【正文】 1．奧氏體的形成 —— Fe， C原子擴散和晶格改變的過程。 F 針內(nèi)定向分布著細(xì)小 電子顯微照片 12023 T8鋼，下 B， 黑色針狀 光學(xué)顯微照片 400 亞 （過） 共析鋼 過冷 A的等溫轉(zhuǎn)變 01時間/sT/ ℃A 1100200300400500600700800100100 10 10 10 102 3 4 5AA → BA → PBPM+A39。 (V≥Vk) 馬氏體（ M）轉(zhuǎn)變特點 1) 無擴散 Fe 和 C 原子都不進行擴散， M是 體心正方 的 C過飽和的 F， 固溶強化顯著。 水冷 → M + A39。 冷卻介質(zhì) 冷卻速度： 鹽水 ＞ 水 ＞ 鹽浴 ＞ 油 淬火方法 單介質(zhì)淬火：水、油冷 雙介質(zhì)淬火：水冷 + 油冷 分級淬火： ＞ Ms鹽浴中均溫＋空冷 等溫淬火（ 在鹽、堿浴中） → 下 B 鋼的淬透性 淬火時得到 M的能力，取決于臨界冷卻速度 VK 。 用于 彈簧等。 鋼的化學(xué)熱處理 將工件置于特定的介質(zhì)中加熱、保溫，使介質(zhì)中的活性原子滲入工件表層，以改變表層的化學(xué)成分、組織和性能。 第五章 金屬材料 碳鋼的成分和分類 碳鋼的牌號及用途 碳鋼 碳鋼的成分和分類 １ . 成分 —— w(C) ≤% Mn、 Si → 固溶強化 S → 熱脆 P → 冷脆 O、 N、 H → 強度、塑性、韌性 ↓ ２ . 分類 1）按 C含量分 低 C鋼 w(C) ≤ % 中 C鋼 % ＜ w(C) ≤ % 高 C鋼 w(C) ＞ % 2）按質(zhì)量分（ S、 P含量） —— 普通碳素鋼；優(yōu)質(zhì)碳素鋼；高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼。 鋼號 C, % Mn, % Si, % S, % ? P, % ? 退火后 HBS, ? 水冷淬火 溫度， ℃ T7 T8 T8Mn T9 T10Mn T10 T12 T13 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 187 187 187 192 19 207 207 217 800820 780800 780800 760780 760780 760780 760780 760780 表 34 碳素工具鋼的化學(xué)成分和性能 （淬火后 HRC≥62) (摘自 GB/T12981986) 用途 沖頭、鑿子、鉆頭、銼刀、量規(guī)等。合金元素提高淬透性、耐磨性 , 細(xì)化晶粒。 40CrNiMo，大截面重載零件，如汽輪機主軸和葉輪。 熱處理 球化退火 + 淬火 + 低溫回火 冷處理，時效（ 120～ 140℃,10 ～ 20h）：穩(wěn)定尺寸，去應(yīng)力。 板牙 絲錐 （３）高速鋼 成分 —— w(C) = ~ % ，合金元素＞ 10 % 。 。 高精度量具 —— GCr1 CrWMn 等。 M 型 —— 如 1Cr13 用于汽輪機葉片； 3Cr13 做手術(shù)器具及刀具。 失效的形式 變形失效 彈性變形 塑性變形 蠕變變形 斷裂失效 韌性斷裂 脆性斷裂 低應(yīng)力斷裂 疲勞斷裂 蠕變斷裂 介質(zhì)加速斷裂 表面損傷失效 磨損 腐蝕 表面接觸疲勞 物理性能降級 電、磁、熱等性能衰減 失效的主要原因 設(shè)計 設(shè)計思想有誤 工作條件分析錯誤 結(jié)構(gòu)外形不合理 材質(zhì) 選材不當(dāng) 材質(zhì)低劣（冶金缺陷） 加工 各種冷、熱加工缺陷 使用 安裝不良、維護不善、操 作不當(dāng)、過載使用 失效分析的工具 ? 肉眼及光學(xué)顯微鏡（ OM）； ? 掃描電子顯微鏡（ SEM）； ? 透射電子顯微鏡（ TEM）； ? X射線熒光鏡； ? X射線衍射及立體顯微鏡。 ?合金的流動性： 影響合金流動性的因素（成分、物理性 質(zhì)、溫度、雜質(zhì)和氣體）； ?充型能力的影響因素： 鑄型條件；鑄型的發(fā)氣；鑄型溫度；鑄件結(jié)構(gòu)。 ?鑄件的裂紋及防止： 熱裂－凝固后期高溫下形成的，主要是由于收縮受到機械阻礙作用而形成的。 2）球墨鑄鐵 球化處理見圖 10－ 32所示。 鑄鋼的鑄造工藝特點 ?熔點高（約 1500℃ ）、流動性差、收縮率高（達到 2％）。 ? 根據(jù)鍛造設(shè)備類型不同，自由鍛可分為鍛錘自由鍛和水壓機自由鍛二種。鍛錘產(chǎn)生沖擊力，液壓機產(chǎn)生靜壓力使金屬變形。水壓機施加的壓力可達 800～ 12023噸，所鍛鋼錠的重量由 1噸到 300噸，廣泛用于碳素鋼、合金鋼、高合金鋼及特殊鋼等大型鍛件的單件小批生產(chǎn)中。 ? (1)沖裁變形過程 ? (2)凸凹模間隙 凸凹模間隙不僅嚴(yán)重影響沖裁件的斷面質(zhì)量，而且影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。拉深件的法蘭部分，切向受壓應(yīng)力作用，厚度有所增大。 ? ②凸凹模間隙不合理 ? 拉深模的凸凹模間隙一般取 Z＝ (～ )S。材料塑性好，則彎曲半徑可小些。 ? ③拉深系數(shù)過小 ? m值過小時，板料的變形程度加大，拉深件直壁部分承受的拉力也加大，當(dāng)超出其承載能力時，即會被拉斷。 m越小，表明拉深件直徑越小，變形程度越大，坯料 ? 拉深件成形過程中最常見的質(zhì)量問題是破裂 (圖 1013)和起皺 (圖 1014)。 成形工序 ? 成形工序是使坯料的一部分相對于另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工序，如拉深、彎曲、翻邊、脹形等。 ? 板料沖壓的特點：生產(chǎn)率高，操作簡單，工藝過程易于實現(xiàn)機械化、自動化；沖壓件質(zhì)量好，尺寸精度高，互換性好；可沖制形狀復(fù)雜的零件，材料利用率高，廢品率低；沖模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，材料和制造成本高，只有在大批量生產(chǎn)的條件下，才能顯示出它的優(yōu)越性。 ? 空氣錘的特點是：錘頭速度可達到 7～ 8m／ s，不需要輔助設(shè)備，操作方便，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，錘擊能力有限，廣泛應(yīng)用于中小型鍛件的生產(chǎn)。 ? 自由鍛造具有以下三個特點：自由鍛造具有以下三個特點： ? ①自由鍛使用工具簡單，通用性強，靈活性大，因此適合單件小批鍛件的生產(chǎn)。 ?鑄鋼所用型砂須有良好的透氣性、耐火性、強度和退讓性。 特點：收縮大，流動性差。 砂型鑄造 ?砂型鑄造的生產(chǎn)過程及其特點 砂型鑄造的生產(chǎn)工藝流程見書圖10－ 14。 影響收縮的因素 ?合金成分； ?澆注溫度； ?鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型 鑄件中的縮松和縮孔 ?縮孔：存在于鑄件上部或最后凝固的部位，縮孔的外形特征：多呈倒錐形，內(nèi)表面不光滑。 選材的一般原則 ? 使用性能； ? 工藝性能； ? 經(jīng)濟性能。 不銹鋼的成分、熱處理、性能 鋼號 主 要 化 學(xué) 成 分 , % 淬火 ℃ 回火 ℃ C Cr Ni Ti 類 別 機械性能 ? ?b MPa ?s MPa ?5 % HRC HB 1Cr13 ? 12~ 14 950~ 1000水 ,油 700~ 750 4Cr13 ~ 12~ 14 1050~ 1100 油 200~ 300 M型 540 345 680 400 25 4 159 50 1Cr17 ? 16~ 18 780~ 850 正火 0Cr18Ni9 ? 17~ 19 8~ 12 1010~ 1150 水 F型 A型 AF型 450 205 520 205 22 40 183 187 1Cr18Ni9Ti ? 17~ 19 9~ 12 ? ~ 920~ 1150 水 520 205 40 187 1Cr21Ni5Ti ~ 20~ 22 ~ ? ~ 950~ 1100水 ,空 600 350 20 ２ . 耐熱鋼 抗氧化性： 金屬在高溫下的抗氧化能力 熱強性： 熱強性是指鋼在高溫下的強度 用途： 鍋爐、燃?xì)廨啓C等 類 別 鋼號 主 要 化 學(xué) 成 分 , % 淬火 ℃ 回火 ℃ C Cr Ni Ti M型 1Cr13 ? 12~ 14 950~ 1000油 700~ 750 1Cr11MoV ~ 10~ Mo ~ 1050~ 1100空 720~ 740 A型 1Cr18Ni9Ti ? 17~ 19 8~ 11 ? ~ 920~ 1150 水 機械性能 ? ?b MPa ?s MPa 540 345 490 685 520 205 ?5 % 20 40 HB 159 159 187 ３ . 耐磨鋼 ZGMn13 熱處理 ： 1000℃ ～ 1100℃ ，保溫，水冷 →A，硬度低，韌性高。 穩(wěn)定，消除內(nèi)應(yīng)力。 （２）熱模具鋼 —— 熱鍛、熱擠壓、壓鑄模等。 高淬透性 —— 尺寸不大時可空冷淬火， Cr 等元素提高淬透性。 1． 合金刃具鋼 2． 合金模具鋼 3． 量具用鋼 合金工具鋼 1． 合金刃具鋼 （１）性能要求 高硬度 —— 機加工刀具 HRC＞ 60 高耐磨性 —— 刀具壽命和生產(chǎn)率 ↑ 組織 要求 —— 硬而細(xì)小的碳化物，均勻分布在強而韌的鋼基體中。 汽車曲軸 4． 彈簧鋼 成分 —— w(C)=～ %， Si, Mn為主要元素，提高屈強比。 滲 C鋼 的牌號（摘自 GB/T30771999） （ 滲 C: 930℃ ，回火： 200 ℃ ） p172 主 要 化 學(xué) 成 分 , % 預(yù)備處理／ 淬火 , ℃ C Mn Cr， Ni ~ ~ ~ ~ ~ 880／ 800 水 , 油 880水 , 油 ~ ~ ~ ~ ~ ~ 850 油 880 ／ 870 油 鋼號 20Cr 20MnV 20CrMn 20CrMnTi 淬 透 性 低 中 高 18Cr2Ni4WA 20Cr2Ni4A ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 950 ／ 850 空 880／ 780 油 機械性能 ? ?b MPa ?s MPa 835 785 540 590 930 1080 735 835 1180 1180 835 1080 aKU2 J 47 55 47 55 78 63 熱處理 組織 —— 表層 ：回火 M +碳化物 + A′； 心部 ：低 C的回火 M（ +T + F） 應(yīng)用 —— 耐磨件 20Cr，小軸、活塞銷、小齒輪。 概論 合金結(jié)構(gòu)鋼 合金工具鋼 特殊性能鋼 合金鋼 概論 １ . 合金鋼的 分類 （ 按用途分類） 合金結(jié)構(gòu)鋼 —— 低合金結(jié)構(gòu)鋼、滲 C鋼 、調(diào)質(zhì)鋼 、彈簧鋼 、軸承鋼等。 碳鋼的牌號及用途 1． 碳素結(jié)構(gòu)鋼 2． 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 3． 碳素工具鋼 GB/T7001988 標(biāo)準(zhǔn) GB7007