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1、第第 7 7 章章 钢铁材料钢铁材料7.1 钢铁材料及其基本组织钢铁材料及其基本组织由由铁或以或以铁为主形成的材料称主形成的材料称为钢铁材料，它占据金属材材料，它占据金属材料料总量的量的95%以上。以上。钢铁材料由于材料由于综合性能良好、品种多且合性能良好、品种多且价格低廉，广泛价格低廉，广泛应用于汽用于汽车制造制造业。7.1.1 钢铁材料概述钢铁材料概述根据碳的根据碳的质量分数（量分数（）不同，）不同，钢铁材料可分材料可分为工工业纯铁（）、）、钢（）和白口）和白口铸铁（）。）。钢铁中除了含有中除了含有铁碳元素之外碳元素之外还有少量的有少量的锰、硅、硫、磷等、硅、硫、磷等杂质元素，其中元素，其
2、中锰和硅是有益元素，但硫和磷是有害元素，需要和硅是有益元素，但硫和磷是有害元素，需要严格控制其含量。格控制其含量。钢按照化学成分可分按照化学成分可分为碳素碳素钢和合金和合金钢；按照冶金；按照冶金质量（有害元素硫量（有害元素硫和磷的和磷的质量分数量分数 ）可分）可分为普通普通钢（）、）、优质钢（）、高）、高级优质钢（）和）和特特级优质钢（）；按照用途可分）；按照用途可分为结构构钢、工具、工具钢和特殊性能和特殊性能钢等。等。在市在市场上供上供应的的钢材种材种类一般一般为板材（中厚板材（中厚钢板、薄板、薄钢板、板、钢带和硅和硅钢片）、管材（无片）、管材（无缝钢管和管和焊接接钢管）、型材（管）、型材（
3、圆钢、扁扁钢、方、方钢、角、角钢、工字、工字钢和槽和槽钢等）、等）、线材及其他异形材及其他异形钢材。材。7.1.2 钢铁材料的基本组织钢铁材料的基本组织铁碳合金在液碳合金在液态时铁、碳可以无限互溶；在固、碳可以无限互溶；在固态时根据碳的根据碳的质量分数不同，量分数不同，碳可以溶解在碳可以溶解在铁中形成固溶体，也可以与中形成固溶体，也可以与铁形成化合物，或者形成由固溶体形成化合物，或者形成由固溶体与化合物与化合物组成的机械混合物。成的机械混合物。铁碳合金在固碳合金在固态下的基本下的基本组织有有铁素体、奥氏素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体等，如表体、渗碳体、珠光体和莱氏体等，如表7-1所示。所
4、示。7.2 钢的热处理钢的热处理汽汽车机械零件的机械零件的热处理通常是指将各种材料制成的零件加理通常是指将各种材料制成的零件加热到相到相变温度以上，使材料温度以上，使材料组织发生相生相变，再通，再通过不同的冷却方法使金不同的冷却方法使金属的属的组织再再发生相生相变的工的工艺过程。程。热处理可以理可以显著提高著提高钢的机械的机械性能，消除毛坯中的缺陷，改善其工性能，消除毛坯中的缺陷，改善其工艺性能，性能，为后后续工序做工序做组织准准备。1热处理的作用理的作用2热处理的原理热处理的原理任何一种任何一种热处理工理工艺都是由加都是由加热、保温和冷、保温和冷却三个却三个阶段段组成的。成的。热处理工理工艺
5、过程可用在程可用在温度温度时间坐坐标系中的曲系中的曲线图表示，表示，这种曲种曲线称称为热处理工理工艺曲曲线，如，如图7-3所示。所示。加热对钢加热是为了获得奥氏体。钢在加热时，为了得到细小均匀的奥氏体晶粒，必须严格控制加热温度和保温时间，以便在冷却后获得高性能的组织。保温保温的目的是保证零件烧透，防止脱碳、氧化等。保温的时间和介质的选择与零件的尺寸和材质有直接关系，一般零件尺寸越大，保温时间越长。冷却冷却是热处理的关键工序，成分相同的钢经加热获得奥氏体组织后，以不同的速度冷却时，将获得不同的力学性能。3热处理的分类热处理的分类根据根据热处理的目的和工理的目的和工艺方法的不同，方法的不同，热处理
6、可分理可分为：热处理理 普通普通热处理理退火、正火、淬火、回退火、正火、淬火、回火火表面表面热处理理表面淬火表面淬火火焰加火焰加热、感感应加加热（低（低频、中、中频、高高频）化学化学热处理理渗碳、渗碳、渗氮、碳氮共渗等渗氮、碳氮共渗等3热处理的分类热处理的分类按其工序位置不同，按其工序位置不同，热处理工理工艺可分可分为预备热处理和最理和最终热处理。理。图7-4所示所示为W18Cr4V钢热处理工理工艺曲曲线。预备热处理预备热处理的目的是改善理的目的是改善锻造、造、铸造和造和焊接等毛坯件的接等毛坯件的组织，消除内部消除内部应力，力，为后后续的机加的机加工或工或进一步的一步的热处理做准理做准备，常用
7、的常用的预备热处理方法有退火理方法有退火和正火。和正火。最终热处理最最终热处理是零件加工的最理是零件加工的最终工序，其目的是使工序，其目的是使经过成型工成型工艺，达到形状和尺寸要求的零，达到形状和尺寸要求的零件性能达到所需要的使用性能，件性能达到所需要的使用性能，常用方法有淬火和回火。常用方法有淬火和回火。4钢的临界转变温度钢的临界转变温度图7-5所示的曲所示的曲线表示加表示加热与冷却与冷却时碳碳钢各各临界温度的界温度的实际位置。共析位置。共析钢加加热到到 以上温度以上温度时，全部，全部转变为奥氏奥氏体；而体；而亚共析共析钢必必须加加热到到 以上；以上；过共析共析钢必必须加加热到到 以上才能以
8、上才能获得得单相奥氏体。相奥氏体。通常将加通常将加热时的的实际临界温度加界温度加标字字母母“c”，如，如 等；将冷却等；将冷却时的的实际临界温度加界温度加标字母字母“r”，如，如 等。等。7.2.2 常用热处理工艺常用热处理工艺退火是将退火是将钢加加热到适当温度，到适当温度，经过一定一定时间的保温，然后的保温，然后缓慢冷却慢冷却（一般（一般为随炉冷却），以随炉冷却），以获得接近平衡得接近平衡组织的的热处理工理工艺。其主要目。其主要目的是减少的是减少钢锭、铸件、件、锻坯等的化学成分及坯等的化学成分及组织的不均匀性，同的不均匀性，同时细化晶粒，降低硬度，消除内化晶粒，降低硬度，消除内应力，力，为淬
9、火做好淬火做好组织准准备。根据。根据钢的成的成分、退火工分、退火工艺和目的不同，退火可分和目的不同，退火可分为完全退火、等温退火、球化退完全退火、等温退火、球化退火、均匀化退火和去火、均匀化退火和去应力退火等，它力退火等，它们各自的工各自的工艺曲曲线如如图7-6所示。所示。1退火退火1退火退火完全退火是将工件加完全退火是将工件加热到到 以上以上3050，保温一段，保温一段时间后随炉后随炉缓慢冷却（或埋入干沙、石灰慢冷却（或埋入干沙、石灰中）的退火工中）的退火工艺。（1）完全退火等温退火是将等温退火是将亚共析共析钢加加热到到 以上以上3050，而将，而将过共析共析钢加加热到到 以上以上3050，
10、保，保温后快冷到温后快冷到 以下的某一温度保温，待相以下的某一温度保温，待相变完成后出炉空冷。完成后出炉空冷。（2）等温退火）等温退火球化退火是将球化退火是将钢中渗碳体球状化的退火工中渗碳体球状化的退火工艺。（3）球化退火均匀化退火是把合金均匀化退火是把合金钢钢锭或或铸件加件加热到到 以上以上150200，保温，保温1015 h后后缓慢冷却的慢冷却的热处理工理工艺。（4）均匀化退火去去应力退火是将工件力退火是将工件缓慢加慢加热到到 以下以下100200，保温一定，保温一定时间后随炉后随炉缓冷至冷至200 再出炉再出炉冷却。冷却。（5）去应力退火2正火正火正火是将正火是将钢材或材或钢件加件加热
11、（对于于亚共析共析钢）或）或 （对于于过共析共析钢）以上以上3050，保温适当，保温适当时间后，使之完全奥氏体化，然后在空气中均后，使之完全奥氏体化，然后在空气中均匀冷却，以得到珠光体匀冷却，以得到珠光体组织的的热处理工理工艺。正火与退火的主要区。正火与退火的主要区别在于在于冷却速度不同，正火冷却速度冷却速度不同，正火冷却速度较大，得到的珠光体大，得到的珠光体组织很很细（参（参见图7-8），因而），因而强度和硬度也度和硬度也较高。高。2正火正火正火主要有以下几方面的正火主要有以下几方面的应用。用。所有所有钢件通件通过正火，均可使晶粒正火，均可使晶粒细化，而化，而对于于过共析共析钢，经正火正火处
12、理后可消除理后可消除对性能影响不利的网状二次渗碳体，性能影响不利的网状二次渗碳体，以保以保证球化退火球化退火质量。量。（1）消除网状二次渗碳体）消除网状二次渗碳体对于机械性能要求不高的汽于机械性能要求不高的汽车机械机械结构构钢零件，零件，经正火正火处理后理后获得的性能即可得的性能即可满足使用要求，此足使用要求，此时可将正火作可将正火作为最最终热处理工理工艺。（2）作）作为最最终热处理理图7-9所示所示为汽汽车零件用零件用钢的几种的几种热处理工理工艺与硬度的关与硬度的关系，系，图中影中影线部分部分为适于切削加工的硬度范适于切削加工的硬度范围。在。在实际生生产中，通常按照硬度要求来中，通常按照硬度
13、要求来选用合适的用合适的热处理方法。理方法。（3）改善切削加工性能）改善切削加工性能3淬火淬火淬火是指将淬火是指将钢加加热到到 或或 以上以上3050，保温后适当的温度，保温后适当的温度进行快行快速冷却，使奥氏体速冷却，使奥氏体转变为马氏体（或下氏体（或下贝氏体）的氏体）的热处理工理工艺。淬火的。淬火的目的是提高目的是提高钢的力学性能，其的力学性能，其实质是奥氏体化后是奥氏体化后进行行马氏体氏体转变（或下（或下贝氏体氏体转变）。淬火是）。淬火是强化化钢件最主要也是最常用的件最主要也是最常用的热处理方法。理方法。（1）钢的淬火工艺）钢的淬火工艺淬火温度即零件奥氏体化的温度，是淬火的主要工淬火温度
14、即零件奥氏体化的温度，是淬火的主要工艺参数之一，参数之一，图7-11（a）所）所示示为碳碳钢零件的淬火温度范零件的淬火温度范围。淬火加淬火加热温度的温度的选择。为了保了保证得到得到马氏体氏体组织，淬火速度必，淬火速度必须大于大于临界冷却速度界冷却速度，但冷却速度，但冷却速度过快快往往会引起工件往往会引起工件变形和开裂。如形和开裂。如图7-11（b）所示，理想的冷却速度）所示，理想的冷却速度应只在曲只在曲线C鼻尖鼻尖处快冷，而在快冷，而在650 以上及以上及 附近尽量附近尽量缓冷，以达到既冷，以达到既获得得马氏体氏体组织，又减小内又减小内应力的目的。目前常用的淬火介力的目的。目前常用的淬火介质有
15、水、油和有水、油和盐（碱）浴。（碱）浴。淬火冷却介淬火冷却介质。（2）淬火方法）淬火方法将工件加将工件加热至淬火温度后投入一种淬火介至淬火温度后投入一种淬火介质中中连续冷冷却。却。单介介质淬火法淬火法将工件加将工件加热至淬火温度，先投入一种冷却能力至淬火温度，先投入一种冷却能力强的介的介质中冷却至点中冷却至点 以上区域，然后再放入另一种冷却能力以上区域，然后再放入另一种冷却能力弱的介弱的介质中冷却，如水淬油冷或油淬空冷。中冷却，如水淬油冷或油淬空冷。双介双介质淬火法淬火法将奥氏体化的工件先浸入在点将奥氏体化的工件先浸入在点（马氏体点）附近的液氏体点）附近的液体（体（盐浴或碱浴）中，短浴或碱浴）
16、中，短时间停留后取出空冷。停留后取出空冷。马氏体分氏体分级淬火法淬火法将工件奥氏体化后，随之快冷到将工件奥氏体化后，随之快冷到贝氏体氏体转变温度区温度区间等温保持，以等温保持，以获得下得下贝氏体氏体组织的淬火方法。的淬火方法。贝氏体等温淬火法氏体等温淬火法（3）钢的淬透性）钢的淬透性淬透性是指淬透性是指钢在淬火在淬火时所能得到的淬硬所能得到的淬硬层（马氏体氏体组织占占50%处）深度。）深度。影响影响钢的淬透性的因素主要是的淬透性的因素主要是临界冷却速度界冷却速度 的大小。的大小。越小，越小，钢的淬的淬透性越大。影响透性越大。影响临界冷却速度界冷却速度 的因素有的因素有钢的碳含量、合金元素及的碳
17、含量、合金元素及钢中的中的未溶物未溶物质等。此外，工件的截面尺寸和淬火的冷却速度也会影响等。此外，工件的截面尺寸和淬火的冷却速度也会影响钢的淬的淬硬硬层深度。深度。对于截面承于截面承载均匀的重要工件，要全部淬透，如汽均匀的重要工件，要全部淬透，如汽车的高的高强度螺栓、度螺栓、发动机机连杆、模具等；杆、模具等；对于承受弯曲、扭于承受弯曲、扭转的零件可不必淬透的零件可不必淬透（淬硬（淬硬层深度一般深度一般为半径的半径的1/31/2），如汽），如汽车的的轴类、齿轮等，如等，如图7-13所示。所示。4回火回火回火是指将淬火后的回火是指将淬火后的钢重新加重新加热到到 以下某一温度保温，然后冷却（一以下某
18、一温度保温，然后冷却（一般空冷）至室温的般空冷）至室温的热处理工理工艺。随着回火温度的升高，工件的硬度、。随着回火温度的升高，工件的硬度、强度下降，塑性、度下降，塑性、韧性升高。性升高。低温回火（低温回火（150250）获得的得的组织为回火回火马氏体，硬度氏体，硬度为5864 HRC。低温回火低温回火中温回火（中温回火（350500）获得的得的组织为回火托氏体，硬度回火托氏体，硬度为3545 HRC。中温回火中温回火高温回火（高温回火（500650）获得的得的组织为回火索氏体，硬度回火索氏体，硬度为2535 HRC。高温回火高温回火调质处理通常应用于汽车的各类轴、发动机连杆、螺栓、齿轮和重要拉
19、杆等。7.2.3 表面热处理方式表面热处理方式仅对零件的表面加零件的表面加热、冷却而不改、冷却而不改变组成成分的成成分的热处理工理工艺称称为表面淬表面淬火。按加火。按加热方式的不同，表面淬火可分方式的不同，表面淬火可分为感感应表面加表面加热淬火、火焰加淬火、火焰加热表面淬火、表面淬火、电接触加接触加热表面淬火和激光表面淬火和激光热处理等。其中，生理等。其中，生产中广泛中广泛应用的用的为前两种。前两种。1表面淬火表面淬火（2 2 2 2）火焰加）火焰加）火焰加）火焰加热热热热表面淬火表面淬火表面淬火表面淬火1表面淬火表面淬火如如图7-15（a）所示，当感）所示，当感应器中通入交器中通入交变电流流
20、时，所，所产生的交生的交变磁磁场使感使感应器器内的工件内部感生出巨大的内的工件内部感生出巨大的涡流。感流。感应电流在工件表流在工件表层的密度最大，而心部密的密度最大，而心部密度几乎度几乎为零，零，这种种现象称象称为“集肤效集肤效应”。由于由于钢件本身具有件本身具有电阻，因而集中于表阻，因而集中于表层的的电流可使表流可使表层被迅速加被迅速加热，几秒，几秒钟内温度可升至内温度可升至8001 000，而心部的，而心部的几乎未被加几乎未被加热。对表表层进行行喷水冷却即水冷却即可将工件表可将工件表层淬硬。淬硬。（1）感）感应加加热表面淬火表面淬火火焰加火焰加热表面淬火是用乙炔表面淬火是用乙炔氧或煤气氧或
21、煤气氧等气体燃氧等气体燃烧产生的火焰直接加生的火焰直接加热零件零件表面，然后立即表面，然后立即喷水冷却，以水冷却，以获得表面得表面硬化效果的淬火方法，如硬化效果的淬火方法，如图7-15（b）所）所示。示。（2）火焰加）火焰加热表面淬火表面淬火2化学热处理化学热处理化学化学热处理是将工件置于某种化学介理是将工件置于某种化学介质中，通中，通过加加热、保、保温和冷却使介温和冷却使介质中某些元素渗入工件表面以改中某些元素渗入工件表面以改变工件表面工件表面层的化学成分和的化学成分和组织，从而使其表面与心部具有不同的机，从而使其表面与心部具有不同的机械性能的一种械性能的一种热处理工理工艺。通常根据工件的工
22、作条件和通常根据工件的工作条件和对性能的要求，性能的要求，选用不同的化用不同的化学学热处理方法。例如，渗碳和碳氮共渗可提高理方法。例如，渗碳和碳氮共渗可提高钢的硬度、的硬度、耐磨性及疲耐磨性及疲劳强度；渗氮、渗硼、渗度；渗氮、渗硼、渗铬可增加工件表面硬可增加工件表面硬度，度，显著提高耐磨性和耐著提高耐磨性和耐蚀性；渗性；渗铝可提高耐可提高耐热抗氧化性，抗氧化性，渗硫可提高减摩性，渗硅可提高耐酸性等。其中，生渗硫可提高减摩性，渗硅可提高耐酸性等。其中，生产中中常用的有渗碳、渗氮和碳氮共渗。常用的有渗碳、渗氮和碳氮共渗。2化学热处理化学热处理钢的渗碳是向低碳的渗碳是向低碳钢或低碳合金或低碳合金钢表
23、表层渗入碳原子，以提高渗入碳原子，以提高钢件表件表层含碳量，使表含碳量，使表层具有高硬度和高耐磨性的同具有高硬度和高耐磨性的同时，中心部仍保持良好，中心部仍保持良好韧性的性的热处理理过程。程。根据所使用渗碳根据所使用渗碳剂的不同，渗碳可以分的不同，渗碳可以分为气体渗碳、固体渗碳和液体气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳三种，最常用的方法是气体渗碳法，如渗碳三种，最常用的方法是气体渗碳法，如图7-17所示。所示。（1）渗碳在一定温度下，将碳和氮同在一定温度下，将碳和氮同时渗入零件表渗入零件表层的表面的表面处理方法称理方法称为碳氮碳氮共渗，俗称共渗，俗称氰化。它是一种提高零件的硬度、耐磨性和疲化。它是一种
24、提高零件的硬度、耐磨性和疲劳强度的复度的复合合热处理方法。根据理方法。根据处理温度的不同，理温度的不同，氰化可分化可分为高温、中温和低温高温、中温和低温氰化。化。2化学热处理化学热处理渗氮工渗氮工艺又叫氮化，主要是提高零件表又叫氮化，主要是提高零件表层含氮量，以增含氮量，以增强表面硬度和表面硬度和耐磨性，同耐磨性，同时提高表提高表层的疲的疲劳强度和抗腐度和抗腐蚀能力。目前能力。目前应用用较广的是广的是气体氮化法，即把工件放在气体氮化法，即把工件放在专门氮化的炉子里，加氮化的炉子里，加热到到500600，同同时通入氨气（通入氨气（），当加），当加热到到450 时，氮气将分解出活性氨原子，氮气将分
25、解出活性氨原子，并并扩散渗入工件表散渗入工件表层，形成氮化，形成氮化层。（2）渗氮）渗氮（3）碳氮共渗）碳氮共渗7.3 碳钢碳钢碳素碳素钢简称碳称碳钢，具有冶，具有冶炼、加工容易、价格低廉、工、加工容易、价格低廉、工艺性能良好，力性能良好，力学性能能学性能能够满足工足工农业生生产的使用要求等特点，是工的使用要求等特点，是工农业生生产中用量最中用量最大的金属材料。碳大的金属材料。碳钢的的编号方法如表号方法如表7-3所示。所示。7.3.1 碳素结构钢碳素结构钢普通碳素普通碳素结构构钢的平均含碳量在的平均含碳量在0.06%0.38%之之间，其中含有的有害元，其中含有的有害元素和非金属素和非金属夹杂物
26、物较多，但性能上能多，但性能上能满足一般工程足一般工程结构及普通零件的要构及普通零件的要求，因而在工程中有着广泛求，因而在工程中有着广泛应用。用。在汽在汽车零部件中，可用碳素零部件中，可用碳素结构构钢制造的有制制造的有制动器底板、器底板、车厢板件、板件、发电机支架、拉杆、机支架、拉杆、销、键等，如等，如图7-18所示。所示。7.3.2 优质碳素结构钢优质碳素结构钢优质碳素碳素结构构钢在生在生产过程中需要将硫、磷的含量控制在程中需要将硫、磷的含量控制在0.035%以下，以下，同同时还应控制非金属控制非金属夹杂物的含量，并需要物的含量，并需要经过热处理后使用。理后使用。7.3.3 碳素工具钢碳素工
27、具钢碳素工具碳素工具钢在在热处理后具有理后具有较高的硬度和耐磨性，主要用于制造工具，高的硬度和耐磨性，主要用于制造工具，如刃具、模具、量具等。常用碳素工具如刃具、模具、量具等。常用碳素工具钢的性能及用途如表的性能及用途如表7-5所示。所示。7.3.4 铸钢铸钢铸钢一般一般应用于用于结构复构复杂且要求有且要求有较高高强度、塑性、度、塑性、韧性以及特殊性性以及特殊性能的能的结构件，如承受冲构件，如承受冲击载荷的汽荷的汽车机架、缸体、机架、缸体、齿轮和和连杆等。杆等。7.3.5 高强度钢板高强度钢板高高强度度钢板是在低碳板是在低碳钢内加入适当的微量元素，内加入适当的微量元素，经各种各种处理理轧制而成
28、，制而成，其抗拉其抗拉强度高达度高达550 MPa，是普通低碳，是普通低碳钢板的板的23倍。倍。7.3.5 高高强强度度钢钢板板1加磷高加磷高强度度钢（BP钢）加磷高加磷高强度度钢（BP钢）是在低碳）是在低碳钢和超低碳和超低碳钢中中添加一定量的磷，利用磷的固溶添加一定量的磷，利用磷的固溶强化作用提高化作用提高钢的的强度。度。2烘烤硬化烘烤硬化钢板（板（BH钢板）板）烘烤硬化烘烤硬化钢板（板（BH钢板）是指采用特定的化学成板）是指采用特定的化学成分和生分和生产工工艺使使钢板中固溶一定的碳原子，板中固溶一定的碳原子，钢板板在交在交货状状态下具有下具有较低的屈服低的屈服强度，度，经冲冲压成型成型和和
29、进行涂漆烘烤后屈服行涂漆烘烤后屈服强度得以提高，是汽度得以提高，是汽车车身外板身外板轻量化量化设计的首的首选材料之一。材料之一。3低合金高低合金高强钢板（板（BLa钢板）板）低合金高低合金高强钢板（板（BLa钢板）是在低碳板）是在低碳钢中添加少中添加少量的量的铌、钛合金元素，使其与碳、氮等元素形成合金元素，使其与碳、氮等元素形成碳化物或氮化物，并在碳化物或氮化物，并在铁素体上析出，从而提高素体上析出，从而提高钢的的强度。度。7.4 合金钢合金钢7.4.2 合金钢的性能及用途合金钢的性能及用途1合金合金结构构钢（1）低合金）低合金结构构钢（2）合金渗碳）合金渗碳钢（3）合金）合金调质钢（4）合金
30、）合金弹簧簧钢（5）滚动轴承承钢低合金低合金结构构钢是碳含量是碳含量为0.12%0.20%，磷、硫含量不大于，磷、硫含量不大于0.45%，合金，合金元素元素总量不大于量不大于3%的低碳的低碳结构构钢，其主要添加元素，其主要添加元素为硅、硅、锰及少量的及少量的钛、钒、铌、铜及稀土元素等。及稀土元素等。1合金结构钢合金结构钢（1）低合金）低合金结构构钢合金渗碳合金渗碳钢制造的零件，制造的零件，经淬火和低温回火后，不淬火和低温回火后，不仅有有较高的表面硬度高的表面硬度和耐磨性，而且能大幅度提高零件心部的和耐磨性，而且能大幅度提高零件心部的强度和度和韧性，从而提高抵抗冲性，从而提高抵抗冲击载荷的能力。
31、合金渗碳荷的能力。合金渗碳钢的含碳量一般的含碳量一般为0.10%0.25%，加入的合金，加入的合金元素主要有元素主要有锰、铬、镍、钼、钒、钛、硼等。、硼等。（2）合金渗碳）合金渗碳钢1合金结构钢合金结构钢合金合金调质钢是指是指经过调质处理的合金理的合金钢，其具有，其具有较高的高的强度和度和韧性，碳性，碳的的质量分数一般量分数一般为0.25%0.50%。1合金结构钢合金结构钢（3）合金）合金调质钢合金合金弹簧簧钢的含碳量一般的含碳量一般为0.45%0.75%，加入的合金元素有，加入的合金元素有钒、铬、锰、硅等。、硅等。1合金结构钢合金结构钢（4）合金）合金弹簧簧钢滚动轴承承钢是制造各种是制造各种
32、滚动轴承的承的滚子、内外圈的子、内外圈的专用用钢。常用的。常用的轴承承钢是高碳低是高碳低铬钢，其碳含量，其碳含量为0.95%1.15%，以保，以保证轴承有足承有足够高的高的强度、硬度和耐磨性。度、硬度和耐磨性。铬的含量的含量为0.40%1.65%，主要作用是提高淬透性，主要作用是提高淬透性，使使组织均匀并增加回火均匀并增加回火稳定性。定性。1合金结构钢合金结构钢（5）滚动轴承承钢2合金工具钢合金工具钢（1）量具）量具钢用来制造各种量具如游用来制造各种量具如游标卡尺、卡尺、块规、卡、卡规、千分、千分尺、尺、样板等的板等的钢称称为量具量具钢。（2）刃具）刃具钢用于制造各种用于制造各种车刀、刀、铣刀
33、等切削加工工具的刀等切削加工工具的钢称称为刃具刃具钢。（3）模具）模具钢按工作条件的不同，模具按工作条件的不同，模具钢分分为冷作模具冷作模具钢和和热作作模具模具钢。冷作模具的作用是使金属在室温条件下。冷作模具的作用是使金属在室温条件下产生塑性生塑性变形从而形从而获得具有一定几何尺寸及形状的毛得具有一定几何尺寸及形状的毛坯或零件，如冲模、弯曲模、冷坯或零件，如冲模、弯曲模、冷锻模等。常用的冷模等。常用的冷作模具作模具钢有有Cr12MoV，CrWMn。热作模具是用来使作模具是用来使热状状态下的金属下的金属产生生变形的模具，如形的模具，如热锻模、模、压铸模等，常用的模等，常用的热作模具作模具钢有有5
34、CrNiMo，4Cr5MoSiV。具有特殊的性能并用来制造工作在特殊条件下的零件所用的具有特殊的性能并用来制造工作在特殊条件下的零件所用的钢称称为特殊特殊性能性能钢，工，工业上常用的特殊性能上常用的特殊性能钢有不有不锈钢、耐、耐热钢和耐磨和耐磨钢等。等。3特殊性能钢特殊性能钢汽汽车工工业中使用的特殊性能中使用的特殊性能钢主要是不主要是不锈钢，不，不锈钢的耐腐性和耐的耐腐性和耐热性性良好，常用于良好，常用于发动机和排气系机和排气系统部件上，如部件上，如图7-24所示。所示。铸铁是指含碳量大于是指含碳量大于2.11%的的铁碳合金，工碳合金，工业上常用的上常用的铸铁都不是都不是简单的的二元合金，而是
35、以二元合金，而是以Fe，C，Si为主要元素的多元合金。普通主要元素的多元合金。普通铸铁中元素的中元素的含量范含量范围为碳碳2.5%4.0%，硅，硅1.0%3.0%，锰0.5%1.4%，磷，磷0.01%0.50%，硫，硫0.02%0.20%。7.5 铸铁铸铁根据内部石墨形根据内部石墨形态的不同，的不同，铸铁可分可分为灰灰铸铁、球墨、球墨铸铁、可、可锻铸铁和和蠕墨蠕墨铸铁。铸铁的分的分类和牌号表示方法如表和牌号表示方法如表7-12所示。所示。7.5.1 铸铁的分类铸铁的分类7.5.2 常用铸铁常用铸铁1灰灰铸铁液液态铁水水进行行缓慢冷却凝固慢冷却凝固时，会，会发生石墨化并析出片状石墨，其断口的外貌
36、呈生石墨化并析出片状石墨，其断口的外貌呈浅烟灰色，所得到的固浅烟灰色，所得到的固态材料称材料称为灰灰铸铁。2球墨球墨铸铁球墨球墨铸铁具有接近灰具有接近灰铸铁的的铸造性能，但造性能，但强度、塑性、度、塑性、韧性大大高于灰性大大高于灰铸铁，接，接近近铸钢，具有良好的减振性、耐磨性和低缺口敏感性。，具有良好的减振性、耐磨性和低缺口敏感性。3可可锻铸铁可可锻铸铁按基体按基体组织不同可分不同可分为铁素体可素体可锻铸铁和珠光体可和珠光体可锻铸铁。铁素体可素体可锻铸铁断口中心呈灰暗色，表断口中心呈灰暗色，表层呈灰白色，故称呈灰白色，故称为“黑心可黑心可锻铸铁”。若在氧化性介。若在氧化性介质中中进行石墨化退火，由于表行石墨化退火，由于表层完全脱碳，得到完全脱碳，得到铁素体素体组织，而心部，而心部为珠光体基珠光体基加加团絮状石墨，断口呈絮状石墨，断口呈现表表层暗灰色，中心灰白色，故称暗灰色，中心灰白色，故称为“白心可白心可锻铸铁”。4蠕墨蠕墨铸铁蠕墨蠕墨铸铁的的组织由由钢的基体和蠕虫状的石墨的基体和蠕虫状的石墨组成，石墨形状介于片状和球状之成，石墨形状介于片状和球状之间，在光学在光学显微微镜下下观察，石墨短而厚，察，石墨短而厚，头部部较圆，形似蠕虫。，形似蠕虫。