1、 四大工程材料：鋼鐵、鋁及鋁合金、四大工程材料：鋼鐵、鋁及鋁合金、 塑料、水泥塑料、水泥 力學(xué)性能力學(xué)性能 強度、塑性、強度、塑性、 硬度、硬度、 沖擊韌性沖擊韌性( (度度) )、疲勞強度、疲勞強度 物化性能物化性能密度、耐腐蝕性等密度、耐腐蝕性等 工藝性能工藝性能加工成形的難易程度加工成形的難易程度 力學(xué)性能 材料在外力作用下所表現(xiàn)出的特性。 作用在機件上的外力載荷FFF = F （MPa）外力外力 內(nèi)力內(nèi)力應(yīng)力應(yīng)力FF= F /SSFSF（1 1）彈性變形：）彈性變形： 材料受外力作用時產(chǎn)生變形，當外力去除后恢復(fù)其原來材料受外力作用時產(chǎn)生變形，當外力去除后恢復(fù)其原來形狀，這種形狀，這種隨

2、外力消失而消失的變形隨外力消失而消失的變形，稱為，稱為彈性變形彈性變形。FFF （2 2）塑性變形）塑性變形: : 材料在外力作用下產(chǎn)生永久的不可恢復(fù)的變形，材料在外力作用下產(chǎn)生永久的不可恢復(fù)的變形，稱為塑性變形。稱為塑性變形。FFF拉伸試驗拉伸試驗（GB6397-1986）L1 塑性變形階段塑性變形階段 (屈服屈服)（曲線）（曲線）:sb S 屈服點屈服點變形階段的分析：變形階段的分析： 彈性變形階段彈性變形階段(直線）直線）:oe e 彈性極限點彈性極限點縮頸縮頸 頸縮階段頸縮階段(斷裂斷裂) （曲線）（曲線） : bk b 極限載荷點極限載荷點 K 斷裂點斷裂點200d4PFPN/mm2

3、；MPa 應(yīng)變應(yīng)變：試樣單位長度上的伸長量試樣單位長度上的伸長量100LLLLL0001 應(yīng)力與應(yīng)變概念應(yīng)力與應(yīng)變概念 應(yīng)力應(yīng)力： 試樣單位橫截面上的拉力試樣單位橫截面上的拉力 應(yīng)力與應(yīng)變曲線應(yīng)力與應(yīng)變曲線 0.2名義屈服強度名義屈服強度 （名義屈服點）（名義屈服點）低碳鋼拉伸試驗圖低碳鋼拉伸試驗圖1.強度強度 單位：單位：MPa(N/mm2）b 抗拉強度抗拉強度 s 屈服強度屈服強度(屈服點）屈服點） 強度強度: : 材料在外力作用下，材料在外力作用下，抵抗抵抗塑性變形塑性變形和和斷裂斷裂的能力。的能力。（F）0.2% 屈服強度和抗拉強度屈服強度和抗拉強度 在工程上常用在工程上常用屈服強度屈

4、服強度和和抗拉強度抗拉強度來表示金屬材料的強度來表示金屬材料的強度指標。其計算公式為：指標。其計算公式為：屈服強度（屈服點）屈服強度（屈服點）拉伸試樣產(chǎn)生拉伸試樣產(chǎn)生屈服屈服時的應(yīng)力時的應(yīng)力 s=Fs /A0 ( MPa ) 抗拉強度抗拉強度拉伸試樣在拉斷前所承受的拉伸試樣在拉斷前所承受的最大應(yīng)力最大應(yīng)力 b = Fb/ A0 ( M Pa ) Fs試樣產(chǎn)生試樣產(chǎn)生屈服屈服時所承受的最大載荷時所承受的最大載荷,N Fb-試樣在試樣在拉斷前拉斷前所能承受所能承受 的最大載荷的最大載荷, N A0試樣原始截面積試樣原始截面積,mm 金屬不能在超過其金屬不能在超過其 s 、 b 的條件下工作。因此作

5、為強度的條件下工作。因此作為強度設(shè)計的依據(jù)設(shè)計的依據(jù). ?灰鑄鐵和灰鑄鐵和20鋼分別以何種強度為設(shè)計依據(jù)。鋼分別以何種強度為設(shè)計依據(jù)。2. 塑性塑性100LLLLL0001應(yīng)用中：應(yīng)用中：10試樣試樣 L0=10d0 5 試樣試樣 L0=5d0 伸長率：伸長率：試樣拉斷后試樣拉斷后,其標距其標距的伸長與原始標距的百分比的伸長與原始標距的百分比. 塑性塑性: 材料在外力作用下，產(chǎn)生材料在外力作用下，產(chǎn)生永久變形永久變形而不而不引起破壞引起破壞的能力。的能力。斷面收縮率斷面收縮率: 試樣拉斷后試樣拉斷后, 縮頸處截面積縮頸處截面積的最大縮減量與原始橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比的百分比

6、 說明：說明：、值愈大，表明材料的塑性愈好。值愈大，表明材料的塑性愈好。良好的塑性是金屬材料進行塑性加工的必要條件。良好的塑性是金屬材料進行塑性加工的必要條件。式中式中 A0試樣的原始截面積，試樣的原始截面積，mm； A1試樣拉斷后試樣拉斷后,斷口處橫截面積，斷口處橫截面積，mm；縮頸縮頸 =（A0 A1）/A0100% 硬度硬度: :是材料抵抗更硬的物體壓入其內(nèi)的能力。是材料抵抗更硬的物體壓入其內(nèi)的能力。 它是材料性能的一個綜合的物理量，表示金屬它是材料性能的一個綜合的物理量，表示金屬材料在一個小的體積范圍內(nèi)抵抗材料在一個小的體積范圍內(nèi)抵抗塑性變形、壓痕塑性變形、壓痕劃痕的能力。劃痕的能力。

7、是衡量金屬是衡量金屬軟硬軟硬的指標。直接影響的指標。直接影響金屬材料的金屬材料的耐磨性耐磨性。常用的有常用的有布氏硬度布氏硬度和和洛氏硬度洛氏硬度1. 布氏硬度布氏硬度HBS（以淬火鋼球為壓頭）（以淬火鋼球為壓頭） 用于測定用于測定軟性材質(zhì)軟性材質(zhì)（HBS450） 測試原理圖測試原理圖：HBS測定測定 2、洛氏硬度洛氏硬度HRC （ ）用于測定用于測定硬質(zhì)硬質(zhì)表面材料（表面材料（2070 HRC） 測試原理圖：測試原理圖：F硬質(zhì)硬質(zhì)（2070 HRC） ? 布氏硬度和洛氏硬度硬度各有什么優(yōu)缺點布氏硬度和洛氏硬度硬度各有什么優(yōu)缺點?下列零件用哪種硬度法測量下列零件用哪種硬度法測量 1. 硬質(zhì)合金

8、刀頭硬質(zhì)合金刀頭 2 鍛件鍛件 三、韌性三、韌性 金屬在斷裂前金屬在斷裂前吸收的變形能量的能力吸收的變形能量的能力韌性韌性。 其常用指標為其常用指標為-沖擊韌度（沖擊韌度（ak ） k 計算公式：計算公式： ak =Ak/S(J / cm) 用單位面積上的沖擊功來表示用單位面積上的沖擊功來表示 ak沖擊沖擊韌度韌度 Ak沖斷試樣所消耗的沖擊功，沖斷試樣所消耗的沖擊功，J; S試樣缺口處的橫截面積，試樣缺口處的橫截面積，cm。 沖擊值一般作為選材的參考，不直接用于強度計算。沖擊值一般作為選材的參考，不直接用于強度計算。 試驗表明：在沖擊能量不大的情況下，金屬材料承受多次試驗表明：在沖擊能量不大的

9、情況下，金屬材料承受多次重復(fù)沖擊的能力，主要決定于強度，而不是要求過高的沖重復(fù)沖擊的能力，主要決定于強度，而不是要求過高的沖擊韌度擊韌度。 ak 值值 對組織缺陷很敏感，因此對組織缺陷很敏感，因此，沖擊試驗在生產(chǎn)上用來沖擊試驗在生產(chǎn)上用來檢驗冶煉、熱加工、熱處理工藝質(zhì)量的有效方法。檢驗冶煉、熱加工、熱處理工藝質(zhì)量的有效方法。四、四、 疲勞強度疲勞強度 （-1 ） （-10.5b） 金屬材料在金屬材料在無數(shù)次重復(fù)或交變載荷無數(shù)次重復(fù)或交變載荷的作用下而不致的作用下而不致引起斷裂的最大應(yīng)力引起斷裂的最大應(yīng)力疲勞強度。疲勞強度。 在機械零件中有許多零件，如在機械零件中有許多零件，如連桿連桿、齒輪、齒

10、輪、彈簧彈簧、曲軸曲軸等，是在等，是在交變載荷交變載荷的作用下工作的。這種受交變應(yīng)的作用下工作的。這種受交變應(yīng)力的零件，發(fā)生斷裂時的應(yīng)力。遠力的零件，發(fā)生斷裂時的應(yīng)力。遠低于低于該材料的該材料的屈服強屈服強度度，這種破壞現(xiàn)象叫做，這種破壞現(xiàn)象叫做疲勞疲勞破壞。據(jù)統(tǒng)計，約有破壞。據(jù)統(tǒng)計，約有80%的的機件失效都可歸咎于疲勞破壞。機件失效都可歸咎于疲勞破壞。 金屬材料所承受重復(fù)或交變載荷應(yīng)力（金屬材料所承受重復(fù)或交變載荷應(yīng)力（ ）與其斷裂）與其斷裂前的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（前的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（N）有如圖所示的疲勞曲線關(guān)系。有如圖所示的疲勞曲線關(guān)系。疲勞曲線疲勞曲線 當應(yīng)力降至某值后，當應(yīng)力降至某值后， 疲疲

11、勞曲線成為水平，勞曲線成為水平，即表示該材料可能經(jīng)受無即表示該材料可能經(jīng)受無數(shù)次應(yīng)力循環(huán)而仍不發(fā)生數(shù)次應(yīng)力循環(huán)而仍不發(fā)生疲勞斷裂，這個應(yīng)力叫做疲勞斷裂，這個應(yīng)力叫做疲勞強度極限。疲勞強度極限。 用應(yīng)力循環(huán)基數(shù)表示：用應(yīng)力循環(huán)基數(shù)表示： 鋼為鋼為107 非鐵合金為非鐵合金為108 牌牌 號號力力 學(xué)學(xué) 性性 能能 應(yīng)應(yīng) 用用b/MPas%HBSHRCkQ235-A400 23526工程結(jié)構(gòu)工程結(jié)構(gòu) 45鋼鋼6101622955（淬（淬火）火）軸、桿軸、桿ZG310-57057031015 3鑄鋼件鑄鋼件ZAlSi2143450 活塞活塞 HT250250氣缸體氣缸體QT700-270042022

12、70曲軸曲軸1. 解釋應(yīng)力與應(yīng)變的概念解釋應(yīng)力與應(yīng)變的概念2. 說明說明S 、0.2 、b、1 、k、45-50HRC、300HBS的名稱和含義的名稱和含義3. 查閱有關(guān)資料列表統(tǒng)計如下材料的力學(xué)性查閱有關(guān)資料列表統(tǒng)計如下材料的力學(xué)性能指標值：能指標值：Q215-A; 35; T10; HT300;QT450-10; ZG340-640(ZG55）;ZCuSn10Pb1(10-1錫青銅錫青銅);ZAlSi7Mg(ZL101) 。 鐵碳合金根據(jù)含碳量的不同可分為鐵碳合金根據(jù)含碳量的不同可分為: 碳鋼碳鋼 ： C2.11%; 生鐵：生鐵： 2.11%C5%. （鑄鐵：（鑄鐵：2.8%C4.0%)圖

13、3-3 40鋼的顯微組織 400 圖3-4 60鋼的顯微組織 400 組織：F+P 組織：P（黑色）+F（白色網(wǎng)狀 金屬（純鐵、銅、金屬（純鐵、銅、 鋁等）都是晶體鋁等）都是晶體 晶體晶體原子按一定的次序作有規(guī)則原子按一定的次序作有規(guī)則的排列。如金剛石、石墨等。的排列。如金剛石、石墨等。 非晶體非晶體原子作不規(guī)則的排列。原子作不規(guī)則的排列。 如玻璃、瀝青等。如玻璃、瀝青等。 晶格晶格把每個原子看成一個點，把每個原子看成一個點， 此點代表原子的振動中心此點代表原子的振動中心,將這些點用將這些點用直線連接起來，形成的空間格子。直線連接起來，形成的空間格子。 晶胞晶胞晶格的最小單元。晶格的最小單元。

14、 晶胞晶胞一、 金屬的結(jié)晶：金屬的結(jié)晶： 金屬由液態(tài)冷卻變成固態(tài)，原子由金屬由液態(tài)冷卻變成固態(tài)，原子由不規(guī)則不規(guī)則排列排列有規(guī)則有規(guī)則的排列的排列 無序無序 有序有序 金屬結(jié)晶過程示意圖金屬結(jié)晶過程示意圖 金屬結(jié)晶過程金屬結(jié)晶過程 形核長大形核長大晶粒晶粒 金屬和合金多為多晶體結(jié)構(gòu)金屬和合金多為多晶體結(jié)構(gòu) 晶粒間的接觸面（邊界）稱晶粒間的接觸面（邊界）稱為晶界。為晶界。 細化晶粒的方法細化晶粒的方法 （1）快速冷卻，增加晶核數(shù)；）快速冷卻，增加晶核數(shù)； （2）添加高熔點彌散質(zhì)點）添加高熔點彌散質(zhì)點 （孕育或變質(zhì)處理孕育或變質(zhì)處理）（3）熱處理和壓力加工熱處理和壓力加工 晶粒粗細對力學(xué)性能影響很

15、晶粒粗細對力學(xué)性能影響很 大。一般規(guī)律：大。一般規(guī)律：晶粒愈細，晶粒愈細， 強度、硬度愈高，塑性、韌強度、硬度愈高，塑性、韌 性愈好。性愈好。 純金屬結(jié)晶的純金屬結(jié)晶的 冷卻曲線規(guī)律冷卻曲線規(guī)律 2）純金屬結(jié)晶在純金屬結(jié)晶在恒溫下恒溫下進行，結(jié)晶冷卻曲線出現(xiàn)進行，結(jié)晶冷卻曲線出現(xiàn) 水平線段水平線段 1）金屬實際結(jié)晶溫度金屬實際結(jié)晶溫度低于低于理論結(jié)晶溫度；理論結(jié)理論結(jié)晶溫度；理論結(jié) 晶溫度晶溫度T 0 與實際結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度Tm之差稱為之差稱為過冷度，過冷度， 即：即：T=T 0-Tm體心立方晶格體心立方晶格Fe面心立方晶格面心立方晶格Fe 1）體心立方晶格體心立方晶格 在立方體的在立方

16、體的8個頂角個頂角上各有一個原子，在立上各有一個原子，在立方體方體中心中心還有一個原子。還有一個原子。體心立方晶格體心立方晶格 2）面心立方晶格面心立方晶格 在立方體在立方體8個頂角個頂角上各有一個原子，在立方體上各有一個原子，在立方體 的的6個面?zhèn)€面的的中心中心還各有一個原子。還各有一個原子。面心立方晶格面心立方晶格 純鐵固態(tài)下純鐵固態(tài)下, 在不同溫在不同溫度范圍內(nèi)將呈現(xiàn)出不同的度范圍內(nèi)將呈現(xiàn)出不同的晶格形態(tài)，這種現(xiàn)象稱為晶格形態(tài)，這種現(xiàn)象稱為同素同素異晶轉(zhuǎn)變。異晶轉(zhuǎn)變。 Fe FeFe L （液體）（液體） 1538 （體心）（體心） 1394 （面心）（面心） 912 （體心）（體心）2

17、）用反應(yīng)式表示用反應(yīng)式表示1）用冷卻曲線表示用冷卻曲線表示 L合金：合金：以一種金屬為基礎(chǔ)，加入其它金屬或非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)。屬，所形成的具有金屬特性的物質(zhì)。組元：組元：組成合金的基本元素。組成合金的基本元素。 鐵碳合金鐵碳合金(Fe-Fe3C)相相：在合金組織中：在合金組織中,凡是成分相同、晶體結(jié)構(gòu)和凡是成分相同、晶體結(jié)構(gòu)和物理性能相同的均勻組成部分。物理性能相同的均勻組成部分。例如：例如： 單一的液相；單一的液相； 單一的固相；單一的固相； 液相、固相兩相共存；液相、固相兩相共存；問題：問題： 水、油混裝在一個瓶子里，是幾個相？水、油混

18、裝在一個瓶子里，是幾個相？ 將奶粉加開水沖一杯牛奶又是幾個相？將奶粉加開水沖一杯牛奶又是幾個相？組織組織：通常借助于放大鏡、顯微鏡人眼觀察到的：通常借助于放大鏡、顯微鏡人眼觀察到的材料內(nèi)部的微觀（圖像）統(tǒng)稱組織材料內(nèi)部的微觀（圖像）統(tǒng)稱組織組織組織是材料是材料性能性能的的決定因素決定因素。合金的組織結(jié)構(gòu)合金的組織結(jié)構(gòu)機械混合物機械混合物固溶體固溶體金屬化合物金屬化合物溶質(zhì)溶質(zhì)原子溶入原子溶入溶劑溶劑晶格而仍保持晶格而仍保持溶劑溶劑晶格類型的金屬晶體。晶格類型的金屬晶體。據(jù)據(jù)溶質(zhì)溶質(zhì)原子在原子在溶劑溶劑晶格中所晶格中所占據(jù)位置占據(jù)位置的不同的不同固溶體固溶體固溶體的性能特點：固溶體的性能特點：具

19、有良好的塑性和韌性，具有良好的塑性和韌性，強度、硬度較低。強度、硬度較低。置換固溶體置換固溶體間隙固溶體間隙固溶體溶劑原子溶質(zhì)原子溶劑原子溶質(zhì)原子二、金屬化合物二、金屬化合物 合金各組成元素之間相互作用而生成的一種合金各組成元素之間相互作用而生成的一種新的新的具有具有金屬特性金屬特性的物質(zhì)。的物質(zhì)。金屬化合物各元素之間呈金屬化合物各元素之間呈整數(shù)比整數(shù)比關(guān)系。關(guān)系。如：如： FeFe3 3C C、WCWC、TiC TiC 等等金屬化合物的性能特點：金屬化合物的性能特點：脆性大、硬度高；強度低；塑性、韌性差；高的熔點。脆性大、硬度高；強度低；塑性、韌性差；高的熔點。 合金的組成在固態(tài)下既不互相溶

20、解又不形成化合物，合金的組成在固態(tài)下既不互相溶解又不形成化合物，而是按一定的而是按一定的重量比混合而成的新物質(zhì)重量比混合而成的新物質(zhì)。 機械混合物既可以是純金屬、固溶體或金屬化合物機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，也可以是它們之間的混合。各自的混合，也可以是它們之間的混合。性能特點：性能特點：性能介于各組成物的性能之間。性能介于各組成物的性能之間。如珠光體和萊氏體如珠光體和萊氏體 部分部分碳碳溶于鐵的晶格間隙，溶于鐵的晶格間隙，鐵鐵的的晶格晶格類型類型不變不變。 奧氏體（奧氏體（A） 碳（碳（C）溶入）溶入-Fe中所形中所形成的固溶體成的固溶體 鐵素體（鐵素體（F） 碳（

21、碳（C）溶入）溶入-Fe中所形中所形成的固溶體成的固溶體 1）固溶體固溶體鐵素體（鐵素體（F） 體心立方晶格體心立方晶格 600 0.006%C 727 0.0218%C 力學(xué)性能：力學(xué)性能：b 250MPa； = 45%50%； HBS = 80。奧氏體（奧氏體（A）面心立方晶格面心立方晶格 1148 2.11%C 727 0.77% 力學(xué)性能：力學(xué)性能： b 250 350MPa； = 40%45%。 HBS= 160200；鐵素體組織鐵素體組織奧氏體不銹鋼組織奧氏體不銹鋼組織 滲碳體滲碳體 （Fe3C） C3FeCFe3（石墨）（石墨） 鑄鐵生產(chǎn)中鑄鐵生產(chǎn)中 性能性能 800 HBW （

22、用硬質(zhì)合金頭測定）（用硬質(zhì)合金頭測定） 硬而脆，但塑性、韌性近于零。硬而脆，但塑性、韌性近于零。2）金屬化合物金屬化合物各組元按一定各組元按一定整數(shù)比整數(shù)比結(jié)合而成，并結(jié)合而成，并 具有具有金屬性質(zhì)金屬性質(zhì)的均勻物質(zhì)，屬于的均勻物質(zhì)，屬于單相單相組織。組織。過共晶白口鑄鐵中過共晶白口鑄鐵中鐵的一次滲碳體鐵的一次滲碳體過共析鋼退火組織中過共析鋼退火組織中 的二次滲碳體的二次滲碳體3）機械混合物機械混合物結(jié)晶過程所形成的兩相混合組織結(jié)晶過程所形成的兩相混合組織 白色白色F基體中嵌入黑片狀基體中嵌入黑片狀Fe 3C 良好的力學(xué)性能：良好的力學(xué)性能： b 750MPa ； HBS=180 =20 %2

23、5% ； k = 30-40（J/c） 成分：成分：C 0.77 %珠光體珠光體 P （F+Fe3C）萊氏體（萊氏體（Ld ） 由綠條狀或粒狀由綠條狀或粒狀P和黃色和黃色Fe3C 基體組成基體組成727以上為高溫以上為高溫Ld （A+ Fe3C）727以下為低溫以下為低溫Ld （P+ Fe3C） 力學(xué)性能與力學(xué)性能與 Fe3C 相似，硬而脆相似，硬而脆C=4.3%C 珠光體珠光體 萊氏體萊氏體 第四節(jié)第四節(jié) 、鐵碳合金狀態(tài)圖、鐵碳合金狀態(tài)圖 鐵碳合金狀態(tài)圖是用鐵碳合金狀態(tài)圖是用實驗方法實驗方法作出的作出的溫溫度度成分成分坐標圖坐標圖圖中橫坐標僅標出了含碳圖中橫坐標僅標出了含碳量小于量小于6.6

24、9%的合金部分，因為含碳量大于的合金部分，因為含碳量大于6.69%的鐵碳合金，在工業(yè)上沒有實用意義。的鐵碳合金，在工業(yè)上沒有實用意義。當含碳量為當含碳量為6.69%時，鐵和碳形成的時，鐵和碳形成的Fe3C，可以看作是合金的一個組元，因此，這個狀可以看作是合金的一個組元，因此，這個狀態(tài)圖實際上是態(tài)圖實際上是Fe-Fe3C的狀態(tài)圖。它是研究的狀態(tài)圖。它是研究鋼和鐵鋼和鐵的的成分、溫度和組織結(jié)構(gòu)成分、溫度和組織結(jié)構(gòu)之間關(guān)系的之間關(guān)系的重要工具重要工具。鐵碳合金狀態(tài)圖鐵碳合金狀態(tài)圖顯示各種不同碳量的鐵碳合金在不同溫度顯示各種不同碳量的鐵碳合金在不同溫度 下組織形態(tài)的熱分析圖形下組織形態(tài)的熱分析圖形1）

25、兩條水平線）兩條水平線 ECF（1148） PSK（727） AF2）4個基本相個基本相 液相液相(L)； 奧氏體奧氏體(A)； 鐵素體鐵素體(F)； 滲碳體相滲碳體相( Fe 3C)。1）共晶線）共晶線ECF （C點點共晶點）共晶點）（）（CFeALe C3 . 4L3 說明：含說明：含2.11%6.69%C的的 Fe C合金合金(生鐵生鐵)都將在都將在1148時發(fā)生時發(fā)生萊氏體萊氏體轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變，即共晶轉(zhuǎn)變。即共晶轉(zhuǎn)變。1148AFPLeLe表示共晶反應(yīng)表示共晶反應(yīng)：2）共析線共析線PSK （S點共析點點共析點）（）（CFeFP C77. 0A3說明：各種成分的說明：各種成分的 Fe C合金

26、合金(鋼鋼)都將在都將在727時發(fā)生時發(fā)生珠光體珠光體轉(zhuǎn)變，即轉(zhuǎn)變，即共析轉(zhuǎn)變共析轉(zhuǎn)變。在熱處理中，。在熱處理中，該線溫度常以該線溫度常以A1表示，表示， (加熱時用加熱時用Ac1; 冷卻時用冷卻時用Ar1 )727AFP表示共析反應(yīng)：表示共析反應(yīng)：3）兩條固溶線）兩條固溶線GS、ESAF ES 奧氏體冷卻過程中奧氏體冷卻過程中析出析出 Fe3C的起始線，的起始線，該溫度常以該溫度常以 Acm表示。表示。（加熱：（加熱：Accm 冷卻：冷卻：Arcm） GS 奧氏體冷卻過程中奧氏體冷卻過程中析出析出鐵素體鐵素體的起始線，該溫度的起始線，該溫度常以常以 A3表示。表示。（加熱：（加熱：Ac3）冷

27、卻：冷卻：Ar3） 鐵碳合金住狀態(tài)圖中主要線的含義鐵碳合金住狀態(tài)圖中主要線的含義 ACD線線液相線，液相線，液體合金冷卻到此線時開始結(jié)晶。液體合金冷卻到此線時開始結(jié)晶。 在此在此線線以上以上的區(qū)域是的區(qū)域是液相區(qū)液相區(qū)。 析出析出 以以E點點（2.11% C）為界，為界，分為分為鋼鋼和和生鐵生鐵兩類。生鐵兩類。生鐵結(jié)晶時有結(jié)晶時有萊氏體萊氏體轉(zhuǎn)變，組轉(zhuǎn)變，組織中有織中有萊氏體。萊氏體。AFP 鋼以鋼以S點（點（0.77%C）為界，為界， 分為：分為： 亞共析鋼亞共析鋼 C 0.77%； 共析鋼共析鋼 C0.77%； 過共析鋼過共析鋼 C0.77%。 生鐵以生鐵以C點（點（4.3%C）為界，為界

28、，分為：分為： 亞共晶生鐵亞共晶生鐵 2.11%C4.3%； 共晶生鐵共晶生鐵 C4.3% ； 過共晶生鐵過共晶生鐵 C4.3%6.69。 鑄鐵：一般是指用來制造鑄鐵：一般是指用來制造 鑄件的生鐵，鑄件的生鐵，為亞共晶生為亞共晶生 鐵。鐵。C2.8 % 4.0 % 。AFP1、分析自液態(tài)冷卻至室溫時、分析自液態(tài)冷卻至室溫時 合金的組織轉(zhuǎn)變過程及室合金的組織轉(zhuǎn)變過程及室 溫組織溫組織 室溫組織室溫組織: PFAFAA+AA1）共析鋼（）共析鋼（T8鋼）鋼） 1點以上點以上 L 12 LA 23 A 3點點 AP 3點以下點以下 PA共析鋼的結(jié)晶過程共析鋼的結(jié)晶過程 2）亞共析鋼）亞共析鋼(45鋼

29、）鋼）亞共析鋼的結(jié)晶過程亞共析鋼的結(jié)晶過程FFAAAAAAAAFFFA 1點以上點以上 L (12 L) 1（2）3 A+L 34 A 45 A+F 5點點 AP 5點以下點以下 P+F3）過共析鋼（）過共析鋼（T10) P+Fe3C（網(wǎng)狀）（網(wǎng)狀）AAAAAAFAF 1點以上點以上 L 12 L+A 23 A 34 A+Fe3CII 4點點 AP 4點以下點以下 P+Fe3CII4）亞共晶白口生鐵）亞共晶白口生鐵AAAAAAAALeLeLe1點以上點以上 L 12 A+L 2點點 共晶反應(yīng)共晶反應(yīng) 23 A+Fe3CII+Ld 3點點 共析反應(yīng)共析反應(yīng) 3點以下點以下 P+Fe3CII+Ld

30、 注明：注明： Fe3CII二次滲碳體二次滲碳體 Ld 高溫萊氏體高溫萊氏體 Ld低溫萊氏體低溫萊氏體 鋼和白口鑄鐵結(jié)晶過程分析鋼和白口鑄鐵結(jié)晶過程分析 典型鐵碳合金在相圖中的位置典型鐵碳合金在相圖中的位置231LAAL+P1LAAL+A+P+F432F41LL+A+P+Fe3C23AAFe3C1L2LeLe1LA+L+LeP+Fe3C+LeA+Le +32AFe3C31L2L+ Fe3CFe3C+Fe3C+LeLe1 1鋼鋼2生鐵生鐵 共析鋼共析鋼: 亞共析鋼亞共析鋼: : 過共析鋼過共析鋼: : 共晶生鐵共晶生鐵: 亞共晶生鐵亞共晶生鐵: 過共晶生鐵過共晶生鐵: : 1.說明晶粒粗細對力學(xué)

31、性能的影響說明晶粒粗細對力學(xué)性能的影響 2.何謂鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變，并用反應(yīng)式和何謂鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變，并用反應(yīng)式和冷卻結(jié)晶曲線分別描述冷卻結(jié)晶曲線分別描述 3.說明說明 F、A、 Fe 3C、P的名稱、含碳量、的名稱、含碳量、晶體類型及力學(xué)性能特征晶體類型及力學(xué)性能特征 4.依依Fe -C狀態(tài)圖分析緩慢冷卻條件下狀態(tài)圖分析緩慢冷卻條件下45鋼和鋼和T10鋼的結(jié)晶過程與室溫組織鋼的結(jié)晶過程與室溫組織。1、概述、概述 應(yīng)用應(yīng)用:機床制造中，熱處理零件占機床制造中，熱處理零件占 60%70%， 汽車制造中，熱處理零件占汽車制造中，熱處理零件占70%80%。 刀具、模具和滾動軸承約占刀具、模具和滾動軸承

32、約占100%。方法方法: 通過對鋼件重新通過對鋼件重新加熱，保溫加熱，保溫并并在在不同條件下不同條件下的的冷卻冷卻獲得所需組織和獲得所需組織和性能。性能。普通熱處理普通熱處理: 退火、正火、淬火、回火；退火、正火、淬火、回火；表面熱處理表面熱處理: 表面淬火、化學(xué)熱處理表面淬火、化學(xué)熱處理意義意義: 將鋼件在將鋼件在固態(tài)下固態(tài)下使之改善使之改善內(nèi)部組織內(nèi)部組織和提高其力學(xué)和提高其力學(xué)性能，但不允許性能，但不允許改變形狀和尺寸改變形狀和尺寸。 熱處理工藝的包括熱處理工藝的包括加熱、加熱、保溫、和冷卻保溫、和冷卻三個基本階段三個基本階段 由于各種熱處理時起作用由于各種熱處理時起作用的主要因素是的主

33、要因素是溫度溫度和和時間，時間，所以各種熱處理都用所以各種熱處理都用溫度溫度時間時間坐標圖的曲線來表示坐標圖的曲線來表示熱處理工藝曲線。熱處理工藝曲線。臨界溫度臨界溫度 保溫保溫冷冷卻卻加加熱熱時間時間溫溫度度 2. 鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變 為了在熱處理后獲得所需的性能，大多數(shù)工藝為了在熱處理后獲得所需的性能，大多數(shù)工藝（淬火、正火、退火）都要將鋼加熱到（淬火、正火、退火）都要將鋼加熱到臨界溫度臨界溫度以以上，獲得上，獲得全部或部分奧氏體組織全部或部分奧氏體組織，并使其，并使其成分均勻成分均勻化化，即進行，即進行奧氏體化奧氏體化組織轉(zhuǎn)變組織轉(zhuǎn)變,再以不同的再以不同的冷冷卻方式

34、卻方式或速度轉(zhuǎn)變成或速度轉(zhuǎn)變成所需要的組織所需要的組織,已獲得已獲得預(yù)期的預(yù)期的性能。性能。 分析鋼從室溫加熱轉(zhuǎn)變至奧氏體狀態(tài)分析鋼從室溫加熱轉(zhuǎn)變至奧氏體狀態(tài)(俗稱奧氏體化俗稱奧氏體化) 的組織變化的組織變化AFPLeLe共共 析析 鋼鋼 PA 亞共析鋼亞共析鋼 F+PFAA過共析鋼過共析鋼 PFe3CIIA Fe3CII 轉(zhuǎn)變溫度轉(zhuǎn)變溫度C%在加熱（冷卻）時在加熱（冷卻）時FeFe3C狀態(tài)圖中各臨界點的狀態(tài)圖中各臨界點的位置位置 根據(jù)相圖，共析鋼根據(jù)相圖，共析鋼加熱加熱PSK線線（A1）以上時，完以上時，完全轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體；而全轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體；而亞共亞共析鋼和過共析鋼析鋼和過共析鋼必須加熱必須加

35、熱到到GS線線（A3）和和ES線線（Acm)以上才能全部獲得以上才能全部獲得奧氏體。奧氏體。 鐵碳合金狀態(tài)圖中的組鐵碳合金狀態(tài)圖中的組織轉(zhuǎn)變的臨界溫度織轉(zhuǎn)變的臨界溫度是是A1、A3、Acm 。實際加熱時臨實際加熱時臨界溫度的位置用界溫度的位置用Ac1、Ac3、Accm表示；實際冷卻時的表示；實際冷卻時的位置位置A r1、 Ar3 、Arcm 表示。表示。 奧氏體的形成奧氏體的形成共析鋼中奧氏體形成過程示意圖共析鋼中奧氏體形成過程示意圖 奧氏體的形成分四個步驟：奧氏體的形成分四個步驟： 奧氏體晶核的形成；奧氏體晶核的形成； 奧氏體晶核的長大；奧氏體晶核的長大； 剩余滲碳體的溶解；剩余滲碳體的溶解

36、； 奧氏體成分的均勻化。奧氏體成分的均勻化。 ? 亞共析鋼亞共析鋼A化過程化過程? 過共析鋼過共析鋼A化過程化過程 加熱溫度和保溫時間，加熱溫度和保溫時間，溫度越高，時間越溫度越高，時間越長，長，A晶粒越粗大晶粒越粗大 碳含量：碳含量：C%越大，越大，A晶粒越粗大晶粒越粗大 合金含量：除合金含量：除Mn、P外大多數(shù)合金能阻礙外大多數(shù)合金能阻礙A晶粒長大晶粒長大 一一般采用般采用快速快速高溫加熱的高溫加熱的短時保溫短時保溫以獲得以獲得細小細小A晶粒。晶粒。3. 鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變 室溫時鋼的力學(xué)性能，不僅與加熱、保溫后所獲得的室溫時鋼的力學(xué)性能，不僅與加熱、保溫后所獲得的奧

37、奧氏體晶粒大小氏體晶粒大小等有關(guān)，而且決定于奧氏體經(jīng)冷卻轉(zhuǎn)變后所等有關(guān)，而且決定于奧氏體經(jīng)冷卻轉(zhuǎn)變后所獲得的獲得的組織組織，而而冷卻方式冷卻方式和和冷卻速度冷卻速度對奧氏體的組織轉(zhuǎn)變對奧氏體的組織轉(zhuǎn)變有直接的關(guān)系。有直接的關(guān)系。 冷卻方式通常有兩種：冷卻方式通常有兩種： 連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻使加熱到奧氏體的鋼，在溫度連續(xù)下降使加熱到奧氏體的鋼，在溫度連續(xù)下降的過程中發(fā)生組織轉(zhuǎn)變的過程中發(fā)生組織轉(zhuǎn)變 。如在熱處理生產(chǎn)上經(jīng)常使用的，。如在熱處理生產(chǎn)上經(jīng)常使用的，在在水中、油中或空氣中水中、油中或空氣中冷卻等都是連續(xù)冷卻方式。冷卻等都是連續(xù)冷卻方式。 等溫冷卻等溫冷卻使加熱到奧氏體的鋼，先以較快的冷卻使

38、加熱到奧氏體的鋼，先以較快的冷卻速度冷到速度冷到A1線以下線以下的一定的溫度，這時奧氏體尚未轉(zhuǎn)變，的一定的溫度，這時奧氏體尚未轉(zhuǎn)變，但成為過冷奧氏體。但成為過冷奧氏體。然后進行保溫然后進行保溫，使奧氏體使奧氏體等溫等溫下發(fā)下發(fā)生生轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變完成后再冷卻到室溫。如轉(zhuǎn)變完成后再冷卻到室溫。如等溫退火等溫退火屬于等屬于等溫冷卻方式。溫冷卻方式。等溫轉(zhuǎn)變等溫轉(zhuǎn)變：是指進行一系是指進行一系列不同過冷度的列不同過冷度的等溫冷卻等溫冷卻實驗實驗，可以測出，可以測出過冷奧氏過冷奧氏體體保溫過程中保溫過程中開始轉(zhuǎn)變時開始轉(zhuǎn)變時間間和和轉(zhuǎn)變終了時間轉(zhuǎn)變終了時間,標注在標注在溫度溫度時間時間坐標系中，然坐標系

39、中，然后將開始轉(zhuǎn)變時間和轉(zhuǎn)變后將開始轉(zhuǎn)變時間和轉(zhuǎn)變終了時間分別連接起來，終了時間分別連接起來，這種曲線類似英文字母這種曲線類似英文字母“C”又稱又稱“C”曲線。曲線。 共析鋼奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線共析鋼奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線共析鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線共析鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線 共析鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線共析鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)高溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（高溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（F+Fe3C）在在Ar1550之間等溫轉(zhuǎn)變成片層之間等溫轉(zhuǎn)變成片層狀狀珠光體產(chǎn)物。珠光體產(chǎn)物。珠光體（珠光體（P)） Ar1650 粗片層粗片層索氏體（索氏體（S) 650600 細片細片托氏體（托氏體（T）600550 極細片極

40、細片 都是由都是由鐵素體和滲碳體鐵素體和滲碳體的片層所的片層所組成的機械混合物。組成的機械混合物。 貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū) 中溫中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（B） 在在550 230（MS）之間）之間的等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為貝氏體。的等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為貝氏體。 550 350 上貝氏體上貝氏體 350 230 下貝氏體下貝氏體由由含碳過量的鐵素體和微小含碳過量的鐵素體和微小的滲碳體的滲碳體混合而成。比珠光混合而成。比珠光體的硬度更高。體的硬度更高。 低溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（低溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（M） 共析鋼奧氏體過冷到共析鋼奧氏體過冷到230 （MS） 以下轉(zhuǎn)變以下轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為馬氏體。產(chǎn)物為馬氏體。 它實質(zhì)上它實質(zhì)上C在在 -F

41、e中的中的過飽和過飽和固溶體。固溶體。 4、鋼的退火和正火、鋼的退火和正火 1）退火）退火 將鋼件加熱，保溫至將鋼件加熱，保溫至奧氏體化后奧氏體化后隨爐或埋入隨爐或埋入石灰中石灰中使其冷卻使其冷卻(緩慢緩慢) 的熱處理工藝。的熱處理工藝。目的目的 細化晶粒，提高塑性和韌性；細化晶粒，提高塑性和韌性；降低表層硬度，利于切削加工；降低表層硬度，利于切削加工；消除內(nèi)應(yīng)力。消除內(nèi)應(yīng)力。主要應(yīng)用于主要應(yīng)用于鑄鋼件、鍛件、焊件鑄鋼件、鍛件、焊件等多種毛坯等多種毛坯加工前的加工前的預(yù)備熱處理。預(yù)備熱處理。應(yīng)用應(yīng)用 退火按其鋼種的應(yīng)用不同，分為退火按其鋼種的應(yīng)用不同，分為完全退火、球化退火完全退火、球化退火和

42、和低溫退火低溫退火三種不同工藝三種不同工藝 完全退火完全退火加熱溫度：加熱溫度：Ac3+3050， 完全奧氏體化；完全奧氏體化；冷卻：爐冷至冷卻：爐冷至500后開爐空冷后開爐空冷 緩慢緩慢冷卻。冷卻。應(yīng)用：應(yīng)用：亞共析鋼亞共析鋼的鑄鋼件、鍛的鑄鋼件、鍛、焊件焊件。 球化退火球化退火粒狀）彌散）網(wǎng)狀）(333CFePCFeACFeP應(yīng)用：應(yīng)用：過共析鋼過共析鋼（刀具、刃具）（刀具、刃具）作用：降低硬度，利于切削加工，并為進一步淬火作用：降低硬度，利于切削加工，并為進一步淬火 做準備。做準備。組織變化特征：組織變化特征：加熱溫度：加熱溫度：Ac1 +2030；冷卻：隨爐冷卻：隨爐緩慢緩慢冷卻；冷卻

43、；低溫退火低溫退火(去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火)加熱溫度：加熱溫度：500650以下以下( Ac1)冷卻：保溫后隨爐緩慢冷卻；冷卻：保溫后隨爐緩慢冷卻；作用：消除熱應(yīng)力。對冷拔、作用：消除熱應(yīng)力。對冷拔、 冷拉、沖壓件則消除冷拉、沖壓件則消除加工硬化加工硬化，以利于進一步變形以利于進一步變形。退火分類退火分類加熱溫度加熱溫度冷卻方式冷卻方式主要目的主要目的適用范圍適用范圍緩冷至緩冷至500C空冷空冷緩慢冷卻緩慢冷卻完全退火完全退火球化退火球化退火等溫退火等溫退火去去應(yīng)力退火應(yīng)力退火Ac3線以上線以上30-50CAc1線以上線以上20-0CAc3線以上線以上30-50CAc1線以下線以下500-650

44、C快冷至快冷至A1線線下保溫下保溫緩慢冷卻緩慢冷卻消除粗晶和消除粗晶和不均勻組織不均勻組織將網(wǎng)狀將網(wǎng)狀Fe3CII變變?yōu)榍驙顬榍驙頕e3CII獲得均勻組織獲得均勻組織消除殘余應(yīng)力消除殘余應(yīng)力亞亞共析鋼共析鋼過過共析鋼共析鋼合金鋼合金鋼鑄、鍛、焊鑄、鍛、焊件件 正火是將鋼加熱到正火是將鋼加熱到Ac3(亞共析鋼）或亞共析鋼）或Accm（過共析鋼）過共析鋼）以上以上3050C，保溫保溫后從爐內(nèi)取出，后從爐內(nèi)取出，空冷空冷的熱處理方工藝。的熱處理方工藝。 正火主要應(yīng)用在以下方面：正火主要應(yīng)用在以下方面： 用于普通結(jié)構(gòu)件最終熱處理用于普通結(jié)構(gòu)件最終熱處理； 取代部分取代部分完全退火完全退火(低碳鋼低碳鋼

45、) 用于用于過共析鋼。過共析鋼?？梢种坪拖梢种坪拖W(wǎng)狀二網(wǎng)狀二次滲碳體次滲碳體的形成的形成 完全奧氏體化，加熱，保溫過程和目的同完全奧氏體化，加熱，保溫過程和目的同退火，退火，只是放到空氣中冷卻，只是放到空氣中冷卻，比退火冷卻比退火冷卻稍快，珠光體中的稍快，珠光體中的 Fe 3C片層薄，片層薄，性能與性能與退火相近。退火相近。 溫溫 度度 時時 間間 幾種退火和正火的工藝曲線幾種退火和正火的工藝曲線3）淬火）淬火加熱溫度：加熱溫度： 亞共析鋼：亞共析鋼： t = Ac3 + 3050 過共析鋼：過共析鋼： t = Ac1 + 3050冷卻條件：冷卻條件：速冷（油或水中，水中冷卻更快速冷（

46、油或水中，水中冷卻更快) 組織變化特征組織變化特征 1）晶格轉(zhuǎn)變：）晶格轉(zhuǎn)變：-Fe(面心）面心）-Fe（體心）（體心） 2）速冷下，）速冷下，原原A中的中的過飽和過飽和碳難以向外擴散，碳難以向外擴散， 形成了形成了碳在碳在-Fe中的過飽中的過飽和固溶體。這類固和固溶體。這類固 溶體即溶體即 稱稱馬氏體馬氏體。以符號。以符號“M”表示。表示。 “M”的特性的特性1）因碳嚴重過飽和，晶格畸）因碳嚴重過飽和，晶格畸變，大大增加了變形抗力，變，大大增加了變形抗力，故馬氏體通常具有很高的故馬氏體通常具有很高的硬硬度和耐磨性度和耐磨性，但突顯脆性，但突顯脆性，易開裂。易開裂。2）M相變伴隨有體積膨脹，相

47、變伴隨有體積膨脹，出現(xiàn)淬火內(nèi)應(yīng)力，產(chǎn)生出現(xiàn)淬火內(nèi)應(yīng)力，產(chǎn)生淬火淬火變形。變形。工藝上采取措施工藝上采取措施 1）嚴格控制淬火溫度）嚴格控制淬火溫度 2）合理選擇淬火介質(zhì)）合理選擇淬火介質(zhì) 3）正確選擇淬火方法）正確選擇淬火方法4）回火）回火 淬火鋼因突顯脆性，一般都要重新加熱才能使淬火鋼因突顯脆性，一般都要重新加熱才能使用，其淬火后重新加熱用，其淬火后重新加熱（ Ac1以下）、保溫后并以下）、保溫后并冷卻至室溫冷卻至室溫的熱處理工藝稱為回火。的熱處理工藝稱為回火。 回火意義回火意義 淬火后因淬火后因“M”為不穩(wěn)定組織，重新加熱時，為不穩(wěn)定組織，重新加熱時， 碳原子擴散能力增強，將以碳原子擴散能

48、力增強，將以Fe 3C形式析出，致使形式析出，致使b、HRC降低，降低， %、k提高提高。 回火分類回火分類按淬火后重新加熱溫度不同，可分為三類：按淬火后重新加熱溫度不同，可分為三類：1）低溫回火）低溫回火（250 以下以下 150250） 目的：目的：減小內(nèi)應(yīng)力減小內(nèi)應(yīng)力，降低脆性，保持良好的原淬，降低脆性，保持良好的原淬 火火硬度硬度（5664HRC）和）和高的耐磨性。高的耐磨性。 應(yīng)用：工具、刃具、模具及其它耐磨件應(yīng)用：工具、刃具、模具及其它耐磨件2）中溫回火）中溫回火（250500） 目的：獲得目的：獲得高彈性高彈性，保持表面，保持表面較高硬度較高硬度 （3550HRC），獲得一定的）

49、，獲得一定的韌性。韌性。 應(yīng)用：彈簧、發(fā)條、鍛模板。應(yīng)用：彈簧、發(fā)條、鍛模板。3）高溫回火）高溫回火（500以上以上500650） 目的：獲得目的：獲得高強度，高塑性和高的沖擊韌性高強度，高塑性和高的沖擊韌性，即良，即良 好的綜合力學(xué)性能。好的綜合力學(xué)性能。 應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于承受疲勞載荷的中碳鋼重要件，應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于承受疲勞載荷的中碳鋼重要件， 如如連桿、主軸、齒輪、重力螺釘連桿、主軸、齒輪、重力螺釘?shù)?。硬度等。硬?2035HRC。 淬火后高溫回火也稱為淬火后高溫回火也稱為 調(diào)質(zhì)熱處理。調(diào)質(zhì)熱處理。中碳鋼中碳鋼（0.40.6C）亦稱）亦稱 為為調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼。1）表面淬火）表面淬火 鋼件表層

50、淬火到一定深度，鋼件表層淬火到一定深度，心部仍保持未淬火狀態(tài)的一種心部仍保持未淬火狀態(tài)的一種局部淬火方法。局部淬火方法。工藝工藝 鋼件表層快速加熱到淬鋼件表層快速加熱到淬火溫度（火溫度（ Ac3+3050），），當高溫來不及傳遞到當高溫來不及傳遞到心部心部而立而立即噴水冷卻，實現(xiàn)表層即噴水冷卻，實現(xiàn)表層局部淬局部淬火?；?。 快速加熱方法：電感應(yīng)，火焰，激光等?？焖偌訜岱椒ǎ弘姼袘?yīng)，火焰，激光等。目的目的 獲得獲得表層高硬度、高耐磨性表層高硬度、高耐磨性，心部心部仍保持淬仍保持淬火以前的火以前的良好韌性良好韌性。 應(yīng)用應(yīng)用 機床主軸、階梯軸、汽車發(fā)動機曲軸、齒輪機床主軸、階梯軸、汽車發(fā)動機曲軸、

51、齒輪的齒形表層等的齒形表層等 2）化學(xué)熱處理）化學(xué)熱處理 工件置于化學(xué)介質(zhì)中，并通過工件置于化學(xué)介質(zhì)中，并通過加熱、保溫加熱、保溫， 通過原子擴散和通過原子擴散和化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)，改變其表層的，改變其表層的 化學(xué)成分和組織，達到工件表層改性的目的。化學(xué)成分和組織，達到工件表層改性的目的。 常用工藝常用工藝：滲碳、滲氮、碳氮共滲滲碳、滲氮、碳氮共滲等。等。 滲碳滲碳 低碳鋼工件進入密閉滲碳爐中，通低碳鋼工件進入密閉滲碳爐中，通入煤油（氣體滲碳）。加熱：入煤油（氣體滲碳）。加熱：900950，保溫，使表層達到保溫，使表層達到1%C，淬火后再低溫回淬火后再低溫回火，火，可達可達5664HRC，如，如

52、汽車變速箱齒輪、車橋汽車變速箱齒輪、車橋齒輪、活塞銷等。齒輪、活塞銷等。 熱處理在模具制造中的綜合應(yīng)用熱處理在模具制造中的綜合應(yīng)用(GB/T13304-1991)按化學(xué)成分分為按化學(xué)成分分為: 非合金鋼（碳素鋼）非合金鋼（碳素鋼） 低合金鋼低合金鋼(3%)(3%) 合金鋼合金鋼1 1按化學(xué)成分分類按化學(xué)成分分類一、鋼的分類一、鋼的分類（1 1）低合金鋼）低合金鋼 Me 5%Me 10%Me 10%1 1）碳素鋼）碳素鋼 2 2）合金鋼合金鋼（1 1）低碳鋼）低碳鋼 C 0.25%C 0.6%C 0.6%2. 2. 按質(zhì)量分類按質(zhì)量分類 P、S 0.030%1 1）普通鋼）普通鋼2 2）優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)

53、質(zhì)鋼3 3）高級優(yōu)質(zhì)鋼：高級優(yōu)質(zhì)鋼：S：使合金產(chǎn)生熱裂、熱脆缺陷使合金產(chǎn)生熱裂、熱脆缺陷P：使合金產(chǎn)生冷裂、冷脆缺陷使合金產(chǎn)生冷裂、冷脆缺陷P 0.045% S 0.055%P 0.040% S 0.045%3 3按用途分按用途分彈簧鋼、軸承鋼、耐熱鋼、耐蝕鋼等彈簧鋼、軸承鋼、耐熱鋼、耐蝕鋼等 。1 1）結(jié)構(gòu)鋼）結(jié)構(gòu)鋼2 2）工具鋼）工具鋼 3 3）特殊性能鋼）特殊性能鋼: : （1 1）工程結(jié)構(gòu)鋼）工程結(jié)構(gòu)鋼（2 2）機械制造用鋼）機械制造用鋼（1 1）碳素工具鋼）碳素工具鋼（2 2）合金工具鋼）合金工具鋼 二二 、碳素鋼碳素鋼 碳鋼碳鋼 碳對鋼的力學(xué)性能的影響碳對鋼的力學(xué)性能的影響1、化學(xué)

54、成分對碳鋼性能的影響、化學(xué)成分對碳鋼性能的影響碳素鋼碳素鋼:wC60HRC） 用途：做小型工、模具用途：做小型工、模具 牌號：用牌號：用 “ T”表示，其后面的一位或兩位表示表示，其后面的一位或兩位表示 鋼中平均含碳量的鋼中平均含碳量的千分數(shù)。千分數(shù)。 如：如：T8，T10，T10A，T12；后面后面A表示表示高級優(yōu)質(zhì)高級優(yōu)質(zhì) 碳素工具鋼一般均為優(yōu)質(zhì)鋼。見碳素工具鋼一般均為優(yōu)質(zhì)鋼。見P32表表1-6 低合金鋼：合金總含量較低（低合金鋼：合金總含量較低（3%）、含碳量）、含碳量（0.160.20）也較低的合金結(jié)構(gòu)鋼。）也較低的合金結(jié)構(gòu)鋼。熱處理：熱處理：退火或正火退火或正火 性能：性能：較高的強

55、度、塑性、韌性和耐磨性、較高的強度、塑性、韌性和耐磨性、 良好的焊接性。良好的焊接性。 用途：用途：橋梁、橋梁、汽車、汽車、鐵路、船舶、鍋爐、高鐵路、船舶、鍋爐、高 壓容器、鋼筋、礦用設(shè)備等壓容器、鋼筋、礦用設(shè)備等 分類：可焊接低合金高強度鋼分類：可焊接低合金高強度鋼、低合金耐侯鋼、低合金耐侯鋼、 低合金鋼筋鋼、鐵路用低合金鋼、礦用低合金鋼低合金鋼筋鋼、鐵路用低合金鋼、礦用低合金鋼 應(yīng)用最廣是應(yīng)用最廣是可焊接低合金高強度鋼，可焊接低合金高強度鋼， 其牌號表示方法與碳素結(jié)構(gòu)鋼相同。見其牌號表示方法與碳素結(jié)構(gòu)鋼相同。見P33表表1-7 四、合金鋼四、合金鋼1、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼分類及用途：低碳

56、合金結(jié)構(gòu)鋼用于分類及用途：低碳合金結(jié)構(gòu)鋼用于滲碳件滲碳件；中碳合金結(jié)構(gòu)鋼；中碳合金結(jié)構(gòu)鋼調(diào)調(diào)質(zhì)、滲氮件質(zhì)、滲氮件； 高碳合金結(jié)構(gòu)鋼用于制造高碳合金結(jié)構(gòu)鋼用于制造彈簧彈簧。 牌號：牌號：采用采用“數(shù)字數(shù)字+元素符號元素符號+數(shù)字數(shù)字” 來表示。來表示。 前面的數(shù)字表示前面的數(shù)字表示鋼的平均含碳量，以萬分之幾鋼的平均含碳量，以萬分之幾表示，如：平表示，如：平均含碳量為均含碳量為0.25%，以，以25表示；表示； 后面后面 的數(shù)字表示的數(shù)字表示合金的含量，合金的含量，以平均含量的以平均含量的百分之幾百分之幾表示，表示， 合金元素小于合金元素小于1 .5%時，編號中只標明元素，不標明含量如果時，編號中

57、只標明元素，不標明含量如果平均含量等于和大于平均含量等于和大于1.5%、2.5%、3.5%，則相應(yīng)的用，則相應(yīng)的用2、3、4.表示，如表示，如40Cr ：含：含0 .370.45%C、0.81.1%Cr的鉻鋼的鉻鋼 鋼中合金元素超過低合金鋼時鋼中合金元素超過低合金鋼時合金鋼合金鋼 屬于優(yōu)質(zhì)鋼和高級優(yōu)質(zhì)鋼屬于優(yōu)質(zhì)鋼和高級優(yōu)質(zhì)鋼2、合金工具鋼、合金工具鋼用途：制造刀具、量具、模具等，工作溫度達用途：制造刀具、量具、模具等，工作溫度達600。C分類分類：刀具、量具用鋼、耐沖擊工具用鋼、：刀具、量具用鋼、耐沖擊工具用鋼、 冷作模具鋼、熱作模具鋼冷作模具鋼、熱作模具鋼牌號牌號：平均含碳量：平均含碳量1.

58、0%時，不標出，時，不標出，1.0%時以時以千分之幾千分之幾表示。表示。高速鋼高速鋼例外，例外， 平均含碳量平均含碳量1.0%， Cr、Mn平均含量平均含量1.5%的合的合金工具鋼，金工具鋼， 9SiCr表示平均含碳量為表示平均含碳量為0.9%， Si 、 Cr平均含量平均含量1.5%的合的合金工具鋼，金工具鋼， W18Cr4V表示表示含碳量為含碳量為0.700.80%， W、Cr、V平均含量分平均含量分別為別為18%、4%、 1.5%的的高速鋼高速鋼 包括不銹鋼，耐熱鋼，耐磨鋼，磁鋼等。包括不銹鋼，耐熱鋼，耐磨鋼，磁鋼等。如：如：3Cr13，1Cr18Ni9等等 不銹鋼在石油、化工、食品、醫(yī)

59、藥、裝飾不銹鋼在石油、化工、食品、醫(yī)藥、裝飾 應(yīng)用最廣。應(yīng)用最廣。 合金鋼的各種化學(xué)成分、熱處理、用途合金鋼的各種化學(xué)成分、熱處理、用途見見P35表表1-8 選材的一般原則選材的一般原則1. 材料的材料的力學(xué)力學(xué)性能性能 在設(shè)計零件并進行選材時，應(yīng)根據(jù)零件的工作條件和在設(shè)計零件并進行選材時，應(yīng)根據(jù)零件的工作條件和損壞形式找出所損壞形式找出所選材料的主要選材料的主要力學(xué)力學(xué)性能指標性能指標，這是保證，這是保證零件經(jīng)久耐用的先決條件。零件經(jīng)久耐用的先決條件。2. 材料的工藝性能材料的工藝性能 材料的工藝性能的好壞對加工生產(chǎn)有直接的影響，材料的工藝性能的好壞對加工生產(chǎn)有直接的影響，因因此，應(yīng)選用其此

60、，應(yīng)選用其工藝性能優(yōu)良工藝性能優(yōu)良的材料，以便的材料，以便降低制造成本，降低制造成本，減少廢品的產(chǎn)生。減少廢品的產(chǎn)生。幾種重要的工藝性能如下：幾種重要的工藝性能如下：鑄造性能：包括流動性能、收縮、偏析等。鑄造性能：包括流動性能、收縮、偏析等。鍛造性能：包括可鍛性、抗氧化性等鍛造性能：包括可鍛性、抗氧化性等機械加工性：包括光潔度、切削加工性等機械加工性：包括光潔度、切削加工性等 一般來說，碳鋼的鍛造、切削加工性能較好，其機一般來說，碳鋼的鍛造、切削加工性能較好，其機械性能可以滿足一般零件的工作條件要求，因此械性能可以滿足一般零件的工作條件要求，因此碳鋼碳鋼的用途較廣的用途較廣。但其強度還不夠高，