常用金屬材料

金屬材料及熱處理第五篇常用金屬材料1第十章金屬材料10.1工業(yè)用鋼10.1.1鋼的分類及編號(hào)1.鋼的分類

用途：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼

冶煉質(zhì)量：普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼

脫氧程度：鎮(zhèn)靜鋼、沸騰鋼

成分的分類如右：232.鋼的編號(hào)（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼

Q195,Q235-A,F等

Q:屈服點(diǎn)，195等數(shù)字是最低保證的屈服強(qiáng)度數(shù)值

A,質(zhì)量等級(jí)

F，沸騰鋼4（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

P，S含量<0.035%如20，45，60鋼等，數(shù)字代表含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)。按含碳量分為：低碳鋼：Wc<0.25%,塑性好，焊接性好中碳鋼：0.25%<Wc<0.6%，強(qiáng)韌性好高碳鋼：0.6%<Wc<0.75%，可得到高彈性組織5（3）碳素工具鋼

高碳：0.7~1.35%T8（A），T10(A)等，數(shù)字代表含碳量的千分?jǐn)?shù)。

67（4）合金結(jié)構(gòu)鋼如：40CrNiMo18Cr2Ni4W牌號(hào)形式：數(shù)字+元素符號(hào)1+數(shù)字1+元素符號(hào)2+數(shù)字2+……

數(shù)字：兩位，含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù) 數(shù)字1，數(shù)字2等：合金元素含量的百分?jǐn)?shù) （W<1.5%時(shí)不標(biāo)注）。8（5）合金工具鋼如9SiCr,Cr12MoV牌號(hào)形式：數(shù)字+元素符號(hào)1+數(shù)字1+元素符號(hào)2+數(shù)字2+……數(shù)字：一位，含碳量的千分?jǐn)?shù)（Wc>1%時(shí)不標(biāo)注）數(shù)字1，數(shù)字2等：合金元素含量的百分?jǐn)?shù)。9（6）滾動(dòng)軸承鋼如GCr15牌號(hào)形式GCr+數(shù)字?jǐn)?shù)字表示含鉻量的千分之幾10（7）不銹鋼、耐熱鋼如9Cr18,1Cr18Ni9Ti,0Cr18Ni9Ti牌號(hào)形式：數(shù)字+元素符號(hào)1+數(shù)字1+元素符號(hào)2+數(shù)字2+……數(shù)字：一位，含碳量的千分?jǐn)?shù)0,表示W(wǎng)c≤0.08%00,表示W(wǎng)c≤0.03%數(shù)字1，數(shù)字2等：合金元素含量的百分?jǐn)?shù)。11判斷下列牌號(hào)的含義（下劃線部分）Q215-A,b

16Mn

45T8A

20Cr2Ni4W 9SiCrCr12MoV GCr9

W6Mo5Cr4V20Cr18Ni9Ti1210.1.2工程結(jié)構(gòu)鋼

——工程結(jié)構(gòu)或建筑結(jié)構(gòu)用鋼

用途：1314151617181920

特點(diǎn)：普通質(zhì)量長(zhǎng)期靜載荷下工作，強(qiáng)度要求不高，韌脆轉(zhuǎn)折溫度低工藝性好（壓力加工、要焊接）化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定（耐腐蝕）供應(yīng)狀態(tài)：熱軋空冷（正火）211.碳素工程結(jié)構(gòu)鋼鋼板，型鋼熱軋空冷狀態(tài)，通常不再熱處理可作工程結(jié)構(gòu)件，或普通零件221.碳素工程結(jié)構(gòu)鋼23牌號(hào)

Q195,Q235-A,F等

Q:屈服點(diǎn)，195等數(shù)字是最低保證的屈服強(qiáng)度數(shù)值

A,質(zhì)量等級(jí)

F，沸騰鋼2425262.低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼化學(xué)成分：低碳（0.1-0.2%），合金元素總量≤3%，以Mn，Si作為強(qiáng)化的合金元素V,Nb,Ti,RE

微合金化熱軋空冷狀態(tài)，F(xiàn)+P組織強(qiáng)度高、塑性好、焊接性好用于要求較高的工程結(jié)構(gòu)件27牌號(hào)2829發(fā)展馬氏體鋼和貝氏體鋼的思路：3010.1.3機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼即機(jī)器零件用鋼制造各種比較重要的機(jī)器零件調(diào)質(zhì)鋼滲碳鋼彈簧鋼滾動(dòng)軸承鋼多種復(fù)雜應(yīng)力（單向或交變），介質(zhì)各異31323334數(shù)字+元素符號(hào)1+數(shù)字1+元素符號(hào)2+數(shù)字2+……（A） 數(shù)字：兩位，含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù) 數(shù)字1，數(shù)字2等：合金元素含量的百分?jǐn)?shù) （W<1.5%時(shí)不標(biāo)注）。至少為優(yōu)質(zhì)鋼：P，S含量<0.035%

（A：P，S含量<0.025%）如：4540CrNiMo18Cr2Ni4WA機(jī)器制造結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)介紹351.調(diào)質(zhì)鋼經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理（淬火+高溫回火）強(qiáng)化后使用的鋼?；鼗鹚魇象w組織綜合力學(xué)性能好制造各種軸類，高強(qiáng)度螺栓，低速輕載齒輪36（1）調(diào)質(zhì)鋼的工作條件與性能要求多種應(yīng)力負(fù)荷力學(xué)性能要求全面強(qiáng)度高、韌性好，疲勞強(qiáng)度高用調(diào)質(zhì)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理使用37（2）調(diào)質(zhì)鋼的成分中碳0.3-0.5%——保證強(qiáng)韌性合金元素Cr,Mn,Si,Ni,B

提高淬透性，提高強(qiáng)度W,Mo,V,Ti

細(xì)化晶粒，減輕回火脆性（W,Mo）3839（3）常用調(diào)質(zhì)鋼404142（4）調(diào)質(zhì)鋼的熱處理

45鋼制造普通車床主軸，工藝路線為 鍛造——預(yù)備熱處理——機(jī)加工——最終熱處理——裝配典型熱處理工藝：正火或退火——調(diào)質(zhì)正火或退火——調(diào)質(zhì)+表面淬火+低溫回火43①預(yù)備熱處理改善組織，便于切削加工正火或完全退火Ac3正火+高溫回火針對(duì)淬透性非常好的材料，獲得球狀珠光體，便于切削加工4445鋼正火：P+F45②最終熱處理調(diào)質(zhì)處理獲得回火索氏體組織保證綜合力學(xué)性能優(yōu)秀熱處理工藝Ac3+30-50℃加熱保溫，油淬（合金鋼）500-650℃回火，油冷（合金鋼）4645鋼正火：P+F4745鋼調(diào)質(zhì)（淬火+高溫回火）組織（回火索氏體）馬氏體回火索氏體48回火索氏體（S回）等軸狀α相+粒狀碳化物4950③表面淬火+低溫回火使工件除了綜合力學(xué)性能優(yōu)異外，還有局部表面較高的耐磨性工件整體：S回工件表面：M回51感應(yīng)加熱表面淬火基本原理感應(yīng)器通交變電流在周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，工件內(nèi)部在該磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生同頻率的但方向相反的感應(yīng)電流。該電流的分布表現(xiàn)出集膚效應(yīng)。受電流的熱效應(yīng)使工件表面快速升溫后快速淬火冷卻。52532.滲碳鋼和滲氮鋼制造有表面強(qiáng)化要求同時(shí)中心有足夠強(qiáng)韌性的零件54（1）滲碳鋼與滲氮鋼制零件的工作條件及性能要求整體受力復(fù)雜，要求綜合力學(xué)性能好局部表面有強(qiáng)烈的摩擦磨損，要求該處硬度高、耐磨性好常規(guī)熱處理無(wú)法同時(shí)滿足表面與心部的不同要求解決辦法：進(jìn)行化學(xué)熱處理55（2）化學(xué)成分特點(diǎn)①滲碳鋼低碳0.1-0.25w%合金元素提高淬透性：Cr,Ni,Mn,Mo,W細(xì)化晶粒：V,Ti5657滲碳后的熱處理——參考第九章58②滲氮鋼中碳0.3-0.5w%合金元素Al,Cr,Mo

形成氮化物，消除回火脆性59常用滲氮鋼603.彈簧鋼（1）彈簧的工作條件與性能要求 通過(guò)反復(fù)的彈性變形實(shí)現(xiàn)緩沖振動(dòng)與沖擊，完成規(guī)定的動(dòng)作。要求彈性極限高、疲勞強(qiáng)度高。要求具備一定的塑性與韌性。61（2）彈簧鋼的成分中高碳0.4-0.7%合金元素Si,Mn

提高淬透性、強(qiáng)度、回火抗力Cr,V,W提高淬透性、回火穩(wěn)定性，細(xì)化晶粒62（3）常用彈簧鋼63（4）彈簧鋼的加工與處理i.熱成形彈簧淬火+中溫回火（450-550℃）回火屈氏體組織64回火屈氏體6566Ii.冷成形彈簧小截面彈簧可以直接冷繞成形原料是強(qiáng)化態(tài)的冷成形后只進(jìn)行去應(yīng)力退火原料是未強(qiáng)化態(tài)的冷成形后還需進(jìn)行淬火+中溫回火處理67（4）滾動(dòng)軸承鋼制造滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體、內(nèi)外套圈還可制造工具、耐磨零件68（1）滾動(dòng)軸承的工作條件及對(duì)性能的要求交替變動(dòng)的擠壓應(yīng)力、摩擦磨損、沖擊要求:強(qiáng)度、硬度高耐磨性好接觸疲勞強(qiáng)度高足夠的韌性、耐蝕性、尺寸穩(wěn)定性69（2）滾動(dòng)軸承鋼的成分高碳0.95-1.15w%合金元素Cr<1.65w%

提高淬透性，形成合金滲碳體(Si,Mn)，用于大型軸承鋼70牌號(hào)形式

GCr+數(shù)字+元素符號(hào)+數(shù)字

數(shù)字表示含鉻量的千分之幾元素符號(hào)+數(shù)字：與合金結(jié)構(gòu)鋼相同如GCr15Wc%不標(biāo)，一般在0.95-1.15%71（3）常用的滾動(dòng)軸承鋼72（4）滾動(dòng)軸承的加工處理滾動(dòng)軸承的加工工藝路線鍛造——球化退火——機(jī)加工——不完全淬火①+低溫回火——精磨②——裝配精密軸承的工藝可改進(jìn)為①不完全淬火+冷處理②精磨+穩(wěn)定化處理73球化退火組織74不完全淬火組織馬氏體（隱晶）+殘余奧氏體+粒狀碳化物75GCr15鋼淬火后回火組織7610.1.4工具鋼1.概述

工具鋼共同的性能要求硬度高、耐磨性好HRC60以上其他性能依照工作條件有所不同化學(xué)成分特點(diǎn)高碳0.65-1.35%合金元素Cr,W,Mo,V熱處理特點(diǎn)球化退火淬火（冷處理）+回火772.刃具鋼——制造切削工具的材料整體車刀硬質(zhì)合金車刀78鉆頭、絲錐絲錐、板牙79立銑盤銑圓柱端面銑鋸片銑刀80絞刀拉刀齒輪滾刀81刃具鋼的主要性能要求硬度高、耐磨性好紅硬性好足夠的強(qiáng)度與韌性紅硬性——指工具材料能在較高溫度下仍保持高硬度的特性。82（1）碳素工具鋼及其使用Wc:0.65-1.35%成本低、工藝簡(jiǎn)單淬透性低、紅硬性低83碳素工具鋼的牌號(hào)：T8（A），T10(A)等，數(shù)字代表含碳量的千分?jǐn)?shù)。

8485碳鋼的不足主要表現(xiàn)在：

1、淬透性差。

2、回火穩(wěn)定性差。

3、綜合機(jī)械性能低。

4、不能滿足某些特殊場(chǎng)合要求。86（2）低合金工具鋼及其使用比碳工鋼具有更高硬度、耐磨性，更好的淬透性、紅硬性和回火穩(wěn)定性等。化學(xué)成分0.75-1.5%c，Me<5%，Cr、Mn、Si、W、V等可在250-300℃工作，紅硬性仍不高87牌號(hào)形式：數(shù)字+元素符號(hào)1+數(shù)字1+元素符號(hào)2+數(shù)字2+……數(shù)字：一位，含碳量的千分?jǐn)?shù)（Wc>1%時(shí)不標(biāo)注）數(shù)字1，數(shù)字2等：合金元素含量的百分?jǐn)?shù)。如9SiCr,CrWMn888990低合金工具鋼的熱處理球化退火、不完全淬火和低溫回火。最后組織為回火馬氏體+合金碳化物+少量殘余奧氏體參考滾動(dòng)軸承鋼的熱處理組織在300度以下，保持60HRC以上的硬度91（3）高速鋼大量的合金元素W、Mo、Cr、V等，使鋼具有高的硬度和耐磨性，較高的熱硬性，足夠的強(qiáng)度和韌性等淬透性大，制造大尺寸、切削速度快、負(fù)荷重的刃具，大銑刀、拉刀、刨刀等。92i.化學(xué)成分高碳0.7—1.5%高合金W、Mo、Cr、V等形成碳化物產(chǎn)生二次硬化，提高紅硬性提高淬透性9394ii.一般加工工藝路線下料——反復(fù)鍛造——球化退火——機(jī)加工——不完全淬火+多次回火95反復(fù)鍛造的原因

打碎粗大共晶碳化物，使其均勻分布96球化退火860-880℃，2-3h

爐冷也可采用等溫球化退火S+碳化物97淬火與回火預(yù)熱淬火加熱溫度高不采用空冷560℃三次回火98ii.99W18Cr4V淬火組織隱晶馬氏體+粒狀碳化物+大量殘余奧氏體100560℃回火的二次硬化與二次淬火使用組織：回火馬氏體+碳化物+少量殘余奧氏體HRC64-651013.模具鋼用于制作冷、熱模具的鋼種。（1）冷模具鋼

包括冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模以及拉絲模、滾絲模、搓絲板等，屬于接近室溫狀態(tài)下對(duì)金屬進(jìn)行變形加工的一種模具。102103104化學(xué)成分高碳合金元素Cr,Mo,V,W,Mn等性能要求硬度高、耐磨性好，足夠的韌性和疲勞強(qiáng)度，熱處理變形要小。105受力簡(jiǎn)單的模具可用碳素工具鋼制造106小模具用CrWMn來(lái)制造，大型模具采用淬透性高、抗磨性高的Cr12型鋼來(lái)制造。熱處理過(guò)程球化退火，不完全淬火，低溫回火。組織回火馬氏體+合金碳化物+少量殘余奧氏體107(2)熱模具鋼制造在高溫下工作的模具如熱鍛模、壓鑄模等。

108性能要求在高溫下的高耐磨性、強(qiáng)度及足夠韌性良好的抗熱疲勞性，抗氧化性良好的淬透性。109化學(xué)成分中碳0.3～0.6%合金元素

Cr、Mn、Si、Ni、Mo、W、V等110111112最終熱處理為淬火及高溫回火，組織為回火屈氏體或回火索氏體。113（3）塑料模具鋼制造塑料模具使用的鋼材114無(wú)專用塑料模具鋼1.低碳鋼及低碳合金鋼制模具20，20Cr，20CrMnTi：下料→鍛造模坯→退火→機(jī)械粗加工→冷擠壓成形→再結(jié)晶退火→機(jī)械精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配。2.調(diào)質(zhì)鋼制模具45，40Cr：下料→鍛造模坯→退火→機(jī)械粗加工→調(diào)質(zhì)→機(jī)械精加工→修整、拋光→裝配。3.碳素工具鋼及合金工具鋼制模具T7A～T10A，CrWMn，9SiCr：下料→鍛成模坯→球化退火→機(jī)械粗加工→去應(yīng)力退火→機(jī)械半精加工→機(jī)械精加工→淬火、回火→研磨拋光→裝配。1154.量具鋼

用于制造各種測(cè)量工具，如卡尺、千分尺、量規(guī)、塊規(guī)等。116塊規(guī)117量具鋼的成分與性能要求性能要求較高的硬度及耐磨性一定的韌性良好的尺寸穩(wěn)定性成分高碳，含有Cr,W,Mn等合金元素118無(wú)專用量具鋼。高精度量具淬火后加做冷處理，回火后進(jìn)行低溫時(shí)效處理11910.1.6特殊性能鋼是具有特殊的物理化學(xué)性能和力學(xué)性能的鋼。如不銹鋼，耐熱鋼，耐磨鋼，磁鋼1201.不銹鋼

——抵抗大氣及弱腐蝕介質(zhì)的腐蝕的鋼（1）金屬腐蝕的概念金屬表面在介質(zhì)中遭受破壞的現(xiàn)象。 ①化學(xué)腐蝕如金屬的氧化，產(chǎn)生鐵銹 鈍化膜則可以保護(hù)金屬不被進(jìn)一步腐蝕。要求： 腐蝕產(chǎn)物性質(zhì)穩(wěn)定、致密 與基體結(jié)合緊密121②電化學(xué)腐蝕——金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕、腐蝕過(guò)程有電流產(chǎn)生。構(gòu)成電化學(xué)腐蝕的因素：①電極電位低的金屬——陽(yáng)極、腐蝕②電極電位高的金屬——陰極、不腐蝕③電解質(zhì)溶液122常見(jiàn)的電化學(xué)腐蝕的成因基體與第二相晶內(nèi)與晶界，不同取向的晶粒成分偏析，組織不均勻內(nèi)應(yīng)力123（2）不銹鋼的合金化Cr,Ni,Mn,Mo,Cu,N,Ti,Nb合金元素的作用體現(xiàn)在三個(gè)方面在金屬表面形成致密、穩(wěn)定、牢固的保護(hù)膜。Cr,Si,Al得到單相組織Cr形成單相鐵素體Ni,Mn,N形成單相奧氏體提高基體的電極電位124獲得單相組織Ni,Mn的作用Cr的作用125Cr提高基體電極電位的n/8定律n/8定律：當(dāng)鐵中的Cr的原子達(dá)到1/8、2/8、3/8...時(shí)，基體的電極電位突變式提高，腐蝕速度下降。提高電極電位需要的最低Cr含量13%w126其他合金元素的作用Ti、Nb防止不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕Mo提高不銹鋼抗腐蝕破壞的能力（Cl-)Cu提高腐蝕性127不銹鋼的耐腐蝕性的總體情況：

對(duì)大氣、水、水蒸氣和弱腐蝕介質(zhì)，對(duì)汽油、食品等，所有的不銹鋼都耐蝕。在稀硫酸和鹽酸（還原性酸）中、不耐蝕，須加入Mo、Cu等元素提高耐蝕性在氧化性酸中，一般Cr、CrNi不銹鋼也不腐蝕。海水中、一般不含Mo的不銹鋼也不耐蝕。128牌號(hào)形式：數(shù)字+元素符號(hào)1+數(shù)字1+元素符號(hào)2+數(shù)字2+……數(shù)字：一位，含碳量的千分?jǐn)?shù)0,表示W(wǎng)c≤0.08%00,表示W(wǎng)c≤0.03%數(shù)字1，數(shù)字2等：合金元素含量的百分?jǐn)?shù)。如9Cr18,1Cr18Ni9Ti,0Cr18Ni9Ti129分類

按鋼的組織結(jié)構(gòu)分類可分為：奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、雙相不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼。幾種不銹鋼的顯微組織鐵素體不銹鋼0%Ni雙相不銹鋼5%Ni奧氏體不銹鋼＞8%Ni馬氏體不銹鋼沉淀硬化不銹鋼130（3）常用的不銹鋼及其熱處理

①馬氏體不銹鋼

——鉻不銹鋼，耐蝕性最差、但力學(xué)性能（強(qiáng)度高）淬透性好、焊接性差。主要有Cr13型:WCr13%Wc：0.1-0.4%Cr18型:9Cr181311321331Cr13、2Cr13

做汽輪機(jī)末級(jí)或最后幾級(jí)葉片。工作溫度不高，但受冷凝水汽腐蝕，也要求足夠的強(qiáng)度和韌性。1000-1050℃淬火600-750℃回火→S回3Cr13、4Cr13

常作醫(yī)療刀具、彈簧、壓縮機(jī)活塞桿、閥片等，要求硬度和耐磨性高。1000-1100℃淬火200-300℃低溫回火-→M回9Cr18高硬度的耐磨抗蝕件

0.9%C淬火+低溫回火134135136②鐵素體不銹鋼

——鉻不銹鋼對(duì)應(yīng)力不敏感、耐酸性好、抗氧化介質(zhì)腐蝕

低碳、高鉻（Cr17、Cr25、Cr28）塑性低、脆性大、焊接性差不作受力的結(jié)構(gòu)件，主要用于生產(chǎn)耐酸的設(shè)備中，抗高溫氧化材料。

1Cr17、1Cr28、1Cr25Ti、1Cr17Ti、1Cr17Mo2Ti（加Mo提高在非氧化介質(zhì)中的耐蝕性。如醋酸）?？沙惺艽姿嵴羝约?0℃以下各種濃度醋酸。137138缺點(diǎn)：塑性低、脆性大:①無(wú)相變、晶粒粗大②475℃脆性（400-525℃）FeCr4③б相脆性。（550-800℃長(zhǎng)時(shí)加熱）FeCr熱處理退火——700-800℃退火、組織為：

F(等軸）+彌散的碳化物Cr23C6.139140③奧氏體不銹鋼

——Cr、Ni不銹鋼、廣泛、耐蝕性最好。優(yōu)點(diǎn)：低碳、冷熱變形能力強(qiáng)、焊接性好。缺點(diǎn)：易出現(xiàn)晶間腐蝕141常用牌號(hào)：18-8型

1Cr18Ni9(Ti)、

0Cr18Ni9 00Cr18Ni10Cr18Mn10Ni5Mo3N美國(guó)牌號(hào)還有

301（1Cr17Ni7）: WCr17%、WNi7%、Wc0.1 304（0Cr19Ni9）

: WCr19%、WNi9%、Wc0.08% 316（0Cr17Ni12Mo）142143144美日含氮牌號(hào)304N（0Cr19Ni9N）、316N（0Cr17Ni12Mo2N）、XM-19（0Cr22Ni12Mn5Mo2N）、XM-31（1Cr18Mn15N）、XM-10（0Cr20Ni7Mn9N）、XM-11（00Cr20Ni7Mn9N）XM-28（1Cr18Ni2Mn12N）、XM-29（0Cr18Ni3Mn13N）S28200（1Cr18Mn18MoCuN）

145常用不銹鋼牌號(hào)與各國(guó)不銹鋼表準(zhǔn)牌號(hào)參考對(duì)照表中國(guó)日本美國(guó)德國(guó)GB1220/(GB4237)JISAISI/ASTMDIN17440/DIN17007DIN17224/DIN170070Cr19Ni9SUS304TB304/S30400X5CrNi1810/1.430100Cr19Ni10/(00Cr19Ni11)SUS304LTB304L/S30403X2CrNI1911/1.43060Cr25Ni20SUS310STB310S/S31008

0Cr17Ni12Mo2SUS316TB316/S31600X5CrNIMo17122/1.440100Cr17Ni14Mo2SUS316LTB316L/S31603X2CrNIMo17132/1.44040Cr19Ni13Mo3SUS317TB317/S31700X5CrNIMo17133/1.443600Cr19Ni13Mo3SUS317LTB317L/S31703X2CrNIMo18143/1.4435(1Cr18Ni9Ti)

X10CrNITI1810/1.45410Cr18Ni10Ti/(0Cr18Ni11Ti)SUS321TB321/S32100X10CrNITI1810/1.45410Cr18Ni11NbSUS347TB347/S4700X10CrNiNb1810/1.4550146晶間腐蝕的產(chǎn)生及防治與450-850℃保溫以后，Cr23C6從晶界析出有關(guān)造成的晶界處奧氏體中的含鉻量下降，因此耐腐蝕性下降。可以從①降C②增加Ti、Nb等強(qiáng)碳化物形成元素③進(jìn)行必要的熱處理三方面降低晶間腐蝕的傾向147熱處理：①固溶處理②穩(wěn)定化處理③去應(yīng)力退火a、固溶處理、正火可得A、但會(huì)有碳化物析出、故采用水淬。1050-1100℃加熱（完全A化）水淬、得單相A。

b、穩(wěn)定化處理、含Ti、Nb的鋼在固溶處理后進(jìn)行。850-900℃加熱保溫1-4h后空冷。碳化物為TiC、NbC熔點(diǎn)。

c、去應(yīng)力退火對(duì)應(yīng)力敏感，易產(chǎn)生SCC250-350℃去除冷壓力加工應(yīng)力

850℃去除焊接應(yīng)力148④F-A雙相不銹鋼

——Cr、Ni、Mo、N不銹鋼優(yōu)點(diǎn)：（兼收并蓄）強(qiáng)度高、抗點(diǎn)蝕、晶界腐蝕與應(yīng)力腐蝕缺點(diǎn)：易出現(xiàn)晶間腐蝕149經(jīng)濟(jì)型雙相鋼00Cr21Ni1N（LDX2101）進(jìn)一步降低Ni，適用于建筑領(lǐng)域。品種介紹鋼種CSiMnCrNiMoN18-5(GB)≤0.031.3-2.01.0-2.018-19.54.5-5.52.5-3.0≤0.102304(典型）≤0.03≤1.02.0234.5---0.102205(典型）≤0.03≤1.02.02253.20.162507(典型）≤0.03≤0.81.225740.302101(典型）≤0.030.75.021.01.50.30.22150第一代雙相鋼18-5（00Cr18Ni5Mo3Si2）

是耐氯化物應(yīng)力腐蝕的專用鋼種，在各種冷卻水（除海水外）條件下的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于18-8型奧氏體不銹鋼。第二代雙相鋼2205（00Cr22Ni5Mo3N）

是在18-5的基礎(chǔ)上，降低Si，提高Cr含量，并用N合金化，使相比例更加合理，焊后不易產(chǎn)生α單相，耐蝕性能更為優(yōu)良。第三代雙相鋼2507（00Cr25Ni7Mo4N）

屬超級(jí)雙相不銹鋼，特別適用于含氯的環(huán)境，如海水等，鋼中高N、高Cr、高M(jìn)o的平衡成分設(shè)計(jì)，使鋼具有很高的耐應(yīng)力腐蝕、耐孔蝕和縫隙腐蝕性能。品種介紹151⑤沉淀硬化不銹鋼

——Cr、Ni為主，加入Mo、Al、Nb、Cu獲得馬氏體再進(jìn)行沉淀硬化，強(qiáng)度極高152沉淀硬化不銹鋼的原理 在不銹鋼化學(xué)成分的基礎(chǔ)上添加不同類型、數(shù)量的強(qiáng)化元素，通過(guò)沉淀硬化過(guò)程析出不同類型和數(shù)量的碳化物、氮化物、碳氮化物和金屬間化合物，既提高鋼的強(qiáng)度又保持足夠的韌性的一類高強(qiáng)度不銹鋼，簡(jiǎn)稱PH鋼。鋼種17-4PH17-7PHPH15-7Mo

(630,631,632)153沉淀硬化不銹鋼的熱處理（17-7PH）17-7PH是以18-8CrNi為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的奧氏體-馬氏體沉淀硬化不銹鋼，又稱為控制相變不銹鋼。固溶處理后為不穩(wěn)定的奧氏體組織，有良好的塑韌性和加工性，經(jīng)過(guò)調(diào)整，使奧氏體析出碳化物后成分發(fā)生變化，再經(jīng)過(guò)馬氏體轉(zhuǎn)變處理，大部分組織轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性較好的低碳回火馬氏體，這種狀態(tài)為鋼的使用狀態(tài)，有良好的中溫力學(xué)性能。耐腐蝕性能優(yōu)于一般馬氏體不銹鋼。

15417-7PH沉淀硬化不銹鋼的熱處理用于石油化工行業(yè)中的儀表閥門。熱處理工藝：

1.固溶：1000～1050℃度

油冷（A+F）

2.調(diào)整：760度

空冷到10度以下 析出含鉻碳化物，冷卻后獲得馬氏體

3.時(shí)效處理：510--560度

90分鐘 沉淀硬化結(jié)果：HRC38--45

155調(diào)整處理目的是獲得一定數(shù)量的馬氏體使鋼強(qiáng)化，常用以下三種方法：

一、冷變形法:在室溫下冷變形時(shí)(15%～20%)形成馬氏體。

二、高溫調(diào)整及深冷處理法：加熱到950℃保溫90min。由于升高了Ms點(diǎn)，冷卻到室溫，可得到少量馬氏體；之后再經(jīng)-70℃冷處理，保溫8h，就可獲得一定數(shù)量的馬氏體。

三、中間時(shí)效法：加熱至(760±15)℃，保溫90min，因有Cr23C6碳化物從奧氏體中析出，使Ms點(diǎn)升高到70℃，隨后冷卻到室溫便得到馬氏體+α鐵素體+殘余奧氏體組織，殘余奧氏體在隨后510℃時(shí)效才分解完。15617-4PH馬氏體沉淀硬化不銹鋼

高強(qiáng)度、硬度、抗腐蝕。經(jīng)過(guò)熱處理后，可以達(dá)到高達(dá)1100-1300MPa

的耐壓強(qiáng)度。它對(duì)大氣及稀釋酸或鹽都具有良好的抗腐蝕能力，它的抗腐蝕能力與304和430一樣。不能用于高于300℃或非常低的溫度下，國(guó)內(nèi)牌號(hào)0Cr17Ni4Cu4Nb05Cr17Ni4Cu4Nb

157應(yīng)用領(lǐng)域

海上平臺(tái)、直升機(jī)甲板、其他平臺(tái)食品工業(yè)、

紙漿及造紙業(yè)航天(渦輪機(jī)葉片)機(jī)械部件核廢物桶醫(yī)療器械

158PH15-7Mo國(guó)標(biāo)0Cr15Ni7Mo2Al，日本SUS632以2%的鉬代替0Cr17Ni7Al鋼中的2%的鉻而開(kāi)發(fā)的鋼種，其基本性能與0Cr17Ni7Al鋼相似，但綜合性能比其好。在奧氏體狀態(tài)下可以承受各種冷成型和焊接工藝，再經(jīng)熱處理又可獲得最高的強(qiáng)度；在550℃以下有優(yōu)良的高溫強(qiáng)度。應(yīng)用于制造航空薄壁結(jié)構(gòu)件，各種容器、管道、彈簧、閥膜、船軸、壓縮機(jī)盤、反應(yīng)堆部件，以及多種化工設(shè)備等結(jié)構(gòu)件。15910.2鑄鐵16010.2鑄鐵高碳、高硅抗拉強(qiáng)度、塑韌性比鋼低減磨耐磨、消振、缺口敏感性低應(yīng)用廣泛161鑄鐵的分類按碳存在的形式分灰口鑄鐵以游離態(tài)石墨為主，暗灰色斷口白口鑄鐵大部分以Fe3C的形式存在，少量在F中，銀白色斷口麻口鑄鐵兼有以上兩種162白口鑄鐵灰口鑄鐵163按石墨形態(tài)分類灰鑄鐵片狀蠕墨鑄鐵蠕蟲狀可鍛鑄鐵團(tuán)絮狀球墨鑄鐵球狀164灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵蠕墨鑄鐵16510.2.1鑄鐵的石墨化1.石墨化的過(guò)程(1)Fe-C雙重相圖石墨是熱力學(xué)穩(wěn)定相在合適的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)條件下形成石墨16610.2.1鑄鐵的石墨化1.石墨化的過(guò)程(2)石墨的結(jié)構(gòu)和性能六方，層狀強(qiáng)度低、硬度低，塑性差167（3）石墨化過(guò)程——共晶合金為例168兩階段石墨化過(guò)程第一階段形成一次、共晶、二次石墨第二階段 形成共析石墨石墨化程度取決于原子擴(kuò)散，

程度不同，組織不同1691702.影響石墨化的因素（1）冷卻速度緩慢冷卻有助于石墨化高溫澆注、干砂型、較大的截面尺寸易慢冷171（2）化學(xué)成分碳當(dāng)量CE=C%+（Si%+P%）/3CE越大，石墨化傾向越強(qiáng)17217310.2.2石墨形態(tài)的控制控制的意義：減小石墨存在對(duì)于基體的割裂作用提高基體的利用率控制的重點(diǎn)：石墨的形態(tài)、大小、數(shù)量、分布1741.孕育處理得到孕育鑄鐵孕育劑：硅鐵和硅鈣合金組織：細(xì)珠光體+細(xì)小石墨片1752.球化處理得到球狀石墨球化劑：稀土-鎂合金wRe=17-25%,wMg=3-12%，wSi=34-42%，wFe=21-27%必須接著進(jìn)行孕育處理得到組織：基體+細(xì)小均勻圓整度好的球狀石墨1763.蠕化處理用蠕化劑和孕育劑復(fù)合蠕化劑：球化元素Mg

反球化元素Ti、Al4.可鍛化處理即石墨化退火退火過(guò)程形成團(tuán)絮狀石墨17710.2.3常用普通鑄鐵1.灰鑄鐵(1)化學(xué)成分(2.5-4.0)w%C,(1.0-3.0)w%Si(2)組織片狀石墨+鋼基體178179(3)性能力學(xué)性能主要考慮片狀石墨及基體組織產(chǎn)生的作用基體：承載或產(chǎn)生變形石墨：割裂基體，減小承載，耐磨減磨，消振應(yīng)用：箱體殼體，底座，工作臺(tái)，導(dǎo)軌，缸體缸蓋180181182183184185186基體組織中P越多，越細(xì)，基體承載能力越強(qiáng)片狀石墨越細(xì)小，其對(duì)基體的割裂作用越小，鑄鐵的強(qiáng)度越高187灰鑄鐵的其他性能鑄造性好焊接性差壓力加工性差切削加工性好缺口敏感性不敏感188（4）熱處理不用來(lái)改善力學(xué)性能主要應(yīng)用：消除應(yīng)力500-560℃退火穩(wěn)定尺寸消除白口組織850-950℃退火或正火改善切削加工同上1892.可鍛鑄鐵（1）應(yīng)用面薄壁復(fù)雜件需要鑄造生產(chǎn)又要求有一定的韌性如汽車前后橋殼、減速器殼，轉(zhuǎn)向節(jié)殼190（2）化學(xué)成分及牌號(hào)應(yīng)用2.0-2.6w%C,1.1-1.6w%Si保證澆注時(shí)得到全部的白口鑄鐵組織191192黑心可鍛鑄鐵珠光體可鍛鑄鐵193（3）可鍛鑄鐵的石墨化退火縮短退火時(shí)間的措施適當(dāng)提高含硅量細(xì)化白口組織加入適當(dāng)合金元素Al,B增加石墨核心Te防止出現(xiàn)片狀石墨1943.球墨鑄鐵力學(xué)性能最好的鑄鐵生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單可進(jìn)行熱處理強(qiáng)化以鑄代鍛，以鐵代鋼195（1）球墨鑄鐵的化學(xué)成分3.6-3.9w%C,2.2-2.7w%Si碳當(dāng)量在共晶成分196球鐵生產(chǎn)的特殊工藝球化處理球化劑稀土鎂合金孕育處理促進(jìn)石墨化含硅75%的硅鐵及硅鈣合金脫硫處理S阻礙石墨化，消耗球化劑，形成夾雜降硫至0.02-0.03w%以下堿性爐襯、CaO脫硫197（2）球墨鑄鐵的牌號(hào)、組織與性能組織：鋼基體+球狀石墨可以通過(guò)熱處理獲得不同的鋼基體組織基體組織類型與球狀石墨的的尺寸影響其力學(xué)性能198199力學(xué)性能200（3）球墨鑄鐵的熱處理可以進(jìn)行整體的熱處理強(qiáng)化退火：去應(yīng)力，石墨化正火：得到珠光體基體調(diào)質(zhì)：得到回火索氏體基體等溫淬火：得到下貝氏體基體奧氏體的碳含量可調(diào)，力學(xué)性能可控加熱速度慢，保溫時(shí)間長(zhǎng)2014.鑄鐵性能總結(jié)優(yōu)點(diǎn)：鑄造性、消振性、耐磨減磨性好缺口敏感性小切削加工性好缺點(diǎn)：抗拉強(qiáng)度低塑性韌性差焊接性、壓力加工性差202鑄鐵的力學(xué)性能影響因素石墨的割裂作用石墨表現(xiàn)出“少，小，勻，圓”特點(diǎn)時(shí)，其對(duì)基體的割裂作用越小基體（鋼）的力學(xué)性能F基體強(qiáng)度低，塑韌性好P基體強(qiáng)度高，塑韌性降低下貝氏體，回火馬氏體，回火索氏體強(qiáng)度進(jìn)一步提高同樣基體組織，球墨鑄鐵的力學(xué)性能最優(yōu)可以“以鐵代鋼”203204本節(jié)要求掌握的內(nèi)容鑄鐵中碳的存在形式、形態(tài)影響鑄鐵性能的因素各類鑄鐵（石墨形式碳）的性能特點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)合20510.3有色金屬及合金黑色金屬

Fe,Cr,Mn有色金屬Al,Cu,Ti,……輕金屬Al,Li,Mg,Ti,…..20610.3.1鋁及鋁合金1.純鋁密度小，無(wú)磁、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好耐腐蝕塑性好、比強(qiáng)度高易變形、加工成形性好強(qiáng)度不高，不作工程結(jié)構(gòu)材料使用，做導(dǎo)線電纜、鋁箔、日用品等207——舊牌號(hào)208變形鋁及其合金表示規(guī)則Ⅰ——四位數(shù)字體系四位數(shù)字體系1XXX純鋁：表示鋁質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小數(shù)點(diǎn)后的兩位數(shù)鋁合金：用來(lái)識(shí)別同一組鋁合金中的不同序號(hào)

純鋁：表示雜質(zhì)元素的控制情況鋁合金：表示改型情況（“0”為原始合金；“1-9”為改型合金，允許與原始合金有一定的成分偏差）表示組別：1-純鋁，2-鋁銅合金，3-鋁錳合金，4-鋁硅合金，5-鋁鎂合金，6-鋁鎂硅合金，7-鋁鋅合金，8-其他鋁合金，9-備用數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字209變形鋁及其合金表示規(guī)則Ⅱ——四位字符體系

實(shí)現(xiàn)接軌四位字符體系1XXX純鋁：表示鋁質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小數(shù)點(diǎn)后的兩位數(shù)鋁合金：用來(lái)識(shí)別同一組鋁合金中的不同序號(hào)

A-表示原始鋁或鋁合金，B-Y表示改型合金(允許與原始合金有一定的成分偏差)表示組別：1-純鋁，2-鋁銅合金，3-鋁錳合金，4-鋁硅合金，5-鋁鎂合金，6-鋁鎂硅合金，7-鋁鋅合金，8-其他鋁合金，9-備用數(shù)字?jǐn)?shù)字字符數(shù)字210GB/T16474-19962112.鋁合金

（1）鋁合金的分類變形鋁合金鑄造鋁合金鋁合金的分類變形鋁合金鑄造鋁合金不能熱處理強(qiáng)化能熱處理強(qiáng)化2122.鋁合金

（1）鋁合金的分類變形鋁合金鑄造鋁合金213（2）鋁合金的強(qiáng)化固溶強(qiáng)化

效果有限時(shí)效強(qiáng)化 高強(qiáng)度鋁合金的強(qiáng)化過(guò)剩相強(qiáng)化 與過(guò)剩相的數(shù)量、大小、形態(tài)、分布等有關(guān)細(xì)化組織強(qiáng)化

變質(zhì)處理、再結(jié)晶細(xì)化

冷變形強(qiáng)化214固溶強(qiáng)化強(qiáng)化效果不顯著受固溶度、晶格畸變程度的影響215過(guò)剩相強(qiáng)化過(guò)剩相： 指超過(guò)溶解度極限的部分形成的第二相 通常硬、脆在一定含量范圍內(nèi)可以強(qiáng)化合金216時(shí)效強(qiáng)化=沉淀強(qiáng)化現(xiàn)象經(jīng)過(guò)固溶處理的鋁合金在一定溫度下停留的過(guò)程中，強(qiáng)度硬度隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加，塑性韌性相應(yīng)下降。自然時(shí)效：室溫放置產(chǎn)生的時(shí)效。人工時(shí)效：加熱條件下產(chǎn)生的時(shí)效。217為什么會(huì)產(chǎn)生時(shí)效強(qiáng)化？看看時(shí)效時(shí)產(chǎn)生的組織變化4218時(shí)效即為過(guò)飽和固溶體沉淀的過(guò)程時(shí)效的四個(gè)階段形成銅原子富集區(qū)（GP[I]區(qū)）富集區(qū)內(nèi)Al,Cu原子有序化，形成GP[II]區(qū)形成半共格的過(guò)渡相θ’形成平衡相θ219GP區(qū)模型GP區(qū)引起點(diǎn)陣畸變與基體保持共格阻礙變形引起合金強(qiáng)化220GP[II]區(qū)的特點(diǎn)在GP[I]區(qū)基礎(chǔ)上長(zhǎng)大原子排列有序化正方晶格是與基體保持共格的過(guò)渡相θ’’阻礙變形作用增強(qiáng)，合金進(jìn)一步強(qiáng)化221222過(guò)渡相θ’的出現(xiàn)及過(guò)時(shí)效GP[II]區(qū)繼續(xù)長(zhǎng)大，界面共格破壞θ’與基體半共格，畸變減輕，變形阻力減小。強(qiáng)度硬度下降，過(guò)時(shí)效平衡相θ形成，與基體不再有共格關(guān)系變形阻力減小，強(qiáng)化效果降低223峰時(shí)效對(duì)應(yīng)θ”與θ’共存時(shí)130度時(shí)效224225采用時(shí)效強(qiáng)化的基本過(guò)程固溶處理→過(guò)飽和固溶體α→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(guò)渡相θ’→形成穩(wěn)定相θ（CuAl2）過(guò)飽和程度越大，時(shí)效強(qiáng)化越明顯226自然時(shí)效曲線含4%Cu的鋁合金自然時(shí)效曲線227人工時(shí)效曲線含4%Cu的鋁合金的人工時(shí)效曲線228為何不是所有的鋁合金都能時(shí)效強(qiáng)化？時(shí)效析出相必須與基體有共格界面，形成強(qiáng)烈的共格應(yīng)變場(chǎng)229（3）鋁合金的熱處理退火再結(jié)晶退火 中間退火，繼續(xù)變形均勻化退火 消除偏析低溫退火(回復(fù)退火)

保持加工硬化，去應(yīng)力230時(shí)效處理固溶處理+時(shí)效固溶處理（淬火） 獲得過(guò)飽和固溶體

在液相線下方加熱（通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定）一般可以水冷時(shí)效

T時(shí)效=（0.5-0.6）Tm231回歸處理消除自然時(shí)效的強(qiáng)化效果，可以進(jìn)行修復(fù)等工作在２００－２５０℃短時(shí)間加熱，水冷性能回歸到過(guò)飽和固溶體的狀態(tài)232（４）變形鋁合金——種類和表示變形鋁合金種類防銹鋁合金（代號(hào)LF）硬鋁合金（代號(hào)LY）超硬鋁合金（代號(hào)LC） 鍛鋁合金（代號(hào)LD）變形鋁合金牌號(hào)表示方法用四位字符表示例如：2A11表示主要合金元素為銅的11號(hào)Al-Cu原始鋁合金233變形鋁合金——種類與舊牌號(hào)234變形鋁及其合金表示規(guī)則Ⅰ——四位數(shù)字體系四位數(shù)字體系XXXX純鋁：表示鋁質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小數(shù)點(diǎn)后的兩位數(shù)鋁合金：用來(lái)識(shí)別同一組鋁合金中的不同序號(hào)

純鋁：表示雜質(zhì)元素的控制情況鋁合金：表示改型情況（“0”為原始合金；“1-9”為改型合金，允許與原始合金有一定的成分偏差）表示組別：1-純鋁，2-鋁銅合金，3-鋁錳合金，4-鋁硅合金，5-鋁鎂合金，6-鋁鎂硅合金，7-鋁鋅合金，8-其他鋁合金，9-備用數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字235變形鋁及其合金表示規(guī)則Ⅱ——四位字符體系

實(shí)現(xiàn)接軌四位字符體系XXXX純鋁：表示鋁質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小數(shù)點(diǎn)后的兩位數(shù)鋁合金：用來(lái)識(shí)別同一組鋁合金中的不同序號(hào)

A-表示原始鋁或鋁合金，B-Y表示改型合金(允許與原始合金有一定的成分偏差)表示組別：1-純鋁，2