金属材料及热处理基础知识

金属材料及热处理基础知识力学性能晶体结构金属材料的塑性变形铁－碳平衡图过冷奥氏体的转变常用热处理工艺碳钢合金钢分类及用途材料选用原则金属材料力学性能静载单向静拉伸应力―应变曲线材料的强度塑性刚度和弹性硬度冲击韧性断裂韧性静载单向静拉伸应力―应变曲线1．I(oab)段―弹性变形阶段a:Pp

，b:Pe

（不产生永久变形的最大抗力）oa段：△L∝P

直线阶段ab段：极微量塑性变形2．II(bcd)段―屈服变形c:屈服点

Ps3．III(dB)段―均匀塑性变形B:

Pb材料所能承受的最大载荷4．IV(BK)段―局部集中塑性变形颈缩低碳钢缓慢加载单向静拉伸曲线分为四阶段：材料的强度――材料所能承受的极限应力.

单位:MPa(N/mm2)σ=P/Fo

表示材料抵抗变形和断裂的能力1．抗拉强度σb=Pb/Fo材料被拉断前所承受的最大应力值（材料抵抗外力而不致断裂的极限应力值）。2．屈服强度σs和条件屈服强度σ0.02a:

σs=Ps/Fo

（σs代表材料开始明显塑性变形的抗力,是设计和选材的主要依据之一。）b:

σ0.02条件屈服强度3．疲劳强度σ-1

（80%的断裂由疲劳造成）疲劳极限：材料经无数次应力循环而不发生疲劳断裂的最高应力值。塑性1．延伸率

Lk:试样拉断后最终标距长度延伸率与试样尺寸有关，

d5,

d10(Lo=5do,10do)2．断面收缩率y

=△F/Fo=(Fo-Fk)/Fox100%d,y

越大，塑性愈好d<5%,脆性材料刚度和弹性1．刚度－材料在受力时，抵抗弹性变形的能力E=σ/ε杨氏弹性模量

GPa,MPa本质是：反映了材料内部原子结应力的大小，组织不敏感的力系指标。2．弹性：材料不产生塑性变形的情况下，所能承受的最大应力。比例极限：σp=Pp/Fo

应力―应变保持线性关系的极限应力值弹性极限：σe=Pe/Fo

不产永久变形的最大抗力工程上，σp、σe视为同一值，通常也可用σ0.01硬度抵抗外物压入的能力，称为硬度―综合性能指标1．布氏硬度

适用于未经淬火的钢、铸铁、有色金属或质地轻软的轴承合金。定义：每0.002mm相当于洛氏1度洛氏硬度常用标尺有：B、C、A三种①HRB轻金属，未淬火钢②HRC较硬，淬硬钢制品③HRA硬、薄试件洛氏硬度维氏硬度维氏硬度的压力一般可选5，10，20，30，50，100，120kg等，小于10kg的压力可以测定显微组织硬度。冲击韧性韧性：材料断裂前吸收变形能量的能力--韧性。冲击韧性：冲击载荷下材料抵抗变形和断裂的能力。ak=冲击破坏所消耗的功Ak/标准试样断口截面积F(J/cm2)ak值低的材料叫做脆性材料，断裂时无明显变形，断口呈金属光泽，呈结晶状。ak值高，明显塑变，断口呈灰色纤维状，无光泽，韧性材料。韧性与温度有关—脆性转变温度TK断裂韧性1．问题的提出低应力脆断――断裂力学2．应力场强度因子KI前面所述的力学性能，都是假定材料内部是完整、连续的，但是实际上，内部不可避免的存在各种缺陷（夹杂、气孔等），由于缺陷的存在，使材料内部不连续，这可看成材料的裂纹，在裂纹尖端前沿有应力集中产生，形成一个裂纹尖端应力场。表示应力场强度的参数——“应力场强度因子”。

I：单位厚度，无限大平板中有一长度2a的穿透裂纹Y：裂纹形状，加载方式，试样几何尺寸，试验类型有关的系数――几何形状因子。

3．断裂韧性对于一个有裂纹的试样，在拉伸载荷作用下，Y值是一定的，当外力逐渐增大，或裂纹长度逐渐扩展时，应力场强度因子也不断增大，当应力场强度因子KI增大到某一值时，

σy=KI就可使裂纹前沿某一区域的内应力大到足以使材料产生分离，从而导致裂纹突然失稳扩展，即发生脆断。这个应力场强度因子的临界值，称为材料的断裂韧性，用KIC表示，它表明了材料有裂纹存在时抵抗脆性断裂的能力。当KI>KIC时，裂纹失稳扩展，发生脆断。KI＝KIC时，裂纹处于临界状态KI<KIC时，裂纹扩展很慢或不扩展，不发生脆断。KIC可通过实验测得，它是评价阻止裂纹失稳扩展能力的力学性能指标。是材料的一种固有特性，与裂纹本身的大小、形状、外加应力等无关，而与材料本身的成分、热处理及加工工艺有关。应用断裂韧性是强度和韧性的综合体现。（1）探测出裂纹形状和尺寸，根据KIC，制定零件工作是否安全KI≥KIC，失稳扩展。（2）已知内部裂纹2a，计算承受的最大应力。（3）已知载荷大小，计算不产生脆断所允许的内部宏观裂纹的临界尺寸。晶体结构理想晶体面心立方晶体体心立方晶体密排六方晶体点缺陷线缺陷－位错面缺陷－晶间金属材料的塑性变形冷塑性变形对金属组织性能的影响

BCC、FCC、HCP晶胞的重要参数晶胞晶体学参数原子半径晶胞原子数配位数致密度FCCa=b=c,a

=b=g

=90o

2868%BCCa=b=c,a

=b=g

=90o

41274%HCPa=b

≠c,c/a=1.633,a

=b

=90o,g=120o

a/261274%金属材料的塑性变形单晶体的塑性变形——滑移和孪生多晶体的塑性变形冷塑性变形对金属组织性能的影响塑性变形金属在加热时组织性能变化金属材料的塑性变形1、单晶体的塑性变形——滑移和孪生（1）滑移：在外加切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面（滑移面）的一定方向（滑移方向）发生相对的滑动如拉伸时，滑移面上的外力P分解为正应力σ和切应力τ。正应力作用使晶格发生弹性伸长；σ↓--->伸长量↓，σ→O，变形恢复；σ↑--->伸长量↑，σ＞原子间结合力时，拉断。正应力σ只能使晶体产生弹性变形和断裂，不能使晶体产生塑性变形。切应力作用使晶格发生弹性歪扭；τ＜τc（临界切应力），τ↓---->变形量↓，τ→O，变形恢复；τ＞τc，发生滑移，产生永久塑性变形。滑移与位错

滑移的实现

→借助于位错运动。（刚性滑移模型计算出的临界切应力值＞＞实测值）位错产生→滑移→塑性变形·位错在外加切应力的作用下移动至晶体表面

→一个原子间距的滑移台阶→塑性变形·滑移线（晶体表面的滑移台阶）→滑移带（大量滑移线）·滑移系（滑移面和该面上的一个滑移方向），滑移系数目↑，材料塑性↑；滑移方向↑，材料塑性↑。如FCC和BCC的滑移系为12个，HCP为3个，FCC的滑移方向多于BCC。金属塑性如Cu（FCC）＞Fe（BCC）＞Zn（HCP）。

b.滑移时晶体的转动①外力错动→力偶使滑移面转动→滑移面∥拉伸轴。②以滑移面的法线为转轴的转动→滑移方向∥最大切应力方向。

（2）孪生

晶体的一切分相对于另一部分沿一定晶面（孪生面）和晶向（孪生方向）发生切变。→金属晶体中变形部分与未变形部分在孪生面两侧形成镜面对称关系。→发生孪生的部分（切变部分）称为孪生带或孪晶。孪生带的晶格位向发生变化，发生孪生时各原子移动的距离是不相等的。

（3）滑移和孪生：滑移和孪生均在切应力作用下，沿一定晶面的一定晶向进行，产生塑性变形。孪生借助于切变进行，所需切应力大，速度快，在滑移较难进行时发生→ⅰ.FCC金属一般不发生孪生，少数在极低温度下发生。→ⅱ.BCC金属仅在室温或受冲击时发生。→ⅲ.HCP金属较容易发生孪生。滑移→原子移动的相对位移是原子间距的整数值→不引起晶格位向的变化。孪生→原子移动的相对位移是原子间距的分数值→孪晶晶格位向改变→促进滑移孪生产生的塑性变形量小（≤滑移变形量的10％）→孪生变形引起的晶格畸变大。2、多晶体的塑性变形（1）影响多晶体塑性变形的因素晶粒位向：晶粒位向不一致晶界：ⅰ.滑移的主要障碍：晶界原子排列较不规则→缺陷多→滑移阻力大→变形抗力大。ⅱ.协调变形：晶界自身变形→处于不同变形量的相邻晶粒保持连续。（2）细晶强化Hall-Pitch关系：σs=σ0+Kyd-1/2

晶粒小→晶界面积大→变形抗力大→强度大晶粒小→晶界附近位错密度小→应力集中小→滑移由这晶粒到另外一个晶粒机会少→变形困难→屈服强度↑晶粒小→单位体积晶粒多→变形分散→减少应力集中晶粒小→晶界多→不利于裂纹的传播→断裂前承受较大的塑性变形细晶强化：晶粒细化→强度提高、塑性提高、韧性提高，硬度提高。冷塑性变形对金属组织性能的影响1．加工硬化（形变硬化）（冷作硬化）金属在冷态下进行塑性变形时，随着变形度的增加，其强度、硬度提高，塑性、韧性下降——加工硬化塑性变形→位错开动→位错大量增殖→相互作用→运动阻力加大→变形抗力↑→弹度↑、硬度↑、塑性、韧性↓位错强化：位错密度↑→强度、硬度↑

意义1）一种强化手段2）冷加工成形得以顺利进行3）具有过载能力，使用安全4）↓塑性，↑切削性能不利：塑性变形困难→中间退火→消除2．纤维组织

晶粒拉长，纤维组织→各同异性3．残余内应力第一类内应力——宏观，表面和心部，塑性变形不均第二类内应力——微观，晶粒间或晶内不同区域变形不均第三类内应力——超微观，晶粒畸变

1．回复D较小，物理化学性能恢复，内应力显著降低，强度和硬度略有降低——去应力退大。2．再结晶1）新的形核一长大过程，无新相生成加工硬化消除，力学性能恢复，显微组织发生显著变化→等轴晶粒，强度大大下降再结晶退火：消除加工硬化的热处理工艺再结晶温度：纯金属：TR=0.4-0.35Tm(K)合金：TR=0.5-0.7Tm(K)2）影响再结晶晶粒度的因素①温度T↑—D↑—↑晶界迁移—长大↑②预变形度3．晶粒长大三、塑性变形金属在加热时组织性能变化铁碳合金Fe-Fe3C平衡相图铁素体、奥氏体、渗碳体纯铁、共析钢、亚共析钢、过共析钢的结晶过程共析钢的奥氏体化过程奥氏体晶粒度过冷奥氏体的等温转变过冷奥氏体的连续冷却转变铁碳合金钢铁是现代工业中应用最广泛的金属材料。普通碳钢和铸铁均属于铁碳合金范畴，合金钢和合金铸铁实际上是有意加入合金元素的铁碳合金。因此，铁和碳是钢铁材料的两个最基本的组元。为了熟悉钢铁材料的组织与性能，以便在生产中合理使用，首先从研究铁碳合金开始，研究铁与碳的相互作用，以便认识铁碳合金的本质并了解铁碳合金成分、组织结构与性能之间的关系。

纯铁及其同素异构转变大多数金属在结晶终了之后以及继续冷却过程中，其晶体结构不再发生变化，但也有一些金属，如Fe、Co、Ti、Mn、Sn等，在结晶之后继续冷却时，还会出现晶体结构变化，从一种晶格转变为另一种晶格。金属在固态下随着温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格的变化称为同素异构(晶)转变。铁素体

碳溶解于a-Fe中所形成的间隙固溶体称为“铁素体”，以符号F表示。由于a-Fe是体心立方晶格，其晶格间隙的直径很小，因而碳在a-Fe中的溶解度很小，最大的溶解度为0.02％（727℃）。随着温度下降溶碳量逐渐减小，在室温时溶碳量仅为0.0008％。这是因为在a-Fe中容纳碳原子的空隙半径很小，通常情况下，a-Fe中晶格的最大空隙半径为0.36A，而碳原子半径为0.77A。因此碳原子不可能处于晶格的空隙中，而是存在于a-Fe晶格的缺陷处（如位错、晶界、空位等）。所以铁素体含碳量很低，它的显微组织是由网络状的多面体晶粒组成，它的性能几乎与纯铁相同，即强度和硬度很低，但具有良好的塑性和韧性。铁素体在770℃以下具有铁磁性，在770℃以上则失去铁磁性。奥氏体碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体称为奥氏体，以符号A表示。由于γ-Fe是面心立方晶格它的致密度虽然高于体心立方晶格的a-Fe，但由于其晶格间隙的直径要比a-Fe大，故溶碳能力也较大。在1148℃时溶碳量最大可达2.11％，碳通常填充在γ-Fe中的八面体间隙中。随着温度下降溶碳量逐渐减少，在727℃时的溶碳量为Wc=0.77％。奥氏体只存在于727℃以上的高温范围内。因此加热到高温时可以得到单一的A组织。由于A是易产生滑移的面心立方晶格，奥氏体的硬度较低而塑性较高，易于锻压成型。奥氏体为非铁磁性相。

渗碳体渗碳体的分子式为Fe3C，它是一种具有复杂晶格的间隙化合物。渗碳体含碳6.69％；熔点为1227℃；不发生同素异晶转变；但有磁性转变，它在230℃以下具有弱铁磁性，而在230℃以上则失去铁磁性；硬度很高，能轻易地刻划玻璃，而塑性和韧性几乎为零，脆性极大。在室温平衡状态下，铁碳合金（钢）中的碳大多以渗碳体形式存在于组织中。渗碳体中碳原子可被氮等小尺寸原子置换，而铁原子则可被其他金属原子(如Cr、Mn等)置换。这种以渗碳体为溶剂的固溶体称为合金渗碳体，如(Fe，Mn)3C、(Fe，Cr)3C等。渗碳体在钢和铸铁中与其他相共存时呈片状、球状、网状或板状。它的形态与分布对钢的性能有很大影响。当渗碳体的形状和分布合适时，可提高钢的强度和耐磨性。因此它是铁碳合金中重要的强化相。同时，Fe3C在一定条件下会发生分解，形成石墨状的自由碳。Fe3C→3Fe+C（石墨）以上是碳在铁中的存在形式，也是铁碳合金中的基本组织，除此三种之外，铁碳合金中还有另外两种组织，即珠光体和莱氏体。珠光体是铁素体和渗碳体组成的机械混合物，用P表示，其平均含碳量为0.77％。工业纯铁（C%≤0.0218%）共析钢C%=0.77%

亚共析钢0.0218%<C%<0.77%

过共析钢

a.形核

（优先在相界（F，Fe3C）b.长大c.渗碳体完全溶解d.碳的均匀化

共析钢奥氏体化过程影响奥氏体化的因素1．加热温度T↑→A化↑

(D↑→浓度梯度大）2．加热速度V↑→转变开始温度↑，转变时间↓3．含碳量C%↑→界面多→核心多→转变快4．合金元素

a.Cr、M0、W、V、Nb、Ti强碳化物形成元素，↓奥氏体形成速度

b.C0、Ni非碳化物形成元素，↑奥氏形成速度

c.Al、Si、Mn影响不太5．原始组织片状，片间距小→相界面多→碳弥散度大→碳原子扩散距离短→奥氏体形核长大快>粒状奥氏体晶粒度1．晶粒度:表征晶体内晶粒大小的量度，通常用长度，面积，体积或晶粒度级别表示。2．起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度本质晶粒度：钢奥氏体晶粒长大的倾向。奥氏体晶粒随温度的升高而且迅速长大→本质粗晶钢奥氏体晶粒随温度升高到某一温度时，才迅速长大→本质细晶钢3．奥氏体晶粒度的控制a.加热工艺

加热温度，保温时间b.钢的成分——合金化A中C%↑→晶粒长大↑

MxC%↑→是粒长大↓

1)碳化物形成元素

细化晶粒

2）Al→本质细晶钢

3）Mn、P促进长大过冷奥氏体的等温转变高温转变区A1——鼻子温度（5500C）A过冷——>P（S，T）索氏体，屈氏体。P的形成取决于生核，长大速率。T↓，生核，长大↑。T↓→6000C，D↓，长大慢→层间距薄，短扩散型相变，综合性能好，HB较低，韧性好。T↓——HB↑，强度↑中温区转变，贝氏体转变550℃~230℃（MS）A过冷→B，碳化物分布在含过饱和碳的F基体上的两相机械混合物。550℃~350℃上贝氏体半扩散型，Fe不扩散羽毛状碳化物在F间，韧性差350℃~MS下贝氏体C原子有一定的扩散能力针状碳化物在F内，韧性高，综合机械性能好低温区转变——马氏体转变MS→Mf之间一个温度范围内连续冷却完成的，离于非扩散型转变。a.A过冷→M+A'残余b.转变产物：

马氏体M，碳在α-Fe中的过饱和固溶体。C%<0.23%，板条状MC%>1.0%，针状，马氏体c.实质：T低——C无法扩散→非扩散性晶格切变→过饱和C的铁素体。d.M转变的特征，①无扩散性；②瞬时性；③存在Ms,Mf；④不完全性；

⑤体积膨胀。共析钢等温转变组织——性能的关系（1）珠光体型转变温度降低，片间距小，细晶强化→强度、硬度、塑性、韧性提高（2）贝氏体B上:强度、韧性差B下:硬度高，韧性好，具有优良的综合机械性能（3）马氏体硬度高C%↑→HRC↑针状马氏体，硬而脆，塑、韧性差板条状，强度高，塑性，韧性好4．亚（过）共析钢的等温冷却转变曲线影响C曲线的因素C曲线反映奥氏体的稳定性及分解转变特性，这些取决于奥氏体的化学成分和加热时的状态。（一）A成分1．含碳量A中C%↑→C曲线右移.

2．合金元素，（Co%↑→左移）除Co以外，所有合金元素溶入A中，增大过冷A稳定性—右移.。非碳化物形成元素，Si,Ni,Cu,不改变C曲线形状。强碳化物形成元素，Cr,Mo,W,V,Nb,Ti,改变C曲线形状。除Co,Al外，均使Ms,Mf

下降，残余A↑。（二）A化条件的影响1．加热温度和时间A化温度↑，时间↑（成分均匀，晶粒大，未溶碳化物少，形核率降低）→A稳定性↑，C曲线右移。

除过冷奥氏体的连续冷却转变图PS：A→P开始线Pf：A→P终止线K：珠光体型转变终止线Vk：上临界冷却速度(马氏体临界冷却速度)→M最小冷速Vk’：下临界冷速→完全P最大冷速(1)根据工件要求，确定热处理工艺。(2)确定工件淬火时的临界冷速。(3)可以指导连续冷却操作V1:炉冷(退火),PV2:空冷，S，TV3:空冷，S，TV4:油冷，T+M+A'V5:M+A'(4)选择钢材的依据(5)C曲线对选择淬火介质与淬火方法有指导。退火--将钢件加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。常用热处理工艺退火、正火淬火钢的淬透性回火合金元素对回火转变的影响高频淬火渗碳氮化1．完全退火加热温度：Ac3以上20-30度组织：P+F目的：①细化，均匀化粗大、不均匀组织②接近平衡组织——调整硬度→切削性↑③消除内应力应用范围：亚共折钢，共析钢，不适用于过共析钢。2．球化退火（不完全退火）加热温度：Ac1以上20-40度应用范围：过共析钢，共析钢组织：球状P（F+球状Cem）目的：①使Cem球化→HRC↓，韧性↑→切削性↑②为淬火作准备3．扩散退火（均匀化退火）1050-1150℃，10-20h,P+F或P+Fe3CII目的：消除偏析后果：粗大晶粒（应用完全退火消除）4．再结晶退火加热温度：Ac1以下50-150度，或T再+30-50度目的：消除加工硬化5．去应力退火500-650℃正火（空冷）AC3或Accm+30-50℃

组织：S+（F或Fe3C）应用：(1)作最终热处理，普通结构钢零件a.细化A晶粒，组织均匀化b.减了亚共析钢中F%→P%↑，细化→强度，韧性，硬度↑(2)预先热处理a.消除魏氏组织，带状组织；细化组织→为淬火、调质作准备b.使过共析钢中Fe3CII↓→使其不形成连续网状，为球化作准备(3)改善切削加工性能退火、正火的选择正火：冷速快，材料组织细化，机械性能好1.切削加工低、中碳钢→正火中高碳刚，合金工具钢→完全退火，球化退火2.作为最终热处理→正火3.为最终热处理提供良好的组织状态工具钢→正火+球化退火结构钢→正火返修件→退火淬火－－加热到AC3、AC1相变温度以上，保温，快速冷却→M+A’1．淬火温度的决定淬火温度过高→A粗大→M粗大→力学性能↓，淬火温度过高→A粗大→M粗大→淬火应力↑→变形，开裂↑2．加热时间升温、保温亚共析钢Ac3+30~50℃共析钢Ac1+30~50℃过共析钢Ac1+30~50℃保留一定的Cem→HRC↑，耐磨性↑A中C%↓→M中C%↓→M脆性↓A中C%↓→M过饱和度↓→残余A↓3．淬火介质650℃以上，慢，减小热应力650-400℃，快，避免C曲线400℃以下，慢，减轻相变应力钢的淬透性1．淬透性：淬火条件下得到M组织的能力，取决于VK2．淬硬性：钢在淬火后获得硬度的能力，取决于M中C%，C%↑→淬硬性↑

3．影响淬透性的因素——VK，C曲线

4．淬透性的应用

（1）根据服役条件，确定对钢淬透性的要求——选材的依据（2）热处理工艺制定的依据（3）尺寸效应C%亚共析钢C%↑→淬透性↑，过共析钢C%↑→淬透性↓。奥氏体化温度T↑t↑→淬透性↑合金元素除Co%以外，C曲线右移，↑淬透性未溶第二相↓淬透性回火回火目的消除淬火应力，降低脆性b.稳定工件尺寸，由于M，残余A不稳定c.获得要求的强度、硬度、塑性、韧性

a.马氏体分解(800C-3000C)析出ε碳化物（亚稳定）回火组织为:过饱和α固溶体+亚稳定ε碳化物(极细的)→回火M(M’)晶格畸变降低，淬火应力有所下降。b.残余A有分解200-3000CA→Mc.碳化物的聚集长大>2800Cε碳化物→Fe3C片→细粒状Fe3Cd.铁素体的回复与再结晶

钢在回火时的组织转变回火组织（1）回火马氏体M’1500C-3500C回火极细的ε碳化物和低过饱和度α固溶体，

形态基本不变（2）回火屈氏体

T’

350-5000C马氏体形F+细粒状Fe3C（3）回火索氏体

S’500-6000C再结晶等轴F+粗粒状Fe3C（4）球状P

6500C~AC1粗大球状Fe3C+F回火温度与机械性能的关系200度以下，HRC不变。200-300度，M分解，残余A转变为马氏体，硬度降低不大，高碳钢硬度有一定的升高。>300度，HRC降低。韧性：400度开始升高，600度最高。弹性极限：在300-400度最高。塑性：在600-650度最高。高碳回火马氏体：强度、硬度高、塑性、韧性差低碳回火马氏体：高强度高韧性，硬度、耐磨性也较好回火屈氏体：层服强度与弹性极限高回火索氏体：综合机械性能。合金元素对回火转变的影响a.提高回火稳定性回火稳定性：指钢在回火时，抵抗回火造成软化的能力b.产生二次硬化一些Mo、W、V含量较高的钢回火时，硬度并不随回火温度的升高单调降低，而是在某一温度（约4000C）后反而开始增大，并在另一更高温度（5500C）达到峰值增大回火脆性

回火脆性：指随回火温度升高时，在250~400和450-650两个区出现冲击韧性明显下降的脆化现象。回火工艺及其应用回火类型回火温度组织组织形态性能及应用低温回火150~250回火M（M’）过和ε-Fe+α碳化物保持高硬度，降低脆性及残余应力，用于工模具钢，表面淬火及渗碳淬火件中温回火350~500回火屈氏体（T’）保留马氏体针形F+细粒状Fe3C硬度下降，韧性、弹性极限和屈服强度↑，用于弹性元件高温回火500~650回火索氏体（S’）多边形F+粒状Fe3C强度、硬度、塑性、韧性、良好综合机械性能，优于正火得到的组织。中碳钢、重要零件采用。淬火＋高温回火→调质感应加热表面淬火1．原理交变磁场→感应电流→工件电阻→加热，集肤效应→表面加热2．分类a.高频200-300KHz，淬硬深度0.5-2mm小工件b.中频2500-8000Hz，淬硬深度2-5mm尺寸较大的工件c.工频50Hz，淬硬深度10-15mm大型工件d.超音频30-40KHz3．钢种：中碳钢和中碳低合金钢4．特点a.加热速度快

几秒～几十秒b.加热时实际晶粒组小，淬火得到极细马氏体，硬度↑，脆性↓c.残余压应力→提高寿命d.不易氧化、脱碳、变形小e.工艺易控制，设备成本高5．工艺路线：锻造→退火或正火→粗加工→调度→精加工→表面淬火→低温回火→（粗磨→时效→精磨）渗碳AC3以上；900~9500C，

低碳钢1．目的及应用提高表面硬度，耐磨性，而使心部仍保持一定的强度和良好的塑性和韧性2．钢种低碳钢，低碳合金钢3．渗碳工艺-组织-性能关系加热温度，保温时间→渗碳层厚度淬火工艺见下页4．加工工艺路线锻造→正火→切削加工→渗碳→直接淬火(一次淬火，二次淬火)→低温回火→喷丸→磨削1、直接淬火：奥氏体晶粒大，马氏体粗，残余A多，耐磨性低，变形大。2、一次淬火：心部要求高

AC3以上；表面要求高，AC1以上30-500C3、二次淬火：第一次，改变心部组织

AC3以上30-500C第二次，细化表面组织

AC1以上30-500C氮化

（含AlCr,Mo，V的钢）1．氮化温度低2．时间长3．氮化前调质4．最后工序5.加工路线：粗加工-调质-精加工-氮化-磨削6.常用氮化钢材料牌号表面硬度HV材料牌号表面硬度HV25Cr2MoV≥65038CrMoAlA≥85025Cr2Mo1V≥6501Cr13≥65035CrMoA≥6002Cr13≥65040CrA≥6501Cr11MoV≥650碳钢碳钢中的杂质碳钢的分类碳钢的牌号及作用碳钢一、碳钢中的杂质1．锰—有益；0.25--0.80%脱氧剂；

降低FeO→↓脆性，Mn+S→MnS(降低S的有害作用)↑热加工性能固溶强化；使性能更优；2．Si

有益脱氧→↓脆性固溶强化3．硫—

有害985℃（Fe+FeS）→热脆加入Mn→MnS4．磷

—

有害Fe3P

室温下<100℃，脆性大→冷脆5．O、N、HO2－↓机械性能，强度、塑性降低，有害元素N2－兰脆，若钢中存在Al.V.Ti↑→兰脆消失→强度，硬度提高

H2—氢脆、白点，有害二、碳钢的分类1．碳含量

(低碳钢C%<0.25%

、中碳钢0.25<C%<0.6%、高碳钢

C>0.6%）2．质量

(S、P杂质含量)碳钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢3．按用途

（碳素结构钢、碳素工具钢、铸钢）三、碳钢的牌号及作用1．普通碳素结构钢

Q235A2．优质碳素结构钢钢号用平均碳含量的万分数的数字表示10，20

冷冲压件，焊接件，渗碳处理。35，45，40，50

齿轮、轴类60，65

弹簧3．碳素工具钢

0.65～1.35C%，用以制作刃具、量具、模具钢号用平均碳含量的千分数的数字和T一起表示。T10A,T8,

T124．铸钢

“ZG”加强度等级表示，如：ZG230～450，ZG270～500合金钢

合金钢的编号合金元素在钢中的方式Me对铁碳相图的影响合金元素对钢的性能的影响合金结构钢和合金工具钢特殊性能钢――不锈钢合金钢一、合金钢的编号二、合金元素在钢中的方式三、Me对铁碳相图的影响四、合金元素对钢的性能的影响五、合金结构钢和合金工具钢六、特殊性能钢――不锈钢一、合金钢的编号1．合金结构钢

碳含量用万分数（两位）C％

如：40Cr，C%=0.4%合金含量用（百分数）表示如20Cr3MoWVA,其中C%=0.2%,Cr%=3%,Mo,W,V<1.5%.合金含量小于1.5%不标A：表示高级优质2．合金工具钢，特殊性能钢碳含量大于1.0%时，不标注其含量。碳含量小于1.0%时，用千分数表示，如5CrMnMo，C％=0.5%二、合金元素在钢中的方式1．Me在钢中的存在方式1）形成固溶体（1）扩大γ相区元素（奥氏体稳定化元素）Mn,Ni作用最强，A4提高，A3降低（2）扩大α相区元素（F稳定化元素）A3提高，A4降低强K形成元素Cr,Mo,W,V,Nb,Ti2）形成碳化物K（1）碳化物形成元素,Mn,Cr,Mo,V,W,Nb,Zr,Ti（2）非碳化物形成元素,Ni,Co,Cu,Si三、Me对铁碳相图的影响1．影响A和F存在的范围Mn，Ni扩大γ相区，扩大A存在的区域1Cr18Ni9和ZGMn13，室温下单相ACr，Ti，Si缩小γ相区均缩小A存在区域1Cr17Ti高铬铁素体不锈钢2．使S、E点大大左移扩大γ相区元素，使A1下降缩小γ相区元素，使A1上升四、合金元素对钢的性能的影响（一）合金元素对钢的强度的影响1．钢的强化机制a.固溶强化

溶质原子→晶格畸度→与位错相互作用→阻碍位错运动→强化。Mn，Si主要强化元素b.细晶强化

Nb，V，Al，Ti

晶界→阻碍位错运动→强化c.位错强化

位错→增殖并相互作用→阻碍位错运动→强化。d.第二相强化第二相粒子→阻碍位错运动→强化。2．钢的强化a.淬火A→M1）过饱和C和Me2）高密度位错3）极细小、不同取向的马氏体束→细晶强化b.回火析出细小碳化物粒子→析出强化→第二相强化c.加入合金元素的目的1）提高淬透性2）提高回火稳定性3）固溶强化提高韧性的途径（1）细化晶粒－Ti,V,Nb,Al→TiC,VC,NbC,AlN→阻碍A长大→细化晶粒（2）改善基体韧性Nb，Mn可以降低Tc→韧性提高（3）提高回火稳定性（4）细化碳化物Mn，Cr，V（5）控制非金属夹杂和杂质元素低合金高强钢成分特点与合金化原则①低C:＜0.2%②ME以Mn为主、Mn和Si固溶强化③加入V,Nb,Ti等元素细化F晶粒和细化k而沉淀强化④加入P细化珠光体⑤加入Cu抗腐蚀性能特点①高强度:σs＞300MPa②高韧性③良好焊接性能和冷成形性能使用态组织P细＋F典型钢号及其应用按σs分6级:①低强度级别:16Mn一般工程结构②中等强度级别:15MnVN大型桥梁,锅炉,船舶,焊接结构.③高强度级别:18MnMoNb高压锅炉,高压容器热处理特点一般供应状态(热轧空冷)下直接使用,不热处理焊接结构可进行一次正火,改善焊区性能

合金渗碳钢成分特点与合金化原则①低C:0.1%～0.25%②加入提高淬透性元素Cr,Ni,Mn,B③加入Mo,W,V,Nb,Ti等阻碍A晶粒长大和形成ｋ提高耐磨性④限制Mn,Cr含量,降低渗层A'％⑤Ni增加渗层塑、韧性性能特点①渗层硬度高,耐磨,抗接触疲劳,且有适当塑性,韧性②心部高韧性和足够强度③良好的热处理工艺性能使用态组织表层：ｋ＋M'＋A'心部：①淬透，低C的M'②未淬透，T＋M'＋F(少量)典型钢号及其应用①低淬透性:20Cr,15Cr冲击载荷小的耐磨件,如小轴,活塞销,小齿轮.②中淬透性:20CrMnTi有良好的力性和工艺性能,适合高速较高载有冲击的耐磨件,如重要齿轮,连轴器,十字销头.③高淬透性:18Cr2Ni4WA适合重载大截面重要耐磨件,如柴油机曲轴,连杆热处理特点一般渗碳前:正火。渗碳后进行:①一次(二次)淬火②直接淬火③对重要零件,为减少A进行尺寸稳定化处理(如冷处理)最后进行:低温回火合金结构钢成分特点与合金化原则①中C：0.25%～0.50%以0.4左右为主②加入提高淬透性元素Cr,Ni,Mn,Si,B③加入Mo,W消除回火脆④加入强ｋ形成元素提高回火稳定性和细化晶粒⑤Ni,Si,Mn可强化Ｆ性能特点高水平综合机械性能,能满足多种和较复杂的工作条件使用态组织S'典型钢号及其应用①低淬透性:40Cr,40MnB一般尺寸重要零件,如齿轮,主轴②中淬透性:35CrMo截面尺寸较大零件,如曲轴,连杆.③高淬透性:37CrNi3适合大截面重载重要零件,如汽轮机主轴和叶轮热处理特点一般:油淬+高温回火。调质后:①表面淬火;②专门化学热处理(如氮化)(38CrMoAl氮化钢)

合金弹簧钢成分特点与合金化原则①中高C:0.45%～0.70%②加入Si,Mn为主要元素:提高淬透性也提高屈强比③加入Cr,W,V也提高淬透性④加入Si-Cr不易脱C加入Cr-V细化晶粒,耐冲击,高温强度好性能特点①高σe和σs,高屈强比②高疲劳抗力③足够塑韧性,能承受震动,冲击④有较好淬透性,不易脱C,易绕卷成形使用态组织T'典型钢号及其应用①以Si,Mn合金化:65Mn,60Si2Mn用于汽车,拖拉机,机车的板簧和螺旋弹簧②以Cr,V,W合金化:50CVA350℃～400℃以下重载,较大型弹簧,如高速柴油机气门弹簧.热处理特点①热成形法制弹簧热轧钢丝钢板→卷弯曲成型→淬火+中温回火→喷丸②冷成形法制弹簧钢丝钢板→淬火+中温回火→冷卷弯曲成型→去应力→喷丸滚珠轴承钢成分特点与合金化原则①高C:0.95%～1.10%②Cr为基本元素:提高淬透性;细化ｋ;提高耐磨性和接触疲劳抗力;增加Ａ'%③加入Si,Mn提高淬透性;加入V耐磨性,防止过热④纯度要求极高⑤GCr15中含C%≈1.5%性能特点①高接触疲劳强度②高硬度和耐磨性③足够的韧性和淬透性④一定耐蚀能力和良好尺寸稳定性使用态组织M'＋细ｋ＋少量A'典型钢号及其应用①Cr轴承钢:GCr15中小型轴承,冷冲模,量具,丝锥.②添加Mn,Si,Mo,V的轴承钢:GCr15SiMo,GSiMnMoV制造大型轴承.热处理特点①正火:消除Cem网②球化退火:便于切削,使ｋ细小均匀,为淬火作准备③淬火:细针M+A④冷处理:(精密零件)尺寸稳定⑤回火:低温回火⑥时效:120℃～140℃,10～20h去应力,稳定尺寸合金工具钢

－低合金刃具钢成分特点与合金化原则①高C:0.9%～1.1%②加入Cr,Mn,Si提高淬透性③加入Si提高回火稳定性④加入W,V提高耐磨性⑤加入W,V细化晶粒性能特点①高硬度:HRC＞60②高耐磨性③高热硬性④足够塑性和韧性使用态组织M'＋合金ｋ＋少量A典型钢号及其应用①Si-Cr系:9SiCr如,板牙,丝锥,冷冲模,木工工具,低速切削刃具②Cr系:Cr,Cr06如,样板,铰刀,插刀,剃刀,刀片,刮刀,锉刀等.③Cr-W-Mn系:CrWMn如拉刀,冲模,样板,量规④W和Cr-W系:W,W2,CrW小麻花钻,低速切削刃具热处理特点球化退火＋机加工＋淬火＋低温回火

合金工具钢

－高速钢成分特点与合金化原则①高C:0.7%～1.5%②加入Cr提高淬透性③加入W,Mo提高热硬性④加入V提高耐磨性性能特点①高硬度:HRC＞60②高耐磨性③高热硬性④足够塑性和韧性使用态组织M'＋合金ｋ＋少量A典型钢号及其应用①W系:W18Cr4V②W-Mo系:W6Mo5Cr4V2③W2Mo9Cr4Co8(M42)作高速切削刃具铸造组织有鱼骨状共晶热处理特点退火＋1270℃淬火＋560℃～580℃回火(三次)：若冷处理只需一次回火不锈钢1．抗腐蚀原理ａ.金属腐蚀的方法(化学腐蚀、电化学腐蚀)ｂ.金属腐蚀破坏的方式:①均匀腐蚀②晶间腐蚀③电腐蚀④应力腐蚀⑤腐蚀疲劳c.金属抗腐蚀的原理：①单相组织→原电池形成可能性↓、金属电极电位↑→抗腐蚀；②↓电极电位差、↑阳极电极电位；③表面保护膜→钝化2.不锈钢的合金化原理：①含C量尽可能低；②加入Cr→n/8定律→含量＞12.5%电极电位跃升(如M不锈钢)；③含Cr量＞12.7%→单相F(如F不锈钢)；④加入Ni→单相A或F+A(如A不锈钢)；⑤加入Ti、Nb、B→晶界腐蚀↓3．常用不锈钢a.M不锈钢1Cr13,2Cr13用于汽轮机叶片、热裂设备,3Cr13,4Cr13手术器具及刀具b.F不锈钢1Cr17化工设备、食品工业c.A不锈钢1Cr18Ni9Ti,0Cr18Ni9Ti化工、食品、医疗行业d.A－F不锈钢1Cr12Ni5Ti化工设备、热交换器有色金属铝及铝合金的特性铜及铜合金的特性钛及钛合金铝及铝合金的特性（1）比重小，比强度高；ρ纯铝=2.7g/cm3（2）优良的物理、化学性能；

i导电性好，仅次于Ag,Cu,Au；ii极好的抗大气腐蚀能力；“钝化”iii非磁性，即磁化率极低。（3）加工性能良好：i塑性好，可冷成形；ii切削性能好；iii超高强度铝合金成形后热处理，可以有很多的σ;iiii铸造铝合金铸造性能极好。铝及其合金的分类与牌号：（一）高纯铝（Fcc）LG1,LG2,LG3,LG4,LG5,由15，Al的含量由99.8599.99%.（二）工业纯铝：L6,L5,L4,L3,L2,L1,由61，Al的含量由98.899.7%.（三）铝合金：LF+数字：防锈铝合金；Ly+数字：硬铝合金；LC+数字：超硬铝合金；LD+数字：锻铝合金；ZL+数字：铸造铝合金；ZL1××：Al-Si合金；ZL2××：Al-Cu合金；ZL3××：Al-Mg合金；ZL4××：Al-Zn合金。（注：新标准名称已改变，以上仅供参考）铝合金的强化1、固溶强化；如Cu,Mg,Zn,Si,Mn等加入可形成有限固溶体。2、时效强化：经长时间室温停留或加热至100～200℃一定时间保温后，在母相固溶体的一定晶面上出现一个原子层厚度的铜或其它原子的偏聚区，偏聚区边缘发生晶格略变，阻碍位错运动，因而合金强度，硬度提高。

3、第二相强化和细晶强化；4、冷变形强化。常用铝合金选用原则：（1）考虑机械性能特点：比强度高（强度与相对密度之比）

可用于机构件；良好的塑性加工性能

可用于挤压件；小的弹性模量

可用于搞震性好的工件；低温性能好可用于低温构件

；（2）考虑其使用性能特点：熔点为600℃，使用温度不能过高；良好的耐蚀性，导电导热性及抛光性能

宜做腐蚀环境零件及导电及某些电器材料。（3）考虑其工性能特点：熔点低、熔炼和铸造方便，以及好的加工性能和铸造性能等铜及铜合金的特性（1）优异的物理化学性能：导电性、导热性好；抗蚀能力高；铜（紫铜）抗磁性；（2）良好的加工性能：塑性好，铸造性能好；（3）特殊机械性能：减摩性耐磨性好，高的弹性极限和疲劳极限；（4）色泽美观。铜及其合金的分类与牌号：(一)紫铜（纯铜）：

Fcc无磁性，无同素异构转变，熔点1083℃。据铜中的含氧量可将铜分为三类：a.工业纯铜：O%=0.02-0.10%.牌号为T1,T2,T3,由1—3，含Cu为99.95---99.70%b.磷脱氧铜：O%<0.01%.牌号为TP1(99.90%)，TP2(99.85%)c.无氧铜：O%<0.003%.牌号为TU1(99.97%)，TU2(99.95%)(二)黄铜以Zn为主要合金元素的铜合金。

黄铜分普通黄铜和复杂黄铜两种。1.普通黄铜：如：H96,H80,H70,H68,H59等。

H70：σs≥220N/mm2σb≥300N/mm2,δ5≥55%,

形变强化后σb

≥660N/mm2

，δ5≥30%。大量用于作弹壳、套管和复杂深冲零件。2.复杂黄铜：在Cu-Zn二元合金基础上加入其它合金元素形成的。如Pb黄铜，Sn黄铜，Al黄铜，Si黄铜等。（三）青铜含有Sn.Al.Si.Pb.Be,Mn等的铜基合金。包括：锡青铜，铝青铜，铍青铜等等。分类：压力加工青铜和铸造青铜。编号方法：①

Q+主加元素符号+主加元素含量+其它元素含量；如：QSn4-3,表示含4%Sn、3%Zn，其余为Cu的锡青铜。②铸造青铜在编号前加“Z”字，如：ZQSn10-5。（四）白铜以Ni为主要合金元素的铜合金。编号为：B+镍的平均含量，“B”意指“白铜”，如：B19表示含19%Ni的普通白铜。铜合金选用原则：（1）充分考虑其导电导热性能特点，可制：导体及散热器片、线材、管材、薄板材、电缆等。（2）考虑其机械性能及耐磨，耐蚀性能等，对于一些耐蚀件、散热器件、减摩零件及弹性元件等，可选用铜合金。（3）考虑其工艺性能特点，塑性好：冲压或锻轧成型件可选用之；铸造性能好：普通铸件和压铸件可用之；切削加工性好和光洁度高：大量生产的切削成型件可用之；但是Cu的储量小，价格较贵，应节约使用。钛及钛合金钛在地壳中蕴藏量丰富，仅次于Al,Fe,Mg，居第四位。一、纯钛在固态下有同素异构转变：882.5℃以下为δ钛，是密排六方晶格；882.5℃以上为β钛，是体心立方晶格。工业纯钛的纯度为99.5%-99.0%，其性能很大程度上取决于氧的含量。工业纯钛可分为TA1，TA2，TA3等三个牌号，编号越大，杂质越多。二、钛合金合金元素溶入δ-Ti中形成δ

固溶体，溶入β-Ti中，形成固溶体。钛合金按其退火状态的组织可分为：δ型钛合金、β型钛合金、（δ

+β)型钛合金等三种类型，合金牌号分别为TA,TB,TC与编号顺序数字结合起来表示。如：TA5,TB2,TC3等。三、钛及钛合金的热处理其主要热处理方式：退火、淬火、时效，并分别用M、C、S表示。1、退火：650℃～850℃退火，可去加工硬化；

450℃～650℃可去内应力。

（许多钛合金以退火状态供货。2、淬火、时效处理：钛合金通过淬火得β相（亚稳定相），再经400℃～600℃时效，可析出弥散δ相，从而使σ提高，但塑性下降。

δ型钛合金不能通过热处理强化。材料选用原则

使用性能原则－－首要原则工艺性原则经济性原则－－根本原则环境与资源原则使用性能原则----首要原则

1.分析零件的工作条件

首先应判断零件在工作中所受载荷的性质和大小,计算载荷引起的应力分布。

i载荷的性质是决定材料使用性能的主要依据之一。

ii计算应力是确定材料使用性能的数量依据。考虑零件的工作环境：环境因素会与零件的力学状态综合作用，提出更为复杂的性能要求。

最后还应充分考虑材料的某些特殊要求。受力状况载荷的类型（如静载、动载、循环载荷或单调载荷等），载荷的作用形式（如拉伸、压缩、弯曲或扭转等），载荷的大小以及分布特点（如均布载荷或集中载荷）。环境状况温度（如低温、高温、常温或变温）及介质情况（如有无腐蚀或摩擦作用）。特殊功能导电性、磁性、热膨胀性、比重、外观等。2.进行失效分析失效抗力取决于材料的性能，对零件主要失效形式的分析常常可以综合出零件所要求的主要使用性能。零件工作条件常用失效形式性能要求应力种类载荷性质受载状态螺栓拉、剪静载──过量变形，断裂强度，塑性传动轴弯、扭循环，冲击轴颈摩擦疲劳断裂，过量变形，轴颈磨损综合力学性能传动齿轮压、弯循环，冲击摩擦，振动断齿，磨损，疲劳断裂，接触疲劳表面高强度及疲劳极限，心部强度及韧性弹簧扭、弯交变，冲击振动弹性失稳，疲劳破坏弹性极限，屈强比，疲劳极限3．零件性能要求的指标化将零件对使用性能的要求具体转化为实验室力学性能指标（如强度、韧性、塑性、硬度等）；再根据工作应力、使用寿命或安全性确定性能指标的具体数值(1)受力状况不同，设计依据的性能指标、计算公式不同。例如：σ≤[σ]=σs∕k屈服强度纯剪纯拉载荷---弯曲和扭转载荷(2)应综合考虑塑性、韧性和强度指标，并加以合理的配合。塑性、韧性过剩而降低零件寿命。例如用35CrMo制造的10t模锻锤锤杆调质处理（高塑性、韧性----承受较大的冲击载荷）--疲劳断裂淬火+中温回火（表面硬度提高）----寿命提高3～20倍以上。追求强度越高越好，贸然将零件置于低应力脆断的危险中。例如高周疲劳断裂材料的强度在σb＜1400MPa范围内----强度越高，疲劳强度亦高若材料的强度在σb＞1400Mpa范围----疲劳寿命随强度的增加反而降低。工艺性能原则：1.金属材料的工艺性能

图11-1金属零件的加工工艺路线性能、质量要求不高的零件毛坯─→正火或退火─→切削加工─→零件。如铸铁或碳钢，只要注意采用适宜的毛坯制造方法，其工艺性能均能满足要求。性能要求较高的零件（如轴、齿轮等）毛坯─→预先热处理（正火、退火）─→粗加工─→最终热处理（淬火十回火，固溶时效，渗碳处理等）─→精加工─→零件。金属零件用材多为碳钢、合金钢、高强铝合金等，其中有些材料的加工性能存在问题，因此选材时应注意对其工艺性能的分析性能和质量要求极高的零件（如精密丝杠）毛坯─→预先热处理（正火、退火）─→粗加工─→最终热处理（淬火+低温回火，固溶时效或渗碳）─→半精加工─→稳定化处理（或氮化）─→精加工─→稳定化处理─→零件加工路线复杂，加工精度和质量要求高，在选材时应务必保证材料的工艺性能。（三）经济性原则－－根本原则产品成本与性能的关系：

（四）环境与资源原则随着地球资源的日益枯竭、环境的日益恶化，材料的环境和资源准则在今后会变得日益重要。这一准则要求材料在生产──使用──废弃的全过程中，对能源和资源的消耗少，对生态环境影响小，可以完全再生利用或废弃时完全降解。强化节能减排实现绿色发展内容览要节能减排，世界正在行动为什么要节能减排什么是节能减排节能减排，我们正在行动0502010403目录CONTENTS一、什么是节能减排

在《中华人民共和国节约能源法》中定义的节能减排，是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，从能源生产到消费的各个环节，降低消耗、减少损失和污染物排放、制止浪费，有效、合理地利用能源。从具体意义上说，节能，就是降低各种类型的能源品消耗；减排，就是减少各种污染物和温室气体的排放，以最大限度地避免污染我们赖以生存的环境。二、为什么要节能减排1、节能减排是缓解能源危机的有效手段

当下，能源危机迫在眉睫，国外有关机构的统计结果显示：2010年中国的能源消耗超过美国，成为全球第一。2011年2月底，中国能源研究会公布最新统计数据显示，2010年我国一次能源消费量为32.5亿吨标准煤，同比增长6%，超过美国成为全球第一能源消费大国。统计数据称，2010年中国一次能源消费量为24.32亿吨油当量，同比增长11.2%，占世界能源消费总量的20.3%。美国一次能源消费量为22.86亿吨油当量，同比增长3.7%，占世界能源消费总量的19.0%。

根据全球已探明传统能源储量测算，按照当前能源消耗增长速度，传统的石化燃料（煤、石油、天然气）已经不够人类再使用一百年。目前新能源的开发利用方兴未艾，2010年全球有23%的能源需求来自再生能源，其中13%为传统的生物能，多半用于热能（例如烧柴），5.2%是来自水力，来自新的可再生能源（小于20MW的水力，现代的生物质能，风能，太阳，地热等）则只有4.7%。在再生能源发电方面，全球来自水力的占16%，来自新的再生能源者占5%。如果我们不对现有能源和资源节约使用，按照目前情况持续下去，有可能百年之后，人类将会部分进入一个“新石器时代”。2节能减排是保护自然生态环境的强力武器

这就是我们美丽的太阳系概念图从太空中拍摄到的蔚蓝色的精灵——地球如诗如画的乡间美景，逸趣横生的劳动生活！

这几乎就是我们每个人为之向往的家园！

然而我们目前不得不面对的却是自然生态环境的日益恶化！

“温室气体大量排放，发生温室效应，造成全球变暖，这已是不争的事实！”目前，在各种温室气体中，二氧化碳对温室效应的影响约占50%，而大气中的二氧化碳有70%是燃烧石化燃料排放的。我们可以了解到冰川融化、海平面上升、干旱蔓延、农作物生产力下降、动植物行为发生变异等气候变化带来的影响。我国最近两年干旱频发，有相当部分原因是受到全球气候变化问题的影响，而这也是我们目前面临的最复杂、最严峻的挑战之一。长江江西九江段裸露出来的江滩湘江长沙橘子洲以西河床（2009年）江西赣江南昌段裸露的桥墩（2009年）温室效应导致气候变化，打破降雨平衡，旱涝频发洪水泛滥——当大自然露出锋利的爪牙，

我们才发现自己原来是如此脆弱，不堪一击！温室效应导致冰川融化

北极熊等极地生命形态遭遇严重的生存危机受世界气候变化影响，曼谷遭遇洪水

温室效应导致的冰川融化还将造成海平面升高的后果，它将直接威胁到沿海国家以及30多个海岛国家的生存和发展。美国环保专家的预测更令人担忧，再过50年～70年，巴基斯坦国土的1/5、尼罗河三角洲的1/3以及印度洋上的整个马尔代夫共和国，都将因海平面升高而被淹没；东京、曼谷、上海、威尼斯、彼得堡和阿姆斯特丹等许多沿海城市也将完全或局部被淹没。

目前，在温室气体排放方面，我们国家正保持领先优势并有继续将其扩大的趋势！！！

马尔代夫倒计时：预计将于90年内被海水淹没。原因：全球变暖导致海平面上升.

马尔代夫是一个群岛国家，80%是珊瑚礁岛，全国最高的两座岛屿距离海平面只有2.4米。因此，它也是受到全球变暖影响最严重的国家.在过去一个世纪里，该国家海平面上升了约20厘米，根据联合国政府间气候变化问题研究小组的报告，2100年全球海平面有可能升高0.18米至0.59米。届时，马尔代夫将面临灭顶之灾。太平洋上的一颗美丽的翡翠——马尔代夫澄澈的碧蓝海水上徜徉着白云——这就是人间天堂婆娑的椰树，洁白的沙滩，舒适的躺椅

图瓦卢倒计时：预计将于未来50至100年消失。原因：气候变暖导致海平面上升.

这个由9座环形珊瑚岛群组成、平均海拔1.5米的小国家每逢二三月大潮期间，就会有30%的国土被海水淹没。近20年来，这些由珊瑚礁形成的海岛已被海水侵蚀得千疮百孔，土壤加速盐碱化，粮食和蔬菜已很难正常生长。事实上，图瓦卢人从2001年就已开始陆陆续续地告别自己的国家，迁往美国、新西兰等国。澳大利亚大堡礁倒计时：20年消失原因：全球变暖和人为破坏大堡礁1981年被列入自然类世界遗产，支撑着规模巨大的旅游业。然而，自上世纪80年代以来，由于全球变暖导致海洋酸性增加以及人为破坏，珊瑚渐渐在人们的视线中消失。海洋学家查利·沃隆今年7月公布的一份报告指出，全球气候变暖将在短短20年时间内让大堡礁荡然无存。

美丽的澳大利亚大堡礁大堡礁色彩缤纷的美丽珊瑚礁和鱼群大堡礁的明星——与海葵共生的小丑鱼

南北极倒计时：50年消失原因：全球变暖导致冰帽融化温室效应造成全球气温升高已经使得两极冰帽开始融化，冰帽融化不仅直接冲击当地的生态环境，使现存的南北极生物面临灭绝，南北极也渐渐消亡。全球海平面上升，许多低洼地区的国家甚至会因此而被淹没。以上几个现实中正在慢慢被证实的例子，已经为我们敲响了最刺耳的警钟，如果我们再不及时采取强有力的措施，那么，后果将不堪设想。我们，需要尽可能为子孙后代留下一个相对较好的生存环境，这是我们每个人义不容辞的责任！【开普勒-22b】科学家用开普勒望远镜发现首颗适合居住星球美国航空航天局（NASA）12月5日宣布，该局通过开普勒太空望远镜项目证实了太阳系外第一颗类似地球的、可适合居住的行星。报道称，NASA表示，科学家们利用开普勒太空望远镜在距地球约600光年的一个恒星系统中新发现了一颗宜居行星。该行星被命名为“开普勒-22b”，半径约为地球半径的2.4倍，这是目前被证实的最接近地球形态的行星。目前，该行星的主要成分尚不清楚，绕恒星运行的周期约为290个地球日。这颗行星围绕运转的母恒星比太阳略小、略冷，但和太阳一样属于比较稳定、寿命比较长的恒星。因此，这也是首次在与太阳系类似的恒星系统中发现宜居行星。最新发现的行星“不冷不热”，温度大约为22.2℃，正好适合人类居住。此外，这颗行星上还可能有液态水，而液态水被科学家视为生命存在的关键指标。据悉，相关研究成果将发表在美国《天体物理学》杂志上。各种水体污染继续加剧，“清流”变“浊流”超标排放造成河流的污染，导致大量鱼类死去，仍存活的鱼类体内也富集了数量不一的各类有害物质酸性气体超标排放导致酸雨形成酸雨频降导致严重污染

以下是全国酸雨分布示意图我国三大酸雨区包括(我国酸雨主要是：硫酸型）1.西南酸雨区：是仅次于华中酸雨区的降水污染严重区域。2.华中酸雨区：目前它已成为全国酸雨污染范围最大，中心强度最高的酸雨污染区。3.华东沿海酸雨区：它的污染强度低于华中、西南酸雨区。我国酸雨主要分布地区是长江以南的四川盆地、贵州、湖南、湖北、江西，以及沿海的福建、广东等省。在华北，很少观测到酸雨沉降，其原因可能是北方的降水量少，空气湿度低，土壤酸度低。然而值得注意的是北方如侯马、京津、丹东、图们等地区现在也出现了酸性降水。酸雨危害是多方面的，包括对人体健康、生态系统和建筑设施都有直接和潜在的危害。酸雨还可使农作物大幅度减产，特别是小麦，在酸雨影响下，可减产13%至34%。大豆、蔬菜也容易受酸雨危害，导致蛋白质含量和产量下降。酸雨对森林和其他植物危害也较大，常使森林和其他植物叶子枯黄、病虫害加重，最终造成大面积死亡。空气中的二氧化硫先与空气中的氧气反应生成三氧化硫，再与氢离子结合生成浓硫酸，浓硫酸再与水反应生成酸雨。酸雨具有腐蚀性，人体遇到酸雨很容易得皮肤癌。被酸雨毁坏的丛林，其危害超乎想象受到酸雨腐蚀影响的乐山大佛

长明灯、长流水等现象屡见不鲜，这些琐碎的细节造成了当今社会能源、资源的大量浪费。3节能减排是改善日常能源和各种资源浪费严重的有力措施长流水现象随处可见

在此，我想向各位在此通报我们各类资源占有率：我国水资源总量占世界水资源总量的7%，居第6位。但人均占有量仅有2400m3，为世界人均水量的1/4，居世界第119位，是全球13个贫水国之一;我国森林面积为15894．1万公顷，全国森林覆盖率达到16．55％，居世界首位，但人均森林蓄积量只有世界人均蓄积量的1／8;当前，我国天然气产量仅居世界第19位，占世界总产量的1%，消费量排名在世界第20位以后；消费量是世界总量的0.9%。节能减排对大至国家、小至个人都是很有意义的一件事情！

首先，国家在节能减排政策方面不断出台各种强制性政策，不断提高对各类企业节能减排组织机构与能力建设的要求；其次，中央和地方政府大幅度增加节能减排方面的财政预算,在税收、价格等方面有各种激励机制，激发企业节能减排的热情；再次，自主节能减排可以企业降低生产经营成本，具有非常直观的经济效益；最后，节能减排是衡量一个企业是不是一个有强烈社会责任意识的优秀企业的重要标准（即你所在的企业是否受人尊重）。4节能减排与企业的发展休戚相关

总之，种种事实向我们说明了节能减排工作的必要性和迫切性！！！而节能减排目标的实现，也涉及生产、生活、建设、流通和消费等各个环节，关系各行各业、社会各界和我们自己的切身利益，所以，在公在私，我们都要充分调动各方面参与这项工作的积极性，全社会动员，全民参与，实施节水、节油、节煤、节电、节地等等，使节能减排成为每个企业、每个社区、每个单位、每个学校、每个家庭、每个社会成员的自觉行动，这是非常必要的。三节能减排世界正在行动世界各国和各相关组织机构的行动计划1、各国从政策律例上为节能减排加大支持力度，很多国家都把节能减排纳入企业管理的一个强力约束指标。2、全球相关组织发起积极行动“地球1小时”是世界自然基金会向全球发出的一项倡议，呼吁个人、社区、企业和政府在每年3月份的最后一个星期六熄灯1小时，以此来激发人们对保护地球的责任感，以及对气候变化等环境问题的思考，表明对全球共同抵御气候变暖行动的支持。参加活动的法国巴黎艾菲尔铁塔灯光对比的图景英国积极响应“地球一小时”熄灯活动，图为伦敦的大本钟灯光明灭对照四节能减排我们正在行动1

.节能减排，国家在行动

在政策方面，国家财政十大措施支持新能源与节能减排：一是大力支持风电规模化发展，建立比较完善的风电产业体系；二是实施“金太阳”工程，加快启动国内光伏发电市场；三是开展节能与新能源汽车示范推广试点，鼓励北京、上海等13个城市在公交、出租等领域推广使用；四是加快实施十大重点节能