金属性与热处理

第十一章工业用钢上一级结构钢工程结构用钢机器零件用钢第一节钢的分类和编号一、钢的分类（一）按用途分类工具钢

特殊性能钢

（二）按化学成分分类碳素钢

低碳钢

wc<0.25%中碳钢

wc=0.25～0.6%高碳钢

wc

＞0.6%合金钢

低合金钢

wMe<5%中合金钢

wMe=5～10%高合金钢

wMe

＞10%（三）按显微组织分类按平衡亚共析钢珠光体状态：共析钢按正火贝氏体过共析钢组织：马氏体

莱氏体钢。奥氏体钢按室温时的铁素体钢显微组织分类：

奥氏体钢双相钢。（四）按品质分类

普通质量钢优质碳素结构钢高级优质钢wp

≤0.035～

0.045%ws≤0.035～

0.05%wP

，ws≤0.035%wP

，ws

≤0.03%wP

，ws

≤0.025%高级优质合金结构钢优质合金结构钢wP

，ws≤0.035%二、钢的编号我国钢产品采用汉语拼音、化学符号和数字结合原则。(1)钢中化学元素采用元素符号，稀土元素用RE表示。（2）产品名称、用途、特性和工艺方法用拼音。（一）碳素结构钢和低合金高强度钢

Q+屈服点数值（单位为MPa）+质量等级+脱氧方法等。如：Q235AF、Q235BZ低合金高强度钢牌号表示为：Q345C、Q345D等。（二）优质碳素结构钢用两位数字表示。如：45钢、08钢，含猛量高的钢，须将Mn标出。如：50Mn。WMn=0.7~1.0%。用途标出：20g。（三）碳素工具钢T+数字（含量为千分之一）。如：T9、高级优质钢后面加A，含猛量高的钢，须将Mn标出。如：T8Mn。（四）合金结构钢数字（万分之一）+合金元素符号+数字（平均百分之一）如：35SiMnW<1.5%不标出符号。钢中V、Ti、Al、B、RE等合金元素含量低，但应在牌号中标出。（五）合金工具钢与合金结构钢大体相同，Wc≥1.0%时，不标出含碳量。Wc<1.0%时，以千分之一表示。如：CrMn，9Mn2V。只有平均含铬量Wcr<1.0%的合金工具钢，其含铬量以千分之几表示，在数字前加“0”。如”Cr06”高速钢中，一般不标出含碳量。如：W18Cr4V。（六）滚动轴承钢

GCr+数字（表示Cr含量为千分之几）如：GCr15（七）不锈钢与耐热钢数字（含碳量万分之一）+合金元素+数字（百分之一）。当Wc<0.08%时，以06表示；

Wc<0.03%时，以022表示；

Wc<0.01%时，以008表示。如008Cr30Mo2

在钢中其重要作用的微量元素Ti、Nb、Zr、N等要标出。10-1常存元素和杂质对钢性能的影响一、Mn钢中有益元素，可作脱氧剂、脱硫剂，其中以MnO，MnS形式存在，过量的Mn溶解在α中形成固溶体，产生固溶强化，形成合金渗碳体（Fe，Mn）3C。

上一级杂质元素Si、

Mn、

S、

P

合金元素Cr、

Ni、

Mo、

W、

V、

B、

Ti、

RE三、P一般情况是有害元素，P能全部固溶于F中，有强烈的固溶强化作用。室温下使钢的强度，硬度增加，塑性，韧性显著降低，使钢产生冷脆现象。

上一级二、Si钢中有益元素，主要用作脱氧剂，WSi<0.5%对钢的性能影响不显著，以硅铁加入，形成SiO2（MnO、FeO、Al2O3

）。五、非金属夹杂物的影响氧化物、硫化物、硅酸盐、氧化物，会降低塑性、韧性及疲劳强度。对重要用途的钢检查非金属夹杂物的数量、形状、大小与分布情况。上一级四、S钢中有害元素。在固态下，硫在铁中的溶解度极小，以FeS形式存在，FeS与Fe形成低熔点共晶体。在热加工过程中使钢材沿晶界开裂，使钢产生热脆。第二节合金元素在钢中的作用Me：主加元素：Si

、Mn

、

Cr

、Ni

、Mo

辅加元素：W、Mn

、Ti

、V、Al、B、RE

通过合金元素与钢中Fe、C两个基本组元的作用，促使钢中晶体结构和显微组织发生有利的变化以提高和改善钢的性能。上一级一、合金元素在钢中的分布概括起来合金元素有四种形式存在。（1）溶入铁素体、奥氏体、马氏体，以固溶体的溶质形式存在。（2)形成强化相，如形成合金渗碳体、形成元素本身的碳化物、形成金属化合物。（3）形成非金属夹杂物。与O、S、N形成化合物。（4）一游离状态存在。如Pt。以何种形式存在取决于合金元素的本质。二、合金元素与铁和碳的相互作用（一）合金元素与铁的相互作用合金元素对铁的同素异构转变有很大影响，主要通过合金元素在α-Fe和γ-Fe中的固溶度及其对γ相区的影响表现出来。1.无限扩大γ相区元素这类元素有Mn、Ni、Co2.有限扩大γ相区元素这类元素有C、N、Cu、Zn3.封闭γ相区、无限扩大α相区型当合金元素含量达到某一含量时，A3与A4重合γ相区封闭。这类元素有Cr、Si、P、V、Al、Be等。4.封闭γ相区、有限扩大α相区型与α-Fe形成有限固溶体。这类元素有：Mo、W、Ti等。5.缩小γ相区型这类元素有：B、Nb、Ta、Zr。奥氏体形成元素：扩大γ相区元素。铁素体形成元素：扩大α相区元素。（二）合金元素与碳的相互作用分两类1.非碳化物形成元素

Ni、Si、Co、Al、Cu等。2.碳化物形成元素Zr、Ti、Nb、V、W、Mo、Cr、Mn、Fe等中强碳化物形成元素含量少时，多数形成合金渗碳体，含量高时，则可能形成新的碳化物。根据碳原子半径Rc与金属原子半径RM的比值，可将碳化物分为两类。1）Rc/RM＞0.59时，形成间隙化合物，如：Cr23C6、Cr7C3、Mn3C、Fe3C、M6C等2）Rc/RM<0.59时，形成间隙相，如：Wc、VC、TiC、W2C、Mo2C等。合金元素还可形成多元碳化物，如：Fe4Mo2C、Fe21W2C等。Fe、W或Fe、Mo的比例常有变化，故常以M6C、M23C表示。三、合金元素对相变的影响（一）合金元素对Fe-C相图的影响1.对奥氏体相区的影响⑴A形成元素（使A区扩大的元素）A1

降低，A3

升高。如：

Ni，

Co，Mn、N等。形成奥氏体钢。⑵F形成元素（使A区缩小，F区增大）

Cr

，W

，Mo

，V

，Ti

，A1，Si

……

形成铁素体钢。2.对S和E点的影响大多数合金元素使S，E点向左方移动。S点左移造成Wc<0.77%钢出现过共析组织，如40Cr13。退火态下，相同含碳量合金钢组织中的珠光体量比碳钢多。E点左移造成Wc<2.11%的钢出现莱氏体组织。（二）合金元素对钢加热转变的影响除Co、Ni外，所有合金元素均减慢奥氏体的形成和奥氏体晶粒的长大。（三）合金元素对钢冷却转变的影响⑴合金元素对过冷奥氏体等温转变的影响：合金元素（除Co以外）溶入奥氏体后，降低原子扩散速度，使奥氏体稳定性增加，从而使C曲线位置右移。⑵合金元素对C曲线形状的改变的影响：合金元素除使C曲线右移外，部分合金元素还改变C曲线形状，形成双C曲线。⑶合金元素对过冷奥氏体向马氏体转变的影响：合金元素（除Co，Al外）溶入奥氏体后，使马氏体转变温度Ms及Mf降低，其中Mn，Cr，Ni作用较强。

上一级(1)合金元素对珠光体转变的影响合金元素（除Co、Al以外）均显著推迟过冷奥氏体向珠光体转变。原因：合金元素扩散慢，并使碳扩散慢；

Mn、Ni降低临界转变温度；

B在晶界内吸附，形成硼相，阻止铁素体形核。多种合金元素同时加入比单一推迟转变要明显。（2）合金元素对贝氏体转变的影响Mn、Cr、Ni减小相变驱动力，Mn、Cr阻碍碳的扩散。Si阻止过饱和铁素体的脱溶，W、Mo、V、Ti增大相变驱动力，但减小碳的扩散，对贝氏体转变有一定延缓。（3）合金元素对马氏体转变的影响除Co、Al外，大多数固溶于奥氏体的合金元素均使Ms、Mf温度降低。（四）合金元素对淬火钢回火转变的影响1.对马氏体分解的影响2.对残留奥氏体转变的影响在含有较多的W、Mo、V等元素的高合金钢（如高速钢）中，残留奥氏体在回火加热过程中析出细小弥散的碳化物，导致残留奥氏体中的碳和合金元素贫化，使Ms点高于室温，因而在冷却过程中转变为马氏体，这种现象称为二次淬火。二次硬化：通过这种回火之后，淬火钢硬度不但没有降低，反而有所升高，这种现象称为二次硬化。3.对碳化物形成、聚集和长大的影响AL、Si强烈推迟ε-碳化物转变为渗碳体。原位析出:在铬钢中，合金碳化物原位析出较多。多为M7C3、M23C6型。MC型多以离位析出。4.对α相回复与再结晶的影响大部分合金元素均延缓α相回复与再结晶过程。Co、Mo、W、Cr、V较强、Si、Mn次之、Ni影响不大。一、概述结构钢包括工程结构钢和机械零件用结构钢。工程结构钢是指专门用来制造工程结构件一大类钢种。在钢总产量中，工程结构钢占90％左右。如桥梁、船舶、屋架、车辆、锅炉、容器等。工作特点：一般不作相对运动，承受长期静载荷；有一定使用温度。

第三节工程结构用钢

性能要求：要求构件在静载荷长期作用下结构稳定，须有较高的刚度、屈服强度、抗拉强度，且塑性韧性好，有较小的冷脆倾向和耐蚀性。良好的工艺性（冷变形性和焊接性），工程结构钢包括碳素钢（Wc≤0.2)和低合金高强度钢。二、工程结构用钢的力学性能特点（一）屈服现象屈服现象是低碳钢所具有的力学性能特点，表现为其工程应力-应变曲线上存在上、下屈服点和屈服平台。吕德斯带:是屈服现象中的不均匀塑性变形区穿过不同晶粒在试样表面产生的痕迹，是许多晶粒协调变形的结果。消除方法:预变性法、减少间隙溶质原子量（加入固定C、N原子的强碳化物形成元素，如Ti、Nb等）（二)应变时效和淬火时效应变时效：构件用钢经冷塑性变形后，在室温放置较长时间或稍经加热后，其强度、硬度升高，塑性、韧性下降，这种现象称为应变时效。淬火时效：低碳钢加热到接近Ac1温度淬火，于室温放置较长时间或稍经加热后，其强度、硬度升高，塑性、韧性下降，这种现象称为淬火时效。Fe2.4C和Fe16N2析出应变时效和淬火时效增加钢的冷脆转变温度。（三）冷脆倾向性工程构件，当使用温度降低时，可能由塑性断裂转变为脆性断裂，这一现象称为冷脆。材料组织状态对冷脆转变温度有影响，钢中出现针状铁素体或魏氏组织提高冷脆转变温度；上贝氏体冷脆转变温度。冶炼方法：平炉优于侧吹转炉；镇静钢优于沸腾钢。这主要与钢中S、P、N、O等杂质有关。三、合金元素对工程结构用钢性能的影响（一）对力学性能的影响由于工程用钢在热轧空冷态使用，所以合金化提高强度的途径主要有：固溶强化、细化晶粒、增加珠光体数量及沉淀强化等方法。（二）对焊接性的影响焊接性是指再简单可行的焊接条件下，钢件焊接后不产生裂纹、并获得良好的焊缝区性能。碳当量：当大于0.4~0.5%，焊接性差。（三）对耐大气腐蚀性能的影响合金元素Cu加入在表面形成氧化保护膜；它溶入铁素体可提高其电极电位，有利于提高钢的耐蚀性。Cu加入常在0.25%左右，若大于0.5%，将导致热脆。P也是提高耐蚀性的元素，但应加以限制。加入Cr、Ni、Ti可提高铁素体电极电位，提高钢的耐蚀性。四、常用的工程结构用钢(一）碳素结构钢用量占钢材总产量的70~80%；含碳量低(0.06~0.38%),S、P含量较高；通常热轧空冷态供应，塑性高，焊接性好；通常以热轧板、带、棒及型钢使用；适用：焊接、铆接、栓接等。常用牌号

Q195常用作铁钉，铁丝,薄板

Q275代替30钢，40钢制造普通零件(如齿轮,链轮)一般以热轧空冷状态供应。此外还有一些专门用钢，如造船钢、桥梁钢、压力容器钢等。需特殊性能检验和质量检验项目。上一级1、成分

wc=≤0.2%，wMn=0.8～1.7%，wSi≤0.55%

2、性能特点⑴高的屈服点与良好的塑韧性，低的冷脆转变温度。低合金高强度结构钢的屈服点提高30～50%.δ5=17～23%.Akv＞34J⑵良好的焊接性能。⑶较好的耐蚀性。上一级（二）低合金高强度结构钢主要加入合金元素Mn，还加入V、Ti、Nb、细化晶粒，提高韧性。加入RE提高韧性、疲劳极限，降低冷脆转变温度。通常热轧状态使用，也可在正火及正火加回火状态下使用。上一级3.典型牌号及应用典型牌号：Q345(16Mn)，σb＝345MPa，具有较高的强度、良好的塑性和低温韧性、焊接性。16Mn是工程用高强度低合金钢中产量最多，用途极广的钢种。主要用于生产钢筋、建筑钢结构等。Q390(15MnTi、16MnNb、15MnV)→制造桥梁、船舶、容器。铸钢中的Wc=0.2~0.6%,主要加入Mn、Si、Cr、Ni、Mo、V、Ti合金元素，S、P限制在0.04%范围内。牌号用ZG+最低屈服极限-最低抗拉强度表示。铸钢晶粒粗大，偏析严重，内应力大，易形成魏氏组织，应进行完全退火或正火，消除组织缺陷。上一级五、铸钢一、概述

机械零件用钢是指制造各种机械零件，如轴类零件、齿轮、弹簧、轴承等所用的钢种。根据机械零件的工作条件，对力学性能有如下要求：疲劳强度要高；屈服强度、抗拉强度以及较高的断裂强度；上一级

第四节机械零件用钢3）较好的耐磨性和接触疲劳强度要高；4）较高的韧性，降低缺口敏感性；5）良好的工艺性能。（切削加工性和热处理工艺性）机械零件用钢通常为优质钢和高级优质钢，使用状态为淬火加回火态。钢中含碳量有以下几个级别：渗碳钢和低碳马氏体钢Wc=0.2%；调质钢Wc=0.4%；弹簧钢Wc=0.5~0.7%；轴承钢Wc=1.0%。上一级

合金元素总质量分数小于3.5%，一般不大于10%。（二）机械零件用钢的合金化特点机械零件用钢加入的合金元素主要有：Cr、Mn、Si、Ni、Mo、W、V、Ti、B、Al等。（一）提高钢的淬透性;（二）含碳量的选择和回火温度的确定;（三）提高钢的切削加工性;加入S、Pb、Ca、Te、Se等元素。上一级第四节机器（械）零件用钢一、概述机器零件用钢是指用于制造各种机器零件，如轴类零件、齿轮、弹簧和轴承等所用的钢。工作条件：承受拉伸、压缩、剪切、扭转、冲击、振动、摩擦等一种力的作用，或几种力的同时作用，在零件的截面上产生拉、压、切等应力。性能要求：有较高的疲劳强度；具有高的屈服强度、抗拉强度及断裂强度；具有良好的耐磨性及接触疲劳强度；高的韧性、低的缺口敏感性；好的切削加工性；好的热处理工艺性。机器零件用钢通常为优质钢和高级优质钢，使用状态为淬火加回火态。根据不同钢种对性能的不同要求，钢中的含碳量有以下几个级别：渗碳钢和低碳马氏体钢Wc=0.2%；调质钢Wc=0.4；弹簧钢Wc=0.5~0.7%；轴承钢Wc=1.0%。钢种合金元素总量常小于3.5%。一般不大于10%。三、渗碳钢（一）渗碳钢工作条件及性能要求1、较高的弯曲疲劳强度；2、较高的接触疲劳强度；3、高的耐磨性；4、受冲击，韧性要高。为此，低碳钢（合金）渗碳（或碳氮共渗）后进行淬火及低温回火处理，可达到目的。⑴化学成分低碳：Wc=0.10～0.25%

提高淬透性合金元素：Cr<3%Mn<2%Ni<4.5%B<0.0035%Mo、W、Si等。阻止奥氏体晶粒长大辅加元素：Mo

W

V

Ti⑵常用的渗碳钢

a、碳素渗碳钢15，20b、合金渗碳钢

Ⅰ：低淬透性渗碳钢Dc=20---35mm

主要牌号有：20Mn2、20Cr、20MnV、15Cr

上一级（二）、渗碳钢的化学成分Ⅱ：中淬透性钢Dc=25---60mm

主要牌号有：20CrMnTi、12CrNi3、20MnVBⅢ：高淬透性渗碳钢Dc>100mmM钢

主要牌号有：12Cr2Ni4、20Cr2Ni4、18Cr2Ni4WA

⑶热处理

a．预先热处理工艺

Ⅰ正火、Ⅱ一次空气冷淬火+650℃高温回火

b．直接淬火和一次淬火直接淬火（一次淬火）+180～200℃低温回火

c.两次淬火

渗碳后缓冷至室温，重新加热两次淬火并低温回火。⑷用途

制造表面承受高耐磨、并承受动载荷的零件。如齿轮、轴、重要的螺栓。四、调质钢（一）调质钢的工作条件及性能要求

机床主轴、汽车后桥半轴、发动机曲轴、连杆、高强度螺栓在多种应力下工作，受力复杂要求有良好的综合力学性能，调质钢调质后可以满足以上这些机器零件对使用性能的要求。上一级（二）调质钢的化学成分（1）含碳量：wc=0.25---0.45%(中碳)

（2）提高加入淬透性的合金元素：Mn＜2%Cr＜2%SiNi＜4.5%B＜0.0035%→提高钢的淬透性。（3）防止回火脆性的辅加元素：W

，Mo

（4）细化晶粒的元素W、Mo、V

、Ti、Al（三）常用调质钢1、低淬透性调质钢（油淬临界直径30~40mm)上一级

中碳优质碳素结构钢

35～45钢、40Cr、2、中淬透性调质钢（油淬临界直径40~60mm)40CrMn、35CrMo等。制作曲轴、齿轮、连杆等。3、高淬透性调质钢（油淬临界直径大于60mm)大多含有Ni、Cr等元素。此外含有Mo，如40CrNiMo。b．合金调质钢Ⅰ：低淬透性合金调质钢

Dc=30～40mm

常用牌号：40Cr、40CrV、40MnB、40MnV、38CrSi、40MnVB等。

这类钢的淬透性较低，通常只用于制造一般尺寸的重要零件。Ⅱ：中淬透合金调质钢

Dc=40～60mm

常用牌号：35CrMo、38CrMoAlA、40CrMn、40CrNi

主要用于制造截面较大的零件，例如曲轴、连杆等。35CrMo、40CrMn等钢可用于500℃以下的较高温度下服役的零件如汽轮机转子、叶轮等。

Ⅲ：高淬透性合金调质钢

Dc=60～100mm

典型钢种是37CrNi3A、40CrMnMo、40CrNiMoA、25Cr2Ni4WA等。

40CrNiMoA钢主要用于制造大截面、重载荷的重要零件，如航空发动机轴、汽轮机主轴、叶轮等。上一级⑶热处理a．预先热处理：正火b．最终热处理：

淬火+高温回火（500~650℃）淬火+高温回火+表面淬火（化学热处理）连

杆

轴

汽轮机转子

汽轮机转子

（AETC公司）

叶轮、转子

五、弹簧钢（一）弹簧钢的工作条件及性能要求弹簧主要作用是吸收冲击能量，缓和机械振动和冲击。要求弹簧钢具有高的屈强比，保证弹簧具有足够高的弹性变形能力；高的疲劳极限；好的塑性和韧性及耐热性和耐蚀性。（二）弹簧钢的化学成分特点1、中、高碳含量。弹簧钢的碳含量较高，以保证高的弹性极限与疲劳极限。碳素弹簧钢：wc=0.8%~0.9%，合金弹簧钢：wc=0.5%~0.7%。碳含量过低，达不到高屈服强度的要求；碳含量过高，钢的脆性很大。2、加入合金元素：Si、Mn、Cr、V、Mo等提高淬透性，细化晶粒，提高回火稳定性。

（三）常用的弹簧钢⑴碳素弹簧钢：60，65～85，60Mn，65Mn，75Mn，D=20～30mm

⑵合金弹簧钢σs=1200MPa，60Si2Mn50CrVAD=30～50mm（四）弹簧的成形及热处理

⑴热成形弹簧钢的热处理

a.热成形后油冷淬火(830～870℃)+中温回火(400～450℃)38～50HRC，

b.抛丸处理，使表面强化并在表面产生残余压应力以提高疲劳强度

。上一级

⑵冷成形弹簧的热处理（Φ＜10mm）Ⅰ（铅淬冷拔钢丝）：索氏体化处理冷拉纲丝，加热到A化后，在500～550℃的铅浴或盐浴中等温分解成索氏体组织，然后多次冷拔至所需直径,冷卷成的弹簧进行200～300℃组应力回火。强度可达3000MPa以上。Ⅱ（冷拔钢丝）

：油淬回火钢丝：即冷拔到规定尺寸后进行油淬回火处理的钢丝。Ⅲ（淬火回火钢丝）：退火状态供应的合金弹簧钢丝：冷卷成弹簧后，和热成型弹簧一样，要进行淬火，回火处理。

上一级上一级4.弹簧钢的应用一类是以合金元素Si、Mn合金化的弹簧钢，如65Mn和60Si2Mn等。主要用于汽车、拖拉机和机车上的板簧和螺旋弹簧等。另一类是含Cr、W、V等合金元素的弹簧钢，如50CrVA。可用于制造350℃~400℃下承受重载的大型弹簧，如阀门弹簧、高速柴油机的汽门弹簧等。

各式汽车板簧

各类汽车用变截面钢板弹簧

12/14/16Ton车轴用钢板弹簧

六、滚动轴承钢

（一）工作条件及性能要求（1）在交变载荷作用下、受到强烈的摩擦，σ-1高（2）硬度高而耐磨性好（3）冲击韧性好、强度高（二）高碳铬轴承钢化学成分

1、高碳：wc=0.95~1.15%，wCr<1.65%，ws<0.02%，wp<0.027%2、合金元素：加入少量Si、Mn、Cr、Mo---提高淬透性，耐磨性和耐蚀性。

Cr：提高钢的淬透性，形成合金渗碳体，提高轴承钢的耐腐蚀性能。上一级Si、Mn、Mo提高钢的淬透性和强度。3、高的冶金质量影响轴承钢性能的因素有：氧化物、硫化物和硅酸盐。Ws＜0.02%、Wp＜0.027%。（三）高碳铬轴承钢的牌号及热处理1、G+Cr+数字+其它合金元素符号及含量

G－表示滚动轴承钢合金元素符号－合金元素数字－Cr元素质量分数的千分数

GCr9、GCr15、GCr15SiMn，20Cr2Ni4、不锈轴承8Cr172、热处理

（1）预先热处理正火+球化退火（2）最终热处理淬火+低温回火+冷处理+稳定化处理上一级

对GCr15来说，球化退火温度为：780~810，2-6h，10~30℃/h的速度冷却至600℃出炉空冷。淬火温度：830~850℃；回火温度：150~160℃；3h附加回火：120~150℃；3~5h冷处理：-70~-80℃尺寸稳定处理：120~150：5-10h。5.滚动轴承钢的应用主要用于制造各种类型的轴承，高碳铬轴承钢也可用于制造精密量具、冷冲模、机床丝杠等耐磨件。各类标准轴承

四列圆锥滚子轴承

轮毂轴承

上一级上一级

第五节工具钢一、概述工具钢：制造各种刃具、模具、量具的钢种。按其用途，一般可分为刃具钢、模具钢、量具钢。按化学成分不同，工具钢可分为碳素工具钢、合金工具钢和高速钢。二、刃具钢（一）工作条件及性能要求：

⑴高的硬度与耐磨性⑵高的红硬性 ⑶足够的强度和韧性

上一级（二）碳素工具钢（wc=0.65～1.35%）（1）编号方法：

T+数字+(A)

（2）特点：

a.生产成本低，冷热加工性好，热处理工艺简单，热处理后硬度较高，切削热不大，耐磨性较好。因此生产上广泛应用。

b.碳素工具钢淬火后硬度可达HRC62~65，含碳量对淬火并低温回火后强度、塑性、韧性有影响。%C↑,过剩碳化物增多，耐磨性提高，塑性、韧性下降。

c.热处理工艺：淬火+低温回火（180~200℃），回火时间1~2h，淬火冷却介质

为水、盐水、碱水溶液。上一级碳素工具钢锻、轧后淬火前应进行球化退火处理。热硬性低，工作温度超过200℃，硬度明显下降。（3）用途：用于制造承受较小冲击的刃具，如锉刀、铲刮刀等。（三）低合金刃具钢

⑴化学成分：Wc=0.75～1.45%

加入合金元素Cr、Si、Mn提高淬透性、强度和硬度，加入W、V等，提高耐磨性和硬度，其中Cr%

＜3%，一般控制在Cr=1%，合金元素总量控制在5%以下。Si：提高钢的耐回火性，但增加钢的脱碳倾向，恶化加工性能。Mn：增加钢中残余奥氏体量，减小淬火工具变形，增大钢的过热倾向。（2）热处理工艺：球化退火+机加+淬火+低温回火Cr2钢油中淬透直径为30-35mm；9SiCr钢油中淬透直径为40-50mm；CrWMn钢油中淬透直径为50-70mm，淬火后残余奥氏体量大（18-20%），属微变形钢。低合金刃具钢热硬性比碳素刃具钢有所提高，但工作温度不能超过250℃。适应：低速切削或耐磨性要求较高的刨刀、铣刀、板牙、丝锥、钻头等刃具。（四）高速工具钢

红硬性、耐磨性较高，红硬性＞600℃。高速钢是由大量W、Mo、Cr、Co、V等元素组成的高碳、高合金钢。他是适应高速切削的需要发展起来的一类刃具钢。淬火回火后硬度一般高于HRC63。

1.高速工具钢的牌号和化学成分

牌号方法类似合金工具钢，但含碳量不予标出。高速钢含碳量Wc=0.7~1.6%，保证形成足够的特殊碳化物。

上一级

如：Wc=0.8～0.9%W6Mo5Cr4V2W：形成Fe4W2C，合金元素溶于M中，在回火时弥散析出W2C造成二次硬化。可用1%Mo代替2%W。

V：形成VC，提高耐磨性。

Co：不能形成碳化物，提高高速钢熔点，能使合金碳化物以更细小弥散的状态析出，且析出的碳化物又不易聚集，从而提高了弥散强化效果。另外，钴提高淬火温度，使W、Mo、V溶入A中。Cr：提高淬透性，抗氧化性、脱碳和耐腐蚀性。

上一级

常用高速钢

W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W6Mo5Cr4V2Al

分为W系和W-Mo系。前者耐磨性好，后者热硬性好、韧性好。

2.高速工具钢的铸态组织与压力加工

属于莱氏体钢，共晶碳化物呈鱼骨状，碳化物成带状、网状或大块状。粗大而不均匀的碳化物，不能用热处理来消除，只能用锻造的方法，使碳化物破碎并分布均匀。

W18Cr4V钢在室温下的平衡组织为：莱氏体+珠光体+碳化物实际高速钢铸锭冷却速度较快，得不到冷却平衡组织，主要由粗大的共晶莱氏体网+黑色组织组成。共晶莱氏体由γ+M6C组成，M6C以粗大鱼骨状形式分布，其间充填的是γ相，黑色组织叫δ共析体，δ→γ+M6C（1340-1320℃)

类似珠光体组织，易被腐蚀，呈黑色。在黑色组织外层是呈白色的马氏体和残留奥氏体。高速钢铸态组织、成分极不均匀，尤其是处于晶界处的共晶莱氏体硬度很高，脆性很大，因此，不能在铸态下直接使用。只有热压力加工才可消除粗大碳化物。①预先热处理W18Cr4V钢:

球化退火组织：索氏体+粒状碳化物

普通退火：加热温度850-870℃，保温2-4h后以20℃/h的冷却速度缓冷至500℃出炉空冷。

等温退火：加热温度850-870℃，保温4h后打开炉门快冷至720-760℃，保温6h，再以40-50℃/h冷却速度缓冷至500℃出炉空冷。退火后硬度为207-255HBW。上一级

3.高速工具钢的热处理②最终热处理

淬火和回火

→超高温淬火+多次回火；超高温淬火：为了使合金元素充分溶解入A中，以后在回火时，能有较多的特殊碳化物析出产生二次硬化。W18Cr4V钢淬火温度：1280±5℃

，加热时间8-15s/mm。一次预热：800-850℃，形状简单，尺寸小工件；二次预热：500-650℃，预热时间时两倍加热时间。

采用分级淬火方法淬火，分级温度580-600℃，停留不超过15分，随后空冷。

正常淬火组织为：马氏体（60-65%）、残留奥氏体（25-30%）、未溶碳化物（10%）。硬度62-64HRC，等温淬火：260-280℃，保温2-4h，组织为下贝氏体（50%）、残留奥氏体（40%）、未溶碳化物（10%）。硬度略低于正常淬火组织，而冲击韧度较高。冷处理：-70到-80℃，残留奥氏体减小到6-8%。

经两次回火或三次回火残留奥氏体可基本消除。

回火温度560℃，保温1h，多次回火。多次回火的原因：Ⅰ：合金高速钢中各类合金碳化物从M中依次析出弥散分布且不易聚集长大产生二次硬化。Ⅱ：时淬火后的Ak能充分地转变成M消除残余A。高速钢淬火，回火后的组织：M回+合金碳化物，硬度高达65-66HRC。

高速钢还可进行渗氮等表面强化处理。三、模具钢

制作各种锻模、冲压或压铸成形工件模具的钢种。模具钢：冷作模具钢、热作模具钢1．冷作模具钢

⑴工作条件和性能要求

与刃具用钢相似，主要要求高硬度、高耐磨性及足够的强度和韧性。高的淬透性。

上一级2.冷作模具钢合金化及其钢种选择高碳：Wc=0.55-0.70%（冲击条件下）

Wc=0.85-2.3%（高硬度、高耐磨性）合金元素：Cr、Mn提高淬透性，减小变形。W、Mo、V加入形成特殊碳化物，产生二次硬化，细化晶粒，提高耐磨性、强韧性。基体钢：化学成分与高速钢淬火组织中基体成分相似的钢，（Wc=0.55-0.7%）及合金元素总量（10-13%）均低于高速钢。韧性、疲劳强度优于高速钢。刃具钢一般可用作冷作模具钢。⑵常用的冷作模具钢

a．碳素工具钢如：T7、T8、T10、T12A等。

b．低合金的冷作模具钢9Mn2V、CrWMn等

c.中合金或高合金模具钢：Cr12、Cr12MoV、W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。高速钢采用低温淬火。3.典型冷作模具钢及其热处理c．Cr12型钢：高碳高铬Cr12、Cr12MoVDC=200mmCr12：2.0～2.3%CCr：11.5～13%Cr12MoV：1.45～1.7%CCr：11～12.5%V：0.15～0.3%Cr12型钢的热处理方式：Cr12钢属于高耐磨、微变形的冷作模具钢。适应冷冲裁模、冷镦模的主要材料。铸态组织为：马氏体+共晶碳化物，属于莱氏体钢。改善碳化物不均匀依靠锻造工艺。锻后缓冷，随后进行球化退火。球化退火工艺：

等温退火：加热温度850-870℃，保温3-4h后打开炉门快冷至730-750℃，保温6-8h，炉冷却至500℃出炉空冷。退火后硬度：207-255HBW。Ⅰ：低温淬火+低温回火法

980～1030℃油淬、150～180℃回火2-3h、硬度61～63HRC。避免在275-375℃回火。

上一级对于形状复杂、尺寸大工件，淬火加热前要进行预热。

550-650℃、820-850℃.Ⅱ：较高的淬火温度和多次回火

1080～1100℃加热、510～520℃2～3次回火、硬度60～62HRCd．高碳中铬钢Cr5MoVCr4W2MoV2．热作模具钢⑴热锻模用钢是热态金属或液态金属成型的模具用钢。包括热锻模（300-400℃）、热挤压模（500-800℃）、压铸模（千度以上）三类。性能要求：高温强度、硬度要高，耐磨性和韧性要好，热疲劳性要好，抗氧化性强。淬透性高、热处理变形要小。a．成分：一般采用中碳0.3～0.6%，加入Cr、W、Mo、Mn、Ni、Si、属于亚共析钢。b．常用钢号：5CrNiMo、5CrMnMo、4Cr5W2SiV上一级C.锻造+退火，退火温度：780-800℃，保温4-6h，炉冷至500℃左右空冷。d．热处理：830～860℃淬火+变温回火（燕尾部分回火温度比工作部位高60-80℃。e．组织为：回火托氏体—索氏体⑵热挤压模和压铸模用钢

a．性能要求：高的热疲劳抗力，抗高温金属液的腐蚀，抗高温、高速金属液的冲刷能力。b．常用牌号：3CrW8V、4Cr5MoSiV等中高合金钢，C=0.3～0.4%

W：提高回火抗力、热硬性、耐磨性、热稳定性和热疲劳抗力。Cr：提高淬透性、提高热疲劳抗力，抗氧化性和耐蚀性。V：细化晶粒、提高耐磨性。3Cr2W8V相当于过共析钢。锻后应进行不完全退火，退火温度830～850℃，退火组织为铁素体+颗粒状碳化物（M23C6及M6C），退火后硬度207-255HBW。D.3Cr2W8V钢的热处理上一级

⑶塑料模具用钢

a．碳素工具钢T7～T12、T7A～T12Ab．碳素结构钢和合金结构钢45、40Crc．合金工具钢9Mn2V、CrWMn、Cr2

四、量具钢

1.性能要求：

①尺寸稳定性②高硬度、高耐磨③一定的韧性、强度

2.化学成分含碳量高（Wc=0.9-1.5%），加入Cr、Mn、W合金元素。上一级

3．常用的量具钢：CrWMn、CrMn、9SiCr、Cr2W4．热处理特点：⑴淬火：保证硬度不降低的原则下，尽可能降低淬火温度。⑵冷处理：消除AR

⑶回火：用低温回火（150～160℃）。⑷时效处理：在精磨后，研磨以前进行120～150℃，24～36h稳定化处理进一步稳定尺寸。

上一级§10-5特殊性能钢

一、不锈钢1．金属的锈蚀⑴概念：金属表面与外界介质作用而逐渐破坏的现象。分为：化学腐蚀和电化学腐蚀。

上一级

⑵提高钢耐蚀性的途径a．形成钝化膜：Cr2O3、Al2O3b．提高电极电位：在钢中加入大量合金元素使钢基体的电极电位提高，从而提高其抵抗电化学腐蚀的能力。c．形成单相组织：钢中加入大量的铬或铬镍合金元素，使钢能形成单相的铁素体或奥氏体组织。

2．常用不锈钢

⑴编号方法：

数字1+合金元素+数字2。数字1——表示平均碳质量分数的千倍。

C含量≤0.03%或0.08%标出“00”“0”。数字2——与其它合金钢相同。上一级上一级

②马氏体型的不锈钢

1Cr13、2Cr13、3Cr13、3Cr13Mo、7Cr13用于制作医用手术工具、量具、轴承等耐磨工件。③奥氏体型不锈钢

WCr=17～19%WNi=8～11%18-8型晶间腐蚀—奥氏体型不锈钢在450～850℃时，晶界处析出碳化物（Cr，Fe）23C6，从而使晶界附近的WCr

＜11.7%晶界附近引起的腐蚀。上一级防止方法：

Ⅰ：降低含碳量WC＜0.06%Ⅱ：加入能形成稳定碳化物的元素钛，铌等，使钢中优先形成TiC，NbC。

固溶处理——为了获得单相奥氏体，以提高耐蚀性，可在1100℃左右加热，使所有碳化物都溶入奥氏体，然后水淬快冷至室温，即获得单相奥氏体组织。④F—A型不锈钢

WCr=18～26%WNi=4～7%0Cr26Ni5Mo2、00Cr18Ni5Mo3Si2、1000～1100℃淬火上一级二、耐热钢㈠基本概念

1．耐热性：材料在高温下具有抗氧化与高温强度的综合性能。

2．高温抗氧化性的概念及其提高途径：

加入Cr、Si、Al形成一层致密的，高熔点的并牢固覆盖于钢的表面的氧化膜（Cr2O3、Fe2SiO4、Al2O3）。

上一级3．高温强度概念及其提高途径⑴温度T↑，金属原子间结合力↓。⑵蠕变：在结晶温度以上，即使金属受的应力不超过该温度下的弹性极限，它也会缓慢地发生塑性变形，且变形量随时间的增长而增长，最后导致金属破坏。⑶提高途径：

a．提高再结晶温度：Cr、Mo、Nb、Vb．弥散强化：加入Ti、Nb、V、W、Mo、Crc.采用较粗晶粒的钢上一级㈡常用的耐热钢

1．珠光体型耐热钢

制作锅炉钢管常用的牌号：12CrMo、15CrMo、12CrMoV、25Cr2MoVA、35CrMoV2．马氏体型的耐热钢

Cr13Mo、1Cr11MoV、2Cr12MoVNbN、2Cr12N7MoWV——气阀钢

3．奥氏体型耐热钢

0Cr18Ni11Ti、4Cr14Ni14W2Mo上一级三、耐磨钢1．耐磨钢——在巨大压力和强烈冲击载荷作用下能发生硬化的高锰钢。2．主要牌号：ZGMn133．用途：用于制造坦克、拖拉机履带、防弹钢板等。上一级⑴提高淬火钢的回火稳定性回火稳定性——抵抗软化（强度，硬度下降）的能力。合金钢的回火温度比碳钢高，回火时间也应适当增大。⑵回火时产生二次硬化现象钢在回火时出现硬度回升的现象——二次硬化。上一级原因：

①回火温度500～600℃，从马氏体中析出Mo2C，W2C，VC等，高度弥散分布在马氏体基体上并与马氏体保持共格关系,阻碍位错运动。②残余奥氏体由于特殊碳化物的析出，使残余奥氏体中碳浓度降低，提高了Ms点从而AR→M，硬度提高。

上一级一、合金元素在钢中作用钢中基本相：F

、A

、Fe3C1．合金元素溶于

F中，形成合金铁素体，产生固溶强化强化作用由强→弱P>Si>Mn>Ni>Mo>V>W>Cr

2．合金元素溶于A中形成合金奥氏体，并在淬火后形成合金马氏体。上一级⑴形成碳化物元素由弱→强Fe，Mn，Cr，Mo，W，V，Nb，Zr，Tia．合金渗碳体合金元素溶入渗碳体所形成的化合物。如：（Fe,Mn）3C，（Fe,Cr）3C,（Fe,W）3Cb．特殊碳化物:中、强碳化物元素形成的碳化物。

间隙相：WC，Mo2C，VC，TiC

间隙化合物：Cr23C6

，Cr7C3，Fe3Mo3C,Fe3W3C上一级3．形成合金碳化物合金元素有些可与碳形成化合物，有些则不能与碳形成化合物。Ⅰ:当碳量较低时，强碳化物元素将优先形成碳化物，当含量增加时，弱碳化物元素才形成碳化物。Ⅱ:如果钢中已经含有几种碳化物，当加入更强的碳化物元素时，它将首先从弱碳化物元素中夺取碳。钢中有Mo，W，Cr随含碳量增加形成化合物的顺序是Mo6C，Cr23C6

，Cr7C3，Fe3C，MoC，Cr7C3

加入V，夺Cr中的C，形成VC。Cr溶解于F,A中。⑵非碳化物形成元素：

Cu，Si，Al，Ni。

⑶形成非金属一部分杂物：大多数元素与钢中的氧、氮、硫可形成简单的或复合的非金属夹杂物。

上一级三、合金元素对热处理的影响1、合金元素对碳扩散的影响⑴碳化物形成元素，使C的扩散速度减慢，碳化物不易析出，析出后也较聚集状大。非碳化物形成元素（除Si外）有增加扩散速度作用。⑵合金素均能增加铁原子间结合力，使铁的自扩散速度下降。⑶合金元素自身扩散速度较慢。2、合金元素对钢加热转变的影响

⑴大多数合金元素（除Ni，Co外）减缓奥氏体化的形成过程。⑵大多数合金元素（除锰外）阻止奥氏体晶粒长大

六、低淬透性含钛优质碳素结构钢

1．化学成分

Wc=0.5～0.7%

降低淬透性的主要措施：⑴WMn＜0.25～0.28%WSi＜0.25～0.3%⑵加入少量强碳化物形成元素WTi=0.04～0.10%

2．常用牌号：50Ti、60Ti、70Ti

3．热处理：感应加热淬火

上一级七、易切削结构钢

1．成分：添加S、Pb、P、CaWS=0.08～0.33%Wp＜0.15%WPb=0.15～0.35%Y+数字+（Mn）数字——平均碳质量分数的万分数

上一级1．化学成分

Wc＜0.2～0.3%Ws.p＜0.035%2．钢板的组织

铁素体基体上分布有极少量的非金属夹杂物，极细而均匀的铁素体晶粒。

3．常用的冷冲压用钢：08F、08Al

上一级八、冷冲压钢第十二章铸铁1.概述2.铸铁的石墨化3.灰铸铁4.

球墨铸铁5.蠕墨铸铁6.可锻铸铁7.合金铸铁

第十二章铸铁

第一节概述铸铁——含C%大于2.11%，（2.5～4%）的Fe-C合金。它是以Fe，C，Si为主要元素并比碳钢含有较多的Mn、Si、P等杂质的多元合金。特点：

具有优良的铸造性能，减磨、耐磨、抗振和切削加工性，缺口敏感性低。成本低、熔炼简便。根据碳在铸铁中的存在形式1、白口铸铁：C除少量溶于F外，其余的碳都以Fe3C形式存在，其断口呈银白色，亚共晶，共晶，过共晶。2、灰口铸铁：C全部或大部分以片状石墨存在于铸铁中，其断口为灰暗色。3、麻口铸铁：C一部分以石墨形式存在类似灰口铁，另一部分以自由Fe3C形式存在，类似白口铁。断口上呈黑白相间的麻点。

根据石墨的形态不同，灰铸铁可分为:

1、普通灰口铸铁：铸铁中石墨呈片状存在，它的机械性能不高，但生产工艺简单，价格低廉，工业上应用较广。

2、球墨铸铁：铸铁中石墨呈球状存在。

3、蠕墨铸铁：石墨形态介于片状与球状之间，故性能也介于灰铸铁与球墨铸铁之间。

4、可锻铸铁：铸铁中石墨呈团絮状存在。

铸铁的组织（除白口铸铁以外）可以认为是钢的组织，基体上分布着不同形状、大小、数量的石墨。主要有铁素体、珠光体、铁素体+珠光体三类。由于基体组织不同灰铸铁可分为铁素体灰铸铁、珠光体灰铸铁和铁素体加珠光体灰铸铁。二、铸铁组织的形成无论是铸铁的基体组织，还是游离态石墨，它们的形成都与铸铁的石墨化有关。

铸铁中石墨的结晶过程叫做石墨化过程。（一）、铸铁组织的形成

由于铁液化学成分、冷却速度和铁液处理方法不同，铸铁中的碳除了少量固溶于铁素体外，既可以形成石墨碳，也可以形成渗碳体。

从成分和结构方面来说，从铸铁液相或奥氏体中析出渗碳体比析出石墨碳较为容易。当铁液中C、Si含量较高时，冷却速度非常缓慢时，可直接从铁液中析出石墨。已经形成渗碳体的铸铁，在高温下长时间退火，可使渗碳体分解出石墨碳。

F3C→3Fe+C根据成分和冷却速度的不同，铁碳合金的结晶过程和组织形成规律，可用Fe-F3C和Fe-C相图综合在一起形成的铁碳双重相图来描述。1、Fe-C双重相图虚线表示Fe-C（G）相图。虚线均位于实线的上方或左上方，Fe-G比Fe-Fe3C相图更加稳定（图12-2）2、石墨化过程

石墨化过程——铸铁中石墨的形成过程。1．

石墨化的方式

（1）按照Fe-C（G）相图，有液态和固态中直接析出石墨。

（2）

按照Fe-Fe3C相图结晶渗碳体，随后渗碳体在一定条件下分解出石墨。2．

石墨化过程

第一阶段：（液态阶段）石墨化，包括沿C线析出的一次石墨GⅠ以及共晶转变时形成的共晶石墨G共晶。

中间阶段（共晶——共析阶段）石墨化：过饱和的奥氏体沿着E’S’线冷却时析出的二次石墨GⅡ

：

第二阶段：（共析阶段）石墨化，即共析转变阶段，由奥氏体转变为铁素体和共析石墨G共析，其反应式可写成：

低于共析温度，将从铁素体中析出的三次石墨量很少，，冷至室温时，铁素体中含碳量远小于0.0006%。石墨的形态主要由第一阶段石墨化控制：加入硅铁、硅钙——孕育铸铁纯镁、稀土镁合金——球墨铸铁稀土硅铁、稀土镁钛——蠕墨铸铁白口铸铁长时间退火——可锻铸铁石墨化程度不同，将获得不同的铸铁组织，石墨的形态主要由第一阶段石墨化所控制。（二）、影响石素墨化因素1．

化学成分（1）

碳和硅：强烈促进石墨化的元素。碳含量：CI%=Wc+1/3Si。一般将CE配制接近共晶成分。（2）

Mn：阻止石墨化的元素。（3）

S：强烈阻止石墨化的元素。（4）

P：微弱促进石墨化的元素。2．

冷却速度冷却速度越缓慢，越易形成灰口铸铁，冷却速度越快，则越易形成白口铸铁。

第二节常用铸铁一、灰铸铁1．灰口铸铁的化学成分

Wc=2.7～3.6%WSi=1.0～

2.5%WMn=0.5～

1.3%WP≤0.3%WS≤0.15%

2．灰口铸铁的组织

（1）铁素体灰口铸铁：F基体+G片状第一、

中间、第二阶段G化都得到充分进行时获得。（2）

珠光体-铁素体灰口铸铁：（P+F）基体+G片状第一、中间阶段充分进行，但第二阶段G化部分进行得到的组织。灰铸铁组织图铁素体型灰铸铁F-P型灰铸铁和P型灰铸铁（3）

珠光体灰口铸铁：P基+G片状

第一阶段、中间阶段G充分进行，而第二阶段G化完全没有进行而得到的。

3．

灰铸铁的性能

（1）

力学性能：远低于相应基体钢、δb、硬度、耐磨性主要取决与基体。

（2）其它性能：铸造性能良好，减摩性好，减振性强，切削加工性良好，缺口敏感性较低。4、灰铸铁的孕育处理（1）孕育处理——在浇注前，往铁水中加入少量孕育剂，改变铁水的结晶条件，从而获得细珠光体基体上加上均匀分布的片状石墨组织。经孕育处理后得到具有细小石墨片的珠光体基铸铁，亦即孕育铸铁。与灰铸铁比具有较高的强度、硬度、耐磨性、伸长率和冲击韧度。如：HT300、HT350属高强度耐磨铸铁。（2）常用的孕育剂：硅铁、硅钙合金。

5、灰铸铁的牌号和用途

1．表示法：

6、灰铸铁的热处理

（1）

去应力退火加热到500～

560℃，然后缓慢炉冷至150～

200℃。（2）

消除铸件白口，改善切削加工性的退火

800～

900℃保温2～

5h，缓冷到500～

400℃。（3）

表面淬火

:组织为回火马氏体+片状石墨。

二、球墨铸铁1．成分：Wc=3.6～4.0%WSi=2～3.2%WMn=0.6～0.9%WMn<0.6%WS<0.07%WP<0.1%2．组织：不同基体+球状石墨3．球墨铸铁的性能：（1）力学性能：球墨铸铁的抗拉强度、塑性、韧性不仅高于其他铸铁，而且其屈强比几乎比钢提高一倍，疲劳极限接近一般中碳钢。（2）其他性能：它具有近似于灰铸铁的某些优良性能，如铸造性能、减摩性、切削加工性等。4、球墨铸铁的牌号和用途（1）表示方法：

（2）

用途：

常用来制造拖拉机或柴油机中的曲轴、连杆、凸轮轴、各种齿轮、机床的主轴、蜗杆、蜗轮、轧辊等。

5、球墨铸铁的热处理1）

热处理特点：

（1）

球墨铸铁热处理加热温度较高，淬火冷却速度可较慢。（2）

欲在奥氏体中溶入必要数量的碳，高温下的保温时间要比钢长些。（3）

导热性差，故球墨铸铁热处理时的加热速度要缓慢。（4）

通过控制加热温度和保温时间，可调整奥氏体中含碳量，以改变球墨铸铁热处理后的组织和性能。2）热处理方法

（1）退火：a.去应力退火500～620℃左右，保温2～8h。

b．石墨化退火。

Ⅰ.高温石墨化退火（消除白口，获高韧性铁素体球铁组织）Ⅱ.低温石墨化退火（是珠光体中渗碳体发生石墨化）（2）正火:a.高温正火b.低温正火

（3）

等温淬火加热至860～920℃，然后迅速放入温度为250～350℃的等温盐浴中进行0.5～1.5h的等温处理，然后驱除空冷。（4）

调质处理加热到860～920℃，油冷，然后再加热到550～600℃回火2～6h。

三、蠕墨铸铁

1、蠕墨铸铁的化学成分与球墨铸铁相似，高碳、高硅、低硫、低磷。WC=3.5～3.9%，WSi=2.1～2.8%，WMn=0.4～0.8%WS<0.1%，WP<0.1%

（二）、蠕墨铸铁的组织与性能1．组织：石墨呈蠕虫状。2.力学性能：介于相同基体组织的灰铸铁和球墨铸铁之间。其强度、韧度、疲劳极限δ-1，耐磨性及抗热疲劳性能都比灰铸铁高。蠕墨铸铁的铸造性能、减振性，导热性以及切削加工性都优于球墨铸铁，并接近与灰铸铁。

四可煅铸铁（一）、可锻铸铁的化学成分和组织有一定成分的白口铸铁经石墨化退火得到的一种高强度铸铁。比灰铸铁具有较高的强度、塑性和冲击韧性，但不能锻造。

1．

化学成分：

WC=2.2～2.8%WSi=1.0～1.8%WMn=0.4～1.2%WS<0.2%WP<0.18%

（二）、可锻铸铁的牌号、性能及用途1．

可锻铸铁的组织：

（1）黑心可锻铸铁铁素体可锻铸铁（2）珠光体可锻铸铁

（3）白心可锻铸铁2．牌号：KT+H（Z）+最小抗拉强度值（MPa）+伸长率值（%）。

3.用途：汽车与拖拉机的后桥外壳、机床扳手、低压阀门、管接头、农具等。

黑心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁是白口铸铁经长时间石墨化退火得到。第一阶段、第二阶段石墨化充分进行，得到铁素体可锻铸铁。断口中心为黑色，表面脱碳为白色。白口铸铁在退火过程中完成第一阶段石墨化和析出二次石墨后，以较快速度冷却通过共析转变温度，使共析渗碳体不发生分解，则可得到珠光体加团絮状石墨，即为珠光体可锻铸铁。第十三章有色金属及合金§11-1铝及铝合金§11-2铜及铜合金§11-3滑动轴承合金§11-4粉末冶金材料上一级第一节铝及铝合金一、铝及铝合金的性能特点及分类编号1、概述纯铝密度小（2.7g/cm3）、熔点低（660℃）、强度低（80Mpa）、塑性高（Ψ=80%）、耐蚀性好、导热和导电性能优良。铝合金热处理后强度高，是重要的航空结构材料。纯铝纯度为99.00%-99.9995%，铝合金中加入的合金元素有：Si、Mg、Cu、Mn、Zn等。根据合金元素和加工工艺特性，可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金。上一级工业纯铝分为纯铝（99%<WAl<99.85%）和高纯铝（WAl>99.85%）。2.性能和特点（1）轻、密度小；（2）抗大气腐蚀，可作包覆材料；（3）导电导热性好，可作为导线、电容材料；（4）加工性能好，可作包装材料；（5）强度低，不能作为承受载荷的结构材料应用。2、铝合金分类根据合金元素和加工工艺特性，可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金可分为可热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金。变形铝合金按性能特点和用途分为：防锈铝（不可热处理强化）、硬铝、超硬铝、锻铝3、表示方法：变形铝及铝合金可用四位数字体系牌号表示。第一位数字表示铝及铝合金组别。1表示铝含量不小于99.00%的纯铝；返回2表示Al-Cu系；3表示Al-Mn系；4表示Al-Si系；5表示Al-Mg系；6表示Al-Mg-Si系；7表示Al-Zn系。如：5A06表示6号Al-Mg系变形铝合金。铸造铝合金根据加入的合金元素不同分为：Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系四种。其代号用ZL1、ZL2、ZL3、ZL4+两位数字的顺序号表示。如：ZL101、ZL202。二、铝合金分类及其强化铝合金：向铝中加入Cu、Mg、Si、Zr等其它合金元素形成的合金。1．

铝合金的分类（图）

（1）变形铝合金

成分在D点以左的合金，当加热到固溶线以上时，可以到单相固溶体。

F点以左：热处理不可强化铝合金。

F～D点：热处理可强化铝合金。（2）铸造铝合金：铸造铝合金成分位于D点右边的合金。

2．

铝合金的强化铝合金强化方法主要有固溶强化、时效强化、过剩相强化、细晶强化等。⑴固溶强化和细晶强化原理：纯铝中加入合金元素，形成铝基固溶体，造成晶格畸变，阻碍了位错的运动，起到固溶强化的作用，可使其强度提高。

Al－Cu、Al－Mg、Al－Si、Al－Zn、Al－Mn等二元合金一般都能形成有限固溶体。对于不可热处理强化和强化效果不大的铝合金可以通过加入微量合金元素细化晶粒，提高铝合金力学性能。如：二元铝硅合金，浇注前加入微量钠或钠盐进行变质处理，合金组织得到细化。变形铝合金中加入Ti、Zr、Be及稀土元素，能够形成难熔化合物，作为非均匀形核核心，细化晶粒。⑵时效（沉淀）强化淬火后，铝合金的强度和硬度随时间延长而显著提高的现象——时效强化。固溶处理:铝合金加热到单相区保温后，快速冷却得到过饱和固溶体的热处理工艺叫固溶处理。时效强化：过饱和固溶体于室温放置较长时间（自然时效）或稍经加热后（人工时效），其强度、