山東大學(xué) 材料成形基礎(chǔ) 第1章

山東大學(xué)材料成形基礎(chǔ)第1章工程材料金屬材料功能材料高分子材料纖維：天然纖維、合成纖維橡膠：通用橡膠、特殊橡膠塑料：通用塑料、工程塑料、特種塑料無(wú)機(jī)非金屬材料水泥玻璃耐火材料陶瓷：普通陶瓷、特殊陶瓷復(fù)合材料樹(shù)脂基金屬基陶瓷基：力學(xué)功能材料、物理功能材料、化學(xué)功能材料、生物功能材料、智能功能材料等鋼鐵合金鋼：碳鋼、合金鋼、特殊性能鋼鑄鐵：白口鑄鐵、灰口鑄鐵等有色合金銅及其合金鋁及其合金其它：軸承合金、鈦合金、鎂合金等加工工藝性能金屬材料能否加工為所需毛坯或零件，取決于材料的性能，即取決于材料的微觀結(jié)構(gòu)。材料的力學(xué)性能材料學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)（晶體知識(shí)+微觀結(jié)構(gòu)）材料的分類(lèi)編號(hào)及用途第一章

工程材料導(dǎo)論化學(xué)成分組織結(jié)構(gòu)

2.工藝性能1.使用性能（1）力學(xué)性能（2）物理性能（3）化學(xué)性能——加工成形的性能§1工程材料的力學(xué)性能力學(xué)性能—材料在外力作用下所表現(xiàn)出的特性力學(xué)性能指標(biāo)§1工程材料的力學(xué)性能靜載荷作用下—強(qiáng)度、塑性、硬度動(dòng)載荷作用下—沖擊韌度交變載荷作用下—疲勞強(qiáng)度拉伸實(shí)驗(yàn)一、強(qiáng)度b—極限載荷點(diǎn)e—彈性極限點(diǎn)s—屈服點(diǎn)k—斷裂點(diǎn)FF應(yīng)力—應(yīng)變曲線okbes§1工程材料的力學(xué)性能強(qiáng)度：材料在外力作用下，抵抗變形和斷裂的能力當(dāng)材料單位面積上所受的應(yīng)力σe<σ<σs時(shí)，只產(chǎn)生微量的塑性變形。當(dāng)σ>σs時(shí)，材料將產(chǎn)生明顯的塑性變形。1.屈服強(qiáng)度（σs）材料在外力作用下，產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力表征了材料抵抗微量塑性變形的能力。okbes屈服強(qiáng)度—是塑性材料選材和評(píng)定的依據(jù)。okbes2.抗拉強(qiáng)度（σb）材料在拉伸過(guò)程中能承受的最大拉伸應(yīng)力

它表征了材料在拉伸條件下所能承受的最大應(yīng)力?？估瓘?qiáng)度—是脆性材料選材的依據(jù)。二、塑性塑性指標(biāo)：δ和ψ

。伸長(zhǎng)率：材料在外力作用下，產(chǎn)生永久變形而不引起破壞的能力。斷面收縮率:FF良好的塑性是金屬材料進(jìn)行塑性加工的必要條件?！?工程材料的力學(xué)性能三、硬度

材料抵抗更硬的物體壓入其內(nèi)的能力1.布氏硬度（HBW）：

在外力作用下迫使鋼球壓向工件表面，測(cè)量凹痕直徑計(jì)算壓痕球面面積，進(jìn)而求出單位面積所受的力。2.洛氏硬度（HRC）§1工程材料的力學(xué)性能用錐頂角為的金剛石圓錐或一定直徑的鋼球壓頭，在規(guī)定載荷下壓入被測(cè)材料表面，根據(jù)壓痕深度計(jì)算硬度。

布氏硬度洛氏硬度測(cè)試范圍窄，適用于中等硬度操作繁瑣測(cè)試重復(fù)性好測(cè)試范圍寬，適用于較高硬度操作方便簡(jiǎn)捷測(cè)試重復(fù)性較差四．沖擊韌度

材料抵抗沖擊載荷而不被破壞的能力

在沖擊載荷下工作的零件，很少是受大能量一次沖擊而破壞的；往往是受小能量多次重復(fù)沖擊而破壞的?！?工程材料的力學(xué)性能沖擊試件在一次沖擊試驗(yàn)時(shí)的沖擊吸收功除以原試件缺口處橫截面積所得的值。單位J/cm2沖擊試驗(yàn)五、疲勞強(qiáng)度材料能夠承受無(wú)數(shù)次應(yīng)力循環(huán)時(shí)的最大應(yīng)力承受規(guī)定循環(huán)次數(shù)而不失效的最大應(yīng)力—循環(huán)基數(shù)鋼：

受交變載荷作用的零件，在其所受應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于該材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，會(huì)發(fā)生突然的斷裂。有色金屬：§1工程材料的力學(xué)性能疲勞強(qiáng)度曲線力學(xué)性能

b

s強(qiáng)度塑性硬度韌度疲勞強(qiáng)度

力學(xué)性能與失效形式的關(guān)系失效形式斷裂變形磨損§1工程材料的力學(xué)性能力學(xué)性能指標(biāo)及其代表符號(hào)

小結(jié)§1工程材料的力學(xué)性能強(qiáng)度塑性硬度沖擊韌度疲勞強(qiáng)度

b

s屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度

伸長(zhǎng)率斷面收縮率HRA、HRB、HRCHBW布氏硬度洛氏硬度aK

-1§2

材料的微觀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)晶格—原子排列形成的空間格子晶胞—代表原子排列規(guī)律的最小單元原子作無(wú)序排列；沒(méi)有固定的熔點(diǎn)；各向同性。晶體：非晶體：原子作有序排列；有固定的熔點(diǎn)；各向異性。一、金屬的晶體結(jié)構(gòu)（晶體中的原子排列）Cr、Mo、W、V、-FeCu、Ni、Al、

-FeMg、Zn、Ti金屬的典型晶體結(jié)構(gòu)體心立方：面心立方：密排六方：二、金屬材料的結(jié)晶冷卻曲線溫度℃時(shí)間T0T1ΔT過(guò)冷度1．金屬結(jié)晶的過(guò)冷現(xiàn)象過(guò)冷度=理論結(jié)晶溫度-實(shí)際結(jié)晶溫度§2

材料的微觀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

結(jié)晶:金屬由液態(tài)向固態(tài)

轉(zhuǎn)變的過(guò)程，也是原子排列

由無(wú)規(guī)則狀態(tài)向規(guī)則狀態(tài)的

轉(zhuǎn)變過(guò)程。

金屬是由許多大小、形狀、晶格排列方向均不相同的晶粒所組成的多晶體。2．金屬的結(jié)晶過(guò)程晶核形成與長(zhǎng)大同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變—同一元素金屬在固態(tài)下隨著溫度的變化而發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)類(lèi)型變化的現(xiàn)象。L1538℃1394℃912℃

一種金屬能以幾種晶格類(lèi)型存在的性質(zhì)—稱為同素異構(gòu)性。Fe、Sn、Ti、Mn溫度℃時(shí)間1538℃1394℃912℃體心面心體心Fe三、金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變

§2

材料的微觀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)四、合金的基本顯微組織結(jié)構(gòu)合金—

以一種金屬為基礎(chǔ)，加入其它金屬或非金屬，所形成的具有金屬特性的物質(zhì)。組元—

組成合金的元素。相—

合金中結(jié)構(gòu)相同、成分和性能均一，并以界面相互隔開(kāi)的組成部分。組織—

合金中不同相的組合。

固態(tài)合金的結(jié)構(gòu)是由組元在結(jié)晶時(shí)彼此之間所起的作用所決定的。

合金的組織結(jié)構(gòu)機(jī)械混合物固溶體金屬化合物§2

材料的微觀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1.固溶體溶質(zhì)原子溶入溶劑中而仍保持溶劑晶格類(lèi)型的金屬晶體。據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑晶格中所占據(jù)位置的不同固溶體的性能特點(diǎn)—固溶強(qiáng)化固溶體置換固溶體間隙固溶體溶質(zhì)原子溶劑原子溶質(zhì)原子溶劑原子2.金屬化合物

合金各組成元素之間發(fā)生相互作用而生成的一種新的具有金屬特性的物質(zhì)。

其晶體結(jié)構(gòu)和性能均不同于任一組元。金屬化合物的性能特點(diǎn)：

脆性大，強(qiáng)度、硬度高，塑性、韌性差，熔點(diǎn)高。3.機(jī)械混合物

合金的組成在固態(tài)下既不互相溶解又不形成化合物，而是按一定的重量比混合而成的新物質(zhì)。

機(jī)械混合物既可以是純金屬、固溶體或金屬化合物各自的混合物，也可以是它們之間的混合物。性能特點(diǎn)：性能介于各組成物的性能之間。一般具有良好的綜合力學(xué)性能。概念

晶體、晶格、晶胞同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變固溶體、金屬化合物、機(jī)械混合物2.常見(jiàn)的金屬晶體類(lèi)型有哪幾種？3.固態(tài)合金的三種基本顯微相結(jié)構(gòu)類(lèi)型是什么？4.了解金屬的結(jié)晶過(guò)程

小結(jié)§2材料的微觀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)相圖—描述不同成分合金在不同溫度下的不同微觀結(jié)構(gòu)的曲線圖。

合金的狀態(tài)與溫度、成分之間的關(guān)系圖。一、合金的相圖§3鐵碳合金相圖1.合金相圖的建立—熱分析法（1）配制一系列成分不同的合金；（2）測(cè)出各種不同成分合金的冷卻曲線；（3）找出冷卻曲線上轉(zhuǎn)折點(diǎn)的溫度；（結(jié)晶開(kāi)始溫度、結(jié)晶終了溫度）（4）建立一個(gè)以溫度為縱坐標(biāo)、成分為橫坐標(biāo)的直角坐標(biāo)系，將轉(zhuǎn)折點(diǎn)分別標(biāo)記在坐標(biāo)系內(nèi)；

（5）把意義相同的各轉(zhuǎn)折點(diǎn)連成曲線（所有上相變點(diǎn)相連，所有下相變點(diǎn)相連）。一、合金的相圖§3鐵碳合金相圖1083108314521452上相變點(diǎn)的連線為液相線：表示各種不同成分的合金結(jié)晶開(kāi)始溫度或加熱過(guò)程完全熔化時(shí)的溫度。下相變點(diǎn)的連線為固相線：表示合金結(jié)晶終了溫度或加熱過(guò)程熔化開(kāi)始時(shí)的溫度。2.共晶合金共晶轉(zhuǎn)變——液相在恒溫下同時(shí)結(jié)晶出兩種成分不同的固相的轉(zhuǎn)變一、合金的相圖§3鐵碳合金相圖鐵碳合金中的相結(jié)構(gòu)（1）純鐵同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變1538℃

-1394℃1394℃-912℃912

℃以下

二、鐵碳合金相圖（Fe-Fe3C合金相圖）§3鐵碳合金相圖溫度℃時(shí)間1538℃1394℃912℃（面心立方）（體心立方）（體心立方）鐵碳合金中的相結(jié)構(gòu)（2）鐵的固溶體

鐵素體（F或）：碳溶解于中形成的間隙固溶體碳在F中的最大溶解度為0.0218%，F(xiàn)力學(xué)性能接近純鐵，強(qiáng)度硬度低，塑性韌性好。

奧氏體（A或）：碳溶解于中形成的間隙固溶體碳在A中的最大溶解度為2.11%，硬度不高，塑性好。

二、鐵碳合金相圖（Fe-Fe3C合金相圖）§3鐵碳合金相圖鐵碳合金中的相結(jié)構(gòu)（3）滲碳體：鐵和碳形成的金屬化合物Fe3C，

硬度高，脆性大，塑性很差（4）珠光體

珠光體：鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物（5）萊氏體

高溫萊氏體：奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物

低溫萊氏體：珠光體和滲碳體組成的機(jī)械混合物

二、鐵碳合金相圖（Fe-Fe3C合金相圖）§3鐵碳合金相圖C%2.鐵碳合金相圖分析

☆☆☆☆☆溫度℃727℃SGPEPQKD1148℃1538℃AF912℃C4.32.110.770.026.69LdA—1538/0純鐵熔點(diǎn)D—1227/6.69Fe3C的熔點(diǎn)

C—1148/4.3共晶點(diǎn)E—1148/2.11C在γ-Fe中的最大溶解度點(diǎn)

G—912/0α-Fe和γ-Fe的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)

P—727/0.0218C在α-Fe中的最大溶解度S—727/0.77共析點(diǎn)點(diǎn)C—共晶點(diǎn)，1148℃4.3%C共晶點(diǎn)：發(fā)生共晶反應(yīng)的點(diǎn)。

共晶反應(yīng)：在一定的溫度下，由一定成分的液體同時(shí)結(jié)晶出一定成分的兩個(gè)固相的反應(yīng)。共晶反應(yīng)的產(chǎn)物——共晶體——機(jī)械混合物

Ld（高溫萊氏體）高溫萊氏體：奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物

S—共析點(diǎn)，727℃0.77%C共析點(diǎn)：發(fā)生共析反應(yīng)的點(diǎn)。

共析反應(yīng)：在一定的溫度下，由一定成分的固相同時(shí)結(jié)晶出一定成分的另外兩個(gè)固相的反應(yīng)。

共析反應(yīng)的產(chǎn)物——共析體——機(jī)械混合物

P（珠光體）珠光體：鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物

AESPQGKD4.32.110.770.02C%1148℃1538℃727℃PLAF2.鐵碳合金相圖分析

☆☆☆☆☆溫度℃912℃CFe3C6.69FLd線ACD線—液相線AECF線—固相線AC—奧氏體開(kāi)始析出線AE—奧氏體析出終了線CD—Fe3C析出開(kāi)始線ECF—共晶線PSK線—共析線ES線—C在γ-Fe中的溶解度曲線。析出二次Fe3CⅡGS線—鐵素體開(kāi)始析出線GP線—鐵素體析出終了線PQ線—碳在α-Fe中的溶解度曲線，鐵素體析出滲碳體開(kāi)始線AESQGKD4.32.110.770.02C%1538℃PLAF溫度℃912℃CFe3C6.69F四個(gè)單相區(qū)：1.ACD以上為液相區(qū)L2.AESGA為奧氏體區(qū)A3.GPQG為鐵素體區(qū)F4.DFK為滲碳體區(qū)Fe3C

2.鐵碳合金相圖分析

☆☆☆☆☆相區(qū)AESQGKD4.32.110.770.02C%1538℃LAF溫度℃CFe3C6.69FAL+Fe3CL+F+A五個(gè)兩相區(qū)：（兩個(gè)單相區(qū)之間必有一個(gè)兩相區(qū)作為這兩個(gè)相的過(guò)渡區(qū)）1.ACEA：L+A2.CDFC：L+Fe3C

3.GSPG：F+A4.EFKSE：A+

Fe3C5.QPSK：F+

Fe3C

相區(qū)A+Fe3CF+Fe3CP2.鐵碳合金相圖分析

☆☆☆☆☆ESGKD4.32.110.770.02C%PLAF溫度℃CFe3C6.69ALdFL+AL+Fe3CⅠF+AF+Fe3CⅢP+Fe3CⅡLd’P+Fe3CⅡ+Ld’Fe3CⅠ+Ld’Fe3CⅠ+LdPA+Fe3CⅡA+Fe3CⅡ+LdF+PESGKD4.32.110.770.02C%PLAF溫度℃CFe3C6.69ALdFL+AL+Fe3CⅠF+AF+Fe3CⅢP+Fe3CⅡLd’P+Fe3CⅡ+Ld’Fe3CⅠ+Ld’Fe3CⅠ+LdPA+Fe3CⅡA+Fe3CⅡ+LdF+P①123231LAAL+P共析鋼:3.鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程分析ESGKD4.32.110.770.02C%PLAF溫度℃CFe3C6.69ALdFL+AL+Fe3CⅠF+AF+Fe3CⅢP+Fe3CⅡLd’P+Fe3CⅡ+Ld’Fe3CⅠ+Ld’Fe3CⅠ+LdPA+Fe3CⅡA+Fe3CⅡ+LdF+P②12341LAAL+A+P+F432F亞共析鋼:3.鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程分析ESGKD4.32.110.770.02C%PLAF溫度℃CFe3C6.69ALdFL+AL+Fe3CⅠF+AF+Fe3CⅢP+Fe3CⅡLd’P+Fe3CⅡ+Ld’Fe3CⅠ+Ld’Fe3CⅠ+LdPA+Fe3CⅡA+Fe3CⅡ+LdF+P③1234過(guò)共析鋼:41LL+A+P+Fe3CⅡ23AAFe3CⅡ3.鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程分析ESGKD4.32.110.770.02C%PLAF溫度℃CFe3C6.69ALdFL+AL+Fe3CⅠF+AF+Fe3CⅢP+Fe3CⅡLd’P+Fe3CⅡ+Ld’Fe3CⅠ+Ld’Fe3CⅠ+LdPA+Fe3CⅡA+Fe3CⅡ+LdF+P④12

共晶白口鐵:1L2LdLd’3.鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程分析ESGKD4.32.110.770.02C%PLAF溫度℃CFe3C6.69ALdFL+AL+Fe3CⅠF+AF+Fe3CⅢP+Fe3CⅡLd’P+Fe3CⅡ+Ld’Fe3CⅠ+Ld’Fe3CⅠ+LdPA+Fe3CⅡA+Fe3CⅡ+LdF+P⑤123

亞共晶白口鐵:1LA+L+LdP+Fe3CⅡ+Ld’A+Ld+32AFe3CⅡ3.鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程分析ESGKD4.32.110.770.02C%PLAF溫度℃CFe3C6.69ALdFL+AL+Fe3CⅠF+AF+Fe3CⅢP+Fe3CⅡLd’P+Fe3CⅡ+Ld’Fe3CⅠ+Ld’Fe3CⅠ+LdPA+Fe3CⅡA+Fe3CⅡ+LdF+P⑥132過(guò)共晶白口鐵:31L2L+Fe3CⅠFe3CⅠ+Fe3CⅠ+Ld’Ld3.鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程分析工業(yè)純鐵共析鋼亞共析鋼過(guò)共析鋼亞共晶白口鑄鐵過(guò)共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵鐵碳合金中的相結(jié)構(gòu)

純鐵；固溶體（鐵素體、奧氏體）；金屬化合物（滲碳體）；機(jī)械混合物（珠光體、低溫與高溫萊氏體）。2.鐵碳相圖主要點(diǎn)、線、區(qū)的內(nèi)容（繪制相圖）。3.鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程中的相圖分析。

小結(jié)§3鐵碳合金相圖金屬材料§3-2常用鋼鐵材料黑色金屬：鐵及其合金有色金屬：鋁銅錫鎂鋅鈦等鋼鑄鐵金屬材料：鋼、鑄鐵和有色金屬及其合金材料三、常用鋼鐵材料按化學(xué)成分分類(lèi)1.鋼的分類(lèi)①低合金鋼Me<5%②中合金鋼Me=5-10%③高合金鋼Me>10%（1）碳素鋼：C<1.5%，含有少量的硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)

（2）合金鋼：煉鋼時(shí)特意加入一定量合金元素。比碳素鋼具有較高的強(qiáng)度、韌性或具有某些特殊性能。①低碳鋼C<0.3%②中碳鋼C=0.3-0.6%③高碳鋼C>0.6%§3-2常用鋼鐵材料P：使合金產(chǎn)生冷裂、冷脆缺陷S：使合金產(chǎn)生熱裂、熱脆缺陷P、S<0.030%（1）普通鋼（2）優(yōu)質(zhì)鋼（3）高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：P<0.045%S<0.055%P<0.035%S<0.035%按質(zhì)量分類(lèi)不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、磁鋼等

（1）結(jié)構(gòu)鋼：制作工程結(jié)構(gòu)及制造各種機(jī)器零件（2）工具鋼：制造各種工具

（3）特殊性能鋼:具有特殊物理或化學(xué)性能的鋼按用途分類(lèi)（1）刃具鋼（2）模具鋼（3）量具鋼

普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的拼音字母“Q”、屈服應(yīng)力數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)和脫氧方法四個(gè)部分按順序組成。例如：

Q235-A：屈服點(diǎn)為235MPa的A級(jí)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼這類(lèi)鋼主要用于制造一般的機(jī)械零件和工程構(gòu)件。（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼三、常用鋼鐵材料2.

鋼的編號(hào)與應(yīng)用§3-2常用鋼鐵材料（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼08、10、15、20、25—低碳鋼，強(qiáng)度低，塑性優(yōu)良，焊接性好沖壓件、焊接件。30、35、40、45、50、55—中碳鋼，強(qiáng)度較高，韌性和機(jī)械加工性能較好。調(diào)質(zhì)處理，制造軸類(lèi)、齒輪、絲杠、連桿等零件。60、65、70—高碳鋼，淬火+中溫回火，制造彈簧、彈性墊片等。

牌號(hào)用兩位數(shù)字表示，數(shù)字表示含碳量的萬(wàn)分之幾。例如：45鋼-表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是0.45%（萬(wàn)分之45）的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼這類(lèi)鋼的有害雜質(zhì)P、S含量較低，鋼的質(zhì)量較好，主要用于制造各種較重要的機(jī)械零件。（3）碳素工具鋼牌號(hào)為字母“T”+數(shù)字，數(shù)字表示含碳量的千分之幾。例如：T8-表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是0.8%（千分之8）的碳素工具鋼這類(lèi)鋼含碳量高，可獲得很高硬度，主要用于制造刃具和模具。（4）合金結(jié)構(gòu)鋼如60Si2Mn：平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.60%，平均硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%，平均錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)<1.5%。用于制造重要的工程構(gòu)件，如軸、齒輪、橋架等。牌號(hào)表示：數(shù)字+化學(xué)元素+數(shù)字表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（萬(wàn)分之幾）合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（百分之幾）<1.5%時(shí)不標(biāo)出（5）合金工具鋼當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)>=1%時(shí)不標(biāo)注，<1%時(shí)表示含碳千分量如9SiCr：平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%，平均硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和平均錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均<1.5%。W18Cr4V用于刀具、模具和量具的制造。牌號(hào)表示：數(shù)字+化學(xué)元素+數(shù)字表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（千分之幾）合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（百分之幾）<1.5%時(shí)不標(biāo)出是指在一定范圍內(nèi)具有特殊磁、電、彈性、膨脹等物理性能的鋼。包括軟磁鋼、永磁鋼、無(wú)磁鋼、特殊彈性鋼、特殊膨脹鋼、高電阻鋼和合金等。（6）特殊性能合金鋼①不銹、耐蝕鋼

不銹鋼是指在水、空氣、酸、堿或其它介質(zhì)中，具有較強(qiáng)抵抗腐蝕能力的鋼。其含碳量低，主加合金元素為Cr、Ni。②耐熱鋼

在高溫下具有良好的抗氧化性和熱強(qiáng)性鋼。③特殊物理性能鋼三、常用鋼鐵材料3.

鑄鐵§3-2常用鋼鐵材料牌號(hào)組織性能用途灰鑄鐵HT+數(shù)字片狀石墨抗拉強(qiáng)度低塑性韌性差硬度高表1-5球墨鑄鐵QT+數(shù)字球狀石墨抗拉強(qiáng)度高塑性韌性較好鑄造、加工性好表1-6可鍛鑄鐵KT+數(shù)字團(tuán)絮狀石墨介于兩者之間表1-7鋼的熱處理：將鋼在固態(tài)下加熱到一定的溫度，保溫一段時(shí)間，并以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s至室溫，改變鋼的內(nèi)部組織，從而得到所需性能的工藝方法。

目的不在于改變材料的形狀和尺寸，在于通過(guò)改變內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)來(lái)得到所需要的性能?！?鋼的熱處理熱處理過(guò)程：加熱、保溫、冷卻當(dāng)工件加熱和冷卻時(shí)，實(shí)際相變往往偏離Fe-Fe3C狀態(tài)圖中的相變溫度，而是在一定過(guò)熱和過(guò)冷的情況下進(jìn)行，如圖1-20所示?！?鋼的熱處理一、鋼的熱處理理論基礎(chǔ)1.鋼在加熱時(shí)的組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變§4鋼的熱處理圖1-21共析鋼中奧氏體的形成過(guò)程鋼的熱處理工藝?yán)鋮s方式有兩種連續(xù)冷卻：冷卻過(guò)程溫度連續(xù)下降水中冷卻、油中冷卻、空氣中冷卻等等溫冷卻：先以較快的冷卻速度冷至A1線以下一定的溫度（這時(shí)奧氏體尚未轉(zhuǎn)變，成為過(guò)冷奧氏體）；然后進(jìn)行保溫，使奧氏體在等溫狀態(tài)下發(fā)生組織轉(zhuǎn)變；轉(zhuǎn)變完成后再冷卻到室溫。2.鋼在冷卻時(shí)的組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變共析鋼過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物大致可分為三個(gè)類(lèi)型:(1)高溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物過(guò)冷到A1-650℃之間后轉(zhuǎn)變得到的組織為粗片珠光體；過(guò)冷到650-600℃之間后轉(zhuǎn)變得到的組織為索氏體，又稱細(xì)珠光體；過(guò)冷到600-550℃之間后轉(zhuǎn)變得到的組織為托氏體，又叫極細(xì)珠光體。

(2)中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（鐵素體+微小滲碳體）過(guò)冷到550-350℃之間后轉(zhuǎn)變而得到的組織叫上貝氏體，過(guò)冷到350-230℃之間后轉(zhuǎn)變而得到的則為下貝氏體。

(3)低溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（C在α-Fe中的過(guò)飽和固溶體）過(guò)冷到230℃時(shí)，開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，隨著溫度下降，馬氏體逐漸增多，過(guò)冷奧氏體不斷減少，直至-50℃時(shí)，過(guò)冷奧氏體才轉(zhuǎn)變完了。

二、鋼的基本熱處理方法

鋼件最常用的熱處理工藝為退火、正火、淬火、回火及表面熱處理。

§4鋼的熱處理熱處理表面熱處理普通熱處理回火淬火正火退火火焰淬火

感應(yīng)淬火化學(xué)熱處理表面淬火滲碳

氮化

……§4鋼的熱處理二、鋼的基本熱處理方法

1.退火和正火：將鋼加熱到一定溫度并保溫一段時(shí)間后，以緩慢的速度冷卻，使之達(dá)到或接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。退火：將鋼加熱到一定溫度，保溫一定時(shí)間，隨后在爐中緩慢冷卻，以獲得接近于平衡組織結(jié)構(gòu)的熱處理方法。正火：將鋼加熱到Ac3線（亞共析鋼）、Ac1線（共析鋼）、

Accm線（過(guò)共析鋼）以上30-50℃，保溫一定時(shí)間后，出爐在空氣中冷卻的熱處理方法。

1.退火和正火：目的：消除內(nèi)應(yīng)力，改善組織，提高性能，為下道工序作準(zhǔn)備，為預(yù)備熱處理。區(qū)別冷卻方式：前者爐冷，后者空氣中冷卻。組織：前者接近平衡狀態(tài)，后者較細(xì)珠光體。

①完全退火

將鋼加熱至Ac3以上30-50℃，經(jīng)完全奧氏體化后進(jìn)行緩慢冷卻，以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。

②球化退火球化退火是不完全退火的一種。將過(guò)共析鋼加熱到Ac1以上10～20℃，保溫一定時(shí)間后緩慢冷卻，使過(guò)共析鋼中碳化物球化，獲得粒狀珠光體的一種熱處理工藝。

③去應(yīng)力退火

又稱低溫退火。即將鋼加熱至低于Ac1的某一溫度(一般為500-600℃)，經(jīng)保溫后緩慢冷卻。

1.退火和正火

（1）退火

2.淬火和回火（1）淬火

將鋼加熱到Ac3（亞共析鋼）或Ac1（共析鋼和過(guò)共析鋼）線以上30-50℃，保溫后在水或油中迅速冷卻的熱處理方法。目的：獲得馬氏體組織（硬度高）配以回火，可以提高材料硬度和耐磨性，用于工具、模具等的制作。淬火：提高鋼的硬度和強(qiáng)度

回火：消除淬火鋼的殘余內(nèi)應(yīng)力（2）回火將淬火后的鋼加熱到A1以下的某一溫度，保溫后在空氣中冷卻的一種熱處理方法。①低溫回火：加熱溫度在l50-250℃，回火馬氏體。

保持高硬度和耐磨性，降低淬火脆性，適當(dāng)提高韌度。制作工具、刃具、冷沖模具。②中溫回火：加熱溫度在250-500℃，回火托氏體。較高的硬度，淬火應(yīng)力大大降低，較好的塑性和韌性。制作彈性零件、鍛模具等。③高溫回火：加熱溫度在500-650℃，回火索氏體。淬火應(yīng)力基本消除，綜合力學(xué)性能（強(qiáng)度硬度、塑性韌性較好）制作軸、連桿等?！?常用有色金屬及其合金有色金屬——除鋼鐵（黑色金屬）以外的其它金屬材料。變形鋁和鋁合金國(guó)際牌號(hào)注冊(cè)組織推薦的國(guó)際四位數(shù)字體系牌號(hào)命名方法

1）1XXX系列工業(yè)純鋁；

2）2XXX系列Al-Cu、Al-Cu-Mn合金，；

3）3XXX系列Al-Mn合金；

4）4XXX系列Al-Si合金；

5）5XXX系列Al-Mg合金；

6）6XXX系列Al-Mg-Si合金；

7）7XXX系列Al-Mg-Si-Cu合金；

8）8XXX系列其它。鑄造鋁合金：ZAl+合金元素符號(hào)+合金元素含量百分率一、鋁及其合金一、鋁及其合金1.工業(yè)純鋁密度?。?.72g/cm3

）；面心立方晶格；無(wú)同素異晶轉(zhuǎn)變；導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，僅次于金、銀、銅。極強(qiáng)的抗大氣腐蝕能力，不耐酸、堿、鹽的腐蝕。硬度低，強(qiáng)度低，塑性好：可通過(guò)變形強(qiáng)化提高強(qiáng)度、硬度。

輕，密度低—配置鋁合金導(dǎo)電導(dǎo)熱性好—導(dǎo)線、電容抗大氣腐蝕—包覆材料加工性能好—包裝材料強(qiáng)度低—不能作為承受載荷的結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用

一、鋁及其合金2.鋁合金（1）變形鋁合金牌號(hào)：（新）變形鋁合金5A02（防銹）、2A11（硬鋁）、7A03（超硬鋁）2A50（鍛鋁）----鋁合金組別（表示除鋁以外的主要合金）A表示原始合金,其它字母為改型合金區(qū)分同組的不同合金特點(diǎn)及應(yīng)用：制成各種型材、棒料、板、管、線、箔等。鋁錳合金（防銹鋁合金）：抗蝕性高，塑性好。應(yīng)用于油箱、油管（罐）、鉚釘?shù)?。鋁銅合金（硬鋁）：強(qiáng)度較高，塑性好。主要用于飛機(jī)構(gòu)件，如飛機(jī)蒙皮、螺旋槳、葉片等重要零件。鋁鋅合金（超硬鋁）：強(qiáng)度很高，耐熱性、抗蝕性差。應(yīng)用于飛機(jī)大梁、起落架等主要受力構(gòu)件。鋁鎂合金（鍛鋁合金）：塑性好、易于壓力加工。應(yīng)用于航空工業(yè)中的管道、鉚釘?shù)?。?）鑄造鋁合金（硅鋁明）：硅和鋁