【正文】 其中碳、硅、磷是促進(jìn)石墨化的元素，錳和硫是阻礙石墨化的元素 在一般鑄造條件下，鑄鐵中較高的含碳量是石墨化的必要條件，而一定的含硅量是石墨化的充分條件，碳與硅含量越高越易石墨化；若碳、硅含量過低則易出現(xiàn)白口；如果碳、硅含量過高，將導(dǎo)致石墨數(shù)量多且粗大，基體內(nèi)鐵素體量多，鑄鐵的力學(xué)性能下降 項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 第 72 頁(yè) （ 2）溫度及冷卻速度的影響 鑄件的冷卻速度對(duì)石墨化的影響也很大，即冷卻愈慢，愈有利于擴(kuò)散，對(duì)石墨化便愈有利，而快冷則阻止石墨化 項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 第 73 頁(yè) 常用鑄鐵 工業(yè)上使用的鑄鐵種類很多，按照石墨的形態(tài)和組織性能，鑄鐵可分為： 灰鑄鐵 球墨鑄鐵 可鍛鑄鐵 蠕墨鑄鐵 項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 第 74 頁(yè) （ 1）灰鑄鐵 碳主要以片狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵； （ 2）可鍛鑄鐵 碳主要以團(tuán)絮狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵； （ 3）球墨鑄鐵 碳主要以球狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵； （ 4）蠕墨鑄鐵 碳主要以蠕蟲狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵 。但在極緩慢冷卻或含有促進(jìn)石墨形成的元素 Si 等時(shí)，就直接析出石墨相，而不再析出滲碳體。 石墨結(jié)構(gòu) ：晶格形式為簡(jiǎn)單六方，如圖所示。所以，依然得到了普遍的應(yīng)用。 項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 第 66 頁(yè) 鑄鐵和非鐵合金 同鋼一樣，鑄鐵也是以 Fe、 C元素為主的鐵基材料，但是其還含有較多的 Si、 Mn、 S、P等元素。 球磨機(jī) 挖掘機(jī) 顎式破碎機(jī) 項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 第 64 頁(yè) 性能要求 :高耐磨性、韌性。含 碳量標(biāo)為 0（ Wc≤% ）和00（ Wc≤% ） 項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 第 60 頁(yè) （ 2）耐熱鋼 :在高溫下具有抗氧化性（熱化學(xué)穩(wěn)定性）和高溫強(qiáng)度（熱強(qiáng)性）的特殊鋼。 W18Cr4V用于制作高速切削工具：如車刀、銑刀、鉆頭等刀具。 足夠高的韌性與疲勞抗力 。（ 5 CrMnMo 5 CrNiMo ） 性能要求 ： 高溫下具有高硬度、強(qiáng)度、韌性和高耐磨性 。 b. 高耐磨性 c. 足夠的強(qiáng)度和一定的韌性 保證刃具不斷裂或崩刃 熱處理 :預(yù)備熱處理球化退火 ,最終熱處理淬火 +低溫回火。 合金元素的主要作用是增加鋼的淬透性，耐磨性及紅硬性。 Wc%≥1%時(shí)，牌號(hào)前不標(biāo)數(shù)字。 3）常用軸承鋼 高碳鉻軸承鋼（ GCr15應(yīng)用最廣）和無鉻軸承鋼。 2）成分、性能和熱處理特點(diǎn) 成分、性能： Wc＝ ％～ ％，保證高硬度、高耐磨性。 項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 第 45 頁(yè) ? 常用彈簧鋼及具體應(yīng)用舉例 6 65Mn、 60Si2Mn、 50CrVA。 (2）成分、性能和熱處理特點(diǎn) 成分、性能： Wc＝ ％～ % ,保證高的彈性極限。 熱處理調(diào)質(zhì)處理，獲得高強(qiáng)度、搞韌性的綜合力學(xué)性能。 項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 第 41 頁(yè) 項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 合金調(diào)質(zhì)鋼 (1）用途及性能要求 用途：汽車、機(jī)床等機(jī)器中重要的零件。 少量 Ti、 V、 W、 Mo可以細(xì)化晶粒，在滲碳層獲得均勻細(xì)小的耐磨碳化物。根據(jù)熱處理特點(diǎn)可分為： 合金 滲碳鋼 合金調(diào)質(zhì)鋼 合金彈簧鋼等 常用合金結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)表示 項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 合金滲碳鋼 (1）用途及性能要求 用途：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱中的齒輪、內(nèi)燃機(jī)凸輪、活塞銷等機(jī)械零件。 廣泛用于船舶、車輛、橋梁、壓力容器等工程結(jié)構(gòu)件及低溫下工作的構(gòu)件等。主要是 Mn元素，含量為 %~%。當(dāng)回火溫度低于約 450℃ 時(shí)，鋼中析出滲碳體，在 450℃ 以上滲碳體溶解，鋼中開始沉淀析出彌散穩(wěn)定的難熔碳化物 Mo2C、 VC等，使鋼的硬度開始升高，而在 550～ 600℃ 左右沉淀析出過程完成，鋼的硬度達(dá)到峰值。 項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 第 34 頁(yè) ? 合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變過程的影響表現(xiàn)在三個(gè)方面： （ 1）提高鋼的回火穩(wěn)定性 這主要表現(xiàn)為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(zhǎng)大而保持較大的彌散度，從而提高了鋼對(duì)回火軟化的抗力，即提高了鋼的回火穩(wěn)定性。 項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 第 33 頁(yè) 合金元素對(duì)熱處理的影響 合金元素對(duì)熱處理相變過程的影響主要在于對(duì)奧氏體形成速度和奧氏體晶粒長(zhǎng)大的影響。 一些合金元素如 Mn、 Ni、等將擴(kuò)大 ?相區(qū)使 As線下降（ P52① ） 而另一些合金元素如 Cr、 Mo、 V、 Ti、 Al、等則縮小 ?相區(qū)并導(dǎo)致 As線上升。這一類特殊碳化物的特點(diǎn)是高熔點(diǎn)、高硬度。其中， Si、Mn、 Ni的強(qiáng)化作用較大。用合金工具鋼、高速鋼和硬質(zhì)合金。 原因 ： （ 1）由碳鋼制成的零件尺寸不能太大。用于受力不大、韌性好的機(jī)械零件，如外殼、軸承蓋等 ZG270－500 0 0.50 270 500 18 25 22 較高的強(qiáng)度和較好的塑性，鑄造性良好，焊接性尚好，切削性好。例如 ZG200400，表示 σs≥200MPa， σb≥400MPa的鑄鋼。此類鋼一般以退火狀態(tài)供應(yīng)市場(chǎng)。例如 T12鋼表示 Wc=%的碳素工具鋼。 項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 第 17 頁(yè) 合金鋼和非合金鋼 典型優(yōu)質(zhì)碳素鋼的應(yīng)用： 08F鋼，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，塑性好，強(qiáng)度低，軋成薄板， 主 要 用于冷沖壓件如家電、汽車和儀表外殼 ； 20鋼，冷塑性變形和焊接性好可用于強(qiáng)度要求不高的零件及滲碳零件，例如機(jī)罩、焊接容器，小軸、螺母、墊圈及滲碳齒輪等； 45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)后可獲得良好的綜合力學(xué)性能， 中碳鋼主要用于受力較大的機(jī)械零件 ，如 齒輪 、 連桿 、 軸等； 65鋼（ 65Mn）鋼具有較高的強(qiáng)度； 可用于制造各種彈簧、 機(jī)車輪緣、低速車輪等。因此，鋼的強(qiáng)度硬度也隨之增加，而塑性指標(biāo)隨之降低。 這類鋼按含錳量不同，分為普通含錳量（ %）和較高含錳量 (%)兩組。例如： Q235AF即表示屈服點(diǎn)值為 235MPa的 A級(jí)沸騰鋼。 項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 第 10 頁(yè) 合金鋼和非合金鋼 二、非合金鋼的編號(hào) （ 1） 碳素結(jié)構(gòu)鋼 :牌號(hào)以 “ Q+數(shù)字 +字母 +字母”表示。 低碳鋼（ Wc%） 中碳鋼（ ≤Wc≤%） 高碳鋼（ Wc%） 項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 第 9 頁(yè) 合金鋼和非合金鋼 ? 碳素結(jié)構(gòu)鋼 主要用于制作機(jī)械零件，工程結(jié)構(gòu)件，一般為低、中碳鋼。 按用途分：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊性能鋼三類。這種現(xiàn)象稱為冷脆。 當(dāng)鋼在 1000~1250℃ 進(jìn)行熱加工時(shí)，由于晶界處共晶體熔化，將導(dǎo)致鋼變脆而開裂，這種現(xiàn)象稱為熱脆。錳在鋼中是一種有益元素。根據(jù)鋼中硫和磷的含量不同，鋼可以分為普通優(yōu)質(zhì)鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼和特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。 （ 2）生鐵在高溫的煉鋼爐中，通過氧化作用降低生鐵中的含碳 量和雜質(zhì)含量而煉成鋼。項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 機(jī)械制造 林承全 嚴(yán)義章 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 祝大家學(xué)習(xí)進(jìn)步！ 為學(xué)須用畢生力 攀高貴在少年時(shí) 愿知識(shí)之泉， 經(jīng)書籍之渠而奔流進(jìn)你的心田！ 國(guó)家級(jí)“十二五”規(guī)劃教材 基于工作過程的項(xiàng)目教材 項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 第 2 頁(yè) 項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 第 3 頁(yè) 合金鋼和非合金鋼 [鋼 ]： 是指以鐵為主要元素，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù) Wc%并含有少量硅、錳、磷、硫等雜質(zhì)元素的鐵碳合金。其過程如下： （ 1）鐵礦石、焦炭、和溶劑等原材料經(jīng)高爐冶煉得到生鐵。其中硫和磷對(duì)鋼的韌性影響很大，必須嚴(yán)格控制其含量。錳還能溶于鐵素體形成置換固溶體，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化 ,提高鋼的強(qiáng)度和硬度。 FeS與 Fe形成低熔點(diǎn)共晶體（熔點(diǎn)為985℃ ），分布在奧氏體的晶界上。尤其 在低溫下會(huì)使鋼的塑性、韌性急劇下降，導(dǎo)致鋼嚴(yán)重變脆。（ P37④ ） 項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 第 7 頁(yè) 合金鋼和非合金鋼 鋼的分類 按化學(xué)成分分：非合金（碳素）鋼、合金鋼兩大類。 項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 第 8 頁(yè) 合金鋼和非合金鋼 非合金鋼的分類、編號(hào)和用途 一、非合金鋼的分類 非合金鋼的種類很多，常按以下方法分類。 ? 按鋼中有害雜質(zhì)硫、磷含量分為： 普通鋼 :Ws=%～ % Wp=%～ % 優(yōu)質(zhì)鋼 : Ws、 Wp均 ≤% 高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 : Ws=%～ % Wp=%～ % 特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 : Ws≤%Wp≤% ? 此外，鋼按冶煉方法不同；可分為轉(zhuǎn)爐鋼和電爐鋼；鋼按冶煉時(shí)脫氧程度的不同，可分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼等。 若為沸騰鋼在鋼號(hào)后加“ F”；半鎮(zhèn)靜鋼在鋼號(hào)后加“ b”；鎮(zhèn)靜鋼則不加任何字母或加字母 Z； TZ表示特種鎮(zhèn)靜鋼。例如 45鋼中平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)WC為 %； 08鋼表示鋼中平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù) WC為%。 這類鋼隨鋼號(hào)的數(shù)字增加，含碳量增加，組織中的珠光體量增加，鐵素體量減少。 應(yīng)用：主要用于機(jī)械零件，一般都要經(jīng)過熱處理后使用。數(shù)字表示鋼平均含碳量的千分?jǐn)?shù)。 應(yīng)用： 適用于各種手用工具。 螺紋量規(guī) 項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 第 25 頁(yè) 合金鋼和非合金鋼 牌號(hào)表示方法： 用“鑄”和“鋼”兩字漢語拼音字母字首“ ZG”后加兩組數(shù)字表示，第一組數(shù)字表示屈服點(diǎn)的最低值，第二組數(shù)字表示抗拉強(qiáng)度的最低值。 項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 第 28 頁(yè) 工程用鑄造碳鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分、力學(xué)性能及應(yīng)用舉例（摘自 GB/T 113521995） 牌號(hào) 化學(xué)成分 /％ 室溫力學(xué)性能（不小于） 用途舉例 C Si Mn P、S σs(） ／ MPa σb ／MPa δ /% ψ /% AKV ／J 不大于 不小于 ZG200－400 0 0.50 200 400 25 40 30 良好的塑性、韌性和焊接性，用于受力不大的機(jī)械零件，如機(jī)座、變速箱殼等 ZG230－450 0 0.50 230 450 22 32 25 一定的強(qiáng)度和好的塑性韌性焊接性。用作齒輪、棘輪等 項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 第 29 頁(yè) 常用合金鋼 隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在機(jī)械制造中，對(duì)工件的強(qiáng)度、硬度、韌性、塑性、耐磨性以及其他各種物理化學(xué)性能的要求愈來愈高，碳鋼已不能完全滿足這些要求了。 （ 2）用碳鋼制成的切削刀具不能滿足切削紅硬性的要求。 合金元素在鋼中的存在形式有： 溶解于鋼中的基本相（鐵素體、奧氏體和滲碳體）、形成特殊碳化物（如 VC、 TiC、 Cr23C6等） 項(xiàng)目 2 工程材料及熱處理 第 31 頁(yè) 影響： （ 1）強(qiáng)化鐵素體： 非碳化物形成元素和大部分的錳基本上都溶解于鐵素體（或奧氏體）中而形成合金鐵素體（或合金奧氏體），并產(chǎn)生固溶強(qiáng)化的作用，使合金鐵素體的強(qiáng)度、硬度升高，塑性和韌性下降（ Cr、 Ni、 Mn含量少時(shí)略有上升）。當(dāng)一些強(qiáng)碳化物形成元素（如 Cr 、 Ti、 V、 W、 Mo等）的含量較高時(shí)，它們還會(huì)形成新的穩(wěn)定性較