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1、第十一章第十一章 工业用钢工业用钢上一级结构钢结构钢工程结构用钢工程结构用钢机器零件用钢机器零件用钢n第一节第一节 钢的分类和编号钢的分类和编号n一、钢的分类一、钢的分类n（一）按用途分类（一）按用途分类工具钢工具钢 n 特殊性能钢特殊性能钢n n（二）按化学成分分类（二）按化学成分分类碳素钢碳素钢 低碳钢低碳钢 wc 0.25%中碳钢中碳钢 wc = 0.250.6%高碳钢高碳钢 wc 0.6%合金钢合金钢 低合金钢低合金钢 wMe 5%中合金钢中合金钢 wMe= 510%高合金钢高合金钢 wMe 10%（三）按显微组织分类（三）按显微组织分类按平衡按平衡亚共析钢亚共析钢珠珠光体光体状态：状
2、态：共析钢共析钢按正火按正火贝氏体贝氏体过共析钢过共析钢组织：组织：马氏体马氏体莱氏体钢。莱氏体钢。奥氏体奥氏体钢钢按室温时的按室温时的铁素体钢铁素体钢显微组织分类：显微组织分类：奥氏体钢奥氏体钢双相钢。双相钢。n（四）按品质分类（四）按品质分类 普通质量钢普通质量钢优质碳素结构钢优质碳素结构钢高级优质钢高级优质钢wp 0.035 0.045% ws 0.035 0.05%wP ，ws 0.035%wP ，ws 0.03%wP ，ws 0.025%高级优质合金结构钢高级优质合金结构钢优质合金结构钢优质合金结构钢wP ，ws 0.035%二、钢的编号二、钢的编号我国钢产品采用汉语拼音、化学符号和
3、数字结合我国钢产品采用汉语拼音、化学符号和数字结合原则。原则。(1)钢中化学元素采用元素符号，稀土元素用钢中化学元素采用元素符号，稀土元素用RE表示。表示。（2）产品名称、用途、特性和工艺方法用拼音。）产品名称、用途、特性和工艺方法用拼音。（一）碳素结构钢和低合金高强度钢（一）碳素结构钢和低合金高强度钢Q+屈服点数值（单位为屈服点数值（单位为MPa）+质量等级质量等级+脱脱氧方法等。如：氧方法等。如：Q235AF、Q235BZ低合金高强度钢牌号表示为：低合金高强度钢牌号表示为：Q345C、Q345D等。等。（二）优质碳素结构钢（二）优质碳素结构钢用两位数字表示。如：用两位数字表示。如：45钢、
4、钢、08钢，含猛钢，含猛量高的钢，须将量高的钢，须将Mn标出。如：标出。如：50Mn。WMn=0.71.0%。用途标出：。用途标出：20g。（三）碳素工具钢（三）碳素工具钢T+数字（含量为千分之一）。如：数字（含量为千分之一）。如：T9、高、高级优质钢后面加级优质钢后面加A，含猛量高的钢，须将，含猛量高的钢，须将Mn标出。如：标出。如：T8Mn。（四）合金结构钢（四）合金结构钢数字（万分之一）数字（万分之一）+合金元素符号合金元素符号+数字（平数字（平均百分之一）均百分之一）如：如：35SiMnW1.5%不不标出符号。出符号。钢中中V、Ti、Al、B、RE等合金元素含量低，等合金元素含量低，但
5、但应在牌号中在牌号中标出。出。（五）合金工具（五）合金工具钢与合金与合金结构构钢大体相同，大体相同，Wc1.0%时，不，不标出含碳量。出含碳量。Wc1.0%时，以千分之一表示。如：，以千分之一表示。如：CrMn，9Mn2V。只有平均含只有平均含铬量量Wcr1.0%的合金工具的合金工具钢，其含，其含铬量以千分之几表示，在数字前加量以千分之几表示，在数字前加“0”。如。如”Cr06”高速高速钢中，一般不中，一般不标出含碳量。出含碳量。如：如：W18Cr4V。（六）滚动轴承钢（六）滚动轴承钢 GCr+数字（表示数字（表示Cr含量为千分之几）含量为千分之几）如：如：GCr15（七）不锈钢与耐热钢（七）
6、不锈钢与耐热钢数字（含碳量万分之一）数字（含碳量万分之一）+合金元素合金元素+数字（百分数字（百分之一）。之一）。当当Wc0.08%时，以，以06表示；表示；Wc0.03%时，以，以022表示；表示；Wc0.01%时，以，以008表示。如表示。如008Cr30Mo2在在钢中其重要作用的微量元素中其重要作用的微量元素Ti、Nb、Zr、N等等要要标出。出。10-1 10-1 常存元素和常存元素和杂质对钢性能的影响性能的影响n一、一、Mn n钢钢中中有有益益元元素素，可可作作脱脱氧氧剂剂、脱脱硫硫剂剂，其其中中以以MnO，MnS形形式式存存在在，过过量量的的Mn 溶溶解解在在中中形形成成固固溶溶体体
7、，产产生生固固溶溶强强化化，形形成成合合金金渗渗碳碳体体（ Fe ，M n ）3C。 上一级杂质元素杂质元素Si 、 Mn 、 S 、 P 合金元素合金元素Cr 、 Ni 、 Mo、 W 、 V 、 B 、 Ti、 RE n三、三、P n一一般般情情况况是是有有害害元元素素 ，P 能能全全部部固固溶溶于于 F中中，有有强强烈烈的的固固溶溶强强化化作作用用。室室温温下下使使钢钢的的强强度度，硬硬度度增增加加，塑塑性性，韧韧性性显显著著降降低低，使钢产生使钢产生冷脆现象冷脆现象。 上一级n二、二、Si n钢中有益元素，主要用作脱氧剂，钢中有益元素，主要用作脱氧剂，W Si0.5%对钢的性能影响不显
8、著，以硅铁加入，形成对钢的性能影响不显著，以硅铁加入，形成 SiO2（MnO、FeO 、Al2O3 ）。）。n五、非金属夹杂物的影响五、非金属夹杂物的影响 n氧化物、硫化物、硅酸盐、氧化物，会降低氧化物、硫化物、硅酸盐、氧化物，会降低塑性、韧性及疲劳强度。塑性、韧性及疲劳强度。 n对重要用途的钢检查非金属夹杂物的数量、对重要用途的钢检查非金属夹杂物的数量、形状、大小与分布情况。形状、大小与分布情况。上一级n四、四、S n钢钢中中有有害害元元素素。在在固固态态下下，硫硫在在铁铁中中的的溶溶解解度度极极小小，以以 FeS 形形式式存存在在，FeS与与 Fe 形形成成低低熔熔点点共共晶晶体体。在在热
9、热加加工工过过程程中中使使钢钢材材沿沿晶晶界界开开裂裂，使钢产生使钢产生热脆热脆。第二节第二节 合金元素在钢中的作用合金元素在钢中的作用nMe：主加元素：主加元素： Si 、 Mn 、 Cr 、 Ni 、Mo 辅辅加加元元素素：W、Mn 、Ti 、V、Al、B、RE 通通过过合合金金元元素素与与钢钢中中Fe、C两两个个基基本本组组元元的的作作用用，促促使使钢钢中中晶晶体体结结构构和和显显微微组组织织发发生生有有利利的变化以提高和改善钢的性能。的变化以提高和改善钢的性能。上一级一、合金元素在钢中的分布一、合金元素在钢中的分布概括起来合金元素有四种形式存在。概括起来合金元素有四种形式存在。（1）溶
10、入铁素体、奥氏体、马氏体，以固）溶入铁素体、奥氏体、马氏体，以固溶体的溶质形式存在。溶体的溶质形式存在。（2)形成强化相，如形成合金渗碳体、形形成强化相，如形成合金渗碳体、形成元素本身的碳化物、形成金属化合物。成元素本身的碳化物、形成金属化合物。（3）形成非金属夹杂物。与）形成非金属夹杂物。与O、S、N形成形成化合物。化合物。（4）一游离状态存在。如）一游离状态存在。如Pt。以何种形式。以何种形式存在取决于合金元素的本质。存在取决于合金元素的本质。二、合金元素与铁和碳的相互作用二、合金元素与铁和碳的相互作用（一）合金元素与铁的相互作用（一）合金元素与铁的相互作用合金元素对铁的同素异构转变有很大
11、合金元素对铁的同素异构转变有很大影响，主要通过合金元素在影响，主要通过合金元素在-Fe-Fe和和-Fe-Fe中的固溶度及其对中的固溶度及其对相区的影响表现出来。相区的影响表现出来。1.无限扩大无限扩大相区元素相区元素这类元素有这类元素有Mn、Ni、Co2.有限扩大有限扩大相区元素相区元素这类元素有这类元素有C、N、Cu、Zn3.封闭封闭相区、无限扩大相区、无限扩大相区型相区型当合金元素含量达到某一含量时，当合金元素含量达到某一含量时，A3与与A4重合重合相区封闭。这类元素有相区封闭。这类元素有Cr、Si、P、V、Al、Be等。等。4.封闭封闭相区、有限扩大相区、有限扩大相区型相区型与与-Fe-
12、Fe形成有限固溶体。这类元素有：形成有限固溶体。这类元素有：MoMo、W W、TiTi等。等。5.5.缩小缩小相区型相区型这类元素有：这类元素有：B B、NbNb、TaTa、ZrZr。奥氏体形成元素：扩大奥氏体形成元素：扩大相区元素。相区元素。铁素体形成元素：扩大铁素体形成元素：扩大相区元素。相区元素。（二）合金元素与碳的相互作用（二）合金元素与碳的相互作用分两类分两类1.1.非碳化物形成元素非碳化物形成元素 NiNi、SiSi、CoCo、AlAl、CuCu等。等。2.2.碳化物形成元素碳化物形成元素ZrZr、TiTi、NbNb、V V、W W、MoMo、CrCr、MnMn、FeFe等等中强碳
13、化物形成元素含量少时，多数形成中强碳化物形成元素含量少时，多数形成合金渗碳体，含量高时，则可能形成新的合金渗碳体，含量高时，则可能形成新的碳化物。碳化物。根据碳原子半径根据碳原子半径Rc与金属原子半径与金属原子半径RM的比的比值，可将碳化物分为两类。值，可将碳化物分为两类。1）Rc/RM0.59时，形成间隙化合物，如：时，形成间隙化合物，如：Cr23C6、Cr7C3、Mn3C、Fe3C、M6C等等2）Rc/RM0.59时，形成间隙相，如：时，形成间隙相，如：Wc、VC、TiC、W2C、Mo2C等。等。合金元素还可形成多元碳化物，如：合金元素还可形成多元碳化物，如：Fe4Mo2C、Fe21W2C
14、等。等。Fe、W或或Fe、Mo的比例常有变化，的比例常有变化，故常以故常以M6C、M23C表示。表示。三、合金元素对相变的影响三、合金元素对相变的影响（一）合金元素对（一）合金元素对Fe-C相图的影响相图的影响1.对奥氏体相区的影响对奥氏体相区的影响 A形成元素形成元素（使（使A区扩大的元素）区扩大的元素） A1 降低，降低，A3 升升高。高。 如：如： Ni ， Co， Mn、N等。形成奥氏体钢。等。形成奥氏体钢。 F形形成成元元素素（使使A区区缩缩小小， F区区增增大大） Cr ，W ，Mo ，V ，Ti ，A1，Si 形成铁素体钢。形成铁素体钢。2.对对S和和E点的影响点的影响大多数合金
15、元素使大多数合金元素使 S ， E 点向左方移动。点向左方移动。S点左移造成点左移造成Wc0.77%钢出现过共析组织，钢出现过共析组织，如如40Cr13。退火态下，相同含碳量合金钢。退火态下，相同含碳量合金钢组织中的珠光体量比碳钢多。组织中的珠光体量比碳钢多。E点左移造成点左移造成Wc2.11%的钢出现莱氏体组织。的钢出现莱氏体组织。（二）合金元素对钢加热转变的影响（二）合金元素对钢加热转变的影响除除Co、Ni外，所有合金元素均减慢奥氏体外，所有合金元素均减慢奥氏体的形成和奥氏体晶粒的长大。的形成和奥氏体晶粒的长大。n（三）（三）合金元素对钢冷却转变的影响合金元素对钢冷却转变的影响 n 合合金
16、金元元素素对对过过冷冷奥奥氏氏体体等等温温转转变变的的影影响响：合合金金元元素素（除除 Co 以以外外）溶溶入入奥奥氏氏体体后后，降降低低原原子子扩扩散散速速度，使奥氏体稳定性增加，从而使度，使奥氏体稳定性增加，从而使 C 曲线位置右移。曲线位置右移。 n 合合金金元元素素对对 C 曲曲线线形形状状的的改改变变的的影影响响：合合金金元元素素除除使使 C 曲曲线线右右移移外外，部部分分合合金金元元素素还还改改变变C曲曲线线形形状，形成双状，形成双C曲线。曲线。 n 合合金金元元素素对对过过冷冷奥奥氏氏体体向向马马氏氏体体转转变变的的影影响响：合合金金元元素素（除除 Co ， Al 外外）溶溶入入
17、奥奥氏氏体体后后，使使马马氏氏体体转转变变温温度度 Ms 及及 Mf 降降低低，其其中中Mn，Cr，Ni作作用用较较强。强。 n 上一级(1)合金元素对珠光体转变的影响合金元素对珠光体转变的影响合金元素（除合金元素（除 Co 、Al以外）均显著推迟过冷奥氏体以外）均显著推迟过冷奥氏体向珠光体转变。向珠光体转变。原因：合金元素扩散慢，并使碳扩散慢；原因：合金元素扩散慢，并使碳扩散慢； Mn、Ni降低临界转变温度；降低临界转变温度； B在晶界内吸附，形成硼相，阻止铁素体形核。在晶界内吸附，形成硼相，阻止铁素体形核。多种合金元素同时加入比单一推迟转变要明显。多种合金元素同时加入比单一推迟转变要明显。
18、（2）合金元素对贝氏体转变的影响合金元素对贝氏体转变的影响Mn、Cr、Ni减小相变驱动力，减小相变驱动力，Mn、Cr阻碍碳的阻碍碳的扩散。扩散。Si阻止过饱和铁素体的脱溶，阻止过饱和铁素体的脱溶，W、Mo、V、Ti增大相变驱动力，但减小碳的扩散，对贝增大相变驱动力，但减小碳的扩散，对贝氏体转变有一定延缓。氏体转变有一定延缓。（3）合金元素对马氏体转变的影响）合金元素对马氏体转变的影响除除Co、Al外，大多数固溶于奥氏体的合金元素均使外，大多数固溶于奥氏体的合金元素均使Ms、Mf温度降低。温度降低。（四）（四）合金元素对淬火钢回火转变的影响合金元素对淬火钢回火转变的影响1.对马氏体分解的影响对马
19、氏体分解的影响2.对残留奥氏体转变的影响对残留奥氏体转变的影响在含有较多的在含有较多的W、Mo、V等元素的高合金钢（如高等元素的高合金钢（如高速钢）中，残留奥氏体在回火加热过程中析出细小弥散的速钢）中，残留奥氏体在回火加热过程中析出细小弥散的碳化物，导致残留奥氏体中的碳和合金元素贫化，使碳化物，导致残留奥氏体中的碳和合金元素贫化，使Ms点高于室温，因而在冷却过程中转变为马氏体，这种现象点高于室温，因而在冷却过程中转变为马氏体，这种现象称为二次淬火。称为二次淬火。二次硬化：通过这种回火之后，淬火钢硬度不但二次硬化：通过这种回火之后，淬火钢硬度不但没有降低，反而有所升高，这种现象称为二次硬没有降低
20、，反而有所升高，这种现象称为二次硬化。化。3.对碳化物形成、聚集和长大的影响对碳化物形成、聚集和长大的影响AL、Si强烈推迟强烈推迟-碳化物转变为渗碳体。碳化物转变为渗碳体。原位析出原位析出:在铬钢中，合金碳化物原位析出较多。在铬钢中，合金碳化物原位析出较多。多为多为M7C3、M23C6型。型。MC型多以离位析出。型多以离位析出。4.对对相回复与再结晶的影响相回复与再结晶的影响大部分合金元素均延缓大部分合金元素均延缓相回复与再结晶过程。相回复与再结晶过程。CoCo、MoMo、W W、CrCr、V V较强、较强、SiSi、MnMn次之次之、NiNi影响不影响不大。大。n一、概述一、概述n结构钢包
21、括工程结构钢和机械零件用结构结构钢包括工程结构钢和机械零件用结构钢。钢。 n工程结构钢是指专门用来制造工程结构件工程结构钢是指专门用来制造工程结构件一大类钢种。在钢总产量中，工程结构钢一大类钢种。在钢总产量中，工程结构钢占占90左右。如桥梁、船舶、屋架、车辆、左右。如桥梁、船舶、屋架、车辆、锅炉、容器等。锅炉、容器等。 n工作特点：一般不作相对运动，承受长期工作特点：一般不作相对运动，承受长期静载荷；有一定使用温度。静载荷；有一定使用温度。 第三节第三节 工程结构用钢工程结构用钢 n性能要求：要求构件在静载荷长期作用下性能要求：要求构件在静载荷长期作用下结构稳定，须有较高的刚度、屈服强度、结构
22、稳定，须有较高的刚度、屈服强度、抗拉强度，且塑性韧性好，有较小的冷脆抗拉强度，且塑性韧性好，有较小的冷脆倾向和耐蚀性。倾向和耐蚀性。n良好的工艺性（冷变形性和焊接性），良好的工艺性（冷变形性和焊接性），n工程结构钢包括碳素钢（工程结构钢包括碳素钢（Wc 0.2)和低合金和低合金高强度钢。高强度钢。n二、工程结构用钢的力学性能特点二、工程结构用钢的力学性能特点n（一）屈服现象（一）屈服现象屈服现象是低碳钢所具有的力学性能特点，屈服现象是低碳钢所具有的力学性能特点，表现为其工程应力表现为其工程应力-应变曲线上存在上、下应变曲线上存在上、下屈服点和屈服平台。屈服点和屈服平台。吕德斯带吕德斯带:是屈服
23、现象中的不均匀塑性变形是屈服现象中的不均匀塑性变形区穿过不同晶粒在试样表面产生的痕迹，区穿过不同晶粒在试样表面产生的痕迹，是许多晶粒协调变形的结果。是许多晶粒协调变形的结果。消除方法消除方法:预变性法、减少间隙溶质原子量预变性法、减少间隙溶质原子量（加入固定（加入固定C、N原子的强碳化物形成元素，原子的强碳化物形成元素，如如Ti、Nb等）等）（二（二) ) 应变时效和淬火时效应变时效和淬火时效应变时效：应变时效：构件用钢经冷塑性变形后，在构件用钢经冷塑性变形后，在室温放置较长时间或稍经加热后，其强度、室温放置较长时间或稍经加热后，其强度、硬度升高，塑性、韧性下降，这种现象称硬度升高，塑性、韧性
24、下降，这种现象称为应变时效。为应变时效。淬火时效：淬火时效：低碳钢加热到接近低碳钢加热到接近Ac1Ac1温度淬火，温度淬火，于室温放置较长时间或稍经加热后，其强于室温放置较长时间或稍经加热后，其强度、硬度升高，塑性、韧性下降，这种现度、硬度升高，塑性、韧性下降，这种现象称为淬火时效。象称为淬火时效。FeFe2.42.4C C和和FeFe1616N N2 2析出析出应变时效和淬火时效增加钢的冷脆转变温度。应变时效和淬火时效增加钢的冷脆转变温度。（三）冷脆倾向性（三）冷脆倾向性工程构件，当使用温度降低时，可能由塑性断裂工程构件，当使用温度降低时，可能由塑性断裂转变为脆性断裂，这一现象称为冷脆。材料
25、组织转变为脆性断裂，这一现象称为冷脆。材料组织状态对冷脆转变温度有影响，钢中出现针状铁素状态对冷脆转变温度有影响，钢中出现针状铁素体或魏氏组织提高冷脆转变温度；上贝氏体冷脆体或魏氏组织提高冷脆转变温度；上贝氏体冷脆转变温度。转变温度。冶炼方法：平炉优于侧吹转炉；镇静钢优于沸腾冶炼方法：平炉优于侧吹转炉；镇静钢优于沸腾钢。这主要与钢中钢。这主要与钢中S、P、N、O等杂质有关。等杂质有关。三、合金元素对工程结构用钢性能的影响三、合金元素对工程结构用钢性能的影响（一）对力学性能的影响（一）对力学性能的影响由于工程用钢在热轧空冷态使用，所由于工程用钢在热轧空冷态使用，所以合金化提高强度的途径主要有：固
26、溶强以合金化提高强度的途径主要有：固溶强化、细化晶粒、增加珠光体数量及沉淀强化、细化晶粒、增加珠光体数量及沉淀强化等方法。化等方法。（二）对焊接性的影响（二）对焊接性的影响焊接性是指再简单可行的焊接条件下，焊接性是指再简单可行的焊接条件下，钢件焊接后不产生裂纹、并获得良好的焊钢件焊接后不产生裂纹、并获得良好的焊缝区性能。缝区性能。碳当量：当大于碳当量：当大于0.40.5%，焊接性差。，焊接性差。（三）对耐大气腐蚀性能的影响（三）对耐大气腐蚀性能的影响合金元素合金元素Cu加入在表面形成氧化保护膜；加入在表面形成氧化保护膜；它溶入铁素体可提高其电极电位，有利于它溶入铁素体可提高其电极电位，有利于提
27、高钢的耐蚀性。提高钢的耐蚀性。Cu加入常在加入常在0.25%左右，左右，若大于若大于0.5%，将导致热脆。，将导致热脆。P也是提高耐蚀性的元素，但应加以限制。也是提高耐蚀性的元素，但应加以限制。加入加入Cr、Ni、Ti可提高铁素体电极电位，可提高铁素体电极电位，提高钢的耐蚀性。提高钢的耐蚀性。n四、常用的工程结构用钢四、常用的工程结构用钢(一）碳素结构钢一）碳素结构钢用量占钢材总产量的用量占钢材总产量的7080%；含碳量低含碳量低(0.060.38%),S、P含量较高；含量较高；通常热轧空冷态供应，塑性高，焊接性好；通常热轧空冷态供应，塑性高，焊接性好；通常以热轧板、带、棒及型钢使用；通常以热
28、轧板、带、棒及型钢使用；适用：焊接、铆接、栓接等。适用：焊接、铆接、栓接等。n常用牌号常用牌号 Q195 常用作铁钉，铁丝常用作铁钉，铁丝,薄板薄板 Q275 代代替替 30 钢钢，40 钢钢制制造造普普通通零零件件(如如齿齿轮轮,链轮链轮)一般以热轧空冷状态供应。一般以热轧空冷状态供应。此此外外还还有有一一些些专专门门用用钢钢，如如造造船船钢钢、桥桥梁梁钢钢、压压力力容容器器钢钢等等。需需特特殊殊性性能能检检验验和和质质量量检检验验项项目。目。上一级n1、成分、成分 n wc=0.2% ， wMn=0.8 1.7% ，wSi 0.55% n2、性能特点、性能特点 高高的的屈屈服服点点与与良良
29、好好的的塑塑韧韧性性，低低的的冷冷脆脆转转变变温温度。度。 低低合合金金高高强强度度结结构构钢钢的的屈屈服服点点提提高高 3050%. 5=17 23%. Akv 34J 良好的焊接性能。良好的焊接性能。 较好的耐蚀性。较好的耐蚀性。上一级（二）低合金高强度结构钢（二）低合金高强度结构钢n主要加入合金元素主要加入合金元素Mn，还加入，还加入V、Ti、Nb、细化晶粒，提高韧性。加入细化晶粒，提高韧性。加入RE提高韧性、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。n通常热轧状态使用，也可在正火及正火加通常热轧状态使用，也可在正火及正火加回火状态下使用。回火状态下使用。上一级n
30、3.典型牌号及应用典型牌号及应用 n典型牌号：典型牌号：Q345(16Mn)，b345MPa，具有较，具有较高的强度、良好的塑性和低温韧性、焊接性。高的强度、良好的塑性和低温韧性、焊接性。 n16Mn是工程用高强度低合金钢中产量最多，用途是工程用高强度低合金钢中产量最多，用途极广的钢种。主要用于生产钢筋、建筑钢结构等。极广的钢种。主要用于生产钢筋、建筑钢结构等。 nQ390(15MnTi、16MnNb、15MnV) 制造桥梁、制造桥梁、船舶、容器。船舶、容器。铸钢中的铸钢中的Wc=0.20.6%,主要加入主要加入Mn、Si、Cr、Ni、Mo、V、Ti合金元素，合金元素，S、P限制在限制在0.0
31、4%范围内。范围内。牌号用牌号用ZG+最低屈服极限最低屈服极限-最低抗拉强度最低抗拉强度表示。表示。铸钢晶粒粗大，偏析严重，内应力大，铸钢晶粒粗大，偏析严重，内应力大，易形成魏氏组织，应进行完全退火或正火，易形成魏氏组织，应进行完全退火或正火，消除组织缺陷。消除组织缺陷。上一级五、铸钢五、铸钢一、概述一、概述 机械零件用钢是指制造各种机械零件，机械零件用钢是指制造各种机械零件，如轴类零件、齿轮、弹簧、轴承等所用的如轴类零件、齿轮、弹簧、轴承等所用的钢种。钢种。根据机械零件的工作条件，对力学性根据机械零件的工作条件，对力学性能有如下要求：能有如下要求：1)疲劳强度要高；疲劳强度要高；2)屈服强度
32、、抗拉强度以及较高的断裂强度；屈服强度、抗拉强度以及较高的断裂强度；上一级 第四节第四节 机械零件用钢机械零件用钢3）较好的耐磨性和接触疲劳强度要高；）较好的耐磨性和接触疲劳强度要高；4）较高的韧性，降低缺口敏感性；）较高的韧性，降低缺口敏感性；5）良好的工艺性能。（切削加工性和热处理工艺）良好的工艺性能。（切削加工性和热处理工艺性）性）机械零件用钢通常为优质钢和高级优质钢，机械零件用钢通常为优质钢和高级优质钢，使用状态为淬火加回火态。使用状态为淬火加回火态。钢中含碳量有以下几个级别：渗碳钢和低钢中含碳量有以下几个级别：渗碳钢和低碳马氏体钢碳马氏体钢Wc=0.2%；调质钢；调质钢Wc=0.4%
33、；弹簧钢弹簧钢Wc=0.50.7%；轴承钢；轴承钢Wc=1.0%。上一级 合金元素总质量分数小于合金元素总质量分数小于3.5%，一般不大，一般不大于于10%。（二）机械零件用钢的合金化特点（二）机械零件用钢的合金化特点机械零件用钢加入的合金元素主要有：机械零件用钢加入的合金元素主要有：Cr、Mn、Si、Ni、Mo、W、V、Ti、B、Al等。等。（一）提高钢的淬透性（一）提高钢的淬透性;（二）含碳量的选择和回火温度的确定（二）含碳量的选择和回火温度的确定;（三）提高钢的切削加工性（三）提高钢的切削加工性;加入加入S、Pb、Ca、Te、Se等元素。等元素。上一级第四节第四节机器（械）零件用钢机器（
34、械）零件用钢一、概述一、概述机器零件用钢是指用于制造各种机器零件，机器零件用钢是指用于制造各种机器零件，如轴类零件、齿轮、弹簧和轴承等所用的如轴类零件、齿轮、弹簧和轴承等所用的钢。钢。工作条件：工作条件：承受拉伸、压缩、剪切、扭转、承受拉伸、压缩、剪切、扭转、冲击、振动、摩擦等一种力的作用，或几冲击、振动、摩擦等一种力的作用，或几种力的同时作用，在零件的截面上产生拉、种力的同时作用，在零件的截面上产生拉、压、切等应力。压、切等应力。性能要求：性能要求：有较高的疲劳强度；有较高的疲劳强度；具有高的屈服强度、抗拉强度及断裂强度；具有高的屈服强度、抗拉强度及断裂强度；具有良好的耐磨性及接触疲劳强度；
35、具有良好的耐磨性及接触疲劳强度；高的韧性、低的缺口敏感性；高的韧性、低的缺口敏感性；好的切削加工性；好的切削加工性；好的热处理工艺性。好的热处理工艺性。机器零件用钢通常为优质钢和高级优质钢，机器零件用钢通常为优质钢和高级优质钢，使用状态为淬火加回火态。使用状态为淬火加回火态。根据不同钢种对性能的不同要求，钢中的根据不同钢种对性能的不同要求，钢中的含碳量有以下几个级别：含碳量有以下几个级别：渗碳钢和低碳马氏体钢渗碳钢和低碳马氏体钢Wc=0.2%；调质钢调质钢Wc=0.4；弹簧钢弹簧钢Wc=0.50.7%；轴承钢轴承钢Wc=1.0%。钢种合金元素总量常小于钢种合金元素总量常小于3.5%。一般不大。
36、一般不大于于10%。三、渗碳钢三、渗碳钢（一）渗碳钢工作条件及性能要求（一）渗碳钢工作条件及性能要求1、较高的弯曲疲劳强度；、较高的弯曲疲劳强度；2、较高的接触疲劳强度；、较高的接触疲劳强度；3、高的耐磨性；、高的耐磨性；4、受冲击，韧性要高。、受冲击，韧性要高。为此，低碳钢（合金）渗碳（或碳氮共为此，低碳钢（合金）渗碳（或碳氮共渗）后进行淬火及低温回火处理，可达到渗）后进行淬火及低温回火处理，可达到目的。目的。n化学成分化学成分 低碳：低碳： Wc=0.10 0.25% n 提提高高淬淬透透性性合合金金元元素素： Cr3% Mn2% Ni4.5% B100mm M钢钢 主要牌号有：主要牌号有
37、：12Cr2Ni4、20Cr2Ni4、 18Cr2Ni4WA n 热处理热处理 a预先热处理工艺预先热处理工艺 正火、正火、一次空气冷淬火一次空气冷淬火+650 高温回火高温回火 b直接淬火和一次淬火直接淬火和一次淬火 直接直接淬火淬火（一次淬火）（一次淬火）+180200低温回火低温回火 c.两次淬火两次淬火 渗碳后缓冷至室温，重新加热两次淬火并低温回火。渗碳后缓冷至室温，重新加热两次淬火并低温回火。n用途用途 制制造造表表面面承承受受高高耐耐磨磨、并并承承受受动动载载荷荷的的零件。如齿轮、轴、重要的螺栓零件。如齿轮、轴、重要的螺栓。四四、调质钢、调质钢（一）调质钢的工作条件及性能要求（一）
38、调质钢的工作条件及性能要求 机机床床主主轴轴、汽汽车车后后桥桥半半轴轴、发发动动机机曲曲轴轴、连连杆杆、高高强强度度螺螺栓栓在在多多种种应应力力下下工工作作，受受力力复复杂杂要要求求有有良良好好的的综综合合力力学学性性能能，调调质质钢钢调调质质后后可可以以满满足足以以上上这这些些机机器器零零件件对对使用性能的要求。使用性能的要求。上一级n（二）调质钢的化学成分（二）调质钢的化学成分n（1）含碳量：）含碳量：wc=0.25-0.45% (中碳中碳) （2）提提高高加加入入淬淬透透性性的的合合金金元元素素：Mn2% Cr2% Si Ni4.5% B0.0035%提提高高钢钢的淬透性。的淬透性。 （
39、3）防止回火脆性的辅加元素：）防止回火脆性的辅加元素：W ，Mo （4）细化晶粒的元素）细化晶粒的元素W、Mo、V 、Ti 、Al（三）常用调质钢（三）常用调质钢 1、 低淬透性调质钢（油淬临界直径低淬透性调质钢（油淬临界直径3040mm)上一级 中碳优质碳素结构钢中碳优质碳素结构钢 3545钢、钢、40Cr、2、中淬透性调质钢（油淬临界直径、中淬透性调质钢（油淬临界直径4060mm) 40CrMn、 35CrMo等等。制制作作曲曲轴轴、齿齿轮轮、连连杆杆 等。等。3、高淬透性调质钢（、高淬透性调质钢（ 油淬临界直径大于油淬临界直径大于60mm) 大大多多含含有有Ni、Cr等等元元素素。此此外
40、外含含有有Mo，如如40CrNiMo。b b合金调质钢合金调质钢n：低淬透性合金调质钢低淬透性合金调质钢 Dc=3040mm 常常 用用 牌牌 号号 ： 40Cr、 40CrV、 40MnB、40MnV、38CrSi、40MnVB等。等。 n 这类钢的淬透性较低，通常只用于制造一般这类钢的淬透性较低，通常只用于制造一般尺寸的重要零件。尺寸的重要零件。 n：中淬透合金调质钢中淬透合金调质钢 Dc=4060mm 常常用用牌牌号号：35CrMo、38CrMoAlA、40CrMn、 40CrNi 主主要要用用于于制制造造截截面面较较大大的的零零件件，例例如如曲曲轴轴、连连杆杆等等。35CrMo、40C
41、rMn等等钢钢可可用用于于500以以下下的的较较高高温温度度下下服服役役的的零零件件如如汽汽轮轮机机转转子子、叶叶轮轮等。等。 n n：高淬透性合金调质钢高淬透性合金调质钢 Dc=60100mm 典典 型型 钢钢 种种 是是 37CrNi3A、 40CrMnMo、40CrNiMoA、25Cr2Ni4WA等。等。 40CrNiMoA钢钢主主要要用用于于制制造造大大截截面面、重重载载荷荷的的重重要要零零件件，如如航航空空发发动动机机轴轴、汽汽轮轮机机主主轴轴、叶轮等。叶轮等。 上一级n热处理热处理 na预先热处理：正火预先热处理：正火 nb最终热处理：最终热处理： 淬火淬火+高温回火高温回火 （5
42、00650） 淬火淬火+高温回火高温回火+表面淬火（化学热处理）表面淬火（化学热处理）连连杆杆轴轴汽轮机转子汽轮机转子汽轮机转子汽轮机转子 （AETC公司）公司） 叶轮、转子叶轮、转子五、弹簧钢五、弹簧钢（一）弹簧钢的工作条件及性能要求（一）弹簧钢的工作条件及性能要求弹簧主要作用是吸收冲击能量，缓和机械弹簧主要作用是吸收冲击能量，缓和机械振动和冲击。振动和冲击。要求弹簧钢具有高的屈强比，保证弹簧具要求弹簧钢具有高的屈强比，保证弹簧具有足够高的弹性变形能力；有足够高的弹性变形能力；高的疲劳极限；高的疲劳极限；好的塑性和韧性及耐热性和耐蚀性。好的塑性和韧性及耐热性和耐蚀性。（二）弹簧钢的化学成分特
43、点（二）弹簧钢的化学成分特点 1、中、高碳含量、中、高碳含量。弹簧钢的碳含量较高，以保。弹簧钢的碳含量较高，以保证高的弹性极限与疲劳极限。证高的弹性极限与疲劳极限。 l碳素弹簧钢碳素弹簧钢：wc=0.8%0.9%， l合金弹簧钢：合金弹簧钢：wc=0.5%0.7%。u碳含量过碳含量过低低，达不到高屈服强度的要求；，达不到高屈服强度的要求； u碳含量过碳含量过高高，钢的脆性很大。，钢的脆性很大。2、加入合金元素：、加入合金元素：Si 、 Mn 、 Cr 、 V、 Mo等提高淬透性，细化晶粒，提高回火稳定性。等提高淬透性，细化晶粒，提高回火稳定性。n （三）常用的弹簧钢（三）常用的弹簧钢 n碳素弹
44、簧钢碳素弹簧钢：60，6585，60 Mn，65Mn，75Mn， D=2030mm 合合金金弹弹簧簧钢钢s=1200MPa， 60Si2Mn 50CrVA D=3050mmn（四）弹簧的成形及热处理（四）弹簧的成形及热处理 热成形弹簧钢的热处理热成形弹簧钢的热处理 a.热热成成形形后后 油油冷冷淬淬火火(830870)+中中温温回回火火(400450) 3850HRC， b.抛抛丸丸处处理理，使使表表面面强强化化并并在在表表面面产产生生残残余余压压应应力以提高疲劳强度力以提高疲劳强度 。上一级n 冷成形弹簧的热处理（冷成形弹簧的热处理（10mm） （铅淬冷拔钢丝）（铅淬冷拔钢丝）：索氏体化处理
45、冷拉纲丝，索氏体化处理冷拉纲丝，加热到加热到A化后，在化后，在500550 的铅浴或盐浴中的铅浴或盐浴中等温分解成索氏体组织，然后多次冷拔至所需等温分解成索氏体组织，然后多次冷拔至所需直径直径,冷卷成的弹簧进行冷卷成的弹簧进行200300组应力回组应力回火。强度可达火。强度可达3000MPa以上。以上。 （冷拔钢丝）（冷拔钢丝） ：油淬回火钢丝：即冷拔到规油淬回火钢丝：即冷拔到规定尺寸后进行油淬回火处理的钢丝。定尺寸后进行油淬回火处理的钢丝。 （淬淬火火回回火火钢钢丝丝）：退退火火状状态态供供应应的的合合金金弹弹簧簧钢钢丝丝：冷冷卷卷成成弹弹簧簧后后，和和热热成成型型弹弹簧簧一一样样，要进行淬
46、火，回火处理。要进行淬火，回火处理。 上一级上一级n4.弹簧钢的应用弹簧钢的应用 n一类一类是是以合金元素以合金元素Si、Mn合金化的弹簧钢合金化的弹簧钢， 如如65Mn和和60Si2Mn等。等。 主要用于汽车、拖拉机和机主要用于汽车、拖拉机和机车上的板簧和螺旋弹簧等。车上的板簧和螺旋弹簧等。 n另一类另一类是是含含Cr、W、V等合金元素的弹簧钢等合金元素的弹簧钢，如，如50CrVA。可用于制造可用于制造350400下承受重载的下承受重载的大型弹簧大型弹簧，如阀门弹簧、高速柴油机的汽门弹簧，如阀门弹簧、高速柴油机的汽门弹簧等。等。 各式汽车板簧各式汽车板簧各类汽车用变截面钢板弹簧各类汽车用变截
47、面钢板弹簧 12/14/16Ton车轴用钢板弹簧车轴用钢板弹簧 n六、滚动轴承钢六、滚动轴承钢 （一）工作条件及性能要求（一）工作条件及性能要求 （1）在在交交变变载载荷荷作作用用下下、受受到到强强烈烈的的摩摩擦擦 ， -1高高 （2）硬度高而耐磨性好）硬度高而耐磨性好 （3）冲击韧性好、强度高）冲击韧性好、强度高 （二）高碳铬轴承钢化学成分（二）高碳铬轴承钢化学成分 1、高高碳碳：wc=0.95 1.15%，wCr1.65%， ws0.02%，wp Si Mn Ni Mo V WCr n2合金元素溶于合金元素溶于A中形成中形成合金奥氏体合金奥氏体，并在淬，并在淬火后形成合金马氏体。火后形成合
48、金马氏体。上一级n 形成碳化物元素由弱形成碳化物元素由弱强强 nFe ， Mn ，Cr ，Mo ，W ，V ，Nb ，Zr ，Ti na 合金渗碳体合金渗碳体 n合金元素溶入渗碳体所形成的化合物。如：（合金元素溶入渗碳体所形成的化合物。如：（Fe ,Mn）3C ，（，（Fe ,Cr）3C,（Fe,W）3C nb特殊碳化物特殊碳化物:中、强碳化物元素形成的碳化物。中、强碳化物元素形成的碳化物。 间隙相：间隙相： WC ， Mo2C ， VC ，TiC 间隙化合物：间隙化合物：Cr23C6 ，Cr7C3 ，Fe3Mo3C, Fe3W3C上一级n3形成合金碳化物形成合金碳化物n合金元素有些可与碳形成
49、化合物，有些则不能与合金元素有些可与碳形成化合物，有些则不能与碳形成化合物。碳形成化合物。n:当碳量较低时，强碳化物元素将优先形成碳化物，当碳量较低时，强碳化物元素将优先形成碳化物，当含量增加时，弱碳化物元素才形成碳化物。当含量增加时，弱碳化物元素才形成碳化物。 n:如果钢中已经含有几种碳化物，当加入更强的碳化如果钢中已经含有几种碳化物，当加入更强的碳化物元素时，它将首先从弱碳化物元素中夺取碳。物元素时，它将首先从弱碳化物元素中夺取碳。 n钢中有钢中有 Mo，W，Cr 随含碳量增加形成化合物的顺序随含碳量增加形成化合物的顺序是是Mo6C，Cr23 C6 ，Cr7C3， Fe3C，MoC，Cr7
50、C3 加加入入 V ，夺，夺 Cr 中的中的 C ，形成，形成 VC 。Cr 溶解于溶解于 F, A中。中。 n非碳化物形成元素非碳化物形成元素 ： Cu ， Si ， Al ， Ni。 n形成非金属一部分杂物：形成非金属一部分杂物：大多数元素与钢中的大多数元素与钢中的氧、氮、硫可形成简单的或复合的非金属夹杂物。氧、氮、硫可形成简单的或复合的非金属夹杂物。 上一级n三、合金元素对热处理的影响三、合金元素对热处理的影响 n1、合金元素对碳扩散的影响、合金元素对碳扩散的影响 n碳碳化化物物形形成成元元素素，使使C的的扩扩散散速速度度减减慢慢，碳碳化化物物不不易易析析出出，析析出出后后也也较较聚聚集
51、集状状大大。非非碳碳化化物物形形成成元元素素（除除 Si 外）有增加扩散速度作用。外）有增加扩散速度作用。 n合合金金素素均均能能增增加加铁铁原原子子间间结结合合力力，使使铁铁的的自自扩扩散散速速度度下降。下降。 n合金元素自身扩散速度较慢。合金元素自身扩散速度较慢。 n2、合金元素对钢加热转变的影响、合金元素对钢加热转变的影响 n 大大多多数数合合金金元元素素（除除 Ni ，Co 外外）减减缓缓奥奥氏氏体体化化的的形成过程。形成过程。 大多数合金元素（除锰外）阻止奥氏体晶粒长大大多数合金元素（除锰外）阻止奥氏体晶粒长大 n六、低淬透性含钛优质碳素结构钢六、低淬透性含钛优质碳素结构钢 n 1化
52、学成分化学成分 Wc=0.50.7% 降低淬透性的主要措施：降低淬透性的主要措施： WMn0.250.28% WSi0.250.3% 加加入入少少量量强强碳碳化化物物形形成成元元素素 WTi=0.040.10% 2常用牌号：常用牌号：50Ti 、 60Ti 、 70Ti 3热处理：热处理：感应加热淬火感应加热淬火 上一级n七、易切削结构钢七、易切削结构钢n 1成分成分：添加添加S、Pb、P、Ca WS=0.080.33% Wp0.15% WPb=0.150.35% Y+数字数字+（Mn） 数字数字平均碳质量分数的万分数平均碳质量分数的万分数上一级1化学成分化学成分 Wc0.20.3% Ws.p
53、0.035% 2钢板的组织钢板的组织 铁铁素素体体基基体体上上分分布布有有极极少少量量的的非非金金属属夹夹杂杂物，极细而均匀的铁素体晶粒。物，极细而均匀的铁素体晶粒。 3常用的冷冲压用钢常用的冷冲压用钢：08F、08Al 上一级八、冷冲压钢八、冷冲压钢第十二章第十二章 铸铁铸铁n1.概述概述 2.铸铁的石墨化铸铁的石墨化 n3.灰铸铁灰铸铁 4. 球墨铸铁球墨铸铁 n5.蠕墨铸铁蠕墨铸铁 6.可锻铸铁可锻铸铁 n7.合金铸铁合金铸铁 第十二章第十二章 铸铸 铁铁 第一节概第一节概 述述n铸铸铁铁含含C%大大于于2.11%，（ 2.54%）的的Fe-C合合金金。它它是是以以Fe，C，Si为为主主
54、要要元元素素并并比比碳碳钢钢含有较多的含有较多的Mn、Si、P等杂质的多元合金。等杂质的多元合金。 n特点：特点：n 具有优良的铸造性能，减磨、耐磨、抗振和切具有优良的铸造性能，减磨、耐磨、抗振和切削加工性，缺口敏感性低。成本低、熔炼简便。削加工性，缺口敏感性低。成本低、熔炼简便。n根据碳在铸铁中的存在形式根据碳在铸铁中的存在形式 n1、白口铸铁、白口铸铁：C除少量溶于除少量溶于F外，其余的碳都外，其余的碳都 以以Fe3C形式存在，其断口呈银白色，亚共晶，形式存在，其断口呈银白色，亚共晶，共晶，过共晶。共晶，过共晶。 n2、灰口铸铁、灰口铸铁：C全部或大部分以片状石墨存在全部或大部分以片状石墨
55、存在于铸铁中，其断口为灰暗色。于铸铁中，其断口为灰暗色。 n3、麻口铸铁、麻口铸铁：C一部分以石墨形式存在类似灰一部分以石墨形式存在类似灰口铁，另一部分以自由口铁，另一部分以自由Fe3C形式存在，类似白形式存在，类似白口铁。断口上呈黑白相间的麻点。口铁。断口上呈黑白相间的麻点。 n根据石墨的形态不同，灰铸铁可分为根据石墨的形态不同，灰铸铁可分为: n 1、普通灰口铸铁、普通灰口铸铁：铸铁中石墨呈片状存在，它铸铁中石墨呈片状存在，它的机械性能不高，但生产工艺简单，价格低廉，的机械性能不高，但生产工艺简单，价格低廉，工业上应用较广。工业上应用较广。 n 2、球墨铸铁、球墨铸铁：铸铁中石墨呈球状存在
56、。铸铁中石墨呈球状存在。 n 3、蠕墨铸铁、蠕墨铸铁：石墨形态介于片状与球状之间，石墨形态介于片状与球状之间，故性能也介于灰铸铁与球墨铸铁之间。故性能也介于灰铸铁与球墨铸铁之间。 n 4、可锻铸铁、可锻铸铁：铸铁中石墨呈团絮状存在。铸铁中石墨呈团絮状存在。 铸铁的组织（除白口铸铁以外）可以认为是钢铸铁的组织（除白口铸铁以外）可以认为是钢的组织，基体上分布着不同形状、大小、数量的的组织，基体上分布着不同形状、大小、数量的石墨。石墨。 主要有主要有铁素体、珠光体、铁素体铁素体、珠光体、铁素体+ +珠光体三类珠光体三类。由于基体组织不同灰铸铁可分为由于基体组织不同灰铸铁可分为铁素体灰铸铁、铁素体灰铸
57、铁、珠光体灰铸铁和铁素体加珠光体灰铸铁。珠光体灰铸铁和铁素体加珠光体灰铸铁。二、铸铁组织的形成二、铸铁组织的形成无论是铸铁的基体组织，还是游离态石墨，它们无论是铸铁的基体组织，还是游离态石墨，它们的形成都与铸铁的石墨化有关。的形成都与铸铁的石墨化有关。 铸铁中石墨的结晶过程叫做石墨化过程。铸铁中石墨的结晶过程叫做石墨化过程。（ 一）、铸铁组织的形成一）、铸铁组织的形成 由由由由于于于于铁铁铁铁液液液液化化化化学学学学成成成成分分分分、冷冷冷冷却却却却速速速速度度度度和和和和铁铁铁铁液液液液处处处处理理理理方方方方法法法法不不不不同同同同，铸铸铸铸铁铁铁铁中中中中的的的的碳碳碳碳除除除除了了了了
58、少少少少量量量量固固固固溶溶溶溶于于于于铁铁铁铁素素素素体体体体外外外外，既可以形成石墨碳，也可以形成渗碳体。既可以形成石墨碳，也可以形成渗碳体。既可以形成石墨碳，也可以形成渗碳体。既可以形成石墨碳，也可以形成渗碳体。n 从从成成分分和和结结构构方方面面来来说说，从从铸铸铁铁液液相相或或奥奥氏氏体体中析出渗碳体比析出石墨碳较为容易。中析出渗碳体比析出石墨碳较为容易。当铁液中当铁液中C、Si含量较高时，冷却速度非常含量较高时，冷却速度非常缓慢时，可直接从铁液中析出石墨。已经缓慢时，可直接从铁液中析出石墨。已经形成渗碳体的铸铁，在高温下长时间退火，形成渗碳体的铸铁，在高温下长时间退火，可使渗碳体分
59、解出石墨碳。可使渗碳体分解出石墨碳。F3C3Fe+C根据成分和冷却速度的不同，铁碳合金的根据成分和冷却速度的不同，铁碳合金的结晶过程和组织形成规律，结晶过程和组织形成规律，可用可用Fe-F3C和和Fe-C相图相图综合在一起形成的铁碳双重相图综合在一起形成的铁碳双重相图来描述。来描述。1、Fe-C双重相图双重相图 n虚虚线线表表示示Fe-C（G）相相图图。虚虚线线均均位位于于实实线线的的上上方方或或左左上上方，方，Fe- G比比Fe-Fe3C相图更加稳定（相图更加稳定（图图12-2） 2 2、石墨化过程、石墨化过程 n石墨化过程石墨化过程铸铁中石墨的形成过程。铸铁中石墨的形成过程。 1 石墨化的
60、方式石墨化的方式 n （1）按按照照Fe-C（G）相相图图，有有液液态态和和固固态态中中直接析出石墨。直接析出石墨。 n （2）按按照照Fe-Fe3C相相图图结结晶晶渗渗碳碳体体，随随后后渗渗碳体在一定条件下分解出石墨。碳体在一定条件下分解出石墨。 2 石墨化过程石墨化过程 n 第第一一阶阶段段：（液液态态阶阶段段）石石墨墨化化，包包括括沿沿C线线析析出出的的一一次次石石墨墨G以以及及共共晶晶转转变变时时形形成成的的共共晶石墨晶石墨G共晶。共晶。n 中间阶段（共晶中间阶段（共晶共析阶段）石墨化：过饱和的奥氏共析阶段）石墨化：过饱和的奥氏体沿着体沿着ES线冷却时析出的二次石墨线冷却时析出的二次石
61、墨G ： n n n n第二阶段：（共析阶段）石墨化，即共析转变阶段，由第二阶段：（共析阶段）石墨化，即共析转变阶段，由奥氏体转变为铁素体和共析石墨奥氏体转变为铁素体和共析石墨G共析，其反应式可写共析，其反应式可写成：成： n 低于共析温度，将从铁素体中析出的三次低于共析温度，将从铁素体中析出的三次石墨量很少，冷至室温时，铁素体中含石墨量很少，冷至室温时，铁素体中含碳量远小于碳量远小于0.0006%0.0006%。石墨的形态主要由第一阶段石墨化控制：石墨的形态主要由第一阶段石墨化控制：加入硅铁、硅钙加入硅铁、硅钙孕育铸铁孕育铸铁纯镁、稀土镁合金纯镁、稀土镁合金球墨铸铁球墨铸铁稀土硅铁、稀土镁钛
62、稀土硅铁、稀土镁钛蠕墨铸铁蠕墨铸铁白口铸铁长时间退火白口铸铁长时间退火可锻铸铁可锻铸铁石墨化程度不同，将获得不同的铸铁组织，石墨化程度不同，将获得不同的铸铁组织，石墨的形态主要由第一阶段石墨化所控制。石墨的形态主要由第一阶段石墨化所控制。n（二）、影响石素墨化因素（二）、影响石素墨化因素 1 化学成分化学成分 n（1）碳和硅：强烈促进石墨化的元素。碳和硅：强烈促进石墨化的元素。 碳含量：碳含量：CI%=Wc+1/3Si。 一般将一般将CE配制接近共晶成分。配制接近共晶成分。 n（2）Mn：阻止石墨化的元素。：阻止石墨化的元素。 n（3）S：强烈阻止石墨化的元素。：强烈阻止石墨化的元素。 n（4
63、）P：微弱促进石墨化的元素。：微弱促进石墨化的元素。 2 冷却速度冷却速度 n 冷冷却却速速度度越越缓缓慢慢，越越易易形形成成灰灰口口铸铸铁铁，冷冷却却速速度度越越快快，则越易形成白口铸铁。则越易形成白口铸铁。 第二节第二节 常用铸铁常用铸铁n一、灰铸铁一、灰铸铁1 灰口铸铁的化学成分灰口铸铁的化学成分 n Wc=2.73.6% WSi=1.0 2.5% WMn=0.5 1.3% n WP0.3% WS 0.15% 2 灰口铸铁的组织灰口铸铁的组织 n（1） 铁素体灰口铸铁：铁素体灰口铸铁：F基体基体+G片状片状 n 第一、第一、中间、第二阶段中间、第二阶段G化化都得到充分进行时获得。都得到充
64、分进行时获得。 n（2） 珠光体珠光体-铁素体灰口铸铁铁素体灰口铸铁 ：（：（P+F）基体基体+G片状片状 n第第一一、中中间间阶阶段段充充分分进进行行，但但第第二二阶阶段段G化化部部分分进进行行得得到到的组织。的组织。灰铸铁组织图灰铸铁组织图铁素体型铁素体型灰铸铁灰铸铁F-P型灰铸铁和型灰铸铁和P型灰铸铁型灰铸铁n（3）珠光体灰口铸铁：珠光体灰口铸铁：P基基+G片状片状 n 第第一一阶阶段段、中中间间阶阶段段G充充分分进进行行，而而第第二二阶阶段段G化化完完全没有进行而得到的。全没有进行而得到的。 n 3 灰铸铁的性能灰铸铁的性能 n （1） 力力学学性性能能：远远低低于于相相应应基基体体钢
65、钢、b、硬硬度度、耐耐磨性主要取决与基体。磨性主要取决与基体。 n （2） 其其它它性性能能：铸铸造造性性能能良良好好，减减摩摩性性好好，减减振振性性强，切削加工性良好，缺口敏感性较低。强，切削加工性良好，缺口敏感性较低。n4、灰铸铁的孕育处理、灰铸铁的孕育处理 n（1）孕孕育育处处理理在在浇浇注注前前，往往铁铁水水中中加加入入少少量量孕孕育育剂剂，改改变变铁铁水水的的结结晶晶条条件件，从从而而获获得得细细珠珠光光体体基基体体上上加加上上均均匀匀分分布布的的片片状状石石墨墨组组织织。经经孕孕育育处处理理后后得得到到具具有有细细小小石石墨墨片片的的珠珠光光体体基基铸铸铁铁，亦亦即即孕孕育育铸铸铁
66、铁。与与灰灰铸铸铁铁比比具具有有较较高高的的强强度度、硬硬度度、耐耐磨磨性性、伸伸长长率率和和冲击韧度。如：冲击韧度。如：HT300、HT350 属高强度耐磨铸铁。属高强度耐磨铸铁。n（2）常用的孕育剂常用的孕育剂：硅铁、硅钙合金。硅铁、硅钙合金。 n5、灰、灰 铸铁的牌号和用途铸铁的牌号和用途 n1 表示法表示法： n n n6、灰铸铁的热处理、灰铸铁的热处理 （1） 去应力退火去应力退火 n 加热到加热到500 560，然后缓慢炉冷至，然后缓慢炉冷至150 200。 （2） 消除铸件白口，改善切削加工性的退火消除铸件白口，改善切削加工性的退火 800 900保温保温2 5h，缓冷到，缓冷到
67、500 400。 （3） 表面淬火表面淬火 :组织为回火马氏体组织为回火马氏体+片状石墨。片状石墨。 二、球墨铸铁二、球墨铸铁n1成分成分 ：Wc=3.64.0% WSi=23.2% n WMn=0.60.9% WMn0.6% n WS0.07% WP0.1% n2组织组织 ：不同基体不同基体+球状石墨球状石墨 n3球墨铸铁的性能：球墨铸铁的性能： n（1）力力学学性性能能：球球墨墨铸铸铁铁的的抗抗拉拉强强度度、塑塑性性、韧韧性性不不仅仅高高于于其其他他铸铸铁铁，而而且且其其屈屈强强比比几几乎乎比比钢钢提提高高一一倍倍，疲劳极限接近一般中碳钢。疲劳极限接近一般中碳钢。 n（2）其其他他性性能能
68、：它它具具有有近近似似于于灰灰铸铸铁铁的的某某些些优优良良性性能能，如铸造性能、减摩性、切削加工性等。如铸造性能、减摩性、切削加工性等。4、球墨铸铁的牌号和用途、球墨铸铁的牌号和用途n（1）表示方法：）表示方法： n n n n（2） 用途：用途： n 常常用用来来制制造造拖拖拉拉机机或或柴柴油油机机中中的的曲曲轴轴、连连杆杆、凸凸轮轮轴轴、各种齿轮、机床的主轴、蜗杆、蜗轮、轧辊等。各种齿轮、机床的主轴、蜗杆、蜗轮、轧辊等。 n 5、球墨铸铁的热处理、球墨铸铁的热处理n1） 热处理特点：热处理特点： n （1）球球墨墨铸铸铁铁热热处处理理加加热热温温度度较较高高，淬淬火火冷冷却却速速度度可可较
69、慢。较慢。 n （2）欲欲在在奥奥氏氏体体中中溶溶入入必必要要数数量量的的碳碳，高高温温下下的的保保温温时间要比钢长些。时间要比钢长些。 n （3）导导热热性性差差，故故球球墨墨铸铸铁铁热热处处理理时时的的加加热热速速度度要要缓缓慢。慢。 n （4）通通过过控控制制加加热热温温度度和和保保温温时时间间，可可调调整整奥奥氏氏体体中中含碳量，以改变球墨铸铁热处理后的组织和性能含碳量，以改变球墨铸铁热处理后的组织和性能。2）热处理方法）热处理方法n （1）退退火火：a.去去应应力力退退火火 500 620左左右右，保保温温2 8h。 n b石墨化退火。石墨化退火。 n .高温石墨化退火高温石墨化退火
70、 （消除白口，获高韧性铁素体球铁组织消除白口，获高韧性铁素体球铁组织）.低温石墨化退火（是珠光体中渗碳体发生石墨化）低温石墨化退火（是珠光体中渗碳体发生石墨化）（2 2）正火）正火: a. : a. 高温正火高温正火b. b. 低温正火低温正火n （3） 等温淬火等温淬火 n 加加热热至至860 920，然然后后迅迅速速放放入入温温度度为为250 350的的等等温温盐盐浴浴中中进进行行0.5 1.5h的的等等温处理，然后驱除空冷。温处理，然后驱除空冷。 n（4）调质处理调质处理 n 加加热热到到860 920，油油冷冷，然然后后 再再加加热热到到550 600回火回火2 6h。 n 三、三、
71、蠕墨铸铁蠕墨铸铁 n1、蠕墨铸铁的化学成分、蠕墨铸铁的化学成分 n与球墨铸铁相似，高碳、高硅、低硫、低磷。与球墨铸铁相似，高碳、高硅、低硫、低磷。 nWC=3.53.9%， WSi=2.12.8%， WMn=0.40.8% nWS0.1% ，WP0.1% n （二）、蠕墨铸铁的组织与性能（二）、蠕墨铸铁的组织与性能n1组织：组织：石墨呈蠕虫状。石墨呈蠕虫状。 n2. 力力学学性性能能：介介于于相相同同基基体体组组织织的的灰灰铸铸铁铁和和球球墨墨铸铸铁铁之之间间。其其强强度度、韧韧度度、疲疲劳劳极极限限-1，耐耐磨磨性性及及抗抗热热疲疲劳劳性性能能都都比比灰灰铸铸铁铁高高。蠕蠕墨墨铸铸铁铁的的铸
72、铸造造性性能能、减减振振性性，导导热热性性以以及及切切削削加加工工性性都都优优于球墨铸铁，并接近与灰铸铁于球墨铸铁，并接近与灰铸铁 。 四四 可煅铸铁可煅铸铁n（一）、可锻铸铁的化学成分和组织（一）、可锻铸铁的化学成分和组织 n有一定成分的白口有一定成分的白口铸铁经石墨化退火得到的一种石墨化退火得到的一种高高强度度铸铁。比灰。比灰铸铁具有具有较高的高的强度、塑性和度、塑性和冲冲击韧性，但不能性，但不能锻造。造。n 1 化学成分：化学成分： n WC=2.22.8% WSi=1.01.8% WMn=0.41.2% n WS0.2% WP0.18% （二）、可锻铸铁的牌号、性能及用途（二）、可锻铸
73、铁的牌号、性能及用途 1 可锻铸铁的组织：可锻铸铁的组织： n （1）黑心可锻铸铁）黑心可锻铸铁 铁素体可锻铸铁铁素体可锻铸铁 n （2）珠光体可锻铸铁）珠光体可锻铸铁 n （3）白心可锻铸铁）白心可锻铸铁n2牌号：牌号：KT+H（Z）+最小抗拉强度值最小抗拉强度值（MPa）+伸长率值（伸长率值（%）。 3. 用用途途：汽汽车车与与拖拖拉拉机机的的后后桥桥外外壳壳、机机床床扳扳手手、低压阀门、管接头、农具等。低压阀门、管接头、农具等。 黑心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁是白口铸铁经长黑心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁是白口铸铁经长时间石墨化退火得到。第一阶段、第二阶段石墨时间石墨化退火得到。第一阶段、第二
74、阶段石墨化充分进行，得到铁素体可锻铸铁。断口中心为化充分进行，得到铁素体可锻铸铁。断口中心为黑色，表面脱碳为白色。黑色，表面脱碳为白色。白口铸铁在退火过程中完成第一阶段石墨化和析白口铸铁在退火过程中完成第一阶段石墨化和析出二次石墨后，以较快速度冷却通过共析转变温出二次石墨后，以较快速度冷却通过共析转变温度，使共析渗碳体不发生分解，则可得到珠光体度，使共析渗碳体不发生分解，则可得到珠光体加团絮状石墨，即为珠光体可锻铸铁。加团絮状石墨，即为珠光体可锻铸铁。第十三章第十三章 有色金属及合金有色金属及合金n11-1 铝及铝合金铝及铝合金 n11-2 铜及铜合金铜及铜合金 n11-3 滑动轴承合金滑动轴
75、承合金 n11-4 粉末冶金材料粉末冶金材料 上一级第一节第一节 铝及铝合金铝及铝合金n一、铝及铝合金的性能特点及分类编号一、铝及铝合金的性能特点及分类编号 n1、概述、概述 n纯铝密度小（纯铝密度小（2.7g/cm3）、熔点低（）、熔点低（660）、强）、强度低（度低（80Mpa）、塑性高（）、塑性高（= =80%）、耐蚀性好、）、耐蚀性好、导热和导电性能优良。铝合金热处理后强度高，导热和导电性能优良。铝合金热处理后强度高，是重要的航空结构材料。是重要的航空结构材料。n纯纯铝铝纯纯度度为为99.00%-99.9995%，铝铝合合金金中中加加入入的的合合金金元元素素有有：Si、Mg、Cu、Mn
76、、Zn等等。根根据据合合金金元元素素和和加加工工工工艺艺特特性性，可可将将铝铝合合金金分分为为变变形形铝铝合合金金和和铸铸造造铝合金。铝合金。上一级n工工业业纯纯铝铝分分为为纯纯铝铝（99%WAl99.85%）。）。n2.性能和特点性能和特点 n（1）轻、密度小；）轻、密度小； n（2）抗大气腐蚀，可作包覆材料；）抗大气腐蚀，可作包覆材料； n（3）导电导热性好，可作为导线、电容材料；）导电导热性好，可作为导线、电容材料； n（4）加工性能好，可作包装材料；）加工性能好，可作包装材料； n（5）强度低，不能作为承受载荷的结构材料应用。）强度低，不能作为承受载荷的结构材料应用。n2、铝合金分类、
77、铝合金分类n根根据据合合金金元元素素和和加加工工工工艺艺特特性性，可可将将铝铝合合金金分分为为变形铝合金和铸造铝合金变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金可分为变形铝合金可分为可热处理强化铝合金可热处理强化铝合金和和不可热不可热处理强化铝合金处理强化铝合金。变形铝合金按性能特点和用途分为：变形铝合金按性能特点和用途分为：防锈铝（不防锈铝（不可热处理强化）、硬铝、超硬铝、锻铝可热处理强化）、硬铝、超硬铝、锻铝3、表示方法：变形铝及铝合金可用四位数字体系、表示方法：变形铝及铝合金可用四位数字体系牌号表示。牌号表示。第一位数字表示铝及铝合金组别。第一位数字表示铝及铝合金组别。1表示铝含量不小于表示铝含量
78、不小于99.00%的纯铝；的纯铝；返回2表示表示Al-Cu系；系；3表示表示Al-Mn系；系；4表示表示Al-Si系；系；5表示表示Al-Mg系；系；6表示表示Al-Mg-Si系；系；7表示表示Al-Zn系。系。如：如：5A06表示表示6号号Al-Mg系变形铝合金。系变形铝合金。铸造铝合金根据加入的合金元素不同分为：铸造铝合金根据加入的合金元素不同分为：Al-Si系、系、Al-Cu系、系、Al-Mg系、系、Al-Zn系系四种。其代号用四种。其代号用ZL1、ZL2、ZL3、ZL4+两两位数字的顺序号表示。位数字的顺序号表示。如：如：ZL101、ZL202。n二、铝合金分类及其强化二、铝合金分类及
79、其强化 n铝合金：铝合金：向铝中加入向铝中加入Cu、Mg、Si、Zr等其它合等其它合金元素形成的合金。金元素形成的合金。 n1 铝合金的分类铝合金的分类（图）（图） n（1） 变形铝合金变形铝合金 n 成成分分在在D点点以以左左的的合合金金，当当加加热热到到固固溶溶线线以以上上时，可以到单相固溶体。时，可以到单相固溶体。 n F点以左：热处理不可强化铝合金。点以左：热处理不可强化铝合金。 n FD点：热处理可强化铝合金。点：热处理可强化铝合金。 n（2）铸铸造造铝铝合合金金：铸铸造造铝铝合合金金成成分分位位于于D点点右右边边的合金。的合金。 n n2 铝合金的强化铝合金的强化 n铝铝合合金金强
80、强化化方方法法主主要要有有固固溶溶强强化化、时时效效强强化化、过剩相强化、细晶强化等。过剩相强化、细晶强化等。n固溶强化固溶强化和细晶强化和细晶强化n原理：纯铝中加入合金元素，形成铝基固溶体，原理：纯铝中加入合金元素，形成铝基固溶体，造成晶格畸变，阻碍了位错的运动，起到固溶强造成晶格畸变，阻碍了位错的运动，起到固溶强化的作用，可使其强度提高。化的作用，可使其强度提高。 nAlCu、AlMg、AlSi、AlZn、AlMn等二元合金一般都能形成有限固溶体。等二元合金一般都能形成有限固溶体。n 对于不可热处理强化和强化效果不大的铝对于不可热处理强化和强化效果不大的铝合金可以通过加入微量合金元素细化晶
81、粒，提合金可以通过加入微量合金元素细化晶粒，提高铝合金力学性能。高铝合金力学性能。如：二元铝硅合金，浇注前加入微量钠或如：二元铝硅合金，浇注前加入微量钠或钠盐进行变质处理，合金组织得到细化。钠盐进行变质处理，合金组织得到细化。变形铝合金中加入变形铝合金中加入Ti、Zr、Be及稀土元素，及稀土元素，能够形成难熔化合物，作为非均匀形核核能够形成难熔化合物，作为非均匀形核核心，细化晶粒。心，细化晶粒。n时效（沉淀）强化时效（沉淀）强化n淬淬火火后后，铝铝合合金金的的强强度度和和硬硬度度随随时时间间延延长长而而显显著著提高的现象提高的现象时效强化时效强化。n固固溶溶处处理理:铝铝合合金金加加热热到到单
82、单相相区区保保温温后后，快快速速冷冷却却得到过饱和固溶体的热处理工艺叫固溶处理。得到过饱和固溶体的热处理工艺叫固溶处理。n时时效效强强化化：过过饱饱和和固固溶溶体体于于室室温温放放置置较较长长时时间间（自自然然时时效效）或或稍稍经经加加热热后后（人人工工时时效效），其其强强度度、硬硬度度升升高高，塑塑性性、韧韧性性下下降降，这这种种现现象象称称为为时效硬化。时效硬化。过时效：过时效：时效温度过高，时效时间过长，将使合时效温度过高，时效时间过长，将使合金硬度降低，谓之金硬度降低，谓之“过时效过时效”。现以现以W WCuCu=4%=4%的的Al-CuAl-Cu合金为例，说明合金时效硬化合金为例，说
83、明合金时效硬化过程。该合金平衡组织为过程。该合金平衡组织为+CuAl+CuAl2 2。图图13-213-2为为Al-CuAl-Cu合金经固溶处理后，在合金经固溶处理后，在130130时效时效时，合金硬度及析出相随时效时间的变化规律。时，合金硬度及析出相随时效时间的变化规律。时效过程大致分为以下几个过程：时效过程大致分为以下几个过程：A. A. 形成铜原子富集区（形成铜原子富集区（G.P.IG.P.I区区) )；B. B. 铜原子富集区有序化（铜原子富集区有序化（G.P.IIG.P.II区区) )；C. C. 形成过渡相形成过渡相；D. D. 形成平衡相形成平衡相。图图 13-2 硬铝合金在不同
84、温度下的时效曲线硬铝合金在不同温度下的时效曲线n过剩相强化过剩相强化n过过剩剩相相是是指指加加入入铝铝中中的的合合金金元元素素数数量量超超过过了了极极限限溶溶解解度度，在在固固溶溶处处理理加加热热时时，就就有有一一部部分分不不能能溶溶入固溶体的第二相。一般为硬脆的金属化合物。入固溶体的第二相。一般为硬脆的金属化合物。n过剩相强化过剩相强化：过剩相在合金中阻碍位错运动，使过剩相在合金中阻碍位错运动，使合金强化。合金强化。 主要用于强化铸造铝合金和耐热铝合主要用于强化铸造铝合金和耐热铝合金金 ，强化作用取决于过剩相大小、数量、形状、，强化作用取决于过剩相大小、数量、形状、分布。分布。形变时效：形变
85、时效：铝合金在淬火后进行一定量的铝合金在淬火后进行一定量的塑性变形，然后再进行时效处理的复合工塑性变形，然后再进行时效处理的复合工艺叫做形变时效。它促进时效过渡相的生艺叫做形变时效。它促进时效过渡相的生成，加速人工时效过程，提高铝合金的常成，加速人工时效过程，提高铝合金的常温力学性能及热强性。温力学性能及热强性。n2合金的回归处理合金的回归处理 n回回归归处处理理是是将将已已经经时时效效强强化化的的铝铝合合金金，重重新新加加热热到到200270经经短短时时间间保保温温，然然后后在在水水中中急急冷冷，使使合合金恢复到淬火状态的处理。金恢复到淬火状态的处理。 n n 上一级n细晶强化细晶强化n采用
86、变质处理细化组织、晶粒。采用变质处理细化组织、晶粒。n三、变形铝合金三、变形铝合金 n1 防锈铝防锈铝（LF） n(1)成成 分分：Al-Mn系系 、 Al-Mg系系 ： WMn=1 1.6%、WMg1400MPa，但但耐耐热热性性、抗蚀性差。抗蚀性差。 n(3)应用应用： 7A04，常用于飞机上受力大的结构零件，常用于飞机上受力大的结构零件 n4锻铝锻铝(LD) n(1)成成分分及及组组织织：Al-Cu-Mg-Si合合金金，强强化化相相、S、Mg2Si（相）。相）。 n(2)性能性能：力学性能与硬铝相近，但热塑性及乃蚀性较高。力学性能与硬铝相近，但热塑性及乃蚀性较高。 n(3)应用应用：各种
87、锻件和模锻件。各种锻件和模锻件。上一级n四、铸造铝合金四、铸造铝合金 n1.分类分类：主要有主要有Al-Si系、系、Al-Cu系、系、Al-Mg系、系、Al-Zn系。系。 n2. 牌号及表示方法：牌号及表示方法： n ZL+数字数字1+数字数字2+数字数字3 n n n其其中中“1” -Al-Si系系， “2” -Al-Cu系系， “3” -Al-Mg系系， “4-”-Al-Zn系。系。 n3.变变质质处处理理（Al-Si系系）（图图）：降降低低合合金金的的共共晶晶温温度度，使共晶点右移，细化晶粒，改善合金的机械性能。使共晶点右移，细化晶粒，改善合金的机械性能。 n4.应应用用：一一般般用用来
88、来制制造造轻轻质质、耐耐蚀蚀、形形状状复复杂杂大大拿拿强强度度要要求求不不高高的的铸铸件件，如如发发动动机机汽汽缸缸、手手提提电电动动或或风风动动工工具具以以及及仪表的外壳。仪表的外壳。上一级合金系列合金系列 合金顺序号合金顺序号Al-Si合金变质处理前后的显微组织合金变质处理前后的显微组织未变质处理的组织未变质处理的组织变质处理的组织变质处理的组织返回11-2 铜及铜合金铜及铜合金n铜及铜合金的特点：铜及铜合金的特点：n良好的导电性、导热性、耐蚀性和抗磁性；良好的导电性、导热性、耐蚀性和抗磁性；n良好的工艺性能；良好的工艺性能；n良好的减摩性和耐磨性，较高的弹性极限和疲良好的减摩性和耐磨性，
89、较高的弹性极限和疲劳极限；劳极限；n外观色泽美观。外观色泽美观。n一、工业纯铜（紫铜）一、工业纯铜（紫铜） n表层为氧化铜氧化膜，呈紫红色。表层为氧化铜氧化膜，呈紫红色。wCu=99.799.95%。 n纯铜包括工业纯铜、无氧铜。纯铜包括工业纯铜、无氧铜。 n工工业业纯纯铜铜主主要要有有：T1，T2，T3，T4四四种种牌牌号号，数数字字越越大，纯度越低。大，纯度越低。 n无氧铜：无氧铜：wO0.003%，主要有主要有TU1，TU2两种。两种。 n二、铜合金的分类及牌号表示方法二、铜合金的分类及牌号表示方法 1按化学成分：按化学成分： n 黄铜黄铜 Cu-Zn合金。合金。 n 青铜青铜 Cu -
90、 Sn， Cu - Pb， Cu - Al， Cu -Be等。等。 n 白铜白铜 Cu-Ni合金。合金。上一级n2铜合金牌号表示方法铜合金牌号表示方法 n（1） 加工黄铜加工黄铜 n H+铜元素含量（质量分数铜元素含量（质量分数100）如：）如：H68。 n H+主主加加元元素素的的化化学学元元素素的的含含量量（质质量量分分数数100）如如：HPb59-1。 n（2） 加工青铜加工青铜 n Q+第第一一主主加加元元素素的的化化学学符符号号及及含含量量（质质量量分分数数100）+其它合金元素含量（质量分数其它合金元素含量（质量分数100）。）。 n（3） 铸造铜合金铸造铜合金 n Z+铜铜元元素
91、素化化学学符符号号+主主加加元元素素的的化化学学符符号号及及含含量量（质质量量分分数数100）+其其它它合合金金元元素素化化学学符符号号及及含含量量（质质量量分分数数100）如：）如：ZCuZn38 。 上一级n三、黄铜三、黄铜 1 普通黄铜普通黄铜 n（1） 普通黄铜的组织普通黄铜的组织 n+（CuZn）适宜热压力加工。）适宜热压力加工。 n（2） 普通黄铜的性能普通黄铜的性能 n 黄黄 铜铜 的的 强强 度度 和和 塑塑 性性 与与 含含 锌锌 量量 有有 密密 切切 的的 关关 系系WZn32%出现出现， ，。上一级n（3） 常用的普通黄铜常用的普通黄铜 n H90 优良的耐蚀性，导热性
92、和冷变形能力。优良的耐蚀性，导热性和冷变形能力。 nH68 优优良良的的冷冷、热热塑塑性性变变形形那那里里，适适用用冷冷冲冲压压制造形状复杂而要求耐蚀的管、套类零件。制造形状复杂而要求耐蚀的管、套类零件。 n H62 强强度度高高，并并有有一一定定的的耐耐蚀蚀性性，广广泛泛用用来来制制作电器上要求导电、耐蚀及适当强度的结构件。作电器上要求导电、耐蚀及适当强度的结构件。 n n 上一级n四、青铜四、青铜 n 1 锡青铜锡青铜 n（1）组织）组织： n wSn56%： +(共析体共析体)。 n（2）性能）性能： n wSn20%时时，由由于于相相过过多多，合合金金脆脆，一一般般wSn=314%铸铸
93、造造性性能能好好，还还有有良良好好的的减减摩摩性性，抗抗磁磁性性及及低低温韧性。温韧性。上一级n（3） 常用锡青铜常用锡青铜 n a加加工工锡锡青青铜铜：它它的的含含锡锡量量一一般般为为wSn400）渗碳体的球化、长大）渗碳体的球化、长大和铁素体的再结晶和铁素体的再结晶n组组织织：在在500以以下下回回火火，F仍仍保保留留着着原原来来M的的板板条条状状或或片片状状，在在500以以上上回回火火，F发发生生再再结结晶晶，使使其其形形态态由由原原来来的的板板条条状状或或片片状状变变为为多多边边形形晶粒。晶粒。 上一级n（一）（一）回火后的组织回火后的组织三、回火转变产物的组织与性能三、回火转变产物的
94、组织与性能n1.回回火火马马氏氏体体（M回回）（250回回火火产产物物）：由由过过饱饱和和固固溶溶体体和和其其共共格格的的-碳碳化化物物组组成成。形形态态上上仍保留着原来仍保留着原来M的板条或片状形态。的板条或片状形态。n2.回回火火屈屈氏氏体体(T回回)（300500回回火火产产物物）：由由未未发发生生再再结结晶晶的的铁铁素素体体和和弥弥散散分分布布的的极极细细小小的的片片状或粒状渗碳体组成，状或粒状渗碳体组成，F在形态上保留原在形态上保留原M形态。形态。 上一级n3回回火火索索氏氏体体（S回回）（500650回回火火产产物物）：由由已已再再结结晶晶的的F和和均均匀匀分分布布的的细细粒粒状状
95、Fe3C组组成成的的。形形态态上上由由于于F已已发发生生了了再再结结晶晶，已已失失去去了了M的片状或板条状的形态。的片状或板条状的形态。n4回回火火珠珠光光体体（650A1回回火火产产物物）：由由多多边形的铁素体和较大粒状渗碳体组成。边形的铁素体和较大粒状渗碳体组成。 上一级n（二）回火后金属材料的力学性能（二）回火后金属材料的力学性能n随随着着T回回，钢钢的的强强度度指指标标（b，s）与与硬硬度度逐逐渐渐 ，塑塑性性（，）与与韧韧性性逐逐渐渐。而而弹弹性性极极限限（e ）随随回回火火温温度度的的变变化化却却出出现现了了峰值，一般在峰值，一般在300400附近达到最大值。附近达到最大值。上一级n五、回火脆性五、回火脆性n1低低温温回回火火脆脆性性：在在250350进进行行回回火火，钢的韧性不仅没有提高，反而显著降低。钢的韧性不仅没有提高，反而显著降低。n原原因因：沿沿马马氏氏体体片片或或马马氏氏体体板板条条的的界界面面析析出出硬硬脆脆的的薄薄片片碳碳化化物物所所致致，P，Sn，Sb，As等等杂质元素偏聚于晶界也会引起低温回火脆性。杂质元素偏聚于晶界也会引起低温回火脆性。上一级n2高高温温回回火火脆脆性性：某某些些合合金金钢钢在在450650进行回火会产生第二次回火脆性。进行回火会产生第二次回火脆性。 n
