材料學基礎 機械工程材料

第一篇機械工程材料

第一章工程材料的歷史、現(xiàn)狀與發(fā)展

§1工程材料的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展

材料：人類用以制作有用物件的物質

新材料：主要是指最近發(fā)展起來或正在發(fā)展之中的具有特殊功能和

效用的材料。

人類先后經歷了：石器時代——鐵器時代——鋼鐵時代（高分子

時代半導體時代先進陶瓷時代復合材料時代），這說明以學一種

類材料為主導的時代已經一不復返了。材料的發(fā)展已進入豐富多采

的時代，而以保護資源、環(huán)境和生態(tài)為目的的材料設計思想已形成

新的潮流，即“生態(tài)環(huán)境材料”。

材料分類：金屬材料無機非金屬材料（陶瓷）有機高分子材料復

合材料

一、金屬材料

1、特點：由于其主要通過金屬鍵結合而成，因此金屬有比高分子材

料高得多的模量，有比陶瓷高得多的韌性、可加工性、磁性和導電性。

2、近年來金屬材料的縱深發(fā)展：

1）高純材料

2）高強度及超高強度金屬材料

3）超易切削鋼和超高易切削鋼

4）硬質合金和金屬陶瓷

5）高溫,合金與難熔合金

6）纖維增強金屬基復合材料

7）共晶合金定向凝固材料

8）快速冷凝金屬非晶及微晶材料

9）有序金屬間化合物

10）超細納米顆粒金屬材料

11）形狀記憶合金

12）貯氫合金

3、金屬材料的發(fā)展趨勢

二、無機非金屬材料（陶瓷ceramic）的特點

陶瓷是泛指一切經高溫處理而獲得的無機非金屬材料，除先進（特

種）陶瓷外，還包括玻璃、搪瓷、水泥和耐火材料等。從狹義上講，

用無機非金屬化合物粉體，經高溫燒結而成，以多晶聚積體為主的固

態(tài)物均稱為陶瓷，即先進的陶瓷。

先進陶瓷的化學鍵是由共價鍵與離子鍵組成,具有優(yōu)良的耐高溫、

耐磨、耐腐蝕的特點。

三、復合材料的特點

復合材料，是指由不同材料組合而成，在新制成的材料中，原來各

材料的特性得到了充分的應用，而且復合后可望獲得單一材料得不到

的新功能材料。

近代復合材料包括：

1、軟質復合材料，具有高強度、高質量的特點。如橡膠與紡織材

料結合在一起，人造絲、尼龍、金屬纖維

2、硬質復合材料，“玻璃鋼”代表（又增強纖維與合成樹脂制成的

復合材料。

§2制造（工藝）技術發(fā)展的歷史、現(xiàn)狀和趨勢

制造技術是圍繞工程材料進行的。

所謂制造技術（ManufacturingTechnology）是制造業(yè)為國民經濟建

設和人民生活生產各種必需物質所使用的一切生產技術的總稱，是將

原材料和其它生產要素經濟合理地轉化為直接使用具有較高附加價

值的成品/半成品和技術服務的技術群。

一、制造技術的發(fā)展歷史

1、18世紀后半葉開始，蒸汽機與工具機的發(fā)明導致近代產業(yè)革命

1、19世紀進入電氣化時代

2、20世紀初，受二戰(zhàn)的影響，使以降低成本為中心的剛性、大批大

量制造技術和科學管理方式得到空前發(fā)展。

3、二戰(zhàn)以后，制造技術開始向高質量生產和柔性化生產發(fā)展，并且

形成了一批新型的先進制造單元技術，如NC、CNC、FMC、

CAD/CAM,實現(xiàn)現(xiàn)代化管理，使生產模式由中、小批量生產，向小

批量自動化生產轉變。

4、從80年代以來，制造技術的發(fā)展由市場牽動造成，代替了以前

的由技術推動造成的。

5、進入90年代以來，進入先進制造技術階段。

二、造業(yè)及先進制造技術的發(fā)展趨勢：

信息技術

設計技術

成型及改進制造技術向精密、精確、少能耗、無污染向發(fā)展

第二章工程材料的基礎知識

§1工程材料的性能

表征材料在給定外界條件下的行為一一材料的性能

1.使用性能物理、化學、力學性能

2.工藝性能鑄造、鍛、焊、切削等

重點掌握

各種力學性能指標(強度，塑性；沖擊韌性；硬度HB,HRC,HV；疲勞強度,

斷裂韌性)的物理意義和單位。

1.1工程材料的力學性能

一、靜載單向靜拉伸應力一一應變曲線

拉伸機上，低碳鋼緩慢加載單向靜拉伸曲線

曲線分為四階段：

1.階段I(oab)——彈性變形階段

a:Pp,b:Pe(不產生永久變形的最大抗力)

oa段：Z\LzP直線階段

ab段:極微量塑性變形(0.001—0.005%)

2.階段II(bed)段一一屈服變形

C：屈服點Ps

3.階段in(dB)段一一均勻塑性變形階段

B:R材料所能承受的最大載荷

4.階段IV(BK)段一一局部集中塑性變形：頸縮

鑄鐵、陶瓷：只有第I階段

中、高碳鋼：沒有第H階段

二、材料的強度一一材料所能承受的極限應力.

"

o=P/A,)表示材料抵抗變形和斷裂的能力單位：MPa(MN/mm)

1.抗拉強度

。b=Pb/Ao

材料被拉斷前所承受的最大應力值（材料抵抗外力而不致斷裂的極限應力值）。

2.屈服強度和條件屈服強度00.02

a:o=PS/AO（。，代表材料開始明顯塑性變形的抗力，是設計

和選材的主要依據之一。）

b:。。,條件屈服強度

（中高碳鋼、無屈服點，國家標準，以產生一定的微量塑性變形的抗力的極限應

力值來表示。）

脆性材料：?！??；铱阼T鐵

3.疲勞強度。?（80%的斷裂由疲勞造成）

疲勞：承受載荷的大小和方同隨時間作周期性變化，交變應力作用下，往往在遠

小于強度極限，甚至小于屈服極限的應力下發(fā)生斷裂。

疲勞極限：材料經無數次應力循環(huán)而不發(fā)生疲勞斷裂的最高應力值。

條件疲勞極限：經受IO,應力循環(huán)而不致斷裂的最大應力值。

陶瓷、高分子材料的疲勞抗力很低，金屬材料疲勞強度較高，纖維增強復合材料

也有較好的抗疲勞性能。

影響因素：循環(huán)應力特征、溫度、材料成分和組織、夾雜物、表面狀態(tài)、殘余應

力等。

三、塑性：

1.延伸率

^=—=%―%x100%

L:試樣拉斷后最終標距長度

延伸率與試樣尺寸有關，g5,8l0（Lo=5do,10do）

2.斷面收縮率

v=AF/Fo=（F0-Fk）/F0x100%

8，v越大，塑性愈好；8<5%,脆性材料

四、剛度和彈性

1.剛度（材料在受力時，抵抗彈性變形的能力）

E=o/e楊氏彈性模量GPa,MPa

本質是：反映了材料內部原子結應力的大小，組織不敏感的力系指標。

2.彈性：材料不產生塑性變形的情況下，所能承受的最大應力。

比例極限：。^Pp/F,,應力一一應變保持線性關系的極限應力值

彈性極限：oe=Pe/F0不產永久變形的最大抗力。

工程上，。八Oe視為同一值，通常也可用O0.01

五：硬度

抵抗外物壓入的能力，稱為硬度一一綜合性能指標。

1.布氏硬度

HB=----------2,

必卬一份一笳）

適用于未經淬火的鋼、鑄鐵、有色金屬或質地輕軟的軸承合金。

2.洛氏硬度

定義：每0.002mm相當于洛氏1度

洛氏硬度常用標尺有：B、C、A三種

①HRB輕金屬，未淬火鋼

②HRC較硬，淬硬鋼制品

③HRA硬、薄試件

d

回

3.維氏硬度一一科學試驗

P

1

2Psm—p

HV=----^-="544二

d1d2

維氏硬度的壓力一般可選5,10,20,30,50,100,120kg等，小于。kg的壓

力可以測定顯微組織硬度。

六、沖擊韌性

韌性：材料斷裂前吸收變形能量的能力一一韌度

沖擊韌性：沖擊載荷下材料抵抗變形和斷裂的能力。

也=沖擊破壞所消耗的功AM標準試樣斷口截面積F(J/cm2)

ak值低的材料叫做脆性材料，斷裂時無明顯變形，金屬光澤，呈結晶狀。

ak值高，明顯塑變，斷口呈灰色纖維狀，無光澤，韌性材料。

韌性與溫度有關一一脆性轉變溫度TK

沖

擊

值

飆

七、斷裂韌性

1.問題的提出

低應力脆斷一一斷裂力學

2.應力場強度因子M

前面所述的力學性能，都是假定材料內部是完整、連續(xù)的，但是實際上，內部不

可避免的存在各種缺陷(夾雜、氣孔等)，由于缺陷的存在，使材料內部不連續(xù),

這可看成材料的裂紋，在裂紋尖端前沿有應力集中產生，形成一個裂紋尖端應力

場。表示應力場強度的參數一一“應力場強度因子”。

=y小百

I：單位厚度，無限大平板中有一長度2a的穿透裂紋

Y：裂紋形狀，加載方式，試樣幾何尺寸，試驗類型有關的系數一一幾何形狀因

子。丫=八

3.斷裂韌性

對于一個有裂紋的試樣，在拉伸載荷

作用下，Y值是一定的，當外力逐漸

增大，或裂紋長度逐漸擴展時，應力

場強度因子也不斷增大，當應力場強

度因子KJ曾大到某一值時，

oy

就可使裂紋前沿某一區(qū)域的內應力

大到足以使材料產生分離，從而導致

裂紋突然失穩(wěn)擴展，即發(fā)生脆斷。

這個應力場強度因子的臨界值，稱為

材料的斷裂韌性，用Me表示，它表

明了材料有裂紋存在時抵抗脆性斷

裂的能力。

當時，裂紋失穩(wěn)擴展，發(fā)生脆斷。

K1=K1c時，裂紋處于【I缶界狀態(tài)

KKL：時，裂紋擴展很慢或不擴展，不發(fā)生脆斷。

口可通過實驗測得，它是評價阻止裂紋失穩(wěn)擴展能力的力學性能指標。是材料

的一種固有特性，與裂紋本身的大小、形狀、外加應力等無關，而與材料本身的

成分、熱處理及加工工藝有關。

4.應用

斷裂韌性是強度和韌性的綜合體現(xiàn)。

(1)探測出裂紋形狀和尺寸，根據K。制定零件工作是否安全KINKH；,失穩(wěn)

擴展。

(2)已知內部裂紋2a,計算承受的最大應力。

(3)已知載荷大小，計算不產生脆斷所允許的內部宏觀裂紋的臨界尺寸。

1.2工程材料的其它性能

一、熱學性能

材料的熱學性能與原子和自由電子的能量交換密切相關。

1.熱膨脹一一原子（或分子）受熱后平均振幅增加

（1）體積膨脹系數6

（2）線膨脹系數a

結合鍵越強則原子間作用力越大，原子離開平衡位置所需的能量越高，則膨脹系

數越小。

2.熱傳導一一自由電子的運動和晶格振動。

導熱系數入：單位溫度梯度下，單位時間內通過單位垂直面積的熱量：

3.熱容：

材料在溫度升高1℃時所吸收的熱量叫做熱容。

一克物質的熱容也叫比熱。

二、電學性能

1.導電性

R=PL/S

電阻率：P

電導率：1/p

超導體：P---0、導體：P=10-8-10-5

半導體：P=10"5-10\絕緣體：P=107-1022

三、磁性

1.物質接磁性分類：

抗磁性物質、順磁性物質、鐵磁性物質

2.磁化率

磁化強度M=X?HX：磁化率（或磁化系數）

3.導磁率B=口?H（u：介質導磁率）

4.磁彈回線和矯頑力

四、比重和熔點

1.比重2.熔點

五、耐磨性能

六、抗蝕性能

§2工程材料的晶體結構

對材料的認識：宏觀；微觀。

材料結構-------微觀認識。如：晶體結構

［重點掌握］

1.有關晶體結構的基本概念：金屬鍵，晶面，晶向，晶體，晶格，晶粒，單晶

體，三種常見的金屬晶格，實際晶體的缺陷；

2.合金相結構的基本類型：固溶體、化合物及混合物，以及這些合金相結構的

結構特點與性能特點。

3.金屬的結晶、結晶過程、晶核的形成，長大規(guī)律及其影響因素；

4.二元合金相圖的基本概念：相、組織、組元、相圖、合金、合金系等；

5.二元合金相圖的分析方法，熟悉幾種最基本的二元合金相圖；

6.杠桿定律及其應用。

［一般要求］

1.晶格的致密度，晶體的各向異性；

2.金屬中的擴散。

3.復習并進一步熟悉強度，塑性等機械性能指標

4.有關滑移和李生的理論解釋。

5.金屬鑄錠的組織特征及缺陷；

6.形成穩(wěn)定化合物的相圖；

7.合金相圖與性能的關系；

2.1金屬的晶體結構和結晶

一、金屬的晶體結構

（一）晶體點陣和晶胞

晶體：是指由許多質點（原子、離子、分子）在三維空間呈周期性規(guī)

則排列所構成的固體。這種規(guī)則排列是由于原子之間的相互吸引力與

排斥力相平衡的結果。

晶體點陣：用來描述晶體中原子（離子、分子）排列規(guī)則的空間構架

模型稱為晶體點陣。

晶胞：晶體點陣的一個基本單元。

晶格常數：三個棱邊長用a、b、c表示，大小以埃為計量單位。三個

棱邊之間的夾角用

（二）常見的三種晶體結構（在金屬元素中，約由百分之九十以上的

金屬晶體都屬于這三種晶格形式）

1、體心立方晶體結構BCCBody-CenteredCube

2、面心立方晶體結構FCCFace-CenteredCube

3、密排六方晶體結構HCPHexagonalClose-Packed

金屬晶體的典型晶體結構重要參數

晶胞晶體學參數原子半徑晶胞原子配位數致

度

數

FCC2868%

a=b=c,a=B=y=90"用

——a

4

BCC41274%

a=b=c,a邛=y=90°.12

——a

4

HCPa/261274%

a=b=c,c/a=l.633,a=P

=90°,y=120°

其中

原子半徑：是指晶胞中原子密度最大的方向上相鄰兩原子間平衡距離的一半，或

晶胞中相距最近的兩個原子間距的一半。

配位數：是晶格中與任一原子處于等距離且相距最近的原子數目。

致密度：金屬晶胞中的全部原子的體積占晶胞總體積的百分數。

（二）晶向指數、晶面指數

1、晶向指數

晶向是晶格中各種原子列的位向，晶向指數即是用來描述晶向的一種

符號。如圖2-13,以［u.v.w］表示。

2、晶面指數

晶面是指各種不同方位上的原子面，而用來描述晶面位置的符號稱為

晶面指數。如圖2-14,以（h.k.l）表示。

二、多晶體結構及晶體缺陷

1、單晶體：內部晶格位向完全一致。

2、多晶體結構：由許多位向各不相同的單晶體塊組成，即由多個

晶粒組成的晶體結構。

3、晶體缺陷：原子偏離規(guī)則的不完整區(qū)域。

1）點缺陷：三維方向尺寸都很小。

分為空位、間隙原子、置換原子

特點：它們的存在使其周圍臨近原子偏離平衡位置，造成了點陣畸變,

即晶格畸變，引起材料的進一步變形困難，達到強化效果。

2）線缺陷：某一方向尺寸很大，而三維空間的其它兩個尺寸小，即晶

格中的“位錯線”或簡稱“位錯”。

所謂位錯可視為晶格中一部分晶體相對于另一部分晶體的局部

滑移而造成的結果，晶體滑移部分與未滑移部分的交界線即為位錯

線，是金屬塑性變形的一種。

3）面缺陷：兩個方向尺寸很大，而第三方向的尺寸很小，即為晶界。

由于晶界處原子排列不規(guī)則，晶體處于畸變狀態(tài)，存在畸變能，

是雜質原子聚集的場所，也是金屬材料發(fā)生損壞失效的策源地。（是

因為晶體中不同區(qū)域之間的晶格位向過渡所造成的）。這種畸變也導

致材料的強化……細晶強化。

三、純金屬的結晶及其組織

1.結晶與凝固的區(qū)別

凝固：LfSS可以是非晶態(tài)或晶態(tài)

結晶：一種原子排列狀態(tài)（晶態(tài)或晶態(tài)）過渡為另一種原子規(guī)則排列狀態(tài)（晶態(tài)）

的轉變過程

一次結晶：LfS晶態(tài)

二次結晶：S-S晶態(tài)

2.結晶驅動力AFWO,而不是過冷度AT

自然界的自發(fā)過程進行的熱力學條件都是AFWO

體系中各種能量的總和叫做內能一U,其中可以對外做功或向外釋放的能量叫自

由能-F,F=U-TS（嫡）

a當溫度T>Tm時，F(xiàn)s>FL,液相穩(wěn)定

b當溫度T<Tm時，F(xiàn)sCFL,固相穩(wěn)定

c當溫度T=Tm時，F(xiàn)s=FL,平衡狀態(tài)

Tm：理論結晶溫度

Tn：實際結晶溫度

過冷度：<T=Tm-Tn,<F克服界面能

3.過冷度與冷卻曲線

冷速越快，過冷度越大

TO

T

溫

度

△3一

時間一*

液態(tài)金屬不同冷卻速度時的冷卻曲線

4、結晶的過程

a.形核一一自發(fā)形核、非自發(fā)形核

b.長大一一平面長大、樹枝狀長大

5、晶粒尺寸的控制

（1）晶粒度

單位面積上的晶粒數目或晶粒的平均線長度（或直徑）表示。

形核速度大，長大速率慢，晶?？倲的慷?，晶粒細小。

（2）過冷度對形核一長大的影響

過冷度＜T提高，N提高、G提高

過冷度＜T太高，D降低——N降低、G降低

(3)控制晶粒度的因素

①提高過冷度

過冷度＜Tt,Ntt,Gt——N/G增大，細化

②變質處理

在液態(tài)金屬中加入孕育劑或變質劑作為非自發(fā)晶核的核心，以細化晶粒和改善組

織。

③振動，攪拌等

2.2合金的晶體結構和組織

一、合金相結構

相：凡是化學成分相同、晶體結構相同，與其它部分有明顯分界的均勻組成部分。

合金中有兩類基本的相結構，固溶體和金屬間化合物。

1、固溶體

組元通過溶解形成一種成分和性能均勻的，且結構與組元之一相同的固相稱為固

溶體A(B)oA：溶劑B：溶質

①分類

a.溶質原子的位置

置換固溶體晶格類型相同，原子半徑相差不大，電化學性質相近

間隙固溶體原子半徑較小

b.溶解度：有限固溶體和無限固溶體

c.分布有序度分：有序固溶體和無序固溶體

②固溶強化

由于溶質原子溶入溶劑晶格產生晶格畸度而造成材料硬度升高，塑性和韌性沒有

明顯降低。

溶質原子溶入一晶格畸變一位錯運動阻力上升~金屬塑性變形困難一強度、硬度

升高。

2、金屬間化合物

金屬間化合物是合金的組元相互作用而形成的具有金屬特性，而晶格類型和特性

又完全不同于任一組元的化合物一中間相。

熔點、硬度高、脆性大。

3、機械混合物

單一固溶體：強度、硬度較低

單一化合物：硬而脆

機械混合物一一不是一種單一相，是固溶體與化合物的機械混合。

二、合金相圖概述

Cu-Ni合金相圖

1、相圖：描述平衡條件下，相和相變與溫度、成份、壓力之間的關系圖稱為相

圖一一平衡圖。

2、相圖的建立

I：純銅II：75%Cu+25%NiIII：50%Cu+50%Ni

IV：25%Cu+75%NiV：純Ni

三、二元合金相圖

1、勻晶相圖

兩組元在液態(tài)無限互溶，在固態(tài)也無限互溶，冷卻時發(fā)生勻晶轉變的合金系一勻

晶相圖（L-a）,Cu-Ni,Fe-Cr,Au-Ag

(1)相圖分析

液相線固相線LaL+a

(2)勻晶轉變的結晶過程LfL+cs

O

。

超

照

勻晶相圖合金的結晶過程

(3)勻晶轉變的特點

a.形核、長大，樹枝狀長大

b.變溫過程

c.兩相區(qū)內，溫度一定，成分確定

d.兩相區(qū)內，溫度一定，兩相相對量一定

0b100

CuNi,%---------------->Ni

杠桿定律的證明和力學比喻

QK__ab

杠桿定律.QL￡%be

Qi,%ab=Qos%be

證明：Q合金，其Ni含量b%,T1溫度時：L相中Ni%二a%,a相中Ni%二c%

Q合金％b%=QL%a%+Qc?%c%

又因為Q合金=QL+Q6所以(Qi+Qa)%b%=Q(.%a%+Qa%c%

Q次—由％_b-a_ab

QL￡%c-bbe

PbXIX3X2X4Sn

Sn,%-------------------

Pb-Sn合金相圖及成分線

2.共晶相圖：

兩組元在液態(tài)無限互溶，在固態(tài)有限互溶的結晶轉變。共晶轉變的合

金系構成共晶相圖，Pb-Sn,Al-Si,Ag-Cu

（1）相圖分析

液相線adb

固相線acdeb

三個單相區(qū)：L、a、B（a、B是有限固溶體）

共晶點：d共晶成分的合金冷卻到此點所對應的溫度（共晶溫度），

共同結晶出ac.Be

￡->%+旦共晶反應線

溶解度線：cf,eg

TI-*過飽和固溶體析出另一相一脫溶轉變

室溫下：相組成物a,B

四、合金性能與相圖的關系

1、合金的使用性能與相圖的關系

溶質元素一晶格畸變大一強度、硬度t,（50%t最大）

a.復相組織區(qū)域內（如共晶轉變范圍內），合金的強度和硬度隨成分

的變化呈直線關系，大致是兩相性能的算術平均值。HB=HBs*G?%

+HBB*B%

b.對組織較敏感的性能一強度，與組成相或組織組成物的形態(tài)有很大

關系。組成相或組織組成物越細密，強度越高（共晶點處，共晶組織

呈細小、均勻細密的復相組織，強度可達最高值。）

2、合金的工藝性能

a.鑄造性能一液態(tài)合金的流動性以及產生縮孔，裂紋的傾向性等。

液固相線距離愈小，結晶溫度范圍愈小一合金的流動性好一有利

于澆注；液固相線距離大一枝晶偏析傾向愈大，合金流動性也愈

差，形成分散縮孔的傾向也愈大，使鑄造性能惡化，所以鑄造合

金的成分常取共晶成分和接近共晶成分或選擇結晶溫度間隙最小

的成分。

b.鍛造、軋制性能單相固溶體合金

單相組織變形抗力小，變形均勻，不易開裂，塑性好

§3鐵碳合金相圖

［重點掌握］

1.純鐵的同素異構轉變；

2.鐵碳合金的基本組織；鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體、萊氏體的結構和

性能特點及顯微組織形貌；

3.鐵碳合金相圖中各點、錢、區(qū)的含義，了解成份、溫度、組織、相之間的關

系和變化規(guī)律，根據相圖，分析各種典型成份的鐵碳合金的結晶過程；

4.鐵碳合金的成份、組織與性能之間的關系；

5.鐵碳相圖的應用。

［一般要求］

1.各類特殊性能鑄鐵的成分，組織，性能特點和應用；

2.白口鐵的組織與性能。

3.1Fe-Fe3c相圖

一、Fe-Fe3c相圖的組元

1.Fe組元

?#-Fe(bcc)—1394℃—y-Fe(fcc)—912℃--cs-Fe(bcc)(同素異構轉變)

強度低、硬度低、韌性、塑性好

2.Fe3c(Cem,Cm)

熔點高，硬而脆，塑性、韌性幾乎為零。

二、Fe-Fe3c相圖中的相

1.液相L

2.米相高溫鐵素體(C固溶到米-Fe中一一米相)

3.a相鐵素體F（C固溶到a-Fe中——a相）

強度、硬度低、塑性好（室溫：C%=0.0008%,727度：C%=0.0218%）

4.Y相、A奧氏體（C固溶至Uy-Fe中——丫相）

強度低，易塑性變形

5.Fe￡

三、相圖分析

1.三條水平線和三個重要點

（1）包晶轉變線HJB：1495攝氏度，C%=0.09-0.53%

LB+6H----------AJ即Lo.53+50.09---------Ao.17

（2）共晶轉變線ECF,1148攝氏度,C%=2.11--6.69%

L「Azn+Fe3c（共晶滲碳體）——Le4.3高溫萊氏體Le,Ld

（3）共析轉變線PSK,727攝氏度,C%=0.0218—6.69%

As----Fp+Fe3c（共析滲碳體）

Ao.77——Fo.0218+Fe3cP（珠光體）

珠光體的強度較高，塑性、韌性和硬度介于Fe：C和F之間

Le----P+Fe3Cn+Fe3c共晶（低溫萊氏體Le'）

2.液固相線

液相線ACD、固相線AECF

3.溶解度線

ES線碳在A中的固溶線，1148攝氏度，2.11%——727攝氏

度,0.77%,Fe3cli

PQ線碳在F中的固溶線，727攝氏度,0.0218%——0.0008%室溫,

Fe3cHi

4.GS線

四、基于Fe-Fe3c相圖的Fe-C合金分類

1.工業(yè)純鐵,C%^0.0218%

2.鋼0.0218%<C%<2.11%

亞共析鋼0.0218/C%<0.77%

共析鋼0.77%

過共析鋼0.77%<C%^2.11%

3.白口鑄鐵2.11%<C%<6.69%

亞共晶白口鑄鐵2.11水C水4.3%

共晶白口鑄鐵4.3%

過共晶白口鑄鐵4.3%<C%<6,69%

3.2Fe-C合金平衡結晶過程

3.3鐵碳相圖的應用及局限

§4鋼的熱處理工藝

［重點掌握］

1.鋼在加熱時組織轉變的過程中及影響因素；

2.本質晶粒度與實際晶粒度的含義，控制晶粒度大小的因素；

3.共析鋼奧氏體等溫冷卻曲線中各條線的含義。C曲線中種溫度

區(qū)域內奧氏體轉變產物的組織形貌，性能特點。

4.非共析鋼C曲線與共析鋼C典線的差別及影響C典線的因素；

5.奧低體連續(xù)冷卻轉變曲線的特點，冷卻速度對鋼的組織變化和最

終性能的影響；

6.各種熱處理的定義、目的、組織轉變過程，性能變化，用途和適

用的鋼種，零件的范圍。

［一般要求］

1.鋼在加熱和冷卻時組織轉變的機理；

2.各種熱處理的具體工藝過程；

3.鋼在加熱和冷卻過程中產生的缺陷；

4.1鋼在加熱時的組織轉變

一、共析鋼的奧氏體化(晶格改組和Fe,C原子的擴散過程，遵循

形核、長大規(guī)律)

1.共析鋼奧氏體化溫度

Acl溫度:F(bcc,0.0218)+Fe3C(6.69)——>A(Fee,0.77)

2.共析鋼奧氏體化過程

a.形核（優(yōu)先在相界（F,Fe3C）

b.長大

c.滲碳體完全溶解

d.碳的均勻化

二、亞（過）析鋼的奧氏體化

三、影響奧氏體化的因素

1.加熱溫度

Tt-A化t（Dt-濃度梯度大）

2.加熱速度

Vt一轉變開始溫度t,轉變時間I

3.含碳量

C%t一界面多一核心多一轉變快

4.合金元素

a.Cr、M。、W、V、Nb、Ti強碳化物形成元素，I奧氏體形成速度

b.C。、Ni非碳化物形成元素，t奧氏形成速度

c.Al、Si、Mn影響不太

5.原始組織

片狀，片間距小一相界面多一碳彌散度大一碳原子擴散距離短一奧氏體形核長大

快>粒狀

四、奧氏體晶粒大小及控制

1.晶粒度：表征晶體內晶粒大小的量度，通常用長度，面積，體積或晶粒度級

別表示。

2.起始晶粒度、實際晶粒度、本質晶粒度

本質晶粒度：鋼奧氏體晶粒長大的傾向。

奧氏體晶粒隨溫度的升高而且迅速長大的傾向一本質粗晶鋼

奧氏體晶粒隨溫度升高到某一溫度時，才迅速長大一本質細晶鋼

3.奧氏體晶粒度的控制

a.加熱工藝

加熱溫度，保溫時間

b.鋼的成分---合金化

A中C/t―晶粒長大t

MxC%t一是粒長大I

1）碳化物形成元素細化晶粒

2）A1一本質細晶鋼

3）Mn、P促進長大

本質細晶粒和本質粗晶粒（示意圖）

4.2鋼在冷卻過程中的組織轉變

時間?一

矮處理的兩種冷卻方式(示意圖)

1一連續(xù)冷卻，2一■孤處理

等溫處理連續(xù)處理

一、過冷奧氏體的等溫轉變

1.共析鋼過冷A等溫轉變曲線。

冷卻到一定溫度，保溫，測量A過冷轉變開始和終了時間

A1以上：A穩(wěn)定

A1以下：A不穩(wěn)定，過冷

C曲線有一最小孕育期：

1：TI,A——P的驅動力F提高

2：TI---DI

2.共析鋼過冷奧氏體等溫轉變產物的組織和特征

(1)高溫轉變區(qū)

Ai——鼻子溫度(550℃)

A過冷一P(S,T)索氏體，屈氏體。

P的形成取決于生核，長大速率。TI,生核，長大t。

TI-*600°C,DI,長大慢一層間距薄，短

擴散型相變，綜合性能好，HB較低，韌性好。TI——HBt,強度t

(2)中溫區(qū)轉變，貝氏體轉變550℃"230℃(Ms)

A過冷fB,碳化物分布在含過飽和碳的F基體上的兩相機械混合物。

550℃^350℃：上貝氏體半擴散型(Fe不擴散),羽毛狀碳化物在F間，韌性差

350℃~MS：下貝氏體C原子有一定的擴散能力，針狀碳化物在F內，韌性高，綜

合機械性能好

(3)低溫區(qū)轉變——馬氏體轉變，禮一加,之間一個溫度范圍內連續(xù)冷

卻完成的，離于非擴散型轉變。

a.A過冷-M+A，殘余

b.轉變產物：馬氏體M,碳在a-Fe中的過飽和固溶體。

C%<0.23%,板條狀M

C%>1.0%,針狀，馬氏體

c.實質：T低一一C無法擴散一非擴散性晶格切變一過飽和C的鐵素體。

d.M轉變的特征，①無擴散性②瞬時性③存在乩，④不完全性⑤體積膨

脹

3.共析鋼等溫轉變組織一一，性能的關系

（1）珠光體型

轉變溫度降低，片間距小，細晶強化一強度、硬度、塑性、韌性提高

（2）貝氏體

B上：強度、韌性差

B下：硬度高，韌性好，具有優(yōu)良的綜合機械性能

（3）馬氏體

硬度高,C%t-HRCt

針狀馬氏體，硬而脆，塑、韌性差

板條狀，強度高，塑性，韌性好

4.亞（過）共析鋼的等溫冷卻轉變曲線

二、影響C曲線的因素

C曲線反映奧氏體的穩(wěn)定性及分解轉變特性，這些取決于奧氏體的化學成分和加

熱時的狀態(tài)。C曲線的形狀位置，不僅對過冷奧氏體等溫轉變速度和轉變產物的

性能具有重要意義，而且對鋼的熱處理工藝也有指導性作用。

（一）成分

1.含碳量

A中C%tfC曲線右移.

對亞共析鋼，鋼中C%t,A中C%t-C曲線右移

對過共析鋼，一般在M以上A化，鋼中C%t,未溶FesCtf有利于形核一C曲

線左移

共析鋼，C曲線最靠右邊，穩(wěn)定性最高。

2.合金元素，（Co%tf左移）

除C。以外，所有合金元素溶入A中，增大過冷A穩(wěn)定性一一右移

非碳化物形成元素，Si.Ni,Cu,不改變C曲線形狀

強碳化物形成元素，Cr,Mo,W,V,Nb,Ti,改變C曲線形狀

除C0,A1外,均使M,,M「下降，殘余At

（二）A化條件的影響

加熱溫度和時間：

A化溫度t,時間t（成分均勻，晶粒大，未溶碳化物少，形核率降低）一A穩(wěn)

定性t,C曲線右移

三、過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉變

1.過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉變圖

PS：A-P開始線

Pf：A-P終止線

K：珠光體型轉變終止線

Vk：上臨界冷卻速度（馬氏體臨界冷卻

速度）fM最小冷速

Vk'：下臨界冷速f完全P最大冷速

2.連續(xù)冷卻轉變曲線和等溫轉變曲

時間（18T）------

線的比較

共析鋼的連續(xù)冷卻

（1）CCT位于TTT曲線右下方A-P轉轉變曲線（示意圖）

變溫度低一些，t長一些

（2）CCT無A-B轉變

CCT測定困難，常用TTT曲線定性分析

3.C曲線的應用

（1）根據工件要求，確定熱處理工藝。

（2）確定工件淬火時的臨界冷速。

（3）可以指導連續(xù)冷卻操作

VI:爐冷（退火）P

V2:空冷，S,T

V3：空冷，S,T

V4：油冷，T+M+A'

V5：M+A'

（4）選擇鋼材的依據

（5）C曲線對選擇淬火介質與淬火方法有指導。

4.3鋼的退火與正火工藝

一、退火（將鋼件加熱到適當溫度，保溫一定時間，然后緩慢冷卻的熱處理工

藝。）

1.完全退火

加熱溫度:Ac3以上20-30度

組織：P+F

目的：①細化，均勻化粗大、不均勻組織

②接近平衡組織一一調整硬度一切削性t

③消除內應力

應用范圍：亞共折鋼，共析鋼，不適用于過共析鋼。

2.球化退火（不完全退火）

加熱溫度：Acl以上20-40度

應用范圍：過共析鋼，共析鋼

組織：球狀P（F+球狀Cem）

目的：

①使Cem球化一HRCI,韌性t一切削性t

②為淬火作準備

3.擴散退火（均勻化退火）

1050-1150℃,10-20h,P+F或P+FesC”

目的：消除偏析

后果：粗大晶粒（應用完全退火消除）

4.再結晶退火

加熱溫度：Acl以下50-150度，或T再+30-50度

目的：消除加工硬化

5.去應力退火

500-650℃

二、正火（空冷）

Ac3或Accm+30-50℃

組織：S+（F或Fe；C）

應用：

（1）作最終熱處理，普通結構鋼零件

目的：a.細化A晶粒，組織均勻化

b.減了亞共析鋼中F%-P/t,細化一強度，韌性，硬度t

（2）預先熱處理

a.消除魏氏組織，帶狀組織；細化組織一為淬火、調質作準備

b.使過共析鋼中Fe：,CnI-使其不形成連續(xù)網狀，為球化作準備

（3）改善切削加工性能

三、退火、正火的選擇

正火：冷速快，材料組織細化，機械性能好

1.切削加工

低、中碳鋼一正火

中高碳剛，合金工具鋼一完全退火，球化退火

2.作為最終熱處理正火

3.為最終熱處理提供良好的組織狀態(tài)

工具鋼一正火+球化退火

結構鋼一正火

返修件一退火

4.4鋼的淬火與回火

一、淬火

加熱到AC3、AC1相變溫度以上，保溫，快速冷卻->M+A'

1.淬火溫度的決定

亞共析鋼：Ac3+30-—50度

共析鋼：Ac1+30--50度

過共析鋼：Ac1+30--50度

原因：保留一定的Cem—HRCf,耐磨性T

A中C%1-M中C%］一M脆性1

A中C%l—M過飽和度J—殘余A；

淬火溫度過高fA粗大一M粗大一力學性能I,

淬火溫度過高一A粗大一M粗大一淬火應力t-變形，開裂t

2.加熱時間

升溫、保溫一一根據熱處理材料的具體尺寸來定。

3.淬火介質

650°C以上，慢，減小熱應力

650-400°C,快，避免C曲線

400°C以下，慢，減輕相變應力

二、鋼的淬透性

1.淬透性；淬火條件下得到M組織的能力，取決于VK(上臨界冷卻速度)

2.淬硬性，鋼在淬火后獲得硬度的能力，取決于M中C%,

C%tf淬硬性t

3.影響淬透性的因素一一VK，C曲線

C%：亞共析鋼C%tf淬硬性3過共析鋼C%tf淬硬性I

奧氏體化溫度：Tttt-淬透性t

合金元素：除Co%以外，C曲線右移，t淬透性

未溶第二相：I淬透性

4.淬透性的應用

(1)根據服役條件，確定對鋼淬透性的要求一一選材的依據

(2)熱處理工藝制定的依據

(3)尺寸效應

三、回火

1.回火目的

a.消除淬火應力，降低脆性

b.穩(wěn)定工件尺寸，由于M,殘余A不穩(wěn)定

c.獲得要求的強度、硬度、塑性、韌性。

2.鋼在回火時的組織轉變

a.馬氏體分解(80"C-300°C)

析出￡碳化物(亞穩(wěn)定)

回火組織為：過飽和5固溶體十亞穩(wěn)定￡碳化物(極細的)f回火M

(M，)晶格畸變降低，淬火應力有所下降。

b.殘余A有分解200-300°CA-M

c.碳化物的聚集長大＞280℃

)碳化物fFe3c片f細粒狀Feac

d.鐵素體的回復與再結晶

3.回火工藝組織一性能關系(及應用)

(1)回火馬氏體150°C-350°C回火

極細的在碳化物和低過飽和度6固溶體，形態(tài)基本不變

(2)回火屈氏體T350-500°C

馬氏體形F+細粒狀Fe3c

(3)回火索氏體S'500-600°C

再結晶等軸F+粗粒狀Fe3c

(4)球狀P650°C~A°,粗大球狀Fe;tC+F

(5)回火溫度與機械性能的關系

200度以下，HRC不變。

200-300度，M分解，殘余A轉變?yōu)轳R氏體，硬度降低不大，高碳鋼硬度有

一定的升高；＞300度，HRC降低。

韌性：400度開始升高，600度最高。

彈性極限：在300-400度最高。

塑性:在600-650度最高。

高碳回火馬氏體：強度、硬度高、塑性、韌性差

低碳回火馬氏體：高的強度與韌性，硬度、耐磨性也較好

回火屈氏體：層服強度與彈性極限高

回火索氏體：綜合機械性能。

4.合金元素對回火轉變的影響

a.提高回火穩(wěn)定性

回火穩(wěn)定性：指鋼在回火時，抵抗回火造成軟化的能力

b.產生二次硬化

一些Mo、W、V含量較高的鋼回火時，硬度并不隨回火溫度的升高單

調降低，而是在某一溫度(約400℃)后反而開始增大，并在另一更

高溫度(550℃)達到峰值。

c.增大回火脆性

回火脆性：指隨回火溫度升高時，在250~400和450-650兩個區(qū)出現(xiàn)

沖擊韌性明顯下降的脆化現(xiàn)象。

5.回火工藝及其應用

低溫回火：150~250,回火M（M'）,保持高硬度，降低脆性及殘余應力，用

于工模具鋼，表面淬火及滲碳淬火件，組織形態(tài)是過飽和6-Fe+￡碳

化物

中溫回火：350-500C,回火屈氏體（「），硬度下降，韌性、彈性極限和屈

服強度t，用于彈性元件。組織形態(tài)是保留馬氏體針形F+細粒狀Fe3c

高溫回火：500-650C,回火索氏體（S'）,強度、硬度、塑性、韌性、良好

綜合機械性能，優(yōu)于正火得到的組織。中碳鋼、重要零件采用。組織

形態(tài)是多邊形F+粒狀Fe3c

4.5鋼的表面熱處理

表面淬火：不改變表面化學成分，只改變其表面組織的局部熱處理方法。

化學熱處理：

一、表面淬火

（一）感應加熱表面淬火

1.原理

交變磁場一感應電流一工件電阻一加熱，集膚效應一表面加熱

2.分類

a.高頻200-300KHZ,淬硬深度0.5-2mm小工件

b.中頻2500-8000Hz淬硬深度2-5mm尺寸較大的工件

c.I頻50Hz淬硬深度10-15mm大型工件

d.超音頻30-40KHZ

3.鋼種

中碳鋼和中碳低合金鋼

4.特點

a.加熱速度快幾秒一一幾十秒

b.加熱時實際晶粒組小，淬火得到極細馬氏體，硬度t,脆性I

c.殘余壓應力提高壽命

d.不易氧化、脫碳、變形小

e.工藝易控制，設備成本高

5.工藝路線

鍛造一退火式正火f粗加工f調度一精加工一表面淬火一低溫回火一（粗磨一時

效f精磨）

二、鋼的化學熱處理

（一）滲碳

ACB以上；900~950°C,低碳鋼

1.目的及應用

提高表面硬度，耐磨性，而使心部仍保持一定的強度和良好的塑性和韌性

2.鋼種

低碳鋼，低碳合金鋼

3.滲碳工藝-組織-性能關系

加熱溫度，保溫時間一污碳層厚度

（1）直接淬火

奧氏體晶粒大，馬氏體粗，殘余A多，耐磨性低，變形大。

只適用于本質細晶鋼或耐磨性要求低和承載低的零件。

（2）一次淬火

心部要求高AC3以上

表面要求高，A,」以上30-50℃

（3）二次淬火

第一次，改變心部組織Ac.,以上30-50°C

第二次，細化表面組織A。以上30-50℃

4.加工工藝路線

鍛造一正火一切削加工一滲碳一直接淬火（一次淬火，二次淬火）一低溫回火一

噴丸一磨削

（二）氮化（含AlCr,Mo,V的鋼）

1.氮化溫度低

2.時間長

3.氮化前調質

4.最后工序

§5常用金屬材料

5.1碳鋼

［重點掌握］

1.碳鋼的分類，編號和用途；

2.鑄鐵的石墨化原理，石墨的形態(tài)，大小對鑄鐵性能的影響，鑄鐵的性能特點

及應用范圍；

3.各類鑄鐵的成份，組織和性能特點及牌號識別；

4.鑄鐵的常用熱處理的方法和目的。

［一般要求］

各類特殊性能鑄鐵的成分，組織，性能特點和應用；

一、碳鋼中的雜質

1.鎰--有益；0.25—0.80%

脫氧劑；降低FeO-I脆性，

Mn+S->MnS(降低S的有害作用)t熱加工性能

固溶強化；使性能更優(yōu)；

2.Si有益

脫氧一I脆性

固溶強化

3.硫一一有害

985℃(Fe+FeS)f熱脆

加入Mn-MnS進行脫S

4.磷有害

Fe3P室溫下＜100℃,脆性大一冷脆

5.0、N、H

02-1機械性能，強度、塑性降低，有害元素

N2——蘭脆，若鋼中存在A1、V、Tit一蘭脆消失一強度，硬度提高

比一一氫脆、白點，有害

二、碳鋼的分類

1.碳含量（低碳鋼C機0.25%、中碳鋼0.25?斷0.6%、高碳鋼00.6%）

2.質量（S、P雜質含量）（普碳鋼、優(yōu)質碳素鋼、高級優(yōu)質碳素鋼）

3.按用途（碳素結構鋼、碳素工具鋼、鑄鋼）

三、碳鋼的牌號及作用

1.普通碳素結構鋼

Q235

2.優(yōu)質碳素結構鋼

鋼號用平均碳含量的萬分數的數字表示。

如：08F,20A,45,15Mno

（F表沸騰鋼）（0.20就，后有“A”表高級優(yōu)質鋼）（表含Mn量

高）

制作各種機器零件，一般進行熱處理。

例：08F塑性好，冷沖壓件

10,20冷沖壓件，焊接件，滲碳處理。

35,45,40,50齒輪、軸類

60,65彈簧

3.碳素工具鋼0.651.35C%,用以制作刃具、量具、模具

鋼號用平均碳含量的千分數的數字和T一起表示。如：

T10A,T9,T12,

(1.0%C,A表示高級優(yōu)質碳素工具鋼)(0.9%C)(1.2%C,)

例：T7,T8,強度，韌性較高，可制作沖頭、鑿子、榔頭

T9,T10,T11,強度，韌性適中，可制作鉆頭、刨刀、絲錐、手鋸及冷作模具。

T12,T13,硬度很高，韌性低，可制作鋰刀、刮刀、量規(guī)。

4.鑄鋼

“ZG”加平均碳含量萬分數表示，

如：ZG25(0.25%C),

ZG45(0.45%C)

適用于形狀復雜，需要一定強度、塑性和韌性的零件。

5.2合金鋼

［重點掌握］

1.合金元素在鋼中的作用，尤其是合金元素對鋼的熱處理的影響？

2.合金鋼的編號方法，會辯認各種鋼號；

3.各類合金結構鋼的成分，熱處理方法，熱處理后的組織，性能的特點以及主

要用途。

［一般要求］

1.工具鋼的性能要求，成份特點，熱處理目的和方法，及熱處理后的組織；

2.特殊性能鋼部分，根據各專業(yè)特點選取；

3.了解粉末冶金的一般常識。

一、合金鋼的編號

I.合金結構鋼碳含量用萬分數（兩位）C%

如40Cr,C%=0.4%

合金含量用（百分數）表示，如20Cr3MoWVA,其中C%=0.2%,Cr%=3%,

Mo,W,V<1.5%.合金含量小于1.5%不標

A：表示高級優(yōu)質

2.合金工具鋼，特殊性能鋼

碳含量大于1.0%時，不標注其含量。碳含量小于1.0%時，用千分數

表示，如5CrMnMo,C%=0.5%

二、合金元素在鋼中的作用

㈠對鋼中基本相的影響

1、溶于鐵素體，起固溶強化作用非碳化物形成元素及過剩的碳化物

形成元素都溶于鐵素體，形成合金鐵素體。

Si、Mn對強度、硬度提高顯著。Cr、Ni在適當范圍內提高韌性。

2、形成碳化物，起強化相作用

合金元素與碳的親和力從大到小的順序為：

㈡對Fe-Fe3c相圖的影響

1、對奧氏體相區(qū)的影響

⑴Ni、Mn、Co、C、N等元素擴大奧氏體相區(qū)。

Mn〉13%或Ni〉9%時，室溫下為單相奧氏體組織，稱奧氏體鋼。

⑵Cr、Mo、Si、Ti、W、Al等元素縮小奧氏體相區(qū)

Cr〉13%時，室溫下為單相鐵素體組織，稱鐵素體鋼。

2、對E點和S點位置的影響

所有合金元素均使E點和S點左移，即這兩點的含碳量下降，使碳含

量比較低的鋼出現(xiàn)過共析組織（如4CH3）或共晶組織（如W18Cr4V）。

㈢對鋼中相變過程的影響

1、對奧氏體化的影響

⑴對奧氏體形成速度的影響：除Ni、Co外，都減緩奧氏體化過程。

2、對過冷奧氏體轉變的影響

⑴對C曲線和淬透性的影響：除Co外，凡溶入奧氏體的合金元素均使

C曲線右移，淬透性提高。常用提高淬透性的元素為Mn、Si、Cr、Ni、

Bo

⑵對奧氏體晶粒長大傾向的影響：

碳、氮化物形成元素阻礙奧氏體晶粒長大Mn、P促進長大。

3、對回火轉變的影響

⑴提高耐回火性：

淬火鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力稱耐回火性。

⑵產生二次硬化

含高W、Mo、Cr、V鋼淬火后回火時，硬度不僅不下降，反而升高的現(xiàn)

象稱二次硬化。

⑶防止第二類回火脆性

加W、Mo可防止第二類回火脆性。

三、合金結構鋼和合金工具鋼

1.合金結構鋼

含碳量以萬分之一為單位標出（兩位數字）如40Cr、60Si2Mn

2.工具鋼和特殊性能鋼

含碳量以千分之一為單位標出（一位數字）如8MnSi、4Crl3

*說明

①低合金工具鋼含碳量大于1.00%時，不標含碳量，如CrWMn（1.0版）

②高速鋼不標含碳量，如W18Cr4V（含0.75%C）

③滾動軸承鋼不標含碳量，如GCrl5（1.0%C）

④高鎰鋼不標含碳量，如ZGMnl3（0.75?1.45%C）

⑤珠光體耐熱鋼含碳量標注同結構鋼，如15CrMo

⑥鑄鋼在牌號前加“ZG”，余同結構鋼，如ZG20CH3

⑦不銹鋼和耐熱鋼

當含碳量為0.1%-0.03%時,以“0”表示，如“0Crl8Ni9”（含碳

量上限為0.08%）

當含碳量為0.03%-0.01%時（超低碳）,以“03”標，如“03Crl9Nil0”

（含碳量上限為0.03%）

當含碳量W0.01%時（極低碳），以“01”表示，如“01Crl9Nill”（含

碳量上限為0.01%）

*注:舊牌號:WO.O8%C時,標“0”;WO.O3%C時,標“00”

四、典型材料

（一）碳素結構鋼

1、成分：＜0.4%C,P、S量較多。

2、性能：可焊性、塑性好。

3、熱處理：熱軋空冷態(tài)下使用。

4、使用狀態(tài)下組織：F+P

（二）低合金高強度結構鋼

1、性能要求：

⑴高強度及足夠韌性。

⑵良好的焊接性能、耐蝕性及低的冷脆轉變溫度。

2、成分特點：低碳（W0.2%C）、主加Mn

①Mn:強化鐵素體，增加珠光體的量，降低脆轉溫度。

②V、Ti、Nb:起細化晶粒和彌散強化作用。

③Cu、P可提高耐蝕性，RE可提高韌性、疲勞極限。

3、熱處理：熱軋空冷后使用

4、使用狀態(tài)下組織：F+P

5、用途：

Q345鋼（16Mn）綜合性能好，用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼結構。

Q390鋼含V、Ti、Nb,強度高，用于中等壓力的壓力容器。

Q460鋼含Mo、B,正火組織為反強度高，用于石化中溫高壓容器。

（三）滲碳鋼一一制造滲碳零件的鋼種

1、性能要求：

（1）表硬里韌

⑵良好淬透性和滲碳能力。

2、成分特點：低碳(0.l~0.25%C),加Cr、Mn、Ni、B等元素

①Cr、Mn、Ni、B：提高淬透性

②Cr、Mn、Ni：強化鐵素體

③W、Mo、Ti、V：細化晶粒

3、熱處理特點

滲碳件的加工工藝路線為：下料一鍛造一正火一機加工一滲碳一淬火

+低溫回火

正火目的為調整硬度，便于切削加工。

淬火溫度：AC1+30-50℃o

4、使用狀態(tài)下組織

心部：M回+F

表層：M“+