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1、第五章第五章 常用常用(chn yn)金属金属材料及性能材料及性能第一页，共72页。第五章第五章 常用常用(chn yn)金属金属材料及性能材料及性能重点：重点：学习钢材编号、钢的牌号、性能、用途、热处理工艺及学习钢材编号、钢的牌号、性能、用途、热处理工艺及选用依据；选用依据；常用工业用钢（结构钢、合金常用工业用钢（结构钢、合金(hjn)结构钢、渗碳钢、结构钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、工具钢、滚动轴承钢、特殊钢）。组织、调质钢、弹簧钢、工具钢、滚动轴承钢、特殊钢）。组织、性能用途及选用；性能用途及选用；铸铁的石墨化、常用铸铁的牌号、组织与性能；铸铁的石墨化、常用铸铁的牌号、组织与性能；第二页，
2、共72页。5.1工业用钢分类工业用钢分类(fnli)与与牌号牌号n工业用钢：碳素钢工业用钢：碳素钢(简称碳钢简称碳钢)和合金钢。和合金钢。n碳钢：碳钢：C%的铁碳合金。的铁碳合金。n碳钢优点：价低、易获得、易加工碳钢优点：价低、易获得、易加工(jigng)、好的力学性能，应用极广泛。好的力学性能，应用极广泛。n碳钢缺点：淬透性低、强度和屈强比低、回火稳定碳钢缺点：淬透性低、强度和屈强比低、回火稳定性差、不能满足如耐热性、耐磨性、耐蚀性等特殊性差、不能满足如耐热性、耐磨性、耐蚀性等特殊性能的要求；性能的要求；n合金钢：为了改善和提高碳钢的性能或使之获得某合金钢：为了改善和提高碳钢的性能或使之获得
3、某些特殊性能，在碳钢中特意加入某些合金元素而得些特殊性能，在碳钢中特意加入某些合金元素而得到的多元的以铁为基的合金。到的多元的以铁为基的合金。第三页，共72页。5.1工业用钢分类工业用钢分类(fnli)与与牌号牌号5.1.1我国现行钢分类与牌号的特点我国现行钢分类与牌号的特点1积极推行积极推行(tuxng)国际标准国际标准2注重实用注重实用我国钢号的命名采用我国钢号的命名采用化学元素符号、汉语拼音、阿拉伯数字相结合化学元素符号、汉语拼音、阿拉伯数字相结合第四页，共72页。5.1.2钢的分类钢的分类(fnli)n分类方法分类方法n化学成分、主要化学成分、主要(zhyo)质量等级、主要质量等级、主
4、要(zhyo)性能及用途性能及用途n1钢分类简介钢分类简介n按化学成分分类：非合金钢、低合金钢、合金钢按化学成分分类：非合金钢、低合金钢、合金钢n按主要按主要(zhyo)质量等级、主要质量等级、主要(zhyo)性能及使性能及使用特性分类：用特性分类：第五页，共72页。n2目前常用的钢分类目前常用的钢分类(fnli)方法：方法：n1)按钢中含碳量按钢中含碳量wc高低分：高低分：n低碳钢：低碳钢：wc0.25%n中碳钢：中碳钢：0.25%Wc0.60%n高碳钢：高碳钢：wc0.60%n2)按冶金特点分按冶金特点分n普通钢、优质钢、高级优质钢、特级优质钢普通钢、优质钢、高级优质钢、特级优质钢5.1.
5、2钢的分类钢的分类(fnli)第六页，共72页。5.1.2钢的分类钢的分类(fnli)第七页，共72页。3)按钢的用途、成分、性能按钢的用途、成分、性能(xngnng)和热处理特点分和热处理特点分用途用途(yngt)第八页，共72页。按化学成分分类按化学成分分类碳素钢：碳素钢：低碳钢低碳钢(C0.25)、中碳钢中碳钢（0.25C0.6）、）、高碳钢高碳钢(C0.6)。合金钢：合金钢：低合金钢低合金钢(Me总量总量5、中合金钢中合金钢(Me总量总量510)、高合金钢高合金钢(Me总量总量10)。根据所含主要根据所含主要Me种类种类(zhngli)，锰钢、，锰钢、铬钢、铬钼钢、铬锰鈦钢等。铬钢、铬
6、钼钢、铬锰鈦钢等。第九页，共72页。按质量分类（按钢中的有害杂质磷、硫含量来分类）按质量分类（按钢中的有害杂质磷、硫含量来分类）普通钢（、）；普通钢（、）；优质钢、优质钢、)；高级优质钢、高级优质钢、)按冶炼方法分类按冶炼方法分类可按炉别分为平炉钢、转炉纲、电炉钢。可按炉别分为平炉钢、转炉纲、电炉钢。按脱氧程度可分为沸腾按脱氧程度可分为沸腾(fitng)纲（脱氧不完全）、镇静钢（脱氧完纲（脱氧不完全）、镇静钢（脱氧完全）、半镇静钢全）、半镇静钢按金相组织分类按金相组织分类按退火组织：分为亚共析钢、共析钢、过共析钢。按退火组织：分为亚共析钢、共析钢、过共析钢。按正火、淬火组织：分为珠光体钢、贝氏
7、体钢、马氏体钢及奥氏体钢。按正火、淬火组织：分为珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢及奥氏体钢。第十页，共72页。nGB221-1997，钢号由三大部分构成，钢号由三大部分构成n化学元素符号化学元素符号-表示钢中所含化学元素种类表示钢中所含化学元素种类n阿拉伯数字阿拉伯数字-钢中主要化学元素含量或产品钢中主要化学元素含量或产品(chnpn)主要性能参数或代号主要性能参数或代号第十一页，共72页。第十二页，共72页。第十三页，共72页。第十四页，共72页。第十五页，共72页。5.2结构钢结构钢n结构钢是各种工程构件和机器零件用钢。结构钢是各种工程构件和机器零件用钢。n结构钢根据化学成分、力学性能和冶金质
8、结构钢根据化学成分、力学性能和冶金质量特点，分为量特点，分为(fnwi)：n碳素结构钢碳素结构钢n低合金高强度钢低合金高强度钢n优质碳素结构钢优质碳素结构钢n合金结构钢合金结构钢第十六页，共72页。n主要用于制造主要用于制造(zhzo)各种金属结构和要求不很高各种金属结构和要求不很高的机器零件，是目前产量最大、使用最多的一类钢。的机器零件，是目前产量最大、使用最多的一类钢。nQ235：Q-屈服强度屈服强度n235-235MPan此类钢的力学性能随钢材厚度或直径的增大而降低。此类钢的力学性能随钢材厚度或直径的增大而降低。第十七页，共72页。用于桥梁、车辆、锅炉用于桥梁、车辆、锅炉(gul)、输油
9、输气管道、农机等大型重要钢、输油输气管道、农机等大型重要钢结构。结构。性能要求：性能要求：1)高强度及足够韧性高强度及足够韧性2)良好的焊接性能和冷成形性能良好的焊接性能和冷成形性能3)良好的耐蚀性良好的耐蚀性(大气、海水、土壤等大气、海水、土壤等)在碳素结构钢的基础上加入少量在碳素结构钢的基础上加入少量(一般合金总量低于一般合金总量低于5%)合金元素合金元素而形成。而形成。第十八页，共72页。n特点：强度较高，塑性好，加工工艺性能良好。特点：强度较高，塑性好，加工工艺性能良好。n能减轻重量，节约钢材，降低成本能减轻重量，节约钢材，降低成本n加入的主要合金元素加入的主要合金元素(yuns)：n
10、Mn、Si、Cr、Ni固溶强化固溶强化nV、Ti、Nb形成碳化物，弥散形成碳化物，弥散/细晶强化细晶强化n供货状态：热轧或控制轧制状态供货状态：热轧或控制轧制状态n注意：其强度、塑性与钢材尺寸有关注意：其强度、塑性与钢材尺寸有关nQ345(新牌号新牌号)第十九页，共72页。nWs0.035%，Wp0.035%n用于制造各种比较重要的机器零件和弹簧用于制造各种比较重要的机器零件和弹簧(tnhung)。n力学性能主要取决于碳的质量分数及热处力学性能主要取决于碳的质量分数及热处理状态理状态n例：例：08钢钢-Wc为为0.05%0.12%第二十页，共72页。n钢种和用途钢种和用途n0825低碳钢低碳钢
11、n具有良好的塑、韧性，良好的冲压及焊接性能，用于制造冲压零件具有良好的塑、韧性，良好的冲压及焊接性能，用于制造冲压零件(如如汽车、拖拉机油箱、仪表盘、机器罩等汽车、拖拉机油箱、仪表盘、机器罩等)，焊接件，焊接件(容器、端盖等容器、端盖等)及对及对强度要求不高的机器零件强度要求不高的机器零件(凸轮、小齿轮等凸轮、小齿轮等)n3055中碳钢中碳钢n经调质处理后用经调质处理后用(调质钢调质钢)，主要用于制造受力较大的机器零件，如轴、，主要用于制造受力较大的机器零件，如轴、齿轮、连杆齿轮、连杆(linn)等等n60及以上及以上高碳钢高碳钢n主要用于制造较高强度、耐磨性及弹性的零件，如弹簧、工具等。主要
12、用于制造较高强度、耐磨性及弹性的零件，如弹簧、工具等。n热处理：优质碳素结构钢使用前一般都要进行热处理。热处理：优质碳素结构钢使用前一般都要进行热处理。n性能：性能：含碳量增加含碳量增加强度增加，塑性、冲击韧性降低。强度增加，塑性、冲击韧性降低。第二十一页，共72页。n在优质碳素结构钢的基础上，加入合金元素形成在优质碳素结构钢的基础上，加入合金元素形成n分为合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢分为合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢n性能特点：具有较高的强度、韧性、较高的淬透性，整性能特点：具有较高的强度、韧性、较高的淬透性，整个截面得到均匀良好的综合机械性能。个截面得到均匀良好的综合机械性能。n
13、1)合金渗碳钢合金渗碳钢-经渗碳、淬火和低温经渗碳、淬火和低温(dwn)回火后使回火后使用的结构钢，基本上都是低碳钢和低碳合金钢用的结构钢，基本上都是低碳钢和低碳合金钢n主要用于制造高耐磨性、高疲劳强度和要求具有较高主要用于制造高耐磨性、高疲劳强度和要求具有较高心部韧性的零件，如变速齿轮及凸轮轴等心部韧性的零件，如变速齿轮及凸轮轴等n20Cr-第二十二页，共72页。n1)合金渗碳钢合金渗碳钢按其淬透性可分为三类按其淬透性可分为三类n低淬透性渗碳钢：水淬临界淬透直径为低淬透性渗碳钢：水淬临界淬透直径为2035。典型钢种典型钢种20Mn2、20Cr、20MnV等。等。n中淬透性渗碳钢：油淬直径约为
14、中淬透性渗碳钢：油淬直径约为2560。典型钢。典型钢种种20CrMnTi、12CrNi3等，用于制造尺寸较大、承等，用于制造尺寸较大、承受中等载荷、耐磨零件，如汽车中齿轮受中等载荷、耐磨零件，如汽车中齿轮(chln)。n高淬透性渗碳钢：油淬直径约高淬透性渗碳钢：油淬直径约100以上，典型钢以上，典型钢种有种有12CrNi14、20CrNi4、18Cr2Ni4WA等，承等，承受重载与强烈磨损的极为重要的大型零件。受重载与强烈磨损的极为重要的大型零件。第二十三页，共72页。2)合金调质钢合金调质钢组织及性能：由调质得回火索氏体；良好的综合力学组织及性能：由调质得回火索氏体；良好的综合力学性能。性能
15、。用途：承受较大用途：承受较大(jiod)疲劳应力的重要零件如齿疲劳应力的重要零件如齿轮、连杆、高强螺栓等。轮、连杆、高强螺栓等。在中碳调质钢基础上发展起来的，主加元素：在中碳调质钢基础上发展起来的，主加元素：Mn、Si、Cr、Ni、B-提高钢的淬透性，并产生固溶提高钢的淬透性，并产生固溶强化；强化；辅加元素：辅加元素：Ti、V、W、Mo-形成高稳定性碳化物，形成高稳定性碳化物，阻止淬火加热时奥氏体晶粒的长大，起细晶强韧化阻止淬火加热时奥氏体晶粒的长大，起细晶强韧化作用。作用。W、Mo还可防止产生高温回火脆性。还可防止产生高温回火脆性。第二十四页，共72页。n合金调质钢热处理特点合金调质钢热处
16、理特点n最终热处理：调质（淬火最终热处理：调质（淬火+高温回火高温回火n工艺工艺(gngy)路线：路线：40Cr，下料，下料锻造锻造退火退火粗机加粗机加工工调质调质精机加工精机加工装配。装配。n退火（预备热处理）目的：改善锻造组织、消除缺陷、细退火（预备热处理）目的：改善锻造组织、消除缺陷、细化晶粒；调整硬度，便于切割加工；为淬火做好组织准备。化晶粒；调整硬度，便于切割加工；为淬火做好组织准备。n调质工艺调质工艺(gngy)：油淬得到马氏体组织，然后在：油淬得到马氏体组织，然后在525回火。最终使用状态下的组织为回火索氏体。回火。最终使用状态下的组织为回火索氏体。第二十五页，共72页。n合金调
17、质钢常用钢种及用途合金调质钢常用钢种及用途n低淬透性调质钢：典型钢种低淬透性调质钢：典型钢种40Cr，广泛用于制，广泛用于制造一般尺寸的重要零件。造一般尺寸的重要零件。n中淬透性调质钢中淬透性调质钢n典型牌号典型牌号40CrNi等，用于制造截面较大的零件，等，用于制造截面较大的零件，例如曲轴、连杆例如曲轴、连杆(linn)等。等。n高淬透性调质钢高淬透性调质钢n典型牌号有典型牌号有40CrNiMoA钢钢,用于制造大截面重载用于制造大截面重载荷的重要零件，如汽轮机主铀、叶轮、航空发动机轴荷的重要零件，如汽轮机主铀、叶轮、航空发动机轴等。等。第二十六页，共72页。3)合金弹簧钢合金弹簧钢主要用于制
18、造弹簧而得名，要求：高的弹性极限、高的疲主要用于制造弹簧而得名，要求：高的弹性极限、高的疲劳强度和足够的塑性与韧性。劳强度和足够的塑性与韧性。一般为高碳钢、中碳合金钢和高碳合金钢一般为高碳钢、中碳合金钢和高碳合金钢C%：0.45%0.7%例：例：60、70、85钢钢性能性能高的弹性极限和高的屈强比高的弹性极限和高的屈强比高的疲劳极限：因弹簧一般在交变载荷下工作高的疲劳极限：因弹簧一般在交变载荷下工作(gngzu)。足够的塑性和韧性，以免受冲击时发生脆断。足够的塑性和韧性，以免受冲击时发生脆断。较好的淬透性，不易脱碳和过热，容易绕卷成型等。较好的淬透性，不易脱碳和过热，容易绕卷成型等。第二十七页
19、，共72页。3)合金弹簧钢合金弹簧钢热处理：按弹簧的加工工艺艺不同，可分为冷成型弹簧和热成型热处理：按弹簧的加工工艺艺不同，可分为冷成型弹簧和热成型弹簧两种弹簧两种热成型弹簧（热轧钢丝（热成型弹簧（热轧钢丝（1015）热轧热轧淬火中温淬火中温(450550)回火，获得回回火，获得回火屈氏体组织，具有很高的屈服强度和弹性极限，火屈氏体组织，具有很高的屈服强度和弹性极限，并有一定的塑性并有一定的塑性(sxng)和韧性。和韧性。冷成型弹簧（直径冷成型弹簧（直径810）冷成型后不再淬火，只进行消除应力的低温冷成型后不再淬火，只进行消除应力的低温(200300)退火，并使弹簧定形。退火，并使弹簧定形。第
20、二十八页，共72页。5.2.5其他其他(qt)结构钢结构钢1)易切削钢易切削钢含含较较多多的的S、P、Pb、Ca等等，硫硫化化物物和和铅铅微微粒粒易易切切削削常常用用于于制制造造受受力力较较小小、强强度度要要求求不不高高，但但要要求求尺尺寸寸精精度度高高、表表面面(biomin)粗粗糙糙度度低低且且进进行行大大批批量量生生产产的零件，如螺栓等的零件，如螺栓等第二十九页，共72页。2)铸钢铸钢冶炼后直接铸造成形而不需锻轧成形的钢种。冶炼后直接铸造成形而不需锻轧成形的钢种。按化学成分按化学成分碳素铸钢碳素铸钢合金铸钢合金铸钢常常用用于于制制造造结结构构件件，如如机机座座、箱箱体体等等，通通常常不不
21、进进行行热处理。热处理。铸铸钢钢与与铸铸铁铁相相比比，强强度度、塑塑性性、韧韧性性较较高高，但但流流动动性性差差、收收缩缩性性大大、熔熔点点高高，所所以以铸铸造造性性较较差差，只只用用于于制制造造形形状状复复杂杂，并并需需要要一一定定(ydng)强强韧韧性性的零件。的零件。第三十页，共72页。3)超高强度钢超高强度钢在在合合金金结结构构钢钢的的基基础础上上，通通过过严严格格控控制制材材料料冶冶金金质质量量、化化学学成成分分和和热热处处理理工工艺艺而而发发展展起起来来的的，以以强强度度为为首首要要求要要求(yoqi)并辅以适当韧性的钢种。并辅以适当韧性的钢种。屈服强度超过屈服强度超过1380Mp
22、a或抗拉强度超过或抗拉强度超过1500Mpa主主要要用用于于制制造造飞飞机机起起落落架架、机机翼翼大大梁梁、火火箭箭、发发动动机机壳体和武器等壳体和武器等按按化化学学成成分分和和强强韧韧化化机机制制不不同同，可可分分为为四四类类，见见表表5.10第三十一页，共72页。4)非调质钢非调质钢是是非非常常有有利利于于再再生生循循环环的的新新型型结结构构钢钢，可可实实现制造过程的大量节能。现制造过程的大量节能。5)冷冲压用钢冷冲压用钢适适用用于于冷冷冲冲压压工工艺艺的的钢钢材材要要求求，有有优优良良(yuling)的的冲冲压压成成形形性性能能低低的的屈屈服服强强度度和和屈屈强强比比，高高的的塑塑性性、
23、形形变变强强化化能能力力及及低的时效性等低的时效性等第三十二页，共72页。6)低温钢低温钢指用于工作温度低于指用于工作温度低于0(也有认为也有认为-40)的零件的钢种的零件的钢种性能性能(xngnng)要求：要求：冷脆转变温度低冷脆转变温度低低温韧性好低温韧性好良好的可焊性良好的可焊性良好的冷塑性成形性。良好的冷塑性成形性。广广泛泛用用于于化化工工、冷冷冻冻设设备备、液液体体燃燃料料的的制制备备与与储储运运装装置置、海洋工程与极地机械设施等。海洋工程与极地机械设施等。常用低温钢见表常用低温钢见表5.11第三十三页，共72页。5.3滚动轴承滚动轴承(gndngzhuchng)钢、工具钢、钢、工具
24、钢、不锈钢和耐热钢不锈钢和耐热钢n主要用于制造各类滚动轴承的内圈、外圈以及滚动体的专用钢，主要用于制造各类滚动轴承的内圈、外圈以及滚动体的专用钢，GCr15n应应具具有有高高的的抗抗压压强强度度的的接接触触疲疲劳劳强强度度、高高的的硬硬度度和和耐耐磨磨性性，同同时时(tngsh)应具有一定的韧性和抗腐蚀性。应具有一定的韧性和抗腐蚀性。n成分特点成分特点n高碳（）保证高硬度、高耐磨性和高强度高碳（）保证高硬度、高耐磨性和高强度n铬为基本合金元素（）提高淬透性、耐磨性、接触疲劳强度。铬为基本合金元素（）提高淬透性、耐磨性、接触疲劳强度。n加人加人Si、Mn进一步提高淬透性。进一步提高淬透性。第三十
25、四页，共72页。第三十五页，共72页。5.3.2工具钢工具钢n用于制造各种工具的钢。用于制造各种工具的钢。n按用途分为按用途分为(fnwi)：n刃具钢刃具钢n模具钢模具钢n量具钢量具钢第三十六页，共72页。1)刃具钢刃具钢制造各种切削工具的钢。制造各种切削工具的钢。应应具具有有高高硬硬度度、高高耐耐磨磨性性、高高的的热热硬硬性性(yngxng)，并并具具有有一一定定的的强强度度和和韧韧性性，通通常常为为高高碳碳钢钢和和高高碳碳合合金钢金钢常用刃具钢常用刃具钢:碳素工具钢碳素工具钢(表表5.13)合金工具钢合金工具钢(表表5.14)高速钢高速钢第三十七页，共72页。1)刃具钢刃具钢碳素工具钢碳素
26、工具钢(表表5.13)含碳量：的高碳钢。含碳量：的高碳钢。机械性能：随碳含量增加，使钢耐磨性增加，而韧性下降。机械性能：随碳含量增加，使钢耐磨性增加，而韧性下降。热处理特点热处理特点预预备备热热处处理理：球球化化退退火火；降降硬硬度度、改改善善切切削削加加工工为为淬淬火火做做组组织织准准备。备。最终热处理：淬火最终热处理：淬火+低温回火。回火低温回火。回火M粒状渗碳体残余奥氏体。粒状渗碳体残余奥氏体。用途：碳素工具钢用途：碳素工具钢T7、T8：承受冲击负荷：承受冲击负荷(fh)的工具，如凿子、锤子、冲头的工具，如凿子、锤子、冲头T9T11：中等韧性的工具，如小冲模，手工锯条：中等韧性的工具，如
27、小冲模，手工锯条T12、T13：不承受冲击负荷：不承受冲击负荷(fh)的量具，锉刀的量具，锉刀高级优质碳素工具钢（高级优质碳素工具钢（T7AT13A）形状较为复杂的工具。）形状较为复杂的工具。第三十八页，共72页。1)刃具钢刃具钢合金工具钢合金工具钢(表表5.14)成成分分特特点点：高高碳碳（）。加加入入Cr、Mn、Si提提高高钢钢的的淬淬透透性性、加入加入W、V提高硬度和耐磨性。提高硬度和耐磨性。热处理热处理：预备：预备(ybi)热处理：锻造后进行球化退火。热处理：锻造后进行球化退火。最终热处理：淬火最终热处理：淬火+低温回火，低温回火，组织：回火组织：回火M粒状粒状Cem少量少量A残余残余
28、与碳素工具钢相比较，淬透性提高，变形和开裂倾向小。与碳素工具钢相比较，淬透性提高，变形和开裂倾向小。常用钢种及用途常用钢种及用途比比碳碳素素工工具具钢钢：较较高高的的淬淬透透性性，一一定定的的热热硬硬性性（250）。可可制制造截面较大，较复杂的刃具，如车刀、绞刀、刨刀等。造截面较大，较复杂的刃具，如车刀、绞刀、刨刀等。典型钢种：典型钢种：9SiCr钢：钢：第三十九页，共72页。1)刃具钢刃具钢高高速速钢钢：(W16Cr4V)具具有有很很高高的的热热硬硬性性，在在高高速速切切削削的的刃刃部部温温度度达达600时，硬度无明显下降。时，硬度无明显下降。成分特点成分特点高碳（，）、高碳（，）、加人加人
29、(jirn)铬提高淬透性（铬提高淬透性（Cr4）、）、加入钨、钼提高热硬性、加入钒提高耐磨性加入钨、钼提高热硬性、加入钒提高耐磨性热处理热处理高温淬火（高温淬火（11701300）三次高温回火（）三次高温回火（560）回火后的组织：回火回火后的组织：回火M+少量少量A残余残余+Cem。第四十页，共72页。2)模具模具(mj)钢钢指指主主要要用用于于制制造造各各种种模模具具(mj)(如如冷冷冲冲模模、冷挤压模、热锻模等冷挤压模、热锻模等)的钢的钢根据用途分根据用途分冷作模具冷作模具(mj)钢钢热作模具热作模具(mj)钢钢成形模具成形模具(mj)钢钢第四十一页，共72页。第四十二页，共72页。第四
30、十三页，共72页。3)量具钢量具钢指指用用于于制制造造各各种种测测量量工工具具(如如卡卡尺尺、千千分分尺尺等等)的钢的钢要求要求(yoqi)：高硬度高硬度高耐磨性高耐磨性高的尺寸稳定性高的尺寸稳定性第四十四页，共72页。1不锈钢不锈钢指指在在自自然然环环境境或或一一定定工工业业介介质质中中耐耐腐腐蚀蚀的的钢钢种，是典型的耐蚀合金种，是典型的耐蚀合金(hjn)。是是在在碳碳钢钢的的基基础础上上加加入入Cr、Ni、Si、Mo、Ti、Nb、Al、N、Mn、Cu等形成的。等形成的。第四十五页，共72页。按正火后组织的不同，分为按正火后组织的不同，分为马氏体型马氏体型铁素体型铁素体型奥氏体型奥氏体型奥氏
31、体奥氏体-铁素体型铁素体型沉淀沉淀(chndin)硬化型硬化型第四十六页，共72页。第四十七页，共72页。第四十八页，共72页。第四十九页，共72页。2耐热钢耐热钢指用于制造在高温条件下使用的零件或构件的钢。指用于制造在高温条件下使用的零件或构件的钢。应具有应具有(jyu)良好的抗氧化能力和高温强度。良好的抗氧化能力和高温强度。按使用特性分为按使用特性分为抗氧化钢抗氧化钢热强钢热强钢按组织不同分为按组织不同分为铁素体类耐热钢铁素体类耐热钢奥氏体类耐热钢奥氏体类耐热钢第五十页，共72页。第五十一页，共72页。5.4铸铁铸铁(zhti)n铸铸铁铁是是碳碳的的质质量量分分数数大大于于2.11%，并并
32、含含有有较较多多的的Si、Mn及杂质及杂质(zzh)S、P的多元铁碳合金。的多元铁碳合金。n与碳钢相比：与碳钢相比：n力学性能通常较低，特别是塑性、韧性较差力学性能通常较低，特别是塑性、韧性较差n但但具具有有优优良良的的减减震震性性、耐耐磨磨性性、铸铸造造性性能能和和切切削加工性能削加工性能n成本低廉成本低廉n因此在工业生产中得到广泛的应用。因此在工业生产中得到广泛的应用。第五十二页，共72页。5.4.1铸铁的主要铸铁的主要(zhyo)类型类型n铁铁 碳碳 合合 金金 中中 碳碳 的的 存存 在在 形形 式式：亚亚 稳稳 定定(wndng)的的化化合合态态(如如Fe3C)和和稳稳定定(wndn
33、g)的游离态的游离态(石墨石墨)。n亚亚稳稳定定(wndng)化化合合态态的的Fe3C可可以以转转变为稳定变为稳定(wndng)的石墨游离态的石墨游离态n或或在在较较慢慢冷冷却却条条件件下下，碳碳原原子子充充分分扩扩散散，直接从铁水或奥氏体中析出石墨直接从铁水或奥氏体中析出石墨-石墨化石墨化第五十三页，共72页。铸铁铸铁(zhti)分类：分类：1白口铸铁白口铸铁碳主要以碳主要以Fe3C等碳化物形式存在的铸铁。等碳化物形式存在的铸铁。组组织织中中有有共共晶晶莱莱氏氏体体存存在在，组组织织粗粗大大、很很脆脆，断断口口呈白亮色。呈白亮色。硬硬度度很很高高，因因而而难难以以进进行行切切削削加加工工，仅
34、仅用用于于部部分分要要求耐磨求耐磨(naim)等场合的产品。等场合的产品。2灰铸铁灰铸铁碳全部或大部分以片状石墨形式存在的铸铁。碳全部或大部分以片状石墨形式存在的铸铁。价价格格低低廉廉，铸铸造造性性能能及及切切削削加加工工性性能能好好，应应用用非非常广泛。常广泛。第五十四页，共72页。n3可锻铸铁可锻铸铁(kdun-zhti)n碳全部或大部分以团絮状石墨形式存在的铸铁。碳全部或大部分以团絮状石墨形式存在的铸铁。n与灰铸铁相比，具有较高的塑性和韧性与灰铸铁相比，具有较高的塑性和韧性n可锻铸铁可锻铸铁(kdun-zhti)不能锻造。不能锻造。n4球墨铸铁球墨铸铁n碳全部或大部分以球状石墨形式存在的
35、铸铁。碳全部或大部分以球状石墨形式存在的铸铁。n力力学学性性能能好好，在在一一定定条条件件下下可可代代替替钢钢来来制制造造重重要要零件。零件。n5蠕墨铸铁蠕墨铸铁n碳全部或大部分以蠕虫状石墨形式存在的铸铁。碳全部或大部分以蠕虫状石墨形式存在的铸铁。第五十五页，共72页。1共性特点共性特点1)成分特点成分特点高碳、高硅高碳、高硅S、P质质量量分分数数限限制制较较宽宽-成成本本低低廉廉、可可在在机机械械厂厂熔熔炼的重要原因之一炼的重要原因之一2)组织特点组织特点基基体体组组织织除除石石墨墨外外，还还有有F、F+P、P、M、B等等类类型型，与与钢钢组组织织类类型型相相同同，因因此此通通常常将将铸铸铁
36、铁组组织织看看成成是是在在钢钢基基体体上上分分布布着着一一定定(ydng)数数量量、形形态态、大小的石墨。大小的石墨。第五十六页，共72页。3)性能特点性能特点(tdin)力力学学性性能能主主要要取取决决于于基基体体组组织织类类型型和和石石墨墨的的形形状状、数数量、大小和分布。量、大小和分布。铸铸铁铁中中石石墨墨的的存存在在可可视视为为孔孔洞洞和和裂裂纹纹，割割裂裂了了基基体体，减减小小了了铸铸件件的的有有效效承承载载面面积积，并并引引起起应应力力集集中中，导导致铸铁的抗拉强度、塑性、韧性通常较低。致铸铁的抗拉强度、塑性、韧性通常较低。受压时裂纹不易扩展，因此铸铁的抗压强度高。受压时裂纹不易扩
37、展，因此铸铁的抗压强度高。切切削削加加工工时时具具有有良良好好的的断断屑屑性性能能；石石墨墨具具有有自自润润滑滑性性能能，可可提提高高铸铸铁铁的的耐耐磨磨性性；石石墨墨的的存存在在使使铸铸铁铁具具有有良好的减震性和较小的缺口敏感性。良好的减震性和较小的缺口敏感性。第五十七页，共72页。n2各类铸铁的特点各类铸铁的特点n1)灰铸铁灰铸铁n组组织织特特点点：在在钢钢基基体体(F、F+P、P)上上分分布布着着一一些些片片状石墨。状石墨。n应力集中大，抗拉强度、塑性、韧性均较差应力集中大，抗拉强度、塑性、韧性均较差n变变质质处处理理(孕孕育育处处理理)-加加入入一一定定量量的的硅硅铁铁、硅硅钙钙合合金
38、金作作非非自自发发核核心心而而形形成成的的铸铸铁铁，石石墨墨片片得得以以细细化化，并改善石墨片的分布，从而提高铸铁性能。并改善石墨片的分布，从而提高铸铁性能。nHT+最最小小抗抗拉拉强强度度值值(强强度度牌牌号号)或或HT+布布氏氏硬硬度度(yngd)值值(硬度硬度(yngd)牌号牌号)n主主要要用用于于制制造造承承压压件件或或受受力力较较小小、不不太太重重要要的的零零件件。表表5.15第五十八页，共72页。2)可锻铸铁可锻铸铁用用一一定定成成分分的的铁铁水水浇浇铸铸成成白白口口(biku)铸铸铁铁(白白口口(biku)铸铸铁铁是是指指完完全全按按照照Fe-Fe3C相相图图结结晶晶而而得得到到
39、的的铸铸铁铁)，再再经经石石墨墨化化退退火火使使其其中中的的渗渗碳碳体体全全部部或或大大部部分分分分解解，形形成成团团絮絮状状石石墨墨的的一一种种铸铸铁。铁。组组织织特特点点：在在钢钢基基体体(F、P)上上分分布布着着一一些些团团絮絮状状石石墨。墨。应应力力集集中中较较小小，比比具具有有相相同同组组织织的的灰灰口口铸铸铁铁具具有有较较高的强度和塑性。高的强度和塑性。KTZ、KTH第五十九页，共72页。n比铸钢铸造性能好，比灰口铸铁强韧，比比铸钢铸造性能好，比灰口铸铁强韧，比球墨铸铁成本低，质量稳定，常用于制造球墨铸铁成本低，质量稳定，常用于制造形状复杂、承受一定冲击的薄壁件，如汽形状复杂、承受
40、一定冲击的薄壁件，如汽车拖拉机的后桥外壳、管接头、低压阀门车拖拉机的后桥外壳、管接头、低压阀门(fmn)、钢管脚手架接头等。、钢管脚手架接头等。第六十页，共72页。3)球墨铸铁球墨铸铁在在一一定定成成分分的的铁铁水水中中加加入入少少量量球球化化剂剂和和变变质质剂剂后后，获获得得的的在钢基体上分布着球状石墨的铸铁。在钢基体上分布着球状石墨的铸铁。组织特点：在钢基体上分布着球状石墨的铸铁。组织特点：在钢基体上分布着球状石墨的铸铁。应应力力集集中中小小，比比具具有有相相同同组组织织的的灰灰口口铸铸铁铁和和可可锻锻铸铸铁铁具具有有更高的强度和塑性。更高的强度和塑性。QT+最小抗拉强度最小抗拉强度+-最
41、小断后伸长率最小断后伸长率制制造造一一些些受受力力复复杂杂(fz)，对对强强度度、韧韧性性和和耐耐磨磨性性要要求求高高的零件，如柴油机中的曲轴、连杆以及凸轮轴、齿轮等。的零件，如柴油机中的曲轴、连杆以及凸轮轴、齿轮等。但塑性、焊接性比钢差。表但塑性、焊接性比钢差。表5.17第六十一页，共72页。4)蠕墨铸铁蠕墨铸铁在在一一定定成成分分的的铁铁水水中中加加入入一一定定量量的的蠕蠕化化剂剂及及少少量量孕孕育剂形成的石墨形态呈蠕虫状的一类铸铁。育剂形成的石墨形态呈蠕虫状的一类铸铁。组织特点：钢基体上分布组织特点：钢基体上分布(fnb)着蠕虫状的石墨。着蠕虫状的石墨。引引起起的的应应力力集集中中程程度
42、度介介于于片片状状石石墨墨和和球球状状石石墨墨之之间间，性能优于灰口铸铁。性能优于灰口铸铁。导导热热性性、铸铸造造性性、减减震震性性、切切削削加加工工性性均均优优于于球球墨墨铸铁，是一种具有良好综合性能的铸铁。铸铁，是一种具有良好综合性能的铸铁。第六十二页，共72页。nRuT+最小抗拉强度最小抗拉强度n用用于于制制造造一一些些(yxi)形形状状复复杂杂、承承受受热热循循环环载载荷荷、组组织织致致密密、强强度度要要求求高高的的铸铸件件，如如缸缸盖盖、液液压压阀阀、汽汽缸缸套套、制制动动盘盘、刹刹车车鼓、玻璃膜等。鼓、玻璃膜等。第六十三页，共72页。5.4.3铸铁铸铁(zhti)的热处理特的热处理
43、特点点n灰灰口口铸铸铁铁：去去应应力力退退火火、消消除除局局部部白白口口组组织的高温织的高温(gown)石墨化退火石墨化退火n球墨铸铁：可以像钢一样进行各种处理。球墨铸铁：可以像钢一样进行各种处理。n注注意意：热热处处理理不不能能改改变变已已存存在在石石墨墨的的形形态态和分布。和分布。第六十四页，共72页。5.5有色金属有色金属(yusjnsh)及合金及合金1工业纯铝工业纯铝g/cm3，熔熔点点660，具具有有良良好好的的导导电电性性、导导热热性性，磁化率极低，良好的耐大气腐蚀性。磁化率极低，良好的耐大气腐蚀性。固固态态的的铝铝具具有有面面心心立立方方晶晶格格，无无低低温温脆脆性性，其其强强度
44、度、硬硬度度(yngd)很很低低，塑塑性性很很好好。铝铝无无同同素素异异构构转转变变，故故纯纯铝铝不不能能通通过过热热处处理理强强化化，通通过过冷冷塑塑性性变变形形后后强强度度升升高高，但但塑塑性性降降低低。主主要要用用于于制制作作导导线线和和熔熔炼炼铝铝合金的原料。合金的原料。L04,L03第六十五页，共72页。2铝合金铝合金在在纯纯铝铝中中加加入入Cu、Si、Mg、Mn、Zn等等元元素素制制成成铝合金。铝合金。强强化化(qinghu)方方式式有有形形变变强强化化(qinghu)、固固溶溶强强化化(qinghu)、时时 效效 强强 化化(qinghu)以以 及及 细细 晶晶 强强 化化(qi
45、nghu)。1）铝合金的分类）铝合金的分类分为变形铝合金和铸造铝合金。分为变形铝合金和铸造铝合金。2）变形铝合金）变形铝合金LF、LY、LC、LD3）铸造铝合金）铸造铝合金分为铝硅系、铝铜系、铝镁系、铝锌系分为铝硅系、铝铜系、铝镁系、铝锌系第六十六页，共72页。3铝合金的热处理铝合金的热处理退火退火(tuhu)淬火与时效淬火与时效第六十七页，共72页。5.5.2铜及其合金铜及其合金(hjn)（1）工业纯铜工业纯铜牌号为牌号为T1、T2、T3、T4，数字愈小纯度越高。，数字愈小纯度越高。g/cm3，熔熔点点1083，具具有有很很好好的的导导电电性性、导导热热性性，为为抗抗磁磁性性物物质质，在在大
46、大气气、淡淡水水、非非氧氧化化性性酸酸中中有良好的耐腐蚀性。有良好的耐腐蚀性。固固态态的的铜铜具具有有面面心心立立方方晶晶格格，无无低低温温脆脆性性，其其强强度度、硬硬度度低低，塑塑性性很很好好。铜铜无无同同素素异异构构转转变变，故故纯纯铜铜不不能能通通过过热热处处理理强强化化，但但可可通通过过冷冷塑塑性性变变形形来来强强化化，强化后塑性会明显降低。强化后塑性会明显降低。主主要要用用于于制制作作导导线线、电电刷刷和和铜铜管管等等制制品品(zhpn)，纯纯铜锭也可以用于熔炼铜合金。铜锭也可以用于熔炼铜合金。第六十八页，共72页。（2）铜合金铜合金在在纯纯铜铜中中加加入入Zn、Sn、Al、Be、Ni等等合合金元素金元素(yuns)。1）黄铜）黄铜Cu-Zn2)青铜青铜指除黄铜和白铜以外的铜合金。指除黄铜和白铜以外的铜合金。第六十九页，共72页。n5.5.3其他其他(qt)有色金属材料简介有色金属材料简介n（1）钛及钛合金钛及钛合金n（2）镁及镁合金镁及镁合金n（3）锌及锌合金锌及锌合金第七十页，共72页。5.6粉末冶金粉末冶金(fnmyjn)材料材料n自学自学(zxu)第七十一页，共72页。作业(zuy)n做书上，只做做书上，只做HT250KTH350-10QT450-10第七十二页，共72页。