汽車(chē)材料黑色金屬

第五章黑色金屬第一節(jié)鐵碳合金的相于組織組成第二節(jié)鐵碳合金的成分組織與性能第三節(jié)碳鋼第四節(jié)鋼的熱處理工藝第五節(jié)合金鋼第六節(jié)鑄鐵第七節(jié)粉末冶金材料第一節(jié)鐵碳合金的相于組織組成一、合金的根本概念1.合金合金是指由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬與非金屬元素組成的具有金屬特性的物質(zhì)，如碳鋼是鐵和碳組成的合金。合金不僅具有純金屬的根本特性，同時(shí)還具備了比純金屬更好的力學(xué)性能和特殊的物理、化學(xué)性能。2.組元組成合金的根本物質(zhì)稱(chēng)為組元。組元大多數(shù)是元素，如鐵碳合金中的鐵元素和碳元素是組元;有時(shí)穩(wěn)定的化合物也可作為組元。下-頁(yè)

返回第一節(jié)鐵碳合金的相于組織組成3.相相是指合金中具有同一聚集狀態(tài)、相同晶體結(jié)構(gòu)，成分和性能均一，并以界面相互分開(kāi)的組成局部。4.組織組織泛指用金相觀察方法看到的由形態(tài)、尺寸不同和分布方式不同的一種或多種相構(gòu)成的總體。二、實(shí)際金屬的結(jié)構(gòu)1.晶體一塊晶體內(nèi)部原子排列位向完全一致，該晶體稱(chēng)為單晶體。如一個(gè)晶體由多個(gè)單晶小晶粒構(gòu)成那么稱(chēng)其為多晶體。上-頁(yè)

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返回第一節(jié)鐵碳合金的相于組織組成如圖5-1所示，實(shí)際金屬均為多晶體。每個(gè)晶粒內(nèi)部原子排列取向是一致的，相鄰晶粒的原子排列取向是不同的，相鄰晶粒之間的交界面被稱(chēng)為晶界。2.晶格表示晶體中原子排列形式的空間格子稱(chēng)為晶格，晶格的最小單元稱(chēng)為晶胞。常見(jiàn)的晶格類(lèi)型有體心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格三種。(1)體心立方晶格體心立方晶格的晶胞是一個(gè)正立方體，在立方體的八個(gè)角上和中心處各有一個(gè)原子(圖5-2)。(2)面心立方晶格面心立方晶格的晶胞是一個(gè)正立方體，在立方體的八個(gè)角上和立方體六個(gè)面的中心各有一個(gè)原子(圖5-3)。上-頁(yè)

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返回第一節(jié)鐵碳合金的相于組織組成(3)密排六方晶格密排六方晶格的晶胞是一個(gè)六棱柱體，在六棱柱體的十二個(gè)角上及兩個(gè)端面的中心各有一個(gè)原子，除此之外，在六棱柱體的中心還有三個(gè)均布的原子(圖5-4)。三、鐵碳相圖鐵碳合金是現(xiàn)代工業(yè)使用最廣泛的合金。鐵碳相圖是研究鐵碳合金的重要工具，對(duì)于鋼鐵材料的研究和使用，特別是熱加工工藝的制定都有重要的指導(dǎo)意義。1.鐵碳合金的組元純鐵熔點(diǎn)為153890，且在不同的溫度區(qū)間具有不同的晶體結(jié)構(gòu)，即存在所謂同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變上-頁(yè)

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返回第一節(jié)鐵碳合金的相于組織組成碳在固態(tài)的鐵碳合金中有三種存在形式:游離態(tài)的石墨、碳溶解于鐵中形成固溶體、碳與鐵形成的化合物。2.鐵碳合金的根本相及組織在液態(tài)鐵碳合金中，鐵和碳可以無(wú)限互溶;在固態(tài)鐵碳合金中，碳可溶于鐵中形成固溶體，如鐵素體和奧氏體，還可以形成由固溶體和化合物(滲碳體，F(xiàn)e3C)組成的混合物，如萊氏體和珠光體。(1)鐵素體鐵素體是室溫下鐵碳合金的根本相。碳固溶于α-Fe中形成的固溶體，用“F〞表示。鐵素體含碳很少，與純鐵類(lèi)似，強(qiáng)度硬度不高，但具有良好的塑性和韌性。金相組織與純鐵相同，呈均勻明亮的多邊形晶粒(圖5-5)。上-頁(yè)

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返回第一節(jié)鐵碳合金的相于組織組成(2)奧氏體奧氏體是鐵碳合金的高溫根本相，穩(wěn)定地存在于727℃以上。碳固溶于γ-Fe中形成的固溶體，用“A‘’表示。奧氏體的金相組織呈現(xiàn)多邊形特征，晶界較鐵素體平直，硬度較低，塑性較好，適合于進(jìn)行高溫塑性加工(圖5-6)。(3)滲碳體(Fe3C)滲碳體具有復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)，無(wú)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，碳含量為6.69%，屬于硬脆相，塑性極差(接近于零)。滲碳體的數(shù)量、形狀、分布對(duì)鋼的性能影響很大，是鋼中的主要強(qiáng)化相。(4)珠光體鐵素體和滲碳體組成的片層狀的機(jī)械混合物稱(chēng)為珠光體，通常用“P〞表示。其力學(xué)性能介于鐵素體和滲碳體之間，強(qiáng)度較好(圖5-7)。上-頁(yè)

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返回第一節(jié)鐵碳合金的相于組織組成3.鐵碳相圖分析鐵碳相圖是研究鐵碳合金的根底，它是研究鐵碳合金的成分、溫度和組織結(jié)構(gòu)之間關(guān)系的圖形，鐵碳合金相圖是人們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐并進(jìn)行大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的。由于含碳量大于6.69%的鐵碳合金脆性極大，沒(méi)有使用價(jià)值，因此相圖成分軸僅標(biāo)出含碳量小于6.69%的合金局部，如圖5-8所示是簡(jiǎn)化了的鐵碳合金相圖。上-頁(yè)

返回第二節(jié)鐵碳合金的成分組織與性能一、不同成分的鐵碳合金室溫平衡組織表5-2所示為不同成分的鐵碳合金的室溫平衡組織。二、不同成分、組織對(duì)性能的影響室溫下，鐵碳合金相和組織組成物的相對(duì)量以及性能隨碳含量的變化關(guān)系如圖5-11所示。含碳量對(duì)碳鋼的力學(xué)性能的影響如圖5-12所示。珠光體由鐵素體和滲碳體所組成，滲碳體以細(xì)片狀分布在鐵素體的基體上，起了強(qiáng)化作用，因此珠光體有較高的強(qiáng)度，但塑性較差。隨著含碳量升高，鋼的強(qiáng)度增加。鐵碳合金的塑性、韌性全部源自于鐵素體，所以隨著含碳量升高，鐵素體含量不斷減少，鋼的塑性、韌性持續(xù)降低。返回第三節(jié)碳鋼一、常存雜質(zhì)對(duì)鋼性能的影響碳素鋼(簡(jiǎn)稱(chēng)碳鋼)就是含碳量小于2.11%的鐵碳合金，實(shí)際使用的含碳量小于1.5%，其中還含有少量Si,Mn,P,S等雜質(zhì)。1.硅硅是鋼中的有益元素，是作為脫氧劑而進(jìn)入鋼的，硅的脫氧能力比錳強(qiáng)，還能提高鋼的強(qiáng)度及質(zhì)量。2.錳錳是鋼中的有益元素，煉鋼時(shí)用錳鐵脫氧，而殘留在鋼中的錳有很好的脫氧能力，還可以與硫形成MnS，從而消除了硫的有害作用。下-頁(yè)

返回第三節(jié)碳鋼3.磷磷是鋼中的有害元素，它使鋼在低溫時(shí)變脆，這種現(xiàn)象稱(chēng)為冷脆性。因此，鋼中含磷量也要嚴(yán)格控制4.硫硫也是鋼中有害元素，常以FeS形式存在，F(xiàn)eS與Fe形成低熔點(diǎn)的共晶體，熔點(diǎn)為985℃，分布在晶界，當(dāng)鋼材在1000℃-1200℃進(jìn)行壓力加工時(shí)，共晶體熔化，使鋼材變脆，這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱脆性。5.氫鋼中氫能造成氫脆、白點(diǎn)等缺陷，是有害元素。上-頁(yè)

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返回第三節(jié)碳鋼二、碳鋼的分類(lèi)碳鋼的分類(lèi)方法有以下三種:1.按鋼的含碳量分低碳鋼:含碳量<0.25%;中碳鋼:含碳量=(0.25~0.6)%高碳鋼:含碳量>0.6%。2.按鋼的質(zhì)量分根據(jù)鋼中有害雜質(zhì)S,P的多少來(lái)分:普通鋼:S<0.055%，P<0.045%;優(yōu)質(zhì)鋼:S,P均<0.04%;高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼:S,P均<0.03%。上-頁(yè)

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返回第三節(jié)碳鋼3.按用途分碳素結(jié)構(gòu)鋼:用于制造工程結(jié)構(gòu)(如橋梁、船舶、建筑、高壓容器等)和機(jī)械零件(如齒輪、軸、螺釘、螺母、連桿等)，這類(lèi)鋼一般為低、中碳鋼。碳素工具鋼:用于制造各種工具(如刃具、模具和量具等)，這類(lèi)鋼一般為高碳鋼。三、碳鋼的牌號(hào)和用途與合金鋼相比，碳鋼冶煉方便，價(jià)格低廉，產(chǎn)量大，且具有優(yōu)良的鍛造性、焊接性和切削加工性能，能滿(mǎn)足許多場(chǎng)合機(jī)械加工用鋼的要求，故在工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。上-頁(yè)

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返回第三節(jié)碳鋼1.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼(普碳鋼)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼是工程中應(yīng)用最多的鋼種，其產(chǎn)量約占鋼總產(chǎn)量的70%~80%，其化學(xué)成分和力學(xué)性能見(jiàn)表5-3及表5-4。這類(lèi)鋼的煉制過(guò)程比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)費(fèi)用較低，價(jià)格廉價(jià)，廣泛地應(yīng)用于工程建筑、車(chē)輛、船舶以及一般的橋梁、容器等金屬結(jié)構(gòu)，也常用于制造要求不高的機(jī)器零件，如螺釘、螺栓、螺母、墊圈以及手柄、小軸等。2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼這類(lèi)鋼中有害雜質(zhì)及非金屬夾雜物含量較少，化學(xué)成分控制得也較嚴(yán)格，塑性、韌性較好，應(yīng)用于制造較重要的機(jī)械零件。上-頁(yè)

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返回第三節(jié)碳鋼3.碳素工具鋼碳素工具鋼主要用于制造刀具、量具和模具，具有較高的硬度和耐磨性，其平均含碳量為0.7%~1.3%，屬于高碳鋼。這類(lèi)鋼的質(zhì)量較高，要求S,P等雜質(zhì)的含量特別低，是經(jīng)過(guò)精煉的優(yōu)質(zhì)鋼，所有碳素工具鋼都要經(jīng)過(guò)熱處理后，才能進(jìn)一步提高硬度和耐磨性。碳素工具鋼的牌號(hào)是在“碳〞字漢語(yǔ)拼音首位字母“T〞的后面附加數(shù)字表示，其后跟以表示鋼中平均含碳量的千分之幾的數(shù)字。碳素工具鋼的牌號(hào)、成分、性能和用途分別見(jiàn)表5-8和表5-9。所有碳素工具鋼淬火后的硬度差異不大，但隨含碳量的增加，滲碳體量增多，鋼的耐磨性提高，同時(shí)韌性下降。上-頁(yè)

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返回第三節(jié)碳鋼4.鑄鋼鑄造碳鋼(簡(jiǎn)稱(chēng)為鑄鋼)主要用于受沖擊負(fù)荷作用的形狀復(fù)雜件。因?yàn)樵S多形狀復(fù)雜件很難用鍛壓等方法成形，用鑄鐵又難以滿(mǎn)足性能要求，這時(shí)常需選用鑄鋼件。鑄鋼的牌號(hào)由“ZG〞，即“鑄鋼〞兩字的漢語(yǔ)拼音字首和兩組數(shù)字組成，前一組數(shù)字表示鑄件的屈服強(qiáng)度的最低值，后一組數(shù)字表示抗拉強(qiáng)度的最低值。碳素鑄鋼的成分、機(jī)械性能見(jiàn)表5-10。上-頁(yè)

返回第四節(jié)鋼的熱處理工藝一、簡(jiǎn)介對(duì)鋼進(jìn)行熱處理可以改善鋼的性能，即通過(guò)對(duì)固態(tài)金屬的加熱、保溫和冷卻，來(lái)改變金屬的顯微組織及其形態(tài)，從而提高或改善金屬的機(jī)械性能。鑄造、鍛壓、焊接和機(jī)加工的目的是使零件成形或改變其形狀，而熱處理的目的是改變金屬材料的組織和性能，而不要求改變零件的形狀和尺寸，各種機(jī)械零件中，大多數(shù)或絕大多數(shù)都要經(jīng)過(guò)熱處理才投入使用。熱處理方法很多，常用的有普通熱處理(含退火、正火、淬火和回火)以及外表熱處理(外表淬火和化學(xué)熱處理等)兩大類(lèi)。熱處理既可以作為預(yù)先熱處理以消除上一道工序所遺留的某些缺陷，為下一道工序準(zhǔn)備好條件，也可作為最終熱處理進(jìn)一步改善材料的性能，從而充分發(fā)揮材料的潛力，到達(dá)零件的使用要求。下-頁(yè)

返回第四節(jié)鋼的熱處理工藝二、普通熱處理1.退火退火是把工件加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保溫一定時(shí)間后隨爐子降溫而緩慢冷卻的熱處理方法。退火主要是用來(lái)消除鑄、鍛件等的內(nèi)應(yīng)力，以防止變形和開(kāi)裂并均勻組織、細(xì)化晶粒，改善鋼的機(jī)械性能，降低鋼的硬度，提高鋼的切削加工性等。工具鋼和某些重要結(jié)構(gòu)零件的合金鋼有時(shí)硬度較高，鑄、鍛、焊后的毛坯有時(shí)硬度不均勻，存在著內(nèi)應(yīng)力。為了便于切削加工，并保持加工后的精度，常對(duì)工件施以退火處理。上-頁(yè)

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返回第四節(jié)鋼的熱處理工藝正火是將鋼件加熱到轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆珚W氏體，保溫一定時(shí)間后，在空氣中冷卻得到細(xì)片狀珠光體組織的熱處理工藝。正火主要用來(lái)處理低碳鋼、中碳鋼零件，細(xì)化其組織，減小內(nèi)應(yīng)力，提高鋼的強(qiáng)度和韌性，正火與退火的區(qū)別是正火冷卻速度稍快。3.淬火淬火是將工件加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保溫后在水中或油中快速冷卻的熱處理方法。工件經(jīng)淬火后可獲得高硬度的組織，因此淬火可提高鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。上-頁(yè)

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返回第四節(jié)鋼的熱處理工藝4.回火回火是將淬火后的鋼加熱到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度以下某一溫度，保溫后冷卻下來(lái)的一種熱處理工藝，其目的是減小或消除淬火應(yīng)力，穩(wěn)定組織，提高鋼的塑性和韌性，從而使鋼的強(qiáng)度、硬度和塑性、韌性得到適當(dāng)配合，以滿(mǎn)足不同工件的性能要求。(1)低溫回火(150℃~250℃)這種回火主要是為了局部降低鋼中剩余應(yīng)力和脆性，而保持鋼在淬火后所得到的高強(qiáng)度、硬度和耐磨性。(2)中溫回火(350℃~500℃)經(jīng)中溫回火后，工件的內(nèi)應(yīng)力根本消除，其力學(xué)性能特點(diǎn)是具有極高的彈性極限和良好的韌性。中溫回火主要用于各種彈簧零件及熱鍛模具的處理。上-頁(yè)

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返回第四節(jié)鋼的熱處理工藝(3)高溫回火(500℃~650℃)通常將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理工藝稱(chēng)為調(diào)質(zhì)處理。經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后鋼的強(qiáng)度、塑性和韌性具有良好的配合，即具有較高的綜合機(jī)械性能。三、外表熱處理有些零件如齒輪、銷(xiāo)軸等，使用時(shí)需要它的心部保持一定的韌性，又要求外表層具有耐磨性、抗蝕性、抗疲勞性。1.鋼的化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理就是將鋼件在含有活性介質(zhì)中加熱一定時(shí)間，使某些金屬元素(碳、氮、鋁、鉻等)滲透零件表層，改變零件表層的化學(xué)成分和組織，以提高零件外表的硬度、耐磨性、耐熱性和耐蝕性等。上-頁(yè)

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返回第四節(jié)鋼的熱處理工藝(1)鋼的滲碳滲碳通常是指向低碳鋼制造的工件外表滲入碳原子，使工件外表到達(dá)高碳鋼的含碳量。其目的是使工件在熱處理后外表具有高硬度和高的耐磨性，而心部仍保持低碳鋼良好的塑、韌性。(2)鋼的氮化與滲碳相似，鋼的氮化是指向鋼的外表層滲入氮原子的過(guò)程。最常用的是氣體氮化法，即利用氨氣在加熱時(shí)分解出活性氮原子，活性氮原子被鋼吸收后在其外表形成氮化層，同時(shí)向心部擴(kuò)散。2.外表淬火鋼的外表淬火是通過(guò)快速加熱，將鋼件外表層迅速加熱到淬火溫度，不等熱量傳到工件內(nèi)層就予以快速冷卻下來(lái)的熱處理工藝。通常鋼件在外表淬火前均進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理，上-頁(yè)

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返回第四節(jié)鋼的熱處理工藝外表淬火后應(yīng)進(jìn)行低溫回火。這樣，不僅可以保證其外表的高硬度和高耐磨性，而且可以保證心部的強(qiáng)度和韌性。火焰外表淬火簡(jiǎn)單易行，但難以保證質(zhì)量，這種方法現(xiàn)在使用不多，高頻淬火質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，可以使全部淬火過(guò)程機(jī)械化、自動(dòng)化，適于成批及大量生產(chǎn)，因此被廣泛使用。(1)火焰加熱外表淬火其工藝方法是利用可燃?xì)怏w(如乙炔)的火焰將工件外表快速加熱到淬火溫度，然后立即用水噴射冷卻，通過(guò)控制火焰噴嘴的移動(dòng)速度可獲得不同厚度的淬硬層。(2)感應(yīng)加熱外表淬火利用在交變電磁場(chǎng)中工件外表產(chǎn)生的感生電流將工件外表快速加熱，并淬火冷卻的一種熱處理工藝。上-頁(yè)

返回第五節(jié)合金鋼一、概述1.定義在工業(yè)中，通過(guò)改變含碳量和進(jìn)行不同的熱處理，能滿(mǎn)足許多工程上的需求。碳鋼價(jià)格低廉，便于獲得，容易加工，但其存在許多缺點(diǎn)，難以滿(mǎn)足耐熱、耐低溫、耐腐蝕、高耐磨等性能要求，而這些都需要通過(guò)鋼的合金化來(lái)得到。2.分類(lèi)(1)按照用途可分為合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼和特殊性能鋼。(2)按合金元素總量包括低合金鋼(合金元素總量小于5%)，中合金鋼(合金元素總含量為5%一10%)和高合金鋼(合金元素總量大于10%)。下-頁(yè)

返回第五節(jié)合金鋼二、鋼中合金元素的作用1.生成合金鐵素體鉛以外絕大局部元素，如Ni,Si,Al,B,Cu,Co等在鋼中都能溶于鐵素體中，形成合金鐵素體，對(duì)鐵素體起到了強(qiáng)化的作用，使得鐵素體的強(qiáng)度、硬度提高，但降低了其塑性、韌性。2.生成合金碳化物作為碳化物形成元素，在元素周期表中都是位于鐵左邊的過(guò)渡族金屬元素，離鐵越遠(yuǎn)，那么其與碳的親和力越強(qiáng)，形成碳化物能力越大，形成的碳化物越穩(wěn)定而不易分解。上-頁(yè)

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返回第五節(jié)合金鋼鋼中形成的合金碳化物的類(lèi)型主要有:(1)合金滲碳體Mn一般是溶入鋼中滲碳體，形成合金滲碳體在鋼中含量不大時(shí)，形成合金滲碳體。(2)合金碳化物由中強(qiáng)或強(qiáng)碳化物形成元素所構(gòu)成的碳化物。強(qiáng)碳化物形成元素，即使含量較少，但只要鋼中有足夠的碳，就傾向于形成碳化物。3.阻礙奧氏體晶粒的長(zhǎng)大當(dāng)合金元素形成難熔化合物(TiC,NbC,A1203,A1N等)時(shí)，這些化合物存在于奧氏體晶界上，阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，使奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變組織細(xì)小，強(qiáng)度、硬度和塑性韌性均有提高。上-頁(yè)

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返回第五節(jié)合金鋼4.提高回火抗力由于合金元素溶入馬氏體和剩余奧氏體，使鐵、碳原子的擴(kuò)散能力降低，從而使馬氏體分解、剩余奧氏體轉(zhuǎn)變以及回火過(guò)程中合金碳化物的析出與偏聚，與碳鋼相比需在更高的溫度下進(jìn)行，提高了鐵素體的再結(jié)晶溫度，使碳化物難以聚集長(zhǎng)大，即提高了鋼的回火抗力。5.提高鋼的淬透性淬透性就是鋼在淬火過(guò)程中獲得高硬度組織的能力。除Co,A1外，所有合金元素都能使鋼淬透性提高。因此，合金鋼可以在獲得同樣的淬硬層深度的情況下，采用冷卻速度較低的淬火冷卻條件，以減小零件在淬火過(guò)程中的變形與開(kāi)裂。上-頁(yè)

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返回第五節(jié)合金鋼三、合金結(jié)構(gòu)鋼1.優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼(1)類(lèi)別與牌號(hào)1)調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼是經(jīng)過(guò)淬火加高溫回火處理而使用的結(jié)構(gòu)鋼，所獲得的組織有良好的綜合機(jī)械性能，即高強(qiáng)韌性的統(tǒng)一。含碳量在0.25%~0.5%，常參加鉻、錳、硼等元素。許多機(jī)器設(shè)備上的重要零件，如機(jī)床主軸、汽車(chē)拖拉機(jī)后橋半軸、曲軸、連桿、高強(qiáng)螺栓等都使用調(diào)質(zhì)鋼。2)滲碳鋼滲碳鋼及由其制作的零件在滲碳熱處理后才使用。這種零件工作時(shí)，除要求較高強(qiáng)度可靠性外，還常常受到較大的外表摩擦和沖擊作用。滲碳鋼的含碳量在0.10%~0.25%之間，主要參加鉻、錳、欽等元素。上-頁(yè)

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返回第五節(jié)合金鋼3)彈簧鋼用以制造彈簧和彈性元件的專(zhuān)用鋼種稱(chēng)為彈簧鋼。含碳量比合金調(diào)質(zhì)鋼高，一般在0.45%一0.70%之間，主要參加錳、硅等元素。常用合金彈簧鋼在汽車(chē)上的應(yīng)用如表5~14所示。4)滾動(dòng)軸承鋼主要用于制造滾動(dòng)軸承的鋼稱(chēng)為軸承鋼。滾動(dòng)軸承的內(nèi)環(huán)、外環(huán)和滾動(dòng)體均由軸承鋼制成，是汽車(chē)上的常用元件。常用合金滾動(dòng)軸承鋼有GCr9(即滾鉻9)和GCr15(即滾鉻15)。(2)用途與綱號(hào)優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼常用作制造重要的零件，如齒輪、軸、軸承、彈簧等。機(jī)器零件要加工成各種各樣的形狀尺寸，更為重要的是其工作時(shí)常常要受到各種各樣的動(dòng)靜載荷的作用，因此保證其強(qiáng)度、塑性和韌性的有機(jī)統(tǒng)一就上-頁(yè)

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返回第五節(jié)合金鋼成為選材的主要矛盾，即零件用鋼首先要考慮滿(mǎn)足零件的使用性能的需求。2.普通低合金構(gòu)件用鋼(普低鋼)普低鋼又稱(chēng)低合金高強(qiáng)度鋼，是為了適應(yīng)大型工程結(jié)構(gòu)(如大型橋梁、壓力容器及船舶等)以減輕結(jié)構(gòu)重量，提高可靠性及節(jié)約材料的需要，在普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的根底上開(kāi)展起來(lái)的，英文縮寫(xiě)HSLA鋼。從成分L看，其含碳量>0.20%，以資源豐富的錳為主加合金元素。普低鋼的命名原那么與普通碳素結(jié)構(gòu)鋼一致。常用普低鋼鋼種及牌號(hào)性能見(jiàn)表5-15。常用低合金結(jié)構(gòu)鋼在汽車(chē)上的應(yīng)用如表5-16所示。上-頁(yè)

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返回第五節(jié)合金鋼3.合金工具鋼(1)類(lèi)別刃具鋼刃具鋼具有高硬度、高耐磨性、高熱硬性(也稱(chēng)紅硬性，是鋼在高溫下保持高硬度的能力)、足夠的強(qiáng)韌性，受沖擊、振動(dòng)時(shí)不折斷和崩刃的特性，用來(lái)制造各種切削加工工具。模具鋼用來(lái)制造各種模具用的工具鋼稱(chēng)模具鋼，分為冷作模具鋼和熱作模具鋼。冷作模具鋼是指制造在冷態(tài)下使金屬變形與別離的模具鋼，要求硬度、耐磨性高，足夠的韌性與疲勞杭力，熱處理變形小。量具鋼量具鋼要求具有高硬度、耐磨、尺寸穩(wěn)定性。上-頁(yè)

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返回第五節(jié)合金鋼(2)編號(hào)該類(lèi)鋼的編號(hào)原那么與合金結(jié)構(gòu)鋼大體相同，只是含碳量的表示方法不同，而合金元素的表示方法相同。鋼號(hào)前表示其平均含碳量的是一位數(shù)字，為其千分?jǐn)?shù)，當(dāng)平均含碳量大于或等于1.0%時(shí)，那么不標(biāo)出含碳量。上-頁(yè)

返回第六節(jié)鑄鐵鑄鐵是含碳量大于2.11%的鐵碳合金，其主要組成元素為鐵、碳、硅和一定量的錳，而硫、磷等雜質(zhì)的含量也比普通碳鋼要高。工業(yè)上常用鑄鐵的成分范圍大致為:C2.5%~4.0%，Si1.0%~3.0%，Mn0.5%~1.4P0.01%~0.5%，S0.02%~0.20%等。一、分類(lèi)根據(jù)碳在鑄鐵中的存在形式及石墨的形態(tài)，可將鑄鐵分為白口鑄鐵、灰口鑄鐵、麻口鑄鐵三種。1.白口鑄鐵碳在白口鑄鐵中完全以Fe3C的形式存在，斷口呈亮白色，故稱(chēng)白口鑄鐵。下-頁(yè)

返回第六節(jié)鑄鐵2.灰口鑄鐵碳在灰口鑄鐵中以石墨的形式存在，其斷口呈淺灰色，故稱(chēng)為灰口鑄鐵(灰鐵)。3.麻口鑄鐵碳局部以石墨形式存在，局部以Fe3C形式存在，斷口夾雜著白亮的滲碳體和暗灰色的石墨，故稱(chēng)為麻口鑄鐵。其硬度高，脆性大，很少直接使用。二、灰鑄鐵1.灰鑄鐵的成分灰鑄鐵的成分大致范圍為:C2.5%一4.0%，Si1.0%一3.0%，Mn0.25%一1.0%，S0.02%一0.20%，P0.OS%一0.50%。上-頁(yè)

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返回第六節(jié)鑄鐵2.灰鑄鐵的牌號(hào)，組織性能及應(yīng)用(1)牌號(hào)牌號(hào)中“HT〞表示“灰鐵〞二字的漢語(yǔ)拼音大寫(xiě)字首，“HT〞后的數(shù)字表示鑄鐵的最低抗拉強(qiáng)度值。(2)組織特征普通灰鑄鐵的組織是由片狀石墨和鋼的基體組成，其片狀石墨形態(tài)或直或彎且不連續(xù)。(3)應(yīng)用與普通鋼材相比，灰鑄鐵具有如下性能特征:抗拉強(qiáng)度和塑性低，耐磨性和消振性?xún)?yōu)異，鑄造、切削加工工藝性能好。三、球墨鑄鐵石墨呈球狀的鑄鐵即為球墨鐵鑄，簡(jiǎn)稱(chēng)球鐵。1.球墨鑄鐵的化學(xué)成分上-頁(yè)

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返回第六節(jié)鑄鐵球鐵是液體鐵水經(jīng)球化處理及孕育處理后結(jié)晶而獲得。球鐵的大致化學(xué)成分如下:C3.8%一4.0%，Si2.0%一2.8%，Mn0.6%一0.8%，S<0.04%，P<0.1%，Mg0.03%-0.08%。2.球墨鑄鐵的牌號(hào)、組織性能和用途(1)牌號(hào)球墨鑄鐵牌號(hào)中，“QT’’代表“球鐵〞二字的漢語(yǔ)拼音字首，后面的第一組數(shù)字代表該鑄鐵的最低抗拉強(qiáng)度值，第二組數(shù)字代表其最低延伸率值。(2)組織性能球鐵的顯微組織由球形石墨和金屬基體兩局部組成。隨著成分和冷速的不同，球鐵在鑄態(tài)下的金屬基體可分為鐵素體、鐵素體+珠光體和珠光體三種。球鐵的顯微組織見(jiàn)圖5-15。上-頁(yè)

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返回第六節(jié)鑄鐵(3)用途球鐵比普通灰鑄鐵具有高得多的強(qiáng)度、塑性和韌性，同時(shí)較好地保存了普通灰鑄鐵具有耐磨、消振、減磨、易切削、好的鑄造性能和對(duì)缺口不敏感等特性。它比可鍛鑄鐵的力學(xué)性能也更高，且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，周期短，不受鑄件尺寸限制。四、可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵又稱(chēng)馬鐵或瑪鋼，是由白口鑄鐵通過(guò)退火處理使?jié)B碳體分解而得到團(tuán)絮狀石墨的一種高強(qiáng)度鑄鐵。1.可鍛鑄鐵的化學(xué)成分可鍛鑄鐵的化學(xué)成分為:C2.4%一2.7%，Si1.4%一1.8%，Mn0.5%一0.7%，P<0.08%，S<0.25%。上-頁(yè)

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返回第六節(jié)鑄鐵2.可鍛鑄鐵的牌號(hào)、組織性能和用途牌號(hào)中“KT〞代表可鍛鑄鐵的“可鐵〞二字;其后的兩組數(shù)字，分別表示最低抗拉強(qiáng)度和最低伸長(zhǎng)率;“KTH〞表示鐵素體基黑心可鍛鑄鐵;“KTZ〞表示珠光體可鍛鑄鐵。根據(jù)基體組織的不同，可分為鐵素體可鍛鑄鐵和珠光體可鍛鑄鐵，其顯微組織如圖5-16所示。五、蠕墨鑄鐵1.蠕墨鑄鐵的化學(xué)成分蠕墨鑄鐵中的石墨形態(tài)介于片狀與球狀之間，形似蠕蟲(chóng)狀，其顯微組織如圖5-17所示。上-頁(yè)

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返回第六節(jié)鑄鐵2.蠕墨鑄鐵的牌號(hào)、組織性能和用途牌號(hào)中“RuT'，代表“蠕鐵〞二字;其后的數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度。蠕墨鑄鐵的組織特征:其顯微組織是由蠕蟲(chóng)狀石墨+金屬基體組成。與片狀石墨相比，蠕蟲(chóng)狀石墨的長(zhǎng)徑比值明顯減小。上-頁(yè)

返回第七節(jié)粉末冶金材料一、粉