途（3）碳素工具鋼：）碳素工具鋼： 特點：特點：都是高碳鋼，質(zhì)量是優(yōu)質(zhì)或高級優(yōu)質(zhì)，強度、硬度較高，常進(jìn)

32、行淬火都是高碳鋼，質(zhì)量是優(yōu)質(zhì)或高級優(yōu)質(zhì)，強度、硬度較高，常進(jìn)行淬火+低溫回火，用于制造一般要求不高的刀具、量具、模具。低溫回火，用于制造一般要求不高的刀具、量具、模具。 牌號：牌號：用用T+數(shù)字表示鋼中平均含碳量的千分?jǐn)?shù)。數(shù)字表示鋼中平均含碳量的千分?jǐn)?shù)。 如：如：T8A鋼鋼 表示平均含碳量為表示平均含碳量為0.8%3的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。牌號牌號 T7 T7A T8 T8AT9 T9A T10 T10A T11 T11A T12 T12A含碳量含碳量高碳偏低高碳偏低高碳適中高碳適中高碳偏高高碳偏高力學(xué)性能力學(xué)性能硬度不太高，韌性硬度不太高，韌性稍好，可受沖擊稍好，可受沖擊

33、介于左右之間介于左右之間硬度高，耐磨性好，硬度高，耐磨性好，韌性差，不能沖擊韌性差，不能沖擊熱處理熱處理 淬火淬火+低溫回火低溫回火 典型用途典型用途郎頭、簡單模具郎頭、簡單模具鋸條鋸條銼刀、簡單量具銼刀、簡單量具練習(xí)：解釋牌號：練習(xí)：解釋牌號：T12 (含碳量、力學(xué)性能、熱處理、典型用途含碳量、力學(xué)性能、熱處理、典型用途)3-3 碳素鋼及合金鋼碳素鋼及合金鋼3.3.3 合金鋼合金鋼 合金鋼：合金鋼：在碳素鋼基礎(chǔ)上，為獲特定性能，有意加入某些合金元素的在碳素鋼基礎(chǔ)上，為獲特定性能，有意加入某些合金元素的鋼鋼 1. 合金元素對鋼性能的影響合金元素對鋼性能的影響 主要合金元素：主要合金元素： 鉻鉻

34、Cr、鎳、鎳Ni、錳、錳Mn、硅、硅Si、鎢、鎢W、鋁、鋁Al 、鈦、鈦Ti、硼、硼B(yǎng)、釩、釩V、氮、氮N、稀土、稀土(1) 強化鐵素體強化鐵素體 大多數(shù)合金元素元素與鐵素體作用，產(chǎn)生固溶強化作用，使鐵素體大多數(shù)合金元素元素與鐵素體作用，產(chǎn)生固溶強化作用，使鐵素體的強度、硬度提高，塑性和韌性下降。的強度、硬度提高，塑性和韌性下降。如硅如硅Si 、鈦、鈦Ti、錳、錳Mn、鋁、鋁Al 、鈹、鈹Be等。等。(2)形成合金碳化物形成合金碳化物 錳、鉻、鉬、鎢、釩、鈦等元素能與碳形成碳化物。對鋼起強化錳、鉻、鉬、鎢、釩、鈦等元素能與碳形成碳化物。對鋼起強化作用作用,大幅提高鋼的耐磨性大幅提高鋼的耐磨性.

35、 如錳如錳Mn 、鉻、鉻Cr 、鉬、鉬Mo、鎢、鎢W 、釩、釩V 、鈦、鈦Ti(3)細(xì)化晶粒細(xì)化晶粒 幾乎所有的合金元素都能細(xì)化鋼的晶粒，降低鋼的脆性。幾乎所有的合金元素都能細(xì)化鋼的晶粒，降低鋼的脆性。如鈦如鈦Ti 、鈮、鈮、釩、釩V 、鋁、鋁 Al3-3 碳素鋼及合金鋼碳素鋼及合金鋼3.3.3 合金鋼合金鋼 1. 合金元素對鋼性能的影響合金元素對鋼性能的影響 主要合金元素：主要合金元素： 鉻鉻Cr、鎳、鎳Ni、錳、錳Mn、硅、硅Si、鉬、鉬Mo、鎢、鎢W、鋁、鋁Al、鈦、鈦Ti、硼、硼B(yǎng)、釩、釩V、氮、氮N、稀土、稀土(4)提高鋼的淬透性提高鋼的淬透性 除鈷、鋁外，所有的合金元素鋼在淬火過程

36、中，提高鋼的淬透性。除鈷、鋁外，所有的合金元素鋼在淬火過程中，提高鋼的淬透性。如如錳錳Mn、硼、硼B(yǎng)、硅、硅Si 、鉻、鉻Cr、鎳、鎳Ni等。等。(5)提高鋼的回火穩(wěn)定性提高鋼的回火穩(wěn)定性 合金鋼在淬火后的回火過程中，合金元素阻止鋼的硬度下降趨勢。合金鋼在淬火后的回火過程中，合金元素阻止鋼的硬度下降趨勢。如釩如釩V、鎢、鎢W 、鈦、鈦Ti 、鉻、鉻Cr 、鉬、鉬Mo、鈷、鈷Co、硅、硅Si等等3-3 碳素鋼及合金鋼碳素鋼及合金鋼3.3.3 合金鋼合金鋼 2. 合金鋼的分類及牌號合金鋼的分類及牌號(1) 合金鋼按合金元素總量分合金鋼按合金元素總量分合金元素總量合金元素總量 : 5% 5%合金總量

37、合金總量1.0%高碳高碳力學(xué)力學(xué)性能性能強度比強度比Q235高高30 50%“心韌表硬心韌表硬”綜合力學(xué)性能高綜合力學(xué)性能高于于45鋼鋼強度高，彈性好強度高，彈性好強度、硬度高、強度、硬度高、耐磨性高耐磨性高熱處理熱處理不熱處理不熱處理滲碳件：滲碳滲碳件：滲碳熱處理熱處理調(diào)質(zhì)（淬火調(diào)質(zhì)（淬火+高高溫回火）溫回火）淬火淬火+中溫回火中溫回火淬火淬火+低溫回火低溫回火典型典型用途用途重要工程結(jié)構(gòu)件重要工程結(jié)構(gòu)件、焊接件、焊接件、活塞銷、汽車活塞銷、汽車變速齒輪變速齒輪受力復(fù)雜的重要受力復(fù)雜的重要軸、連桿、齒輪軸、連桿、齒輪等零件等零件重要、大型彈簧重要、大型彈簧類零件類零件滾動軸承滾動軸承圖片圖片

38、示例示例3-3 碳素鋼及合金鋼碳素鋼及合金鋼3.3.3 合金鋼合金鋼 4. 合金鋼工具鋼合金鋼工具鋼用途：用于高速切削刀具、精密量具、重要及大型模具用途：用于高速切削刀具、精密量具、重要及大型模具性能：性能：強度高、硬度高、耐磨性好、熱硬性高強度高、硬度高、耐磨性好、熱硬性高類別：類別：合金刃具鋼、合金滲碳鋼、合金模具鋼、合金量具鋼合金刃具鋼、合金滲碳鋼、合金模具鋼、合金量具鋼熱處理：一般是高碳（熱處理：一般是高碳（0.651.5%），），主加鉻主加鉻Cr、鉬、鉬Mo、鎢、鎢W、釩、釩V、等、等多種合金元素，熱處理后具有優(yōu)良的強度、硬度、耐磨性、熱穩(wěn)定性多種合金元素，熱處理后具有優(yōu)良的強度、硬

39、度、耐磨性、熱穩(wěn)定性3-3 碳素鋼及合金鋼碳素鋼及合金鋼3.3.3 合金鋼合金鋼 4. 合金鋼工具鋼合金鋼工具鋼類別類別合金刃具鋼合金刃具鋼合金模具鋼合金模具鋼低合金刃具鋼低合金刃具鋼高速鋼高速鋼冷作模冷作模熱作模熱作模合金量具鋼合金量具鋼典型典型牌號牌號9Si CrW18 Cr4VCr125CrMn MoCrWMn含碳量含碳量高碳高碳中碳中碳高碳高碳力學(xué)力學(xué)性能性能強度高、硬度高、耐磨性好、熱硬性高強度高、硬度高、耐磨性好、熱硬性高熱處理熱處理淬火淬火+低溫回火（熱作模是中溫回火）低溫回火（熱作模是中溫回火）典型典型用途用途低速機(jī)用刀具：低速機(jī)用刀具：絲錐、銑刀、鉸絲錐、銑刀、鉸刀刀中速切削

40、：中速切削：車刀、銑刀、車刀、銑刀、麻花鉆麻花鉆冷沖模、拉絲模冷沖模、拉絲模鍛造模、壓鑄鍛造模、壓鑄模模精密、大型量具精密、大型量具圖片圖片示例示例3-3 碳素鋼及合金鋼碳素鋼及合金鋼3.3.3 合金鋼合金鋼 4. 合金鋼工具鋼合金鋼工具鋼做一做：做一做：產(chǎn)品產(chǎn)品典型典型牌號牌號60 Si2 Mn16MnCrWMn類別類別高速鋼高速鋼合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼合金量具鋼合金量具鋼含碳量含碳量高碳高碳0.16%低碳低碳0.4%中碳中碳高碳高碳力學(xué)力學(xué)性能性能強度高，彈性好強度高，彈性好強度高、硬度強度高、硬度高、耐磨性好高、耐磨性好、熱硬性高、熱硬性高強度比強度比Q235高高30 50%典型典型用途用

41、途重要工程結(jié)構(gòu)件重要工程結(jié)構(gòu)件、焊接件、焊接件、精密、大型量具精密、大型量具3-3 碳素鋼及合金鋼碳素鋼及合金鋼3.3.3 合金鋼合金鋼 4. 合金鋼工具鋼合金鋼工具鋼做一做：做一做：答案答案產(chǎn)品產(chǎn)品典型典型牌號牌號60 Si2 MnW18 Cr4V16Mn40 CrCrWMn類別類別合金彈簧鋼合金彈簧鋼高速鋼高速鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼合金量具鋼合金量具鋼含碳量含碳量0.60.65高碳高碳高碳高碳0.16%低碳低碳0.4%中碳中碳高碳高碳力學(xué)力學(xué)性能性能強度高，彈性好強度高，彈性好強度高、硬度強度高、硬度高、耐磨性好高、耐磨性好、熱硬性高、熱硬性高強度比強度比Q235高

42、高30 50%綜合力學(xué)性能高綜合力學(xué)性能高于于45鋼鋼強度高、硬度高強度高、硬度高、耐磨性好、熱、耐磨性好、熱硬性高硬性高典型典型用途用途重要、大型彈簧重要、大型彈簧類零件類零件中速切削：中速切削：車刀、銑刀、車刀、銑刀、麻花鉆麻花鉆重要工程結(jié)構(gòu)件重要工程結(jié)構(gòu)件、焊接件、焊接件、受力復(fù)雜的重要受力復(fù)雜的重要軸、連桿、齒輪軸、連桿、齒輪等零件等零件精密、大型量具精密、大型量具3-3 碳素鋼及合金鋼碳素鋼及合金鋼3.3.3 合金鋼合金鋼 5. 特殊性能鋼特殊性能鋼 具有特殊物理、化學(xué)性能的合金鋼具有特殊物理、化學(xué)性能的合金鋼, 合金總量高，熱處理復(fù)合金總量高，熱處理復(fù)雜。雜。類別類別不銹鋼不銹鋼耐

43、熱鋼耐熱鋼耐磨鋼耐磨鋼鉻不銹鋼鉻不銹鋼鎳鉻不銹鋼鎳鉻不銹鋼典型典型牌號牌號3Cr131Cr18 Ni94Cr9 Si2ZGMn13性能性能抗大氣氧化抗大氣氧化耐酸、堿、鹽耐酸、堿、鹽抗高溫氧化及熱強抗高溫氧化及熱強鋼鋼抗劇烈摩擦磨損抗劇烈摩擦磨損典型典型用途用途醫(yī)用器械、化工醫(yī)用器械、化工醫(yī)用器械、化工、醫(yī)用器械、化工、廚房設(shè)備、裝飾廚房設(shè)備、裝飾工程機(jī)械履帶、鏟工程機(jī)械履帶、鏟斗斗圖片圖片示例示例3-4 鑄鐵鑄鐵3.4.1 鑄鐵概述鑄鐵概述 鑄鐵鑄鐵 含碳量在含碳量在2.11%6.69%（實際在（實際在3%左右）的鐵碳合金，并含有較左右）的鐵碳合金，并含有較多的硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)。多的硅、

44、錳、硫、磷等雜質(zhì)。 鑄鐵的特點鑄鐵的特點 優(yōu)良的鑄造性、減摩性、耐磨性、減振性，應(yīng)力集中傾向小，優(yōu)良的鑄造性、減摩性、耐磨性、減振性，應(yīng)力集中傾向小，生產(chǎn)成本低，切削加工性好。生產(chǎn)成本低，切削加工性好。 但力學(xué)性能如抗拉強度較差，塑性、韌性極差，鑄件缺陷多。但力學(xué)性能如抗拉強度較差，塑性、韌性極差，鑄件缺陷多。 鑄鐵的應(yīng)用鑄鐵的應(yīng)用 廣泛用于形狀復(fù)雜且要求不高的機(jī)體、箱體、叉桿類零件。廣泛用于形狀復(fù)雜且要求不高的機(jī)體、箱體、叉桿類零件。 機(jī)械零件中，若以重量計，鑄鐵用量超過鋼。機(jī)械零件中，若以重量計，鑄鐵用量超過鋼。 鑄造過程鑄造過程3-4 鑄鐵鑄鐵3.4.1 鑄鐵概述鑄鐵概述 鑄造過程鑄造過

45、程3-4 鑄鐵鑄鐵3.4.2 鑄鐵的分類鑄鐵的分類 鑄鐵中碳的存在形式鑄鐵中碳的存在形式 鑄鐵中碳的形態(tài)對鑄鐵性能有重大影響。鑄鐵中碳的形態(tài)對鑄鐵性能有重大影響。 碳在鑄鐵中可以以碳在鑄鐵中可以以Fe3C形式存在，也可以以石墨的形式存在。形式存在，也可以以石墨的形式存在。 1.白口鑄鐵（生鐵）白口鑄鐵（生鐵） 碳以碳以Fe3C形式存在。斷口呈白色，硬而脆，難于加工，主用于形式存在。斷口呈白色，硬而脆，難于加工，主用于煉鋼原料或制造可鍛鑄鐵，也可以用于一些耐磨零件。煉鋼原料或制造可鍛鑄鐵，也可以用于一些耐磨零件。 生產(chǎn)中，澆注后通過生產(chǎn)中，澆注后通過快冷快冷等到。等到。3-4 鑄鐵鑄鐵3.4.2

46、 鑄鐵的分類鑄鐵的分類 2.灰口鑄鐵灰口鑄鐵 （重點）（重點） 碳以碳以片狀石墨片狀石墨形式存在。斷口呈灰色形式存在。斷口呈灰色。 性能：性能：優(yōu)良的鑄造性、耐磨性、減振優(yōu)良的鑄造性、耐磨性、減振性、小的缺口敏感性，價格低廉。性、小的缺口敏感性，價格低廉。但片狀但片狀石墨對基體的割裂作用嚴(yán)重，抗拉強度低石墨對基體的割裂作用嚴(yán)重，抗拉強度低，塑性幾乎為零。，塑性幾乎為零。 生產(chǎn)中，用含碳生產(chǎn)中，用含碳3%左右的鐵碳合金通左右的鐵碳合金通過澆注后過澆注后緩慢冷卻緩慢冷卻得到。得到。 用途：用途：廣泛用于制造廣泛用于制造不重要不重要的機(jī)器零的機(jī)器零件。如機(jī)床床身、箱體、皮帶輪、管道等件。如機(jī)床床身、

47、箱體、皮帶輪、管道等零件。零件。 牌號：牌號：HT200 HT2503-4 鑄鐵鑄鐵3.4.2 鑄鐵的分類鑄鐵的分類 3.可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵 碳以碳以團(tuán)絮狀石墨團(tuán)絮狀石墨形式存在，團(tuán)絮狀石墨對形式存在，團(tuán)絮狀石墨對基體的削弱作用大為減輕?；w的削弱作用大為減輕。 性能：性能：強度、塑性比灰口鑄鐵好，保持耐強度、塑性比灰口鑄鐵好，保持耐磨性、減振性、小的缺口敏感性。磨性、減振性、小的缺口敏感性。但生產(chǎn)技術(shù)但生產(chǎn)技術(shù)復(fù)雜，成本高，且可鍛鑄鐵并不可鍛。復(fù)雜，成本高，且可鍛鑄鐵并不可鍛。 生產(chǎn)中，先制造白口，再進(jìn)行長時間的石生產(chǎn)中，先制造白口，再進(jìn)行長時間的石墨化退火得到。墨化退火得到。 用途用途: 主

48、用于制造一些薄壁零件。如管道、主用于制造一些薄壁零件。如管道、水龍頭等水龍頭等 。這類鑄鐵逐漸被球墨鑄鐵取代。這類鑄鐵逐漸被球墨鑄鐵取代。 牌號牌號: KTH300-06 KTZ600-033-4 鑄鐵鑄鐵3.4.2 鑄鐵的分類鑄鐵的分類 4.球墨鑄鐵球墨鑄鐵 碳以碳以球狀石墨球狀石墨形式存在，球狀石墨對基體形式存在，球狀石墨對基體的削弱作用最小。的削弱作用最小。 性能：性能：強度、塑性接近于鋼，保持鑄鐵的強度、塑性接近于鋼，保持鑄鐵的優(yōu)良性能優(yōu)良性能, 生產(chǎn)過程比可鍛鑄鐵簡單。生產(chǎn)過程比可鍛鑄鐵簡單。技術(shù)、技術(shù)、成本高于灰口鑄鐵。成本高于灰口鑄鐵。 生產(chǎn)中，按灰口鑄鐵制造生產(chǎn)中，按灰口鑄鐵制

49、造,澆注時在鐵水中澆注時在鐵水中加入球化劑加入球化劑,再緩冷而成。再緩冷而成。 用途用途: 主用于制造一些重要零件主用于制造一些重要零件, 可實現(xiàn)可實現(xiàn)”以以鐵代鋼鐵代鋼”。如齒輪、連桿、曲軸如齒輪、連桿、曲軸 、井蓋、井蓋 。 牌號牌號: QT400-18 QT700-055.合金鑄鐵合金鑄鐵 在生產(chǎn)鑄鐵時在生產(chǎn)鑄鐵時, 加入合金元素加入合金元素, 以實現(xiàn)耐磨以實現(xiàn)耐磨及耐腐蝕等特殊性能要求。及耐腐蝕等特殊性能要求。 3-5 鋼的熱處理鋼的熱處理鋼為什么鋼為什么要熱處理要熱處理3-5 鋼的熱處理鋼的熱處理鋼的熱處理視頻鋼的熱處理視頻3-5 鋼的熱處理鋼的熱處理中國遼寧號航母中國遼寧號航母3-

50、5 鋼的熱處理鋼的熱處理美國美國“尼米茲尼米茲”級核動力航空母級核動力航空母艦艦3-5 鋼的熱處理鋼的熱處理石匠鏨子石匠鏨子九齒釘耙九齒釘耙齒輪箱中的齒輪齒輪箱中的齒輪鐵鍬鐵鍬3-5 鋼的熱處理鋼的熱處理3.5.1熱處理概述：熱處理概述： 將金屬材料進(jìn)行加熱、保溫、冷卻以便獲得所需性能的工藝方法將金屬材料進(jìn)行加熱、保溫、冷卻以便獲得所需性能的工藝方法特點：不改變工件的形狀、尺寸。即可得到較特點：不改變工件的形狀、尺寸。即可得到較好的力學(xué)性能、工藝性能、提高材料使用壽命好的力學(xué)性能、工藝性能、提高材料使用壽命。提高加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率。提高加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率。3-5 鋼的熱處理鋼的熱處理熱處理的目

51、的：熱處理的目的：（1）改善材料改善材料力學(xué)性能力學(xué)性能（2）提高工件提高工件強度硬度強度硬度（3）增強增強耐磨性耐磨性或改善或改善塑性塑性（4）提高材料或工件的提高材料或工件的使用性能使用性能和和壽命壽命（5）改善材料或工件的改善材料或工件的鍛造性、焊接性、切削性鍛造性、焊接性、切削性等工藝性能等工藝性能（6）提高提高生產(chǎn)效率生產(chǎn)效率與與加工質(zhì)量加工質(zhì)量降低降低成本成本3-5 鋼的熱處理鋼的熱處理熱處理的分類：熱處理的分類：3-5 鋼的熱處理鋼的熱處理熱處理實驗視頻熱處理實驗視頻3-5 鋼的熱處理鋼的熱處理3.5.2普通熱處理：普通熱處理： 退火：將材料加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保溫一定時間，然后隨

52、爐緩慢冷卻退火：將材料加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保溫一定時間，然后隨爐緩慢冷卻的熱處理工藝稱為退火。的熱處理工藝稱為退火。退火按溫度的不同分為以下幾類：退火按溫度的不同分為以下幾類： 完全退火完全退火 等溫退火等溫退火 球化退火球化退火 去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火 均勻化退火均勻化退火3-5 鋼的熱處理鋼的熱處理退火的目的及應(yīng)用：退火的目的及應(yīng)用：完全退火：完全退火：降低硬度、細(xì)化晶粒、消除應(yīng)力。主要用于鋼的鑄件、鍛件、焊降低硬度、細(xì)化晶粒、消除應(yīng)力。主要用于鋼的鑄件、鍛件、焊件、熱軋型材等。件、熱軋型材等。等溫退火：等溫退火：目的與完全退火目的與完全退火相同相同。但是。但是時間上比較短。時間上比較短?？捎?/p>

53、等溫退火代替完可用等溫退火代替完全退火。全退火。球化退火：球化退火：針對與含碳量高的合金鋼，可使合金鋼中的碳呈球狀化。降低硬針對與含碳量高的合金鋼，可使合金鋼中的碳呈球狀化。降低硬度、改善加工性能。度、改善加工性能。去應(yīng)力退火：去應(yīng)力退火：消除殘余的內(nèi)應(yīng)力，避免材料發(fā)生變形或者開裂。消除殘余的內(nèi)應(yīng)力，避免材料發(fā)生變形或者開裂。均勻化退火：均勻化退火：消除金屬鑄件的偏析（晶粒內(nèi)部化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象）消除金屬鑄件的偏析（晶粒內(nèi)部化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象）降低硬度、細(xì)化晶粒、消除殘余內(nèi)應(yīng)力、提高塑降低硬度、細(xì)化晶粒、消除殘余內(nèi)應(yīng)力、提高塑性、韌性，改善切削加工性、偏析性、韌性，改善切削加工性、偏析3-

54、5 鋼的熱處理鋼的熱處理3.5.2普通熱處理：普通熱處理： 正火：將材料加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保溫一定時間后從爐中拿出，然后正火：將材料加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保溫一定時間后從爐中拿出，然后隨空氣隨空氣緩慢冷卻緩慢冷卻的熱處理工藝稱為正火。的熱處理工藝稱為正火。正火的目的及應(yīng)用：正火的目的及應(yīng)用： 正火的目的大致與退火相同，但是正火一般適用于碳素鋼和低合金正火的目的大致與退火相同，但是正火一般適用于碳素鋼和低合金鋼，鋼， 對于低碳鋼是具有改善切削性能，對于低碳鋼是具有改善切削性能， 對于中碳鋼是可以代替調(diào)質(zhì)處理（調(diào)質(zhì)？）對于中碳鋼是可以代替調(diào)質(zhì)處理（調(diào)質(zhì)？） 對于高碳鋼是消除網(wǎng)狀滲碳體，為球化退火做準(zhǔn)備

55、或改善焊接件焊對于高碳鋼是消除網(wǎng)狀滲碳體，為球化退火做準(zhǔn)備或改善焊接件焊接性能。接性能。3-5 鋼的熱處理鋼的熱處理與退火的區(qū)別：與退火的區(qū)別：1、冷卻方式不、冷卻方式不同，同，2適用的范適用的范圍不同，圍不同，3正火正火后的硬度、強度后的硬度、強度均高于退火，均高于退火，4、冷卻時間與、冷卻時間與成本都比退火短成本都比退火短、3-5 鋼的熱處理鋼的熱處理3.5.2普通熱處理：普通熱處理： 淬火：將材料加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保溫一定時間，然后在水、油或者淬火：將材料加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保溫一定時間，然后在水、油或者其他溶液等介質(zhì)中其他溶液等介質(zhì)中快速冷卻快速冷卻的熱處理工藝稱為淬火。的熱處理工藝稱為

56、淬火。3-5 鋼的熱處理鋼的熱處理淬火的冷卻方法：淬火的冷卻方法：1、單液淬火：只用到一種冷、單液淬火：只用到一種冷卻液體來冷卻的淬火加工方法卻液體來冷卻的淬火加工方法。優(yōu)點：優(yōu)點：易于實現(xiàn)自動化、操作易于實現(xiàn)自動化、操作簡單、適用于形狀簡單的工件簡單、適用于形狀簡單的工件。缺點：缺點：由于冷卻速度過快，會由于冷卻速度過快，會產(chǎn)生淬火缺陷。產(chǎn)生淬火缺陷。2、雙液淬火：用到兩種冷卻、雙液淬火：用到兩種冷卻液體來冷卻的淬火加工方法。液體來冷卻的淬火加工方法。優(yōu)點：優(yōu)點：減少殘余內(nèi)應(yīng)力，增加減少殘余內(nèi)應(yīng)力，增加淬硬性，防止淬火裂紋。適用淬硬性，防止淬火裂紋。適用于形狀復(fù)雜的工件。于形狀復(fù)雜的工件。缺

57、點：缺點：操作困難、技術(shù)難度高操作困難、技術(shù)難度高。3-5 鋼的熱處理鋼的熱處理淬火的冷卻方法：淬火的冷卻方法：3、分級淬火：將加熱工件放入鹽水或者堿水中快速冷卻一段時間，然后、分級淬火：將加熱工件放入鹽水或者堿水中快速冷卻一段時間，然后在拿出隨空氣冷卻的淬火加工方法。在拿出隨空氣冷卻的淬火加工方法。優(yōu)點：優(yōu)點：相對于單、雙級淬火應(yīng)力、變形都減少，操作簡單。適用于形狀相對于單、雙級淬火應(yīng)力、變形都減少，操作簡單。適用于形狀復(fù)雜，復(fù)雜，尺寸小的工件。尺寸小的工件。4、等溫淬火：工件淬火加熱后，若長期保持在下貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)的溫度，、等溫淬火：工件淬火加熱后，若長期保持在下貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)的溫度，使之完成

58、奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變，獲得下貝氏體組織，這種淬火稱為等溫淬使之完成奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變，獲得下貝氏體組織，這種淬火稱為等溫淬火?；?。優(yōu)點：優(yōu)點：淬火后的精度高，適用于薄、細(xì)、復(fù)雜且精度高的工件。淬火后的精度高，適用于薄、細(xì)、復(fù)雜且精度高的工件。3-5 鋼的熱處理鋼的熱處理淬透性：鋼在淬火后能夠獲得淬硬層的能力，淬硬層越深，淬透性越好。淬透性：鋼在淬火后能夠獲得淬硬層的能力，淬硬層越深，淬透性越好。決定因素：決定因素：材料中碳、錳、鉻、硅等合金因素的含量越高，淬透性越好。材料中碳、錳、鉻、硅等合金因素的含量越高，淬透性越好。淬硬性：鋼在淬火后得到的最高硬度。淬硬性：鋼在淬火后得到的最高硬度。決定因素：決

59、定因素：材料中碳的含量決定其硬度。材料中碳的含量決定其硬度。怎樣理解怎樣理解“淬透性好，但是淬硬淬透性好，但是淬硬性不一定高。性不一定高?！?？淬火目的：提高強度、硬度、耐磨性、疲勞強度以及韌性等淬火目的：提高強度、硬度、耐磨性、疲勞強度以及韌性等3-5 鋼的熱處理鋼的熱處理3.5.2普通熱處理：普通熱處理： 回火：將淬火后的材料加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保溫一定時間，然后在空回火：將淬火后的材料加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保溫一定時間，然后在空氣中氣中緩慢冷卻緩慢冷卻的熱處理工藝稱為回火。的熱處理工藝稱為回火?；鼗鸬哪康模航档蛢?nèi)應(yīng)力回火的目的：降低內(nèi)應(yīng)力 、脆性防止開裂變形。調(diào)整和穩(wěn)定結(jié)晶組織。、脆性防止開裂變

60、形。調(diào)整和穩(wěn)定結(jié)晶組織。保證尺寸及形狀。同時獲得所需的硬度、強度及韌性。保證尺寸及形狀。同時獲得所需的硬度、強度及韌性。3-5 鋼的熱處理鋼的熱處理回火的種類：回火的種類：（一）低溫回火（一）低溫回火（150250度）度） 其目的是在保持淬火鋼的硬度和耐其目的是在保持淬火鋼的硬度和耐磨性，降低淬火時殘余內(nèi)應(yīng)力和脆磨性，降低淬火時殘余內(nèi)應(yīng)力和脆性，以免使用時崩裂或過早損壞。性，以免使用時崩裂或過早損壞。它主要用于各種高碳的切削刃具，它主要用于各種高碳的切削刃具，量具，冷沖模具，滾動軸承以及滲量具，冷沖模具，滾動軸承以及滲碳件等，回火后硬度一般為碳件等，回火后硬度一般為HRC5864。 3-5 鋼