工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)課件

2、按冶煉方法分轉(zhuǎn)爐煉鋼轉(zhuǎn)爐鋼電爐鋼

按爐別分沸騰鋼：脫氧不充分，澆注時C與O反應(yīng)鎮(zhèn)靜鋼:脫氧充分，組織致密，成材率低.半鎮(zhèn)靜鋼：介于前兩者之間。

發(fā)生沸騰。這種鋼成材率高，但不致密.按脫氧程度分特殊鎮(zhèn)靜鋼第4節(jié)金屬材料

1.4.1碳鋼工業(yè)用鋼按化學(xué)成分分為碳素鋼和合金鋼兩大類。碳素鋼是指含碳量低于2.11%的鐵碳合金。3、碳鋼的分類、編號和用途第4節(jié)金屬材料

1.4.1碳鋼碳素鋼第4節(jié)金屬材料3、碳鋼的分類（1）按化學(xué)成分分含碳量

中碳鋼0.25~0.6%C高碳鋼

0.6%C低碳鋼

0.25%C1.4.1碳鋼鋼類碳素鋼合金鋼P(yáng)SPS普通質(zhì)量鋼≤0.045≤0.045≤0.045≤0.045優(yōu)質(zhì)鋼≤0.035≤0.035≤0.035≤0.035高級優(yōu)質(zhì)鋼≤0.030≤0.030≤0.025≤0.025特級優(yōu)質(zhì)鋼≤0.025≤0.020≤0.025≤0.015第4節(jié)金屬材料

（2）按質(zhì)量分鋼的質(zhì)量是以磷、硫的含量來劃分的。分普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼和特級優(yōu)質(zhì)鋼.根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，各質(zhì)量等級鋼的磷、硫含量如下：

(3)按用途分類碳素結(jié)構(gòu)鋼用于制造各種工程構(gòu)件，如橋梁、船舶、建筑構(gòu)件等，及機(jī)器零件(如齒輪、軸、連桿、螺母等)。碳素工具鋼用于制造各種刀具、量具、模具等，一般為高碳鋼，在質(zhì)量上都是優(yōu)質(zhì)鋼或高級優(yōu)質(zhì)鋼。第4節(jié)金屬材料

2）碳鋼的牌號和用途牌號質(zhì)量等級化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%脫氧方法CMnSiSP不大于Q235A0.14～0.220.30～0.650.0350.0450.045F，b，ZB0.14～0.200.30～0.70C≤0.180.35～0.800.0450.040ZD≤0.170.035TZQ255A0.18～0.280.40～0.700.300.0500.045F，b，ZB0.045第4節(jié)金屬材料

（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號推薦熱處理機(jī)械性能硬度（HB）正火溫度/℃淬火溫度/℃回火溫度/℃σb/MPaσs/MPaδ5/%ψ/%未處理退火鋼08F930≥295≥175≥35≥60≤13115920≥375≥225≥27≥55≤14320910≥410≥245≥25≥55≤156

45850840600≥600≥355≥16≥40≤229≤197

65810≥695≥410≥10≥30≤255≤229

第4節(jié)金屬材料

(3)碳素工具鋼

牌號化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%淬火溫度/℃回火溫度/℃CMnSiSP不大于T80.75～0.84≤0.400.350.030.035780～800180～200T100.95～1.04≤0.400.350.030.035760～780180～200T121.15～1.24≤0.400.350.020.035760～780180～200第4節(jié)金屬材料

1.4.2鑄鋼鑄鋼是將冶煉的鋼水直接鑄造成形為零件而不需鍛軋成形的鋼種。鑄鋼是重要的金屬結(jié)構(gòu)材料之一，其工藝設(shè)備簡單、生產(chǎn)效率高、成本低，因而應(yīng)用廣泛。鑄鋼主要用于制造形狀復(fù)雜，綜合力學(xué)性能要求較高，其他加工方法成形困難的零件，例如機(jī)車車輪、船舶錨鏈、重型機(jī)械齒輪、軸、軋鋼機(jī)機(jī)架、軸承座、電站汽輪機(jī)缸體、閥體等。1.4.2鑄鋼1．鑄鋼的分類與編號鑄鋼牌號化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%力學(xué)性能（≥）應(yīng)用舉例CSiMnP、Sσb/MPaσs/MPaδ5/%αK/J/cm2ZG230-4500.30.500.900.044502302245軋鋼機(jī)架、車輛搖枕ZG270-5000.45002701835飛輪、汽缸、齒輪、軸承箱ZG310-5700.50.605703101530聯(lián)軸器、重載機(jī)架1.4.2鑄鋼2．碳素鑄鋼的化學(xué)成分與力學(xué)性能碳是影響鑄造碳鋼件性能的主要元素。在亞共析鋼范圍內(nèi)，隨碳含量增加，鑄鋼的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降。隨碳含量增加，抗拉強(qiáng)度比屈服強(qiáng)度提高得更快。當(dāng)碳含量超過0.5％后，屈服強(qiáng)度不僅不再提高，反而有所下降，由于塑性和韌性的顯著下降，硬度過高，使鋼的切削加工性能惡化。1.4.2鑄鋼3．鑄鋼的組織與熱處理對于鑄造中碳鋼而言，由于澆注時往往溫度過高，冷速慢，造成奧氏體晶粒粗大，易形成魏氏組織，使塑性和韌性惡化。魏氏組織是指鐵素體以與原奧氏體晶界呈一定角度的片狀或針狀存在于珠光體中形成的組織?？赏ㄟ^退火、正火和調(diào)質(zhì)等熱處理工藝來改善鑄件的組織，消除偏析和內(nèi)應(yīng)力。經(jīng)退火或正火處理后的鑄造碳鋼件組織由細(xì)小的鐵素體和珠光體組成，使力學(xué)性能提高。1.4.2鑄鋼1.4.3鑄鐵鑄鐵是碳含量大于2.11％并含有較多硅、錳、硫、磷等元素的多元鐵基合金。鑄鐵具有許多優(yōu)良的性能及有生產(chǎn)簡便、成本低廉等優(yōu)點，因而是應(yīng)用最廣泛的金屬材料之一。例如，機(jī)床床身、內(nèi)燃機(jī)的汽缸體、缸套、活塞環(huán)及軸瓦、曲軸等都可由鑄鐵制造。1、鑄鐵的石墨化過程1）Fe-Fe3C和Fe-G(石墨)雙重相圖Fe3C是亞穩(wěn)相，在一定條件下將發(fā)生分解：

Fe3C→3Fe+C（石墨）共晶白口鑄鐵F基體球墨鑄鐵1.4.3鑄鐵L+GL+Fe3C1.4.3鑄鐵存在兩個鐵碳相圖：Fe-Fe3C和Fe-G雙重相圖石墨是碳的單質(zhì)之一，其強(qiáng)度、塑性、韌性幾乎為零。鑄鐵中的碳除少量固溶于基體中外，主要以化合態(tài)的滲碳體(Fe3C)和游離態(tài)的石墨(G)兩種形式存在。1.4.3鑄鐵2）鑄鐵的石墨化過程鑄鐵中的碳原子析出形成石墨的過程稱為石墨化。鑄鐵中的石墨可以在結(jié)晶過程中直接析出,也可以由滲碳體加熱時分解得到。1.4.3鑄鐵表1-11鑄鐵的石墨化程度與其組織之間的關(guān)系（以共晶鑄鐵為例）石墨化進(jìn)行程度鑄鐵的顯微組織鑄鐵類型第一階段石墨化第二階段石墨化完全進(jìn)行完全進(jìn)行F+G灰口鑄鐵部分進(jìn)行F+P+G灰口鑄鐵未進(jìn)行P+G灰口鑄鐵部分進(jìn)行未進(jìn)行Ld’+P+G麻口鑄鐵未進(jìn)行未進(jìn)行Ld白口鑄鐵1.4.3鑄鐵3)影響石墨化的因素

1.4.3鑄鐵2、鑄鐵的特點及分類1）鑄鐵的組織特點鋼的基體+G（石墨）基體組織有鐵素體、珠光體和鐵素體加珠光體三種.1.4.3鑄鐵⑵耐磨性能好由于石墨本身有潤滑作用。⑶消振性能好由于石墨可以吸收振動能量。⑷鑄造性能好由于鑄鐵硅含量高,成分接近于共晶.⑸切削性能好由于石墨使車屑容易脆斷，不粘刀.2）鑄鐵的性能特點⑴力學(xué)性能低由于石墨相當(dāng)于鋼基體中的裂紋或空洞，破壞了基體的連續(xù)性，且易導(dǎo)致應(yīng)力集中。鑄鐵與鑄鋼的強(qiáng)度比較3常用鑄鐵1）灰鑄鐵灰鑄鐵是指石墨呈片狀分布的灰口鑄鐵。其產(chǎn)量約占鑄鐵總產(chǎn)量的80%以上。（1）灰鑄鐵的組織灰鑄鐵的組織是由液態(tài)鐵水緩慢冷卻時通過石墨化過程形成的，其基體組織有鐵素體、珠光體和鐵素體加珠光體三種。1.4.3鑄鐵

鑄鐵箱體灰鑄鐵的顯微組織

鐵素體灰鑄鐵珠光體灰鑄鐵鐵素體加珠光體灰鑄鐵石墨片的三維形貌1.4.3鑄鐵常對灰鑄鐵進(jìn)行孕育處理，以細(xì)化片狀石墨。常用的孕育劑有硅鐵和硅鈣合金。經(jīng)孕育處理的灰鑄鐵稱為孕育鑄鐵.

孕育處理前孕育處理后硅鐵硅鈣（2）灰鑄鐵的熱處理熱處理只改變基體組織，不改變石墨形態(tài)?；诣T鐵強(qiáng)度只有碳鋼的30~50%,熱處理強(qiáng)化效果不大?；诣T鐵常用的熱處理有：①消除內(nèi)應(yīng)力退火(人工時效)②消除白口組織退火③表面淬火

灰鑄鐵件汽缸套活塞環(huán)1.4.3鑄鐵（3）用途制造承受壓力和震動的零件,如機(jī)床床身、各種箱體、殼體、泵體、缸體。變速箱體大型船用柴油機(jī)汽缸體(HT-300)重型機(jī)床床身(HT-250)1.4.3鑄鐵2）球墨鑄鐵石墨呈球形的灰口鑄鐵。由液態(tài)鐵水經(jīng)石墨化得到.（1）球墨鑄鐵的組織：基體（F、F+P、P）+球狀G球狀石墨是液態(tài)鐵水經(jīng)球化處理得到的.球化劑為鎂、稀土和稀土鎂。為避免白口，并使石墨細(xì)小均勻，在球化處理同時還進(jìn)行孕育處理。常用孕育劑為硅鐵和硅鈣合金.球墨鑄鐵的顯微組織

鐵素體加珠光體球墨鑄鐵

鐵素體球墨鑄鐵

珠光體球墨鑄鐵

球墨鑄鐵中的石墨球

1.4.3鑄鐵（2）球墨鑄鐵的性能強(qiáng)度是碳鋼的70~90%。球墨鑄鐵的突出特點是屈強(qiáng)比(

0.2/

b)高，約為0.7~0.8，而鋼一般只有0.3~0.5.（3）球墨鑄鐵的熱處理可進(jìn)行各種熱處理，如退火、正火、淬火加回火、等溫淬火等.1.4.3鑄鐵球墨鑄鐵的熱處理特點是：①奧氏體化溫度比碳鋼高，由于硅含量高;②淬透性比碳鋼高;③奧氏體中碳含量可控。制品(軋輥與輥環(huán))組織貝氏體基球墨鑄鐵（4）球墨鑄鐵的用途承受震動、載荷大的零件，如曲軸、下水井蓋、排水管等。核燃料貯存運(yùn)輸容器(QT350-22)1.4.3鑄鐵1.4.3鑄鐵壓縮機(jī)殼體汽車曲軸3）、蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的一種新型鑄鐵.蠕墨鑄鐵是液態(tài)鐵水經(jīng)蠕化處理和孕育處理得到的.蠕化劑為稀土硅鐵鎂合金、

稀土硅鐵合金、稀土硅鐵鈣合金等。蠕墨鑄鐵的組織：基體（F、F+P、P）+蠕蟲狀G1.4.3鑄鐵蠕墨鑄鐵的顯微組織蠕墨鑄鐵的強(qiáng)度、塑性和抗疲勞性能優(yōu)于灰鑄鐵，其力學(xué)性能介于灰鑄鐵與球墨鑄鐵之間。珠光體基體鐵素體基體1.4.3鑄鐵灰鑄鐵灰鑄鐵蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵灰鑄鐵蠕墨鑄鐵球墨鑄鐵1.4.3鑄鐵常用于制造承受熱循環(huán)載荷的零件和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、強(qiáng)度要求高的鑄件。如玻璃模具、柴油機(jī)汽缸、汽缸蓋、排氣閥、液壓閥的閥體、耐壓泵的泵體等。

制動鼓玻璃模具1.4.3鑄鐵4）可鍛鑄鐵石墨呈團(tuán)絮狀的灰口鑄鐵，是由白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火獲得的。（1）可鍛鑄鐵的組織：基體(F、P)＋團(tuán)絮狀G鐵素體基體可鍛鑄鐵又稱黑心可鍛鑄鐵。（2）可鍛鑄鐵的性能：強(qiáng)度為碳鋼的４0~７0%，接近于鑄鋼。名為可鍛，實不可鍛1.4.3鑄鐵可鍛鑄鐵石墨化退火工藝曲線

可鍛鑄鐵的顯微組織

黑心可鍛鑄鐵

珠光體可鍛鑄鐵

可鍛鑄鐵的石墨化退火1.4.3鑄鐵（3）可鍛鑄鐵的用途用于制造形狀復(fù)雜且承受振動載荷的薄壁小型件，如汽車、拖拉機(jī)的前后輪殼、管接頭、低壓閥門等?？慑戣T鐵管件1.4.3鑄鐵1.4.4鋁及鋁合金

1、鋁及鋁合金性能特點

純鋁具有銀白色金屬光澤,密度小(2.72),熔點低(660.4℃),導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能優(yōu)良。耐大氣腐蝕，易于加工成形.具有面心立方晶格，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，無磁性。鋁合金制造的機(jī)翼1.4.4鋁及鋁合金

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。

鋁合金型材鋁鑄件可將鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。變形鋁合金又分為可熱處理強(qiáng)化和不可熱處理強(qiáng)化兩類.鋁合金分類示意圖2、鋁合金的分類鋁合金一般具有有限固溶型共晶相圖。3、鋁合金的熱處理

并淬火后獲得過飽和的單相固溶體組織的處理。時效是指將過飽和的固溶體加熱到固溶線以下某溫度保溫，以析出彌散強(qiáng)化相的熱處理。

可熱處理強(qiáng)化變形鋁合金的熱處理方法：固溶處理+時效。固溶處理是指將合金加熱到固溶線以上，保溫加熱固溶淬火過飽和時效析出1.4.4鋁及鋁合金

在室溫下進(jìn)行的時效稱自然時效；在加熱條件下進(jìn)行的時效稱人工時效。時效強(qiáng)化效果與加熱溫度和保溫時間有關(guān)。溫度一定時，隨時效時間延長，時效曲線上出現(xiàn)峰值，超過峰值時間,析出相聚集長大，強(qiáng)度下降，為過時效。隨時效溫度提高，峰值強(qiáng)度下降，出現(xiàn)峰值的時間提前。含4%Cu鋁合金的時效曲線

時效時間/d4、鋁合金的牌號、性能及用途

1、變形鋁合金⑴變形鋁及鋁合金牌號表示方法根據(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)字體系牌號或采用國標(biāo)規(guī)定的四位字符牌號。1.4.4鋁及鋁合金

1）常用變形鋁合金①防銹鋁合金主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。Mn和Mg主要作用是衛(wèi)星天線（LF2）

提高抗蝕能力和塑性，并起固溶強(qiáng)化作用。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。

1.4.4鋁及鋁合金

1.4.4鋁及鋁合金

常用的Al-Mn系合金有3A21，其抗蝕性和強(qiáng)度高于純鋁，用于制造油罐、油箱、管道、鉚釘?shù)刃枰獜澢?、沖壓加工的零件。常用的Al-Mg系合金有5A05,

其密度比

純鋁小，強(qiáng)度比Al-Mn合金高，在航空工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，如制造管道、容器、鉚釘及承受中等載荷的零件。1.4.4鋁及鋁合金

（2）硬鋁合金主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量Mn?？蛇M(jìn)行時效強(qiáng)化，也可進(jìn)行變形強(qiáng)化。強(qiáng)度、硬度高，加工性能好，耐蝕性低于防銹鋁。常用硬鋁合金如2A11、2A12等，用于制造沖壓件、模鍛件和鉚接件，如螺旋槳、梁、鉚釘?shù)?

飛機(jī)翼梁(腹板為硬鋁合金)③超硬鋁合金屬Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量Cr和Mn。時效強(qiáng)化效果超過硬鋁合金.熱態(tài)塑性好，但耐蝕性差。常用合金有7A04、7A09等，主要用于工作溫度較低、受力較大的結(jié)構(gòu)件,如飛機(jī)大梁、起落架等.飛機(jī)主起落架1.4.4鋁及鋁合金

④鍛鋁合金Al-Cu-Mg-Si系合金可鍛性好，力學(xué)性能高，用于形狀復(fù)雜的鍛件和模鍛件，如噴氣發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)葉輪、導(dǎo)風(fēng)輪等.Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐熱鍛鋁合金常用牌號有2A70、2A80、2A90等。用于制造150~225℃下工作的零件，如壓氣機(jī)葉片、超音速飛機(jī)蒙皮等。戰(zhàn)斗機(jī)

(所用材料大部分是鋁合金)高比強(qiáng)鋁合金機(jī)翼1.4.4鋁及鋁合金

2、鑄造鋁合金包括：Al-Si系：代號為ZL1+兩位數(shù)字順序號Al-Cu系：代號為ZL2+兩位數(shù)字順序號Al-Mg系：代號為ZL3+兩位數(shù)字順序號Al-Zn系：代號為ZL4+兩位數(shù)字順序號⑴Al-Si系鑄造鋁合金

又稱硅鋁明。其中ZL102(ZAlSi12)是含12%Si的鋁硅二元合金，稱為簡單硅鋁明.577℃12.7%1.4.4鋁及鋁合金

在普通鑄造條件下，ZL102組織幾乎全部為共晶體，由粗針狀的硅晶體和

固溶體組成，強(qiáng)度和塑性都較差。生產(chǎn)上通常用鈉鹽變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理,得到細(xì)小均勻的共晶體加一次

固溶體組織，以提高性能。未變質(zhì)處理

經(jīng)變質(zhì)處理

ZL102的鑄態(tài)組織1.4.4鋁及鋁合金

加入其他合金元素的鋁硅鑄造合金稱復(fù)雜(或特殊)硅鋁明。Al-Si系鑄造鋁合金的鑄造性能好，具有優(yōu)良的耐蝕性、耐熱性和焊接性能?；钊?裙部為鋁硅合金)用于制造飛機(jī)、儀表、電動機(jī)殼體、汽缸體、風(fēng)機(jī)葉片、發(fā)動機(jī)活塞等。1.4.4鋁及鋁合金

⑵Al-Cu系鑄造鋁合金這類合金的耐熱性好，強(qiáng)度較高；但密度大，鑄造性能、耐蝕性能差，強(qiáng)度低于Al-Si系合金。汽缸頭常用代號有ZL201、ZL203等。主要用于制造在較高溫度下工作的高強(qiáng)零件，如內(nèi)燃機(jī)汽缸頭、汽車活塞等。1.4.4鋁及鋁合金

⑶Al-Mg系鑄造鋁合金這類合金的耐蝕性好，強(qiáng)度高，密度小；但鑄造性能差,耐熱性低。常用代號為ZL301、ZL303

等。

主要用于制造外形簡單、承受沖擊載荷、在腐蝕性介質(zhì)下工作的零件,如艦船配件、氨用泵體等。鼓風(fēng)機(jī)密封件等(ZL102、301)1.4.4鋁及鋁合金

⑷Al-Zn系鑄造鋁合金這類合金的鑄造性能好，強(qiáng)度較高，可自然時效強(qiáng)化；但密度大，耐蝕性較差。大型空壓機(jī)活塞(ZL401)常用代號為ZL401(ZAlZn11Si7)、ZL402(ZAlZn6Mg)等.主要用于制造形狀復(fù)雜受力較小的汽車、飛機(jī)、儀器零件。鑄造鋁合金鋁鋅系合金鋁鎂系合金鋁銅系合金鋁硅系合金鑄造、機(jī)械性能良好高溫強(qiáng)度高（耐熱），易腐蝕強(qiáng)度、塑性高，耐腐蝕，鑄造時易氧化強(qiáng)度高，易腐蝕，價格低1.4.4鋁及鋁合金1、銅及銅合金的性能特點純銅呈紫紅色，故又稱紫銅,具有面心立方晶格，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，無磁性。塑性好.純銅具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，在大氣、淡水和冷凝水中有良好的耐蝕性。熱軋銅合金1.4.5銅及銅合金銅合金常加元素為Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Be、Ti、Zr、Cr等，既提高了強(qiáng)度，又保持了純銅特性.銅合金分為黃銅、青銅、白銅三大類。銅管銅與黃銅帶2.銅及銅合金的分類、牌號及用途

1.4.5銅及銅合金1)純銅純銅牌號以“銅”的漢語拼音字首“T”加順序號表示，順序數(shù)字越大，純度越低。我國工業(yè)純銅有三個牌號：即一號銅(wt(Cu)=99.95％)、二號銅(wt(Cu)=99.90％)、三號銅(wt(Cu)=99.7％)其代號分別為T1、T2、T3。1.4.5銅及銅合金2）銅合金（1）黃銅以鋅為主要合金元素的銅合金稱為黃銅。黃銅按化學(xué)成分可分為普通黃銅和特殊黃銅。按工藝可分為加工黃銅和鑄造黃銅。

黃銅鑄件黃銅棒①、普通黃銅銅與鋅的二元合金稱為普通黃銅。加工普通黃銅的牌號為：H(黃)+表示銅平均百分含量的數(shù)字，如H68。從銅鋅合金相圖可以看出黃銅有

和

+

’兩種組織，分別稱單相黃銅和兩相黃銅。

1.4.5銅及銅合金單相黃銅塑性好。常用牌號有H80、H70、

H68。適于制造冷變形零件，如彈殼、冷凝器管等。兩相黃銅熱塑性好,強(qiáng)度高.常用牌號有H59、H62。適于制造受力件，如墊圈、彈簧、導(dǎo)管、散熱器等。汽車機(jī)油泵襯套1.4.5銅及銅合金2、特殊黃銅在普通黃銅的基礎(chǔ)上加入Al、

Si、Mn、Pb等元素形成特殊黃銅。加工特殊黃銅的牌號為：H(黃)+主加元素符號(Zn除外)+銅平均百分含量+主加元素平均百分含量,如HPb59-1.特殊黃銅強(qiáng)度、耐蝕性比普通黃銅好，鑄造性能改善。黃銅制品黃銅棒1.4.5銅及銅合金常用牌號有HPb63-3、HAl60-1-1、HSn62-1、HFe59-1-1、ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4等.主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齒輪、螺旋槳、軸承、襯套及閥體等。

1.4.5銅及銅合金⑵、青銅除黃銅和白銅外的其他銅合金統(tǒng)稱為青銅。加工青銅的牌號為：Q+主加元素符號及其平均百分含量+其他元素平均百分含量如QSn4-3(含4%Sn、3%Zn).常用青銅有錫青銅、鋁青銅、鈹青銅、硅青銅、鉛青銅等。

青銅制品1.4.5銅及銅合金1、錫青銅是以錫為主加元素的銅合金，錫含量一般為3~14%。錫青銅鑄造流動性差，鑄件密度低，易滲漏，但體積收縮率小。錫青銅耐蝕性良好，在大氣、海水及無機(jī)鹽溶液中的耐蝕性比純銅和黃銅好，但在硫酸、鹽酸和氨水中的耐蝕性較差。

Cu-Sn相圖1.4.5銅及銅合金主要用于耐蝕承載件,如彈簧、軸承、齒輪軸、蝸輪、墊圈等。錫青銅管船用青銅軟管快速接頭閥(錫青銅閥體、閥蓋)1.4.5銅及銅合金熱處理:是指將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻,以改變鋼的組織結(jié)構(gòu),獲得所需要性能的一種工藝.（改善鋼的性能）為簡明表示熱處理的基本工藝過程，通常用溫度—時間坐標(biāo)繪出熱處理工藝曲線。

1.5熱處理1.5熱處理熱處理是一種重要的加工工藝，在制造業(yè)被廣泛應(yīng)用。在機(jī)床制造中約60~70%的零件要經(jīng)過熱處理。在汽車、拖拉機(jī)制造業(yè)中需熱處理的零件達(dá)70~80%。模具、滾動軸承100%需經(jīng)過熱處理?？傊匾慵夹柽m當(dāng)熱處理后才能使用。滾動軸承1.5熱處理熱處理特點:熱處理區(qū)別于其他加工工藝如鑄造、壓力加工等的特點是，只通過改變工件的組織來改變性能，而不改變其形狀。

鑄造軋制

熱處理適用范圍:只適用于固態(tài)下發(fā)生相變的材料，不發(fā)生固態(tài)相變的材料不能用熱處理強(qiáng)化。

依加熱、冷卻方式等不同，將熱處理工藝分類如下：表面淬火—感應(yīng)加熱、火焰加熱、其他熱處理普通熱處理表面熱處理熱處理退火正火淬火回火真空熱處理形變熱處理激光熱處理控制氣氛熱處理電接觸加熱等化學(xué)熱處理—滲碳、氮化、碳氮共滲、滲其他元素等1.5.1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變加熱是熱處理的第一道工序。加熱分兩種：一種是在A1以下加熱，不發(fā)生相變；另一種是在臨界點以上加熱，以獲得均勻的奧氏體組織，稱奧氏體化。1、奧氏體的形成過程奧氏體化也是形核和長大的過程，分為四步?，F(xiàn)以共析鋼為例說明：第一步奧氏體晶核形成:首先在

與Fe3C相界形核.第二步奧氏體晶核長大：

晶核通過碳原子的擴(kuò)散向

和Fe3C方向長大。第三步殘余Fe3C溶解：鐵素體的成分、結(jié)構(gòu)更接近于奧氏體，因而先消失。殘余的Fe3C隨保溫時間延長繼續(xù)溶解直至消失。1.5.1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變第四步奧氏體成分均勻化:Fe3C溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通過長時間保溫使奧氏體成分趨于均勻。溫度，℃共析鋼奧氏體化曲線（875℃退火）1.5.1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變2、影響奧氏體晶粒長大的因素⑴加熱溫度和保溫時間:加熱溫度高、保溫時間長,

晶粒粗大.⑵加熱速度:速度越快,過熱度越大,形核率越高,晶粒越細(xì).⑶合金元素：阻礙奧氏體晶粒長大的元素：Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、Al等碳化物和氮化物形成元素。析出顆粒對黃銅晶界的釘扎Nb/%奧氏體晶粒尺寸/μmNb、Ti對奧氏體晶粒的影響1.5.1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變亞共析鋼和過共析鋼的奧氏體化過程與共析鋼基本相同。但由于先共析

或二次Fe3C的存在,要獲得全部奧氏體組織,必須相應(yīng)加熱到Ac3或Accm以上.3、奧氏體晶粒長大及其影響因素1、奧氏體晶粒長大奧氏體化剛結(jié)束時的晶粒度稱起始晶粒度，此時晶粒細(xì)小均勻。隨加熱溫度升高或保溫時間延長，奧氏體晶粒將進(jìn)一步長大，這也是一個自發(fā)的過程。奧氏體晶粒長大過程與再結(jié)晶晶粒長大過程相同。1.5.1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變

溫來判斷。

晶粒度為1-4級的是本質(zhì)粗晶粒鋼,5-8級的是本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。前者晶粒長大傾向大，后者晶粒長大傾向小。

在給定溫度下奧氏體的晶粒度稱實際晶粒度。加熱時奧氏體晶粒的長大傾向稱本質(zhì)晶粒度。通常將鋼加熱到940

10℃奧氏體化后，設(shè)法把奧氏體晶粒保留到室促進(jìn)奧氏體晶粒長大的元素：Mn、P、C、N。⑷原始組織:平衡狀態(tài)的組織有利于獲得細(xì)晶粒。奧氏體晶粒粗大，冷卻后的組織也粗大，降低鋼的常溫力學(xué)性能，尤其是塑性。因此加熱得到細(xì)而均勻的奧氏體晶粒是熱處理的關(guān)鍵問題之一。真空熱處理爐箱式可控氣氛多用爐1.5.1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變1.5.2鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變冷卻是熱處理更重要的工序,有連續(xù)冷卻和等溫冷卻。1、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變處于臨界點A1以下的奧氏體稱過冷奧氏體。過冷奧氏體是非穩(wěn)定組織，遲早要發(fā)生轉(zhuǎn)變。隨過冷度不同，過冷奧氏體將發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變?nèi)N類型轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)以共析鋼為例說明：1.5.2鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變1、珠光體的組織形態(tài)及性能過冷奧氏體在A1到550℃間將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類型組織，它是鐵素體與滲碳體片層相間的機(jī)械混合物，根據(jù)片層厚薄不同,又細(xì)分為珠光體、索氏體和托氏體.鹽浴熱處理1.5.2鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變（1）高溫轉(zhuǎn)變形成溫度為A1-650℃，片層較厚，500倍光鏡下可辨，用符號P表示.光鏡下形貌電鏡下形貌1.5.2鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變索氏體形成溫度為650~600℃，片層較薄.800-1000倍光鏡下可辨，用符號S表示。電鏡形貌光鏡形貌1.5.2鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變托氏體形成溫度為600-550℃，片層極薄，電鏡下可辨，用符號T表示。電鏡形貌光鏡形貌珠光體、索氏體、托氏體三種組織無本質(zhì)區(qū)別，只是形態(tài)上的粗細(xì)之分，因此其界限也是相對的.片間距

bHRC

片間距越小，鋼的強(qiáng)度、硬度越高，而塑性和韌性略有改善。珠光體轉(zhuǎn)變過程珠光體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。滲碳體晶核首先在奧氏體晶界上形成，在長大過程中，其兩側(cè)奧

長大，形成一個珠光體團(tuán)。珠光體轉(zhuǎn)變是擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。氏體的含碳量下降，促進(jìn)了鐵素體形核，兩者相間形核并珠光體轉(zhuǎn)變過程1.5.2鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變（2）中溫轉(zhuǎn)變過冷奧氏體在550℃-230℃(Ms)間將轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w類型組織，貝氏體用符號B表示。根據(jù)其組織形態(tài)不同，貝氏體又分為上貝氏體(B上)和下貝氏體(B下).上貝氏體下貝氏體1.5.2鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變上貝氏體形成溫度為550-350℃。在光鏡下呈羽毛狀.在電鏡下為不連續(xù)棒狀的滲碳體分布于自奧氏體晶界向晶內(nèi)平行生長的鐵素體條之間。光鏡下電鏡下1.5.2鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變下貝氏體形成溫度為350-230℃(Ms)在光鏡下呈竹葉狀。光鏡下上貝氏體強(qiáng)度與塑性都較低，無實用價值。下貝氏體除了強(qiáng)度、硬度較高外，塑性、韌性也較好，即具有良好的綜合力學(xué)性能，是生產(chǎn)上常用的強(qiáng)化組織之一。

2、貝氏體轉(zhuǎn)變過程貝氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變時,首先在奧氏體中的貧碳區(qū)形成鐵素體晶核，其含碳量介于奧氏體與平衡鐵素體之間，為過飽和鐵素體。當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較高（550-350℃)時，條片狀鐵素體從奧氏體晶界向晶內(nèi)平行生長，隨鐵素體條伸長和變寬，其碳原子向條間奧氏體富集，最后在鐵素體條間析出Fe3C短棒，奧氏體消失，形成B上。上貝氏體轉(zhuǎn)變過程貝氏體轉(zhuǎn)變屬半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，即只有碳原子擴(kuò)散而鐵原子不擴(kuò)散，晶格類型改變是通過切變實現(xiàn)的。

當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較低（350-230℃)時，鐵素體在晶界或晶內(nèi)某些晶面上長成針狀，由于碳原子擴(kuò)散能力低,其遷移不能逾越鐵素體片的范圍，碳在鐵素體的一定晶面上以斷續(xù)碳化物小片的形式析出。

下貝氏體轉(zhuǎn)變1.5.2鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變2）馬氏體轉(zhuǎn)變當(dāng)奧氏體過冷到230℃(Ms)以下將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體類型組織。該轉(zhuǎn)變是強(qiáng)化鋼的重要途徑之一。1、馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)碳在

-Fe中的過飽和固溶體稱馬氏體,用M表示.馬氏體轉(zhuǎn)變時，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中.1.5.2鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變(1)馬氏體轉(zhuǎn)變的特點過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體是一種非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，因轉(zhuǎn)變溫度很低，鐵和碳原子都不能進(jìn)行擴(kuò)散；馬氏體的形成速度很快，奧氏體冷卻到Ms點以下后，無孕育期，瞬時轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體；馬氏體轉(zhuǎn)變是不徹底的，總要殘留少量奧氏體；馬氏體形成時產(chǎn)生很大的應(yīng)力；馬氏體具有體心正方晶格（a=b≠c）軸比c/a

稱馬氏體的正方度。C%越高，正方度越大，正方畸變越嚴(yán)重。當(dāng)＜0.25%C時,c/a=1,此時馬氏體為體心立方晶格.（2）馬氏體的形態(tài)主要取決于其含碳量C%小于0.2%時，組織幾乎全部是板條馬氏體。C%大于1.0%C時幾乎全部是針狀馬氏體.C%在0.2~1.0%之間為板條與針狀的混合組織。馬氏體形態(tài)與含碳量的關(guān)系0.45%C0.2%C1..2%C1.5.2鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變高硬度是馬氏體性能的主要特點。馬氏體的硬度主要取決于其含碳量。含碳量增加，其硬度增加。當(dāng)含碳量大于0.6%時，其硬度趨于平緩。合金元素對馬氏體硬度的影響不大。馬氏體硬度、韌性與含碳量的關(guān)系C%2、亞共析鋼和過共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變1-68亞共析鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變1.5.3鋼的普通熱處理將組織偏離平衡狀態(tài)的鋼加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時間，然后緩慢冷卻(一般為隨爐冷卻)，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝叫做退火。退火目的⑴調(diào)整硬度，便于切削加工。適合加工的硬度為170-250HB。⑵消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工中變形。⑶細(xì)化晶粒，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。

1.退火1.5.3鋼的普通熱處理退火的種類很多，常用的有完全退火、等溫退火、球化退火、擴(kuò)散退火、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火。1）完全退火將工件加熱到Ac3+30~50℃保溫后緩冷的退火工藝，主要用于亞共析鋼.1.5.3鋼的普通熱處理2）等溫退火亞共析鋼加熱到Ac3+30~50℃,共析、過共析鋼加熱到Ac1+30~50℃，保溫后快冷到Ar1以下的某一溫度下停留，待相變完成后出爐空冷。等溫退火可縮短工件在爐內(nèi)停留時間，更適合于孕育期長的合金鋼.1.5.3鋼的普通熱處理3）球化退火球化退火是將鋼中滲碳體球狀化的退火工藝。它是將工件加熱到Ac1+30~50℃保溫后緩冷，或

者加熱后冷卻到略低于Ar1的溫度下保溫，使珠光體中的滲碳體球化后出爐空冷。主要用于共析、過共析鋼。1.5.3鋼的普通熱處理4)擴(kuò)散退火為減少鋼錠、鑄件或鍛坯的化學(xué)成分和組織不均勻性，將其加熱到略低于固相線的溫度，長時間保溫并進(jìn)行緩慢冷卻的熱處理工藝，稱為擴(kuò)散退火或均勻化退火。擴(kuò)散退火后鋼的晶粒很粗大，因此一般再進(jìn)行完全退火或正火處理

1.5.3鋼的普通熱處理1、退火5)去應(yīng)力退火為消除鑄造、鍛造、焊接和機(jī)加工、冷變形等冷熱加工在工件中造成的殘留內(nèi)應(yīng)力而進(jìn)行的低溫退火，稱為去應(yīng)力退火。去應(yīng)力退火是將鋼件加熱至低于Ac1的某一溫度(一般為500～650℃)，保溫，然后隨爐冷卻，這種處理可以消除約50％～80％的內(nèi)應(yīng)力而不引起組織變化。1.5.3鋼的普通熱處理鋼材或鋼件加熱到Ac3(對于亞共析鋼)、Ac1(對于共析鋼)和Accm(對于過共析鋼)以上30～50℃，保溫適當(dāng)時間后，在自由流動的空氣中均勻冷卻的熱處理稱為正火。正火后的組織：亞共析鋼為F+S，共析鋼為S，過共析鋼為S+Fe3CⅡ。2、正火1.5.3鋼的普通熱處理1)作為最終熱處理正火可以細(xì)化晶粒，使組織均勻化，減少亞共析鋼中鐵素體，使珠光體增多并細(xì)化，從而提高鋼的強(qiáng)度、硬度和韌性。對于普通結(jié)構(gòu)鋼零件，力學(xué)性能要求不很高時，可作為最終熱處理。2)作為預(yù)先熱處理截面較大的合金結(jié)構(gòu)鋼件，在淬火或調(diào)質(zhì)處理(淬火加高溫回火)前常進(jìn)行正火，以消除魏氏組織和帶狀組織，并獲得細(xì)小而均勻的組織。對于過共析鋼可減少二次滲碳體，并使其不形成連續(xù)網(wǎng)狀，為球化退火做組織準(zhǔn)備。3)改善切削加工性能低碳鋼或低碳合金鋼退火后硬度太低，不便于切削加工。正火可提高其硬度，改善其切削加工性能。正火的應(yīng)用：1.5.3鋼的普通熱處理淬火就是將工件加熱到Ac1或Ac3以上30～50℃，保溫一定時間，然后快速冷卻(一般為油冷或水冷)，從而得到馬氏體的一種的熱處理工藝1）淬火的目的：獲得馬氏體，提高鋼的強(qiáng)度和硬度。但淬火必須和回火相配合，否則淬火后得到了高硬度、高強(qiáng)度，但塑性、韌性低，不能得到優(yōu)良的綜合機(jī)械性能。3．淬火1.5.3鋼的普通熱處理(1)淬火加熱溫度的選擇為了使淬火后得到細(xì)小而均勻的馬氏體，首先要在淬火加熱時得到細(xì)小而均勻的奧氏體。因此，加熱溫度不宜太高，只能在臨界點以上30～50℃。亞共析鋼：淬火溫度為Ac3+30~50℃；共析鋼和過共析鋼：Ac1以上30～50℃。2)鋼的淬火工藝1.5.3鋼的普通熱處理保溫時間決定于鋼的化學(xué)成分、工件尺寸、形狀、裝爐量、熱源和加熱介質(zhì)等因素，也可用實驗方法或經(jīng)驗公式和數(shù)據(jù)來估算（2）淬火冷卻介質(zhì)理想的冷卻曲線應(yīng)只在C曲線鼻尖處快冷，而在Ms附近盡量緩冷，以達(dá)到既獲得馬氏體組織，又減小理想淬火曲線示意圖MsMf

內(nèi)應(yīng)力的目的。但目前還沒有找到理想的淬火介質(zhì)。常用淬火冷卻介質(zhì)有水、鹽水、堿水、油和熔融鹽或堿等。其冷卻特點等見下頁表。1.5.3鋼的普通熱處理①水在650～550℃范圍內(nèi)冷卻能力較大，是冷卻介質(zhì)中最常用的，但要注意使用溫度，水溫不能超過30～40℃，否則冷卻能力下降。主要用于形狀簡單、大截面碳鋼零件的淬火。1.5.3鋼的普通熱處理1.5.3鋼的普通熱處理②鹽水5％～10％NaCl或NaOH等水溶液，其冷卻能力比水更強(qiáng)，在300～200℃溫度范圍時，其冷卻能力仍很強(qiáng)，同樣對減少變形不利，只能用于形狀簡單、截面尺寸較大的碳鋼工件。③油是應(yīng)用廣泛的冷卻介質(zhì)，各種礦物油。例如機(jī)油、錠子油、變壓器油和柴油等。油在300～200℃范圍內(nèi)冷卻能力低，有利于減少工件的變形和開裂。但在650～550℃時冷卻能力差，不利于碳鋼的淬火。主要用于合金鋼和小尺寸碳鋼工件的淬火。三、淬火方法采用不同的淬火方法可彌補(bǔ)介質(zhì)的不足。1、單液淬火法加熱工件在一種介質(zhì)中連續(xù)冷卻到室溫的淬火方法。操作簡單，易實現(xiàn)自動化。各種淬火方法示意圖1—單液淬火法2—雙液淬火法3—分級淬火法4—等溫淬火法1.5.3鋼的普通熱處理1.5.3鋼的普通熱處理④熔融鹽、堿為了減少零件淬火時的變形和開裂，常用鹽浴和堿浴作為淬火冷卻介質(zhì)，使用溫度范圍一般為150～500℃，冷卻能力介于油和水之間，其特點是高溫區(qū)有較強(qiáng)的冷卻能力，而在接近使用溫度時冷卻能力迅速下降，有利于減少零件變形和開裂。這種冷卻介質(zhì)適用于形狀復(fù)雜、尺寸較小和變形要求較嚴(yán)格的零件，經(jīng)常用于分級淬火和等溫淬火等工藝。1.5.3鋼的普通熱處理(3)淬火方法為了使工件淬火成馬氏體并防止變形和開裂，單純依靠選擇淬火介質(zhì)是不行的，還必須采取正確的淬火方法。最常用的淬火方法有如下四種：①單液淬火法將加熱的工件放入一種淬火介質(zhì)中一直冷卻到室溫這種方法操作簡單，容易實現(xiàn)機(jī)械化，自動化。如碳鋼在水中淬火，合金鋼在油中淬火。其缺點是不符合淬火冷卻速度的要求，水淬容易產(chǎn)生變形和裂紋，油淬容易產(chǎn)生硬度不足或硬度不均勻等現(xiàn)象。1.5.3鋼的普通熱處理②雙液淬火法工件先在一種冷卻能力強(qiáng)的介質(zhì)中冷，卻躲過鼻尖后，再在另一種冷卻能力較弱的介質(zhì)中發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的方法。如水淬油冷，油淬空冷.優(yōu)點是冷卻理想，缺點是不易掌握。用于形狀復(fù)雜的碳鋼件及大型合金鋼件。1.5.3鋼的普通熱處理③分級淬火法在Ms附近的鹽浴或堿浴中淬火，待內(nèi)外溫度均勻后再取出緩冷?？蓽p少內(nèi)應(yīng)力，用于小工件。1.5.3鋼的普通熱處理④等溫淬火法將工件在稍高于Ms的鹽浴或堿浴中保溫足夠長時間，從而獲得下貝氏體的淬火方法。經(jīng)等溫淬火零件具有良好的綜合力學(xué)性能，淬火應(yīng)力小.適用于形狀復(fù)雜及要求較高的小型件。3)鋼的淬透性和淬硬性

(1)鋼的淬透性

指鋼在淬火時獲得淬硬層的能力。淬硬層一般規(guī)定為工件表面至半馬氏體層(馬氏體量占50％)之間的區(qū)域，它的深度叫淬硬層深度。不同的鋼在同樣的條件下淬硬層深度不同，說明不同的鋼淬透性不同，淬硬層較深的鋼淬透性較好。1.5.3鋼的普通熱處理一、淬透性的概念

淬硬性是指鋼以大于臨界冷卻速度冷卻時，獲得的馬氏體組織所能達(dá)到的最高硬度。鋼的淬硬性主要決定于馬氏體的含碳量，即取決于淬火前奧氏體的含碳量。M量和硬度隨深度的變化1.5.3鋼的普通熱處理三、影響淬透性的因素鋼的淬透性取決于臨界冷卻速度Vk，Vk越小，淬透性越高。Vk取決于C曲線的位置，C曲線越靠右，Vk越小。因而凡是影響C曲線的因素都是影響淬透性的因素.即除Co外，凡溶入奧氏體的合金元素都使鋼的淬透性提高；奧氏體化溫度高、保溫時間長也使鋼的淬透性提高。

(2)影響淬透性的因素

①化學(xué)成分

C曲線距縱坐標(biāo)越遠(yuǎn)，淬火的臨界冷卻速度越小，則鋼的淬透性越好。對于碳鋼，鋼中含碳量越接近共析成分，其C曲線越靠右，臨界冷卻速度越小，則淬透性越好，即亞共析鋼的淬透性隨含碳量增加而增大，過共析鋼的淬透性隨含碳量增加而減小。除Co以外的大多數(shù)合金元素都使C曲線右移，使鋼的淬透性增加，因此合金鋼的淬透性比碳鋼好。1.5.3鋼的普通熱處理②奧氏體化溫度溫度越高，晶粒越粗，未溶第二相越少，淬透性越好。因為奧氏體晶粒粗大使晶界減少，不利于珠光體的形核，從而避免淬火時發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變。(3)淬透性的表示方法及應(yīng)用“頂端淬火法"——國家規(guī)定試樣尺寸為Φ25mm×100mm；水柱自由高度65mm；此外應(yīng)注意加熱過程中防止氧化，脫碳。將鋼加熱奧氏體化后，迅速噴水冷卻。1.5.3鋼的普通熱處理顯然，在噴水端冷卻速度最大，沿試樣軸向的冷卻速度逐漸減小。據(jù)此，末端組織應(yīng)為馬氏體，硬度最高，隨距水冷端距離的加大，組織和硬度也相應(yīng)變化，將硬度隨水冷端距離的變化繪成曲線稱為淬透性曲線示，J表示末端淬透性，d表示半馬氏體區(qū)到水冷端的距離，HRC為半馬氏體區(qū)的硬度。1.5.3鋼的普通熱處理用淬透性曲線表示1.5.3鋼的普通熱處理(4)淬透性的應(yīng)用淬透性是機(jī)械零件設(shè)計時選擇材料和制定熱處理工藝的重要依據(jù)。淬透性不同的鋼材，淬火后得到的淬硬層深度不同，所以沿截面的組織和機(jī)械性能差別很大。1.5.3鋼的普通熱處理

對于截面承載均勻的重要件,要全部淬透。如螺栓、連桿、模具等。對于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)的零件可不必淬透(淬硬層深度一般為半徑的1/2~1/3)，如軸類、齒輪等。淬硬層深度與工件尺寸有關(guān),設(shè)計時應(yīng)注意尺寸效應(yīng)。

高強(qiáng)螺栓柴油機(jī)連桿齒輪1.5.4鋼的回火

鋼在淬火后得到的組織一般是馬氏體和殘余奧氏體，同時有內(nèi)應(yīng)力，這些都是不穩(wěn)定的狀態(tài)，必須進(jìn)行回火，否則零件在使用過程中就要發(fā)生變化。淬火后要立即進(jìn)行回火，只淬火不回火不行，不淬火而只進(jìn)行回火，也沒有實際意義。1.5.4鋼的回火回火是指將淬火鋼加熱到A1以下的某溫度保溫后冷卻的工藝?；鼗鸬哪康?1)減少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力,防止變形或開裂.(2)獲得所需要的力學(xué)性能。淬火鋼一般硬度高，脆性大，回火可調(diào)整硬度、韌性。螺桿表面的淬火裂紋1.5.4鋼的回火(3)穩(wěn)定尺寸。淬火M和A’都是非平衡組織，有自發(fā)向平衡組織轉(zhuǎn)變的傾向。回火可使M與A’轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶饣蚪咏胶獾慕M織，防止使用時變形。(4)對于某些高淬透性的鋼，空冷即可淬火，如采

用回火軟化既能降低硬度，又能縮短軟化周期。未經(jīng)淬火的鋼回火無意義，而淬火鋼不回火在放置使用過程中易變形或開裂。鋼經(jīng)淬火后應(yīng)立即進(jìn)行回火。1、淬火鋼在回火時組織的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時的組織轉(zhuǎn)變主要發(fā)生在加熱階段。隨加熱溫度升高，淬火鋼的組織發(fā)生四個階段變化。熱處理多用爐1.5.4鋼的回火

由淬火馬氏體中析出薄片狀細(xì)小的ε碳化物(過渡相分子式Fe2.4C)，使馬氏體中碳的過飽和度降低，因而馬氏體的正方度減小，但仍是碳在α-Fe中的過飽和固溶體，通常把這種過飽和α+ε碳化物的組織稱為回火馬氏體(M回)。它是由兩相組成的，易被腐蝕，在顯微鏡下觀察呈黑色針葉狀。這一階段內(nèi)應(yīng)力逐漸減小。(1)80～200℃時發(fā)生馬氏體的分解1.5.4鋼的回火

殘余奧氏體分解為過飽和的α+ε碳化物的混合物，這種組織與馬氏體分解的組織基本相同。把它歸人回火馬氏體組織，即回火溫度在300℃以下得到的回火組織是回火馬氏體。(2)200～300℃時發(fā)生殘余奧氏體分解1.5.4鋼的回火

過飽和的α固溶體中的含碳量達(dá)到飽和狀態(tài)，實際上就是馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體，使馬氏體的正方度c/a=l，但這時的鐵素體仍保持著馬氏體的針葉狀的外形，這時ε碳化物這一過渡相也轉(zhuǎn)變?yōu)闃O細(xì)的顆粒狀的滲碳體。這種由針葉狀鐵素體和極細(xì)粒狀滲碳體組成的機(jī)械混合物稱為回火屈氏體(T回)，在這一階段馬氏體的內(nèi)應(yīng)力大大降低。(3)250～400℃時馬氏體分解完成1.5.4鋼的回火

回火溫度超過400℃時，具有平衡濃度的α相開始回復(fù)，500℃以上時發(fā)生再結(jié)晶，從針葉狀轉(zhuǎn)變?yōu)槎噙呅蔚牡容S狀，在這一回復(fù)再結(jié)晶的過程中，粒狀滲碳體聚集長大成球狀，在500℃以上(500～650℃)得到由等軸狀鐵素體+球狀滲碳體組成的回火組織——回火索氏體(S回)。(4)400℃以上，滲碳體長大和鐵素體再結(jié)晶1.5.4鋼的回火

總之，碳鋼淬火后在回火過程中發(fā)生的組織轉(zhuǎn)變主要有：馬氏體和殘余奧氏體的分解，碳化物的形成、聚集長大以及α固溶體的回復(fù)與再結(jié)晶等幾個方面，而且隨回火溫度的不同可得到：

300℃以下得到(M回)，其硬度與淬火馬氏體相近，但塑性、韌性較淬火馬氏體提高；在300～500℃范圍內(nèi)得到T回，具有較高的硬度和強(qiáng)度以及一定的塑性和韌性；在500～650℃范圍時，得到S回，與T回相比，它的強(qiáng)度、硬度低而塑性和韌性較高。2.淬火鋼在回火時性能的變化1.5.4鋼的回火回火時力學(xué)性能變化總的趨勢是隨回火溫度提高，鋼的強(qiáng)度、硬度下降，塑性、韌性提高。3、回火脆性淬火鋼的韌性并不總是隨溫度升高而提高。在某些溫度范圍內(nèi)回火時，會出現(xiàn)沖擊韌性下降的現(xiàn)象，稱回火脆性。1.5.4鋼的回火(1)低溫回火脆性又稱不可逆回火脆性。是指淬火鋼在250-350℃回火時出現(xiàn)的脆性。這種回火脆性是不可逆的，只要在此溫度范圍內(nèi)回火就會出現(xiàn)脆性，目前尚無有效消除辦法?；鼗饡r應(yīng)避開這一溫度范圍。1.5.4鋼的回火(2)高溫回火脆性又稱可逆回火脆性。是指淬火鋼在500-650℃回火后緩冷時出現(xiàn)的脆性.回火后快冷不出現(xiàn)，是可逆的。防止辦法：⑴回火后快冷。⑵加入合金元素W(約1%)、Mo(約0.5%)。該法更適用于大截面的零部件。

1.5.4鋼的回火4.回火的種類及應(yīng)用●淬火加高溫回火的熱處理稱作調(diào)質(zhì)處理，簡稱調(diào)質(zhì).廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件如軸、齒輪等熱處理。也可作為要求較高精密件、量具等預(yù)備熱處理。適用于各種高碳鋼、滲碳件及表面淬火件。應(yīng)用獲得良好的綜合力學(xué)性能，即在保持較高的強(qiáng)度同時，具有良好的塑性和韌性。

提高

e及

s，同時使工件具有一定韌性。在保留高硬度、高耐磨性的同時，降低內(nèi)應(yīng)力。

回火目的S回

T回

M回

回火組織500-650℃350-500℃150-250℃

回火溫度高溫回火

中溫回火

低溫回火

適用于彈簧熱處理1.5.4鋼的回火1.5.5形變熱處理形變熱處理是將塑性變形和熱處理結(jié)合，以提高零件力學(xué)性能的復(fù)合工藝。不僅能獲得一般加工方法不易達(dá)到的高強(qiáng)度和高韌性的良好組合，而且還可大大簡化金屬材料或工件的生產(chǎn)工藝過程，因而受到廣泛重視形變熱處理一般分為低溫形變熱處理、高溫形變熱處理及形變化學(xué)熱處理三類1.低溫形變熱處理

將鋼加熱到奧氏體狀態(tài)，保持一定時間，然后急速冷卻到Ac1以下、高于Ms點的某一中間溫度施以鍛壓或軋制成形，隨后立即淬火獲得馬氏體組織。從獲得強(qiáng)度與韌性良好配合的角度出發(fā)，過冷奧氏體應(yīng)具有足夠的穩(wěn)定性。

1.5.5形變熱處理1.5.5形變熱處理低溫形變熱處理工藝主要有：(1)低溫形變淬火主要用于高強(qiáng)度零件(如飛機(jī)起落架)、火箭蒙皮、高速鋼刀具、炮彈殼、穿甲彈殼等．在保持韌性的前提下提高強(qiáng)度及耐磨性。(2)低溫形變等溫淬火主要用于熱作模具，在保持韌性的前提下提高其強(qiáng)度。(3)等溫形變淬火適用于等溫、淬火的小零件如小模數(shù)齒輪、彈簧、鏈節(jié)等，以提高其強(qiáng)韌性。(4)誘發(fā)馬氏體的低溫形變用于l8-8型不銹鋼、PH15-7Mo，過渡型不銹鋼及TRIP鋼，以提高其強(qiáng)韌性……2.高溫形變熱處理是將鋼加熱到穩(wěn)定奧氏體區(qū)保持一段時間，在該狀態(tài)下形變，隨后進(jìn)行淬火以獲得馬氏體組織的工藝高溫形變淬火強(qiáng)化效果不如低溫形變淬火，但對材料沒有特殊要求，一般碳鋼、低合金鋼均適用，容易安插在軋制或鍛造生產(chǎn)流程中，因而近年來發(fā)展較快1.5.5形變熱處理3.形變化學(xué)熱處理通過形變既能加速化學(xué)熱處理過程，也可強(qiáng)化化學(xué)熱處理效果，這種復(fù)合工藝稱為~常用于形變化學(xué)熱處理的工藝有：(1)利用鍛熱滲碳淬火或碳氮共滲主要用于中等模數(shù)齒輪，可達(dá)到節(jié)能、提高滲速、硬度、耐磨性的效果。(2)鍛熱淬火滲氮用于模具、刀具及要求耐磨的零件，可加速滲氮過程，提高耐磨性。3.形變化學(xué)熱處理(3)滲碳件表面形變時效用于航空發(fā)動機(jī)齒輪、內(nèi)燃機(jī)缸套等耐磨及疲勞性能要求極高的零件，其效果為零件表面硬度、耐磨性、疲勞抗力顯著提高。(4)滲碳表面形變淬火用于齒輪等滲碳件、以提高表面的耐磨性。(5)低溫形變淬火滲硫用于高強(qiáng)度摩擦偶件(如鑿巖機(jī)活塞、牙輪鉆等)，以提高其心部強(qiáng)度，并使表面減摩。1.5.6鋼的表面熱處理

一些在彎曲、扭轉(zhuǎn)、沖擊、摩擦等條件下工作的齒輪等機(jī)器零件，它們要求具有表面硬、耐磨，而心部韌，能抗沖擊的特性，僅從選材方面去考慮是很難達(dá)到此要求的。如用高碳鋼，雖然硬度高，但心部韌性不足，若用低碳鋼，雖然心部韌性好，但表面硬度低，不耐磨。1.5.6鋼的表面熱處理將工件的表面層淬硬到一定深度，而心部仍保持未淬火狀態(tài)的一種局部淬火方法。它是利用快速加熱使鋼件表面奧氏體化，而中心尚處于較低溫度時迅速予以冷卻，表層被淬硬為馬氏體，而中心仍保持原來的退火、正火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)的組織。一般適用于中碳鋼和中碳低合金鋼等。常用的方法有感應(yīng)加熱表面淬火和火焰加熱表面淬火。(1)工作原理交變磁場感應(yīng)電流集膚效應(yīng)1.5.6鋼的表面熱處理感應(yīng)加熱表面淬火1.5.6鋼的表面熱處理(2)感應(yīng)加熱表面淬火的分類根據(jù)電流頻率的不同，可分為：高頻200～300kHz，淬硬層深度為0.5～2mm，適于中小型零件，如小齒輪。中頻2500～8000Hz，淬硬層深度為2～8mm，適于大中型零件，如軸和齒輪。工頻50Hz，淬硬層深度一般在10～15mm以上，適于如軋輥及軸等。1.5.6鋼的表面熱處理(3)感應(yīng)加熱表面淬火的特點加熱速度快，生產(chǎn)效率高；淬火后表面組織細(xì)，硬度高；加熱時間短，氧化脫碳少；淬硬層深度易控制，變形小，質(zhì)量好；生產(chǎn)過程易實現(xiàn)自動化.其缺點是設(shè)備昂貴、維修，形狀復(fù)雜的感應(yīng)線圈不易制造，不適于單件生產(chǎn)。1.5.7鋼的化學(xué)熱處理將鋼件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表面，改變其化學(xué)成分和組織，達(dá)到改進(jìn)表面性能，滿足技術(shù)要求的熱處理過程。按照表面滲人的元素不同，化學(xué)熱處理可分為滲碳、氮化、碳氮共滲、滲硼、滲鋁等。能有效地提高鋼件表層的耐磨性、耐蝕性、抗氧化性能以及疲勞強(qiáng)度等。三個基本過程：介質(zhì)的分解、表面吸收、原子擴(kuò)散1.5.7鋼的化學(xué)熱處理1.滲碳1)滲碳的目的為了增加表層的碳含量和獲得一定碳濃度梯度，鋼件在滲碳介質(zhì)中加熱和保溫，使碳原子滲入表面的工藝滲碳使低碳(0.15％～0.30％)鋼件表面獲得高碳濃度(約1.0％)，在經(jīng)過適當(dāng)淬火和回火處理后，可提高表面的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度，而使心部仍保持良好的韌性和塑性。因此滲碳主要用于同時受嚴(yán)重磨損和較大沖擊載荷的零件，例如各種齒輪、活塞銷、套筒等1.5.7鋼的化學(xué)熱處理氣體滲碳方法。將工件裝在密封的滲碳爐中，加熱到900—950℃，向爐內(nèi)滴人易分解的有機(jī)液體(如煤油等)，或直接通入滲碳?xì)怏w(如石油液化氣等)，產(chǎn)生活性碳原子，使鋼件表面滲碳。1.5.7鋼的化學(xué)熱處理3)滲碳工藝滲碳溫度和滲碳時間等。奧氏體的溶碳能力較大，因此滲碳加熱到AC3以上。溫度愈高，滲碳速度愈快，滲層愈厚，生產(chǎn)率也愈高。為了避免奧氏體晶粒過于粗大，滲碳溫度一般采用900～950℃。滲碳時間則決定于滲層厚度的要求。在900℃滲碳，保溫1h，滲層厚度為0.5mm；零件的滲碳層厚度，決定于其尺寸及工件條件，一般為0.5～2.5mm。2.氮化氮化就是向鋼件表面滲入氮的工藝。目的在于提高鋼件表面的硬度和耐磨性，提高疲勞強(qiáng)度和抗蝕性。(1)氮化工藝目前廣泛應(yīng)用的是氣體氮化。氨被加熱分解出活性氮原子(2NH3→3H2+2[N])，氮原子被鋼吸收并溶入表面，在保溫過程中向內(nèi)擴(kuò)散，形成滲氮層。1.5.7鋼的化學(xué)熱處理1.5.7鋼的化學(xué)熱處理氣體氮化與氣體滲碳相比，其特點是：①氮化溫度低，一般為500～600℃。②氮化時間長，一般為20～50h③氮化前零件須經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，目的是改善機(jī)加工性能和獲得均勻的回火索氏體組織，保證較高的強(qiáng)度和韌性1.5.7鋼的化學(xué)熱處理(2)氮化件的組織和性能①鋼件氮化后具有很高的硬度(1100HV)，且在600～650℃下保持不下降，所以具有很高的耐磨性和熱硬性;②鋼氮化后，滲層體積增大，造成表面壓應(yīng)力，使疲勞強(qiáng)度大大提高;③氮化溫度低，零件變形小;④氮化后表面形成致密的化學(xué)穩(wěn)定性較高的ε相層，所以耐蝕性好，在水中、過熱蒸汽和堿性溶液中均很穩(wěn)定。1.5.7鋼的化學(xué)熱處理3.碳氮共滲碳氮共滲是向鋼的表層同時滲人碳和氮的過程。又稱氰化。目前以中溫氣體碳氮共滲和低溫氣體碳氮共滲（即氣體軟氮化）應(yīng)用較為廣泛。中溫氣體碳氮共滲的主要目的是提高鋼的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度；低溫氣體碳氮共滲以滲氮為主，其主要目的是提高鋼的耐磨性和抗咬合性(1)中溫氣體碳氮共滲與滲碳相比，在工藝操作上具有下列優(yōu)點：由于共滲溫度較低(700～880℃)，共滲后一般都可以直接淬火，變形?。蝗籼幚頊囟认嗤?，碳氮共滲速度高于滲氮速度；生產(chǎn)周期短，且相對于滲碳層具有較高的耐磨性、疲勞強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，并兼有一定的抗腐蝕能力。一般氣體滲碳設(shè)備稍加改裝和添置供氨系統(tǒng)，便可用于共滲處理。在工業(yè)上的應(yīng)用比滲碳晚，但發(fā)展很快1.5.7鋼的化學(xué)熱處理1.5.7鋼的化學(xué)熱處理(2)低溫氣體碳氮共滲(氣體軟氮化)鋼在570℃左右的含活性碳、氮原子氣氛中進(jìn)行氮化的過程，由于氮化的同時有碳原子滲入鋼件表面，故又稱低溫氣體碳氮共滲。處理方法表面淬火滲碳氮化碳氮共滲處理工藝表面淬火低溫回火滲碳淬火低溫回火氮化碳氮共滲淬火，回火生產(chǎn)周期很短長，約7h長，45h短，1.5h層深/mm0.5～70.5～20.3～0.50.2～0.5硬度/HRC58～6358～6365～7058～63耐磨性較好良好最好良好疲勞強(qiáng)度良好較好最好良好耐蝕性一般一般最好良好熱變形較小較大最小較小應(yīng)用舉例機(jī)床齒輪汽車齒輪爪型離合器油泵齒輪制動器凸輪精密機(jī)床主軸絲杠幾種表面熱處理和化學(xué)熱處理的比較1.5.8鋼的熱處理新技術(shù)1.真空熱處理在真空中進(jìn)行的熱處理稱為真空熱處理。1)真空熱處理的優(yōu)點(1)可以減少變形在真空中加熱，升溫速度很慢，工件變形小。(2)可以凈化表面在高真空中，表面的氧化物、油污發(fā)生分解，工件可得光亮的表面，提高耐磨性、疲勞強(qiáng)度。防止工件表面氧化。(3)脫氣作用有利于改善鋼的韌性，提高工件的使用壽命。1.5.8鋼的熱處理新技術(shù)2)真空熱處理的應(yīng)用(1)真空退火真空退火有避免氧化、脫碳和去氣、脫脂的作用，除了鋼、銅及其合金外，還可用于處理鈦、鋯等。(2)真空淬火大量用于各種滲碳鋼、合金工具鋼、高速鋼和不銹鋼的淬火，以及各種合金的固溶處理。(3)真空滲碳也叫低壓滲碳，與普通滲碳相比有許多優(yōu)點：可顯著縮短滲碳周期；減少滲碳?xì)怏w的消耗；能精確控制工件滲碳層；不形成反常組織；工件表面光亮等。1.5.8鋼的熱處理新技術(shù)2.激光加熱表面淬火激光加熱表面淬火是利用高能量密度的激光束掃描工耐蝕的零件及精度要求較高的細(xì)長桿件表面，將其迅速加熱到鋼的相變點以上，然后依靠零件本身的傳熱，來實現(xiàn)快速冷卻淬火1.5.9熱噴涂技術(shù)利用熱源將金屬或非金屬材料加熱到熔化或半熔化狀態(tài)，用高速氣流將其吹成微小顆粒(霧化)，噴射到工件表面，形成牢固的覆蓋層。1.熱噴涂技術(shù)特點(1)涂層和基體材料廣泛金屬及其合金、陶瓷、塑料及其復(fù)合材料。作為基體的也可是非金屬的陶瓷、塑料等。(2)熱噴涂工藝靈活小到幾十毫米的內(nèi)孔，大到像鐵塔、橋梁等大型構(gòu)件。噴涂既可在整體/局部部位上進(jìn)行，(3)噴涂層、噴焊層的厚度可以在較大范圍內(nèi)變化一般可以在0.5～5mm范圍內(nèi)變化。1.5.9熱噴涂技術(shù)

2.常用熱噴涂技術(shù)(1)火焰噴涂利用各種可燃性氣體燃燒放出的熱進(jìn)行的熱噴涂。氣體是氧、乙炔，3100℃(2)電弧噴涂(3)等離子噴涂1.5.9熱噴涂技術(shù)

4.熱噴涂材料(1)純金屬及其合金①鋅及鋅合金。具有良好的耐蝕性能。②鋁及鋁合金?？寡趸?、提高了鋼材的耐熱性。③銅及銅合金。有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐磨和耐蝕性能，并有著鮮艷的表面色澤。用于開關(guān)和電子元件的導(dǎo)電涂層及塑像、工藝品、建筑表面的裝飾，修復(fù)磨損及加工超差的工件。④鐵和鐵合金。對機(jī)械零件的磨損表面進(jìn)行修復(fù)。

(2)自熔合金主要用于噴焊工藝，獲得耐蝕、耐磨噴焊層。(3)陶瓷材料應(yīng)用較多的是耐磨、耐熱性高的氧化物和碳化物?！?.1.5.10氣相沉積技術(shù)1．化學(xué)氣相沉積(CVD)CVD是利用氣態(tài)化合物在基體受熱表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并在該基體表面生成固態(tài)沉積物的過程。例如，氣相的TiCl4與N2和H2在受熱鋼的表面形成TiN，而沉積在鋼的表面得到耐磨抗蝕沉積層。用CVD法在不銹鋼表殼上獲得金黃色TiN涂層，不但美觀，而且耐磨。在鉆頭、車刀等刀具表面沉積TiN、TiC，以提高刀具的耐磨性。2．物理氣相沉積(PVD)在真空環(huán)境中，以物理方法產(chǎn)生的原子或分子沉積在基材上，形成薄膜或涂層的方法稱為物理氣相沉積。PVD方法可獲得金屬涂層和化合物涂層。如在黃銅表面涂敷金屬膜，用于裝飾；在塑料帶上涂敷鐵鈷鎳，制作磁帶；在高速鋼表面涂敷TiN、TiC薄膜，提高刃具的耐磨性等1.5.10氣相沉積技術(shù)3．等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PCVD)CVD是使氣態(tài)物質(zhì)在高溫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，制造涂層，如果用電場使低壓氣體放電得到等離子體，則可促進(jìn)氣相化學(xué)反應(yīng)，在基材上沉積化合物涂層，這種技術(shù)叫~。與CVD法相比，處理溫度低些，可在非耐熱性的基材上制備涂層，簡化后處理工藝。由于氣體處于等離子體激發(fā)狀態(tài)、大大提高反應(yīng)速率。1.5.10氣相沉積技術(shù)1.5.11激光表面改性激光可供給被照射材料高功率密度，使材料表面的溫度瞬時上升至相變點、熔點甚至沸點以上，并產(chǎn)生一系列物理或化學(xué)的變化。與普通光相比，還具有方向性好即可以認(rèn)為基本上是平行的；單色性好即具有單一的波長或稱為單色光；極好的相干性1.5.11激光表面改性激光相變硬化(激光淬火)高能密度的激光束照射工件，使其需要硬化的部位瞬時吸收光能并立即轉(zhuǎn)化成熱能，溫度急劇上升，形成奧氏體，而工件基本仍處于冷態(tài)，與加熱區(qū)之間有極高的溫度梯度。一旦停止激光照射，加熱區(qū)因急冷而實現(xiàn)工件的自冷淬火，獲得超細(xì)化的隱晶馬氏體組織。1.5.11激光表面改性激光相變硬化的特點：①生產(chǎn)率高。具有極快的加熱速度和極快的冷卻速度，工藝周期只需0.1s；②可作為工件加工的最后工序。激光淬火僅對工件局部表面進(jìn)行，淬火硬化層可精確控制，工件變形小，表面光潔度高；③硬度提高15％～20％，耐磨性可大幅度提高；④避免了水、油等介質(zhì)，有利于防止環(huán)境污染；⑤對工件的部位，如槽壁、槽底、小孔、盲孔、深孔等，只要能將激光照射到位，均可激光淬火。⑥工藝過程易實現(xiàn)電腦控制的生產(chǎn)自動化1.6非金屬材料在機(jī)械工程中，塑料是應(yīng)用最廣泛的高聚物材料。塑料是由合成樹脂及添加劑組成。樹脂是決定塑料性能和使用范圍的主要組成物，在塑料中起粘結(jié)其他組分的作用。塑料中合成樹脂含量一般為30％～100％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。用于塑料的合成樹脂有熱塑性和熱固性兩大類。1.6.1塑料PE波紋管PP方向盤ABS閥門PS管密封件聚四氟乙烯管聚四氟乙烯零件密封圈膠管輪胎1.6非金屬材料1.6.1塑料通用塑料是非結(jié)構(gòu)材料，產(chǎn)量大，價格低，性能一般，主要作為日常生活用品的包裝材料以及一般小型機(jī)械零件。目前常用的有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料等。工程塑料可用作結(jié)構(gòu)材料，與通用塑料相比，它們的產(chǎn)量較小、價格較高，但具有優(yōu)異的力學(xué)性能、電性能、化學(xué)性能、耐熱性、耐磨性和尺寸穩(wěn)定性等，在汽車、機(jī)械、化工等部門常用于制造機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)。常見的有聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸脂、聚苯醚、ABS、聚砜、聚四氟乙烯、有機(jī)玻璃、環(huán)氧樹脂等。1.6.1塑料1.6.1塑料1．聚酰胺(PA)又稱尼龍或錦綸。有尼龍6、尼龍66等。是一種熱塑性塑料，具有較高的強(qiáng)度、韌性、低的摩擦系數(shù)，并有自潤滑性，其耐磨性比青銅好，可代替青銅使用。一般尼龍使用溫度在100℃以下。聚酰胺用于制造軸承、齒輪、凸輪、導(dǎo)板、輪胎、簾布等耐磨零件。此外，鑄造尼龍(MC尼龍)是采用聚合成形結(jié)合的工藝而得到制品的，因而成形方便，投資少，其力學(xué)性能高于尼龍6，多用于齒輪、蝸輪、軸承、導(dǎo)軌等大型機(jī)械零件。而芳香尼龍具有最好的耐熱性，多用于高溫下(200℃以下)工作的耐磨零件，絕緣材料和宇宙服等尼龍管件1.6.1塑料2．聚甲醛(POM)一種熱塑性塑料。是由聚甲醛樹脂為基的塑料，有固定的熔點(180℃)和優(yōu)良的綜合性能。具有高強(qiáng)度(耐疲勞性在熱塑性塑料中是最高的)、高彈性模量(高于尼龍66、ABS及聚碳酸酯)，其強(qiáng)度接近金屬，且摩擦系數(shù)小，并具有自潤滑性，因而耐磨性好，還具有耐化學(xué)腐蝕性和絕緣性。缺點是熱穩(wěn)定性差，易燃，長期曝曬會老化。聚甲醛塑料價格低廉，且綜合性能好，逐步取代尼龍制作軸承、襯套、齒輪、葉輪、閥、管道及化工容器等。尤其適用于制造不允許使用潤滑油的齒輪、軸承和襯套。1.6.1塑料3．聚砜(PSF)它是以透明微黃色的聚砜樹脂為基的熱塑性塑料。其強(qiáng)度高、彈性模量大、耐熱性好(可達(dá)150～l65℃)、蠕變抗力高、尺寸穩(wěn)定性好。缺點是耐溶劑性差。主要用于制作要求高強(qiáng)度、耐熱、抗蠕變的結(jié)構(gòu)件、儀表零件和電氣絕緣零件，如精密齒輪、凸輪、真空泵葉片、儀器儀表殼體、罩、線圈骨架、儀表盤、襯墊、墊圈，電動機(jī)、收音機(jī)、電子計算機(jī)的積分電路板。還可通過電鍍金屬制成印刷電路板和印刷線路薄膜。1.6.1塑料4．聚碳酸酯(PC)是一種熱塑性塑料，它是以透明的聚碳酸酯為基的塑料，具有高的透光率，優(yōu)異的沖擊韌度和尺寸穩(wěn)定性，較好的耐低溫性能(－100～+130℃)，良好的絕緣性和加工成形性。缺點是化學(xué)穩(wěn)定性差，易受堿、胺、酮、酯、芳香烴的侵蝕，在四氯化碳中會發(fā)生應(yīng)力開裂現(xiàn)象。其用途很廣泛，主要用于制造高精度的結(jié)構(gòu)零件，如齒輪、齒條、蝸輪、蝸桿、燈罩、防彈玻璃、飛機(jī)擋風(fēng)罩、空氣調(diào)節(jié)管道及電容器和其他高級絕緣材料PC擋風(fēng)板1.6.1塑料共聚丙烯腈(A)．丁二烯(B)．苯乙烯(S)，熱塑性塑料，它是以ABS樹脂為基的塑料，ABS塑料具有較高的綜合性能，即具有較高的