《機(jī)械基礎(chǔ)》考前概念梳理與?？碱}選講 第四講 金屬材料及熱處理（全國(guó)版）含答案VIP

《機(jī)械基礎(chǔ)》考前概念梳理與?？碱}選講第4講金屬材料及熱處理一、考綱要求1．掌握鐵碳合金基本組織和性能。2．了解簡(jiǎn)化的鐵碳合金相圖及碳含量對(duì)鐵碳合金性能的影響。3．掌握碳鋼、合金鋼、鑄鐵的分類、牌號(hào)、性能及用途。4．熟練掌握鋼的熱處理方法及其目的和應(yīng)用。二、知識(shí)梳理一、金屬常見(jiàn)的晶格類型1．體心立方晶格這種晶胞是一個(gè)立方體，它的8個(gè)頂角及其中心各有一個(gè)原子，這種結(jié)構(gòu)稱為體心立方晶格，如純鐵在常溫下的晶格狀態(tài)是體心立方晶格，稱為。2．面心立方晶格這種晶胞也是一個(gè)立方體，它的8個(gè)頂角及6個(gè)面的中心各有一個(gè)原子，這種結(jié)構(gòu)稱為面心立方晶格，如純鐵加熱到以上時(shí)就會(huì)變成面心立方晶格，稱為。3．密排六方晶格它的晶胞是一個(gè)六方柱體，原子排列在柱體的每個(gè)角和上、下底面的中心，另外還有3個(gè)原子排列柱體的中間，這種晶格類型稱為密排六方晶格，如鎂。4．金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變金屬在固態(tài)下隨著溫度的變化，由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象，稱為金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的金屬有鐵和鈦等。例如，液態(tài)鐵在進(jìn)行結(jié)晶，得到體心立方晶格的，當(dāng)溫度降到時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎骄Ц竦模瑴囟壤^續(xù)降至?xí)r，又轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方晶格的，溫度繼續(xù)下降，晶格類型不再發(fā)生變化。正是由于鐵能夠發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，才能使鋼鐵通過(guò)熱處理的方法改變其組織和性能。二、鐵碳合金的基本組織和性能1．合金及其組織（1）合金合金是一種金屬元素與其他金屬元素或非金屬元素通過(guò)熔煉或其他方法結(jié)合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。例如：普通黃銅是由銅鋅兩種金屬元素組成的合金，碳素鋼是由鐵和碳組成的合金。（2）組元或元組成合金的最基本的獨(dú)立物質(zhì)稱為組元或元。硬鋁是由鋁、銅、鎂或鋁、銅、錳組成的三元合金。碳素鋼是由鐵和碳組成的二元合金。（根據(jù)合金中元數(shù)目的多少，合金可分為二元合金、三元合金、多元合金。）（3）相在合金中成分、結(jié)構(gòu)及性能相同的組成部分稱為相。注：合金的性能一般都是由組成合金的各相性能、數(shù)量、組合情況所決定的。（4）組織合金的組織是指合金中不同相之間相互組合配置的狀態(tài)。（5）合金的組織根據(jù)合金中各組元之間結(jié)合方式不同，合金組織可分為固溶體、金屬化合物、機(jī)械混合物。1）固溶體：固溶體是一種組元的原子深入另一組元的晶格中所形成的均勻固相。溶入的元素稱為溶質(zhì)，基體元素稱為溶劑。固溶體仍然保持溶劑的晶格類型。①分類：按溶質(zhì)原子在溶劑晶格中分布情況不同，可分為間隙固溶體和置換固溶體。間隙固溶體：溶質(zhì)原子分布于溶劑晶格間隙之中而形成的固溶體稱為間隙固溶體。置換固溶體：溶質(zhì)原子置換了溶劑晶格結(jié)點(diǎn)上某些原子而形成的固溶體稱為置換固溶體。②性能影響：由于溶質(zhì)原子的溶入，溶劑晶格發(fā)生畸變，材料塑性變形抗力增加，強(qiáng)度、硬度升高的現(xiàn)象稱為“固溶強(qiáng)化”（強(qiáng)化金屬材料的重要途徑）。2）金屬化合物：合金組元按一定的原子比例數(shù)，相互作用而形成一種完全不同于原來(lái)組元晶格類型的物質(zhì)稱為金屬化合物。其性能特點(diǎn)是熔點(diǎn)高，硬度高，脆性大。金屬化合物能提高合金的硬度和耐磨性，但塑性和韌性會(huì)降低。3）機(jī)械混合物：兩種或兩種以上的相按一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)組成的機(jī)械混合物質(zhì)。各相仍保持自己原來(lái)的晶格，其性能取決于各相的性能、形態(tài)、數(shù)量、大小。2．鐵碳合金的基本組織和性能（1）鐵素體（F）碳溶于中形成的間隙固溶體稱為鐵素體。由于是體心立方晶格，晶格間隙較小，所以碳在中的溶解度很小，在時(shí)，碳在中的最大溶解度為，隨著溫度的降低溶解度逐漸減小。其性能與純鐵相似，具有良好的塑性和韌性，強(qiáng)度和硬度較低。（2）奧氏體（A）碳溶解于中形成的間隙固溶體稱為奧氏體。由于是在高溫（）下存在的面心立方晶格結(jié)構(gòu)，晶格間隙較大，故奧氏體的溶碳能力較強(qiáng)，在時(shí)溶碳能力為，隨著溫度的下降，溶碳能力逐漸減小，在時(shí)溶碳能力為。其性能與純鐵比較，強(qiáng)度和硬度有所增加，但由于其存在于以上，故有良好的塑性且變形抗力低。（3）滲碳體（）滲碳體是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為的鐵與碳形成的金屬化合物，具有獨(dú)特的復(fù)雜的斜方晶格類型。其性能特點(diǎn)：熔點(diǎn)高（），硬度高（達(dá)到950～1050HV），塑性和韌性幾乎為零，滲碳體是鋼中的主要強(qiáng)化相，在鋼或鑄鐵中以片狀、球狀或網(wǎng)狀分布。（4）珠光體（P）珠光體是F和的機(jī)械混合物。其性能特點(diǎn)介于F和之間，一般強(qiáng)度較高，硬度適中，具有一定的塑性。（5）萊氏體（Ld）萊氏體是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為的液態(tài)合金在時(shí)從液態(tài)合金中結(jié)晶出的奧氏體和滲碳體的機(jī)械混合物。Ld為高溫（）萊氏體，由于奧氏體在727℃時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，所以在室溫下的萊氏體是珠光體和滲碳體組成的機(jī)械混合物，稱為低溫萊氏體（）。由于萊氏體的基體是滲碳體，所以它的性能接近滲碳體，硬度高，塑性差。三、鐵碳合金相圖1．鐵碳合金相圖的組成鐵碳合金相圖如圖1-4-1，是表示在緩慢冷卻（或緩慢加熱）條件下，不同成分的鐵碳合金的狀態(tài)或組織隨溫度變化的圖形。圖1-4-1鐵碳合金相圖2．鐵碳合金狀態(tài)圖中的特性點(diǎn)、線的含義及各區(qū)域的組織（1）主要特性點(diǎn)的溫度、碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及物理含義（表1-4-1）表1-4-1主要特性點(diǎn)的溫度、碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及物理含義特性點(diǎn)物理含義A15380純鐵的熔點(diǎn)C1148共晶點(diǎn)，D1227滲碳體的熔點(diǎn)E1148碳在中最大溶解度G9120純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)，S727共析點(diǎn)P727碳在中最大溶解度（2）主要特性線的含義（表1-4-2）表1-4-2主要特性線的含義ACD液相線AECF固相線GS常稱線。冷卻時(shí)，從不同碳含量的奧氏體析出鐵素體的開(kāi)始線ES常稱線，碳在中的溶解度線ECF共晶線PSK共析線，常稱線，（3）共晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式、共析轉(zhuǎn)變反應(yīng)式1）共晶轉(zhuǎn)變：一定成分的液態(tài)合金，在某一恒溫下，同時(shí)結(jié)晶出兩種固相的轉(zhuǎn)變。L2）共析轉(zhuǎn)變：一定成分的固溶體，在某一恒溫下，同時(shí)析出兩種固相的轉(zhuǎn)變。A3．碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)合金組織性能的影響規(guī)律隨著碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，強(qiáng)度和硬度不斷增加，其韌性和塑性不斷下降；當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)時(shí)，除硬度繼續(xù)上升外，塑性、韌性降低，強(qiáng)度明顯下降。4．鐵碳合金的分類（1）按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類（2）按鋼分類（3）按白口鐵分類四、鋼的熱處理將鋼或鋼制工件在固態(tài)下加熱、保溫、冷卻，以改變其組織，從而獲得所要求的性能的一種工藝，稱為鋼的熱處理。鋼之所以能通過(guò)熱處理改變其性能，根本原因是鐵有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。意義：對(duì)鋼進(jìn)行適當(dāng)熱處理，可充分發(fā)揮鋼材的潛力，提高工件使用性能和使用壽命，改善工件的工藝性能，提高加工質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。分類：根據(jù)工藝不同，鋼的熱處理可分為普通熱處理和表面熱處理。普通熱處理包括退火、正火、淬火、回火。表面熱處理包括表面淬火（火焰加熱、感應(yīng)加熱）和化學(xué)熱處理（滲碳、氮化等）。1．退火（1）定義退火是將鋼加熱到適當(dāng)溫度并保溫一定時(shí)間后，緩慢冷卻（一般隨爐冷卻）至室溫的熱處理方法。（2）目的1）降低硬度，以利于切削加工，提高塑性和韌性，以利于冷變形加工。2）細(xì)化晶粒，均勻組織，改善鋼的性能或?yàn)橐院蟮臒崽幚碜鳒?zhǔn)備。3）消除殘余內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形與開(kāi)裂。（3）分類1）完全退火定義：完全退火是將鋼加熱至以上，保溫一定時(shí)間后隨爐緩慢冷卻的工藝方法。特點(diǎn)及目的：冷卻后A轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小而均勻的，可細(xì)化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力，降低鋼的硬度，為隨后的加工和淬火做好組織準(zhǔn)備。用途：主要用于中碳鋼、中低碳合金結(jié)構(gòu)鋼的鍛件、鑄件、熱軋型材等，有時(shí)也用于焊接件。2）球化退火定義：球化退火是將鋼加熱至線以上，保溫一段時(shí)間后，隨爐冷卻到室溫以獲得球狀珠光體的工藝方法。特點(diǎn)及目的：將片層狀的珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)榍蛐渭?xì)小顆粒的珠光體，降低硬度，以便于切削加工，防止淬火加熱時(shí)奧氏體晶粒粗大，減小工件變形和開(kāi)裂。用途：主要用于共析鋼和過(guò)共析鋼（如碳素工具鋼、合金工具鋼、軸承鋼等）。3）去應(yīng)力退火定義：去應(yīng)力退火是將鋼加熱至略低于線的溫度（一般為），保溫一定時(shí)間后緩慢冷卻至室溫的工藝方法。特點(diǎn)及目的：消除內(nèi)應(yīng)力（去應(yīng)力退火過(guò)程中組織不會(huì)發(fā)生變化）。用途：只用來(lái)消除零件在鍛造、鑄造、焊接等生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，以防止工件變形和開(kāi)裂，加熱過(guò)程中組織不會(huì)發(fā)生變化。2．正火（1）定義正火是將鋼加熱至或以上，保溫一段時(shí)間后，在空氣中冷卻至室溫的工藝方法。（2）特點(diǎn)正火后可得到細(xì)珠光體組織索氏體，強(qiáng)度、硬度較高。工藝周期短，成本低，得到的組織性能好。（3）目的1）細(xì)化組織，提高硬度，改善低碳鋼、低碳合金鋼的切削加工性能。2）用于中碳鋼和性能要求不高的零件，可代替調(diào)質(zhì)處理。3）用于高碳鋼，消除網(wǎng)狀滲碳體，為球化退火做準(zhǔn)備。（4）退火和正火的區(qū)別1）正火工藝周期短，成本低，得到的組織性能較好，故生產(chǎn)中低碳鋼、低碳合金鋼常以正火代替退火。但由于正火冷卻速度較快，可能會(huì)使形狀較復(fù)雜的零件產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力甚至開(kāi)裂，所以形狀較復(fù)雜的零件不適用正火處理，而對(duì)于力學(xué)性能要求不是很高的零件，正火還可作為最終熱處理。2）高碳鋼一般都先通過(guò)正火處理以消除鋼中網(wǎng)狀滲碳體組織，再進(jìn)行球化退火處理。3．淬火（1）定義淬火是將鋼加熱到或A線以上保溫后，快速冷卻，以獲得馬氏體組織的熱處理工藝。（2）目的提高鋼的硬度、強(qiáng)度和耐磨性。（3）淬火加熱溫度的選擇淬火是熱處理工藝過(guò)程中最重要、最復(fù)雜的一種工藝，冷卻速度過(guò)快，容易造成工件變形或開(kāi)裂，冷卻速度過(guò)慢則達(dá)不到所要求的硬度，所以在操作過(guò)程中對(duì)不同的鋼種施以不同的加熱溫度和冷卻速度，以達(dá)到工件所設(shè)計(jì)的硬度和強(qiáng)度。1）亞共析鋼：加熱至線以上。加熱溫度過(guò)高，會(huì)使A晶粒粗化，淬火后的馬氏體組織粗大，使鋼脆化；加熱溫度過(guò)低（之間），則淬火組織中含有未溶鐵素體，降低工件的硬度和力學(xué)性能。2）（過(guò)）共析鋼：加熱至以上。淬火后可形成細(xì)顆粒狀滲碳體均勻分布于針狀馬氏體基體上的組織。這種組織耐磨性好，強(qiáng)度高，脆性小。（4）淬火冷卻速度、介質(zhì)的選擇淬火的主要目的是為了得到馬氏體組織，因而冷卻速度必須大于該鋼的臨界冷卻速度。而快冷會(huì)造成很大的內(nèi)應(yīng)力，使工件變形和開(kāi)裂，鋼的理想淬火冷卻速度是慢一快一慢三步，因此，對(duì)冷卻介質(zhì)的選擇尤為重要。傳統(tǒng)的冷卻介質(zhì)有空氣、油、水、鹽水、堿水五種，它們的冷卻能力依次增加。其中水、油是生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的冷卻介質(zhì)。（5）鋼的淬透性和淬硬性1）淬透性：在規(guī)定條件下，鋼在淬火時(shí)獲得馬氏體組織深度的能力。淬透性取決于該鋼的臨界冷卻速度，臨界冷卻速度越低，鋼的淬透性越好，反之越差。淬透性好的鋼更適合制造截面尺寸較大的零件。合金鋼的淬透性一般比碳素鋼好，這是因?yàn)楦鞣N合金元素融入奧氏體后能提高其穩(wěn)定性，減緩過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變速度，降低鋼的臨界冷卻速度。合金鋼適合油冷。2）淬硬性：鋼在理想的淬火條件下獲得馬氏體后所能達(dá)到的最高硬度。淬硬性主要取決于鋼的碳含量。低碳鋼淬硬性差，高碳鋼淬硬性好。3）注意：淬透性好的鋼不一定淬硬性好，如高碳鋼和合金鋼比，高碳鋼淬硬性比合金鋼好，但淬透性合金鋼比高碳鋼好。4．回火鋼淬火后的不穩(wěn)定組織馬氏體和殘余奧氏體會(huì)向穩(wěn)定組織轉(zhuǎn)變，從而引起工件變形或開(kāi)裂，因此必須馬上進(jìn)行回火處理。（1）定義回火是將淬火后的鋼重新加熱至線以下某一溫度，經(jīng)過(guò)適當(dāng)保溫后空冷至室溫的熱處理工藝。（2）目的減小或消除內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形開(kāi)裂；穩(wěn)定組織，穩(wěn)定尺寸；調(diào)整鋼的性能。（3）分類1）低溫回火（）：低溫回火組織為回火馬氏體，目的是降低淬火內(nèi)應(yīng)力，提高韌性，保持高硬度和耐磨性。主要用于制造高碳工具鋼和合金刃具、量具、滾動(dòng)軸承、冷作模具和要求硬而耐磨的零件。2）中溫回火（350~500℃）：中溫回火組織為回火屈氏體，目的是使淬火件具有高的彈性極限、屈服極限和適當(dāng)?shù)捻g性。主要用于制造彈性零件及熱鍛模具。3）高溫回火（）：高溫回火組織為回火索氏體，廣泛用于螺栓、連桿、齒輪、曲軸等重要的結(jié)構(gòu)零件，具有良好的綜合力學(xué)性能。通常把淬火和高溫回火相結(jié)合的處理工藝稱為調(diào)質(zhì)處理。由于調(diào)質(zhì)后，可使工件獲得良好的綜合力學(xué)性能，不僅強(qiáng)度較高，塑性和韌性也較好，比正火后組織力學(xué)性能更佳，因而一些重要的受力復(fù)雜的結(jié)構(gòu)零件常采用調(diào)質(zhì)處理。5．鋼的表面熱處理（1）目的使工件表面具有高硬度、高耐磨性，而心部具有足夠的塑性、韌性。（2）種類1）表面淬火：僅對(duì)鋼的表面進(jìn)行淬火，而不改變其成分的熱處理工藝稱為表面淬火。常用的表面淬火可分為火焰加熱表面淬火、感應(yīng)加熱表面淬火。①火焰加熱表面淬火：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，成本低，淬火質(zhì)量不穩(wěn)定。適于單件、小批及大型零件的生產(chǎn)。②感應(yīng)加熱表面淬火：加熱速度快，淬火質(zhì)量好，淬硬層深度易于控制，但設(shè)備復(fù)雜，成本高，適于大批量生產(chǎn)。2）化學(xué)熱處理：將金屬或合金工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層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。常用的有滲碳、滲氮、碳氮共滲等。五、碳素鋼、合金鋼、鑄鐵1．非合金鋼（碳素鋼）碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于、小于，且不含有特意加入合金元素的鐵碳合金，稱為非合金鋼。（1）常存元素對(duì)鋼的性能的影響1）硅：煉鋼后期作脫氧劑帶人；提高鋼的強(qiáng)度、硬度，是鋼中的有益元素。2）錳：煉鋼脫氧劑；提高鋼的強(qiáng)度與硬度，是鋼中的有益元素。3）硫：生鐵帶入；對(duì)鋼造成熱脆性，是鋼中的有害元素。4）磷：生鐵帶入；對(duì)鋼造成冷脆性，是鋼中的有害元素。（2）碳素鋼的分類1）按鋼的碳含量分類：低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼。2）按鋼的質(zhì)量分類：普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。3）按鋼的用途分類：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼。（3）非合金鋼的牌號(hào)、性能及用途1）碳素結(jié)構(gòu)鋼①普通碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)：由代表屈服強(qiáng)度的字母、屈服強(qiáng)度數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)和脫氧方法符號(hào)按順序組成。例如Q235AF：表示屈服強(qiáng)度為235MPa的A級(jí)沸騰鋼。此類鋼性能一般，主要用于廠房、橋梁、船舶、鉚釘、螺釘、螺母等。②優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)：用兩位數(shù)字表示鋼中平均碳含量的萬(wàn)分之幾。例如：08鋼，表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為；屬于低碳鋼，強(qiáng)度、硬度較低，塑性、韌性及焊接性良好；主要用于沖壓件、焊接結(jié)構(gòu)件及滲碳件。45鋼，表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為；屬于中碳鋼，有較高的強(qiáng)度和硬度；主要用于制作受力較大的機(jī)械零件，如連桿、曲軸、齒輪等。60鋼，表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為；屬于高碳鋼，有較高的強(qiáng)度、硬度和彈性；主要用于制造較高強(qiáng)度、耐磨性和彈性的零件，如氣門彈簧、彈簧墊等．2）碳素工具鋼牌號(hào)：T+數(shù)字（平均碳含量的千分?jǐn)?shù)）。如T12A：表示平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。這種鋼具有較高的硬度和耐磨性，用于制造刃具、模具、量具及其他工具。2．合金鋼合金鋼就是在非合金鋼的基礎(chǔ)上，為了改善鋼的某些性能，在冶煉時(shí)有意加入一些元素的鋼。（1）合金鋼的分類1）可按主要質(zhì)量等級(jí)分類。2）按性能或用途分為：工程結(jié)構(gòu)用合金鋼，機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼，不銹、耐蝕和耐熱鋼，工具鋼，軸承鋼，特殊物理性能鋼等。（2）合金鋼的牌號(hào)1）合金結(jié)構(gòu)鋼：用“兩位數(shù)字+元素符號(hào)+數(shù)字”表示，前面的兩位數(shù)字表示鋼的，元素符號(hào)表示鋼中所含的合金元素，后面的數(shù)字表示該元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百分之幾。當(dāng)合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于時(shí)，牌號(hào)中只標(biāo)明元素符號(hào)，不標(biāo)含量。例如：60Si2Mn，表示為，硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為2%，錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于。2）合金工具鋼：合金含量的表示與合金結(jié)構(gòu)鋼相同，碳含量用一位數(shù)字表示碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分?jǐn)?shù)，當(dāng)大于或等于時(shí)，不予標(biāo)出。例如：9SiCr，表示為，Si、Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都小于。3）特殊專用鋼：為表示鋼的用途，在鋼號(hào)前面冠以漢語(yǔ)字母，不標(biāo)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。例如：GCr15為滾珠軸承鋼。（3）常用合金鋼1）合金結(jié)構(gòu)鋼：是機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、石油化工及工程建筑等方面應(yīng)用最廣、用量最大的一類合金鋼，用于各類工程結(jié)構(gòu)件和制造各種零件，按用途分為工程結(jié)構(gòu)用鋼（普低鋼）和機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼。①工程結(jié)構(gòu)用鋼（普低鋼）：碳含量低，合金含量低，如16MnV，用于工程結(jié)構(gòu)-橋梁、船舶、車輛、鍋爐、壓力容器和起重機(jī)械等。強(qiáng)度比同碳含量的非合金鋼高，塑性、韌性、耐蝕性和焊接性良好。②機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼：用于制造各種機(jī)械零件，按熱處理特點(diǎn)分為：合金滲碳鋼：含碳量一般為，如：20CrMnTi，用于制造滲碳零件的合金鋼。合金調(diào)質(zhì)鋼：含碳量一般為，屬于中碳合金鋼。如：40Cr，用于制造齒輪、連桿、主軸等重要零件，調(diào)質(zhì)后使用。合金彈簧鋼：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為，如60Si2Mn，用于制造各種彈簧。滾動(dòng)軸承鋼：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為，如GCr15，主要用來(lái)制造各種滾動(dòng)軸承的內(nèi)外圈及滾動(dòng)體（滾珠、滾柱、滾針），也可用來(lái)制造各種工具和耐磨零件。軸承鋼都是特殊質(zhì)量合金鋼。2）合金工具鋼：用于制造尺寸大、精度高和形狀復(fù)雜的模具、量具及切削速度較高的刃具。①用于制造刀具：如9SiCr用于制造絲錐、板牙、鉸刀，W18Cr4V用于制造切削速度較高和形狀復(fù)雜的成形刀具。②用于制造模具：如Cr12、Cr12MoV，用于制造沖壓、鍛壓、壓鑄成形模具。③用于制造量具：如GCr15，用于制造測(cè)量工具。3．鑄鐵碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在以上的鐵碳合金稱為鑄鐵。（1）灰鑄鐵碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：，碳主要以片狀石墨存在。具有良好的切削加工性能、鑄造性能、耐磨性、減振性?；诣T鐵的牌號(hào)：HT（灰鐵）+三位數(shù)字（表示最小抗拉強(qiáng)度數(shù)值）。例如，HT200表示抗拉強(qiáng)度不低于200MPa的灰鑄鐵。（2）可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵俗稱馬鋼、瑪鋼，是白口鑄鐵通過(guò)石墨化退火，使?jié)B碳體分解成團(tuán)絮狀石墨而獲得的。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為，碳主要以團(tuán)絮狀石墨存在，其強(qiáng)度、韌性很高，但并非真的可鍛?？慑戣T鐵的牌號(hào)：由三個(gè)字母及兩組數(shù)字組成。KT（可鐵）第三個(gè)字母表示可鍛鑄鐵的類別：H表示黑心可鍛鑄鐵，Z表示珠光體可鍛鑄鐵。后面的兩組數(shù)字分別表示最低抗拉強(qiáng)度和斷后伸長(zhǎng)率。例如，KTH350-10表示抗拉強(qiáng)度不低于350MPa、伸長(zhǎng)率不低于10％的黑心可鍛鑄鐵。（3）球墨鑄鐵鐵水在澆注前經(jīng)球化處理，使析出的石墨大部分或全部呈球狀的鑄鐵稱為球墨鑄鐵。與中碳鋼相比，不但強(qiáng)度、韌性相似，而且屈服強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度更高，又有優(yōu)良的切削性和鑄造性，可廣泛代替非合金鋼、合金鋼和可鍛鑄鐵。球墨鑄鐵的牌號(hào)：由QT（球鐵）及兩組數(shù)字組成，兩組數(shù)字分別代表最低抗拉強(qiáng)度和斷后伸長(zhǎng)率。例如，QT600-3表示抗拉強(qiáng)度不低于600MPa、伸長(zhǎng)率不低于3%的球墨鑄鐵。三、高考常考題選講（一）、判斷題1.金屬化合物的晶格類型完全不同于任一組元的晶格類型。（）【答案】√2.碳在中的溶解度比在中的溶解度小。（）【答案】×3.滲碳體是鐵與碳的混合物。（）【答案】×【解析】滲碳體是金屬化合物4.淬透性好的鋼，淬火后硬度一定很高。（）【答案】×【解析】考察淬透性與淬硬性的概念。5.中溫回火適用于低碳鋼。（）【答案】×【解析】中溫回火適用于制造彈性零件及熱鍛模具等，這些件屬于中、高碳鋼。6.鋼滲氮后無(wú)須淬火即有很高的硬度及耐磨性。（）【答案】√【解析】氮化層具有很高的硬度和耐磨性，因而滲氮后不需淬火。7.在退火狀態(tài)（接近平衡組織）45鋼比20鋼的塑性和強(qiáng)度都高。（）【答案】×【解析】45鋼比20鋼強(qiáng)度高、塑性低。8.除Fe、C外還含有其他元素的鋼就是合金鋼。（）【答案】×【解析】非合金鋼除含F(xiàn)e、C外，還有Si、Mn、S、P等元素。本題考察合金鋼的定義。9.合金滲碳鋼應(yīng)是低碳鋼。（）?！敬鸢浮俊獭窘馕觥亢辖饾B碳鋼的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為，屬于低碳鋼。10.可鍛鑄鐵比灰鑄鐵的塑性好，因此可以進(jìn)行鍛壓加工。（）【答案】×（二）、填空題1.的晶格類型為_(kāi)_______?！敬鸢浮矿w心立方晶格【解析】屬于體心立方晶格的金屬有鉻（Cr）、釩（V）、鎢（W）、鉬（Mo）及等。2.在相圖中，鋼在冷卻時(shí)，從奧氏體中析出鐵素體的開(kāi)始線常用________表示，碳在奧氏體中的溶解度曲線常用________表示，共析轉(zhuǎn)變線常用________表示?！敬鸢浮烤€、線、線3.共析鋼冷卻到S點(diǎn)時(shí)，會(huì)發(fā)生________轉(zhuǎn)變，從奧氏體中同時(shí)析出________和________的混合物，稱為_(kāi)_______?！敬鸢浮抗参?、鐵素體、滲碳體、珠光體4.合金工具鋼Cr12MoV表示平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于________，鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為_(kāi)_______，鉬和釩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都小于________。【答案】1%，12%，1.5%5.淬火的主要目的是為了獲得?！敬鸢浮狂R氏體6.鋼的完全退火主要用于。【答案】亞共析鋼7.調(diào)質(zhì)處理就是的熱處理?！敬鸢浮看慊?高溫回火8.合金調(diào)質(zhì)鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般是?！敬鸢浮?.45%-0.75%9.液態(tài)金屬結(jié)晶后，其晶粒的大小取決于____和____?！敬鸢浮窟^(guò)冷度；冷卻速度10.鋼淬火后，為了得到單一的馬氏體組織，回火溫度應(yīng)在____以下?！敬鸢浮吭撲摰鸟R氏體點(diǎn)以下（三）、單項(xiàng)選擇題1．銅屬于（）晶格。A．面心立方 B．體心立方 C．密排六方 D．以上都不對(duì)【答案】A【解析】屬于面心立方晶格的金屬有鋁（Al）、銅（Cu）、鉛（Pb）、鎳（Ni）及等。2.純鐵在時(shí)稱為（）。A． B． C． D．以上都不對(duì)【答案】A3.組成合金的最基本的獨(dú)立物質(zhì)稱為（）。A．相 B．組元 C．組織 D．合金【答案】B4.碳溶解在中形成的間隙固溶體稱為（）。A．鐵素體 B．奧氏體 C．滲碳體 D．珠光體【答案】B5.表面熱處理的目的是使工件表面具有高硬度、高耐磨性，而心部具有足夠的（）。A．硬度 B．脆性 C．鑄造性 D．韌性【答案】D6.對(duì)于過(guò)共析鋼，適宜的淬火加熱溫度是（）。A．以上 B．線以上C．以上 D．以上【答案】A【解析】考察不同鋼淬火加熱溫度的選擇。7.零件滲碳后一般須經(jīng)（）處理