工程材料与机械制造基础6常用金属材料课件

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1、工程材料与机械制造基础工程材料与机械制造基础海洋科学与技术学院海洋科学与技术学院 贾贾 非非DalianUniversityofTechnology第六章第六章 常用金属材料常用金属材料* 主主 要要 内内 容容l工业用钢工业用钢 碳素钢 合金钢l铸铁铸铁 铸铁的石墨化 常用铸铁 l有色金属及其合金有色金属及其合金 铝及其合金 铜及其合金 钛及钛合金 轴承合金*l工业用钢工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。l碳素钢碳素钢是指含碳量低于是指含碳量低于2.11%的铁碳合金。的铁碳合金。l合金钢合金钢是指为了提高钢是指为了提高钢的性能，在碳钢基础上的性能，

2、在碳钢基础上有意加入一定量合金元有意加入一定量合金元素所获得的铁基合金。素所获得的铁基合金。 工业用钢工业用钢钢的分类及编号钢的分类及编号一、钢的分类一、钢的分类1、按化学成分分、按化学成分分中碳钢中碳钢0.250.6%C高碳钢高碳钢 0.6%C低碳钢低碳钢 0.25%C低合金钢低合金钢合金元素总量合金元素总量 5%中合金钢中合金钢合金元素总量合金元素总量510%高合金钢高合金钢合金元素总量合金元素总量 10%碳素钢碳素钢合金钢合金钢 工业用钢工业用钢钢钢 类类碳碳 素素 钢钢合合 金金 钢钢PSPS普通质量钢普通质量钢0.0450.0450.0450.045优优 质质 钢钢0.0350.03

3、50.0350.035高级优质钢高级优质钢0.0300.0300.0250.025特级优质钢特级优质钢0.0250.0200.0250.0152、按质量分、按质量分钢的质量是以钢的质量是以磷磷、硫硫的含量来划分的。的含量来划分的。分为分为普通质量钢普通质量钢、优质钢优质钢、高级优质钢高级优质钢和和特级优质钢特级优质钢.根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下： 钢的分类钢的分类3、按冶炼方法分、按冶炼方法分转炉炼钢转炉炼钢平炉炼钢平炉炼钢平炉钢平炉钢转炉钢转炉钢电炉钢电炉钢 按按 炉炉 别别 分分沸腾钢沸腾钢：脱氧不充分，浇注时脱氧不充分，浇注时C

4、 C与与OO反应发反应发镇静钢镇静钢：脱氧充分，组织致密，成材率低。脱氧充分，组织致密，成材率低。半镇静钢半镇静钢：介于前两者之间。介于前两者之间。生生沸腾。这种钢成材率高，但不致密。沸腾。这种钢成材率高，但不致密。按脱氧程度分按脱氧程度分特殊镇静钢特殊镇静钢 钢的分类钢的分类4、按金相组织分、按金相组织分珠光体钢珠光体钢贝氏体钢贝氏体钢马氏体钢马氏体钢铁素体钢铁素体钢奥氏体钢奥氏体钢莱氏体钢莱氏体钢 按正火组织分按正火组织分亚共析钢亚共析钢共共 析析 钢钢过共析钢过共析钢 按退火组织分按退火组织分电弧炉炼钢电弧炉炼钢 钢的分类钢的分类5、按用途分、按用途分 工程用钢工程用钢 建筑、桥梁、船舶

5、、车辆建筑、桥梁、船舶、车辆渗渗 碳碳 钢钢调调 质质 钢钢弹弹 簧簧 钢钢滚动轴承钢滚动轴承钢耐耐 磨磨 钢钢机器用钢机器用钢结结 构构 钢钢刃具钢刃具钢模具钢模具钢量具钢量具钢工工 具具 钢钢不锈钢不锈钢耐热钢耐热钢特特 殊殊 性性能能 钢钢挤压模具挤压模具 钢的分类钢的分类齿齿轮轮刀刀具具二、钢的编号二、钢的编号我国钢材的编号是采用我国钢材的编号是采用汉汉语拼音字母语拼音字母、化学元素符化学元素符号号和和阿拉伯数字阿拉伯数字相结合的相结合的方法。方法。采用采用汉语拼音字母汉语拼音字母表示钢表示钢产品的名称、用途、特性产品的名称、用途、特性和工艺方法时，一般从代和工艺方法时，一般从代表表钢

6、产品名称钢产品名称的汉字的汉的汉字的汉语拼音中选取语拼音中选取第一个字母第一个字母. 工业用钢工业用钢常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法表示符号表示符号（GB/T2212000）名称名称符号符号位置位置名称名称符号符号位置位置碳素结构钢碳素结构钢Q头头桥梁用钢桥梁用钢q尾尾低合金高强度钢低合金高强度钢Q头头锅炉用钢锅炉用钢g尾尾易切削钢易切削钢Y头头焊接气瓶用钢焊接气瓶用钢HP尾尾碳素工具钢碳素工具钢T头头车辆车轴用钢车辆车轴用钢LZ头头(滚珠滚珠)轴承钢轴承钢G头头机车车轴用钢机车车轴用钢JZ头头焊接用钢焊接用钢H头头沸腾钢沸腾钢F尾尾铆螺钢铆螺钢M

7、L头头半镇静钢半镇静钢b尾尾船用钢船用钢国际符号国际符号镇静钢镇静钢Z尾尾汽车大梁用钢汽车大梁用钢L尾尾特殊镇静钢特殊镇静钢TZ尾尾压力容器用钢压力容器用钢R尾尾质量等级质量等级A.B.C.D.E尾尾1、碳素结构钢和低合金高强度钢、碳素结构钢和低合金高强度钢Q+最低屈服强度值最低屈服强度值+质量等级符号质量等级符号+脱氧方法符号脱氧方法符号Q表示表示“屈服强度屈服强度”；屈服强度值单位是；屈服强度值单位是MPa；质量等级符号为质量等级符号为A、B、C、D、E。由。由A到到E，其，其P、S含量依次下降，质量提高。含量依次下降，质量提高。l脱氧方法符号脱氧方法符号:沸腾钢沸腾钢F；镇静钢镇静钢Z；

8、半镇静钢；半镇静钢b；特殊镇静钢特殊镇静钢TZ。l如碳素结构钢牌号表示为如碳素结构钢牌号表示为Q235AF、Q235BZ。钢钢板板 钢的编号钢的编号低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢都是镇静钢或特殊镇静钢，其都是镇静钢或特殊镇静钢，其牌号中牌号中没有表示脱氧方法没有表示脱氧方法的符号。如的符号。如Q345C。根据需要，低合金高强度结构钢的牌号也可以采用根据需要，低合金高强度结构钢的牌号也可以采用两位阿拉伯数字两位阿拉伯数字（表示平均含碳量的万分之几）和（表示平均含碳量的万分之几）和化学元素符号化学元素符号，按顺序表示，如，按顺序表示，如16Mn。l*说明：说明：通常情况下，通常情况下，屈服强

9、度值小屈服强度值小300MPa时为碳素结构钢，大时为碳素结构钢，大于于300MPa时为低合金时为低合金高强度钢。高强度钢。热连轧钢板热连轧钢板 钢的编号钢的编号齿齿轮轮加加工工方钢方钢2、优质碳素结构钢、优质碳素结构钢牌号用牌号用两位数字表示两位数字表示。这两位数字表示钢平均这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几含碳量的万分之几。如如45钢钢平均含碳量为万分之四十五（即平均含碳量为万分之四十五（即0.45%）的优质碳素结构钢。的优质碳素结构钢。 钢的编号钢的编号钢钢带带*说明：说明：含含Mn量为量为0.71.0%时，在两位数字后加元素时，在两位数字后加元素符号符号“Mn”，如，如40Mn。l对于

10、对于沸腾钢沸腾钢和和半镇半镇静钢静钢,在钢号后分别在钢号后分别加字母加字母F和和b，如，如08F、10b。l高级优质钢高级优质钢在钢号在钢号后加字母后加字母A，如，如20A。 钢的编号钢的编号钢管钢管3、合金结构钢和合金弹簧钢、合金结构钢和合金弹簧钢两位数字两位数字（表示平均含碳量的万分之几）（表示平均含碳量的万分之几）+合金元合金元素符号素符号+该该元素百分含量元素百分含量数字数字+当合金元素的平均含量当合金元素的平均含量小于小于1.50%时，只标元素符时，只标元素符号，号，不标含量不标含量； 钢的编号钢的编号当当合金元素的平均含量合金元素的平均含量为为1.502.49%、2.503.49%

11、、3.504.49%、4.505.49%、时，在相应的时，在相应的合金合金元素符号后标元素符号后标2、3、4、5等等数字数字。如。如20CrNi3。高级优质钢高级优质钢在牌号后加字母在牌号后加字母A，如，如60Si2MnA。特级优质钢特级优质钢在牌号后加字母在牌号后加字母E，如，如30CrMnSiE。不锈钢制管板式换热器不锈钢制管板式换热器所有合所有合金钢的金钢的合金元合金元素量标素量标法相同法相同 钢的编号钢的编号4、工具钢、工具钢碳素工具钢碳素工具钢T+数字数字T表示表示“碳素工具钢碳素工具钢”；数字表示平均含碳量的数字表示平均含碳量的千分之几千分之几.如如T8其平均含碳量为千分之八其平均

12、含碳量为千分之八(0.8%C)。*说明说明：碳素工具钢都是：碳素工具钢都是优质以上优质以上质量质量的。高级优质钢在钢号后加的。高级优质钢在钢号后加“A”，如，如T8A。丝丝锥锥锉刀锉刀 钢的编号钢的编号合金工具钢合金工具钢含碳量含碳量+合金元素符号合金元素符号+该该元素百分含量元素百分含量+当含碳量当含碳量小于小于1.00%时，含碳量用时，含碳量用一位数字一位数字标明，标明，这一位数字表示平均含碳量的这一位数字表示平均含碳量的千分之几千分之几，如，如8MnSi.当含碳量当含碳量大于大于1.00%时，时，不标含碳量不标含碳量。*高速钢高速钢不标含碳量，如不标含碳量，如W6Mo5Cr4V2(含含0

13、.85%C).*含含铬量小于铬量小于1%时，在含铬时，在含铬量量(以千分之一为单位以千分之一为单位)前加前加数字数字“0”，如，如Cr06。铣刀铣刀 钢的编号钢的编号5、轴承钢、轴承钢G+Cr+铬含量铬含量(不标含碳量不标含碳量)“G”表示表示“滚动轴承钢滚动轴承钢”。*铬含量以铬含量以千分之一千分之一为单位为单位.如如“GCr15”的平均含铬的平均含铬量为量为1.5%。渗碳轴承钢渗碳轴承钢牌号的表示方法牌号的表示方法与合金结构钢相同，仅在与合金结构钢相同，仅在牌牌号头部号头部加字母加字母“G”，如，如“G20CrNiMo”。 钢的编号钢的编号6、不锈钢和耐热钢、不锈钢和耐热钢含碳量含碳量+合

14、金合金元素符号元素符号+该元素该元素百分含量百分含量+含碳量以含碳量以千分之一千分之一为单位。为单位。l含碳量的表示方含碳量的表示方法为：法为：l当平均含碳量当平均含碳量1.00%时，用时，用两两位数字位数字表示，如表示，如11Cr17(平均含碳平均含碳量为量为1.10%)；涡涡轮轮叶叶片片 钢的编号钢的编号当当1.0%平均含碳量平均含碳量0.1%时，用时，用一位数字一位数字表示表示,如如2Cr13（平均含碳量为（平均含碳量为0.20%）当当0.1%含碳量上限含碳量上限0.03%时，以时，以“0”表示，表示，如如0Cr18Ni9（含碳量上限为（含碳量上限为0.08%）当当0.03%含碳量上限含

15、碳量上限0.01%时（超低碳），以时（超低碳），以“03”表示，如表示，如03Cr19Ni10(含碳量上限为含碳量上限为0.03%）l当含碳量上限当含碳量上限0.01%时时(极低碳极低碳)，以，以“01”表示，表示，如如01Cr19Ni11（含碳量上（含碳量上限为限为0.01%）。）。汽轮机叶片汽轮机叶片 钢的编号钢的编号*珠光体耐热钢含碳量的标注同结构钢。如珠光体耐热钢含碳量的标注同结构钢。如15CrMo注：旧标准含碳量表示方法为：注：旧标准含碳量表示方法为：当含碳量当含碳量0.08%时，以时，以“0”表示，如表示，如0Cr18.当含碳量当含碳量0.03%时，以时，以“00”表示，如表示，如

16、00Cr18Ni10.不不锈锈钢钢法法兰兰不不锈锈钢钢型型材材 钢的编号钢的编号7、铸钢、铸钢ZG+两位数字两位数字ZG表示表示“铸钢铸钢”；两位数字表示平均含碳两位数字表示平均含碳量的量的万分之几万分之几,如如ZG25.铸钢件铸钢件2.5吨吨大大齿齿轮轮铸铸件件 钢的编号钢的编号钢中的杂质及合金元素钢中的杂质及合金元素1、Mn: 0.8%时为杂质时为杂质,是有益元素。作用为：是有益元素。作用为：强化铁素体；强化铁素体；消除硫的有害作用。消除硫的有害作用。一、杂质元素对性能的影响一、杂质元素对性能的影响l钢中的杂质一般是指Mn、Si、P、S。是由原料带入或脱氧残留的元素。 工程用钢工程用钢强化

17、铁素体；强化铁素体；增加钢液流动性。增加钢液流动性。3、S：是有害元素。：是有害元素。常以常以FeS形式存在。易与形式存在。易与Fe在晶在晶界上形成界上形成低熔点共晶低熔点共晶(985)，热加工时热加工时(11501200)，由于，由于其熔化而导致开裂，称其熔化而导致开裂，称热脆性热脆性.钢中的硫应控制在钢中的硫应控制在0.045%以下以下.l2、Si：0.5%时为杂质，是有益元素。作用为： 合金晶界的低熔点硫化物共晶合金晶界的低熔点硫化物共晶 杂质元素对性能的影响杂质元素对性能的影响Mn可消除硫的有害作用可消除硫的有害作用,FeS+MnFe+MnS，MnS熔点高熔点高(1600)。4、P：也

18、是有害元素。：也是有害元素。能全部能全部溶入铁素体溶入铁素体中，使中，使钢在常温下钢在常温下硬度提高硬度提高，塑塑性、韧性性、韧性急剧下降，称急剧下降，称冷冷脆性脆性。P一般控制在一般控制在0.045%以下以下.钢中的钢中的MnS夹杂夹杂比利时阿尔伯特运河钢桥因磷高产生冷脆性于比利时阿尔伯特运河钢桥因磷高产生冷脆性于1938年冬发生断裂坠年冬发生断裂坠入河中入河中 杂质元素对性能的影响杂质元素对性能的影响5、气体元素、气体元素N：室温下室温下N在铁素体中溶在铁素体中溶解度很低，钢中过饱和解度很低，钢中过饱和N在常在常温温放置过程放置过程中以中以FeN、Fe4N形形式析出使钢变脆式析出使钢变脆,

19、称称时效脆化时效脆化.加加Ti、V、Al等元素可使等元素可使N固定，固定，消除时效倾向。消除时效倾向。O：氧在钢中以氧在钢中以氧化物氧化物的形的形式存在，其与基体结合力弱，式存在，其与基体结合力弱，不易变形，易成为不易变形，易成为疲劳裂纹源疲劳裂纹源.钢中钢中TiN夹杂夹杂钢中氧化物夹杂钢中氧化物夹杂 杂质元素对性能的影响杂质元素对性能的影响H：常温下氢在钢中的溶解度也很低。当氢在钢常温下氢在钢中的溶解度也很低。当氢在钢中以中以原子态溶解原子态溶解时，降低韧性，引起时，降低韧性，引起氢脆氢脆。当氢在缺陷处以当氢在缺陷处以分子态分子态析出时，会产生很高内压，析出时，会产生很高内压，形成形成微裂纹

20、微裂纹，其内壁为白色，称，其内壁为白色，称白点白点或或发裂发裂。钢中白点钢中白点钢的氢脆断口钢的氢脆断口 杂质元素对性能的影响杂质元素对性能的影响对钢中基本相的影响对钢中基本相的影响1、溶于铁素体、溶于铁素体,起固溶强起固溶强化作用化作用非碳化物形成元素及过剩非碳化物形成元素及过剩的碳化物形成元素都溶于的碳化物形成元素都溶于铁素体，形成铁素体，形成合金铁素体合金铁素体.Si、Mn对强度、硬度提高对强度、硬度提高显著。显著。Cr、Ni在适当范围在适当范围内提高韧性。内提高韧性。二、合金元素在钢中的作用二、合金元素在钢中的作用对铁素体冲击韧性影响对铁素体冲击韧性影响 钢中的杂质和合金元素钢中的杂质

21、和合金元素2、形成碳化物，起强化相作用、形成碳化物，起强化相作用合金元素与碳的亲和力从大到小的顺序为：合金元素与碳的亲和力从大到小的顺序为：Ti、Zr、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe。lTi、Nb、V为为强碳化物形成元强碳化物形成元素，碳化物的稳素，碳化物的稳定性定性、熔点、硬度、熔点、硬度、耐磨性高，如耐磨性高，如TiC、VC等。等。 钢中碳化物钢中碳化物 合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用W、Mo、Cr为为中碳化物形成元素中碳化物形成元素，碳化物的稳，碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性较高，如定性、熔点、硬度、耐磨性较高，如W2C等。等。Mn、Fe为为弱碳化物形成元素弱碳化物形

22、成元素，碳化物的稳定性，碳化物的稳定性、熔点、硬度、耐磨性较低，如熔点、硬度、耐磨性较低，如Fe3C等。等。 合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用l当当Mn 13%或或Ni 9%时，时，S点降到点降到0以下，室温下以下，室温下为单相奥氏体组织，称为单相奥氏体组织，称奥氏体钢奥氏体钢。锰对奥氏体相区的影响锰对奥氏体相区的影响对对Fe-Fe3C相图相图的影响的影响1、对奥氏体相区的、对奥氏体相区的影响影响Ni、Mn、Co、C、N等是等是扩大奥氏体相扩大奥氏体相区区的元素，使的元素，使A1、A3点下降。点下降。 合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用Cr、Mo、Si、Ti、W、Al等是等是缩缩

23、小奥氏体相区小奥氏体相区的元的元素，使素，使A1、A3点点上升，上升，A4点下降。点下降。当当Cr 13%时，奥时，奥氏体相区消失，室氏体相区消失，室温下为单相铁素体温下为单相铁素体组织，称组织，称铁素体钢铁素体钢.铬对奥氏体相区的影响铬对奥氏体相区的影响 合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用2、对、对E点和点和S点位置的影响点位置的影响所有合金元素均所有合金元素均使使E点和点和S点左移点左移，即这两点的含碳，即这两点的含碳量下降，使碳含量比较低的钢出现过量下降，使碳含量比较低的钢出现过共析组织共析组织（如（如4Cr13）或）或共晶组织共晶组织（如（如W18Cr4V）。）。 合金元素在钢中

24、的作用合金元素在钢中的作用对钢中相变过程的对钢中相变过程的影响影响1、对奥氏体化的影响、对奥氏体化的影响对奥氏体对奥氏体形成速度形成速度的影响：除的影响：除Ni、Co外，外，都减缓奥氏体化过程。都减缓奥氏体化过程。对奥氏体对奥氏体晶粒长大晶粒长大倾向的影响：倾向的影响：l碳、氮化物碳、氮化物形成元素阻碍奥氏体晶粒长大。形成元素阻碍奥氏体晶粒长大。lMn、P促进长大。促进长大。 合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用2、对过冷奥氏体转变的影响、对过冷奥氏体转变的影响对对C曲线和淬透性的影响曲线和淬透性的影响：除除Co外外，凡溶入奥氏，凡溶入奥氏体的合金元素均使体的合金元素均使C曲线右移曲线右移

25、，淬透性提高淬透性提高。常用提高淬透性的元素为常用提高淬透性的元素为Mn、Si、Cr、Ni、B。l对对Ms、Mf点的影响：点的影响：除除Co、Al外外,所有元素都所有元素都使使Ms、Mf点点下降下降。合金元素对钢淬合金元素对钢淬透性的影响透性的影响 合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用淬火碳钢淬火碳钢回火回火时的时的硬度变化硬度变化3、对回火转变的影响、对回火转变的影响提高耐回火性提高耐回火性：淬：淬火钢在回火过程中抵火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力称抗硬度下降的能力称耐回火性耐回火性。合金元素能合金元素能阻碍马氏阻碍马氏体分解体分解及及碳化物的析碳化物的析出与聚集出与聚集。l当当回火硬

26、度相同回火硬度相同时，时，合金钢合金钢比同含碳量碳钢比同含碳量碳钢回火温回火温度高度高。如果同温度回火，合金钢硬度比碳钢高。如果同温度回火，合金钢硬度比碳钢高。 合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用产生二次硬化产生二次硬化含含高高W、Mo、Cr、V钢淬钢淬火后回火时，由于析出细火后回火时，由于析出细小弥散的特殊碳化物及回小弥散的特殊碳化物及回火冷却时火冷却时A转变为转变为M回回,使使硬度不仅不下降，反而升硬度不仅不下降，反而升高的现象称高的现象称二次硬化二次硬化。 防止第二类回火脆性止第二类回火脆性加加W、Mo可防止第二类可防止第二类回火脆性。回火脆性。高速钢高速钢 合金元素在钢中的作用合

27、金元素在钢中的作用结构钢结构钢对结构钢的性能要求为：对结构钢的性能要求为：使用性能使用性能以强韧性为主。以强韧性为主。工艺性能工艺性能以可焊性、淬透以可焊性、淬透性为主。性为主。合金结构钢除少量为中高合金结构钢除少量为中高合金钢外，都是合金钢外，都是低合金钢低合金钢. .铜铜陵陵长长江江公公路路大大桥桥 工业用钢工业用钢1、成分成分：0.4%C,P、S量及非金属夹杂较多量及非金属夹杂较多.2、性能性能：可焊性、塑：可焊性、塑性好。性好。3、热处理热处理：不进行专：不进行专门热处理，门热处理，热轧空冷热轧空冷态态下使用。下使用。4、使用状态下、使用状态下组织组织：F+P一、碳素结构钢一、碳素结构

28、钢螺纹钢螺纹钢螺纹钢螺纹钢圆钢圆钢圆钢圆钢 结构钢结构钢5、用途用途常以常以热轧板热轧板、带带、棒棒及及型型钢钢使用，用量约占钢材总使用，用量约占钢材总量的量的70%。用于用于建筑结构建筑结构，适合焊接，适合焊接、铆接、栓接等。铆接、栓接等。热轧钢板热轧钢板热轧钢板热轧钢板螺纹钢螺纹钢黄河小浪底枢纽工程黄河小浪底枢纽工程 碳素结构钢碳素结构钢1、性能要求性能要求高强度及足够韧性。高强度及足够韧性。良好的焊接性能。良好的焊接性能。良好的耐蚀性及低良好的耐蚀性及低的韧脆转变温度。的韧脆转变温度。2、成分特点成分特点低碳：低碳：0.2%C.合金元素：主要是合金元素：主要是Mn，还有少量，还有少量V、

29、Ti、Nb等。等。二、低合金高强度结构钢二、低合金高强度结构钢 结构钢结构钢3、热处理热处理：大多数：大多数热轧空冷热轧空冷后使用。后使用。少数可用少数可用正火正火+高温高温回火回火处理。处理。4、使用状态下、使用状态下组织组织：F+P低合金高强钢合金元素细化晶粒作用低合金高强钢合金元素细化晶粒作用lMn的作用是强化铁素体；增加珠光体的量。的作用是强化铁素体；增加珠光体的量。lV、Ti、Nb等起细化晶粒和弥散强化作用。等起细化晶粒和弥散强化作用。l另外加另外加Cu、P可提高耐蚀性；加可提高耐蚀性；加RE可提高韧性、可提高韧性、疲劳极限，降低冷脆转变温度。疲劳极限，降低冷脆转变温度。 低合金高强

30、度结构钢低合金高强度结构钢5、用途用途：Q345钢钢(16Mn)综合性能综合性能好，用于好，用于船舶、桥梁、船舶、桥梁、车辆车辆等大型钢结构。等大型钢结构。Q390钢含钢含V、Ti、Nb，强度高，用于强度高，用于中等压力中等压力的的压力容器压力容器。Q460钢含钢含Mo、B，正火，正火组织为组织为贝氏体贝氏体，强度高，强度高,用于石化用于石化中温高压容器中温高压容器.南京长江大桥南京长江大桥 低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢制造渗碳零件的钢种。制造渗碳零件的钢种。1、性能要求性能要求表面表面具有具有高硬度高硬度、高耐磨性高耐磨性，心部心部具有足具有足够的够的韧性和强度韧性和强度，即表，即表

31、硬里韧。硬里韧。良好的热处理性能良好的热处理性能,如淬透性和渗碳能力。如淬透性和渗碳能力。三、渗碳钢三、渗碳钢渗渗碳碳炉炉渗碳件渗碳件传动齿轮传动齿轮 结构钢结构钢2、成分特点成分特点低碳：低碳：0.10.25%C合金元素作用：合金元素作用：提高淬透性提高淬透性：Cr、Mn、Ni、B强化铁素体强化铁素体：Cr、Mn、Ni细化晶粒细化晶粒：W、Mo、Ti、V渗碳件渗碳件高精密独高精密独立导柱立导柱 渗碳钢渗碳钢3、热处理特点热处理特点渗碳件的加工工艺路线为：下料渗碳件的加工工艺路线为：下料锻造锻造正火正火机加工机加工渗碳渗碳淬火淬火+低温回火低温回火正火目的为调整硬度，便于切削加工。正火目的为调

32、整硬度，便于切削加工。淬火温度一般为淬火温度一般为Ac1+30-50。4、使用状态下组织使用状态下组织心部：心部：M回回+F表层：表层：M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)；渗碳淬火后的表层组织渗碳淬火后的表层组织 渗碳钢渗碳钢5、常用钢号及用途常用钢号及用途低淬透性钢：低淬透性钢：20、20Cr。柴油机凸轮轴柴油机凸轮轴活塞销活塞销(20Cr)(20Cr)用于受力小的用于受力小的耐磨件，如柴耐磨件，如柴油机的活塞销、油机的活塞销、凸轮轴等。凸轮轴等。 渗碳钢渗碳钢中淬透性钢：中淬透性钢：20CrMnTi。用用于中等载荷的于中等载荷的耐磨件，如变耐磨件，如变速箱齿轮。速箱齿轮。高淬

33、透性钢：高淬透性钢：18Cr2Ni4WA.用于大载荷的用于大载荷的耐磨件，如柴耐磨件，如柴油机曲轴。油机曲轴。增压柴油机曲轴增压柴油机曲轴汽汽车车变变速速箱箱齿齿轮轮 渗碳钢渗碳钢调质件（螺杆）调质件（螺杆）调质后使用的钢种。调质后使用的钢种。1、性能要求性能要求良好的综合力学性能良好的综合力学性能.良好的淬透性。良好的淬透性。四、调质钢四、调质钢 结构钢结构钢2、成分特点成分特点中碳：中碳：0.30.5%C合金元素作用：合金元素作用：提高淬透性提高淬透性:Mn、Si、Cr、Ni、B强化铁素体强化铁素体:Mn、Si、Cr、Ni细化晶粒细化晶粒:Ti、V防止第二类回火脆性防止第二类回火脆性:W、

34、Mo调质件（冷却轮）调质件（冷却轮）破碎机主轴破碎机主轴 调质钢调质钢3 3、热处理及组织特点热处理及组织特点热处理及组织特点热处理及组织特点调质件的加工工艺路线为：调质件的加工工艺路线为：下料下料锻造锻造退火退火粗粗加工加工调质调质精加工精加工装配装配调质目的调质目的：获得良好综合力学性能获得良好综合力学性能使用状态下的使用状态下的组织组织为：为：S回回l为提高表面耐磨性，调质后可为提高表面耐磨性，调质后可进行表面淬火或氮化。进行表面淬火或氮化。回火索氏体回火索氏体调质处理车间调质处理车间 调质钢调质钢柴油机凸轮轴柴油机凸轮轴4、常用钢号及用途常用钢号及用途低淬透性钢：低淬透性钢：D0油油6

35、0mm,常用常用40CrNiMo,用于制造大用于制造大截面重载荷零件，如曲轴等。截面重载荷零件，如曲轴等。合金结构钢曲轴合金结构钢曲轴单缸汽车曲轴单缸汽车曲轴 调质钢调质钢制造弹簧或类似性能零件制造弹簧或类似性能零件的钢种。的钢种。1、性能要求性能要求弹簧是利用弹性变形储存弹簧是利用弹性变形储存能量或缓和冲击的零件。能量或缓和冲击的零件。高的高的s，s/b；高的高的-1；足够的韧性；足够的韧性高的高的淬透性淬透性。五、弹簧钢五、弹簧钢 结构钢结构钢2、成分特点成分特点中高碳中高碳：碳素弹簧钢为碳素弹簧钢为0.60.9%C合金弹簧钢为合金弹簧钢为0.450.7%C合金元素作用合金元素作用：提高淬

36、透性、强化铁素提高淬透性、强化铁素体：体：Mn、Si、Cr提高提高 s/ b：Si细化晶粒：细化晶粒：V汽车弹簧汽车弹簧弹簧丝弹簧丝 弹簧钢弹簧钢3、热处理及组织特点热处理及组织特点冷成型弹簧冷成型弹簧：冷拔：冷拔冷成型冷成型定型处理定型处理(250300)。用于用于10mm)汽车板簧淬火线汽车板簧淬火线冷卷螺旋压缩弹簧冷卷螺旋压缩弹簧 弹簧钢弹簧钢4 4、弹簧的表面质量弹簧的表面质量弹簧的表面质量弹簧的表面质量弹簧的表面质量对其弹簧的表面质量对其寿命影响很大。寿命影响很大。提高表面质量的方法提高表面质量的方法:防止表面脱碳；防止表面脱碳；l避免表面缺陷；避免表面缺陷；l进行喷丸处理，使表进行

37、喷丸处理，使表面产生压应力。面产生压应力。板板簧簧喷喷丸丸处处理理示示意意图图 弹簧钢弹簧钢5、常用钢号及用途常用钢号及用途Si、Mn弹簧钢弹簧钢，如，如65Mn、60Si2Mn，用于制造较，用于制造较大截面弹簧。大截面弹簧。Cr、V弹簧钢弹簧钢，如，如50CrV，用于大截面、大载荷、，用于大截面、大载荷、耐热耐热的弹簧。的弹簧。大型热卷弹簧大型热卷弹簧汽车板簧汽车板簧 弹簧钢弹簧钢载荷载荷(频率达数万次频率达数万次/分分)和和摩擦摩擦。高而均匀的高而均匀的硬度硬度和和耐磨性耐磨性。高的高的 b和和接触疲劳强度接触疲劳强度。足够的足够的韧性韧性、淬透性淬透性和和耐蚀性耐蚀性.六、滚动轴承钢l用

38、于制造用于制造轴承套轴承套和和滚动体滚动体的专的专用钢种。用钢种。l1、性能要求性能要求l轴承工作时轴承工作时,承受承受接触应力接触应力(达达30003500MPa)、周期性、周期性交变交变圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承自动调心球轴承自动调心球轴承 结构钢结构钢2、成分特点成分特点高碳高碳：0.951.10%C合金元素合金元素：以：以Cr为主为主,加入加入Mn、Si。Cr、Mn、Si的主要作用的主要作用是是提高淬透性提高淬透性。推力球轴承推力球轴承滚针轴承滚针轴承lCr还还提高耐磨性提高耐磨性（形成合金渗（形成合金渗碳体）和碳体）和耐蚀性耐蚀性。l当当1.65%Cr时时,会因会因A增加而增加而使硬度

39、和稳定性下降。使硬度和稳定性下降。 滚动轴承钢滚动轴承钢3、热处理和组织特点热处理和组织特点滚动轴承钢是过共析钢。滚动轴承钢是过共析钢。热处理：热处理：球化退火球化退火+淬火淬火+低温回火低温回火组织：组织：M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)l淬火后进行淬火后进行冷处理冷处理(- -60- -80),可以减可以减少少A、稳定尺寸、稳定尺寸.轴承生产车间轴承生产车间 滚动轴承钢滚动轴承钢滚针轴承滚针轴承滚柱轴承滚柱轴承滚珠轴承滚珠轴承大大型型轴轴承承4、常用钢号及用途常用钢号及用途应用最广的是应用最广的是GCr15，大量用于大，大量用于大中型轴承；中型轴承；大型轴承用大型轴承用GC

40、r15SiMn。这类钢还可用于制造模具这类钢还可用于制造模具、量具等量具等.向心球向心球轴承轴承 滚动轴承钢滚动轴承钢是指在是指在冲击载荷冲击载荷作用下作用下发生冲击硬化的发生冲击硬化的高锰钢高锰钢.只有只有ZGMn13一个钢号一个钢号.1、成分特点、成分特点高碳高碳：1.01.3%C以保持高耐磨性。以保持高耐磨性。高锰高锰：1114%Mn以保证形成奥氏体组织以保证形成奥氏体组织.七、耐磨钢高锰钢铸件高锰钢铸件高锰钢高锰钢 结构钢结构钢2、热处理及组织热处理及组织铸态铸态组织为组织为奥氏体奥氏体+碳化物碳化物,性能硬而脆性能硬而脆.热处理采用热处理采用水韧处水韧处理理。即将钢。即将钢加热到加热

41、到1100，使，使碳化物碳化物溶入奥氏体溶入奥氏体，并进，并进行行水淬水淬。室温室温组织组织为为过饱和过饱和单相奥氏体单相奥氏体。高锰钢水韧处理组织高锰钢水韧处理组织浇铸高锰钢件浇铸高锰钢件 耐磨钢耐磨钢3、使用及用途使用及用途水韧处理后，韧性高，硬度低水韧处理后，韧性高，硬度低.使用时必须使用时必须伴随着压力和冲击伴随着压力和冲击作用。作用。在压力及冲击作用下，表面在压力及冲击作用下，表面奥奥氏体迅速加工硬化氏体迅速加工硬化，形成，形成马氏马氏体并析出碳化物体并析出碳化物，使表面硬度，使表面硬度提高到提高到HB500550，获得高耐，获得高耐磨性。而磨性。而心部仍为奥氏体组织心部仍为奥氏体组

42、织,具有高耐冲击能力。具有高耐冲击能力。颚颚式式破破碎碎机机挖掘机挖掘机 耐磨钢耐磨钢高锰钢广泛用于既要求耐磨又高锰钢广泛用于既要求耐磨又要求耐冲击的零件。要求耐冲击的零件。如拖拉机如拖拉机的履带板、球磨机衬板、破碎的履带板、球磨机衬板、破碎机牙板、挖机牙板、挖掘机铲齿和掘机铲齿和铁路辙岔等铁路辙岔等.履带履带球磨机衬板球磨机衬板挖挖掘掘机机铲铲齿齿铁路辙岔铁路辙岔破破碎碎机机牙牙板板 耐磨钢耐磨钢工具钢工具钢按用途分为按用途分为:刃具钢刃具钢模具钢模具钢量具钢量具钢模模具具刃具刃具量具量具 工业用钢工业用钢用来制造各种切削刀用来制造各种切削刀具的钢种。具的钢种。一、刃具钢一、刃具钢切削加工切

43、削加工 工具钢工具钢性能要求性能要求1、高硬度高硬度(HRC60),主要取决于含碳量。主要取决于含碳量。2、高耐磨性高耐磨性靠高硬度靠高硬度和析出细小均匀硬碳化和析出细小均匀硬碳化物来达到。物来达到。3、高热硬性高热硬性即高温下即高温下保持高硬度的能力。保持高硬度的能力。4、足够的韧性足够的韧性以防止以防止脆断和崩刃。脆断和崩刃。切削加工的基本形式切削加工的基本形式 刃具钢刃具钢碳素工具钢碳素工具钢共有七个牌号：共有七个牌号：T7T131、成分特点：成分特点：l高碳高碳(0.651.35%C)随含碳量提高，碳化物随含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，量增加，耐磨性提高，但韧性下降。但韧性下降

44、。碳素工具钢带碳素工具钢带碳素工具钢材料碳素工具钢材料 工具钢工具钢2、热处理及组织热处理及组织热处理：热处理：正火正火+球化球化退火退火+淬火淬火+低温回火低温回火球化退火目的：球化退火目的：降低硬度降低硬度,便于加工便于加工;为淬火作组织准备。为淬火作组织准备。使用状态下的组织：使用状态下的组织：M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量) 球状珠光体球状珠光体T12钢正常淬火组钢正常淬火组织织 工具钢工具钢3、用途用途由于碳工钢热硬性、淬透性差，只用于制造由于碳工钢热硬性、淬透性差，只用于制造小尺寸小尺寸的手工工具的手工工具和和低速刃具低速刃具。T7T9：制造承受冲击的工具，如木工工

45、具：冲子、：制造承受冲击的工具，如木工工具：冲子、凿子、锤子等。凿子、锤子等。木木工工凿凿手锤手锤木工钻木工钻 工具钢工具钢T10T11：制造低速切削工具，如钻头、丝锥、车制造低速切削工具，如钻头、丝锥、车刀等。刀等。T12T13：制造耐磨工具，如锉刀、锯条等。制造耐磨工具，如锉刀、锯条等。丝锥丝锥锉刀锉刀手锯条手锯条钻钻头头 工具钢工具钢1、成分特点：成分特点：高碳：高碳：0.751.5%C合金元素作用合金元素作用提高淬透性提高淬透性:Cr、Mn、Si提高耐回火性提高耐回火性：Si提高耐磨性、细化晶粒提高耐磨性、细化晶粒:W、Vl低合金工具钢低合金工具钢l由碳素工具钢基础上加入少量合金元素由

46、碳素工具钢基础上加入少量合金元素(35)形成。形成。低合金工具钢制品低合金工具钢制品 工具钢工具钢2、热处理及组织热处理及组织同碳素工具钢，只是同碳素工具钢，只是淬火介淬火介质为油质为油(碳素工具钢为水碳素工具钢为水)。使用状态下的组织为：使用状态下的组织为：M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)3、常用钢号及用途常用钢号及用途应用最多的是应用最多的是9SiCr。用于用于制造形状复杂、要求变形小制造形状复杂、要求变形小的的低速刃具低速刃具，如丝锥、板牙，如丝锥、板牙等等. 丝丝锥锥板牙板牙低合金工具钢扳手低合金工具钢扳手 低合金工具钢低合金工具钢1、性能特点性能特点:高热硬性高热硬性

47、(600)、高淬透性高淬透性2、成分特点成分特点高碳高碳:0.701.5%C合金元素作用合金元素作用提高淬透性：提高淬透性：Cr提高热硬性提高热硬性、耐磨性耐磨性:W、Mo、Vl高速钢（俗称风钢）高速钢（俗称风钢）l制造高速切削刃具用钢。制造高速切削刃具用钢。高速钢冷轧钢带高速钢冷轧钢带高速钢形材高速钢形材 工具钢工具钢W18Cr4V钢的铸态组织钢的铸态组织l3、加工与热处理加工与热处理l加工工艺路线：加工工艺路线：下料下料锻造锻造退火退火机加工机加工淬火淬火回火回火磨削磨削高速钢是高速钢是莱氏体莱氏体钢钢，其铸态组织，其铸态组织为为亚共晶组织亚共晶组织，由由鱼骨状莱氏体鱼骨状莱氏体与与树枝状

48、树枝状M+T组组成，脆性大且无成，脆性大且无法热处理改善。法热处理改善。 高速钢高速钢退火目的退火目的：降低硬度，便于降低硬度，便于切加工；切加工；为淬火作组织准为淬火作组织准备。备。退火后组织退火后组织：S+颗粒状碳化物颗粒状碳化物l锻造目的锻造目的：打碎粗大的鱼骨状碳化物，使其均打碎粗大的鱼骨状碳化物，使其均匀分布于基体中。匀分布于基体中。W18Cr4V钢的退火组织钢的退火组织 高速钢高速钢淬火目的淬火目的:获得高获得高合金元素含量的马氏合金元素含量的马氏体。因此淬火温度高体。因此淬火温度高(1200)。l淬火后组织淬火后组织：M+未溶碳化物未溶碳化物(10%)+A(20%)W18Cr4V

49、W18Cr4V钢的淬火组织钢的淬火组织Fe77W18Cr4V1C相相图图 高速钢高速钢的碳化物，产生二次硬化。的碳化物，产生二次硬化。碳及合金元素含量下降，碳及合金元素含量下降，Ms点上升，回火冷却点上升，回火冷却时，时，A转变为转变为M。每次回火加热都使前一次的淬火马氏体回火。每次回火加热都使前一次的淬火马氏体回火。l回火目的回火目的：主要主要为减少为减少A。消除内应。消除内应力、稳定组织。力、稳定组织。l常用常用560三次回火三次回火.l回火时的组织变化回火时的组织变化：l析出析出W、Mo、V高速钢硬度与回火温度关系高速钢硬度与回火温度关系 高速钢高速钢W18Cr4V钢淬火、回火后的组织钢

50、淬火、回火后的组织4、使用状态下组织使用状态下组织M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A（少量）（少量） 高速钢高速钢不同状态下不同状态下W18Cr4V的组织的组织铸态铸态淬火回火态淬火回火态淬火态淬火态退火态退火态5、常用钢号及用途常用钢号及用途常用钢号为常用钢号为W18Cr4V(18-4-1)和和W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)。用于用于高速切削刃具高速切削刃具，如车刀、，如车刀、刨刀、铣刀、钻头等。刨刀、铣刀、钻头等。车刀车刀铣刀铣刀高速钢铣刀高速钢铣刀钻头铣刀钻头铣刀 高速钢高速钢汽车冲压模具汽车冲压模具用以制造冷热模具的钢种用以制造冷热模具的钢种.冷作模具钢冷作模具钢制造金属冷成

51、型模具钢种制造金属冷成型模具钢种.1、性能要求性能要求高硬度和耐磨性。高硬度和耐磨性。足够的强度和韧性。足够的强度和韧性。良好的工艺性能（淬透良好的工艺性能（淬透性、切削加工性等）性、切削加工性等）二、模具钢二、模具钢 工具钢工具钢2、常用钢种常用钢种小尺寸小尺寸、形状简单形状简单、受力受力不大的模具不大的模具,可用可用碳素工具碳素工具钢钢和和低合金工具钢低合金工具钢制造。制造。截面、受力大的冷模具截面、受力大的冷模具用用Cr12型型冷作模具钢冷作模具钢制造制造.l成分特点成分特点：高碳高碳(1.42.3%C)；高铬；高铬(11.513%Cr)l合金元素作用：合金元素作用：Cr提高淬透性；提高

52、淬透性；Mo、V提高耐磨性，细化晶粒。提高耐磨性，细化晶粒。Cr12钢钢冷冲压件冷冲压件 冷作模具钢冷作模具钢加工及热处理加工及热处理：Cr12型型模具钢也是莱氏体钢，需进模具钢也是莱氏体钢，需进行锻造、退火行锻造、退火,目的同高速目的同高速钢钢.l常用钢号：常用钢号：Cr12和和Cr12MoV。用于制造。用于制造冷冲模冷冲模、挤压模挤压模等。等。l最终热处理为最终热处理为:淬火淬火+低温回火低温回火l使用状态下的组织使用状态下的组织:M回回+颗粒颗粒状碳化物状碳化物+A(少量少量)汽车外板冷冲模汽车外板冷冲模冲冲压压模模具具 冷作模具钢冷作模具钢热作模具钢热作模具钢制造使制造使加热金属加热金

53、属或或液液态金属态金属成型模具钢种成型模具钢种.1、性能要求性能要求高温下良好的综合高温下良好的综合力学性能。力学性能。抗热疲劳性能。抗热疲劳性能。高的淬透性和良好高的淬透性和良好的导热性。的导热性。曲轴模具曲轴模具热模锻曲轴毛坯热模锻曲轴毛坯 模具钢模具钢热镦模热镦模凸缘模凸缘模2、常用钢种常用钢种热锻模钢热锻模钢5CrNiMo、5CrMnMo前者用于前者用于大型热锻模大型热锻模，后者用于后者用于中小型热锻模中小型热锻模.成分特点、合金元素作成分特点、合金元素作用及热处理同调质钢。用及热处理同调质钢。使用状态下的使用状态下的组织组织:S回回 热作模具钢热作模具钢压铸模钢压铸模钢典型钢号是典型

54、钢号是3Cr2W8V,为过共析钢为过共析钢.中碳中碳(0.30.4%C),合金元素作用同合金元素作用同高速钢。高速钢。W、Cr提高抗热疲劳性能提高抗热疲劳性能.淬火淬火+回火后组织回火后组织：M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)型板压铸模型板压铸模压铸工艺压铸工艺压压铸铸模模具具 热作模具钢热作模具钢汽车四缸压铸模汽车四缸压铸模 热作模具钢热作模具钢制造各种量具用钢。制造各种量具用钢。如千分尺、卡尺、块如千分尺、卡尺、块规、塞规等。规、塞规等。三、量具钢三、量具钢卡尺卡尺塞规塞规千分尺千分尺 工具钢工具钢1、性能要求性能要求量具在使用过程中与被测零量具在使用过程中与被测零件接触，承

55、受摩擦和冲击。件接触，承受摩擦和冲击。高硬度和耐磨性。高硬度和耐磨性。高的尺寸稳定性。高的尺寸稳定性。足够的韧性。足够的韧性。渐开线花键环规、塞规渐开线花键环规、塞规矩形花键环规、塞规矩形花键环规、塞规光面量规光面量规 量具钢量具钢2、量具用钢量具用钢低碳钢渗碳、低碳钢渗碳、中碳钢表面淬火中碳钢表面淬火碳素工具钢、低合碳素工具钢、低合金工具钢金工具钢两者用于尺寸小、形两者用于尺寸小、形状简单、精度要求不状简单、精度要求不高的量具。高的量具。l滚动轴承钢、冷作模具钢。滚动轴承钢、冷作模具钢。用于制造精密量具用于制造精密量具.l不锈钢不锈钢用于制造接触腐蚀介质的量具。用于制造接触腐蚀介质的量具。量

56、块量块電子卡尺電子卡尺 量具钢量具钢3、量具钢的热处理特点量具钢的热处理特点淬火前淬火前预备热处理预备热处理采用球化退火或调质处理。采用球化退火或调质处理。l下限温度下限温度淬火及冷处理淬火及冷处理。目。目的是减少的是减少A。l长时间长时间低温时效低温时效，以消除内，以消除内应力，降低马氏体的正方度。应力，降低马氏体的正方度。量规量规 量具钢量具钢特殊性能钢特殊性能钢 特特特特殊殊殊殊性性性性能能能能钢钢钢钢是是是是指指具具有有特特殊殊物物理理、化化学学性性能能的的钢钢。本本节节只只介介绍绍不不锈锈钢和耐热钢。钢和耐热钢。 工业用钢工业用钢化化工工管管道道的的腐腐蚀蚀裂解管内裂解管内壁的高温壁

57、的高温腐蚀减薄腐蚀减薄化学腐蚀化学腐蚀是指金属在非电解质中的腐蚀。是指金属在非电解质中的腐蚀。电化学腐蚀电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中的腐蚀，是有是指金属在电解质溶液中的腐蚀，是有电流参与作用的腐蚀。电流参与作用的腐蚀。一、不锈钢一、不锈钢l在腐蚀介质中具有在腐蚀介质中具有耐蚀性能的钢。耐蚀性能的钢。l金属的腐蚀金属的腐蚀l金属的腐蚀分化金属的腐蚀分化学学腐蚀腐蚀和和电化学腐蚀电化学腐蚀。 特殊性能钢特殊性能钢不同不同组织组织、成分成分、应力区域应力区域之间都可构成之间都可构成微电池微电池。 金属的腐蚀金属的腐蚀防止电化学腐蚀的措施：防止电化学腐蚀的措施： 获得均匀的单相组织。获得均匀的单相

58、组织。 提高合金的电极电位。提高合金的电极电位。 使表面形成致密的钝化膜。使表面形成致密的钝化膜。l工业发达国家每年金属腐蚀工业发达国家每年金属腐蚀造成的直接经济损失占造成的直接经济损失占GNP的的4%左右。中国每年腐蚀左右。中国每年腐蚀的损失至少到的损失至少到400亿元以上亿元以上.ZnZnZn-Cu原电池示意图原电池示意图珠光体腐蚀示意图珠光体腐蚀示意图电解液电解液 金属的腐蚀金属的腐蚀不锈钢中合金元素的作用不锈钢中合金元素的作用1、低碳低碳：碳高，则降低耐蚀性。：碳高，则降低耐蚀性。2、Cr：是提高耐蚀性的：是提高耐蚀性的主要元素主要元素形成稳定致密的形成稳定致密的Cr2O3氧化膜氧化膜

59、.Cr含量含量大于大于13%时，形成单相时，形成单相铁素体组织。铁素体组织。提高基体提高基体电极电位电极电位(n/8规律规律)3、Ni：获得：获得单相奥氏体单相奥氏体组织。组织。4、Mo：耐：耐有机酸有机酸腐蚀。腐蚀。5、Ti,Nb:防止奥氏体钢防止奥氏体钢晶间腐蚀晶间腐蚀. 不锈钢不锈钢晶间腐蚀晶间腐蚀是沿是沿晶粒周界晶粒周界发生腐蚀的现象，危害很大发生腐蚀的现象，危害很大.它是由于它是由于Cr23C6析出于晶界，使晶界附近析出于晶界，使晶界附近Cr含量降含量降到到12%以下以下，在介质，在介质作用下发生强烈腐蚀。作用下发生强烈腐蚀。作用下发生强烈腐蚀。作用下发生强烈腐蚀。加加Ti、Nb则先

60、于则先于Cr与与C形成不易溶于奥氏体的碳化形成不易溶于奥氏体的碳化物物,避免避免晶界贫晶界贫Cr。 奥氏体不锈钢晶界的奥氏体不锈钢晶界的CrCr2323C C6 6析出析出晶间腐蚀晶间腐蚀 不锈钢不锈钢晶间腐晶间腐蚀破坏蚀破坏304不锈钢不锈钢消火栓消火栓齿轮架齿轮架 不锈钢不锈钢常用不锈钢常用不锈钢1、马氏体不锈钢马氏体不锈钢主要是主要是Cr13型型不锈钢不锈钢钢号为钢号为1Cr134Cr13随随含碳量提高含碳量提高，强度、，强度、硬度提高，耐蚀性下降硬度提高，耐蚀性下降.1Cr13、2Cr13热处理热处理:淬火淬火+高温回火高温回火使用状态下的使用状态下的组织组织:S回回不锈钢棒不锈钢棒

61、不锈钢不锈钢1Cr13、2Cr13具有具有耐大气耐大气、蒸汽蒸汽腐蚀腐蚀能力及良好的综合能力及良好的综合力学性能。力学性能。用于要求用于要求塑韧性塑韧性较高的耐蚀件较高的耐蚀件，如汽轮机叶片等如汽轮机叶片等.汽轮机叶片汽轮机叶片透平转轮透平转轮 马氏体不锈钢马氏体不锈钢3Cr13、4Cr13热处理热处理：淬火淬火+低温回火。低温回火。使用状态下的使用状态下的组织组织：M回回。具有较高强度、硬度。具有较高强度、硬度。用于要求耐蚀、耐磨件，用于要求耐蚀、耐磨件，医疗器械、量具等。医疗器械、量具等。医疗器械医疗器械不锈钢刀不锈钢刀 马氏体不锈钢马氏体不锈钢1Cr17削片刀削片刀铁素体不锈钢水加热器铁

62、素体不锈钢水加热器2、铁素体不锈钢铁素体不锈钢典型钢号如典型钢号如0Cr13、1Cr17等。等。成分成分：高铬低碳：高铬低碳l 无相变，不能进行热处理强化。l 组织：单相铁素体 不锈钢不锈钢钢中钢中相相性能特点性能特点耐酸蚀，抗氧化能力强，塑性好。但有耐酸蚀，抗氧化能力强，塑性好。但有脆化倾向脆化倾向：475脆化脆化：加热到加热到450550停留，产生脆化停留，产生脆化.再加热到再加热到600快冷可消除。快冷可消除。l 相脆化相脆化：在在600800长长期加热时，析出期加热时，析出硬而脆的硬而脆的 相。相。 铁素体不锈钢铁素体不锈钢用途用途广泛用于硝酸和氮肥工广泛用于硝酸和氮肥工业的耐蚀件。业

63、的耐蚀件。合成氨厂合成氨厂硝酸生产装置硝酸生产装置铁素体不铁素体不锈钢制品锈钢制品 铁素体不锈钢铁素体不锈钢3、奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢主要是主要是18-8（18Cr-8Ni）型不锈钢。）型不锈钢。性能特点性能特点：具有良好的：具有良好的耐蚀性耐蚀性，冷热加工性冷热加工性及及可焊性可焊性。高的。高的塑韧性塑韧性,无磁性。无磁性。l热处理热处理：采用：采用固溶固溶处理处理。即加热到。即加热到1100使碳化物溶解使碳化物溶解后水冷。后水冷。l组织为组织为单相奥氏体单相奥氏体。不不锈锈钢钢带带 不锈钢不锈钢常用钢种常用钢种为为1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti广泛用于广泛用于化工设备化工设备及及

64、管道管道.反应釜反应釜(316L)大型化工储罐大型化工储罐(304)热交换器热交换器(316L) 奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢应力腐蚀应力腐蚀奥氏体不锈钢易发生奥氏体不锈钢易发生应力腐蚀应力腐蚀。即在特定。即在特定合金合金-环环境境体系中，体系中，应力与腐蚀应力与腐蚀共同作用引起的破坏。应力共同作用引起的破坏。应力腐蚀易在腐蚀易在含含Cl的介质中发生，裂纹为的介质中发生，裂纹为树枝状树枝状。 发发生生应应力力腐腐蚀蚀奥奥氏氏体体不不锈锈钢钢管管道道内内壁壁应应力力腐腐蚀蚀裂裂纹纹 奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢性能要求性能要求1、高的抗氧化性：、高的抗氧化性：指钢在高温下对氧指钢在高温下对氧化作用的抗力

65、。化作用的抗力。钢中加入钢中加入Cr、Si、Al可形成致密稳定可形成致密稳定的氧化膜，阻碍氧的氧化膜，阻碍氧进一步扩散，提高进一步扩散，提高抗氧化性。抗氧化性。二、耐热钢二、耐热钢气轮机叶片气轮机叶片 特殊性能钢特殊性能钢飞机发动机飞机发动机过热器过热器2、高的热强性、高的热强性热强性热强性是指金属是指金属在高温下的强度在高温下的强度.指标为指标为蠕变强度蠕变强度和和持久强度持久强度。蠕变蠕变指金属在高指金属在高温低于温低于s的应力的应力下所发生的极其下所发生的极其缓慢的塑性变形缓慢的塑性变形. 耐热钢耐热钢提高高温强度的途径提高高温强度的途径:固溶强化；固溶强化；析出强化；析出强化；晶界强化

66、晶界强化(加入加入B、Zr等降低晶界能量等降低晶界能量)高温合金中的高温合金中的 析出相析出相高温合金中的弯曲晶界高温合金中的弯曲晶界裂纹中止于晶界颗粒状析出物裂纹中止于晶界颗粒状析出物 耐热钢耐热钢涡轮机机壳涡轮机机壳钢制法兰钢制法兰常用耐热钢常用耐热钢1、珠光体耐热钢、珠光体耐热钢常用钢号为常用钢号为15CrMo、12Cr1MoV，是低合，是低合金钢。金钢。合金元素作用：合金元素作用：Cr提高抗氧化性；提高抗氧化性；Mo提高热强性提高热强性(T再再);V弥散强化。弥散强化。 耐热钢耐热钢热处理：热处理：正火正火+高温回火高温回火组织组织:F+Pl 用途：600以下的锅炉零件,压力容器，热交

67、换器等。 烟管式锅炉烟管式锅炉锅炉管锅炉管 耐热钢耐热钢2、马氏体耐热钢、马氏体耐热钢常用钢号为常用钢号为1Cr13、1Cr11MoV、4Cr9Si2合金元素作用：合金元素作用：Cr、Si提高抗氧化性提高抗氧化性;Mo提高热强性提高热强性(T再再);V弥散强化。弥散强化。热处理：热处理：调质。调质。组织：组织：S回回。汽轮机叶片汽轮机叶片 耐热钢耐热钢用途：用途：1Cr13、1Cr11MoV用于用于550以下汽轮以下汽轮机叶片；机叶片；4Cr9Si2是汽车阀门用钢。是汽车阀门用钢。汽车阀门汽车阀门锅炉安全泄压阀锅炉安全泄压阀(2Cr13) 马氏体耐热钢马氏体耐热钢过热器管排过热器管排过热器集箱

68、过热器集箱3、奥氏体耐热钢、奥氏体耐热钢最典型钢号是最典型钢号是1Cr18Ni9Ti。Cr的作用是提高抗氧化性；的作用是提高抗氧化性；Ni的作用是获得单相奥氏体的作用是获得单相奥氏体;Ti的作用是弥散强化。的作用是弥散强化。热处理采用热处理采用固溶处理固溶处理组织为组织为单相单相A。主要用于主要用于过热器管道过热器管道等。等。 耐热钢耐热钢钢钢号号钢钢种种合金元素的主要作用合金元素的主要作用热处理特点热处理特点使用状态下组织使用状态下组织Q345低合金高强低合金高强度结构钢度结构钢Mn:强化强化F，增加，增加P量，降量，降低冷脆转变温度低冷脆转变温度热轧空冷热轧空冷F+P65Mn弹簧钢弹簧钢M

69、n:提高淬透性，强化提高淬透性，强化F淬火淬火+中温回火中温回火T回回ZGMn13耐磨钢耐磨钢Mn:获得单相获得单相A组织组织水韧处理水韧处理表表:M+碳化物碳化物心心:A20Cr渗碳钢渗碳钢Cr:提高淬透性，强化提高淬透性，强化F渗碳渗碳+淬火淬火+低低温回火温回火表表:M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A心心:M回回+F40Cr调质钢调质钢Cr:提高淬透性，强化提高淬透性，强化F调质处理调质处理S回回9SiCr低合金工具钢低合金工具钢Cr:提高淬透性提高淬透性淬火淬火+低温回火低温回火M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)GCr15滚动轴承钢滚动轴承钢Cr:提高淬透性，耐磨性、提

70、高淬透性，耐磨性、耐蚀性耐蚀性淬火淬火+低温回火低温回火M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)1Cr13马氏体不锈钢马氏体不锈钢Cr:提高耐蚀性提高耐蚀性淬火淬火+高温回火高温回火S回回5CrNiMo热作模具钢热作模具钢Cr、Ni:提高淬透性，强化提高淬透性，强化F淬火淬火+高温回火高温回火S回回Mo:防止高温回火脆性防止高温回火脆性Cr12MoV冷作模具钢冷作模具钢Mo:细化晶粒，提高耐磨性细化晶粒，提高耐磨性淬火淬火+低温回火低温回火M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)W18Cr4V高速钢高速钢V:提高耐磨性、热硬性提高耐磨性、热硬性淬火淬火+低温回火低温回火M回回+

71、颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)1Cr18Ni9Ti不锈钢不锈钢Ti:防止晶间腐蚀防止晶间腐蚀固溶处理固溶处理A铸铁铸铁铸铁是含碳量铸铁是含碳量大于大于2.11%并含并含有有较多硅、锰、硫、磷较多硅、锰、硫、磷等元素等元素的多元铁基合金。的多元铁基合金。铸铁具有许多优良的性能及生铸铁具有许多优良的性能及生产简便、成本低廉等优点，因产简便、成本低廉等优点，因而是应用最广泛的材料之一。而是应用最广泛的材料之一。 常用金属材料常用金属材料例如，例如，机床机床床身床身、内燃、内燃机的机的汽缸体汽缸体、缸套缸套、活塞活塞环环及及轴瓦轴瓦、曲轴曲轴等都可等都可用铸铁制造用铸铁制造.铸铁曲轴铸铁曲轴

72、内内燃燃机机汽汽缸缸 铸铸 铁铁一、铸铁的石墨化过程一、铸铁的石墨化过程1、Fe-Fe3C和和Fe-G(石石墨墨)双重相图双重相图Fe3C是亚稳相，在一定条是亚稳相，在一定条件下将发生分解：件下将发生分解：Fe3C3Fe+C（石墨）（石墨）共晶白口铸铁共晶白口铸铁F基体球墨铸铁基体球墨铸铁概述概述 铸铸 铁铁石墨是石墨是碳的单质碳的单质之之一，其强度、塑性一，其强度、塑性、韧性几乎为零。韧性几乎为零。铸铸铁铁中中的的碳碳除除少少量量固固溶溶于于基基体体中中外外，主主要要以以化化合合态态的的渗渗碳碳体体(Fe3C)和和游游离离态态的的石石墨墨(G)两两种种形式存在。形式存在。 铸铸 铁铁存在两个

73、铁碳相图：存在两个铁碳相图：Fe-Fe3C和和Fe-G双重相图双重相图L+GL+Fe3C 铸铸 铁铁2、铸铁的石墨化过程、铸铁的石墨化过程铸铁中的碳原子析出形铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程称为成石墨的过程称为石墨石墨化。化。铸铁中的石墨可以在铸铁中的石墨可以在结结晶过程晶过程中直接析出中直接析出,也也可以由可以由渗碳体加热渗碳体加热时分时分解得到。解得到。台车式石墨化退火炉台车式石墨化退火炉台车式石墨化退火炉台车式石墨化退火炉 铸铸 铁铁石墨化分两个阶段：石墨化分两个阶段：在在PSK线以上发生线以上发生的石墨化称为第一阶的石墨化称为第一阶段石墨化。段石墨化。包括结晶时包括结晶时一次石墨一次石

74、墨、二次石墨二次石墨、共晶石墨共晶石墨的析出和加热时的析出和加热时一次一次渗碳体渗碳体、二次渗碳体二次渗碳体及及共晶渗碳体共晶渗碳体的分解的分解.P 铸铁的石墨化铸铁的石墨化在在PSK线以下线以下发发生的石墨化称为生的石墨化称为第第二阶段石墨化二阶段石墨化。包。包括冷却时括冷却时共析石墨共析石墨的析出和加热时的析出和加热时共共析渗碳体析渗碳体的分解。的分解。石墨化程度石墨化程度不同，不同，所得到的铸铁类型所得到的铸铁类型和组织也不同。和组织也不同。P 铸铁的石墨化铸铁的石墨化铸铁的石墨化程度与其组织之间的关系铸铁的石墨化程度与其组织之间的关系（以共晶铸铁为例）（以共晶铸铁为例） 石墨化进行程度

75、石墨化进行程度铸铁的显微组织铸铁的显微组织铸铁类型铸铁类型第一阶段第一阶段石墨化石墨化第二阶段第二阶段石墨化石墨化完全进行完全进行完全进行完全进行F+G灰口铸铁灰口铸铁部分进行部分进行F+P+G未进行未进行P+G部分进行部分进行未进行未进行Le+P+G麻口铸铁麻口铸铁未进行未进行未进行未进行Le白口铸铁白口铸铁 铸铁的石墨化铸铁的石墨化3、影响石墨化的因素、影响石墨化的因素化学成分的影响化学成分的影响碳碳和和硅硅是强烈促进石墨化的元素。是强烈促进石墨化的元素。碳、硅含量碳、硅含量过低过低，易出现白口组织，力学性能和铸造，易出现白口组织，力学性能和铸造性能变差。性能变差。l碳、硅含量碳、硅含量过

76、高过高,会使石墨数量多会使石墨数量多且粗大，基体内且粗大，基体内铁素体量增多，铁素体量增多，降低铸件的性能降低铸件的性能.SiC白口铸铁白口铸铁灰口铸铁灰口铸铁麻口麻口铸铸铁铁共晶共晶碳、硅含量对铸铁石墨化的影响碳、硅含量对铸铁石墨化的影响 铸铁的石墨化铸铁的石墨化碳、硅量控制范围：碳、硅量控制范围：2.54.0%C，1.03.0%Si。Al、Cu、Ni、Co等元素对石墨化有促进作用。等元素对石墨化有促进作用。S、Mn、Cr、W、Mo、V等元素阻碍石墨化。等元素阻碍石墨化。铸铁中的磷共晶铸铁中的磷共晶l磷磷虽然可促进石墨化虽然可促进石墨化,但其含量高时易在晶但其含量高时易在晶界上形成硬而脆的界

77、上形成硬而脆的磷磷共晶共晶，降低铸铁的强，降低铸铁的强度，只有度，只有耐磨铸铁耐磨铸铁中中磷含量偏高磷含量偏高(达达0.3%以上以上)。 铸铁的石墨化铸铁的石墨化冷却速度的影响冷却速度的影响铸铸件件冷冷却却缓缓慢慢，有有利利于于碳碳原原子子的的充充分分扩扩散散，结结晶晶将按将按Fe-G相图相图进行，因而进行，因而促进石墨化促进石墨化。WC+Wsi(%)铸件壁厚和碳硅含量对铸铁组织的影响铸件壁厚和碳硅含量对铸铁组织的影响 l快冷快冷时由时由于过冷度于过冷度大，结晶大，结晶将按将按Fe-Fe3C相图相图进行进行,不利不利于石墨化于石墨化. 铸铁的石墨化铸铁的石墨化二、二、铸铁的特点及分类铸铁的特点

78、及分类工业上使用的铸铁主要是灰口铸铁。工业上使用的铸铁主要是灰口铸铁。1、铸铁的组织特点铸铁的组织特点钢的钢的基体基体+G（石墨）（石墨）基体组织有基体组织有铁素体铁素体、珠光体珠光体和和铁素体加珠光体铁素体加珠光体三种。三种。F+GF+P+GP+G 铸铸 铁铁耐磨性能好。耐磨性能好。由于石墨本身有润滑作用。由于石墨本身有润滑作用。消振性能好。消振性能好。由于石墨可以吸收振动能量。由于石墨可以吸收振动能量。铸造性能好。铸造性能好。由于铸铁硅含量高由于铸铁硅含量高,成分接近于共晶成分接近于共晶.切削性能好。切削性能好。由于石墨使车屑容易脆断，不粘刀。由于石墨使车屑容易脆断，不粘刀。l2、铸铁的性

79、能特点铸铁的性能特点l力学性能低。力学性能低。由于由于石墨相当于钢基体中石墨相当于钢基体中的裂纹或空洞，破坏的裂纹或空洞，破坏了基体的连续性，且了基体的连续性，且易导致应力集中。易导致应力集中。铸铁与铸钢的强度比较铸铁与铸钢的强度比较 铸铸 铁铁3、铸铁的分类与牌号表示方法、铸铁的分类与牌号表示方法铸铁铸铁名称名称石墨石墨形态形态基体基体组织组织编编号号方方法法牌号实例牌号实例灰灰铸铸铁铁片片状状FHT+一组数字一组数字数数字字表表示示最最低低抗抗拉拉强强度度值值，单单位位MPa。“HT”表示灰铸铁代号。表示灰铸铁代号。 HT100F+PHT150PHT200可可锻锻铸铸铁铁团团絮絮状状FKT

80、H+两组数字两组数字KTB+两组数字两组数字KTZ+两组数字两组数字KTH300-06表表F心心PKTB350-04PKTZ450-06KTH、KTB、KTZ分分别为黑心、白心、珠别为黑心、白心、珠光体可锻铸铁代号；光体可锻铸铁代号；第一组数字表示最低第一组数字表示最低抗拉强度值，抗拉强度值，MPa；第二组数字表示最低第二组数字表示最低伸长率值，伸长率值，% 铸铸 铁铁铸铁的分类与牌号表示方法（续）铸铁的分类与牌号表示方法（续）铸铁铸铁名称名称石墨石墨形态形态基体基体组织组织编编号号方方法法牌号实例牌号实例球球墨墨铸铸铁铁球球状状FQT+两组数字两组数字第第一一组组数数字字表表示示最最低低抗抗

81、拉拉强强度度值，值，MPa；第第二二组组数数字字表表示示最最低低伸伸长长率率值值，%。“QT”表示表示球墨铸铁代号球墨铸铁代号QT400-15F+PQT600-3PQT700-2蠕蠕墨墨铸铸铁铁蠕蠕虫虫状状FRuT+一组数字一组数字数数字字表表示示最最低低抗抗拉拉强强度度值值,MPa。“RuT”表示蠕墨铸铁代号表示蠕墨铸铁代号 RuT260F+PRuT300PRuT420 铸铸 铁铁铸铁的分类铸铁的分类工工业业铸铸铁铁的的成成分分范范围围与与组组织织工业铸铁的成分范围工业铸铁的成分范围温度温度快冷快冷中速冷却中速冷却中速冷却中速冷却缓冷缓冷缓冷缓冷缓冷缓冷快冷快冷白口铸铁白口铸铁珠光体灰铸铁珠

82、光体灰铸铁铁素体灰铸铁铁素体灰铸铁铁素体铁素体球墨铸铁球墨铸铁珠光体珠光体球墨铸铁球墨铸铁珠光体珠光体可锻铸铁可锻铸铁铁素体铁素体可锻铸铁可锻铸铁石墨化退火石墨化退火中速冷却中速冷却缓冷缓冷珠光体珠光体蠕墨铸铁蠕墨铸铁铁素体铁素体蠕墨铸铁蠕墨铸铁Si/Mg/Ce常用铸铁常用铸铁一、灰铸铁一、灰铸铁灰铸铁是指灰铸铁是指石墨呈片状石墨呈片状分布的灰口铸铁。其产量约分布的灰口铸铁。其产量约占铸铁总产量的占铸铁总产量的80%以上。以上。1、组织、组织l灰铸铁的组织是由液态铁水缓灰铸铁的组织是由液态铁水缓慢冷却时通过石墨化过程形成慢冷却时通过石墨化过程形成的，其基体组织有铁素体、珠的，其基体组织有铁素体

83、、珠光体和铁素体加珠光体三种。光体和铁素体加珠光体三种。灰铸铁齿轮箱灰铸铁齿轮箱灰铸铁齿轮箱灰铸铁齿轮箱 铸铸 铁铁灰灰铸铸铁铁的的显显微微组组织织铁铁素素体体灰灰铸铸铁铁珠珠光光体体灰灰铸铸铁铁铁铁素素体体加加珠珠光光体体灰灰铸铸铁铁石石墨墨片片的的三三维维形形貌貌常常对对灰灰铸铸铁铁进进行行孕孕育育处处理理，以以细细化化片片状石墨。状石墨。常用的孕育剂有常用的孕育剂有硅铁硅铁和和硅钙硅钙合金。合金。经孕育处理的灰铸铁称为经孕育处理的灰铸铁称为孕育铸铁孕育铸铁。孕育处理前孕育处理前孕育处理后孕育处理后硅铁硅铁硅钙硅钙 灰铸铁灰铸铁2、热处理、热处理热处理只改变基体组织，不改变石热处理只改变基

84、体组织，不改变石墨形态。墨形态。灰铸铁强度只有碳钢的灰铸铁强度只有碳钢的3050%，热处理强化效果不大。热处理强化效果不大。灰铸铁常用的热处理有：灰铸铁常用的热处理有：消除内应力退火消除内应力退火(又称人工时效又称人工时效)消除白口组织退火消除白口组织退火表面淬火表面淬火灰铸铁件灰铸铁件汽汽缸缸套套活活塞塞环环 灰铸铁灰铸铁3、用途、用途制造承受制造承受压力压力和和震动震动的零件的零件,如如机床床身机床床身、各种、各种箱体箱体、壳壳体体、泵体泵体、缸体缸体。大型船用柴油机汽缸体大型船用柴油机汽缸体(HT-300)重型机床床身重型机床床身(HT-250)变速箱体变速箱体 灰铸铁灰铸铁可锻铸铁石墨

85、化退火工艺曲线可锻铸铁石墨化退火工艺曲线 二、可锻铸铁二、可锻铸铁石墨呈团絮状的灰口石墨呈团絮状的灰口铸铁，是由白口铸铁铸铁，是由白口铸铁经经石墨化退火石墨化退火获得的。获得的。1、组织：、组织：基体基体(F、P)团絮状团絮状G铁素体基体可锻铸铁又称铁素体基体可锻铸铁又称黑心可锻铸铁黑心可锻铸铁。2、性能：、性能：强度为碳钢的强度为碳钢的00%，接近于铸钢。，接近于铸钢。名为可锻，名为可锻，实不可锻实不可锻。 铸铸 铁铁可锻铸铁的显微组织可锻铸铁的显微组织黑心可锻铸铁黑心可锻铸铁珠光体可锻铸铁珠光体可锻铸铁可锻铸铁的石墨化退火可锻铸铁的石墨化退火 可锻铸铁可锻铸铁3、用途、用途用于制造用于制造

86、形状复杂形状复杂且且承受振承受振动动载荷的载荷的薄壁小型件薄壁小型件，如汽，如汽车、拖拉机的前后车、拖拉机的前后轮壳轮壳、管管接头接头、低压阀门低压阀门等。等。可锻铸铁管件可锻铸铁管件 可锻铸铁可锻铸铁三、三、球墨铸铁球墨铸铁石墨呈球形的灰口铸铁。由液态铁水经石墨化得到石墨呈球形的灰口铸铁。由液态铁水经石墨化得到.1、组织：、组织：基体（基体（F、F+P、P）+球状球状G球状石墨是球状石墨是液态铁水经球化处理液态铁水经球化处理得到的。得到的。球化剂球化剂为镁、稀土和稀土镁。为镁、稀土和稀土镁。硅铁硅铁硅硅钙钙稀土镁稀土镁l为避免白口，并使石墨细小均为避免白口，并使石墨细小均匀，在球化处理同时还

87、进行匀，在球化处理同时还进行孕孕育处理育处理。l常用孕育剂为硅铁和硅钙合金。常用孕育剂为硅铁和硅钙合金。 铸铸 铁铁球墨铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织 铁铁素素体体加加珠珠光光体体球球墨墨铸铸铁铁 铁铁素素体体球球墨墨铸铸铁铁珠珠光光体体球球墨墨铸铸铁铁球球墨墨铸铸铁铁中中的的石石墨墨球球 球墨铸铁球墨铸铁2、性能与热处理、性能与热处理强度强度是碳钢的是碳钢的7090%。球墨铸铁的突出特点是。球墨铸铁的突出特点是屈屈强比强比( 0.2/ b)高高,约为约为0.70.8,而钢一般只有而钢一般只有0.30.5。l球墨铸铁球墨铸铁可进行可进行各各种热处理种热处理,如如退火退火、正正火火、淬火加淬火

88、加回火回火、等温等温淬火淬火等。等。 球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁的热处理特点是：球墨铸铁的热处理特点是：奥氏体化温度比碳钢高，由于硅含量高奥氏体化温度比碳钢高，由于硅含量高;淬透性比碳钢高淬透性比碳钢高;奥氏体中碳含量可控。奥氏体中碳含量可控。制制品品(轧轧辊辊与与辊辊环环)组织组织组织组织贝贝氏氏体体基基球球墨墨铸铸铁铁 球墨铸铁球墨铸铁3、用途、用途承受承受震震动、 、载荷荷大大的零件，如的零件，如曲曲轴、 、传动齿轮等。等。核燃料贮存运输核燃料贮存运输容器容器(QT350-22)铸铁曲轴铸铁曲轴 球墨铸铁球墨铸铁四、蠕墨铸铁四、蠕墨铸铁蠕墨铸铁是蠕墨铸铁是20世纪世纪60年代年代发展起来的

89、一种新型铸铁发展起来的一种新型铸铁.蠕墨铸铁是液态铁水经蠕墨铸铁是液态铁水经蠕蠕化处理化处理和和孕育处理孕育处理得到的得到的.蠕化剂蠕化剂为稀土硅铁镁合金为稀土硅铁镁合金、稀土硅铁合金稀土硅铁合金、稀土硅铁稀土硅铁钙合金等。钙合金等。l蠕墨铸铁的组织：蠕墨铸铁的组织：基体（基体（F、F+P、P）+蠕虫状蠕虫状G蠕墨铸铁中的石墨蠕墨铸铁中的石墨 铸铸 铁铁蠕墨铸铁的蠕墨铸铁的显微组织显微组织蠕墨铸铁中的石墨蠕墨铸铁中的石墨珠光体基体珠光体基体铁素体基体铁素体基体 蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁的强度、塑性和等力学性能介于的强度、塑性和等力学性能介于灰铸铁灰铸铁与与球墨铸铁球墨铸铁之间。之间。灰

90、铸铁灰铸铁灰铸铁灰铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁灰灰铸铸铁铁蠕蠕墨墨铸铸铁铁球球墨墨铸铸铁铁 蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁常用于制造承受常用于制造承受热循环载荷热循环载荷的零件和的零件和结构结构复杂复杂、强度强度要求高的铸件。如要求高的铸件。如钢锭模钢锭模、玻璃模具玻璃模具、柴油机汽缸柴油机汽缸、汽缸盖汽缸盖、排气阀排气阀、液压阀的阀体液压阀的阀体、耐耐压泵的泵体压泵的泵体等。等。玻璃模具玻璃模具制动鼓制动鼓 蠕墨铸铁蠕墨铸铁有色金属及其合金 l在工业生产中，通在工业生产中，通常把铁及其合金称常把铁及其合金称为为黑色金属黑色金属，把其，把其他非铁金属及

91、其合他非铁金属及其合金称为金称为有色金属有色金属。 常用金属材料常用金属材料有色金属的有色金属的产量和用量产量和用量不如黑色金属多，但由于其具不如黑色金属多，但由于其具有许多有许多优良的特优良的特性性，如特殊的，如特殊的电电、磁磁、热性能热性能，耐耐蚀性能蚀性能及及高的比高的比强度强度(强度与密度强度与密度之比之比)等，已成为等，已成为现代工业中不可现代工业中不可缺少的金属材料缺少的金属材料.材料材料材料材料占汽车净重比占汽车净重比占汽车净重比占汽车净重比AlFe塑塑塑塑料料料料其其其其它它它它橡橡橡橡胶胶胶胶磁磁磁磁材材材材料料料料玻玻玻玻璃璃璃璃聚聚聚聚碳碳碳碳酸酸酸酸酯酯酯酯TiTi碳碳

92、碳碳纤纤纤纤维维维维各种材料在先进汽车中占的重量百分比各种材料在先进汽车中占的重量百分比 有色金属及其合金有色金属及其合金铸造铸造有色金属及其合金有色金属及其合金牌号表示方法统一如下牌号表示方法统一如下:铸造有色纯金属的牌铸造有色纯金属的牌号为号为Z+该金属元素符号该金属元素符号+纯纯度百分含量数字度百分含量数字(或用一或用一短横加顺序号短横加顺序号)。如如ZAl99.5和和ZTi-1。l变形变形有色金属及其合金的牌号表示方法还不统一。有色金属及其合金的牌号表示方法还不统一。铝铝锭锭 有色金属及其合金有色金属及其合金铸造有色合金的牌号为铸造有色合金的牌号为Z+基体基体元素符号元素符号+主要主要

93、合金合金元素符号及其名义元素符号及其名义百分百分含量含量数字数字+其他合金元素符号及其百分含量数字。其他合金元素符号及其百分含量数字。如如ZAlSi7Cu4、ZCuZn31Al2、ZSnSb11Cu6等。等。混合稀土元素符号用混合稀土元素符号用RE表示。表示。优质合金在牌号后标注字母优质合金在牌号后标注字母“A”。l有色金属种类很多，本章仅对有色金属种类很多，本章仅对机机械、仪表械、仪表等工业中广泛使用的等工业中广泛使用的铝铝、铜铜、钛钛及及轴承合金轴承合金作简要介绍。作简要介绍。 有色金属及其合金有色金属及其合金铝及铝合金铝及铝合金 一、铝及铝合金性能特点一、铝及铝合金性能特点 纯铝具有银白

94、色金属光泽，纯铝具有银白色金属光泽，密度密度小小(2.72g/cm3)，熔点熔点低低(660.4),导电、导电、导热导热性性能优良。能优良。耐大气腐蚀，易于加工成耐大气腐蚀，易于加工成形形。具有具有面心立方面心立方晶格，无同晶格，无同素异构转变，无素异构转变，无磁性磁性。铝合金制造的机翼 有色金属及其合金有色金属及其合金铝合金既具有铝合金既具有高强度高强度又保持又保持纯铝纯铝的优良特性的优良特性。铝合金常加入的元素主要有铝合金常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等，此外还有等，此外还有Cr、Ni、Ti、Zr等辅加元素。等辅加元素。铝合金型材铝合金型材铝铸件铝铸件 铝及铝合金铝及铝合金

95、可将铝合金分可将铝合金分为为变形铝合金变形铝合金和和铸造铝合金铸造铝合金两大类。两大类。变形铝合金又变形铝合金又分为分为可热处理可热处理强化强化和和不可热不可热处理强化处理强化两类两类.铝合金分类示意图铝合金分类示意图l二、铝合金的分类二、铝合金的分类l铝合金一般具有铝合金一般具有有限固溶型共晶有限固溶型共晶相图。相图。 铝及铝合金铝及铝合金三、铝合金的热处理三、铝合金的热处理并淬火后获得并淬火后获得过饱和的单相固溶体过饱和的单相固溶体组织的处理。组织的处理。时效时效是指将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温是指将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温度保温，以度保温，以析出弥散强化相析出弥散强化相

96、的热处理。的热处理。l可热处理强化变形铝合可热处理强化变形铝合金的热处理方法：金的热处理方法：固溶固溶处理处理+时效。时效。l固溶处理固溶处理是指将合金加是指将合金加热到固溶线以上，保温热到固溶线以上，保温加热固溶加热固溶淬火过饱和淬火过饱和时效析出时效析出 铝及铝合金铝及铝合金在室温下进行的时效称在室温下进行的时效称自然时效自然时效；在加热条件下进；在加热条件下进行的时效称行的时效称人工时效人工时效。时效强化效果与加热时效强化效果与加热温度温度和保温和保温时间时间有关。有关。温度一定时，随时效时间延长，时效曲线上出现峰温度一定时，随时效时间延长，时效曲线上出现峰值，超过峰值时间，值，超过峰值

97、时间，析出相聚集长大，强析出相聚集长大，强度下降，为度下降，为过时效过时效。随随时效温度提高时效温度提高，峰，峰值强度下降，出现峰值强度下降，出现峰值的时间提前。值的时间提前。含含4%Cu铝合金的时效曲线铝合金的时效曲线时效时间时效时间/d 铝及铝合金铝及铝合金时效时间时效时间屈服强度屈服强度时效峰时效峰过时效过时效亚时效亚时效铝铝合合金金的的热热处处理理四、铝合金的牌号、性能及用途四、铝合金的牌号、性能及用途1、变形铝合金、变形铝合金变形铝及铝合金牌号表示方法变形铝及铝合金牌号表示方法根据国标规定根据国标规定，变形铝及铝合金可直接引用，变形铝及铝合金可直接引用国际四国际四位数字位数字体系牌号

98、或采用体系牌号或采用国标国标规定的四位字符牌号。规定的四位字符牌号。全世界铝的用量全世界铝的用量百万吨百万吨一次生产量一次生产量二次回收量二次回收量总用量总用量 铝及铝合金铝及铝合金GB3190-82中的旧牌号仍中的旧牌号仍可继续使用，表示方法为可继续使用，表示方法为: 防锈铝合金：防锈铝合金：LF+序号序号 硬铝合金：硬铝合金：LY+序号序号 超硬铝合金：超硬铝合金：LC+序号序号 锻铝合金：锻铝合金：LD+序号序号铝合金波纹管铝合金波纹管铝合金波纹管铝合金波纹管铝铝合合金金制制品品铝是可以回收利用的金属铝是可以回收利用的金属铝是可以回收利用的金属铝是可以回收利用的金属 铝及铝合金铝及铝合金

99、常用变形铝合金常用变形铝合金防锈铝合金防锈铝合金主要是主要是Al-Mn和和Al-Mg系合金。系合金。Mn和和Mg主要作用是主要作用是卫星天线（LF2）提高提高抗蚀能力抗蚀能力和和塑性塑性，并起，并起固溶强化固溶强化作用。作用。l防锈铝合金锻造退火后组织为防锈铝合金锻造退火后组织为单相固溶体单相固溶体，抗蚀性、，抗蚀性、焊接性能好，易于变形加工，但切削性能差。焊接性能好，易于变形加工，但切削性能差。l不能进行热处理强化不能进行热处理强化，常利用加工硬化提高其强度。，常利用加工硬化提高其强度。 铝及铝合金铝及铝合金汽化汽化器器( (热热交换交换管为管为LF21)LF21)常用的常用的Al-Mn系合

100、金有系合金有LF21（3A21），），其抗蚀性其抗蚀性和强度高于纯铝，用于制造和强度高于纯铝，用于制造油罐油罐、油箱油箱、管道管道、铆铆钉钉等需要等需要弯曲弯曲、冲压冲压加工的零件。加工的零件。常用的常用的Al-Mg系合金系合金有有LF5（5A05），），其密度比纯其密度比纯铝铝小小，强强度度比比Al-Mn合合金金高高，在在航航空空工工业业中中得得到到广广泛泛应应用用，如如制制造造管管道道、容容器器、铆铆钉钉及及承承受受中中等等载载荷荷的的零件。零件。 防锈铝合金防锈铝合金硬铝合金硬铝合金主要是主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量系合金，并含少量Mn。可进行可进行时效强化时效强化，也可进行，

101、也可进行变形强化变形强化。强度、硬度高强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。l常用硬铝合金如常用硬铝合金如LY11(2A11)、LY12(2A12)等，用于制造等，用于制造冲压件冲压件、模锻件模锻件和和铆铆接件接件，如，如螺旋桨螺旋桨、梁梁、铆钉铆钉等等.飞机翼梁飞机翼梁(腹板腹板为硬铝合金为硬铝合金) 铝及铝合金铝及铝合金超硬铝合金超硬铝合金属属Al-Zn-Mg-Cu系合金，并系合金，并含有少量含有少量Cr和和Mn。时效强化时效强化效果超过硬铝合金效果超过硬铝合金.热态塑性好，但耐蚀性差。热态塑性好，但耐蚀性差。常用合金常用合金有有LC4(7A04)、L

102、C9(7A09)等，主要用于等，主要用于工工作温度较低作温度较低、受力较大受力较大的结的结构件构件,如如飞机大梁飞机大梁、起落架起落架等等.飞机主起落架 铝及铝合金铝及铝合金锻铝合金锻铝合金Al-Cu-Mg-Si系合金系合金可可锻性好锻性好，力学性能高，力学性能高，用于用于形状复杂的锻件形状复杂的锻件和和模锻件模锻件，如喷气发动机，如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等压气机叶轮、导风轮等.压气机叶片压气机叶片lAl-Cu-Mg-Fe-Ni系系耐热锻铝合金耐热锻铝合金常用牌号有常用牌号有LD7(2A70)、LD8(2A80)、LD9(2A90)等等。用于制造。用于制造150225下工作的零件，如压气

103、机叶片、超音速飞机下工作的零件，如压气机叶片、超音速飞机蒙皮等。蒙皮等。 铝及铝合金铝及铝合金美F-117隐身战斗机(所用材料大部分是铝合金)高比强铝合金机翼 铝及铝合金铝及铝合金2、铸造铝合金、铸造铝合金包括：包括：Al-Si系：系：代号为代号为ZL1+两位数字顺序号两位数字顺序号Al-Cu系：代号为系：代号为ZL2+两位数字顺序号两位数字顺序号Al-Mg系：代号为系：代号为ZL3+两位数字顺序号两位数字顺序号Al-Zn系：系：代号为代号为ZL4+两位数字顺序号两位数字顺序号Al-Si系铸造铝合金系铸造铝合金l又称又称硅铝明硅铝明。其中。其中ZL102(ZAlSi12)是含是含12%Si的铝

104、硅二元合的铝硅二元合金，称为简单硅铝明金，称为简单硅铝明.57712.7% 铝及铝合金铝及铝合金在普通铸造条件下，在普通铸造条件下，ZL102组织几乎全部为组织几乎全部为共晶体共晶体，由粗针状的硅晶体和由粗针状的硅晶体和 固溶体组成，强度和塑性都较固溶体组成，强度和塑性都较差。生产上通常用差。生产上通常用钠盐钠盐变质剂进行变质剂进行变质处理变质处理，得到细，得到细小均匀的共晶体加一次小均匀的共晶体加一次 固溶体组织，以固溶体组织，以提高性能提高性能。未变质处理未变质处理经变质处理经变质处理ZL102的铸态组织的铸态组织 Al-AiAl-Ai系铸造铝合金系铸造铝合金加入其他合金元素的铝硅铸造加入

105、其他合金元素的铝硅铸造合金称合金称复杂复杂(或特殊或特殊)硅铝明硅铝明。Al-Si系铸造铝合金的系铸造铝合金的铸造性能铸造性能好好，具有优良的，具有优良的耐蚀性耐蚀性、耐热耐热性性和和焊接性能焊接性能。活塞活塞( (裙部为铝硅合金裙部为铝硅合金) )l用于制造飞机、仪表、电动机壳体、汽缸体、风机叶片、发动机活塞等。 Al-AiAl-Ai系铸造铝合金系铸造铝合金Al-Cu系铸造铝合金系铸造铝合金这类合金的这类合金的耐热性好耐热性好，强度较高强度较高；但密度大，铸造；但密度大，铸造性能、耐蚀性能差，强度低于性能、耐蚀性能差，强度低于Al-Si系合金。系合金。汽缸头l常用代号有常用代号有ZL201(

106、ZAlCu5Mn)、ZL203(ZAlCu4)等。主要用于等。主要用于制造在制造在较高温度较高温度下工作下工作的高强零件，如内燃机的高强零件，如内燃机汽缸头、汽车活塞等。汽缸头、汽车活塞等。 铸造铝合金铸造铝合金Al-Mg系铸造铝系铸造铝合金合金这类合金的这类合金的耐蚀性耐蚀性好好，强度高强度高，密度，密度小；但铸造性能差小；但铸造性能差,耐热性低。耐热性低。l常用代号为常用代号为ZL301(ZAlMg10)、ZL303(ZAlMg5Si1)等等.l主要用于制造主要用于制造外形简单外形简单、承受、承受冲击载荷冲击载荷、在、在腐蚀性腐蚀性介介质下工作的零件，如舰船配件、氨用泵体等。质下工作的零件

107、，如舰船配件、氨用泵体等。鼓风机密封件等鼓风机密封件等(ZL102、301) 铸造铝合金铸造铝合金Al-Zn系铸造铝合金系铸造铝合金这类合金的这类合金的铸造性能好铸造性能好，强度较高强度较高，可自然时效强，可自然时效强化；但密度大，耐蚀性较差。化；但密度大，耐蚀性较差。大型空压机活塞大型空压机活塞大型空压机活塞大型空压机活塞(ZL401)(ZL401)l常用代号为常用代号为ZL401(ZAlZn11Si7)、ZL402(ZAlZn6Mg)等等.l主要用于制造形状复主要用于制造形状复杂受力较小的汽车、杂受力较小的汽车、飞机、仪器零件。飞机、仪器零件。 铸造铝合金铸造铝合金铜及铜合金铜及铜合金 一

108、、铜及铜合金性能特点一、铜及铜合金性能特点纯铜呈紫红色，故又称紫铜，纯铜呈紫红色，故又称紫铜，具有具有面心立方面心立方晶格，无同素异晶格，无同素异构转变，无磁性。构转变，无磁性。纯铜具有优良的纯铜具有优良的导电性导电性和和导热导热性性，在大气、淡水和冷凝水中，在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性。塑性好。有良好的耐蚀性。塑性好。热轧铜合金热轧铜合金 有色金属及其合金有色金属及其合金铜合金常加元素为铜合金常加元素为Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Zr、Cr等，既提高了强度，又保持了纯铜等，既提高了强度，又保持了纯铜特性特性.铜管铜管铜与黄铜带铜与黄铜带铜合金分为铜合金分为黄铜、青

109、铜、黄铜、青铜、白铜白铜三大类。三大类。 铜及铜合金铜及铜合金二、黄铜二、黄铜以锌为主要合金元素的铜合金称为以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜黄铜。黄铜按化学成分可分为黄铜按化学成分可分为普通黄铜普通黄铜和和特殊黄铜特殊黄铜。按工艺可分为按工艺可分为加工黄铜加工黄铜和和铸造黄铜铸造黄铜。黄铜铸件黄铜铸件黄铜铸件黄铜铸件黄铜棒黄铜棒 铜及铜合金铜及铜合金1、普通黄铜、普通黄铜铜与锌的铜与锌的二元合金二元合金称为普通黄铜。称为普通黄铜。加工普通黄铜加工普通黄铜的牌的牌号为：号为：H(黄黄)+表表示示铜铜平均平均百分含量百分含量的数字，如的数字，如H68。l从铜锌合金相图可以看出黄铜有从铜锌合金相图

110、可以看出黄铜有 和和 + 两种组织两种组织,分别称分别称单相黄铜单相黄铜和和两相黄铜两相黄铜。 黄黄 铜铜普通黄铜的显微组织普通黄铜的显微组织 单相黄铜单相黄铜 两相黄铜两相黄铜 黄黄 铜铜单相黄铜塑性好。单相黄铜塑性好。常用牌号有常用牌号有H80、H70、H68。适于制造冷变形零件，如适于制造冷变形零件，如弹壳、冷凝器管等。弹壳、冷凝器管等。两相黄铜热塑性好两相黄铜热塑性好,强度高强度高.常用牌号有常用牌号有H59、H62。适于制造受力件，如垫圈适于制造受力件，如垫圈、弹簧、导管、散热器等。弹簧、导管、散热器等。冷凝器管冷凝器管汽车机油泵衬套汽车机油泵衬套 黄黄 铜铜2、特殊黄铜、特殊黄铜在

111、普通黄铜的基础上加入在普通黄铜的基础上加入Al、Fe、Si、Mn、Pb、Sn、Ni等元素形成特殊黄铜。等元素形成特殊黄铜。加工特殊黄铜的牌号为：加工特殊黄铜的牌号为：H(黄黄)+主加主加元素符号元素符号(Zn除外除外)+铜铜平均百分含量平均百分含量+主加元素主加元素平均百分含量平均百分含量,如如HPb59-1.特殊黄铜特殊黄铜强度强度、耐蚀性耐蚀性比普比普通黄铜好，铸造性能改善。通黄铜好，铸造性能改善。黄黄铜铜制制品品黄铜棒黄铜棒黄铜棒黄铜棒 黄黄 铜铜常用牌号有常用牌号有HPb63-3、HAl60-1-1、HSn62-1、HFe59-1-1、ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4等

112、。等。主要用于主要用于船舶船舶及及化工零件化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋，如冷凝管、齿轮、螺旋桨、轴承、衬套及阀体等。桨、轴承、衬套及阀体等。 黄黄 铜铜三、青铜三、青铜除黄铜和白铜外的其他铜合金除黄铜和白铜外的其他铜合金统称为统称为青铜青铜。加工青铜的牌号为：加工青铜的牌号为：Q+主加主加元素符号元素符号及其平均及其平均百分含量百分含量+其他元素其他元素平均百分含量平均百分含量如如QSn4-3(含含4%Sn、3%Zn).常用青铜有常用青铜有锡青铜锡青铜、铝青铜铝青铜、铍青铜铍青铜、硅青铜硅青铜、铅青铜铅青铜等。等。 青铜制品青铜制品 铜及铜合金铜及铜合金1、锡青铜、锡青铜是以锡为主加元素的铜

113、合金，是以锡为主加元素的铜合金，锡含量一般为锡含量一般为314%。锡青铜铸造锡青铜铸造流动性差流动性差，铸件密，铸件密度低，易渗漏，但度低，易渗漏，但体积收缩率体积收缩率在有色金属中最小在有色金属中最小。锡青铜锡青铜耐蚀性耐蚀性良好，在良好，在大气大气、海水海水及及无机盐无机盐溶液中的耐蚀性溶液中的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在比纯铜和黄铜好，但在硫酸硫酸、盐酸盐酸和和氨水氨水中的耐蚀性较差。中的耐蚀性较差。锡青铜锭锡青铜锭Cu-Sn相图相图 青青 铜铜常用牌号有常用牌号有QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1等。等。l主要用于耐蚀承载件,如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等。 锡

114、青铜管船用青铜软船用青铜软管快速接头管快速接头阀阀( (锡青铜阀锡青铜阀体、阀盖体、阀盖) ) 锡青铜锡青铜2、铝青铜、铝青铜以铝为主加元素以铝为主加元素的铜合金，铝含的铜合金，铝含量为量为511%。强度强度、硬度硬度、耐耐大型水力发电设备中的抗磨环大型水力发电设备中的抗磨环磨性磨性、耐热性耐热性及及耐蚀性耐蚀性高于黄铜和锡青铜，高于黄铜和锡青铜，铸造铸造性性能好，但能好，但焊接焊接性能差。性能差。l常用牌号有常用牌号有QAl5、QAl7、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2等。等。l主要用于制造主要用于制造船舶船舶、飞机飞机及及仪器仪器中的中的高强高强、耐磨耐磨、耐蚀件耐蚀件，如齿轮、轴承、蜗轮

115、、轴套、螺旋桨等。，如齿轮、轴承、蜗轮、轴套、螺旋桨等。 青青 铜铜3、铍青铜、铍青铜以铍为主加元素的铜合金，以铍为主加元素的铜合金，铍铍含量为含量为1.72.5%。具有具有高的强度高的强度、弹性极限弹性极限、耐磨性耐磨性、耐蚀性，良好的、耐蚀性，良好的导电性、导热性、冷热加工及铸造性能，但导电性、导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵价格较贵.铍青铜制品铍青铜制品l常用牌号有常用牌号有QBe2、QBe1.7、QBe1.9等等。l用于重要的用于重要的弹性件弹性件、耐磨耐磨件件，如，如精密弹簧精密弹簧、膜片膜片，高速、高压轴承及防爆工高速、高压轴承及防爆工具、航海罗盘等重要机件具、航海罗盘等重要

116、机件. 青青 铜铜普通白铜是普通白铜是Cu-Ni二元合金，具有较高的二元合金，具有较高的耐蚀性耐蚀性和抗和抗腐蚀疲劳腐蚀疲劳性能及优良的冷热加工性能。性能及优良的冷热加工性能。普通白铜牌号：普通白铜牌号：B+镍镍的平均的平均百分含量百分含量，如，如B5。常用牌号有常用牌号有B5、B19等等。用于在。用于在蒸汽蒸汽和和海水海水环境下工环境下工作的作的精密机械精密机械,仪表零件仪表零件及冷凝器及冷凝器,蒸馏器蒸馏器,热交换器等热交换器等. 白铜件白铜件l四、白铜四、白铜l以以镍镍为主要合金元素的铜为主要合金元素的铜合金称合金称白铜白铜。分。分普通白铜普通白铜和和特殊白铜特殊白铜。 铜及铜合金铜及铜

117、合金特殊白铜特殊白铜是在普通白铜基础上添加是在普通白铜基础上添加Zn、Mn、Al等元等元素形成的，分别称素形成的，分别称锌白铜锌白铜、锰白铜锰白铜、铝白铜铝白铜等。等。其耐蚀性、强度和塑性高，成本低。其耐蚀性、强度和塑性高，成本低。常用牌号如常用牌号如BMn40-1.5(康铜康铜)、BMn43-0.5(考铜考铜)。用于制造精密机械、仪表零件及用于制造精密机械、仪表零件及医疗器械等。医疗器械等。康铜热偶康铜热偶白铜型材白铜型材 铜及铜合金铜及铜合金钛及钛合金钛及钛合金 一、工业纯钛一、工业纯钛 纯钛纯钛密度密度小，小，熔点熔点高。高。882.5发生同素异构转发生同素异构转变变 -Ti -Ti,由

118、由体心立体心立方方 -Ti转变为转变为密排六方密排六方 -Ti.纯钛纯钛比强度比强度高，塑性、高，塑性、低温韧性和耐蚀性好。低温韧性和耐蚀性好。美美F-22战机约战机约36%重量的零件用重量的零件用钛合金制造钛合金制造 有色金属及其合金有色金属及其合金纯钛纯钛主要用于主要用于350以下工作、强度要求以下工作、强度要求不高的零件，如石油不高的零件，如石油化工用化工用热交换器热交换器、反反应器应器，海水净化海水净化装置装置及及舰船舰船零部件。零部件。钛钢复合反应釜钛钢复合反应釜钛管换热器钛管换热器钛制蒸馏塔钛制蒸馏塔 钛及钛合金钛及钛合金二、钛合金二、钛合金纯钛加入合金元素形成钛合金。钛合金几乎都

119、含有纯钛加入合金元素形成钛合金。钛合金几乎都含有铝铝。铝能提高钛合金的。铝能提高钛合金的强度强度、比强度比强度和和再结晶温度再结晶温度.l按按退火组织退火组织，钛合金可分，钛合金可分为为 型钛合金、型钛合金、 型钛合金型钛合金和和 + 型钛合金三类，它型钛合金三类，它们的牌号分别用们的牌号分别用TA、TB、TC加加顺序号顺序号表示表示。如。如TA5、TB2、TC4等。其等。其中中TA0TA3为工业纯钛。为工业纯钛。钛合金泵钛合金泵 钛及钛合金钛及钛合金1、 型钛合金型钛合金主加元素为主加元素为铝铝，还有，还有锡锡、硼硼等。等。不能热处理强化，通不能热处理强化，通常在退火状态下使用常在退火状态下

120、使用,组织为组织为单相单相 固溶体固溶体.强度低于另两类钛合强度低于另两类钛合金，但金，但高温强度高温强度、低低温韧性温韧性及及耐蚀性耐蚀性优越优越.钛合金氢泵钛合金氢泵诱导轮诱导轮钛合金氢泵壳体钛合金氢泵壳体钛合金钛合金常用牌号有常用牌号有TA5、TA7等等主要用于制造主要用于制造500以下以下工作的工作的零件，如飞机压气机叶片、导弹零件，如飞机压气机叶片、导弹的燃料罐、超音速飞机的蜗轮机的燃料罐、超音速飞机的蜗轮机匣及飞船上的匣及飞船上的高压低温高压低温容器等。容器等。 钛合金卫星框架钛合金卫星框架钛合金液下泵钛合金液下泵 -Ti合金组织合金组织 型钛合金型钛合金2、 型钛合金型钛合金加入

121、的合金元素有加入的合金元素有钼钼、铬铬、钒钒、铝铝等。等。经经淬火加时效处理淬火加时效处理后，后，组织为组织为 相相基体上分布基体上分布着细小的着细小的 相相粒子。粒子。这类合金这类合金强度高强度高，但，但冶冶炼工艺复杂炼工艺复杂，难于焊接难于焊接,应用受到限制。应用受到限制。钛合金管钛合金管钛合金管应用钛合金管应用钛合金钛合金 型钛合金有型钛合金有TB2、TB3、TB4三个牌号。三个牌号。主要用于主要用于350以下以下工工作的结构件和紧固件作的结构件和紧固件,如飞机压气机叶片、轴、如飞机压气机叶片、轴、弹簧、轮盘等。弹簧、轮盘等。钛合金棒钛合金棒钛合金眼镜架钛合金眼镜架钛离心泵钛离心泵 型钛

122、合金型钛合金3、 + 型钛合金型钛合金加入的合金元素有加入的合金元素有铝、钒、钼、铬铝、钒、钼、铬等。等。可进行可进行热处理强化热处理强化，强度高，塑性好，具有良好的，强度高，塑性好，具有良好的热强性热强性、耐蚀性耐蚀性和和低温韧性低温韧性。钛钛合合金金列列管管式式换换热热器器钛合金钛合金 + 型钛合金共有型钛合金共有九个牌号九个牌号，其，其中以中以TC4应用最广、用量最大，应用最广、用量最大，其经过淬火加时效处理后，组织其经过淬火加时效处理后，组织为为 + +时效析出的时效析出的针状针状 。+钛合金组织钛合金组织+钛合金组织（电镜）钛合金组织（电镜） + + 型型钛合金钛合金 + 型钛合金主

123、要用型钛合金主要用于制造于制造400以下以下工工作的飞机作的飞机压气机叶压气机叶片片、火箭发动机外火箭发动机外壳壳、火箭和导弹的、火箭和导弹的液氢液氢燃料箱部件燃料箱部件及及舰船舰船耐压壳体耐压壳体等等. 生物医生物医用材料用材料飞飞机机压压气气机机叶叶片片 + + 型型钛合金钛合金轴承合金轴承合金 制造滑动轴承的制造滑动轴承的轴瓦轴瓦及其内衬的及其内衬的耐磨合金耐磨合金称为称为轴承轴承合金合金。滑动轴承是许多机器设备中对旋转轴起支撑。滑动轴承是许多机器设备中对旋转轴起支撑作用的重要部件，由作用的重要部件，由轴承体轴承体和和轴瓦轴瓦两部分组成。两部分组成。l与滚动轴承相比与滚动轴承相比滑动轴承

124、滑动轴承具具有有承载面积大承载面积大，工作平稳工作平稳，无噪音及拆装方便等优点。无噪音及拆装方便等优点。 有色金属及其合金有色金属及其合金一、组织性能要求一、组织性能要求当当轴轴高高速速旋旋转转时时，轴轴瓦瓦与与轴轴颈颈发发生生强强烈烈摩摩擦擦，承承受受轴颈施加的轴颈施加的交变载荷交变载荷和和冲击力冲击力。对轴承合金的性能要求：对轴承合金的性能要求：足够的足够的强韧性强韧性，以承受轴颈施加的交变冲击载荷，以承受轴颈施加的交变冲击载荷.较较小小的的热热膨膨胀胀系系数数，良良好好的的导导热热性性和和耐耐蚀蚀性性，以以防止轴与轴瓦之间咬合。防止轴与轴瓦之间咬合。较较小小的的摩摩擦擦系系数数，良良好好

125、的的耐耐磨磨性性和和磨磨合合性性，以以减减少轴颈磨损，保证轴与轴瓦良好的跑合。少轴颈磨损，保证轴与轴瓦良好的跑合。 轴承合金轴承合金为满足上述性能要求，轴承合金的为满足上述性能要求，轴承合金的组织组织应是应是软的基软的基体体上分布着上分布着硬的质点硬的质点或或硬的基体硬的基体上分布着上分布着软的质点软的质点.当轴旋转时，当轴旋转时，软的基体软的基体（或质点）被（或质点）被磨损磨损而凹陷，而凹陷，减少减少了轴颈与轴瓦的了轴颈与轴瓦的接触面积接触面积，有利于，有利于储存润滑油储存润滑油和轴与轴瓦间的磨合，而和轴与轴瓦间的磨合，而硬的质点硬的质点(基体基体)则则支撑支撑着着轴颈轴颈，起，起承载承载和

126、和耐磨耐磨作用作用.l软基体软基体(或质点或质点)还能起嵌还能起嵌藏藏外来硬杂质颗粒外来硬杂质颗粒的作用的作用,以避免擦伤轴颈。以避免擦伤轴颈。 轴承合金轴承合金1、锡基轴承合金、锡基轴承合金是以是以锡为主锡为主并加入少并加入少量量锑锑、铜铜等元素组成等元素组成的合金，熔点较低，的合金，熔点较低，是是软基体硬质点软基体硬质点组织组织类型的轴承合金。类型的轴承合金。l二、常用轴承合金二、常用轴承合金l工业上常用的是工业上常用的是锡基锡基、铅基铅基轴承合金轴承合金,又称又称巴氏合金巴氏合金。l典型牌号为典型牌号为ZSnSb11Cu6。l(其组织为其组织为 基体基体+ +白亮块状白亮块状SnSbSn

127、Sb+ +星状星状CuCu3 3SnSn)ZSnSb11Cu6合金的显微组织合金的显微组织 轴承合金轴承合金锡基轴承合金具有锡基轴承合金具有较高的较高的耐磨性耐磨性、导、导热性、耐蚀性和嵌热性、耐蚀性和嵌藏性，摩擦系数和藏性，摩擦系数和热膨胀系数小，但热膨胀系数小，但疲劳强度较低疲劳强度较低，工，工作温度不超过作温度不超过150，价格高。，价格高。巴氏合金轴瓦巴氏合金轴瓦l广泛用于广泛用于重型动力机械重型动力机械，如，如气轮机气轮机、涡轮机涡轮机和和内燃内燃机机等大型机器的高速轴瓦。等大型机器的高速轴瓦。 锡基轴承合金锡基轴承合金2、铅基轴承合金、铅基轴承合金是以是以铅为主铅为主加入少量加入少

128、量锑、锡、铜锑、锡、铜等元素的等元素的合金，也是软基体硬合金，也是软基体硬质点型轴承合金。质点型轴承合金。典型牌号为典型牌号为ZPbSb16Sn16Cu2ZPbSb16Sn16Cu2合金的显微组织合金的显微组织( + )共晶基体共晶基体+方块状方块状SnSb+针状针状Cu3Sn 轴承合金轴承合金铅基轴承合金的强度、硬度、耐蚀性和导热性都不铅基轴承合金的强度、硬度、耐蚀性和导热性都不如锡基轴承合金，但其如锡基轴承合金，但其成本低成本低，高温强度好，有自，高温强度好，有自润滑性。润滑性。l常用于常用于低速低速、低载低载条件下条件下工作的设备工作的设备,如汽车、拖如汽车、拖拉机曲轴的拉机曲轴的轴承等

129、。轴承等。内燃机轴瓦内燃机轴瓦 铅基轴承合金铅基轴承合金锡基和铅基轴承合金强度比较低，为提高其承载锡基和铅基轴承合金强度比较低，为提高其承载能力和使用寿命，生产上常采用能力和使用寿命，生产上常采用离心浇注法离心浇注法，将，将它们它们镶铸镶铸在在低碳钢轴瓦低碳钢轴瓦上，形成一层薄而均匀的上，形成一层薄而均匀的内衬，成为内衬，成为双金属轴承双金属轴承。表面保护层表面保护层 减磨层减磨层 镍栅层镍栅层 轴承合金轴承合金 衬背衬背 轴承合金轴承合金钢种钢种C%典型牌号典型牌号合金元素作用合金元素作用热处理热处理使用状态下组织使用状态下组织性能性能用途用途碳素结碳素结构钢构钢0.4Q195Q235热轧空

130、热轧空冷冷F+P塑性塑性,焊接性焊接性好好建筑结建筑结构构低合金低合金高强度高强度钢钢0.2Q345(16Mn)Mn:强化强化F,增加增加P,降低降低脆转温度脆转温度热轧空热轧空冷冷F+P塑性塑性,焊接性焊接性好好桥梁桥梁,船舶船舶,容器容器渗碳钢渗碳钢0.10.252020Cr20CrMnTiCr,Mn:提高提高淬透性淬透性,强强化化F,Ti:细化细化晶粒晶粒渗碳渗碳+淬淬火火+低温低温回火回火表面：表面：M回回+A(少量少量)+颗颗粒状粒状Fe3C心部心部：M回回+F表硬表硬里韧里韧轴、齿轴、齿轮轮调质钢调质钢0.30.54540Cr40CrNiMoCr,Ni:提高淬透提高淬透性性,强化强

131、化F,Mo:防止第二防止第二类回火脆性类回火脆性调质调质S回回良好综良好综合力学合力学性能性能轴、齿轴、齿轮轮弹簧钢弹簧钢0.60.90.450.765Mn60Si2MnCr,Mn:提高淬提高淬透性透性,强化强化F；Si:提高屈强比提高屈强比淬火淬火+中中温回火温回火T回回高高 s/ b高高 -1弹簧弹簧工业用钢工业用钢 常用金属材料常用金属材料工业用钢（续）工业用钢（续）钢种钢种C%典型牌号典型牌号合金元素作合金元素作用用热处理热处理使用状态下组使用状态下组织织性能性能用途用途滚动轴滚动轴承钢承钢0.951.10GCr15Cr:提高淬提高淬透性透性,耐磨耐磨耐蚀性耐蚀性球退球退+淬淬火火+低

132、温低温回火回火M回回+A(少量少量)+颗粒状颗粒状Fe3C高耐磨高耐磨高高 - -1足够足够ak滚动轴滚动轴承承耐磨钢耐磨钢1.01.3ZGMn13Mn:形成形成A组织组织水韧处水韧处理理表：表：M+碳化物碳化物心：心：A高耐磨高耐磨耐冲击耐冲击铲齿，铲齿，履带板履带板碳素工碳素工具钢具钢0.651.35T7T13球退球退+淬淬火火+低温低温回火回火M回回+A(少量少量)+颗粒状颗粒状Fe3C高硬度高硬度高耐磨高耐磨冲子、冲子、丝锥、丝锥、锉刀锉刀低合金低合金工具钢工具钢0.751.59SiCrSi、Cr：提：提高淬透性高淬透性球退球退+淬淬火火+低温低温回火回火M回回+A(少量少量)+颗粒状

133、颗粒状Fe3C高硬度高硬度高耐磨高耐磨低速刃低速刃具具高速钢高速钢0.71.5W18Cr4VCr:提高淬透性；提高淬透性；W、V：提高：提高热硬、耐磨性热硬、耐磨性锻、退火、锻、退火、淬火淬火+三三次回火次回火M回回+A(少量少量)+颗粒状碳化颗粒状碳化物物高热硬高热硬高硬度高硬度高耐磨高耐磨高速刃高速刃具具 常用金属材料常用金属材料钢种钢种C%典型牌号典型牌号合金元素作用合金元素作用热处理热处理使用状态组织使用状态组织性能性能用途用途冷作冷作模具模具钢钢1.42.3Cr12Cr12MoVCr:提高淬透提高淬透性。性。MoV:提提高耐磨性高耐磨性锻，退，锻，退，淬火淬火+低低温回火温回火M回回

134、+A(少量少量)+颗粒状碳化物颗粒状碳化物高硬度高硬度高耐磨高耐磨冷冲模冷冲模挤压模挤压模热锻热锻模钢模钢0.50.65CrNiMo5CrMnMo合金元素作用合金元素作用同调质钢同调质钢调质调质S回回抗热疲抗热疲劳劳热锻模热锻模压铸压铸模钢模钢0.30.63Cr2W8V合金元素作用合金元素作用同高速钢同高速钢淬火淬火+回回火火M回回+A(少量少量)+颗粒状碳化物颗粒状碳化物抗热疲抗热疲劳劳,耐磨耐磨压铸模压铸模不不锈锈钢钢0.03-0.951Cr13,2Cr13Cr:提高耐蚀提高耐蚀性；性；Ni:形成形成A；Ti:防止晶防止晶间腐蚀间腐蚀调质调质S回回高耐蚀高耐蚀性性(随随C%增增加加,耐蚀耐

135、蚀性下降性下降)汽轮机叶片汽轮机叶片3Cr13,4Cr13淬火淬火+低温低温回火回火M回回医疗器械医疗器械0Cr13不能热处理不能热处理F硝酸氮肥硝酸氮肥工业工业1Cr18Ni9Ti固溶处理固溶处理A化工管道化工管道耐耐热热钢钢15CrMo,12Cr1MoVCr,Si:提高抗氧化提高抗氧化性性;Mo:提高提高T再；再；V,Ti:弥散强化弥散强化;Ni:形成形成A组织组织正火正火F+P高热强高热强性性,高抗高抗氧化性氧化性锅炉零件锅炉零件4Cr9Si2,1Cr11MoV调质调质S回回气阀气阀,叶片叶片1Cr18Ni9Ti固溶固溶A过热器管过热器管 常用金属材料常用金属材料- -工业用钢（续）工业

136、用钢（续） 铸铁铸铁铸铁铸铁名称名称牌号举例牌号举例获得方法获得方法组织组织热处理热处理用途用途灰铸灰铸铁铁HT250(最低抗拉强度最低抗拉强度为为250MPa)液态金属石液态金属石墨化墨化+孕育孕育处理处理基体基体(F、P、F+P)+片片状石墨状石墨去应力，去应力，消除白口，消除白口，表面淬火表面淬火机床床机床床身身可锻可锻铸铁铸铁KTZ450-06(最低抗拉强度最低抗拉强度为为450MPa,最低最低延伸率为延伸率为6%)白口白口+石石墨化退火墨化退火基体基体(F、P)+团絮状石团絮状石墨墨石墨化石墨化退火退火车轮壳，车轮壳，管接头管接头球墨球墨铸铁铸铁QT500-7(最低抗拉强度最低抗拉强

137、度为为500MPa,最低最低延伸率为延伸率为7%)液态金属石液态金属石墨化墨化+球化球化处理处理+孕育孕育处理处理基体基体(F、P、F+P)+球球状石墨状石墨可进行可进行各种热各种热处理处理柴油机柴油机曲轴曲轴 常用金属材料常用金属材料 有色金属及其合金有色金属及其合金合金合金牌号举例牌号举例牌号含义牌号含义性能性能用途用途铝铝合合金金LF55号防锈铝合金号防锈铝合金耐蚀、塑性好耐蚀、塑性好冷成型件冷成型件LY1111号硬铝合金号硬铝合金强硬度高强硬度高冲压模锻件冲压模锻件LC44号超硬铝合金号超硬铝合金高强高强受力大结构件受力大结构件LD77号锻铝合金号锻铝合金可锻、耐温可锻、耐温锻件锻件Z

138、L1022号号Al-Si铸造合金铸造合金耐蚀耐蚀, ,铸造性好铸造性好汽缸、活塞汽缸、活塞ZL2011号号Al-Cu铸造合金铸造合金耐热耐热, ,强度较高强度较高较高温高强件较高温高强件ZL3011号号Al-Mg铸造合金铸造合金耐蚀耐蚀, ,高强高强舰船配件舰船配件ZL4011号号Al-Zn铸造合金铸造合金高强高强, ,铸造性好铸造性好汽车飞机零件汽车飞机零件铜铜合合金金H68含含68%Cu(32%Zn)黄铜黄铜塑性好塑性好冷变形件冷变形件HPb59-1含含59%Cu,1%Pb(40%Zn)黄铜黄铜高强高强船舶及化工零件船舶及化工零件QAl7含含7%Al的铝青铜的铝青铜高强高强, ,耐磨耐磨, ,耐蚀耐蚀船舶飞机零件船舶飞机零件钛合金钛合金TC44号号 + 型钛合金型钛合金高强高强, ,耐蚀耐蚀, ,耐热耐热400400航空件航空件巴氏合巴氏合金金ZSnSb11Cu6Sn基轴承合金基轴承合金耐磨耐磨, ,导热导热, ,耐蚀耐蚀重型动力轴承重型动力轴承ZPbSb16Sn16Cu2Pb基轴承合金基轴承合金高温高强高温高强低速低载设备低速低载设备 常用金属材料常用金属材料 课后作业课后作业 5 5l教材教材75、 、76页。 。l6-3、6-19、6-21、6-25*