【正文】 合金鋼是指鋼中除含有硅和錳脫氧元素外，還加有其他合金元素的鋼。鋁是 調(diào)整鋼的晶粒度的有效元素。 硅能 提高鋼的機械性能 ， 增加了鋼的電阻和導(dǎo)磁性 。 （ 5） 錳 (Mn)對鋼能的影響 錳的作用是 消除鋼中硫的熱脆傾向 ， 改變硫化物的形態(tài)和分布以提高鋼質(zhì)； 錳是 一種非常弱的脫氧劑 ， 在碳含量非常低 、 氧含量很高時 ， 可以顯示出脫氧作用 ， 協(xié)助脫氧 ， 提高他們的脫氧能力； 錳還可以 略微提高鋼的強度 ， 并可提高鋼的淬透性能 ， 穩(wěn)定并擴大奧氏體區(qū) ， 常作為合金元素生成奧氏體不銹鋼 、 耐熱鋼等 。 硫在鋼中以 FeS的形式存在 ， Fe與 FeS組成的共晶體的熔點只有 985℃ 。 ? 磷 是僅次于硫在鋼的中偏析度高的元素（ 合金中各組成元素在結(jié)晶時分布不均勻的現(xiàn)象稱為偏析 ） ，偏析很難消除，從而嚴重影響鋼的性能，所以脫磷是煉鋼過程的重要任務(wù)之一。從鋼的性質(zhì)可看出碳也是重要的合金元素，它可以 增加鋼的強度和硬度，但對韌性產(chǎn)生不利影響。 ? 煉鋼 把生鐵中的含碳量去除到規(guī)定范圍，并使其它元素的含量減少或增加到規(guī)定范圍的過程。 ? 原理： 礦石在特定的氣氛中（還原物質(zhì) CO、H C；適宜溫度等）通過反應(yīng)獲取還原后的 生鐵 。 知識目標(biāo) ?掌握非合金鋼，低合金鋼、合金鋼的分類、牌號、熱處理、性能特點及其應(yīng)用。 第三章 工程材料 能力目標(biāo) ?根據(jù)使用要求，為機械零件選擇材料，確定金屬材料的名稱、牌號。 ?掌握常用鑄鐵、常用非鐵合金的類型、牌號、性能及其用途 。 高 爐 鋼與生鐵的區(qū)別 ： 首先是碳的含量，理論上一般把碳含量小于%稱之鋼，它的熔點在 1450～ 1500℃ ，而生鐵的熔點在 1100～ 1200℃ 。 ? 簡單地說 ，是對生鐵降 碳 、去 硫磷 、調(diào) 硅錳 含量的過程。 ? 鋼中的碳決定了冶煉、軋制和熱處理的溫度制度。 磷在鋼中是以 [Fe3P]或 [Fe2P]形式存在，但通常是以 [P]來表達。 當(dāng)鋼中的 [S]＞ %時 ， 在 1150～ 1200℃ 的熱加工過程中 ， 晶界處的共晶體熔化 ， 鋼受壓時造成晶界破裂 ，即 發(fā)生 “ 熱脆 ” 現(xiàn)象 。 （ 6）硅 (Si)對鋼能的影響 硅是鋼中 最基本的脫氧劑 。 （ 6）鋁 (Al)對鋼能的影響 鋁是終脫氧劑 ，生產(chǎn)鎮(zhèn)靜鋼時， [Al]多在 %%，通常為 %%。 （二） 鋼的分類與編號 鋼的分類 鋼 碳素鋼 （非合金鋼） 合金鋼 按含碳量分 低碳鋼 % C % 中碳鋼 % C % 高碳鋼 % C% 按質(zhì)量和用途分 碳素結(jié)構(gòu)鋼 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 碳素工具鋼 易切削結(jié)構(gòu)鋼 鑄鋼 合金鋼 特殊性能鋼 低合金鋼， 按化學(xué)成分分類 按是否加入合金元素可鋼分為把 碳素鋼、低合金鋼和合金鋼。 根據(jù)鋼中合金元素含量的多少，又可分為低合金鋼，中合金鋼和高合金鋼。 按用途分類 ? 分為三大類 ： 結(jié)構(gòu)鋼 ， 工具鋼 ， 特殊性能鋼 。 Q235AF代表屈服點 σ s=235Mpa、質(zhì)量為 A級的沸騰碳素結(jié)構(gòu)鋼。 例如： 45號鋼表示鋼中平均碳含量為 %。 10～ 25鋼 主要用于沖壓件、焊接件、強度要求不高的零件。 30～ 55鋼 主要用于受力較大的機械零件 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 牌號 ： 用兩位數(shù)字表示，該數(shù)字表示鋼中平均含碳量為 萬分之幾。 牌號：用 “ T” 加數(shù)字表示，該數(shù)字表示鋼中平均含碳量為 千分之幾。 Y45 用來制造重要的零件，如齒輪軸、花鍵軸等。 鑄鋼 45鋼 常用來制造 齒輪、軸、曲柄、連桿 等?？够鼗鸱€(wěn)定性不好 (回火溫度升高 ,強度下降快 )。 （ 3）使鋼具有某些特殊性能。 低合金結(jié)構(gòu)鋼中的 低合金高強度鋼 與 碳素結(jié)構(gòu)鋼 的編號相同。 具有較高的強度和屈強比；較好的塑性和韌性；良好的焊接性；較低的缺口敏感性和冷彎后低的時效敏感性。 主要用于表面要求硬而耐磨，心部具有足夠強度和韌性的零件，如：汽車變速箱的齒輪等。 心部組織視鋼的淬透性性高低及零件尺寸的大小而定，可以得到低碳回火馬氏體或珠光體加鐵素體組織。如制造汽車、拖拉機、機床上的齒輪、軸類件、連桿等。回火溫度一般是 500650℃ .熱處理后的組織是回火索氏體。 拉力彈簧 離合器彈簧 合金彈簧鋼 合金彈簧鋼熱處理一般是淬火后中溫回火，獲得回火托氏體組織。鉻為基本合金元素 ，鉻含量為 %～ %。 精密軸承為保證尺寸的穩(wěn)定性、可在淬火后進行冷處理（ 60～ 80℃ ）然后進行低溫回火。 超高強度鋼 低合金超高強度鋼 是在合金調(diào)質(zhì)鋼基礎(chǔ)上加入一定量合金元素而成。 如： 30CrMnSiNi2A 熱處理后抗拉強度為 1700～1800MPa。含碳量 ≤ %，主要是FeNi基超低碳高合金超高強度鋼，通過馬氏體轉(zhuǎn)變和時效析出金屬化合物而達到強化效果。 合金刃具鋼 用途：主要用于制造各種金屬切削刀具，如車刀、銑刀、鉆頭等。 ② Cr、 Mn、 Si主要是提高鋼的淬透性， Si還能提高鋼的回火穩(wěn)定性； W、 V能提高硬度和耐磨性，并防止加熱時過熱，保持細小的晶粒。 V 提高耐磨性，細化晶粒。 冷作模具鋼 用途：冷模具用于制造各種冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模和拉絲模等，工作溫度不超過 200 ℃ ～ 300 ℃ 。 ③ 足夠的韌性和疲勞抗力 四、 特殊性能鋼 特殊性能鋼是指具有特殊物理、化學(xué)、力學(xué)性能的一種高合金鋼。耐大氣、蒸汽和水等弱介質(zhì)腐蝕的稱為不銹鋼，耐酸、堿和鹽等強介質(zhì)腐蝕的鋼稱為耐腐蝕鋼。 ? 馬氏體不銹鋼含碳量較高，含鉻量較低。 ? 隨著鉻含量的提高，其耐酸性能也提高，加入鉬、鈦后，則可提高耐酸腐蝕性和抗應(yīng)力腐蝕的能力。但存在可焊性差、脆性傾向比較大的缺點，生產(chǎn)和使用受到限制。 在奧氏體型不銹鋼中加入 2～ 3%的鉬 (Ｍｏ )和銅 (Ｃｕ )能顯著提高了對稀硫酸、磷酸和尿素的 耐腐蝕性。 耐熱鋼包括 抗氧化鋼 和 熱強鋼 兩類。 鑄鐵的生產(chǎn)設(shè)備和工藝簡單，價格便宜，并具有許多優(yōu)良的使用性能和工藝性能，常用于制造機床的床身、床頭箱 ,發(fā)動機的汽缸體、機器的底座等，是工程上最常用的金屬材料之一。 C的存在形式：石墨，斷口為灰黑色。 根據(jù)石墨 （ G） 在鑄鐵中存在形態(tài)，可分為： 灰鑄鐵：石墨呈片狀 可鍛鑄鐵：石墨呈團絮狀 蠕墨鑄鐵：石墨呈蠕蟲狀 球墨鑄鐵：石墨呈球狀 鑄鐵的種類 （一 )灰 鑄 鐵 灰鑄鐵的組織 灰鑄鐵有鐵素體、珠光體、 (鐵素體 +珠光體 )+石墨三種基本組織 。 ? 磷 是促進石墨化的元素。 由于石墨片對鋼基體產(chǎn)生的割裂作用，破壞了鋼基體的連續(xù)性、完整性，減少了鋼基體的有效面積，使其 抗拉強度低于鋼、而塑性和韌性近于零，屬于脆性材料。 如： HT150， HT200， HT250 熱處理只能改變基體組織，不能改變石墨的形態(tài)和分布，對提高性能效果不大。 ? 孕育鑄鐵具有較高的強度和硬度，可用來制造機械性能要求較高的鑄件，如 汽缸、曲軸、凸輪、機床床身 等，尤其是截面尺寸變化較大的鑄件。 球化處理 球墨鑄鐵的的球化處理必須伴隨著孕育處理，通常是在鐵水中同時加入一定量的球化劑和孕育劑。 球墨鑄鐵 生產(chǎn)方法： 在澆注前向鐵水中加入一定量的球化劑而直接獲得球狀石墨 ,得到球墨鑄鐵 . 球墨鑄鐵的組織 性能 不同基體的球墨鑄鐵，性能差別很大。 為了獲得塑性好的鐵素體基體，并改善切削性能，消除鑄造應(yīng)力。 ? 處理工藝： 加熱到 850℃ ～ 900℃ ，使基體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，在油中淬火得到馬氏體，然后經(jīng) 550℃ ～ 600℃ 回火，空冷，獲得回火索氏體 +球狀石墨。 可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵通過退火處理得到的一種高強鑄鐵。 第一步， 先鑄造純白口鑄鐵，不允許有石墨出現(xiàn)，否則在隨后的退火中，碳在已有的石墨上沉淀，得不到團絮