【正文】 碳體具有復(fù)雜的斜方晶體結(jié)構(gòu)，它與鐵和碳的晶體結(jié)構(gòu)完全不同。按計(jì)算，其熔點(diǎn)為1227℃，不發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。滲碳體的硬度很高，塑性很差。是一個(gè)硬而脆的組織。在鋼中，滲碳體以不同形態(tài)和大小的晶體出現(xiàn)于組織中，對(duì)鋼的力學(xué)性能影響很大。珠光體 珠光體是鐵素體和滲碳體的混合物，用符號(hào)P表示。它是滲碳體和鐵素體片層相間、交替排列而成的混合物。在緩慢冷卻條件下，%。由于珠光體是由硬的滲碳體和軟的鐵素體組成的混合物，所以，其力學(xué)性能決定于鐵素體和滲碳體的性質(zhì)和它們各自的特點(diǎn)，大體上是兩者的平均值。故珠光體的強(qiáng)度較高，硬度適中，具有一定的塑性。萊氏體 %的合金，在1148℃時(shí)從液相中同時(shí)結(jié)晶出來(lái)奧氏體和滲碳體的混合物。用符號(hào)Ld表示。由于奧氏體在727℃時(shí)還將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，所以在室溫下的萊氏體由珠光體和滲碳體組成，這種混合物仍叫萊氏體，用符號(hào)L’d來(lái)表示。 萊氏體的力學(xué)性能和滲碳體相似，硬度高，塑性很差。馬氏體 碳在α—Fe中的過(guò)飽和固溶體稱為馬氏體。由于溶入過(guò)多的碳而使α—Fe晶格嚴(yán)重畸變，增加了塑性變形的抗力，從而具有高硬度。馬氏體中過(guò)飽和的碳越多，硬度就越高。第三節(jié) 常用熱處理方法的目的及實(shí)際應(yīng)用 鋼在固態(tài)下加熱到一定溫度，在這個(gè)溫度下保持一定時(shí)間，然后以一定冷卻速度冷卻到室溫，以獲得所希望的組織結(jié)構(gòu)和工藝性能，這種加工方法稱為熱處理。熱處理之所以能使鋼的性能發(fā)生變化，其根本原因是由于鐵有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，從而使鋼在加熱和冷卻過(guò)程中，其內(nèi)部發(fā)生了組織與結(jié)構(gòu)變化的結(jié)果。根據(jù)加熱、冷卻方法的不同可分為退火、正火、淬火、回火等。一、退火定義 將鋼加熱到適當(dāng)溫度并保持一定時(shí)間，然后緩慢冷卻（一般隨爐冷卻）的熱處理工藝稱為退火。目的 ①降低鋼的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加工；②細(xì)化晶粒，均勻鋼的組織及成分，改善鋼的性能或?yàn)橐院蟮臒崽幚碜鳒?zhǔn)備；③消除鋼中的殘余內(nèi)應(yīng)力，以防止變形和開裂。常用的退火方法有完全退火、球化退火、去應(yīng)力退火等幾種。（1）完全退火 將鋼完全奧氏體化，隨之緩慢冷卻，獲得接近平衡狀態(tài)組織的工藝稱為完全退火。它可降低鋼的強(qiáng)度，細(xì)化晶粒，充分消除內(nèi)應(yīng)力。完全退火主要用于中碳鋼及低、中碳合金結(jié)構(gòu)鋼的鍛件、鑄件等。（2）球化退火 為使鋼中碳化物呈球狀化而進(jìn)行的退火稱為球化退火。它不但可使材料硬度低，便于切削加工，而且在淬火加熱時(shí)，奧氏體晶粒不易粗大，冷卻時(shí)工件的變形和開裂傾向小。球化退火適用于共析鋼及過(guò)共析鋼，如碳素工具鋼、合金工具鋼、軸承鋼等。（3）去應(yīng)力退火 為了去除由于塑性變形、焊接等原因造成的以及鑄件內(nèi)存在的殘余應(yīng)力而進(jìn)行的退火稱為去應(yīng)力退火。工藝是：將鋼加熱到略低于Al的溫度（一般取600℃～650℃），經(jīng)保溫緩慢冷卻即可。在去應(yīng)力退火中，鋼的組織不發(fā)生變化，只是消除內(nèi)應(yīng)力。鍛造、鑄造、焊接以及切削加工后（精度要求高）的工件應(yīng)采用去應(yīng)力退火，以消除加工過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。二、正火定義 將鋼材或鋼件加熱到Ac3或Accm以上30℃～50℃，保溫適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理工藝稱為正火。目的 正火與退火兩者的目的基本相同，但正火的冷卻速度比退火稍快，故正火鋼的組織較細(xì)，它的強(qiáng)度、硬度比退火鋼高。正火主要用于普通結(jié)構(gòu)零件，當(dāng)力學(xué)性能要求不太高時(shí)可作為最終熱處理。三、淬火定義 將鋼件加熱到Ac3或Ac1以上某一溫度，保持一定時(shí)間，然后以適當(dāng)速度冷卻（達(dá)到或大于臨界冷卻速度），以獲得馬氏體或貝氏體組織的熱處理工藝稱為淬火。目的 是把奧氏體化的鋼件淬火成馬氏體，從而提高鋼的硬度、強(qiáng)度和耐磨性，更好地發(fā)揮鋼材的性能潛力。但淬火馬氏體不是熱處理所要求的最終組織。因此在淬火后，必須配以適當(dāng)?shù)幕鼗稹４慊瘃R氏體在不同的回火溫度下，可以獲得不同的力學(xué)性能，以滿足各類工具或零件的使用要求。四、回火 定義 鋼件淬火后，再加熱到Ac1點(diǎn)以下的某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝稱為回火。淬火處理所獲得的淬火馬氏體組織很硬、很脆，并存在大量的內(nèi)應(yīng)力，而易于突然開裂。因此，淬火后必須經(jīng)回火熱處理才能使用。目的 ①減少或消除工件淬火時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，防止工件在使用過(guò)程中的變形和開裂；②通過(guò)回火提高鋼的韌性，適當(dāng)調(diào)整鋼的強(qiáng)度和硬度，使工件達(dá)到所要求的力學(xué)性能，以滿足各種工件的需要；③穩(wěn)定組織，使工件在使用過(guò)程中不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，從而保證工件的形狀和尺寸不變，保證工件的精度。第四節(jié) 鑄鐵的熱處理方法 通常的熱處理方法只能改變灰鑄鐵和球墨鑄鐵的基體組織，而不能改變石墨的形狀和分布情況。一、消除鑄件內(nèi)應(yīng)力退火（又稱時(shí)效） 鑄件凝固時(shí)，各部位厚薄不同，它們的冷卻速度有差異，體積收縮情況也不一致，這樣就不可避免地要產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，致使鑄件翹曲，甚至開裂。在機(jī)械加工過(guò)程中，由于內(nèi)應(yīng)力的重新分布，會(huì)進(jìn)一步引起鑄件變形。因此，鑄件在鑄造后，切削加工前，為了消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，應(yīng)進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力退火。對(duì)于形狀復(fù)雜及大型鑄件經(jīng)粗加工后，也應(yīng)進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力退火。 消除內(nèi)應(yīng)力退火時(shí)，應(yīng)把鑄件緩慢地隨爐加熱到500℃～550℃，保溫3h～5h后隨爐冷卻到200℃出爐空冷。退火加熱溫度過(guò)高，會(huì)引起滲碳體分解而降低力學(xué)性能。二、石墨化退火 石墨化退火的目的是為了降低硬度，改善加工性能。根據(jù)鑄鐵的原始組織和所要獲得的基本組織不同，可分為低溫和高溫石墨化退火兩種。低溫石墨化退火 低溫石墨化退火的目的是使共析滲碳體球化和分解析出石墨，從而降低灰鑄鐵的硬度。如鑄鐵的原始組織為珠光體加石墨，經(jīng)低溫石墨化退火后，則將獲得珠光體十鐵素體十石墨。 低溫石墨化退火工藝是將鑄件加熱到650℃～700℃，保溫1h～4h小時(shí)，然后隨爐緩慢冷卻。保溫時(shí)間應(yīng)根據(jù)鑄件的化學(xué)成分、鑄件壁厚、原始硬度和所要求硬度來(lái)決定。高溫石墨化退火 鑄件在鑄造時(shí)，如果冷卻速度和化學(xué)成分選擇不當(dāng)，鑄件中會(huì)保留較多的自由滲碳體使鑄件硬而脆，無(wú)法切削加工。因此，必須進(jìn)行高溫石墨化退火，使?jié)B碳體在高溫加熱時(shí)分解為奧氏體加石墨，從而降低硬度，便于切削加工。 高溫石墨化退火時(shí)應(yīng)將鑄件在低于300℃的溫度下裝爐，以較慢速度加熱到850℃～950℃，保溫1h～4h，然后以一定的方法進(jìn)行冷卻。三、提高力學(xué)性能與耐磨性的熱處理正火 鑄鐵正火的目的是鑄件中的鐵素體全部或部分轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，使鑄件獲得高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。有時(shí)還可用于消除灰鑄鐵的白口組織。此工藝主要用于球鐵。球墨鑄鐵的正火方法可分為高溫正火和低溫正火兩種。（1）高溫正火 目的是獲得高的強(qiáng)度和耐磨性，但塑性和韌性較差。其工藝是：將鑄件加熱到880℃～950℃，保溫1h～3h小時(shí)。正火溫度愈高，奧氏體溶碳愈多，正火后珠光體量也愈多。但正火溫度過(guò)高，不僅奧氏體晶粒長(zhǎng)大，而且使過(guò)多的碳溶入奧氏體中，冷卻時(shí)，易在晶界析出網(wǎng)狀二次滲碳體，降低鑄件的力學(xué)性能，使塑性和韌性降低。（2）低溫正火 低溫正火的目的是獲得較高的韌性、塑性和一定的強(qiáng)度。其工藝是，將鑄件加熱到840℃～880℃，保溫1h～4h小時(shí)。 提高正火的冷卻速度，可顯著增加珠光體的數(shù)量。因此，正火時(shí)的冷卻可以采用空冷、風(fēng)冷或噴霧冷卻等。一般小件多在靜止空氣中冷卻，大件需要采用吹風(fēng)強(qiáng)制冷卻，甚至噴霧冷卻。 由于正火的冷卻速度較大，常使鑄件產(chǎn)生一定的內(nèi)應(yīng)力。故常需增加一次500℃～600℃的消除應(yīng)力回火。淬火及回火 當(dāng)要求高硬度和一定韌性時(shí)，如用球墨鑄鐵代替軸承鋼作精密偶件芯套和閥座時(shí)，采用淬火后140℃硝鹽回火；又如用球墨鑄鐵作軸承時(shí)，可采用淬火后250℃～350℃回火。 球墨鑄鐵經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，得到的組織為回火索氏體加球狀石墨，具有較好的綜合力學(xué)性能，故應(yīng)用于受力較復(fù)雜的零件及能部分代替40Cr制造柴油機(jī)的曲軸、連桿等其它重要零件。等溫淬火 等溫淬火后將獲得高強(qiáng)度、高硬度和具有足夠韌性的下貝氏體組織基體，是提高球墨鑄鐵綜合力學(xué)性能的有效途徑。 對(duì)于一些要求具有較高的綜合力學(xué)性能，而且外形又較復(fù)雜，熱處理容易變形或開裂的零件常采用等溫淬火。其工藝是，將鑄件加熱到850℃～900℃，保溫后淬入250℃～350℃的等溫硝鹽浴中，保溫45min～90min。等溫淬火是提高球墨鑄鐵綜合力學(xué)性能的有效途徑，但它只能應(yīng)用于截面尺寸不太大的零件，而且鑄件的硬度偏高，機(jī)械加工困難。表面淬火 一般用于灰鑄鐵的鑄件。目的是提高鑄鐵的表面硬度和耐磨性。 表面淬火的方法很多，有火焰加熱淬火，感應(yīng)加熱淬火和接觸電阻加熱淬火等方法。第五節(jié) 極限與配合及形狀和位置公差極限與配合一、零件的互換性同一規(guī)格的任一零件在裝配時(shí)不經(jīng)選擇或修配，就達(dá)到預(yù)期的配合性質(zhì)，滿足使用要求。要滿足零件的互換性，就要求有配合關(guān)系的尺寸在一個(gè)允許的范圍內(nèi)變動(dòng)，并且在制造上又是經(jīng)濟(jì)合理的。零件具有互換性，不但給裝配、修理機(jī)器帶來(lái)方便，還可用專用設(shè)備生產(chǎn)，提高產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量，同時(shí)降低產(chǎn)品的成本。二、極限與配合的基本概念有關(guān)術(shù)語(yǔ)名 稱解 釋簡(jiǎn)圖、計(jì)算示例及說(shuō)明孔軸基本尺寸A根據(jù)零件強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)和工藝性要求，設(shè)計(jì)確定的尺寸。實(shí)際尺寸通過(guò)測(cè)量所得到的尺寸極限尺寸允許尺寸變化的兩個(gè)界限值。最大極限尺寸Amax孔或軸允許的最大尺寸Amax=Amax=最小極限尺寸Amin 孔或軸允許的最小尺寸Amin =50Amin =尺寸偏