第06章金屬材料2

第六章

金屬材料主講老師：孫順平Email:sunshunping@orssp19811117@SchoolofMaterialsEngineering,JiangsuUniversityofTechnology,Changzhou,213001,China鋼的分類：按化學(xué)成分分類

中碳鋼0.25~0.6%C高碳鋼

0.6%C低碳鋼

0.25%C低合金鋼合金元素總量5%中合金鋼合金元素總量5~10%高合金鋼合金元素總量10%碳素鋼合金鋼6.2合金元素在鋼中的作用什么是合金元素？合金元素指的是為改善碳鋼的力學(xué)性能，或獲得某種特殊物理化學(xué)性能，有目的地加入的一種或多種金屬或非金屬元素。6.2合金元素在鋼中的作用為什么要加入合金元素？碳鋼的局限性1.淬透性低碳鋼水淬的最大淬透直徑只有10mm~20mm。2.強(qiáng)度和屈強(qiáng)比(σs/σb)低普通碳鋼Q235的σs為235MPa，40鋼的σs/σb僅為0.43,低合金結(jié)構(gòu)鋼Q345σs達(dá)360MPa以上，合金鋼35CrNi3Moσs/σb達(dá)0.74。

3.高溫強(qiáng)度差4.不能滿足特殊性能的要求合金鋼鋼的合金化目的是利用合金元素與鐵、碳的相互作用和對(duì)鐵碳相圖及對(duì)鋼的熱處理的影響來改善鋼的組織和性能。

加入的合金元素與鋼的基本組元鐵和碳會(huì)發(fā)生相互作用溶于固溶體中合金固溶體α-Fe(Me)溶入滲碳體中形成合金滲碳體或單獨(dú)與碳作用形成碳化合物合金滲碳體(Fe,Me)3C合金碳化物

TiC,NbC,WC,VC形成金屬間化合物高合金鋼中Ni3Al形成氧化物、硫化物等夾雜物非金屬夾雜

MnS,MnO,SiO2,Al2O3以純金屬相存在游離狀態(tài)Cu,Pb1、合金元素在鋼中的存在形式6.2合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中存在形式取決于：1、合金元素本身的性質(zhì)2、合金元素的含量以及碳的含量3、熱處理?xiàng)l件（加熱溫度、冷卻條件）一、合金元素對(duì)鋼中基本相的影響(1)非碳化物形成元素:

Ni、Si、Co、Al、Cu、N、P、S等。溶于鐵基體中(2)碳化物形成元素合金元素與碳的親和力從大到小的順序?yàn)椋?/p>

Ti、Zr、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe。一部分固溶于基體相中，一部分形成合金滲碳體,含量高時(shí)可形成新的合金碳化物。

鋼中碳化物2、合金元素與碳的相互作用-形成合金碳化物

2、合金元素與碳的相互作用-形成合金碳化物

Mn、Fe：弱碳化物形成元素，W、Mo、Cr：中強(qiáng)碳化物形成元素，Ti、Zr、V、Nb：強(qiáng)碳化物形成元素?！钆cC的親和力強(qiáng)的合金元素形成的特殊碳化物穩(wěn)定性好，具有高熔點(diǎn)、高硬度、高耐磨性和不易分解等特點(diǎn)。☆碳化物的穩(wěn)定性越高，熱處理加熱時(shí)，碳化物的溶解及奧氏體的均勻化越困難。同樣在冷卻及回火過程中碳化物的析出及其聚集長大也越困難。形成的碳化物按晶格類型又可分為兩類：第一類：當(dāng)rc/rMe>0.59形成具有復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)的碳化物，如Cr23C6、Cr7C3、Fe3C等。第二類：當(dāng)rc/rMe<0.59形成具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的碳化物間隙相，如TiC、VC、W2C、Mo2C等。2、合金元素與碳的相互作用-形成合金碳化物

幾乎所有的合金元素（除Pb外）都可溶入鐵中。凡是溶入鐵素體的合金元素均起固溶強(qiáng)化作用，使鋼的強(qiáng)度和硬度提高。3、合金元素與鐵的相互作用-形成合金固溶體

合金元素對(duì)鐵素體斷面收縮率的影響

凡是溶入鐵素體的合金元素均起固溶強(qiáng)化作用，在強(qiáng)度和硬度提高的同時(shí)，塑性和韌性降低。3、合金元素與鐵的相互作用-形成合金固溶體

（1）擴(kuò)大γ相區(qū)元素Ni、Mn、Co、C、N、Cu等是擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的元素，使A1、A3點(diǎn)下降。

Ni、Mn、Co等為無限擴(kuò)大γ相區(qū)元素；

C、N、Cu為有限擴(kuò)大γ相區(qū)元素。二、合金元素對(duì)鐵碳合金相圖的影響1、對(duì)奧氏體相區(qū)的影響二、合金元素對(duì)鐵碳合金相圖的影響

Ni、Mn、Co、C、N、Cu等元素的加入會(huì)使奧氏體相區(qū)擴(kuò)大，特別是Ni、Mn的影響更大1Cr18Ni9單相A體不銹鋼ZGMn13(高錳鋼)單相A體水韌處理（固溶處理）1、對(duì)奧氏體相區(qū)的影響（2）縮小γ相區(qū)元素Cr、V、Mo、Si、Ti、W、Al等是縮小奧氏體相區(qū)的元素，使A1、A3點(diǎn)上升。

Cr、Si、V稱為完全封閉γ相區(qū)元素；而B、Nb、Zr

為部分縮小γ相區(qū)元素二、合金元素對(duì)鐵碳合金相圖的影響1、對(duì)奧氏體相區(qū)的影響Cr、W、Mo、V、Ti、Al、Si等元素的加入會(huì)使奧氏體相區(qū)縮小，特別是Cr、Si含量高時(shí)將限制A體區(qū)，甚至完全消失。1Cr17Ti單相F體0Cr13單相F體1、對(duì)奧氏體相區(qū)的影響二、合金元素對(duì)鐵碳合金相圖的影響2.對(duì)S、E點(diǎn)的影響

所有的合金元素都使S、E點(diǎn)左移，擴(kuò)大γ相區(qū)元素使S、E點(diǎn)向左下方移動(dòng)，縮小γ相區(qū)元素使S、E點(diǎn)向左上方移動(dòng)。錳對(duì)奧氏體相區(qū)的影響二、合金元素對(duì)鐵碳合金相圖的影響鉻對(duì)奧氏體相區(qū)的影響2、對(duì)S點(diǎn)、E點(diǎn)的影響所有的合金元素都使S點(diǎn)左移，而大部分合金元素均使E點(diǎn)左移，因此，含碳量相同的碳鋼和合金鋼具有不同的顯微組織。使共析轉(zhuǎn)變點(diǎn)S左移→鋼中P%↑，強(qiáng)度增加使共晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)E左移→鋼中出現(xiàn)Ld'3、對(duì)共析轉(zhuǎn)變溫度A1的影響擴(kuò)大A相區(qū)的元素使鐵碳合金相圖中共析轉(zhuǎn)變溫度A1下降；縮小A相區(qū)的元素則使其上升，并都使共析反應(yīng)在一個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。錳對(duì)奧氏體相區(qū)的影響鉻對(duì)奧氏體相區(qū)的影響三、合金元素對(duì)鋼熱處理及性能的影響1、合金元素對(duì)加熱時(shí)奧氏體化的影響

⑴對(duì)奧氏體形成速度的影響Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr等強(qiáng)碳化物形成元素與C的親和力強(qiáng)，形成難溶于奧氏體的合金碳化物，顯著阻礙C的擴(kuò)散，大大減慢奧氏體形成速度。Co、Ni等部分非碳化物形成元素能增大C的擴(kuò)散速度，使奧氏體形成速度加快。Al、Si、Mn等合金元素對(duì)奧氏體形成速度影響不大。大多數(shù)合金元素會(huì)減緩?qiáng)W氏體化過程。⑵對(duì)奧氏體晶粒大小的影響除Co、Ni以外，絕大多數(shù)合金元素，特別是強(qiáng)碳化物形成元素由于形成合金滲碳體和特殊碳化物，更難溶入奧氏體中，并且阻礙奧氏體晶界的移動(dòng)和奧氏體晶粒的長大，起到細(xì)化晶粒的作用。Ti、Zr

、Nb

、V強(qiáng)烈阻礙A體晶粒長大W、Mo、Cr中等阻礙A體晶粒長大Co、Si、Ni作用較弱(非碳化物形成元素)Mn、B促進(jìn)A體晶粒長大2、合金元素對(duì)過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響⑴合金元素對(duì)C曲線的影響除Co外，幾乎所有合金元素溶入奧氏體后都增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線右移，即提高鋼的淬透性。Mo、Mn、W、Cr、Ni、Si、Al對(duì)淬透性作用由強(qiáng)到弱。合金元素對(duì)VK影響的示意圖合金元素對(duì)VK影響的示意圖注意：加入合金元素，只有完全溶入奧氏體才能提高淬透性。如果未完全溶解,則碳化物會(huì)成為珠光體的核心,反而降低鋼的淬透性。

兩種或多種合金元素(如鉻錳鋼、鉻鎳鋼等)同時(shí)加入對(duì)淬透性的影響，比單一元素的影響強(qiáng)得多。除Co、Al，多數(shù)合金元素使Ms、Mf點(diǎn)下降，導(dǎo)致殘余奧氏體增加其作用大小的次序是：Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si。殘余奧氏體量過多時(shí),可進(jìn)行冷處理(冷至Mf點(diǎn)以下),以使其轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體;或進(jìn)行多次回火,讓殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。⑵合金元素對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變的影響合金元素對(duì)Ms點(diǎn)的影響合金元素對(duì)殘余奧氏體量的影響（含1.0％的鋼在1150℃淬火）2、合金元素對(duì)過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響3、合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響(1)提高回火穩(wěn)定性

回火穩(wěn)定性：淬火鋼在回火時(shí)硬度下降快慢的性質(zhì)。當(dāng)回火硬度相同時(shí)，合金鋼比同含碳量碳鋼回火溫度高。如果同溫度回火，合金鋼硬度比碳鋼高。原因：（a）推遲馬氏體的分解和殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變(即在較高溫度才開始分解和轉(zhuǎn)變)（b）提高鐵素體的再結(jié)晶溫度提高回火穩(wěn)定性作用較強(qiáng)的合金元素:V、Si、Mo、W、Ni、Co

二次硬化：含高W、Mo、Cr、V的淬火鋼在回火時(shí)隨著回火溫度的升高，硬度不下降反而升高的現(xiàn)象。原因：（a）沉淀硬化-析出細(xì)小彌散特殊碳化物（b）二次淬火-回火冷卻時(shí)A’轉(zhuǎn)變?yōu)镸3、合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響（2）產(chǎn)生二次硬化⑶回火脆性回火脆性：鋼在在250℃～400℃和450℃～650℃兩個(gè)溫度區(qū)間回火后,鋼的沖擊韌性明顯下降的現(xiàn)象。第一類回火脆性無法消除，但可以通過加入Si使其發(fā)生的溫度區(qū)移向較高溫度。3、合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響第二類回火脆性(高溫回火脆性)是一種可逆回火脆性，主要與某些雜質(zhì)元素以及合金元素本身在原奧氏體晶界上的嚴(yán)重偏聚有關(guān),多發(fā)生在含Mn、Cr、Ni等元素的合金鋼中。解決辦法①快冷②加入Mo,W可防止

提高鋼的強(qiáng)度是加入合金元素的主要目的之一。提高強(qiáng)度,要設(shè)法增大位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力。

合金F的固溶強(qiáng)化M位錯(cuò)強(qiáng)化細(xì)晶強(qiáng)化（F、M晶粒度，P片間距↓）彌散強(qiáng)化（也稱第二相（沉淀）強(qiáng)化）合金元素對(duì)強(qiáng)韌性的影響——合金鋼的強(qiáng)化機(jī)制簡(jiǎn)單總結(jié)主加元素：Mn、NiCr、Si輔加元素：W、Mo、V、Ti、B合金元素在鋼中的作用6.3結(jié)構(gòu)鋼對(duì)結(jié)構(gòu)鋼的性能要求為：使用性能以強(qiáng)韌性為主。工藝性能以可焊性、淬透性為主。合金結(jié)構(gòu)鋼除少量為中高合金鋼外，都是低合金鋼.銅陵長江公路大橋定義：符合特定強(qiáng)度和可成形性等級(jí)的鋼結(jié)構(gòu)鋼1.分類結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼機(jī)械零件用鋼(優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼)工程構(gòu)件用鋼(普通結(jié)構(gòu)鋼)優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼1.普通結(jié)構(gòu)鋼這類鋼冶煉簡(jiǎn)單、成本低，具有相當(dāng)?shù)牧W(xué)性能，能滿足工程用鋼的良好焊接性、冷成形性、韌性和較高強(qiáng)度的性能要求，故使用量很大。1.1普通碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)和化學(xué)成分碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)用Q+數(shù)字表示，其中“Q”表示屈服強(qiáng)度，數(shù)字表示屈服強(qiáng)度的數(shù)值，單位是MPaQ275表示屈服強(qiáng)度為275MPa。1.普通結(jié)構(gòu)鋼1、用途常以熱軋板、帶、棒及型鋼使用，用量約占鋼材總量的70%。用于建筑結(jié)構(gòu)，適合焊接、鉚接、栓接等。螺紋鋼黃河小浪底樞紐工程1.1普通碳素結(jié)構(gòu)鋼1.普通結(jié)構(gòu)鋼2、成分特點(diǎn)及鋼種：<0.4%C,P、S量及非金屬夾雜較多.性能：可焊性、塑性好。3、熱處理：不進(jìn)行專門熱處理，熱軋空冷態(tài)下使用。使用狀態(tài)下組織：F+P螺紋鋼圓鋼1.1普通碳素結(jié)構(gòu)鋼1.普通結(jié)構(gòu)鋼1.1普通碳素結(jié)構(gòu)鋼4、鋼種、牌號(hào)與用途：Q195、Q215塑性較好，有一定強(qiáng)度，可軋制成鋼筋、鋼板、鋼管等，用于橋梁、建筑物等，也可用做普通螺釘、螺帽、鉚釘?shù)?。Q235C、Q235D可用于重要的焊接件。Q255、Q275強(qiáng)度較高，可軋制成型鋼、鋼板作構(gòu)件用。1.普通結(jié)構(gòu)鋼1.用途主要用于制造橋梁、船舶、車輛、鍋爐、高壓容器、輸油輸氣管道、大型鋼結(jié)構(gòu)等。1.2低合金高強(qiáng)度鋼船舶容器車輛橋梁1.普通結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度牌號(hào)同普通碳素結(jié)構(gòu)鋼類似，屈服強(qiáng)度值小300MPa時(shí)為碳素結(jié)構(gòu)鋼，大于300MPa時(shí)為低合金高強(qiáng)度鋼。2、對(duì)低合金高強(qiáng)度鋼的性能要求(1)高強(qiáng)度：一般屈服強(qiáng)度在300MPa以上。

(2)高韌性：要求延伸率為15%～20%，室溫沖擊韌性大于600kJ/m2～800kJ/m2。對(duì)于大型焊接構(gòu)件，還要求有較高的斷裂韌性。

(3)良好的焊接性能和冷成型性能。

(4)低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。

(5)良好的耐蝕性。

1.2低合金高強(qiáng)度鋼1.普通結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)鋼合金元素細(xì)化晶粒作用3、化學(xué)成分特點(diǎn)⑴低碳：≤0.2%C.⑵合金元素：主要是Mn，還有少量V、Ti、Nb等。①M(fèi)n的作用是強(qiáng)化鐵素體；增加珠光體的量。②V、Ti、Nb起細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化作用。

③另外加Cu、P可提高耐蝕性；加RE可提高韌性、疲勞極限，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度。1.2低合金高強(qiáng)度鋼1.普通結(jié)構(gòu)鋼4、鋼種、牌號(hào)與用途：Q345鋼(16Mn)綜合性能好，用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。Q390鋼含V、Ti、Nb，強(qiáng)度高，用于中等壓力的壓力容器。Q460鋼含Mo、B，正火組織為貝氏體，強(qiáng)度高,用于石化中溫高壓容器.南京長江大橋1.2低合金高強(qiáng)度鋼1.普通結(jié)構(gòu)鋼5、熱處理特點(diǎn)：大多數(shù)熱軋空冷后使用。顯微組織一般為鐵素體+索氏體。

2.優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼2.1優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的鋼號(hào)用兩位數(shù)字表示，兩位數(shù)字表示含碳量的萬分之幾20鋼即表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.20%（萬分之二十）的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

若鋼中錳含量較高，則在鋼號(hào)后加“Mn”，如15Mn、45Mn。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼硫、磷含量均控制在0.035％以下2.優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼2.1合金結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)由“數(shù)字+元素+數(shù)字”三部分組成。前兩位數(shù)字表示平均碳含量的萬分之幾合金元素以化學(xué)元素符號(hào)表示合金元素后面的數(shù)字表示該元素的近似含量，單位是百分之幾合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.40%，主要合金元素Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.5%以下。結(jié)構(gòu)鋼2.2分類結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼機(jī)械零件用鋼(優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼)工程構(gòu)件用鋼(普通結(jié)構(gòu)鋼)優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼滾動(dòng)軸承鋼1.用途主要用于制造汽車、拖拉機(jī)的變速齒輪，內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸、活塞銷等機(jī)器零件。2.性能要求

(1)表面滲碳層硬度高以保證優(yōu)異的耐磨性和接觸疲勞抗力

(2)心部具有高的韌性和足夠高的強(qiáng)度。心部韌性不足時(shí)，在沖擊載荷或過載作用下容易斷裂；強(qiáng)度不足時(shí)，則較脆的滲碳層易碎裂、剝落。

(3)有良好的熱處理工藝性能

在高的滲碳溫度(900℃~950℃)下，奧氏體晶粒不易長大，并有良好的淬透性。

2.3滲碳鋼滲碳爐滲碳件—傳動(dòng)齒輪2.優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼3、化學(xué)成分特點(diǎn)⑴低碳：0.1~0.25%C⑵合金元素作用：

①提高淬透性：

Cr、Mn、Ni、B

②強(qiáng)化鐵素體：

Cr、Mn、Ni

③細(xì)化晶粒：W、Mo、Ti、V

滲碳件高精密獨(dú)立導(dǎo)柱2.3滲碳鋼2.優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼4、鋼種、牌號(hào)與用途（1）低淬透性鋼：20、20Cr。用于受力小的耐磨件，如柴油機(jī)的活塞銷、凸輪軸等。（2）中淬透性鋼：20CrMnTi:用于中等載荷的耐磨件，如變速箱齒輪。（3）高淬透性鋼：18Cr2Ni4WA:用于大載荷的耐磨件，如柴油機(jī)曲軸?；钊N(20Cr)柴油機(jī)曲軸變速箱齒輪2.3滲碳鋼2.優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼5、熱處理特點(diǎn)滲碳件加工工藝路線為：下料→鍛造→正火→機(jī)加工→滲碳→淬火+低溫回火正火目的為調(diào)整硬度，便于切削加工。淬火溫度一般為Ac1+30-50℃。

6、使用狀態(tài)下組織心部：M回+F硬度25HRC～40HRC韌性一般都高于700kJ/m2表層：M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)硬度60HRC～62HRC滲碳淬火后的表層組織2.3滲碳鋼2.優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼1.用途用于制造汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床和其它機(jī)器上的各種重要零件，如機(jī)床齒輪、主軸、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、連桿、螺栓2.性能要求調(diào)質(zhì)件大多承受多種工作載荷，受力情況比較復(fù)雜，要求高的綜合機(jī)械性能，即具有高的強(qiáng)度和良好的塑性、韌性。調(diào)質(zhì)鋼還要求有很好的淬透性。2.4調(diào)質(zhì)鋼2.優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼3、化學(xué)成分特點(diǎn)⑴中碳：0.3~0.5%C⑵合金元素作用：①提高淬透性:

Mn、Si、Cr、Ni、B②強(qiáng)化鐵素體:

Mn、Si、Cr、Ni③細(xì)化晶粒:

Ti、V④防止第二類回火脆性:

W、Mo調(diào)質(zhì)件（冷卻輪）破碎機(jī)主軸2.4調(diào)質(zhì)鋼2.優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼柴油機(jī)凸輪軸4、鋼種、牌號(hào)與用途（1）低淬透性鋼：油淬臨界直徑

<30~40mm,常用45、40Cr,用于制造較小的齒輪、軸、螺栓等。（2）中淬透性鋼：油淬臨界直徑

≈40~60mm，常用40CrNi，用于制造大中型零件。（3）高淬透性鋼：油淬臨界直徑

>60mm,常用40CrNiMo,用于制造大截面重載荷零件，如曲軸等。2.4調(diào)質(zhì)鋼2.優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼曲軸5、熱處理特點(diǎn)

最終熱處理是淬火加高溫回火。合金調(diào)質(zhì)鋼淬透性較高，一般都用油淬。

合金調(diào)質(zhì)鋼的最終性能決定于回火溫度，一般采用500℃~650℃回火。為防止第二類回火脆性，回火后快冷有利于韌性的提高。調(diào)質(zhì)鋼常規(guī)熱處理后的組織是回火索氏體。合金調(diào)質(zhì)鋼淬透調(diào)質(zhì)后的屈服強(qiáng)度約為800MPa,沖擊韌性在800kJ/m2，硬度可達(dá)22HRC～25HRC。

2.4調(diào)質(zhì)鋼2.優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)件的加工工藝路線為：下料→鍛造→退火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→調(diào)質(zhì)目的：使用狀態(tài)下的組織為：為提高表面耐磨性，調(diào)質(zhì)后可進(jìn)行表面淬火或氮化?；鼗鹚魇象w調(diào)質(zhì)處理車間(表面淬火+低溫回火)→裝配①為表面淬火作組織準(zhǔn)備；②獲得最終心部組織.表面：

M回；心部：S回2.4調(diào)質(zhì)鋼2.優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼(淬火+高溫回火)1.用途主要用于制造各種彈簧和彈性元件。2.性能要求高的彈性極限σe，尤其是高的屈強(qiáng)比s/b以保證彈簧有足夠高的彈性變形能力和較大的承載能力。高的疲勞強(qiáng)度，防止在震動(dòng)和交變應(yīng)力作用下產(chǎn)生疲勞斷裂。足夠的塑性和韌性，以免受沖擊時(shí)脆斷。

還要求有較好的淬透性，不易脫碳和過熱，容易繞卷成形等。一些特殊彈簧鋼還要求耐熱性、耐蝕性等。2.5彈簧鋼2.優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼離合器彈簧

蝶形彈簧

3、化學(xué)成分特點(diǎn)⑴中高碳：碳素彈簧鋼為0.6~0.9%C合金彈簧鋼為0.45~0.7%C⑵合金元素作用：

①提高淬透性、強(qiáng)化鐵素體：Mn、Si、Cr②

提高s/b：Si③

細(xì)化晶粒：V汽車彈簧彈簧絲2.5彈簧鋼2.優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼4、鋼種、牌號(hào)與用途（1）Si、Mn彈簧鋼，如65Mn、60Si2Mn，用于制造較大截面彈簧。（2）Cr、V彈簧鋼，如50CrV，用于大截面、大載荷、耐熱的彈簧。大型熱卷彈簧汽車板簧2.5彈簧鋼2.優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼5、熱處理特點(diǎn)⑴冷成型彈簧：冷拔→冷成型→定型處理(250~300℃)。用于<φ10mm彈簧。⑵熱成型彈簧：熱成型→淬火+中溫回火使用狀態(tài)下的組織：T回用于大截面彈簧(>φ10mm)用熱軋鋼絲或鋼板制成，然后淬火和中溫(450℃~550℃)回火，獲得回火屈氏體組織，具有很高的屈服強(qiáng)度和彈性極限，并有一定的塑性和韌性。汽車板簧淬火線冷卷螺旋壓縮彈簧2.5彈簧鋼2.優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼滾動(dòng)軸承鋼牌號(hào)G+Cr+鉻含量(不標(biāo)含碳量)“G”表示“滾動(dòng)軸承鋼”。*鉻含量以千分之一為單位.如“GCr15”的平均含鉻量為1.5%。2.6滾動(dòng)軸承鋼2.優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼1.用途主要用來制造滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體(滾珠、滾柱、滾針)、內(nèi)外套圈等，也用于制造精密量具、冷沖模、機(jī)床絲杠等耐磨件2.性能要求

(1)高的接觸疲勞強(qiáng)度：軸承元件如滾珠與套圈，運(yùn)動(dòng)時(shí)為點(diǎn)或線接觸，接觸處的壓應(yīng)力高達(dá)1500MPa~5000MPa；應(yīng)力交變易造成接觸疲勞破壞，產(chǎn)生麻點(diǎn)或剝落，所以軸承鋼疲勞強(qiáng)度應(yīng)很高。

(2)高的硬度和耐磨性：硬度一般為62HRC～64HRC。

(3)足夠的韌性和淬透性。

還要求在大氣和潤滑介質(zhì)中有一定的耐蝕能力和良好的尺寸穩(wěn)定性。

圓柱滾子軸承自動(dòng)調(diào)心球軸承2.6滾動(dòng)軸承鋼2.優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼3、化學(xué)成分特點(diǎn)⑴高碳：0.95~1.10%C⑵合金元素：以Cr為主,加入Mn、Si。Cr、Mn、Si的主要作用是提高淬透性推力球軸承滾針軸承Cr還提高耐磨性（形成合金滲碳體）和耐蝕性。當(dāng)>1.65%Cr時(shí),會(huì)因A’增加而使硬度和穩(wěn)定性下降。2.6滾動(dòng)軸承鋼2.優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼滾針軸承滾柱軸承滾珠軸承大型軸承4、鋼種、牌號(hào)與用途應(yīng)用最廣的是GCr15，大量用于大中型軸承；大型軸承用GCr15SiMn。這類鋼還可用于制造模具、量具等.向心球軸承2.6滾動(dòng)軸承鋼2.優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼5、熱處理特點(diǎn)滾動(dòng)軸承鋼是過共析鋼。⑴熱處理：球化退火+淬火+低溫回火回火溫度一般為150℃～160℃

球化退火的目的不僅是降低鋼的硬度，以利于切削加工，更重要的是獲得細(xì)的球狀珠光體和均勻分布的過剩的細(xì)粒狀碳化物，為零件的最終熱處理做組織準(zhǔn)備

⑵組織：

M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)精密軸承淬火后進(jìn)行冷處理(-60~-80℃),可以減少A’，穩(wěn)定尺寸.

2.6滾動(dòng)軸承鋼2.優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼成分1)低碳：一般在0.25％以下，以保證良好的塑性、韌性和工藝性能。滲碳鋼2)中碳：一般含碳量為0.25％—0.55％，大多在0.4％左右3)中高碳一般含碳量為0.45％～0.85％，保證高的強(qiáng)度，主要是高的彈性極限、屈服點(diǎn)、屈強(qiáng)比和疲勞強(qiáng)度。4)高碳一般含碳量為0.95％～1.15％，保證高硬度和耐磨性。調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼滾動(dòng)軸承鋼2.優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼熱處理特點(diǎn)(1)預(yù)備熱處理

優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼的預(yù)備熱處理通常采用退火(或正火)1)對(duì)于滲碳鋼和合金元素含量較少的部分調(diào)質(zhì)鋼通常用正火代替退火。2)完全退火

主要用于彈簧鋼、調(diào)質(zhì)鋼。退火(或正火)后的組織為F+P(S)。3)球化退火主要用于滾動(dòng)軸承鋼.2.優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼(2)最終熱處理2)淬火＋高溫回火(調(diào)質(zhì)處理)

該工藝主要用于調(diào)質(zhì)鋼，處理后的組織為回火索氏體。良好的綜合力學(xué)性能表面淬火和表面滲氮處理前的預(yù)備熱處理

3)淬火＋中溫回火處理后的組織為回火托氏體。具有高彈性極限，并具有足夠的韌性，用于制造彈簧等零件4)淬火＋低溫回火

處理后的組織為回火馬氏體、未溶碳化物和殘余奧氏體，具有高硬度和耐磨性，用于制造各種滾動(dòng)軸承元件。1)滲碳＋淬火＋低溫回火

主要用于滲碳鋼2.優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼熱處理特點(diǎn)6.3工具鋼按用途分為:刃具鋼模具鋼量具鋼模具刃具量具工具鋼是用來制造刃具、模具和量具的鋼。分為碳素工具鋼和合金工具鋼。碳素工具鋼共有七個(gè)牌號(hào)：T7~T13

T表示“碳素工具鋼”；數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾.如T8—其平均含碳量為千分之八(0.8%C)。化學(xué)成分特點(diǎn)：高碳(0.65~1.35%C)隨含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，但韌性下降。

碳素工具鋼的化學(xué)成分牌號(hào)合金工具鋼含碳量+合金元素符號(hào)+該元素百分含量+……當(dāng)含碳量小于1.00%時(shí)，含碳量用一位數(shù)字標(biāo)明，這一位數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾，如8MnSi.當(dāng)含碳量大于1.00%時(shí)，不標(biāo)含碳量。高速鋼不標(biāo)含碳量，如W6Mo5Cr4V2(含0.85%C).銑刀牌號(hào)1.刃具鋼切削加工2.性能要求高硬度

(≥HRC60),主要取決于含碳量。高耐磨性

靠高硬度和析出細(xì)小均勻硬碳化物來達(dá)到。高熱硬性

即高溫下保持高硬度的能力。熱硬性是指鋼在高溫下保持高硬度的能力（亦稱紅硬性）。

足夠的韌性

以防止脆斷和崩刃。1.用途主要用于制造各種金屬切削刀具，如車刀、銑刀、鉆頭等。碳素工具鋼種、牌號(hào)與用途T7~T9：制造承受沖擊的工具，如木工工具：沖子、鑿子、錘子T10~T11：制造低速切削工具，如鉆頭、絲錐、車刀等。T12~T13：制造耐磨工具，如銼刀、鋸條等。絲錐銼刀手鋸條鉆頭1.刃具鋼化學(xué)成分特點(diǎn)：高碳(0.65~1.35%C)隨含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，但韌性下降。

（2）熱處理特點(diǎn)⑴熱處理：正火+球化退火+淬火+低溫回火球化退火目的：①降低硬度,便于加工;②為淬火作組織準(zhǔn)備。⑵使用狀態(tài)下的組織：

M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)球狀珠光體T12鋼正常淬火組織1.刃具鋼（1）化學(xué)成分特點(diǎn)：高碳：0.75~1.5%C合金元素作用①提高淬透性:Cr、Mn、Si②

提高回火穩(wěn)定性：Si③提高耐磨性、細(xì)化晶粒:W、V4.低合金工具鋼最高工作溫度不超過300℃

由碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素(≤3~5%)形成。

鍛壓及切削加工性降低低合金工具鋼制品1.刃具鋼（2）鋼種、牌號(hào)與用途應(yīng)用最多的是9SiCr。用于制造形狀復(fù)雜、要求變形小的低速刃具，如絲錐、板牙等.

（3）熱處理特點(diǎn)球化退火、機(jī)加工，淬火和低溫回火同碳素工具鋼，只是淬火介質(zhì)為油(碳素工具鋼為水)。使用狀態(tài)下的組織為：M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)

絲錐板牙低合金工具鋼扳手1.刃具鋼（1）化學(xué)成分特點(diǎn)高碳:0.70~1.5%C

合金元素作用①

提高淬透性：Cr②

提高熱硬性、耐磨性:W、Mo、V5.高速鋼（高合金刃具鋼）制造高速切削刃具用鋼。高速鋼冷軋鋼帶高速鋼型材

耐磨、耐高溫（600℃）1.刃具鋼(2)鋼種、牌號(hào)與用途常用鋼號(hào)為W18Cr4V(18-4-1)和W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)。用于高速切削刃具，如車刀、刨刀、銑刀、鉆頭等。銑刀高速鋼銑刀（一）刃具鋼W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織（3）工藝及熱處理特點(diǎn)加工工藝路線：下料→鍛造→退火→機(jī)加工→淬火→回火→磨削高速鋼是萊氏體鋼，其鑄態(tài)組織為亞共晶組織，由魚骨狀萊氏體與樹枝狀M+T組成，脆性大且無法熱處理改善。Fe77W18Cr4V1—C相圖（一）刃具鋼退火目的：降低硬度，便于切削加工；為淬火作組織準(zhǔn)備。退火后組織：

S+顆粒狀碳化物鍛造目的：打碎粗大的魚骨狀碳化物，使其均勻分布于基體中W18Cr4V鋼的退火組織1.刃具鋼（3）工藝及熱處理特點(diǎn)淬火目的:獲得高合金元素含量的馬氏體。因此淬火溫度高(>1200℃)。淬火后組織：M+未溶碳化物(~10%)+A’(~20%)W18Cr4V鋼的淬火組織Fe77W18Cr4V1—C相圖1.刃具鋼（3）工藝及熱處理特點(diǎn)回火目的主要為減少A’。消除內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定組織。常用560℃三次回火.

每次回火加熱都使前一次的淬火馬氏體回火。W18Cr4V鋼熱處理工藝示意圖1.刃具鋼（3）工藝及熱處理特點(diǎn)回火時(shí)的組織變化：二次硬化①析出W、Mo、V

的碳化物，產(chǎn)生沉淀硬化。②碳及合金元素含量下降，Ms點(diǎn)上升，回火冷卻時(shí)，A’轉(zhuǎn)變?yōu)镸。二次淬火高速鋼硬度與回火溫度關(guān)系1.刃具鋼（3）工藝及熱處理特點(diǎn)高速鋼回火后的組織為回火馬氏體、細(xì)粒狀碳化物及少量殘余奧氏體汽車沖壓模具2.1.冷作模具鋼用于制造冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模和拉絲模等，工作溫度不超過200℃~300℃。

(1)性能要求：工作時(shí)承受很大的壓力、彎曲力、沖擊載荷和摩擦。主要失效形式是磨損，也常出現(xiàn)崩刃、斷裂和變形等失效現(xiàn)象。

高硬度和耐磨性。一般為58～62HRC足夠的強(qiáng)度和韌性。良好的工藝性能(淬透性、切削加工性等)2.模具鋼合金模具鋼按其用途分為冷作模具鋼和熱作模具鋼兩大類。(2)化學(xué)成分特點(diǎn)：

高碳(1.4~2.3%C)；

高鉻(11.5~13%Cr)合金元素作用：Cr提高淬透性；

Mo、V提高耐磨性，細(xì)化晶粒。

Cr12鋼冷沖壓件2.模具鋼（3）鍛造及熱處理特點(diǎn)：Cr12型模具鋼也是萊氏體鋼，需進(jìn)行鍛造、退火,目的同高速鋼.（4）鋼種、牌號(hào)與用途：常用鋼號(hào)為Cr12和Cr12MoV。用于制造冷沖模、擠壓模等。最終熱處理為:淬火+低溫回火使用狀態(tài)下的組織:M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)汽車外板冷沖模2.模具鋼2.2熱作模具鋼用于制造熱鍛模、熱壓模、熱擠壓模和壓鑄模等，工作時(shí)型腔表面溫度可達(dá)600℃以上。

（1）熱模具性能要求：工作時(shí)承受很大的沖擊載荷、強(qiáng)烈的摩擦、劇烈的冷熱循環(huán)所引起的不均勻熱應(yīng)變和熱應(yīng)力，以及高溫氧化、出現(xiàn)崩裂、塌陷、磨損、龜裂等失效形式。

高溫下良好的綜合力學(xué)性能。抗熱疲勞性能。高的淬透性和良好的導(dǎo)熱性。曲軸模具熱模鍛曲軸毛坯2.模具鋼熱鐓模凸緣模（2）化學(xué)成分特點(diǎn)：

成分特點(diǎn)及熱處理同調(diào)質(zhì)鋼①中碳

②加入較多的提高淬透性的元素Cr、Ni、Mn、Si等

③加入產(chǎn)生二次硬化的Mo、W、V等元素

（3）熱處理特點(diǎn)：

淬火+高溫回火（550℃左右）使用狀態(tài)下的組織:S回（回火屈氏體）（4）鋼種、牌號(hào)與用途：5CrNiMo、5CrMnMo、3Cr2W8V等。2.模具鋼制造各種量具用鋼。如千分尺、卡尺、塊規(guī)、塞規(guī)等?？ǔ呷?guī)千分尺3.量具鋼3.1、量具鋼的工作條件、失效方式和性能要求：量具在使用過程中與被測(cè)零件接觸，承受摩擦和沖擊。⑴高硬度和耐磨性（大于56HRC）⑵高的尺寸穩(wěn)定性。⑶足夠的韌性。漸開線花鍵環(huán)規(guī)、塞規(guī)矩形花鍵環(huán)規(guī)、塞規(guī)光面量規(guī)3.量具鋼3.3.量具鋼的熱處理特點(diǎn)⑴淬火前預(yù)備熱處理采用球化退火或調(diào)質(zhì)處理。⑵下限溫度淬火及冷處理。目的是減少A’。⑶長時(shí)間低溫時(shí)效，以消除內(nèi)應(yīng)力，降低馬氏體的正方度。3.2.化學(xué)成分特點(diǎn)：與低合金刃具鋼相同，即為高碳（0.9%~1.5%）和加入提高淬透性的元素Cr、W、Mn等

3.量具鋼3.量具鋼3.4鋼種、牌號(hào)與用途CrWMn鋼淬透性較高，淬火變形小，主要用于制造高精度且形狀復(fù)雜的量規(guī)和塊規(guī)。GCr15鋼耐磨性、尺寸穩(wěn)定性較好，多用于制造高精度塊規(guī)、螺旋塞頭、千分尺。9Cr18、4Cr13在腐蝕介質(zhì)中使用的量具。

6.4.2成分特點(diǎn)1．含碳量(1)中碳C:一般為0.3％—0.6％熱作模具鋼(2)高碳C:一般為0.65％—1.35％碳素工具鋼、低合金工具鋼和高速鋼(3)超高碳C:一般為1.40％—

2.30％．冷作模具鋼(2)中、高合金化鋼中合金元素含量大于5％1)高速鋼的合金化2)高鉻模具鋼的合金化鉻的主要作用是提高鋼的淬透性、耐磨性和細(xì)化晶粒2．合金化特點(diǎn)(1)低合金化鋼中合金元素的總量小于5％，屬于低合金工具鋼。6.4.3鍛造及熱處理特點(diǎn)

1鍛造粗大碳化物細(xì)小碳化物2．預(yù)備熱處理

(1)完全退火用于熱作模具鋼5CrMnMo和5CrNiMo(2)球化退火用于工具鋼、高速鋼、冷作模具鋼3．最終熱處理(1)淬火＋高溫回火

回火索氏體或回火托氏體5CrMnMo和5CrNiMo(2)正常淬火＋低溫回火(一次硬化法)回火馬氏體、未溶碳化物和殘余奧氏體廣泛用于工具鋼、低速切削的刃具、冷作模具和量具。(3)高溫淬火＋多次高溫回火(二次硬化法)由于高溫淬火后殘余奧氏體的量較多，只有進(jìn)行多次回火才能較充分地促使其發(fā)生轉(zhuǎn)變。在回火過程中，一方面從馬氏體和殘余奧氏體中沉淀析出細(xì)小彌散的合金碳化物；另一方面殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體，即所謂“二次淬火”。以上合金碳化物的彌散析出和二次淬火均使鋼的硬度明顯上升，產(chǎn)生二次硬化。高速鋼淬火后經(jīng)550—570度三次回火，可獲得較理想的熱硬性回火馬氏體、合金碳化物和少量殘余奧氏體6.5特殊性能鋼

特殊性能鋼是指具有特殊物理、化學(xué)性能的鋼。不銹鋼耐磨鋼化工管道的腐蝕裂解管內(nèi)壁的高溫腐蝕減薄（1）化學(xué)腐蝕是指金屬在非電解質(zhì)中的腐蝕。（2）電化學(xué)腐蝕是指金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕，是有電流參與作用的腐蝕。電化學(xué)作用是金屬被腐蝕的主要原因（二）不銹鋼2.金屬腐蝕的基本概念：金屬的腐蝕分化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。

1.不銹鋼是指在大氣和一般介質(zhì)中具有很高耐腐蝕性的鋼種。防止電化學(xué)腐蝕的措施：①獲得均勻的單相組織。②提高合金的電極電位。③使表面形成致密的鈍化膜。ZnZnZn-Cu原電池示意圖珠光體腐蝕示意圖電解液原電池作用在電化學(xué)中,活潑性強(qiáng)的發(fā)生氧化作用，質(zhì)量減小，不斷消耗，稱之為陽極(Anode)；活潑性弱的做正極,發(fā)生還原反應(yīng)，質(zhì)量不變，不消耗，稱之為陰極(Cathode)（二）不銹鋼3.用途及性能要求（1）用途：不銹鋼在石油、化工、原子能、宇航、海洋開發(fā)、國防工業(yè)和一些尖端科學(xué)技術(shù)及日常生活中都得到廣泛應(yīng)用?！窕ぱb置中的各種管道、閥門和泵，熱裂設(shè)備零件●醫(yī)療手術(shù)器械●防銹刃具和量具等。

（2）性能要求●對(duì)不銹鋼的性能要求最主要的是耐蝕性。●制作工具的不銹鋼還要求高硬度、高耐磨性；●制作重要結(jié)構(gòu)零件時(shí)，要求高強(qiáng)度；●某些不銹鋼則要求有較好的加工性能。4.化學(xué)成分特點(diǎn)：

低碳：碳高，則降低耐蝕性。耐蝕性要求愈高，碳含量應(yīng)愈低。大多數(shù)不銹鋼的碳含量為0.1%～0.2%。Cr：是提高耐蝕性的主要元素①形成穩(wěn)定致密的Cr2O3氧化膜.②Cr含量大于13%時(shí)，形成單相鐵素體組織。③提高基體電極電位Ni：獲得單相奧氏體組織。Mo：耐有機(jī)酸腐蝕。Ti,Nb:防止奧氏體鋼晶間腐蝕.晶間腐蝕是沿晶粒周界發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象，危害很大.它是由于Cr23C6析出于晶界，使晶界附近Cr含量降到12%以下，在介質(zhì)作用下發(fā)生強(qiáng)烈腐蝕。加Ti、Nb則先于Cr與C形成不易溶于奧氏體的碳化物,避免晶界貧Cr。奧氏體不銹鋼晶界的Cr23C6析出晶間腐蝕晶間腐蝕（1）馬氏體不銹鋼Cr13型不銹鋼1Cr13~4Cr13鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于12%，但只在氧化性介質(zhì)中耐蝕，在非氧化性介質(zhì)中不能達(dá)到良好的鈍化，耐蝕性很低。隨含碳量提高，強(qiáng)度、硬度提高，耐蝕性下降.

不銹鋼棒5.常用不銹鋼不銹鋼按正火狀態(tài)的組織可分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼3Cr13、4Cr13熱處理：淬火+低溫回火。使用狀態(tài)下的組織：M回。具有較高強(qiáng)度、硬度，但耐蝕性降低。用于要求耐蝕、耐磨件，醫(yī)療器械、量具等不銹鋼刀5.常用不銹鋼1Cr13、2Cr13熱處理:淬火+高溫回火使用狀態(tài)下的組織:S回耐蝕性較好，且有較好的機(jī)械性能制作葉片、水壓機(jī)閥、結(jié)構(gòu)架、螺栓、螺帽等1Cr17削片刀（2）鐵素體不銹鋼典型鋼號(hào)如1Cr17等。成分：低碳高鉻

無α?γ相變，不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。

組織：?jiǎn)蜗噼F素體性能特點(diǎn)：耐酸蝕，抗氧化能力強(qiáng)，塑性好。但有脆化傾向在退火或正火狀態(tài)下使用，強(qiáng)度較低、塑性很好，可用形變強(qiáng)化提高強(qiáng)度。用作耐蝕性要求很高而強(qiáng)度要求不高的構(gòu)件，例如化工設(shè)備、容器和管道等。碳含量低于0.15%，鉻含量為17%～30%，為單相鐵素體組織，耐蝕性比Cr13型鋼更好。（3）奧氏體不銹鋼主要是18-8（18Cr-8Ni）型不銹鋼性能特點(diǎn)：碳含量很低（約0.1%），具有良好的耐蝕性，冷熱加工性及可焊性。高的塑韌性,無磁性。熱處理：采用固溶處理。即加熱到1100℃使碳化物溶解后水冷。組織為單相奧氏體。不銹鋼帶5.常用不銹鋼利用形變強(qiáng)化提高強(qiáng)度，其形變強(qiáng)化能力比鐵素體型不銹鋼要強(qiáng)。制作化工設(shè)備零件、輸送管道、抗磁儀表、醫(yī)療器械等。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、破碎機(jī)牙板和鐵路轍岔等.

履帶球磨機(jī)襯板挖掘機(jī)鏟齒鐵路轍岔耐磨鋼的工作條件、失效方式和性能要求（二）耐磨鋼2.化學(xué)成分特點(diǎn)只有ZGMn13一個(gè)鋼號(hào).⑴高碳：0.9~1.4%C以保持高耐磨性。⑵高錳：11~14%Mn以保證形成奧氏體組織.3.熱處理特點(diǎn)鑄態(tài)組織為奧氏體+碳化物,性能硬而脆.熱處理采用水韌處理。即將鋼加熱到1100℃，使碳化物溶入奧氏體，并進(jìn)行水淬。室溫組織為過飽和單相奧氏體。水韌處理后，韌性高，硬度低（約為210HB）4.性能特點(diǎn)使用時(shí)必須伴隨著壓力和沖擊作用。在壓力及沖擊作用下，表面奧氏體迅速加工硬化，形成馬氏體并析出碳化物，使表面硬度提高到HB500~550，獲得高耐磨性。而心部仍為奧氏體組織,具有高耐沖擊能力。顎式破碎機(jī)挖掘機(jī)鋼號(hào)鋼種合金元素的主要作用熱處理特點(diǎn)使用狀態(tài)下組織Q345低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼Mn:強(qiáng)化F，增加P量，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度熱軋空冷F+P65Mn彈簧鋼Mn:提高淬透性，強(qiáng)化F淬火+中溫回火T回ZGMn13耐磨鋼Mn:獲得單相A組織水韌處理表:M+碳化物心:A20Cr滲碳鋼Cr:提高淬透性，強(qiáng)化F滲碳+淬火+低溫回火表:M回+顆粒狀碳化物+A’心:M回+F40Cr調(diào)質(zhì)鋼Cr:提高淬透性，強(qiáng)化F調(diào)質(zhì)處理S回9SiCr低合金工具鋼Cr:提高淬透性淬火+低溫回火M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)GCr15滾動(dòng)軸承鋼Cr:提高淬透性，耐磨性、耐蝕性淬火+低溫回火M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)1Cr13馬氏體不銹鋼Cr:提高耐蝕性淬火+高溫回火S回5CrNiMo熱作模具鋼Cr、Ni:提高淬透性，強(qiáng)化F淬火+高溫回火S回Mo:防止高溫回火脆性Cr12MoV冷作模具鋼Mo:細(xì)化晶粒，提高耐磨性淬火+低溫回火M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)W18Cr4V高速鋼V:提高耐磨性、熱硬性淬火+高溫回火M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)1Cr18Ni9Ti不銹鋼Ti:防止晶間腐蝕固溶處理A6.6鑄鐵鑄鐵是含碳量大于2.11%并含有較多硅、錳、硫、磷等元素的多元鐵碳合金。鑄鐵具有許多優(yōu)良的性能及生產(chǎn)簡(jiǎn)便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，因而是應(yīng)用最廣泛的材料之一。用于制造各種機(jī)器零件，如機(jī)床的床身、床頭箱；發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸體、缸套、活塞環(huán)、曲軸、凸輪軸；軋機(jī)的軋輥及機(jī)器的底座等。1、根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形式分類灰口鑄鐵碳大部分以游離態(tài)的石墨形式存在，其斷口呈現(xiàn)暗灰色。是目前應(yīng)用最廣泛的一類鑄鐵。白口鑄鐵碳大部分以Fe3C的形式存在，斷口呈銀白色。麻口鑄鐵碳一部分以石墨形式存在，另一部分以Fe3C的形式存在，斷口夾雜著白亮的滲碳體和暗灰色的石墨。一、鑄鐵的分類普通灰鑄鐵(石墨為片狀)；可鍛鑄鐵(石墨為團(tuán)絮狀)；球墨鑄鐵(石墨為球狀)；蠕墨鑄鐵(石墨為蠕蟲狀)2、根據(jù)灰口鑄鐵中石墨的形態(tài)進(jìn)行分類1.鑄鐵的石墨化過程在鐵碳合金中，碳有三種存在形式固溶在F、A中，化合物態(tài)的滲碳體(Fe3C)游離態(tài)石墨（G）滲碳體為亞穩(wěn)相，具有復(fù)雜的斜方結(jié)構(gòu)。在一定條件下能分解為鐵和石墨（Fe3C→3Fe+C）。石墨為穩(wěn)定相，具有特殊的簡(jiǎn)單六方晶格，底面原子呈六方網(wǎng)格排列，原子間距?。?.42×10-10m），結(jié)合力很強(qiáng)；底面之間的間距較大（3.04×10-10m），結(jié)合力較弱。所以石墨的強(qiáng)度、硬度和塑性都很差。二、鑄鐵的石墨化過程和特點(diǎn)二、鑄鐵的石墨化過程和特點(diǎn)在不同條件下，鐵碳合金的結(jié)晶過程和組織形成規(guī)律可用鐵碳合金復(fù)線相圖描述：Fe-Fe3C相圖和Fe-G相圖。鐵碳合金究竟按哪種相圖變化，決定于成分、加熱和冷卻條件或獲得的平衡性質(zhì)（亞穩(wěn)平衡還是穩(wěn)定平衡）。鐵碳合金復(fù)線相圖二、鑄鐵的石墨化過程和特點(diǎn)鑄鐵中碳原子析出并形成石墨的過程稱為石墨化。

石墨既可以從液體和奧氏體中析出，也可以通過滲碳體分解來獲得。灰口鑄鐵和球墨鑄鐵中的石墨主要是從液體中析出；

可鍛鑄鐵中的石墨則完全由白口鑄鐵經(jīng)長時(shí)間退火，由滲碳體分解而得到。石墨化分兩個(gè)階段：從液相到共晶結(jié)晶階段稱為一次結(jié)晶。包括結(jié)晶時(shí)一次石墨、共晶石墨的析出和加熱時(shí)一次滲碳體及共晶滲碳體的分解.P’G結(jié)晶過共晶成分L→L+GI共晶轉(zhuǎn)變L4.26→A2.08+G（共晶）(1154℃)

從共晶結(jié)晶到共析結(jié)晶稱之為二次結(jié)晶。包括冷卻時(shí)二次石墨和共析石墨的析出和加熱時(shí)二次滲碳體和共析滲碳體的分解。P’G析出A→A+GII(1154～738℃)共析轉(zhuǎn)變A0.68→F+G（共析）(738℃)鑄鐵類型和組織與石墨化的關(guān)系鑄鐵的一次結(jié)晶過程決定了石墨的形態(tài)?；诣T鐵的組織是片狀石墨和鋼的基體組成，根據(jù)共析階段石墨化進(jìn)行的程度不同可分為鐵素體、鐵素體+珠光體、珠光體三種。鑄鐵的組織可以看成是鐵或鋼的基體上分布著石墨夾雜。

鑄鐵類型和組織與石墨化的關(guān)系鑄鐵的二次結(jié)晶過程決定了鑄鐵的基體組織。2.影響鑄鐵石墨化的因素（1）冷卻速度的影響鑄件冷卻緩慢，有利于碳原子的充分?jǐn)U散，結(jié)晶將按Fe-G相圖進(jìn)行，因而促進(jìn)石墨化。WC+Wsi(%)鑄件壁厚和碳硅含量對(duì)鑄鐵組織的影響

快冷時(shí)由于過冷度大，結(jié)晶將按Fe-Fe3C相圖進(jìn)行,不利于石墨化.二、鑄鐵的石墨化過程和特點(diǎn)（2）化學(xué)成分的影響

碳和硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素。非碳化物形成元素促進(jìn)石墨化C、Si、Al、Cu、Ni、Co等碳化物形成元素阻礙石墨化Cr、W、Mo、V、Mn、S等碳、硅含量過低，易出現(xiàn)白口組織，力學(xué)性能和鑄造性能變差。碳、硅含量過高,會(huì)使石墨數(shù)量多且粗大，基體內(nèi)鐵素體量增多，降低鑄件的性能.SiC白口鑄鐵灰口鑄鐵麻口鑄鐵共晶碳、硅含量對(duì)鑄鐵石墨化的影響碳、硅量控制范圍：2.5~4.0%C，1.0~3.0%Si三.鑄鐵的性能與應(yīng)用耐磨性好——石墨有良好的潤滑作用，并能儲(chǔ)存潤滑油，使鑄件有很好的耐磨性能強(qiáng)度、塑性、韌性比鋼低,而灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度和塑性都很低。石墨對(duì)基體嚴(yán)重割裂，石墨強(qiáng)度、韌性極低，相當(dāng)于裂紋或空洞，它減小基體的有效截面，并引起應(yīng)力集中。石墨越多，越大，對(duì)基體的割裂作用越嚴(yán)重，鑄鐵抗拉強(qiáng)度越低。

變質(zhì)處理可細(xì)化石墨片，提高鑄鐵的強(qiáng)度，但塑性無明顯改善力學(xué)性能切削加工性好——G使切屑易斷，還可潤滑刀具鑄造性好——鑄件凝固時(shí)形成石墨產(chǎn)生的膨脹，減少鑄件體積的收縮，降低鑄件中的內(nèi)應(yīng)力。接近共晶成分、熔點(diǎn)低、流動(dòng)好、凝固收縮小消震性好（是鋼的十倍）——G組織松軟，對(duì)振動(dòng)的傳遞起削弱作用缺口敏感性低——大量石墨的割裂作用，表面粗糙對(duì)疲勞極限的影響不明顯其它性能鑄鐵的應(yīng)用灰鑄鐵：廣泛用于制造各種承受壓應(yīng)力和要求消振性好且經(jīng)受摩擦的零件，如床身、箔體、機(jī)架、導(dǎo)軌、缸體、活塞環(huán)等。球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵：負(fù)荷較大，受力復(fù)雜的零件，如曲軸、凸輪軸、齒輪、蝸桿等1、根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形式分類灰口鑄鐵碳大部分以游離態(tài)的石墨形式存在白口鑄鐵碳大部分以Fe3C的形式存在麻口鑄鐵碳一部分以石墨形式存在，另一部分以Fe3C的形式存在一、鑄鐵的分類普通灰鑄鐵(石墨為片狀)可鍛鑄鐵(石墨為團(tuán)絮狀)球墨鑄鐵(石墨為球狀)蠕墨鑄鐵(石墨為蠕蟲狀)2、根據(jù)灰口鑄鐵中石墨的形態(tài)進(jìn)行分類6.6鑄鐵1.鑄鐵的石墨化過程在鐵碳合金中，碳有三種存在形式固溶在F、A中，化合物態(tài)的滲碳體(Fe3C)游離態(tài)石墨（G）滲碳體為亞穩(wěn)相，具有復(fù)雜的斜方結(jié)構(gòu)。在一定條件下能分解為鐵和石墨（Fe3C→3Fe+C）。石墨為穩(wěn)定相，具有特殊的簡(jiǎn)單六方晶格，強(qiáng)度、硬度和塑性都很差。二、鑄鐵的石墨化過程和特點(diǎn)從液相到共晶結(jié)晶階段稱為一次結(jié)晶。從共晶結(jié)晶到共析結(jié)晶稱之為二次結(jié)晶。P’鑄鐵中碳原子析出并形成石墨的過程稱為石墨化。

鑄鐵的一次結(jié)晶過程決定了石墨的形態(tài)?；诣T鐵的組織是片狀石墨和鋼的基體組成，根據(jù)共析階段石墨化進(jìn)行的程度不同可分為鐵素體、鐵素體+珠光體、珠光體三種。鑄鐵的組織可以看成是鐵或鋼的基體上分布著石墨夾雜。

鑄鐵類型和組織與石墨化的關(guān)系鑄鐵的二次結(jié)晶過程決定了鑄鐵的基體組織。2.影響鑄鐵石墨化的因素（1）冷卻速度的影響鑄件冷卻緩慢，有利于碳原子的充分?jǐn)U散，結(jié)晶將按Fe-G相圖進(jìn)行，因而促進(jìn)石墨化。WC+Wsi(%)鑄件壁厚和碳硅含量對(duì)鑄鐵組織的影響

二、鑄鐵的石墨化過程和特點(diǎn)（2）化學(xué)成分的影響

碳和硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素。三.鑄鐵的性能與應(yīng)用耐磨性好——石墨有良好的潤滑作用，并能儲(chǔ)存潤滑油，使鑄件有很好的耐磨性能強(qiáng)度、塑性、韌性比鋼低,而灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度和塑性都很低。力學(xué)性能切削加工性好——G使切屑易斷，還可潤滑刀具鑄造性好——鑄件凝固時(shí)形成石墨產(chǎn)生的膨脹，減少鑄件體積的收縮，降低鑄件中的內(nèi)應(yīng)力。消震性好（是鋼的十倍）——G組織松軟，對(duì)振動(dòng)的傳遞起削弱作用缺口敏感性低——大量石墨的割裂作用，表面粗糙對(duì)疲勞極限的影響不明顯其它性能鑄鐵的應(yīng)用灰鑄鐵：廣泛用于制造各種承受壓應(yīng)力和要求消振性好且經(jīng)受摩擦的零件，如床身、箔體、機(jī)架、導(dǎo)軌、缸體、活塞環(huán)等。球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵：負(fù)荷較大，受力復(fù)雜的零件，如曲軸、凸輪軸、齒輪、蝸桿等（１）灰鑄鐵牌號(hào)牌號(hào)——如HT100，表示b≥100MPa（φ30mm）性能——與其它鑄鐵相比，力學(xué)性能差，其它性能好。F+P基體+片狀G×500F基體+片狀GP基體+片狀G組織——鋼基體（F、F

+P、P）+片狀G四、常用鑄鐵灰鑄鐵是價(jià)格便宜、應(yīng)用最廣泛的鑄鐵材料?；诣T鐵中的碳、硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般控制在以下范圍2.5%~4.0%C;1.0%~2.0%Si。1.灰鑄鐵（2）影響灰鑄鐵組織和性能的因素四、常用鑄鐵①成分對(duì)鑄鐵的影響

錳是阻礙石墨化的元素，能溶于鐵素體和滲碳體中，增強(qiáng)鐵、碳原子間的結(jié)合力，擴(kuò)大奧氏體區(qū)，阻止共析轉(zhuǎn)變時(shí)的石墨化，促進(jìn)珠光體基體的形成。錳能與硫生成MnS，減少硫的有害作用。錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.5%~1.4%。

磷是促進(jìn)石墨化的元素。鑄鐵中磷含量增加時(shí)，液相線降低，從而提高了鐵水的流動(dòng)性。在鑄鐵中，磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.3%時(shí)，常常形成二元或三元磷共晶體，其性能硬而脆，降低鑄鐵的強(qiáng)度，但提高其耐磨性。所以，要求鑄鐵有較高強(qiáng)度時(shí)，要限制磷含量（一般在0.12%以下），而耐磨鑄鐵則要求有一定的磷含量（可達(dá)0.3%以上）。

硫是有害元素，它強(qiáng)烈促進(jìn)白口化，并使鑄鐵的鑄造性能和機(jī)械性能惡化。少量硫即可生成FeS(或MnS)，F(xiàn)eS與鐵形成低熔點(diǎn)(約980℃)共晶體，沿晶界分布。因此限定硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.15%以下。（2）影響灰鑄鐵組織和性能的因素四、常用鑄鐵②冷卻速度的影響在一定的鑄造工藝（如澆注溫度、鑄型溫度、造型材料種類等）條件下，鑄件的冷卻速度對(duì)石墨化程度影響很大。隨著鑄件壁厚增加，冷卻速度減慢，依次出現(xiàn)珠光體、珠光體加鐵素體和鐵素體灰口鑄鐵組織。不同C+Si含量，不同壁厚（冷卻速度）鑄件的組織（2）影響灰鑄鐵組織和性能的因素四、常用鑄鐵③孕育鑄鐵孕育處理后的灰鑄鐵叫做孕育鑄鐵。

孕育的目的是：使鐵水內(nèi)同時(shí)生成大量均勻分布的非自發(fā)核心，以獲得細(xì)小均勻的石墨片，并細(xì)化基體組織，提高鑄鐵強(qiáng)度；避免鑄件邊緣及薄斷面處出現(xiàn)白口組織，提高斷面組織的均勻性。孕育鑄鐵具有較高的強(qiáng)度和硬度，可用來制造機(jī)械性能要求較高的鑄件，如汽缸、曲軸、凸輪、機(jī)床床身等，尤其是截面尺寸變化較大的鑄件。硅鐵和硅鈣合金（3）灰鑄鐵熱處理去應(yīng)力退火—500-550℃，防止機(jī)加工或使用時(shí)變形、開裂形狀復(fù)雜和尺寸穩(wěn)定性要求較高的重要鑄件，如機(jī)床床身、柴油機(jī)汽缸等

高溫退火——850-900℃,表面、薄壁等處白口組織的消除在共析溫度以上

Fe3C→G,硬度↓,切削加工性↑

表面淬火——提高導(dǎo)軌表面、汽缸體內(nèi)壁等的耐磨性高頻表面淬火，火焰表面淬火和激光加熱表面淬火，表面硬度可達(dá)50～55HRC熱處理不能改變灰鑄鐵石墨的形態(tài)和分布，對(duì)提高灰鑄鐵整體機(jī)械性能作用不大，主要用來消除鑄件內(nèi)應(yīng)力、改善切削加工性能和提高表面耐磨性等。２球墨鑄鐵-在鐵水澆注前加球化劑使石墨球化純鎂、稀土鎂合金球墨鑄鐵的石墨呈球狀，具有很高的強(qiáng)度，又有良好的塑性和韌性。綜合機(jī)械性能接近于鋼，鑄造性能好，成本低廉，生產(chǎn)方便，在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。(1)球墨鑄鐵的球化處理球墨鑄鐵的成分要求比較嚴(yán)格：3.6%～3.9%C,2.2%～2.8%Si,0.6%～0.8%Mn,<0.07%S,<0.1%P。

球墨鑄鐵的的球化處理必須伴隨著孕育處理，通常是在鐵水中同時(shí)加入一定量的球化劑和孕育劑。我國普遍使用稀土鎂球化劑。鎂是強(qiáng)烈阻礙石墨化的元素，為了避免白口，并使石墨球細(xì)小、均勻分布、一定要加入孕育劑。常用的孕育劑為硅鐵和硅鈣合金等。２球墨鑄鐵牌號(hào)——如QT700-2，表示b≥700，≥2％組織

——鋼基體（F、F+P、P、S回火、B下)+球狀G性能——強(qiáng)度、塑韌性明顯優(yōu)于灰鑄鐵。F+P基體

×500F基體

×100(2)球墨鑄鐵的牌號(hào)、組織和性能不同基體的球墨鑄鐵，性能差別很大。珠光體球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度比鐵素體基體高50%以上，而鐵素體球墨鑄鐵的延伸率為珠光體基的3-5倍。２球墨鑄鐵球墨鑄鐵具有較好的疲勞強(qiáng)度?？梢杂们蚰T鐵來代替鋼制造某些重要零件，如曲軸、連桿、凸輪軸等。球墨鑄鐵和45鋼的疲勞強(qiáng)度強(qiáng)度是碳鋼的70~90%。球墨鑄鐵的突出特點(diǎn)是屈強(qiáng)比高,約為0.7~0.8,而鋼一般只有0.3~0.5。

（3）球墨鑄鐵熱處理等溫淬火——加熱840～900℃,300℃鹽浴等溫→B下+G等溫淬火后可獲得高的強(qiáng)度1200~1450MPa和硬度38~51HRC，還具有良好的塑性和韌性300~360kJ/m2。但鹽浴的冷卻能力有限，只用于截面不大的零件，如受力復(fù)雜的齒輪、曲軸、凸輪軸等。退火：去應(yīng)力退火，加熱500～600℃保溫；

低溫退火，加熱720～760℃，P→G+F；

高溫退火，900～950℃，P,Cm→G+F；球化劑增大鑄件的白口化傾向，當(dāng)鑄件薄壁處出現(xiàn)自由滲碳體和珠光體時(shí)，退火獲得塑性好的鐵素體基體，并改善切削性能，消除鑄造應(yīng)力。調(diào)質(zhì)

——加熱850～900℃油淬,550～600℃回火→S回+GS回強(qiáng)度高，塑性、韌性也比正火的珠光體基體好，適用于綜合機(jī)械性能要求較高的零件，如連桿、曲軸等，后續(xù)還可以進(jìn)行表面淬火及低溫回火。正火：低溫正火，840～860℃→P+F+G，塑韌性較好。

高溫正火，880～920℃→P+G+少量F，強(qiáng)度較高細(xì)化組織，增加P%，提高強(qiáng)度、耐磨性。3.蠕墨鑄鐵——在鐵水澆注前加蠕化劑而得牌號(hào)——如RuT420

，表示b≥420。性能

——其力學(xué)性能介于球墨鑄鐵與灰鑄鐵之間，強(qiáng)度、塑性和抗疲勞性能優(yōu)于灰鑄鐵，強(qiáng)度接近于球墨鑄鐵。有一定的韌性、較高的耐磨性；又有和灰鑄鐵一樣良好的鑄造性能和導(dǎo)熱性。應(yīng)用

——高壓熱交換器、汽缸蓋、液壓閥等。進(jìn)氣管排氣管組織

——鋼基體+蠕蟲狀G稀土硅鐵、稀土鎂鈦蠕墨鑄鐵的石墨具有介于片狀和球狀之間的中間形態(tài)，牌號(hào)——如KT300-6，表示b≥300，≥6％組織——鋼基體+團(tuán)絮狀G性能——它有較高的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌性，強(qiáng)度、塑韌性優(yōu)于HT，低于QT?？梢圆糠执嫣间?。F+P基×500F基×500F基×1004.可鍛鑄鐵不可鍛造

由白口鑄鐵經(jīng)長時(shí)間石墨化退火（900-960℃）而得。與球鐵相比，可鍛鑄鐵具有成本低、質(zhì)量穩(wěn)定、鐵水處理簡(jiǎn)單、容易組織流水生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。尤其對(duì)于薄壁件，若采用球鐵易生成白口，需要進(jìn)行高溫退火，采用可鍛鑄鐵更適宜。可鍛鑄鐵常用來制造形狀復(fù)雜、承受沖擊和振動(dòng)載荷的零件，如汽車拖拉機(jī)的后橋外殼、管接頭、低壓閥門等。強(qiáng)度為碳鋼的４0~７0%，接近于鑄鋼4.可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵的生產(chǎn)和熱處理●第一步，先鑄造成白口鑄鐵，不允許有石墨出現(xiàn)，否則在隨后的退火中，碳在已有的石墨上沉淀，得不到團(tuán)絮狀石墨；●第二步，將白口鑄鐵加熱到900℃~960℃，長時(shí)間保溫，使共晶滲碳體分解為團(tuán)絮狀石墨，完成第一階段的石墨化過程。隨后以較快的速度（100℃/h）冷卻通過共析轉(zhuǎn)變溫度區(qū)，得到珠光體基體的可鍛鑄鐵。若第一階段石墨化保溫后慢冷，使奧氏體中的碳充分析出，完成第二階段石墨化，并在冷至720℃~760℃后繼續(xù)保溫，使共析滲碳體充分分解，完成第三階段石墨化，在650℃~700℃出爐冷卻至室溫，可以得到鐵素體基體的可鍛鑄鐵。

可鍛化退火時(shí)間要幾十小時(shí)，為了縮短時(shí)間，并細(xì)化組織，提高機(jī)械性能，可在鑄造時(shí)采取孕育處理。采用0.001%硼、0.006%鉍和0.008%鋁的孕育劑，可將退火時(shí)間由70多小時(shí)縮短至30小時(shí)。5.合金鑄鐵在鑄鐵中加入某些元素以形成具有特殊性能的鑄鐵(合金鑄鐵)（一）耐磨鑄鐵

灰鑄鐵中提高磷含量

磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高到0.4%~0.6%(高磷鑄鐵），生成磷共晶（F+Fe3P,P+Fe3P或F+P+Fe3P），呈斷續(xù)網(wǎng)狀的形態(tài)分布在珠光體基體上，磷共晶硬度高，有利于耐磨。

白口鑄鐵中加入Cr、Ni、Mo、V元素（二）耐蝕鑄鐵向鑄鐵中加入Si、Al、Cr、Cu、Ni、P等元素。形成保護(hù)膜，或使基體電極電位升高6.7鋁及鋁合金

1.基本數(shù)據(jù)

鋁7.45%1825銀白色光澤13Al273s23p1fcca=4.0495?無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變無磁性σb=80~100MPaδ=30~50%φ=80%Tm=660.4℃ρ=2.72g/cm365%IACS2.特點(diǎn)(1)純鋁密度小，鋁合金比強(qiáng)度(σb/ρ)高(2)有優(yōu)良的物理、化學(xué)性能(3)加工性能良好鋁合金制造的機(jī)翼一、鋁及鋁合金特點(diǎn)1.高純鋁純度99.93～99.99%，牌號(hào)L01、L02、L03、L04，編號(hào)越大，純度越高。純鋁主要用于科學(xué)研究及制作電容器等。2.工業(yè)高純鋁純度98.85～99.9%，牌號(hào)L0、L00。主要用于制作鋁箔、包鋁、冶煉鋁合金的原料

3.工業(yè)純鋁純度98.0～99.0%，牌號(hào)L1、L2、L3、L4、L5，編號(hào)越大，純度越低。主要用于制作電線、電纜、器皿及配制合金。二、純鋁鋁中加入合金元素后，可獲得鋁合金。

鋁合金既具有高強(qiáng)度又保持純鋁的優(yōu)良特性。鋁合金可通過冷變形提高強(qiáng)度，也可用熱處理大幅度改善性能。常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等此外還有Cr、Ni、Ti、Zr等輔加元素。

鋁合金一般具有有限固溶型共晶相圖。三、鋁合金1.鋁合金的分類根據(jù)成分及工藝特點(diǎn)，分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類（2）形變鋁合金成分低于D的合金，加熱時(shí)能形成單相固溶體組織，塑性較好，適于變形加工①成分小于F點(diǎn)的合金稱為不可熱處理強(qiáng)化鋁合金②成分在FD之間的合金稱為熱處理可強(qiáng)化鋁合金．（1）鑄造鋁合金成分高于D的合金,由于冷卻時(shí)有共晶反應(yīng)發(fā)生,流動(dòng)性較好,適于鑄造生產(chǎn)合金強(qiáng)化的主要方式:冷變形強(qiáng)化合金強(qiáng)化的主要方式:固溶-時(shí)效強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化三、鋁合金變質(zhì)處理2.鋁合金的強(qiáng)化

（1）固溶強(qiáng)化合金元素加入純鋁中可形成有限固溶體，如Al-Cu，Al-Mg，Al-Zn，Al-Si，Al-Mn等，能獲得高的強(qiáng)度，而且有較大的極限溶解度，能起較大的固溶強(qiáng)化效果。

（2）冷變形強(qiáng)化對(duì)合金進(jìn)行冷變形，能增加其內(nèi)部的位錯(cuò)密度，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，提高合金強(qiáng)度。熱處理不可強(qiáng)化鋁合金、純鋁（3）細(xì)化組織強(qiáng)化在鋁合金中添加微量元素細(xì)化組織，可提高鋁合金力學(xué)性能(既提高強(qiáng)度又改善塑性)。鑄造鋁合金變質(zhì)處理后，×100ZL102的鑄態(tài)組織，未變質(zhì)，×500變質(zhì)前，σb=137.2MPaδ=3%共晶體（粗針狀Si+α基體）+初晶Si變質(zhì)后，σb=174.6MPaδ=8%共晶體（細(xì)點(diǎn)狀Si+α基體）+初晶α變質(zhì)處理2%~3%變質(zhì)劑(鈉鹽混合物2/3NaF+1/3NaCl)Al-Si合金(13%Si)（4）時(shí)效強(qiáng)化①固溶處理是指將合金加熱到固溶線以上，保溫并淬火后獲得過飽和單相固溶體組織。固溶處理后得到的組織是不穩(wěn)定的，有分解出強(qiáng)化相過渡到穩(wěn)定狀態(tài)的傾向。②時(shí)效是指將過飽和的固溶體在室溫下放置或低溫加熱時(shí)會(huì)發(fā)生分解，析出彌散強(qiáng)化相，強(qiáng)度和硬度會(huì)明顯升高。加熱固溶淬火過飽和時(shí)效析出熱處理可強(qiáng)化鋁合金在室溫下進(jìn)行的時(shí)效稱自然時(shí)效；在加熱條件下進(jìn)行的時(shí)效稱人工時(shí)效。以Al-4%Cu合金為例：該合金的時(shí)效基本過程可以概括為：合金淬火過飽和α固溶體形成銅原子富集區(qū)(GP[Ⅰ]區(qū))銅原子富集區(qū)有序化(GP[Ⅱ]區(qū))形成過渡相θ′析出平衡相(CuAl2)+平衡的α固溶體。

③時(shí)效組織演變含4%Cu的Al-Cu合金，加熱到550℃并保溫一段時(shí)間后,在水中快冷時(shí),θ相(CuAl2)來不及析出,合金獲得過飽和的α固溶體組織,其強(qiáng)度為σb=250MPa若在室溫下放置,隨著時(shí)間的延續(xù),強(qiáng)度將逐漸提高,經(jīng)4~5天后σb可達(dá)400MPa。時(shí)效加熱固溶淬火過飽和時(shí)效析出含4%Cu鋁合金的時(shí)效曲線

時(shí)效時(shí)間/d時(shí)效強(qiáng)化效果與加熱溫度和保溫時(shí)間有關(guān)。⑤時(shí)效規(guī)律④合金發(fā)生時(shí)效的條件a.合金能在高溫形成均勻的固溶體b.固溶體中溶質(zhì)的溶解度必須隨溫度的降低而顯著降低。a.時(shí)效溫度越高,強(qiáng)度峰值越低,強(qiáng)化效果越小;b.時(shí)效溫度越高,時(shí)效速度越快,強(qiáng)度峰值出現(xiàn)所需時(shí)間越短;c.低溫使固溶處理獲得的過飽和固溶體保持相對(duì)的穩(wěn)定性,抑制時(shí)效的進(jìn)行加熱固溶淬火過飽和時(shí)效析出根據(jù)國標(biāo)規(guī)定，變形鋁及鋁合金可直接引用國際四位數(shù)字體系牌號(hào)或采用國標(biāo)規(guī)定的四位字符牌號(hào)。1XXX系工業(yè)純鋁2XXX系A(chǔ)l-Cu合金3XXX系A(chǔ)l-Mn合金4XXX系A(chǔ)l-Si合金5XXX系A(chǔ)l-Mg合金6XXX系A(chǔ)l-Mg-Si合金7XXX系A(chǔ)l-Zn合金8XXX系其它變形鋁及鋁合金牌號(hào)表示方法3、變形鋁合金GB3190-82中的舊牌號(hào)仍可繼續(xù)使用，表示方法為:防銹鋁合金：LF+序號(hào)不可熱處理強(qiáng)化硬鋁合金：LY+序號(hào)超硬鋁合金：LC+序號(hào)鍛鋁合金：LD+序號(hào)鋁合金波紋管鋁合金制品鋁是可以回收利用的金屬鋁合金牌號(hào)表示方法（1）防銹鋁合金主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。Mn和Mg主要作用是提高抗蝕能力和塑性，并起固溶強(qiáng)化作用。衛(wèi)星天線（LF2）防銹鋁合金鍛造退火后組織為單相固溶體，抗蝕性、焊接性能好，易于變形加工，但切削性能差。不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，常利用加工硬化提高其強(qiáng)度。

(2)硬鋁合金主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量Mn?？蛇M(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化，也可進(jìn)行變形強(qiáng)化。