【正文】 用途：受復(fù)合應(yīng)力的重要結(jié)構(gòu)件（齒輪、連桿、機(jī)床主軸） 性能：良好的綜合機(jī)械性能 成分： ~%C —— 中碳鋼 主加元素： Cr,Ni,Mn,Si —— ↑淬透性，強(qiáng)化基體 輔加元素： W,Mo,V,Ti —— 細(xì)化晶粒 , ↑回火穩(wěn)定性 熱處理： 預(yù)備：正火 —— S—— 改善組織，消除鍛造應(yīng)力，便于切削加工 最終：調(diào)質(zhì) —— 回火 S—— 獲得良好的綜合機(jī)械性能 表面要求高硬度 ,耐磨 ,↑σ1， →表面淬火 + 低溫回火（回火 M） 常用鋼號(hào)： 45， 40Cr， 40CrMnMo 四、彈簧鋼 定義：彈簧鋼是指用于制造各種彈簧的鋼種。 加入 Si、 Mn Si和 Mn是常用合金元素 ， ↑淬透性 ； 強(qiáng)化鐵素體 （ 固溶強(qiáng)化 ） , ↑回火穩(wěn)定性 ， 相同回火溫度下具有較高的硬度和強(qiáng)度 ， 其中 Si的作用最大 。 主要有以下幾個(gè)方面： （ 1） 很高的強(qiáng)度與 硬 度：點(diǎn)接觸或線接觸下工作 ， 承受極大的壓應(yīng)力 ， 可達(dá) 1500～ 000MN／ mm2。 ： Cr —— ↑淬透性 ， 硬 ， 耐磨 Cr為主要合金化元素 ， Cr提高淬透性 ，形成合金滲碳體 ， 細(xì)小均勻 ， 提高耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度 。 獲得均勻分布的細(xì)粒狀珠光體 ， 為最終熱處理作組織準(zhǔn)備 。 （１）性能要求 受力情況 : 刀刃承受 彎曲 、 扭轉(zhuǎn)、剪切應(yīng)力 和 沖擊、震動(dòng) 負(fù)荷，同時(shí)還要受到工件和切屑的強(qiáng)烈 摩擦 作用。 ? （ 2）最終熱處理后的顯微組織為回火馬氏體 ，大致的硬度 60HRC。HRC60。 Wc＝ ～ ％ ； ⑵ 加入 Cr提高鋼的淬透性 鉻的碳化物在淬火加熱時(shí) 容易溶解 ， 鉻幾乎全部溶入奧氏體中 ， 增加奧氏體的穩(wěn)定性 ， 使鋼的淬透性大大提高 ， 以致截面尺寸很大的高速鋼零件 ，在空冷條件下都可完全淬透 。 而只有合金元素含量高的 馬氏體才具有高的紅硬性 。三次回火 ； 560℃ 原因 ： 在此溫度區(qū)，一部分碳和合金元素從殘余奧氏體中析出，合金元素與碳形成碳化物，起到彌散強(qiáng)化的作用；由于碳和合金元素的析出，使殘余奧氏體的穩(wěn)定性下降，在隨后的冷卻中可轉(zhuǎn)變?yōu)?M，從而使硬度增高； 即二次硬化作用 ； 三次回火的原因： 高速鋼淬火后的殘余奧氏體量達(dá) 2530%，一回火后難以全部消除，經(jīng)三次回火即可使殘余奧氏體減至最低量（一次回火后約剩 10%，二次回火約剩 35%，三次回火約剩 1%2%）。 應(yīng)用 —— 高速車(chē)刀、鉆頭、銑刀等。 含碳量 %%C 合金元素 —— Cr、 Mn、 Ni、 Mo、 W等。 最終熱處理 — 淬火 +（ 70～ 80℃ ） 冷處理 + 低溫回火 + 時(shí)效處理 時(shí)效處理： 120～ 130℃ ，保溫幾～幾十小時(shí)，使 M、 A 39。 電化學(xué)腐蝕是金屬在酸 、 堿 、 鹽等電介質(zhì)溶液中由于原電池的作用而引起的腐蝕 。這是由于在晶界上析出了富 Cr的 (CrFe)23C6，而使其周?chē)w形成貧Cr區(qū)造成的； 解決方法 ： ①降低含碳量，使 Cr的碳化物不能析出； ②加入 Ti、 Nb等碳化物形成元素，形成穩(wěn)定的碳化物（ TiC、 NbC），避免在晶界上沉淀析出Cr的碳化物； 熱處理方法： ⑴固溶處理：將鋼加熱到 1050~1150℃ ，讓所有的碳化物全部溶入 A中，然后水淬快冷，在室溫下得到單相的奧氏體組織，這種處理叫做固溶處理；處理后強(qiáng)度較低但塑性較高，并且具有耐蝕性； ⑵穩(wěn)定處理：是將含 Ti、 Nb的奧氏體不銹鋼經(jīng)固溶處理后，再經(jīng) 850～ 900℃ 保溫 1～ 4h空冷的處理。39。 + P + G 白口鑄鐵 按 FeFe3C 相圖結(jié)晶 、轉(zhuǎn) 變 Le39。 （１） 灰鑄鐵 （２） 球墨 鑄鐵 （３） 蠕墨 鑄鐵 （４） 可鍛 鑄鐵 根據(jù)鑄鐵中石墨結(jié)晶形態(tài)的不同，將鑄鐵分為 （１）灰鑄鐵 一、灰鑄鐵 鑄鐵組織中的石墨呈片狀 牌號(hào) —— 如 HT100， HT灰鐵， 100最小抗拉強(qiáng)度 表示 ?b≥ 100MPa（直徑＝ 30mm）。（ 球狀 G 對(duì)基體的割裂作用小） 牌號(hào) 基體 機(jī)械性能 ? ?b MPa ? MPa ?5 % ak kJ/m2 HB QT40017 F 400 250 17 600 ?179 QT42010 F 420 270 10 300 ?207 QT5005 F+P 500 350 5 － 147241 QT6002 P 600 420 2 － 229302 QT7002 P 700 490 2 － 229302 QT8002 P 800 560 2 － 241321 QT12001 下 B 1200 840 1 300 ?38HRC F+P基體 500 F基體 100 熱處理 退火 —— 去應(yīng)力退火 ， 500 ～ 600℃ 。 進(jìn)氣管 排氣管 （４）可鍛鑄鐵 —— 白口鑄鐵 經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間石墨化退火（ 900－ 960℃ ）而得 牌號(hào) —— 如 KT3006 ，表示 ?b≥300 ， ?≥6％ 。 組織 —— 鋼基體 + 蠕蟲(chóng)狀 G 性能 —— 強(qiáng)度、塑韌性?xún)?yōu)于灰鑄鐵。 （２）球墨鑄鐵 —— 在鐵水澆注前加球化劑（稀土 Mg）使 G球化 牌號(hào) —— 如 QT7002 ，表示 ?b≥700， ?≥2％ 。 切削加工性好 —— G 使切屑易斷，還可潤(rùn)滑刀具。 2. 白口鑄鐵 ：即三個(gè)階段的石墨化全部被抑制，其中碳以 Fe3C形式存在，斷口呈白亮色，性能硬很脆，工業(yè)上很少應(yīng)用； 3. 麻口鑄鐵 ：在第一階段石墨化過(guò)程中沒(méi)有得到充分石墨化的鑄鐵，斷口呈黑白相間的麻點(diǎn)。 應(yīng)用： 習(xí)題： 合金元素 Mn、 Cr、 W、 Mo、 V、 Nb、 Ni、Si、 Al、 Co在室溫的退火鋼中如何分布？它們對(duì)鋼中基本相有何影響？ 合金元素 Mn、 Cr、 W、 Mo、 V、 Ti、 Zr、Ni、 Co、 Al對(duì)鋼的 C曲線和 MS點(diǎn)有何影響？ 解釋下列現(xiàn)象： ⑴在相同含碳量情況下，除了含 Ni和 Mn的合金鋼外，大多數(shù)合金鋼的熱處理加熱溫度都比碳鋼高； ⑵含碳量 ≥% ，含鉻 12%的鉻鋼屬于過(guò)共析鋼，而含碳 %、含鉻 12%的鋼屬于萊氏體鋼； ⑶高速鋼在熱鍛或熱軋后，經(jīng)空冷獲得馬氏體組織； 什么是調(diào)質(zhì)鋼？為什么調(diào)質(zhì)鋼的含碳量均為中碳？合金調(diào)質(zhì)鋼常含哪些合金元素？它們?cè)谡{(diào)質(zhì)鋼中起什么作用？ 分析比較 9SiCr合金工具鋼與 T9碳素工具鋼： ⑴為什么 9SiCr鋼的熱處理加熱溫度比 T9鋼高？ ⑵為什么碳素工具鋼制造的刀具的刃部受熱至200~250℃ 其硬度和耐磨性已迅速下降，以至于失效；而 9SiCr鋼刀具的刃部在 230~250℃ 條件下工作，硬度仍不低于 HRC60，且耐磨性良好，可維持正常工作？ ⑶試分析 9SiCr熱處理工藝？ 指出下列合金鋼的類(lèi)別、碳和合金元素的作用及熱處理特點(diǎn)： 16Mn、 40CrNiMo、 65Mn、 GCr1 9SiCr、W18Cr4V、 1Cr18Ni9Ti W18Cr4V鋼的 AC1為 820℃ ，若以一般工具鋼 AC1+30~50℃ 常規(guī)方法來(lái)確定其淬火加熱溫度，在最終熱處理后能否達(dá)到高速切削刃具所要求的性能？為什么？ W18Cr4V淬火后在 560℃ 三次回火的目的是什么？ 什么是紅硬性？鋼的紅硬性與“二次硬化”有何關(guān)系？ 188型不銹鋼中各合金元素起什么作用？為了提高其抗蝕性能可采用什么工藝方法？ 第七章 鑄鐵 ? 鑄鐵是含碳量大于 %的鐵、碳合金，與鋼相比：鑄鐵熔煉簡(jiǎn)單，成本低廉，雖然強(qiáng)度、塑性、韌性較低，但具有良好的鑄造性能，很高的減磨、減震性能和切削加工性能，因此在機(jī)械制造業(yè)上得到了廣范的應(yīng)用： ? 鑄鐵之所以具有以上一系列優(yōu)良的性能， 一是因?yàn)樗暮剂扛?，二是因?yàn)樘即蟛糠忠杂坞x的石墨狀態(tài)存在； ? 成分 —— w(C) = ~ % ， ? w(Si) =~ % 鑄鐵中碳原子的析出，并形成石墨的過(guò)程稱(chēng)為石墨化過(guò)程。 用途： 履帶、鐵道岔道 奧氏體型不銹鋼： ? 是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)不銹鋼，最常見(jiàn)的是含 Cr量為 18%，含 Ni量為 9%的 188型不銹鋼；最典型的是 1Cr18Ni9Ti； 以 1Cr18Ni9Ti為例，介紹奧氏體型不銹鋼： 化學(xué)成分： ⑴含碳量：小于 %，含碳量較低，若含碳量過(guò)多，在奧氏體冷卻時(shí)易發(fā)生分解形成(CrFe)23C6，不能保持單相奧氏體狀態(tài)； ⑵含 18%Cr：產(chǎn)生鈍化作用，阻礙陽(yáng)極反應(yīng)，增加耐蝕性； 鈍化： 如果基體含鉻量 WCr≥%時(shí)，能在陽(yáng)極區(qū)域基體表面上形成一層富 Cr的氧化物保護(hù)膜，這層膜會(huì)阻礙陽(yáng)極區(qū)域的反應(yīng)，并增加電極電位，致使基體的電化學(xué)腐蝕過(guò)程減緩，從而獲得一定的耐蝕性。 化學(xué)腐蝕是金屬直接與周?chē)橘|(zhì)發(fā)生純化學(xué)作用 。 應(yīng)用 簡(jiǎn)單量具 — T10A、 T12A 等。 Mo、 V—— ↑淬透性 ↑回火穩(wěn)定性，細(xì)化晶粒、 ↑ 強(qiáng)度和韌性 ， 鍛造 — 等溫退火 — 機(jī)加工 — 淬火回火 — 精磨或電火花加工 — 成品 （２）熱模具鋼 —— 熱鍛、熱擠壓、壓鑄模等 。 最終組織 （右圖）：回火 M + 粒狀碳化物 + 少量 A 39。硬度為HRC62～ 64。如 P149圖 715所示； （ 3） 淬火： A） 淬火加熱溫度：溫度很高 T加 =1280?5℃（ W18Cr4V鋼 AC1約為 820℃ ） 。 主要性能特點(diǎn)： 以 W18Cr4V為例： ⑴ 高碳 保證淬后得到強(qiáng)硬的馬氏體基體以 提高鋼的硬度 。 應(yīng)用 —— 如 9SiCr ，做板牙、絲錐等。 硬度 ? 擬用 T10制造形狀簡(jiǎn)單的車(chē)刀，工藝路線為： ? 鍛造 —— 熱處理 —— 機(jī)加工 —— 熱處理 —— 磨加工； ? 試問(wèn)①試寫(xiě)出各熱處理的名稱(chēng)并指出各熱處理工序的作用？ ? ②制訂最終熱處理的工藝規(guī)范（溫度、冷卻介質(zhì)）？ ? ③指出最終熱處理后的組織和大致硬度？ ? （ 1）工藝路線為：鍛造 — 退火 — 機(jī)加工 — 淬火后低溫回火 — 磨加工。 應(yīng)用 GCr15：中小型軸承，冷沖模，量具，絲錐。 危害最大的是氧化物 ， 其次為硫化物和硅酸鹽 ， 必須嚴(yán)格控制 S、 P； S＜ 0． 02％ ， P＜ 0． 027％ 。 （ 二 ） 軸承鋼的成分及作用 1. 碳含量 高碳 ~%C —— 硬 、 耐磨 含碳量＝ ～ ％ ， 保證有高的硬度及耐磨性 。 小尺寸的沙發(fā)彈簧 60Si2Mn鋼 中由于同時(shí)加入了 Si和 Mn， 制造厚度為 10～ 12mm的板簧和直徑為 25～ 30mm的螺旋彈簧 ， 油冷即可淬透 ， 性能優(yōu)于 65Mn， 制造汽車(chē) 、 拖拉機(jī)等的減震板簧和螺旋彈簧； 大尺寸的汽車(chē)板簧 （尺寸小， 65Mn）： 冷拉鋼絲 → 冷繞成型 → 去應(yīng)力退火（ 200~300℃ ） 彈簧鋼小結(jié) 用途：彈性元件 性能：高的 σe 、 σb 、 σ1 ，一定的塑韌性 成分： ~%C （碳鋼 ~%C） ——保證 ↑σe 主加元素： Mn, Si, Cr—— ↑淬透性，強(qiáng)化基體 , ↑回火穩(wěn)定性 輔加元素： Mo, W, V —— 防脫碳，細(xì)化 ,↑σe ， 熱處理： 熱成型彈簧（尺寸大， 60Si2Mn）： 加熱成型 →淬火 +中溫回火 →噴丸（回火 T ）38~50HRc 冷成型彈簧（尺寸小， 65Mn）： 冷拉鋼絲 → 冷繞成型 → 去內(nèi)應(yīng)力退火（ 200~300℃ ） 常用鋼號(hào)： 65， 65Mn， 小尺寸的沙發(fā)彈簧 60Si2Mn 大尺寸的汽車(chē)板簧 汽車(chē)板簧 火車(chē)螺旋彈簧 五 、 滾動(dòng)軸承鋼 用途：滾動(dòng)軸承元件 ， 冷沖模 ， 量具 （ 滾珠 、 滾柱 、 軸承套 ） （ 一 ） 滾動(dòng)軸承的工作條件及對(duì)性能的要求 制造滾動(dòng)軸承套圈和滾動(dòng)體鋼 。 （ 二 ） 彈簧鋼的化學(xué)成分及作用 1. 碳含量 2. 中 、 高碳 —— 提高彈性極限和屈服極限 。連桿螺栓生產(chǎn)工藝路線如下： 下料 →鍛造 →退火（或正火） →機(jī)加工 →調(diào)質(zhì) →機(jī)加工 →裝配 退火（或正火）是為了改善切削加工，并為隨后調(diào)質(zhì)處理做好組織準(zhǔn)備。