黑色金屬碳鋼——含碳量＜2.11％的鐵碳合金。

合金鋼——為了改善鋼的力學(xué)性能或獲得某些特殊性能，有目的地在冶煉鋼的過程中加入一些元素，這些元素稱為合金元素。常用的合金元素有：錳、硅、鉻、鎳、鎢、釩、鈦、鋯、鈷、鋁、硼等。

鋼中常存雜質(zhì)元素對其性能的影響

一、有益元素1、硅：有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用,能脫氧。

但作為雜質(zhì)元素存在時其質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不超過0.5％。2、錳：脫氧、去硫,提高鋼的強(qiáng)度和硬度

作為雜質(zhì)元素存在時其質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不超過0.8％。二、有害元素1、硫：能引起鋼在熱加工時或高溫工作下開裂，易產(chǎn)生熱脆，但對改善鋼材的切削加工性能卻有利。2、磷：有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用,低溫韌性差，產(chǎn)生冷脆三、氣體元素

N：鋼中過飽和N在常溫放置過程中會發(fā)生時效脆化。加Ti、V、Al等元素可消除時效傾向。

O：鋼中的氧化物易成為疲勞裂紋源。

H：原子態(tài)的過飽和氫時將降低韌性,引起氫脆。當(dāng)氫在缺陷處以分子態(tài)析出時，會產(chǎn)生很高內(nèi)壓，形成微裂紋，其內(nèi)壁為白色，稱白點(diǎn)或發(fā)裂。鋼中白點(diǎn)

合金元素在鋼中的主要作用作用：1、固溶強(qiáng)化2、提高鋼的淬透性3、提高回火穩(wěn)定性4、彌散、細(xì)晶強(qiáng)化5、產(chǎn)生二次硬化6、引起高溫回火脆性一、合金元素在鋼中的存在形式（一）固溶體合金元素溶入鐵素體、奧氏體、馬氏體中，以固溶體的形式存在。固溶強(qiáng)化：鋼的強(qiáng)度、硬度升高，而塑性、韌性下降。鋼中與碳親合力很弱的非碳化物形成元素，如Si、Mn、Ni、Al、Co等都能溶于鐵素體而形成合金鐵素體，其固溶強(qiáng)化強(qiáng)化效果好，如圖所示（二）化合物鋼中形成的合金碳化物的類型主要有：合金滲碳體特殊碳化物：如：VC、TiC、NbC等。特殊碳化物比合金滲碳體具有更高的熔點(diǎn)、硬度與耐磨性，并且更為穩(wěn)定，不易分解。彌散強(qiáng)化：鋼的強(qiáng)度、硬度與耐磨性提高，但塑性、韌性下降，并有可能獲得某些特殊性能。根據(jù)合金元素形成碳化物的能力分類：（1）非碳化物形成元素：Ni、Si、Co、Al等。（2）碳化物形成元素：其強(qiáng)弱順序?yàn)椋篫r（鋯）、Ti、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe等。

弱碳化物元素:Fe、Mn。

中強(qiáng)碳化物元素:Cr、Mo、W。

強(qiáng)碳化物元素:V、Ti、Nb、Zr。二、合金元素對鐵碳平衡相圖的影響（一）對臨界溫度的影響降低臨界溫度A1、A3

擴(kuò)大γ區(qū)元素：Ni、Co、Mn、C、N、Cu等。

其中與γ－Fe無限互溶的元素鎳或錳的含量較多時，在室溫下保持為奧氏體組織，這類鋼又稱奧氏體鋼，如Ｍn13、1Cr18Ni9等均為奧氏體鋼。圖是錳對Fe—Fe3C相圖的影響。Mn元素對奧氏體區(qū)的影響提高臨界溫度A1、A3

擴(kuò)大鐵素體相區(qū)元素：Si、Cr、V、Ti、W、Mo等由于A1和A3溫度升高，這類鋼的淬火溫度也相應(yīng)地提高了。當(dāng)加入的元素超過一定含量后，則奧氏體可能完全消失，室溫下為鐵素體組織，這類鋼又稱為鐵素體鋼，如Cr17、Cr25、Cr28等不銹鋼均屬于鐵素體鋼圖為鉻對Fe—Fe3C相圖的影響

Cr

元素對奧氏體區(qū)的影響（二）對E、S點(diǎn)位置的影響幾乎所有的合金元素都使Fe—Fe3C相圖中的Ｓ點(diǎn)和Ｅ點(diǎn)向左移由于S點(diǎn)的左移，使共析成分降低，與同樣含碳量的亞共析鋼相比，組織中的珠光體數(shù)量增加，而使鋼得到強(qiáng)化。由于E點(diǎn)的左移，又會使發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變的含碳量降低，在C%較低時，使鋼具有萊氏體組織。如在高速鋼中，雖然含碳量只有0.7~0.8%,但是由于E點(diǎn)的左移,在鑄態(tài)下會得到萊氏體組織,成為萊氏體鋼。三、合金元素對鋼熱處理的影響（一）對鋼加熱時奧氏體形成過程的影響1.對奧氏體化的影響

a、絕大多數(shù)合金元素都起阻礙與延緩作用。因此，對大多數(shù)合金鋼熱處理時一般應(yīng)有較高的加熱溫度和較長的保溫時間。

b、Co、Ni等部分非碳化物使奧氏體的形成速度加快。

c、Al、Si、Mn等對奧氏體形成速度影響不大。

2.對奧氏體晶粒度的影響

a、強(qiáng)碳化物形成元素（Ti、V、Zr、Nb等）：強(qiáng)烈阻止奧氏體晶粒長大

b、W、Mo、Cr等：阻止奧氏體晶粒長大作用中等。

c、非碳化物形成元素（Ni、Si、Cu等）：阻止奧氏體晶粒長大作用微弱

d、Mn、P：促進(jìn)奧氏體晶粒長大。（二）對鋼冷卻時過冷奧氏體轉(zhuǎn)變過程的影響

除Co外,幾乎所有合金元素都增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性,推遲珠光體類型組織的轉(zhuǎn)變,使C曲線右移,即提高鋼的淬透性。常用提高淬透性的元素有：Mo、Mn、Cr、Ni、Si、B等。進(jìn)入下一節(jié)必須指出,加入的合金元素,只有完全溶于奧氏體時,才能提高淬透性。如果未完全溶解,則碳化物會成為珠光體的核心,反而降低鋼的淬透性。另外,兩種或多種合金元素的同時加入(如,鉻錳鋼、鉻鎳鋼等),比單個元素對淬透性的影響要強(qiáng)得多。除Co、Al外,多數(shù)合金元素都使Ms和Mf點(diǎn)下降。其作用大小的次序是：Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si。其中Mn的作用最強(qiáng),Si實(shí)際上無影響。Ms和Mf點(diǎn)的下降,使淬火后鋼中殘余奧氏體量增多。殘余奧氏體量過多時,可進(jìn)行冷處理(冷至Mf點(diǎn)以下),以使其轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體;或進(jìn)行多次回火,這時殘余奧氏體因析出合金碳化物會使Ms、Mf點(diǎn)上升,并在冷卻過程中轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體(即發(fā)生所謂二次淬火)。（三）對淬火鋼回火過程的影響

回火抗力的增加

二次硬化的產(chǎn)生

產(chǎn)生回火脆性

提高鋼的回火穩(wěn)定性

1、合金元素在回火過程中推遲了馬氏體的分解和殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變，提高了鐵素體的再結(jié)晶溫度，使碳化物難以聚集長大而保持較大的彌散度，從而提高了鋼對回火軟化的抗力，即提高了鋼的回火穩(wěn)定性。

2、Si可提高鋼的低溫回火穩(wěn)定性，使相同回火溫度下的合金鋼的硬度高于碳鋼。

合金元素一般均使殘余奧氏體分解溫度升高，其中Cr、Mn、Si的作用顯著。合金元素還可提高鐵素體的再結(jié)晶溫度，能使馬氏體形態(tài)保持到很高溫度，其中W、Mo、Cr、V、Co作用顯著。產(chǎn)生二次硬化一些Mo、W、V含量較高的高合金鋼回火時,硬度不是隨回火溫度升高而單調(diào)降低,而是到某一溫度(約400℃)后反而開始增大,并在另一更高溫度(一般為550℃左右)達(dá)到峰值。

W、Mo、V等碳化物在550℃時,使鋼達(dá)到最高硬度,產(chǎn)生二次硬化。二次硬化現(xiàn)象與回火析出物的性質(zhì)有關(guān)。當(dāng)回火溫度低于450℃時，鋼中析出滲碳體；在450℃以上滲碳體溶解,鋼中開始沉淀出彌散穩(wěn)定的難熔碳化物Mo2C、W2C、VC等，使硬度重新升高，稱為沉淀硬化?；鼗饡r冷卻過程中殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的二次淬火也可導(dǎo)致二次硬化。合金元素對第二類回火脆性的影響

Mn、Ni、Cr都會促進(jìn)第二類回火脆性。

Cr-Ni鋼的回火脆性示意圖

防止第二類回火脆性的產(chǎn)生的方法:在500～600℃快速冷卻。加入合金元素W、Mo。

鋼的分類與編號1．按化學(xué)成分分類一、鋼的分類（1）低合金鋼Me<5%（2）中合金鋼Me=5-10%（3）高合金鋼Me>10%1）碳素鋼2）合金鋼（1）低碳鋼C<0.25%（2）中碳鋼C=0.25-0.6%（3）高碳鋼C>0.6%2.按質(zhì)量分類

P、S<0.030%1）普通鋼2）優(yōu)質(zhì)鋼3）高級優(yōu)質(zhì)鋼：P<0.045%S<0.055%P<0.040%S<0.045%（1）平爐鋼（2）轉(zhuǎn)爐鋼（3）電爐鋼3．按用途分彈簧鋼、軸承鋼、耐熱鋼、耐蝕鋼等。1）結(jié)構(gòu)鋼2）工具鋼

3）特殊性能鋼:（1）工程結(jié)構(gòu)鋼（2）機(jī)械制造用鋼（1）碳素工具鋼（2）合金工具鋼4．按冶煉方法二、鋼的牌號表示方法1．碳鋼1）碳素結(jié)構(gòu)鋼：如Q235-A-F“Q”為“屈”字漢拼字首，后面數(shù)字為屈服強(qiáng)度（MPa），

A、B、C、D表示質(zhì)量等級，依順序質(zhì)量提高。F、b、Z、TZ依次表示沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼、特殊性能鋼。2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：如45、40Mn等兩位數(shù)字表示鋼的平均含碳量，以0.01%為單位。符號

“Mn”表示含錳量較高。3）碳素工具鋼：如T8、T8A等“T”為“碳”字漢拼字首，后面數(shù)字表示鋼的平均含碳量，以0.1%為單位?！癆”表示高級優(yōu)質(zhì)。2．合金鋼1）合金結(jié)構(gòu)鋼：如60Si2Mn、GCr15SiMn

前面數(shù)字表示鋼的平均含碳量，以萬分之幾表示；后

面的數(shù)字表示合金元素含量，以百分之幾表示，含量少于1.5%,不標(biāo)出；若為高級優(yōu)質(zhì)鋼，鋼號后加“A”；滾動軸承鋼

在前面加“G”。2）合金工具鋼：如5CrMnMo、CrWMn

平均含碳量≥1.0%不標(biāo)出，＜1.0%時以千分之幾表示；高速鋼不標(biāo)含碳量。3）特殊性能鋼：如2Cr13、0Cr18Ni9

平均含碳量以千分之幾表示，但當(dāng)平均含碳量

≤0.03%及≤0.08%時，前面分別加“00”及“0”。

結(jié)構(gòu)鋼

根據(jù)使用性能特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)鋼可分為工程用鋼和機(jī)器用鋼兩大類。①工程用鋼大都是用普通碳素鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼制造，這類鋼一般不進(jìn)行熱處理。②機(jī)器制造用鋼大都是用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼制造，這類鋼一般要進(jìn)行熱處理。一、碳素結(jié)構(gòu)鋼（一）普通質(zhì)量碳素結(jié)構(gòu)鋼①碳素結(jié)構(gòu)鋼通常軋制成鋼板和各種型材（圓鋼、方鋼、

扁鋼、角鋼、槽鋼工字鋼、鋼筋等）供應(yīng)。②碳素結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能一般能滿足普通機(jī)械零件及工程結(jié)

構(gòu)要求，因此用量很大，約占鋼材總量的70%。③這類鋼的牌號有：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275

等。Q195、Q215、Q235、Q255均屬低碳鋼，塑性、

焊接性能好，常用于受力不大的零件。其中Q235鋼應(yīng)用最廣。Q275鋼屬中碳鋼，可用作承受中等應(yīng)力的普通零件。（二）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼常用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼主要性能和用途如下：①08F鋼含碳量低，成本低，主要用于制造用量大的沖壓零

件。②10～25鋼也有良好的冷沖壓性和焊接性，可用于制造表

面要求耐磨并能承受沖擊載荷的零件。③35～55鋼屬中碳鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后可獲得良好的綜合力

學(xué)性能，主要用于制造齒輪和軸類等零件。④60～85鋼主要用于制造彈簧等。二、低合金結(jié)構(gòu)鋼①低合金結(jié)構(gòu)鋼是在低碳鋼的基礎(chǔ)上，加入少量合金元素發(fā)

展而來的。例如在Q235鋼中加入適量Mn形成16Mn，其抗拉強(qiáng)度約提

高50%。②常用的牌號有：16Mn、15MnV、15MnTi等。16Mn是典型鋼號。它發(fā)展最早，用的最多，產(chǎn)量最大。目

前有16Mn派生鋼種，如16MnRe、16MnCu等。這類鋼多

用于船舶、車輛、橋梁等大型鋼結(jié)構(gòu)。15MnV、15MnTi主要用于大型結(jié)構(gòu)、中壓容器等。

三、表面硬化鋼1、概述通過某種熱處理工藝獲得表面堅(jiān)硬耐磨而心部韌性較好的零件。1）承受沖擊、接觸應(yīng)力較大、要求耐磨低碳、低合金鋼＋滲碳淬火＋低溫回火2）載荷平穩(wěn)，要求耐磨中碳、中碳合金鋼＋感應(yīng)加熱淬火＋低溫回火。3）機(jī)床主軸、絲杠和發(fā)動機(jī)曲軸等滲氮處理，熱處理變形小，尺寸精確。2、滲碳鋼1）工作條件與性能要求承受強(qiáng)烈摩擦磨損和較大沖擊載荷如汽車變速齒輪、內(nèi)燃機(jī)凸輪、活塞銷等要求表面硬且耐磨，心部具有較高的韌性和強(qiáng)度。2）成分特點(diǎn)低碳WC=0.1~0.25%Cr、Mn、Ni、Si、B，淬透性↑，強(qiáng)化F；W、Mo、V、Ti，細(xì)化晶粒，進(jìn)一步提高淬透性。3）熱處理特點(diǎn)預(yù)處理正火提高硬度、改善切削加工性，均勻組織、細(xì)化晶粒。終處理滲碳淬火＋低溫回火表層：M回+粒狀碳化物+AR少心部：低碳M回+F少(淬透)或F+P(未淬透)4）常用滲碳鋼低淬透性WMe<2%20、20Cr，套筒、活塞銷等小型零件；中淬透性WMe=2~5%20CrMnTi，汽車變速齒輪、活塞銷等；高淬透性WMe>5%18Cr2Ni4WA，航空發(fā)動機(jī)變速齒輪、軸等。3、滲氮鋼材料：含碳量較低的中碳鉻鉬鋁鋼（35CrMo、42CrMo、38CrMoAlA等）。工藝：調(diào)質(zhì)、切削加工、氮化。特點(diǎn)：1）表面硬度高，耐磨性好；2）耐熱性好，耐腐蝕；3）疲勞強(qiáng)度高，缺口敏感性好；4）氮化溫度低，變形小，高精度零件。四、調(diào)質(zhì)鋼1、工作條件與性能要求機(jī)床主軸、汽車半軸、曲軸連桿、螺栓等；承受拉、壓、扭、彎等交變應(yīng)力，沖擊載荷和摩擦磨損。要求具有較高的強(qiáng)度，良好的塑、韌性，既綜合的力學(xué)性能。2、化學(xué)成分特點(diǎn)1）中碳WC=0.25~0.50%太低，強(qiáng)度不足；過高，韌性不夠。2）合金化原則Cr、Ni、Mn、Si、B，↑淬透性，固溶強(qiáng)化；W、Mo、V、Ti，細(xì)化晶粒，防止回火脆性；W、Mo、V、Cr，Si，提高回火穩(wěn)定性。3、熱處理特點(diǎn)1）預(yù)先熱處理調(diào)整硬度、便于切削，細(xì)化晶粒、均勻組織。Me低，正火、退火Me高，正火＋高回，粒狀珠光體。2）最終熱處理調(diào)質(zhì)，局部表面淬火＋低回或氮化（38CrMoAl）。4、常用調(diào)質(zhì)鋼1）低淬透性：45、40Cr等，2）中淬透性：35CrMo、38CrMoAlA等。3）高淬透性：加入Ni、Cr等合金元素，提高淬透性，防止回火脆性。如40CrNiMoA用于航空發(fā)動機(jī)渦輪軸、壓氣機(jī)軸等。五、彈簧鋼1、工作條件和性能要求吸收沖擊能量，緩沖、減振、儲能。性能要求：1）高強(qiáng)度和高的屈強(qiáng)比—彈性變形、承載；2）高的疲勞強(qiáng)度—交變應(yīng)力；3）一定的塑、韌性—成形、沖擊載荷；4）耐熱性和耐蝕性—高溫、腐蝕條件。2、化學(xué)成分特點(diǎn)1）高碳碳鋼：WC=0.6~0.9%合金鋼：WC=0.45~0.7%2）合金化Si、Mn、Cr，提高淬透性，強(qiáng)化F，提高回火穩(wěn)定性；W、V、Cr，細(xì)化晶粒、淬透性、高溫強(qiáng)度和韌性。3、加工成型與熱處理1）熱成型：≥10mm加熱淬火溫度＋50～80℃，熱卷成型→淬火＋中溫回火，組織T’，40～48HRC。2）冷成型：<10mm⑴鉛浴等溫冷拔鋼絲：鋼絲加熱A化，500～550℃鉛浴等溫，獲得S組織，強(qiáng)度高，冷拔、冷卷＋低溫回火；⑵油淬回火鋼絲：冷拔，淬火＋中溫回火，冷卷＋低溫回火；⑶退火鋼絲：冷卷，淬火＋中溫回火。4、常用彈簧鋼65Mn、60Si2Mn，用于汽車、拖拉機(jī)；50CrVA，綜合性能好，大、重要彈簧。六、滾動軸承鋼1、工作條件和性能要求點(diǎn)線接觸，承受交變載荷、局部壓應(yīng)力，摩擦磨損，接觸疲勞。性能要求：高的屈服強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度，高硬度和耐磨性，足夠的韌性和淬透性，一定的耐蝕性。2、化學(xué)成分1）高碳WC=0.95~1.05%，高碳M，硬、耐磨；2）合金化WCr=0.4~1.65%，↑淬透性，合金滲碳體細(xì)小、均勻，提高耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度。WCr>1.65%，AR↑，HB↓，尺寸穩(wěn)定性。Si、Mn、Mo、V，↑淬透性和強(qiáng)度，耐磨。3、熱處理特點(diǎn)1）預(yù)先熱處理正火＋球化退火消除網(wǎng)狀碳化物，球化體組織，便于切削加工，為終處理作準(zhǔn)備。2）最終熱處理淬火＋低溫回火M回+碳化物+AR，61～65HRC。4、加工工藝路線一般軸承：軋制鍛造→球化退火→機(jī)加工→淬火→低溫回火→磨削→成品；精密軸承：軋制鍛造→球化退火→機(jī)加工→淬火→冷處理→低溫回火→時效處理→磨削→時效處理→成品。5、常用軸承鋼1）含鉻軸承鋼GCr9、GCr15，數(shù)字代表Cr的千分?jǐn)?shù)。2）無鉻軸承鋼GMnMoVRe等，性能、用途同GCr15。6、其它軸承鋼：滲碳軸承鋼，礦山機(jī)械承受沖擊磨損；不銹軸承鋼，石油、化工、造船等腐蝕介質(zhì)；高溫軸承鋼，航空、航天高溫高負(fù)荷環(huán)境。

工具鋼一、工具鋼的特點(diǎn)1、用途與性能要求制造刃、模、量具等工作條件：局部受壓、磨損性能要求：高硬度、耐磨——又取決于M的硬度和碳化物的性質(zhì)、數(shù)量、分布。2、化學(xué)成分1）高碳：WC=0.7~1.5%，提高M(jìn)片硬度。2）合金化原則Cr、W、Mo、V，提高淬透性、硬度、熱硬性；Mn、Ni、Si，提高淬透性、回火穩(wěn)定性、減少變形等；WS、P<0.02~0.03%。3、組織形態(tài)1）預(yù)處理球化退火，細(xì)小、均勻、顆粒狀碳化物，改善切削加工性，提高耐磨性，防止淬火晶粒粗大、變形、開裂等。2）最終熱處理淬火＋低溫回火，M回+Fe3C細(xì)+AR少二、刃具鋼1、工作條件與性能要求切削力—產(chǎn)生沖擊、振動，摩擦—產(chǎn)生切削熱、磨損。失效形式：磨損、卷刃、崩刃、折斷等。性能要求：高硬度與耐磨性，高的紅硬性，足夠的強(qiáng)度、塑性與韌性。2、碳素工具鋼WC=0.65~1.35%，溫度<200℃。T8(T8A)、T10(T10A)、T12(T12A)等。淬火＋低溫回火，58～64HRCM回+Fe3C細(xì)+AR少鏨子、鑿子、小鉆頭、絲錐、銼刀、鋸條等低速切削刀具。種類牌號HRC紅硬性℃應(yīng)用碳素工具鋼T10A60-64200手工刀具。如銼刀、鋸條等低合金工具鋼9SiCr,CrWMn60-65250-300復(fù)雜的手工刀具和低速機(jī)用刀具，如鉸刀等高速鋼W18Cr4V62-69540-650高速機(jī)用刀具。如車刀等4、高速工具鋼1）化學(xué)成分WC=0.70~1.65%，高硬、耐磨大量Me：Cr提高淬透性；W、Mo↑紅硬性，↑回火穩(wěn)定性，500～600℃回火，產(chǎn)生W2C、Mo2C二次硬化；VVC耐磨性。2）熱加工與熱處理大量Me，產(chǎn)生Ld’，呈魚骨狀。鍛造：反復(fù)鍛打擊碎預(yù)處理：退火，球化，↓HB，利于切削加工，S+粒狀碳化物終處理：淬火＋回火：W18Cr4V淬火、回火工藝加熱~600℃、~800℃預(yù)熱，1270~1280℃油淬或鹽浴分級淬火，M+K粒+AR圖7－5M18Cr4V淬火、回火工藝曲線時間溫度t/

C~600580~8001280空冷560560空冷空冷560空冷油冷560℃三次回火，M回+K粒+ARM回+K粒+AR63~65HRC3）常用牌號W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2500～600℃保持高硬度，用于中（高）速切削刀具、冷沖模具等。特殊性能鋼一、不銹鋼1、耐蝕機(jī)理1）腐蝕的概念金屬表面與周圍介質(zhì)相互作用，使金屬基體逐漸遭到破壞的現(xiàn)象。包括化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。2）提高不銹鋼耐蝕性的途徑⑴.形成保護(hù)膜加入Cr、Ni、Al等形成Cr2O3、SiO2、Al2O3等致密的保護(hù)膜。⑵.形成均勻單相組織加入Cr、Ni、Mn等合金元素，使鋼在常溫下得到單相F和A。⑶.提高固溶體基體的電極電位。2、化學(xué)成分特點(diǎn)1）低碳0.1～0.2％，減少碳化物的形成；2）Me：Cr—↑氧化介質(zhì)中的耐蝕性；Ni、Mo—↑氧化和非氧化介質(zhì)中的耐蝕性；Cu(WCu=2~4%)—↑A不銹鋼在稀硫酸中的抗蝕性；Mn、N—↑有機(jī)酸中的耐蝕性；Ti、Nb—防止晶間腐蝕，提高強(qiáng)度。3、常用不銹鋼1）M不銹鋼WC=0.1~0.45%，WCr=12~14%較高的力學(xué)性能，一定的耐蝕性。1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等；用于汽輪機(jī)葉片、噴嘴、閥門、鍋爐管附件、醫(yī)療器械等。2）F不銹鋼WC<0.15%，WCr=12~30%單相F，不能熱處理強(qiáng)化，其耐蝕性、高溫抗氧化性、塑性和焊接性好，但強(qiáng)度低。0Cr13、1Cr17、1Cr13Ti等；用于化工設(shè)備、容器和管道等。3）A不銹鋼WC很低，WCr=18~25%，WNi=8~20%具有良好的韌性、塑性、冷變形性、焊接性，優(yōu)良的耐蝕性。為獲得單相A，采用固溶處理（1100℃加熱、水冷）。1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti等；用于醫(yī)療器械、耐酸容器等。4）F-A不銹鋼（雙相鋼）WCr=18~26%、WNi=4~7%，再加入Mn、Mo、Si等，1000~1100℃淬火，獲得F+A組織。A—降低脆性，提高可焊性、韌性等；F—提高A鋼的σS、抗晶間腐蝕能力等。用于石化熱交換器、冷凝器等。三、耐磨鋼1、化學(xué)成分高碳：WC=1.0~1.3%，強(qiáng)度、硬度、耐磨；高錳：WMn=11~14%，獲得A組織，硬化。2、熱處理水韌處理—加熱1000～1100℃，保溫、水冷，獲得單相A組織。3、應(yīng)用特點(diǎn)σS/σb↓，δ、ak好，HB↓壓力、摩擦、沖擊產(chǎn)生塑性變形，表面由A→M，硬、耐磨。用于履帶、鏟齒、球磨機(jī)襯板等。4、常用牌號。ZGMn13-1（~4）。鑄鐵一、鑄鐵的特征WC>2.11%，具有共晶反應(yīng)，雜質(zhì)元素Si、Mn、S、P等含量比碳鋼多。鑄鐵熔煉簡便，成本低；強(qiáng)度、塑性和韌性較低；鑄造性能優(yōu)良，很高的減摩性和耐磨性，良好的消振性和切削加工性及缺口敏感性等。1、鑄鐵的組織特征1）鑄鐵的分類按碳的存在形式分：⑴白口鑄鐵Fe3C存在，硬而脆，煉鋼、可鍛鑄鐵的原料；⑵灰口鑄鐵游離的石墨“G”；⑶麻口鑄鐵Fe3C+G按石墨的形態(tài)分：灰鑄鐵G片球墨鑄鐵G球可鍛鑄鐵G團(tuán)蠕墨鑄鐵G蠕蟲狀2）石墨的構(gòu)造特殊的簡單六方晶格石墨的晶體結(jié)構(gòu)2、鑄鐵的石墨化1）Fe—C雙重相圖G析出：由鐵水、A中析出Fe3C，F(xiàn)e3C高溫分解出G，符合Fe—Fe3C相圖；由鐵水、A中析出G，符合Fe—G相圖鐵碳合金雙重相圖1600150014001300120011001000900

800700

600

500溫度t/℃01.02.03.04.05.06.0Wc%鐵碳合金雙重相圖GFLAL+AC4.3E2.11L+δδS0.77F+ANAFK727℃1148℃δ+AS’0.68738℃C’4.26E’2.08F’K’1154℃介穩(wěn)定系穩(wěn)定系3）影響石墨化的因素⑴.化學(xué)成分C、Si強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化，太多，石墨會粗大；S強(qiáng)烈阻止石墨化，嚴(yán)格控制；⑵.冷卻速度冷速慢，有利于G，澆注溫度高，V↓。3、石墨形態(tài)及其對鑄鐵組織和性能的影響1）石墨形態(tài)對鑄鐵組織的影響石墨對基體起了一個割裂作用灰鑄鐵基體強(qiáng)度的利用率<30～50％；可鍛鑄鐵基體強(qiáng)度的利用率40～70％；球墨鑄鐵基體強(qiáng)度的利用率70～90％。石墨形態(tài)對鑄鐵組織和性能的影響.12）石墨形態(tài)的控制⑴.冷卻速度V↑，石墨片細(xì)小；⑵.化學(xué)元素Mg等阻礙G片析出，呈球狀或蠕蟲狀；Cr、W、Mo、V等減少G數(shù)量，細(xì)化基體；C、Si、Cu、Ni等促進(jìn)石墨化；⑶.變質(zhì)處理非自發(fā)晶核，細(xì)化石墨；⑷.石墨化方式液相結(jié)晶，G片，退火，G團(tuán)，孕育處理等。4、鑄鐵的良好性能1）良好的鑄造性能；2）切削加工性能優(yōu)異；3）減振性能良好；4）減摩性良好；5）缺口敏感性小。二、常用鑄鐵的特點(diǎn)1、灰鑄鐵——G片1）組織：碳鋼基體+片狀石墨F+G片，F(xiàn)+P+G片，P+G片2）成分WC=2.7~3.6%，WSi=1.0~2.5%，WMn=0.5~1.3%，WS≤0.15%，WP≤0.3%F基體灰鑄鐵P基體灰鑄鐵F＋P基體灰鑄鐵3）性能良好的鑄造性、切削加工性、減振性和耐磨性，低的缺口敏感性。4）鑄鐵的孕育處理鐵水＋孕育劑—硅鐵、硅鈣合金人工晶核，形成細(xì)小、均勻G片和細(xì)化基體σb高，塑、韌性較好。5）常用牌號、用途HT

×××最低抗拉強(qiáng)度σb/MPa“灰鐵”HT200，σb≥200MPa用于機(jī)床床身、箱體、底座等。6）熱處理a.去應(yīng)力退火消除鑄造應(yīng)力，500~550℃保溫2~8h，爐冷或空冷；b.消除白口組織，850~950℃保溫2~5h，爐冷到500~550℃出爐空冷。c.表面淬火提高表面的硬度和耐磨性。2、球墨鑄鐵——G球1）組織F+G球，F(xiàn)+P+G球，P+G球2）成分WC=3.6~4.0%，WSi=2.0~3.2%，WMn=0.31~0.8%，WS<0.07%，WP≤<0.1%，WMg=0.03~0.08%F基體球墨鑄鐵F＋P基體球墨鑄鐵P基體球墨鑄鐵B下基體球墨鑄鐵3）優(yōu)越的性能σ0.2超過任何鐵碳合金，屈強(qiáng)比高于碳鋼，疲勞強(qiáng)度同碳鋼，小能量多次沖擊韌性高于碳鋼，耐磨、耐蝕性高于鋼，塑性、韌性低于鋼而高于其他鑄鐵。4）常用牌號QT

×××—××最低延伸率％最低抗拉強(qiáng)度σb/MPa“球鐵”

如QT600-03，σb≥600MPa，δ≥3％受力復(fù)雜，閥門、機(jī)座、汽車后橋、內(nèi)燃機(jī)曲軸、連桿等。⑸.熱處理、用途基體強(qiáng)度利用率高，可熱處理強(qiáng)化和合金化改變基體組織。鋼的熱處理都可用⑴.

退火消除鑄造應(yīng)力和白口組織，改善切削加工性；⑵.正火獲得珠光體型基體組織，細(xì)化晶粒，提高鑄件的力學(xué)性能。⑶.

淬火①.淬火＋低溫回火，M回+AR少+G球硬、耐磨，滾動軸承套圈、油泵芯