工程材料的性能和過程材料(簡)

1、過程設(shè)備材料選用過程設(shè)備材料選用工程材料的性能 使用性能使用性能: :材料在使用過程中所表材料在使用過程中所表現(xiàn)的性能，它包括現(xiàn)的性能，它包括力學(xué)性能力學(xué)性能、物物理和化學(xué)性能理和化學(xué)性能。 工藝性能工藝性能: :材料在加工過程中所表材料在加工過程中所表現(xiàn)的性能現(xiàn)的性能 ，即指其，即指其鑄造性能、鍛鑄造性能、鍛壓性能、焊接性能、切削加工性壓性能、焊接性能、切削加工性能能和和熱處理性能熱處理性能。 作為結(jié)構(gòu)材料，應(yīng)具備的最主要性能是作為結(jié)構(gòu)材料，應(yīng)具備的最主要性能是力學(xué)性能力學(xué)性能，即即材料抵抗外力的能力材料抵抗外力的能力。 力學(xué)性能力學(xué)性能包括包括彈性、剛度、強(qiáng)度、塑性、硬度、沖彈性、剛度、強(qiáng)

2、度、塑性、硬度、沖擊韌性及疲勞強(qiáng)度擊韌性及疲勞強(qiáng)度等。等。 金屬材料在加工及使用過程中所受的外力金屬材料在加工及使用過程中所受的外力稱為稱為載荷載荷。根據(jù)載荷作用性質(zhì)不同，可以分為根據(jù)載荷作用性質(zhì)不同，可以分為靜載荷靜載荷和和動(dòng)載荷動(dòng)載荷。材料的力學(xué)性能靜載時(shí)材料的力學(xué)性能靜載：靜載：對(duì)試樣緩慢加載，常用對(duì)試樣緩慢加載，常用靜拉伸試驗(yàn)靜拉伸試驗(yàn)和和硬度試驗(yàn)。硬度試驗(yàn)。布氏硬度計(jì)布氏硬度計(jì)拉伸試驗(yàn)機(jī)拉伸試驗(yàn)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)試樣標(biāo)準(zhǔn)試樣標(biāo)距 l 有兩種長度：l =10dl =5d Al實(shí)驗(yàn)方式：實(shí)驗(yàn)方式：常溫靜載試驗(yàn)常溫靜載試驗(yàn)電子式萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)（1）強(qiáng)度強(qiáng)度：強(qiáng)度：材料在外力作用下材料在外力作用下抵抗變形和

3、破壞的能力。抵抗變形和破壞的能力。屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 s s：材料發(fā)生微材料發(fā)生微量塑性變形時(shí)的應(yīng)力值。量塑性變形時(shí)的應(yīng)力值?？估瓘?qiáng)度抗拉強(qiáng)度 b b( (現(xiàn)用現(xiàn)用Rm表表示示)：材料斷裂前所承受材料斷裂前所承受的最大應(yīng)力值。的最大應(yīng)力值。低碳鋼低碳鋼的應(yīng)力的應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 塑性塑性 斷裂前材料產(chǎn)生永久變形的能斷裂前材料產(chǎn)生永久變形的能力力, , 用伸長率和斷面收縮率來表示。用伸長率和斷面收縮率來表示。 伸長率（伸長率（）（現(xiàn)用（現(xiàn)用A表示）：表示）： 在拉在拉伸試驗(yàn)中伸試驗(yàn)中, , 試樣拉斷后試樣拉斷后, , 標(biāo)距的伸長標(biāo)距的伸長與原始標(biāo)距的百分比稱為伸長率。與原始標(biāo)距的百分比稱為伸長

4、率。 斷面收縮率（斷面收縮率（） （現(xiàn)用（現(xiàn)用Z表示）表示） 試樣拉斷后試樣拉斷后, , 縮頸處截面積的最大縮縮頸處截面積的最大縮減量與原橫斷面積的百分比稱為斷面減量與原橫斷面積的百分比稱為斷面收縮率。收縮率。 （2）塑性%100001LLL%100010AAA拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象說明 直徑直徑d d0 0 相同時(shí)，相同時(shí)，L L0 0 ， 。只有當(dāng)。只有當(dāng)L L0 0/d/d0 0為常為常數(shù)時(shí)，塑性值才有可比性。數(shù)時(shí)，塑性值才有可比性。 當(dāng)當(dāng)L L0 0 = 10d= 10d0 0 時(shí)，伸長率用時(shí)，伸長率用 10 10 ( (現(xiàn)用現(xiàn)用A A 11.311.3 ) ) 表示；表

5、示； 當(dāng)當(dāng)L L0 0 = 5d= 5d0 0 時(shí)，伸長率用時(shí)，伸長率用 5 5 ( (現(xiàn)用現(xiàn)用A A ) )表示。表示。 顯然顯然 5 5 1010%100001LLL%100010AAA( 3 ) 硬 度 硬度：硬度：材料抵抗其他硬物壓入的能力，即受壓材料抵抗其他硬物壓入的能力，即受壓時(shí)抵抗局部塑性變形的能力。時(shí)抵抗局部塑性變形的能力。布氏硬度原理布氏硬度原理洛氏硬度原理洛氏硬度原理維氏硬度原理維氏硬度原理a. 布氏硬度布氏硬度試驗(yàn)原理圖布氏硬度試驗(yàn)原理圖v 材料抵抗表面局部塑性變形的能力。材料抵抗表面局部塑性變形的能力。v 布氏硬度布氏硬度 HB)(2102. 022dDDDPAPHB布

6、氏硬度計(jì)布氏硬度計(jì)a. 布氏硬度布氏硬度v 壓頭為壓頭為鋼球鋼球時(shí)，布氏硬度用符號(hào)時(shí)，布氏硬度用符號(hào)HBS表示，適用于布表示，適用于布氏硬度值在氏硬度值在450以下的材料。以下的材料。v 壓頭為壓頭為硬質(zhì)合金球硬質(zhì)合金球時(shí)，用符號(hào)時(shí)，用符號(hào)HBW表示，適用于布表示，適用于布氏硬度在氏硬度在650以下的材料。以下的材料。v 符號(hào)符號(hào)HBS或或HBW之前的數(shù)字表示硬度值。之前的數(shù)字表示硬度值。 如如: 250HBS布氏硬度壓痕布氏硬度壓痕b. 洛氏硬度v 洛氏硬度用符號(hào)洛氏硬度用符號(hào)HR表示，表示，HR=(k-h)/0.002v 根據(jù)壓頭類型和主載荷不同，分為九根據(jù)壓頭類型和主載荷不同，分為九個(gè)標(biāo)

7、尺，常用的標(biāo)尺為個(gè)標(biāo)尺，常用的標(biāo)尺為A、B、C。洛氏硬度計(jì)洛氏硬度計(jì)洛氏硬度測量原理圖洛氏硬度測量原理圖l符號(hào)符號(hào)HRHR前面的數(shù)字為硬度值，后前面的數(shù)字為硬度值，后面為使用的標(biāo)尺。面為使用的標(biāo)尺。lHRA HRA ，壓頭為，壓頭為120120金剛石圓錐，金剛石圓錐，用于測量高硬度材料用于測量高硬度材料, , 如硬質(zhì)合如硬質(zhì)合金、表面淬火鋼。金、表面淬火鋼。lHRB HRB ，壓頭為，壓頭為1/161/16英寸淬火鋼球，英寸淬火鋼球，用于測量低硬度材料用于測量低硬度材料, , 如有色金如有色金屬和退火、正火鋼等。屬和退火、正火鋼等。lHRC HRC ，壓頭為，壓頭為120120金剛石圓錐，金剛

8、石圓錐，用于測量中、高硬度材料，如調(diào)用于測量中、高硬度材料，如調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等。質(zhì)鋼、淬火鋼等。 如：如：30HRC30HRC，55HRA鋼球壓頭與鋼球壓頭與金剛石壓頭金剛石壓頭洛氏硬度壓痕洛氏硬度壓痕b. 洛氏硬度c. 維氏硬度維氏硬度計(jì)維氏硬度計(jì)維氏硬度試驗(yàn)原理維氏硬度試驗(yàn)原理維氏硬度壓痕維氏硬度壓痕HV=F/A壓壓常用硬度的比較壓頭壓頭載荷載荷 kgf硬度范圍硬度范圍HBS鋼球鋼球3000450HBW硬質(zhì)合金球硬質(zhì)合金球3000450650HRA金剛石圓錐金剛石圓錐602088HRB鋼球鋼球10020100HRC金剛石圓錐金剛石圓錐1502070布氏硬度布氏硬度洛氏硬度洛氏硬度HV金剛石

9、棱錐金剛石棱錐51201300維氏硬度維氏硬度應(yīng)用應(yīng)用有色合金，退正火調(diào)質(zhì)鋼有色合金，退正火調(diào)質(zhì)鋼淬火、調(diào)質(zhì)鋼淬火、調(diào)質(zhì)鋼表面硬化件、硬質(zhì)合金表面硬化件、硬質(zhì)合金有色合金，退正火鋼有色合金，退正火鋼淬火、調(diào)質(zhì)鋼淬火、調(diào)質(zhì)鋼薄壁件、表面硬化層薄壁件、表面硬化層壓頭壓頭載荷載荷 kgf硬度范圍硬度范圍HBS鋼球鋼球3000450HBW硬質(zhì)合金球硬質(zhì)合金球3000450650HRA金剛石圓錐金剛石圓錐602088HRB鋼球鋼球10020100HRC金剛石圓錐金剛石圓錐1502070布氏硬度布氏硬度洛氏硬度洛氏硬度HV金剛石棱錐金剛石棱錐51201300維氏硬度維氏硬度應(yīng)用應(yīng)用有色合金，退正火調(diào)質(zhì)鋼有

10、色合金，退正火調(diào)質(zhì)鋼淬火、調(diào)質(zhì)鋼淬火、調(diào)質(zhì)鋼表面硬化件、硬質(zhì)合金表面硬化件、硬質(zhì)合金有色合金，退正火鋼有色合金，退正火鋼淬火、調(diào)質(zhì)鋼淬火、調(diào)質(zhì)鋼薄壁件、表面硬化層薄壁件、表面硬化層動(dòng)載時(shí)材料的力學(xué)性能動(dòng)載動(dòng)載的主要形式：的主要形式： 載荷以較高速度施加到零構(gòu)件上，形成載荷以較高速度施加到零構(gòu)件上，形成沖擊沖擊。 抵抗沖擊載荷的能力稱為抵抗沖擊載荷的能力稱為沖擊韌性沖擊韌性aK K 載荷大小和方向做周期性變化，形成載荷大小和方向做周期性變化，形成交變載荷交變載荷。 材料能承受規(guī)定次循環(huán)而不斷裂的最大應(yīng)力值稱材料能承受規(guī)定次循環(huán)而不斷裂的最大應(yīng)力值稱為為疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度 11 t（4）沖擊韌性 沖

11、擊韌性：沖擊韌性：材料抵抗沖擊載荷作用材料抵抗沖擊載荷作用的能力，常用一次擺錘沖擊彎曲試的能力，常用一次擺錘沖擊彎曲試驗(yàn)來測定。測得試樣沖擊吸收功驗(yàn)來測定。測得試樣沖擊吸收功, 用符號(hào)用符號(hào) Ak 表示。用沖擊吸收功除表示。用沖擊吸收功除以試樣缺口處截面積以試樣缺口處截面積 S0 , 即得到材即得到材料的沖擊韌性料的沖擊韌性 ak。 Ak ak = (J/cm) S0Ak = mg（H1H2） (J)沖擊試樣和沖擊試驗(yàn)示意圖沖擊試樣和沖擊試驗(yàn)示意圖沖擊韌性的測定沖擊韌性的測定（4）沖擊韌性v沖擊吸收功的大小沖擊吸收功的大小與試驗(yàn)溫度有關(guān)。與試驗(yàn)溫度有關(guān)。v材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度越低

12、，說明低溫沖度越低，說明低溫沖擊性能越好。擊性能越好。 （4）沖擊韌性脆性區(qū)脆性區(qū)韌性區(qū)韌性區(qū)建造中的建造中的Titanic 號(hào)號(hào)TITANIC的沉沒的沉沒與船體材料的質(zhì)量與船體材料的質(zhì)量直接有關(guān)直接有關(guān)TITANICTitanic近代船用鋼板近代船用鋼板Titanic 號(hào)鋼板號(hào)鋼板（左圖）和（左圖）和近代船用鋼板近代船用鋼板（右圖）（右圖）的沖擊試驗(yàn)結(jié)果的沖擊試驗(yàn)結(jié)果疲勞破壞疲勞破壞疲勞破壞的四個(gè)特點(diǎn)： 1、破壞應(yīng)力低、破壞應(yīng)力低 2、脆性斷裂、脆性斷裂 3、損傷累計(jì)過程、損傷累計(jì)過程 4、破壞斷口含兩個(gè)區(qū)域、破壞斷口含兩個(gè)區(qū)域疲勞破壞過程：疲勞破壞過程：疲勞裂紋萌生、逐漸擴(kuò)展和最后斷裂的過

13、程。疲勞裂紋萌生、逐漸擴(kuò)展和最后斷裂的過程。粗糙區(qū)粗糙區(qū)光滑區(qū)光滑區(qū)疲勞源疲勞源 t粗糙區(qū)粗糙區(qū)光滑區(qū)光滑區(qū)疲勞源疲勞源交交 變變 載載 荷荷恒幅（穩(wěn)定）交變（循環(huán)）應(yīng)力恒幅（穩(wěn)定）交變（循環(huán)）應(yīng)力 應(yīng)力循環(huán)應(yīng)力循環(huán)應(yīng)力比（循環(huán)特征應(yīng)力比（循環(huán)特征）：r = min/ max tBA max min a應(yīng)力幅應(yīng)力幅： a=( max- min)/2交交 變變 載載 荷荷平均應(yīng)力平均應(yīng)力： m=( max+ min)/2最大應(yīng)力最大應(yīng)力： max最小應(yīng)力最小應(yīng)力： min循環(huán)應(yīng)力的分類：循環(huán)應(yīng)力的分類：稱循環(huán)稱循環(huán)(r=-1)，非對(duì)稱循環(huán)非對(duì)稱循環(huán)(r -1)，脈動(dòng)循環(huán)，脈動(dòng)循環(huán)(r=0) t

14、max min t max min=0A交交 變變 載載 荷荷（5）疲勞強(qiáng)度疲勞：疲勞：材料在交變應(yīng)力長時(shí)間作用下，在小于屈材料在交變應(yīng)力長時(shí)間作用下，在小于屈服點(diǎn)的應(yīng)力下發(fā)生斷裂服點(diǎn)的應(yīng)力下發(fā)生斷裂疲勞極限疲勞極限( (強(qiáng)度強(qiáng)度) ) -1 ：材料能承受規(guī)定次數(shù)應(yīng)力材料能承受規(guī)定次數(shù)應(yīng)力循環(huán)而不斷裂的最大應(yīng)力循環(huán)而不斷裂的最大應(yīng)力鋼鐵材料規(guī)定次為鋼鐵材料規(guī)定次為107疲勞曲線示意圖疲勞曲線示意圖 對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力圖對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力圖 對(duì)稱循環(huán)疲勞極限對(duì)稱循環(huán)疲勞極限(強(qiáng)度強(qiáng)度) -1，脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限（強(qiáng)度）脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限（強(qiáng)度）0 0物理性能物理性能包括包括密度、熔點(diǎn)、比熱、導(dǎo)密度、熔點(diǎn)、比熱、

15、導(dǎo)熱系數(shù)、線膨脹系數(shù)、導(dǎo)電性、磁性、熱系數(shù)、線膨脹系數(shù)、導(dǎo)電性、磁性、彈性模量、泊松比彈性模量、泊松比等。等。材料的物理性能 化學(xué)性能化學(xué)性能，即，即材料在所處介質(zhì)中的化學(xué)穩(wěn)定性材料在所處介質(zhì)中的化學(xué)穩(wěn)定性。 化學(xué)性能化學(xué)性能包括包括耐腐蝕性、抗氧化性耐腐蝕性、抗氧化性。 耐腐蝕性耐腐蝕性金屬和合金對(duì)周圍介質(zhì)（大氣、水汽、金屬和合金對(duì)周圍介質(zhì)（大氣、水汽、各種電解液）侵蝕的抵抗能力。各種電解液）侵蝕的抵抗能力。 抗氧化性抗氧化性金屬材料在高溫下抵抗氧化的能力。金屬材料在高溫下抵抗氧化的能力。材料的化學(xué)性能加工工藝性能加工工藝性能，即，即材料是否易于加工成形的材料是否易于加工成形的性能性能。加工

16、工藝性能加工工藝性能包括包括鑄造性能、鍛造性能、焊鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能、熱處理性能接性能、切削加工性能、熱處理性能等。等。材料的加工工藝性能 可鑄性可鑄性液體金屬材料是否易于鑄成優(yōu)質(zhì)鑄件的性能。液體金屬材料是否易于鑄成優(yōu)質(zhì)鑄件的性能。 可鍛性可鍛性金屬性材料承受壓力加工（鍛造、軋制、輾壓等）時(shí)，改變金屬性材料承受壓力加工（鍛造、軋制、輾壓等）時(shí)，改變原來形狀而不破壞的能力。原來形狀而不破壞的能力。 焊接性焊接性金屬材料是否易于焊接在一起，并獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的能力。金屬材料是否易于焊接在一起，并獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的能力。 切削加工性切削加工性材料是否易于被刀具切削的性能。材料

17、是否易于被刀具切削的性能。 熱處理性能熱處理性能包括包括淬透性、淬硬性、氧化和脫碳、變形及開裂淬透性、淬硬性、氧化和脫碳、變形及開裂等。等。材料的加工工藝性能過程設(shè)備常用材料過程設(shè)備常用材料工程材料的分類工程材料工程材料無機(jī)非金屬材無機(jī)非金屬材料料鋁合金鋁合金銅合金等銅合金等黑色金屬黑色金屬塑料塑料橡膠橡膠涂料等涂料等復(fù)合材料復(fù)合材料高分子材料高分子材料有色金屬有色金屬金屬材料金屬材料工業(yè)純鐵：工業(yè)純鐵：含碳量含碳量 0.02鋼鋼: 含碳量含碳量 0.022.11鑄鐵鑄鐵: 含碳量含碳量 2.116.69陶瓷陶瓷( (搪瓷搪瓷) )玻璃玻璃金屬基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料高分子基復(fù)合材料高分子基復(fù)

18、合材料陶瓷基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)v鐵碳合金鐵碳合金碳鋼和鑄碳鋼和鑄鐵，是工業(yè)應(yīng)用最廣的鐵，是工業(yè)應(yīng)用最廣的合金。合金。v含碳量為含碳量為0.02%2.11%的稱的稱鋼鋼。v含碳量為含碳量為 2.11%6.69%的稱的稱鑄鐵鑄鐵。v含碳量大于含碳量大于Fe3C成分成分（6.69%）時(shí)，合金太）時(shí)，合金太脆，已無實(shí)用價(jià)值。脆，已無實(shí)用價(jià)值。反應(yīng)釜反應(yīng)釜鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)SiO2 的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)v晶體：晶體：原子（原子團(tuán)或離子）按一定幾何形式原子（原子團(tuán)或離子）按一定幾何形式周期重復(fù)排列的固體。常態(tài)下金屬主要以晶體周期重復(fù)排列的固體。常態(tài)下金屬主要以晶體形式存在。晶體具有形式存在。

19、晶體具有各向異性各向異性。v非晶體：非晶體：原子呈無序排列的固體。在一定條件原子呈無序排列的固體。在一定條件下晶體和非晶體可互相轉(zhuǎn)化。下晶體和非晶體可互相轉(zhuǎn)化。一、晶體概念一、晶體概念晶體與非晶體晶體與非晶體石石墨墨及及其其晶晶格格金金剛剛石石及及其其晶晶格格 組成成分相同，但晶體結(jié)構(gòu)不同的兩種晶體，其性能不同。組成成分相同，但晶體結(jié)構(gòu)不同的兩種晶體，其性能不同。二、純鐵的晶體結(jié)構(gòu)、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變二、純鐵的晶體結(jié)構(gòu)、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)二、純鐵的晶體結(jié)構(gòu)鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)體心立方體心立方BCC(body-center cubic)面心立方面心立方 FCC(face-centered c

20、ubic)密排六方密排六方HCP(hexagonal close-packed)模型模型晶胞原子數(shù)晶胞原子數(shù)密排面密排面單晶體與多晶體單晶體與多晶體鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)單晶體單晶體原子（原子團(tuán)或離子）按相同方向排列原子（原子團(tuán)或離子）按相同方向排列多晶體多晶體由許多結(jié)晶方位不同的小晶體集合而成由許多結(jié)晶方位不同的小晶體集合而成金屬多晶組織金屬多晶組織三、鐵碳合金的基本組織三、鐵碳合金的基本組織鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)奧氏體奧氏體(A(A或或 ) )C C -Fe-Fe間隙固溶體間隙固溶體 鐵素體鐵素體(F(F或或 ) )C C -Fe-Fe間隙固溶體間隙固溶體 金屬化合物金屬化合物 固溶體固溶體滲碳體

21、滲碳體( (FeFe3 3C C或或Cm)Cm) C + 3FeFeC + 3FeFe3 3C C鐵碳合金中的相鐵碳合金中的相:鐵素體鐵素體l碳在碳在 -Fe-Fe中的固溶體稱鐵素體中的固溶體稱鐵素體, , 用用F F 或或 表示。表示。l是體心立方晶格的間隙固溶體。是體心立方晶格的間隙固溶體。l溶碳能力很低，溶碳能力很低，727時(shí)最大為時(shí)最大為0.0218%，室溫下僅為，室溫下僅為0.0008%。l鐵素體的組織為多邊形晶粒，鐵素體的組織為多邊形晶粒，性能與純鐵相似。性能與純鐵相似。（1 1） 鐵素體鐵素體 F F 或或 鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)l 碳在碳在 -F

22、e-Fe中的固溶體稱奧氏體。用中的固溶體稱奧氏體。用A A或或 表示。表示。l 是面心立方晶格的間隙固溶體。溶碳能力比鐵素體大，是面心立方晶格的間隙固溶體。溶碳能力比鐵素體大，11481148時(shí)最大為時(shí)最大為2.11%2.11%。l 組織為不規(guī)則多面體晶粒，組織為不規(guī)則多面體晶粒，晶界較直。強(qiáng)度低、塑性好，晶界較直。強(qiáng)度低、塑性好，鋼材熱加工都在鋼材熱加工都在 區(qū)進(jìn)行區(qū)進(jìn)行. .l 碳鋼室溫組織中無奧氏體。碳鋼室溫組織中無奧氏體。奧氏體奧氏體(2) (2) 奧氏體奧氏體 A A 或或 鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)l即即Fe3C，含碳，含碳6.69%，用，用Fe3C或或Cm表示。表示。l其硬度高、強(qiáng)度低其

23、硬度高、強(qiáng)度低( b 35MPa),脆性大，塑性幾乎為零。脆性大，塑性幾乎為零。l是一個(gè)亞穩(wěn)相，在一定條件下可是一個(gè)亞穩(wěn)相，在一定條件下可發(fā)生分解：發(fā)生分解：Fe3C3Fe+C(石墨石墨), 該反應(yīng)對(duì)鑄鐵有重要意義。該反應(yīng)對(duì)鑄鐵有重要意義。l由于碳在由于碳在 -Fe中的溶解度很小，中的溶解度很小，因而常溫下碳在鐵碳合金中主要因而常溫下碳在鐵碳合金中主要以以Fe3C或石墨的形式存在?；蚴男问酱嬖凇?3) (3) 滲碳體滲碳體 Fe3C 鑄鐵中的石墨鑄鐵中的石墨鋼中的滲碳體鋼中的滲碳體二、純鐵的晶體結(jié)構(gòu)鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)l珠光體是鐵素體與滲碳珠光體是鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物。體的機(jī)械混合物。

24、l力學(xué)性能介于鐵素體與力學(xué)性能介于鐵素體與滲碳體之間。滲碳體之間。l碳素鋼中珠光體的含碳碳素鋼中珠光體的含碳量約為量約為0.8。珠光體珠光體(4) 珠光體珠光體 P Fe3C727鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)l萊氏體是珠光體與滲碳體萊氏體是珠光體與滲碳體的共晶混合物。的共晶混合物。l具有高的硬度，脆性大。具有高的硬度，脆性大。l存在于白口鑄鐵中，含碳存在于白口鑄鐵中，含碳量約為量約為4.34.3。(5) (5) 萊氏體萊氏體 LeLeL Fe3C P Fe3C1148727二、純鐵的晶體結(jié)構(gòu)鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)l馬氏體是碳溶于馬氏體是碳溶于 -Fe-Fe中的中的過飽和過飽和固溶體。固溶體。l鋼從奧氏體狀態(tài)

25、鋼從奧氏體狀態(tài)急冷（淬火）急冷（淬火）生成的生成的非平衡非平衡組織。組織。l含碳量較高時(shí)，馬氏體硬度高、脆性大。含碳量較高時(shí)，馬氏體硬度高、脆性大。l不穩(wěn)定，加熱易轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌M織。不穩(wěn)定，加熱易轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌M織。(6) (6) 馬氏體馬氏體 M M鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)低碳低碳(1.0%)馬氏體：片狀馬氏體：片狀 硬而脆硬而脆 鐵碳合金相圖v PSK: PSK: 共析線共析線 , ,又稱又稱A A1 1線線 + Fe + Fe3 3C C GSGS線線 轉(zhuǎn)變線轉(zhuǎn)變線, ,又稱又稱A A3 3線線。 ESES線線碳在碳在 中的溶解度線。中的溶解度線。 又稱又稱A Acmcm線線。碳 素 鋼l工業(yè)用鋼按

26、化學(xué)成分分為工業(yè)用鋼按化學(xué)成分分為碳素鋼碳素鋼和和合金鋼合金鋼兩大類。兩大類。l碳素鋼碳素鋼是指含碳量低于是指含碳量低于2.11%2.11%的鐵碳合金。的鐵碳合金。l合金鋼合金鋼是指為了提高鋼是指為了提高鋼的性能，在碳鋼基礎(chǔ)上的性能，在碳鋼基礎(chǔ)上有意加入有意加入一定量一定量合金元合金元素素所制在的鋼。所制在的鋼。 一、碳量對(duì)力學(xué)性能的影響一、碳量對(duì)力學(xué)性能的影響l亞共析鋼隨含碳量增加，亞共析鋼隨含碳量增加，P P 量量增加，鋼的強(qiáng)度、硬度升高，增加，鋼的強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性下降。塑性、韌性下降。l含碳含碳0.77%0.77%時(shí)，組織為時(shí)，組織為100% P, 100% P, 鋼的性能即鋼

27、的性能即P P的性能。的性能。l含碳量含碳量0.9%0.9%時(shí)，時(shí)，F(xiàn)eFe3 3C C為晶界為晶界連續(xù)網(wǎng)狀，強(qiáng)度下降連續(xù)網(wǎng)狀，強(qiáng)度下降, , 但硬度但硬度仍上升。仍上升。l含碳量含碳量2.11%2.11%時(shí)，組織中有以時(shí)，組織中有以FeFe3 3C C為基的為基的LeLe, ,合金太脆。合金太脆。碳 素 鋼碳 素 鋼二、雜質(zhì)元素對(duì)鋼材性能的影響二、雜質(zhì)元素對(duì)鋼材性能的影響1 1、Mn:Mn: 0.8% 0.8% 時(shí)為雜質(zhì)時(shí)為雜質(zhì), , 是是有益有益元素。作用為：元素。作用為： v 強(qiáng)化鐵素體；強(qiáng)化鐵素體；v 消除硫的有害作用。消除硫的有害作用。2 2、SiSi： 0.5%0.5%時(shí)為雜質(zhì)，是

28、時(shí)為雜質(zhì)，是有益有益元素。作用為：元素。作用為： v 強(qiáng)化鐵素體；強(qiáng)化鐵素體； v 增加鋼液流動(dòng)性。增加鋼液流動(dòng)性。鋼中的雜質(zhì)一般是指鋼中的雜質(zhì)一般是指 MnMn、SiSi、 S S、 P P。是由原料帶入。是由原料帶入或脫氧殘留的元素?；蛎撗鯕埩舻脑亍Ｌ?素 鋼3 3、S S：是是有害有害元素。元素。v 常以常以FeS形式存在。易與形式存在。易與Fe在晶在晶界上形成低熔點(diǎn)共晶界上形成低熔點(diǎn)共晶(985)，熱，熱加工時(shí)加工時(shí)(11501200)，由于其熔，由于其熔化而導(dǎo)致開裂，稱化而導(dǎo)致開裂，稱熱脆熱脆。v 鋼中的硫應(yīng)控制在鋼中的硫應(yīng)控制在0.045%以下。以下。v Mn可消除硫的有害作用。

29、可消除硫的有害作用。FeS + Mn Fe + MnS，MnS熔點(diǎn)高熔點(diǎn)高(1620)合金晶界的低熔點(diǎn)硫化物共晶合金晶界的低熔點(diǎn)硫化物共晶鋼中的鋼中的MnS夾雜夾雜碳 素 鋼4 4、P P：也是也是有害有害元素。元素。v 能溶入鐵素體中，使鋼在常能溶入鐵素體中，使鋼在常溫下硬度提高，塑性、韌性溫下硬度提高，塑性、韌性急劇下降，稱急劇下降，稱冷脆冷脆。v P P一般控制在一般控制在0.045%0.045%以下以下。比利時(shí)阿爾伯特運(yùn)河鋼橋因磷高產(chǎn)生冷比利時(shí)阿爾伯特運(yùn)河鋼橋因磷高產(chǎn)生冷脆性于脆性于1938年冬發(fā)生斷裂墜入河中年冬發(fā)生斷裂墜入河中 碳 素 鋼 O O：有害有害元素。元素。氧在鋼中以氧化

30、物的氧在鋼中以氧化物的形式存在，其與基體結(jié)合力弱，不形式存在，其與基體結(jié)合力弱，不易變形，易成為疲勞裂紋源。易變形，易成為疲勞裂紋源。鋼中鋼中TiN夾雜夾雜鋼中氧化物夾雜鋼中氧化物夾雜5 5、氣體元素、氣體元素 N N：有害：有害元素。室溫下元素。室溫下N N在鐵素體在鐵素體中溶解度很低，鋼中過飽和中溶解度很低，鋼中過飽和N N在常溫在常溫放置過程中以放置過程中以FeNFeN、FeFe4 4N N形式析出使形式析出使鋼變脆鋼變脆, , 稱稱時(shí)效脆化時(shí)效脆化。 加加TiTi、V V、AlAl等元素可使等元素可使N N固定，固定，消除時(shí)效傾向。消除時(shí)效傾向。碳 素 鋼 H：有害有害元素。元素。常溫

31、下氫在鋼中的溶解度也很低。當(dāng)氫在鋼常溫下氫在鋼中的溶解度也很低。當(dāng)氫在鋼中以原子態(tài)溶解時(shí)，降低韌性，引起中以原子態(tài)溶解時(shí)，降低韌性，引起氫脆氫脆。v 當(dāng)氫在缺陷處以分子態(tài)析出時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很高內(nèi)壓，形成微裂當(dāng)氫在缺陷處以分子態(tài)析出時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很高內(nèi)壓，形成微裂紋，其內(nèi)壁為白色，稱紋，其內(nèi)壁為白色，稱白點(diǎn)白點(diǎn)或或發(fā)裂發(fā)裂。碳 素 鋼三、鋼的分類三、鋼的分類1 1、按化學(xué)成分分、按化學(xué)成分分 中碳鋼中碳鋼 0.250.6%C高碳鋼高碳鋼 0.6%C低碳鋼低碳鋼 0.25%C低合金鋼低合金鋼 合金元素總量合金元素總量 5%中合金鋼中合金鋼 合金元素總量合金元素總量 510%高合金鋼高合金鋼 合金元素總量合

32、金元素總量 10%碳素鋼碳素鋼合金鋼合金鋼碳 素 鋼三、鋼的分類三、鋼的分類鋼鋼 類類碳碳 素素 鋼鋼合合 金金 鋼鋼P(yáng) PS SP PS S普通質(zhì)量鋼普通質(zhì)量鋼0.0450.0450.0450.0450.0450.0450.0450.045優(yōu)優(yōu) 質(zhì)質(zhì) 鋼鋼0.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.035高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼0.0300.0300.0300.0300.0250.0250.0250.025特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼0.0250.0250.0200.0200.0250.0250.0150.0152、按質(zhì)量分、按質(zhì)量分v 鋼的質(zhì)量是以鋼的質(zhì)量是以磷磷、硫硫的

33、含量來劃分的。的含量來劃分的。v 分為分為普通鋼普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼和和特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。碳 素 鋼三、鋼的分類三、鋼的分類工程用鋼工程用鋼 建筑、橋梁、船舶、車輛建筑、橋梁、船舶、車輛滲滲 碳碳 鋼鋼調(diào)調(diào) 質(zhì)質(zhì) 鋼鋼彈彈 簧簧 鋼鋼滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼機(jī)器用鋼機(jī)器用鋼結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 鋼鋼刃具鋼刃具鋼模具鋼模具鋼量具鋼量具鋼工工 具具 鋼鋼不銹鋼不銹鋼耐熱鋼耐熱鋼特殊性能鋼特殊性能鋼擠壓模具擠壓模具3 3、按用途分、按用途分碳 素 鋼四、碳鋼的編號(hào)和用途四、碳鋼的編號(hào)和用途v Q+最低屈服強(qiáng)度值最低屈服強(qiáng)度值+質(zhì)量等級(jí)符號(hào)質(zhì)量等級(jí)符號(hào)+脫氧方法符號(hào)脫氧方法符號(hào)v Q表示表

34、示“屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度”；屈服強(qiáng)度值；屈服強(qiáng)度值單位是單位是MPa；v 質(zhì)量等級(jí)符號(hào)為質(zhì)量等級(jí)符號(hào)為A、B、C、D、E。由由A到到E，其，其P、S含量依次下降，含量依次下降，質(zhì)量提高。質(zhì)量提高。1 1、普通碳素鋼、普通碳素鋼碳 素 鋼n脫氧方法符號(hào)脫氧方法符號(hào): : 沸騰鋼沸騰鋼 F F；半鎮(zhèn)靜鋼；半鎮(zhèn)靜鋼 b b；鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼 Z Z；特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼 TZTZ。n如如: Q215-A.F: Q215-A.F、Q235-B (Q235-B (鎮(zhèn)靜鋼不標(biāo)脫氧方法鎮(zhèn)靜鋼不標(biāo)脫氧方法) )n常以冷、熱軋板、帶、棒及型鋼使用，用量約占鋼材總量的常以冷、熱軋板、帶、棒及型鋼使用，用量約占鋼材總量的7

35、0%70%。n用于建筑結(jié)構(gòu)，適合焊接、鉚接、栓接等。用于建筑結(jié)構(gòu)，適合焊接、鉚接、栓接等。黃河小浪底樞黃河小浪底樞紐工程紐工程冷軋鋼板冷軋鋼板碳 素 鋼齒輪加工齒輪加工方鋼方鋼v 牌號(hào)用牌號(hào)用兩位數(shù)字兩位數(shù)字表示，這兩位數(shù)字表示鋼平均表示，這兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬分含碳量的萬分之幾之幾。v 如如45鋼鋼平均含碳量為萬分之四十五（即平均含碳量為萬分之四十五（即0.45%）的優(yōu)質(zhì)碳）的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。素結(jié)構(gòu)鋼。2 2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳 素 鋼鋼帶鋼帶說明說明：l 含含Mn量為量為0.71.0%時(shí)，時(shí)，在兩位數(shù)字后加元素符號(hào)在兩位數(shù)字后加元素符號(hào)“Mn”，如，如40Mn。l 對(duì)

36、于沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼對(duì)于沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼, 在鋼號(hào)后分別加字母在鋼號(hào)后分別加字母F和和b，如如08F、10b。l 高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號(hào)后加高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號(hào)后加字母字母A，如，如20A。 碳 素 鋼v T + 數(shù)字?jǐn)?shù)字;v T表示表示“碳素工具鋼碳素工具鋼” ;v 數(shù)字?jǐn)?shù)字表示平均含表示平均含碳量的千分之幾碳量的千分之幾;v 如如T8其平均含碳量為千分之八其平均含碳量為千分之八 (0.8%);v 共有七個(gè)牌號(hào)：共有七個(gè)牌號(hào)：T7T13;說明：碳素工具鋼都是優(yōu)質(zhì)以上質(zhì)量的。說明：碳素工具鋼都是優(yōu)質(zhì)以上質(zhì)量的。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號(hào)后加高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號(hào)后加“A”，如，如T8A。 3 3、碳素工具鋼、碳素工具鋼碳

37、素工具鋼帶碳素工具鋼帶碳素工具鋼材料碳素工具鋼材料碳 素 鋼v 由于耐熱性差，只用于制造小尺寸的由于耐熱性差，只用于制造小尺寸的手工工具手工工具和和低速刃具低速刃具。 v T7T9：制造承受沖擊的工具，如木工工具：沖子、鑿子、：制造承受沖擊的工具，如木工工具：沖子、鑿子、錘子等。錘子等。木工鑿木工鑿木工鉆木工鉆碳 素 鋼v T10T11：制造低速切削工具，如鉆頭、絲錐、車刀等。：制造低速切削工具，如鉆頭、絲錐、車刀等。v T12T13：制造耐磨工具，如銼刀、鋸條等。：制造耐磨工具，如銼刀、鋸條等。絲錐絲錐銼刀銼刀手鋸條手鋸條鉆頭鉆頭合 金 鋼合金鋼：合金鋼： 為了提高鋼的性能，在為了提高鋼的性

38、能，在碳鋼的基礎(chǔ)上碳鋼的基礎(chǔ)上有意加入有意加入一一種或多種合金元素所制成種或多種合金元素所制成的鋼。的鋼。一、合金元素對(duì)鋼性能的影響一、合金元素對(duì)鋼性能的影響合合 金金 鋼鋼1 1、溶于鐵素體或形成碳化物，提高鋼、溶于鐵素體或形成碳化物，提高鋼 的的強(qiáng)度強(qiáng)度和和硬度硬度；2 2、CrCr、NiNi在適當(dāng)范圍內(nèi)提高在適當(dāng)范圍內(nèi)提高韌性韌性；3 3、除、除CoCo以外，合金元素可提高鋼的淬以外，合金元素可提高鋼的淬 透性；透性；4 4、當(dāng)、當(dāng)CrCr含量含量1313時(shí)，提高鋼的時(shí)，提高鋼的耐腐耐腐 蝕性能蝕性能；5 5、NiNi可提高鋼的可提高鋼的耐腐蝕性耐腐蝕性和和低溫沖擊低溫沖擊 韌性韌性。合

39、 金 鋼二、合金結(jié)構(gòu)鋼的編號(hào)二、合金結(jié)構(gòu)鋼的編號(hào)v牌號(hào)用牌號(hào)用兩位數(shù)字兩位數(shù)字+(+(元素符號(hào)元素符號(hào)+ +數(shù)字?jǐn)?shù)字)+ ()+ (元素符號(hào)元素符號(hào)+ +數(shù)字?jǐn)?shù)字)+)+表示；表示；v數(shù)字?jǐn)?shù)字表示鋼平均表示鋼平均含碳量的萬分之幾；含碳量的萬分之幾；v元素符號(hào)元素符號(hào)后面的后面的數(shù)字?jǐn)?shù)字表示鋼中含該合金元素的表示鋼中含該合金元素的百分之幾百分之幾。合 金 鋼三、普通低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼（低合金鋼）三、普通低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼（低合金鋼）v 成分：成分：0.2%C, P、S量及非量及非金屬夾雜較多。合金元素的金屬夾雜較多。合金元素的總量總量3%，主要是，主要是Mn，還有，還有少量少量V、Ti、Nb等。

40、等。v 性能：性能：可焊性、塑性好可焊性、塑性好。v 熱處理：熱軋后熱處理：熱軋后退火退火或或正火正火v 使用狀態(tài)下組織：使用狀態(tài)下組織：F+P合 金 鋼v用途用途: 常以熱軋板、帶、棒及型鋼常以熱軋板、帶、棒及型鋼使用。用于使用。用于船舶、壓力容船舶、壓力容器、鍋爐、建筑結(jié)構(gòu)器、鍋爐、建筑結(jié)構(gòu)等，等，適合適合焊接、鉚接、栓接焊接、鉚接、栓接。黃河小浪底樞紐工程黃河小浪底樞紐工程合 金 鋼v案例：案例：Q345Q345鋼鋼(16Mn(16Mn、12MnV12MnV等等) )，綜，綜合性能好，用于船舶、橋梁、合性能好，用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。Q390Q390鋼（鋼（1

41、5MnV15MnV、16MnNb16MnNb等等) ) 含含V V、TiTi、NbNb，強(qiáng)度高，用于，強(qiáng)度高，用于中等壓力的壓力容器。中等壓力的壓力容器。南京長江大橋南京長江大橋合 金 鋼四、特殊行業(yè)專用鋼四、特殊行業(yè)專用鋼v用于某些特殊用途的鋼，如：用于某些特殊用途的鋼，如： 鍋爐鋼、壓力容器、焊接氣瓶、鍋爐鋼、壓力容器、焊接氣瓶、 橋梁、低溫用鋼橋梁、低溫用鋼等等v編號(hào)方法：在鋼號(hào)后面分別加注編號(hào)方法：在鋼號(hào)后面分別加注g g、R R、HPHP、q q、D Dv鋼號(hào)舉例：鋼號(hào)舉例： 20g 20g、16MnR16MnR、15MnVHP15MnVHP、Q345qQ345q、15MnNiDR

42、15MnNiDR 、16MnDR16MnDR銅陵長江公銅陵長江公路大橋路大橋合 金 鋼五、滲碳鋼五、滲碳鋼v 制造滲碳零件，具制造滲碳零件，具有有表面硬而表面硬而耐磨；較高韌性和強(qiáng)度的性能。耐磨；較高韌性和強(qiáng)度的性能。v 低碳：含碳低碳：含碳0.10.25%v 常用材料：常用材料： 20Cr、 20CrMnTi、 18Cr2Ni4WA等等v 用途：制造齒輪、用途：制造齒輪、凸輪軸、活凸輪軸、活塞銷，曲軸塞銷，曲軸等等柴油機(jī)凸輪軸柴油機(jī)凸輪軸合 金 鋼調(diào)質(zhì)件（螺桿）調(diào)質(zhì)件（螺桿）v 調(diào)質(zhì)后使用的鋼種，具有調(diào)質(zhì)后使用的鋼種，具有 良好的綜合力學(xué)性能良好的綜合力學(xué)性能。v 中碳：含碳中碳：含碳0.2

43、50.55%v 常用材料：常用材料： 40Cr、 42CrMoA、25Cr2MoV等等v 用途：用途：制造制造齒輪、螺栓、齒輪、螺栓、曲軸、連桿、軸曲軸、連桿、軸等等六、調(diào)質(zhì)鋼六、調(diào)質(zhì)鋼合 金 鋼v 制造制造彈簧彈簧或類似性能零件的或類似性能零件的鋼種。鋼種。v 中高碳：含碳中高碳：含碳0.450.7%v 常用材料：常用材料： 65Mn、 60Si2Mn 、50CrV 等等v 熱處理：熱處理：淬火淬火+中溫回火中溫回火 七、彈簧鋼七、彈簧鋼合 金 鋼八、滾動(dòng)軸承鋼八、滾動(dòng)軸承鋼v用于制造軸承套圈和滾動(dòng)體的專用鋼用于制造軸承套圈和滾動(dòng)體的專用鋼v性能要求：性能要求： 高而均勻的硬度和耐磨性。高而

44、均勻的硬度和耐磨性。 高的高的 b b和接觸疲勞強(qiáng)度。和接觸疲勞強(qiáng)度。 足夠的韌性、淬透性和耐蝕性足夠的韌性、淬透性和耐蝕性. .v高碳：高碳：0.951.10v合金元素：以合金元素：以Cr為主、加入為主、加入 Mn、Siv熱處理：球化退火熱處理：球化退火+淬火淬火+低溫回火低溫回火圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承自動(dòng)調(diào)心球軸承自動(dòng)調(diào)心球軸承合 金 鋼八、滾動(dòng)軸承鋼八、滾動(dòng)軸承鋼v應(yīng)用最廣的是應(yīng)用最廣的是GCr15 GCr15 ，大量用于大中型軸承；，大量用于大中型軸承；v大型軸承用大型軸承用GCr15SiMnGCr15SiMn；v這類這類鋼還可用于制造模具、量具等。鋼還可用于制造模具、量具等。滾針軸

45、承滾針軸承滾柱軸承滾柱軸承滾珠軸承滾珠軸承大型軸承大型軸承合 金 鋼九、不銹鋼九、不銹鋼v 在自然環(huán)境或酸、堿、鹽等介質(zhì)中具有在自然環(huán)境或酸、堿、鹽等介質(zhì)中具有耐蝕性能耐蝕性能的鋼的鋼v 編號(hào)方法：編號(hào)方法：數(shù)字?jǐn)?shù)字+(+(元素符號(hào)元素符號(hào)+ +數(shù)字?jǐn)?shù)字)+ )+ v 數(shù)字?jǐn)?shù)字表示鋼平均表示鋼平均含碳量的千分之幾含碳量的千分之幾v 元素符號(hào)元素符號(hào)后面的后面的數(shù)字?jǐn)?shù)字表示鋼中含該合金元素的表示鋼中含該合金元素的百分之幾百分之幾化工管化工管道的腐道的腐蝕蝕裂解管裂解管內(nèi)壁的內(nèi)壁的高溫腐高溫腐蝕減薄蝕減薄合 金 鋼a. 馬氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼v 主要是主要是Cr13型不銹鋼型不銹鋼 鋼號(hào)為鋼號(hào)為

46、1Cr134Cr13v 隨含碳量提高，強(qiáng)度、硬度隨含碳量提高，強(qiáng)度、硬度提高，耐蝕性下降提高，耐蝕性下降.不銹鋼棒不銹鋼棒合 金 鋼1Cr13、2Cr13v 熱處理：熱處理：淬火淬火+高溫回火高溫回火v 具有耐大氣、蒸汽腐蝕能具有耐大氣、蒸汽腐蝕能力及良好的綜合力學(xué)性能力及良好的綜合力學(xué)性能用于要求塑韌性較高的耐用于要求塑韌性較高的耐蝕件，如蝕件，如汽輪機(jī)葉片汽輪機(jī)葉片等等汽輪機(jī)葉片汽輪機(jī)葉片透平轉(zhuǎn)輪透平轉(zhuǎn)輪合 金 鋼3Cr13、4Cr13v 熱處理：熱處理：淬火淬火+低溫回火低溫回火v 具有較高的強(qiáng)度、硬度具有較高的強(qiáng)度、硬度v 用于要求耐磨的耐蝕件，用于要求耐磨的耐蝕件， 如如醫(yī)療器械、量

47、具、刀具醫(yī)療器械、量具、刀具等等醫(yī)療器械醫(yī)療器械不銹鋼刀不銹鋼刀合 金 鋼1Cr17削片刀削片刀b. 鐵素體不銹鋼鐵素體不銹鋼v 典型鋼號(hào)如典型鋼號(hào)如0Cr13、1Cr17等等 成分：高鉻低碳成分：高鉻低碳 無無 相變，不能進(jìn)行熱相變，不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化處理強(qiáng)化。 組織：單相鐵素體組織：單相鐵素體 性能特點(diǎn)：耐酸蝕，抗氧性能特點(diǎn)：耐酸蝕，抗氧化能力強(qiáng)，塑性好?；芰?qiáng)，塑性好。 用途用途v 廣泛用于硝酸和氮肥工業(yè)的耐蝕件。廣泛用于硝酸和氮肥工業(yè)的耐蝕件。硝酸生產(chǎn)裝置硝酸生產(chǎn)裝置鐵素體不銹鐵素體不銹鋼制品鋼制品b. b. 鐵素體不銹鋼鐵素體不銹鋼合合 金金 鋼鋼c.c. 奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼

48、v 主要是主要是18-8（18Cr-8Ni）型不銹鋼。型不銹鋼。 性能特點(diǎn)：具有良好的耐蝕，性能特點(diǎn)：具有良好的耐蝕， 冷熱加工性及可焊性，高的塑韌性冷熱加工性及可焊性，高的塑韌性, ,無磁性。無磁性。 熱處理：采用熱處理：采用固溶處理固溶處理。即加。即加熱到熱到1100使碳化物溶解后水冷。使碳化物溶解后水冷。v 組織為組織為單相奧氏體單相奧氏體。 不銹鋼帶不銹鋼帶合合 金金 鋼鋼c. c. 奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼 常用鋼種常用鋼種v 為為1Cr18Ni91Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Tiv 廣泛用于化工設(shè)備及管道。廣泛用于化工設(shè)備及管道。反應(yīng)釜反應(yīng)釜 (316L)(

49、316L)00Cr17Ni14Mo200Cr17Ni14Mo2大型化工儲(chǔ)罐大型化工儲(chǔ)罐 (304)0Cr18Ni9熱交換器熱交換器 (316L)(316L)00Cr17Ni14Mo200Cr17Ni14Mo2合合 金金 鋼鋼性能要求：性能要求：v高的抗氧化性高的抗氧化性v高的熱強(qiáng)性高的熱強(qiáng)性 十、耐熱鋼十、耐熱鋼氣輪機(jī)葉片氣輪機(jī)葉片合合 金金 鋼鋼v 抗氧化鋼：抗氧化鋼： 如：如：CrAl4SiCrAl4Si、Cr18Ni25Si2Cr18Ni25Si2v 熱強(qiáng)性：熱強(qiáng)性： 如：如：15CrMo、1Cr13 、 1Cr11MoV十、耐熱鋼十、耐熱鋼合合 金金 鋼鋼飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)煙管式鍋爐

50、煙管式鍋爐鑄 鐵l 鑄鐵是含碳量大于鑄鐵是含碳量大于2.11%2.11%并含有較并含有較多硅、錳、硫、磷等元素的多元鐵多硅、錳、硫、磷等元素的多元鐵基合金?；辖?。l 鑄鐵具有許多優(yōu)良的性能及生產(chǎn)簡鑄鐵具有許多優(yōu)良的性能及生產(chǎn)簡便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，因而是應(yīng)用便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，因而是應(yīng)用最廣泛的材料之一。最廣泛的材料之一。 l工業(yè)上使用的鑄鐵主要是工業(yè)上使用的鑄鐵主要是灰口鑄鐵灰口鑄鐵。l組織特點(diǎn)組織特點(diǎn): :鋼的基體鋼的基體+G+G（石墨）（石墨）F+GF+P+GP+G鑄鑄 鐵鐵 力學(xué)性能力學(xué)性能: :l強(qiáng)度、塑性韌性比鋼低強(qiáng)度、塑性韌性比鋼低石墨的強(qiáng)度、塑性、韌性極低。石墨的強(qiáng)度、塑性、韌

51、性極低。l 耐磨性好耐磨性好 石墨有利于潤滑、儲(chǔ)油。石墨有利于潤滑、儲(chǔ)油。l缺口敏感性低缺口敏感性低 表面粗糙對(duì)疲勞極限的影響不明顯。表面粗糙對(duì)疲勞極限的影響不明顯。l消震性好（是鋼的十倍）消震性好（是鋼的十倍） 石墨組織松軟。石墨組織松軟。l鑄造性好鑄造性好 接近共晶成分、熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好、凝固收接近共晶成分、熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好、凝固收縮小?？s小。l切削加工性好切削加工性好 石墨使切屑易斷，還可潤滑刀具石墨使切屑易斷，還可潤滑刀具。 其他性能其他性能: 鑄鑄 鐵鐵鑄鑄 鐵鐵例如，機(jī)床床身、內(nèi)燃機(jī)例如，機(jī)床床身、內(nèi)燃機(jī)的汽缸體、缸套、活塞的汽缸體、缸套、活塞環(huán)及軸瓦、曲軸等都可環(huán)及軸瓦、曲軸等都

52、可用鑄鐵制造用鑄鐵制造. .內(nèi)燃機(jī)汽缸內(nèi)燃機(jī)汽缸鑄鐵曲軸鑄鐵曲軸鑄鑄 鐵鐵一、灰鑄鐵一、灰鑄鐵v 石墨形態(tài)：石墨形態(tài)：片狀片狀v 編號(hào)方法：編號(hào)方法：HT + HT + 一組數(shù)字一組數(shù)字 數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度值，單位數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度值，單位MPaMPav 牌號(hào)實(shí)例：牌號(hào)實(shí)例：HT100、HT150、HT200v 灰鑄鐵的組織是由液態(tài)鐵水緩慢冷卻時(shí)通灰鑄鐵的組織是由液態(tài)鐵水緩慢冷卻時(shí)通過石墨化過程形成的。過石墨化過程形成的?；一?鑄鑄鐵鐵 的的顯顯 微微組組 織織 鐵素體灰鑄鐵鐵素體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵鐵素體加珠光體灰鑄鐵鐵素體加珠光體灰鑄鐵石墨片的三維形貌石墨片的三維形貌鑄鑄 鐵

53、鐵 用途：用途：l 制造制造承受壓力和震動(dòng)的零件承受壓力和震動(dòng)的零件, ,如如機(jī)床床身、各種箱體、殼機(jī)床床身、各種箱體、殼體、泵體、缸體體、泵體、缸體。大型船用柴油機(jī)汽缸體大型船用柴油機(jī)汽缸體(HT300)重型機(jī)床床身重型機(jī)床床身(HT250)變速箱體變速箱體鑄鑄 鐵鐵鑄鑄 鐵鐵二、球墨鑄鐵二、球墨鑄鐵v 石墨形態(tài)：石墨形態(tài)：球狀球狀v 編號(hào)方法：編號(hào)方法：QTQT數(shù)字?jǐn)?shù)字11數(shù)字?jǐn)?shù)字2 2 數(shù)字?jǐn)?shù)字1 1表示最低抗拉強(qiáng)度值，單位表示最低抗拉強(qiáng)度值，單位MPaMPa 數(shù)字?jǐn)?shù)字2 2表示最低延伸率，單位表示最低延伸率，單位v 牌號(hào)實(shí)例：牌號(hào)實(shí)例：QT400-15、QT600-3、 QT700-2

54、v 球墨鑄鐵的組織是由液態(tài)鐵水經(jīng)石墨化和球墨鑄鐵的組織是由液態(tài)鐵水經(jīng)石墨化和球墨化處理得到。球墨化處理得到。球化劑球化劑稀土鎂稀土鎂鑄鑄 鐵鐵球墨鑄鐵的顯微組織球墨鑄鐵的顯微組織 鐵素體加珠光體球墨鑄鐵素體加珠光體球墨鑄鐵鐵 鐵素體球墨鑄鐵鐵素體球墨鑄鐵 珠光體球墨鑄鐵珠光體球墨鑄鐵 鑄鑄 鐵鐵球墨鑄鐵的性能：球墨鑄鐵的性能： 強(qiáng)度是碳鋼的強(qiáng)度是碳鋼的7090%。強(qiáng)度、塑韌性明顯優(yōu)。強(qiáng)度、塑韌性明顯優(yōu)于灰鑄鐵。（球狀石墨對(duì)基體的割裂作用小）于灰鑄鐵。（球狀石墨對(duì)基體的割裂作用?。┯猛荆河猛荆撼惺苷饎?dòng)、載荷大的零件，承受震動(dòng)、載荷大的零件，如如曲軸、傳動(dòng)齒輪曲軸、傳動(dòng)齒輪等。等。核燃料貯存運(yùn)輸核

55、燃料貯存運(yùn)輸容器容器(QT350-22)鑄鐵曲軸鑄鐵曲軸QT700-2有色金屬及合金有色金屬及合金l在工業(yè)生產(chǎn)中，通常把在工業(yè)生產(chǎn)中，通常把鐵及其合金鐵及其合金稱為稱為黑色金屬黑色金屬，把其他把其他非鐵金屬及其合金非鐵金屬及其合金稱為稱為有色金屬有色金屬。l有色金屬的產(chǎn)量和用量不如黑色金屬多，但由于其有色金屬的產(chǎn)量和用量不如黑色金屬多，但由于其具有許多優(yōu)良的特性，如具有許多優(yōu)良的特性，如特殊的電、磁、熱性能特殊的電、磁、熱性能，耐蝕性能耐蝕性能及及高的比強(qiáng)度高的比強(qiáng)度(強(qiáng)度與密度之比強(qiáng)度與密度之比)等，已成等，已成為現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的金屬材料。為現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的金屬材料。鈦鈦及其合金及其

56、合金鋅鋅及其合金及其合金軸軸承合金承合金鎂鎂及其合金及其合金鋁鋁及其合金及其合金銅銅及其合金及其合金有色金有色金屬屬及其合金及其合金有色金屬及合金有色金屬及合金有色金屬及合金有色金屬及合金 一、銅及銅合金一、銅及銅合金銅及銅合金的特點(diǎn)銅及銅合金的特點(diǎn)優(yōu)良的物理、化學(xué)性能。優(yōu)良的物理、化學(xué)性能。導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好、耐腐導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好、耐腐蝕等，是抗磁材料。蝕等，是抗磁材料。加工性能好。加工性能好。容易冷熱成形，鑄造銅合金鑄造性能好。容易冷熱成形，鑄造銅合金鑄造性能好。具有某些特殊力學(xué)性能。具有某些特殊力學(xué)性能。比如優(yōu)良的減摩性和耐磨性比如優(yōu)良的減摩性和耐磨性高的彈性極限和疲勞強(qiáng)度。高的彈性極限和

57、疲勞強(qiáng)度。色澤美觀。色澤美觀。純銅純銅純銅為紫色，又稱紫銅。主要用于制作純銅為紫色，又稱紫銅。主要用于制作電導(dǎo)體及配制合金。工業(yè)純銅分為電導(dǎo)體及配制合金。工業(yè)純銅分為4種：種：T1、T2、T3、T4。編號(hào)越大，純度越低。編號(hào)越大，純度越低。純銅的強(qiáng)度低，不宜用作結(jié)構(gòu)材料純銅的強(qiáng)度低，不宜用作結(jié)構(gòu)材料有色金屬及合金有色金屬及合金銅合金銅合金銅中加入合金元素后，可提高合金的強(qiáng)度，銅中加入合金元素后，可提高合金的強(qiáng)度，并保持良好的加工性能。并保持良好的加工性能。黃銅黃銅以以ZnZn為主要合金元素。良好的加工性能，為主要合金元素。良好的加工性能，優(yōu)良的鑄造性能，耐腐蝕性能也好。優(yōu)良的鑄造性能，耐腐蝕性

58、能也好。有色金屬及合金有色金屬及合金青銅青銅除黃銅、白銅外除黃銅、白銅外，其余的銅合金統(tǒng)稱為青銅。，其余的銅合金統(tǒng)稱為青銅。用于鑄造形狀復(fù)雜的零件?？垢g性比黃銅用于鑄造形狀復(fù)雜的零件?？垢g性比黃銅還好。還好。白銅白銅以以NiNi為主要合金元素。具有較好的強(qiáng)度和為主要合金元素。具有較好的強(qiáng)度和塑性，能進(jìn)行冷加工變形，抗腐蝕性能也好。塑性，能進(jìn)行冷加工變形，抗腐蝕性能也好。銅合金的種類銅合金的種類實(shí)實(shí) 例例黃銅黃銅H80H80含含CuCu量量8080其余為其余為ZnZn，塑性好，可在室，塑性好，可在室 溫沖壓成形做容器零件。溫沖壓成形做容器零件。有色金屬及合金有色金屬及合金黃銅黃銅H62H62含含CuCu量量6262其余為其余為ZnZn，強(qiáng)