机械制造基础 课件全套 杜素梅 第0-8章 绪论、金属材料及热处理- 先进加工技术简介

机械制造基础绪论课程主要内容课程的目的和要求课程的特点及学习方法教材及主要参考书一、机械制造工艺装配工艺：热处理表面处理切削加工（钳工、机加工）特种加工热加工冷加工工程材料毛坯成形工艺：铸造、锻压、焊接零件成形工艺零件材料改性工艺机器零件二、课程的主要内容1.常用工程材料的性能特点及用途2.金属材料的改性—热处理3.零件毛坯的主要成形方法：铸造、锻压、焊接、非金属材料的成型4.零件毛坯的选择及零件材料的选用5.机械加工工艺基础6.实验性质：与生产实践密切相关的技术基础课，必修课。基本要求：

1.获得有关常用材料性能特点及用途的基本知识；

2.掌握金属材料热处理的基本原理、工艺及应用；

3.熟悉铸造、锻压、焊接、非金属材料成型的基本原理和工艺，具有毛坯选择的基本知识和初步能力；

4.熟悉零件机械加工的基本知识，具有合理安排零件加工工艺过程的初步能力。三、课程的性质和要求四、课程的特点和学习方法1.课程特点内容多、知识广、综合性和实践性强。2.学习方法与金工实习生产实践密切结合，重视实验环节，各部分知识要有机结合，综合分析，提高对知识的综合运用能力。五、教材和参考书六、课程考核及成绩评定方法主要内容及要求：掌握常用力学性能指标、符号含义、应用及测定方法；熟悉铁碳合金相图及其应用；掌握钢的热处理的基本概念、工艺及其应用熟悉常用金属材料的热处理工艺、性能特点及应用；重点、难点：

1.强度、塑性、硬度、韧性等力学性能指标；

2.铁碳合金的分类、组织和性能特点；

3.普通热处理工艺、表面淬火、渗碳、渗氮及应用；

4.常用钢铁材料的热处理工艺、性能特点及应用。第1章金属材料及热处理主要内容及要求：理解常用力学性能的含义；掌握主要的力学性能指标，熟悉有关术语、符号含义及应用场合，了解其测定方法.重点：材料的强度、塑性、硬度、冲击韧性、等。1.1金属材料常用力学性能指标第1章金属材料及热处理材料的性能定义:材料在使用和加工过程中表现出来的特性。分类:材料的性能疲劳性能使用性能工艺性能物理化学性能力学性能强度塑性硬度韧性耐磨性铸造性能锻造性能焊接性能切削加工性能热处理性能

在静载荷下强度、塑性硬度：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、显微硬度在冲击载荷下冲击韧性在交变载荷下疲劳强度材料的力学性能：指材料在外力的作用下所表现出来的特性。载荷材料在外力作用下的变形与失效！？？1.1金属材料常用力学性能指标一、刚度、强度和塑性

强度

指材料在外力的作用下，抵抗变形和断裂的能力。

塑性指材料在外力作用下产生永久塑性变形而不破断的能力。刚度：工程上，常把零件或构件抵抗弹性变形的能力称

为刚度，其大小与材料的弹性模量E有关。E值越大，

刚度越大，合金化或热处理强化对材料的弹性模量E值

影响不大。因此，对同一种类材料，提高零件或构件

刚度的有效途径是改变其截面形状或尺寸。（举例）标准拉伸试样长试样：短试样：测试方法－静载拉伸试验力—伸长曲线FesbkLFsFbO屈服弹性变形颈缩断裂开始塑性变形缩颈现象1.强度指标屈服强度：材料在屈服时(发生微量塑性变形）的应力值。

抗拉强度Rm：材料在断裂前所能承受的最大应力值。

弹性极限Re：试样保持纯弹性变形的最大应力值。

力—伸长曲线FesbkLFsLFbO下屈服强度：物理意义：表征材料在每个变形阶段的应力极限值。1.强度指标低碳钢的应力-延伸率曲线图（R-e曲线图）ReH－上屈服强度ReL－下屈服强度强度是零件

设计和选材的主要依据

当零件所受的工作应力：R<Re

时，材料只产生弹性变形；Re

<R<ReL时，材料除发生弹性变形外，还发生微量塑性变形；ReL

<R<Rm

时，材料将产生明显塑性变形；

R>Rm

时，零件将产生裂纹，最终断裂。2.塑性指标断面收缩率：指试样被拉断后，横截面积的相对收缩量，用Z（旧标准用Ψ）表示

。断后伸长率：指试样拉断后的相对伸长量，用A（旧标准用δ）表示。生产中，为了提高安全性，都要求零件具有一定的塑性。一般，伸长率达5％或断面收缩率达10％的材料，即可满足大多数零件的使用要求。

说明：

A、Z值越大材料的塑性越好

2.塑性指标常用测量方法--静载压入法定义：指材料表面抵抗局部塑性变形或破坏的能力，是表征材料力学性能的综合参量。

一般，硬度强度耐磨性塑性二、硬度1.布氏硬度HB压头硬质合金球符号

HBW范围450≤HBＷ≤650应用布氏硬度值在450~650HBＷ的材料。例如，退火和正火态钢、铸铁、有色金属等软材料的硬度。

布氏硬度实验原理用一定直径的压头（球体），以相应试验力压入待测表面，并保持规定时间，卸载后，测量材料表面压痕直径，以此计算出硬度值。压头工件布氏硬度值的表示方法硬度值放在HBW符号之前；符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷大小和载荷保持时间。例如:

120HBW10/1000/30保荷时间30s载荷1000kgf（9807N）钢球直径为10mm布氏硬度值为120布氏硬度特点优点：缺点：应用：压痕大，测量误差小，数据稳定，重复性强。压痕面积较大，测量费时。不适于测量成品零件或薄件的硬度。常用于测量较软材料，如灰口铸铁、有色金属、退火和正火态钢材的硬度。实验原理：用锥顶角为120°的金刚石圆锥体或直径1.588mm的淬火钢球，以相应试验力（预载荷＋主载荷）压入待测表面，保持规定时间,卸载后（卸除主载荷），测量的残余压痕深度增量，计算出硬度值。2.洛氏硬度HRK为常数，金刚石压头时，K＝0.2mm淬火钢球压头时，K＝0.26mm1-1加预载荷

P0

h12-2加总载P0＋P1

h23-3卸主载荷P1

h3测得残余压痕深度增量:

h=h3-h100112332h1h2hh3洛氏硬度的特点及应用优点：操作简单，方便，压痕小，测量范围大，可用于测量较薄件和成品件。缺点：精度较低，不同标度的硬度值不能比较，不适于测量组织不均匀材料。应用：洛氏硬度符号压头类型总试验力/N应用举例HRC120º金刚石圆锥体1471调质态钢、淬火态钢等HRBＷ直径Φ1.5875mm球Ｗ＝碳化钨合金980.7有色金属、铸铁、退火和正火态钢等HRA120º金刚石圆锥体588.4硬质合金等洛氏硬度值的表示

70~85HRA25~100HRBＷ20~70HRC例如：50HRB>45HRC〤HRA、HRBＷ、HRC分别测得的硬度，不可直接比较大小。3.维氏硬度HV压头：锥面夹角为136º的金刚石正四棱锥体。实验原理：以一定的试验力，将压头压入试样表面，保持一定时间卸载后，在试样表面留下一个四方锥形的压痕，测量压痕两对角线长度，以此计算出硬度值。

维氏硬度表示方法与布氏硬度基本相同，在后面要标注试验条件—试验力和保持时间（10~15秒时不标出）举例：

580HV30：表示用30kgf(294.2N)试验力保持10~15秒测定的维氏硬度值为580。维氏硬度的特点及应用优点：测量精确，压痕小，载荷大小可调，能测从软到硬的各种材料以及薄件，并统一比较硬度值。缺点：操作较麻烦，测量效率低。不宜用于成批生产时的常规检验。

应用：主要用于测量薄件、表面硬化层和经化学热处理零件的硬度，如渗碳层、电镀层等。三、冲击韧性

定义：在冲击载荷作用下，材料抵抗破断的能力。测定方法：一次摆锤冲击试验法

衡量指标：冲击韧性（ak）

物理意义:

试样在冲断时，单位横截面积上所消耗的冲击功AK

，单位为J/cm2

aK值越大，表示材料的冲击韧性越好。

一次摆锤冲击试验冲击韧性：冲击功：应用评价材料冶金质量和锻造及热处理的缺陷；与屈服强度结合用于一般零件抗断裂设计；测量材料的韧脆转变温度。T℃↓，ak值急剧↓，韧性→脆性。韧脆转变温度越低↓，材料的低温冲击韧性愈好↑。

aK值一般不直接用于计算。原因：不同材料的aK值可能相同。可见，材料的使用温度应高于其韧脆转变温度。小结：

强度、塑性、硬度、韧性指标符号及含义；2.零件设计时，常用的强度指标；3.各种硬度测量方法的适用范围。思考及作业题第1章金属材料及热处理1.2铁碳合金主要内容及要求：

理解金属的结晶过程熟悉纯金属和合金的晶体结构熟悉铁碳合金相图及应用掌握碳的质量分数对碳钢的组织和性能的影响1.2铁碳合金一、纯铁及其同素异构转变纯金属的结晶过程金属晶粒的大小与控制纯金属的晶体结构（一）纯金属的结晶过程1.基本概念凝固：液态（L）→固态（晶体或非晶体）结晶：液态→固态晶体（只能是晶体）金属的结晶：液态金属→固态金属晶体广义理解：是指金属从一种原子的排列状态过渡到另一种原子规则排列状态（晶态）的过程。2.冷却曲线与过冷度

冷却曲线：结晶时，温度与时间的关系曲线。

实际结晶温度：水平段所对应的温度Tn

过冷：液态金属在理论结晶温度T0以下开始结晶的现象，称为过冷。

过冷度

T

：指理论结晶温度与实际结晶温度之差，T=To–Tn

结晶的必要条件：必须有过冷度

T

V冷Tn

T

3.纯金属的结晶过程

由晶核的形成和晶核的长大两个基本过程组成。液态金属中存在着时聚时散的原子集团，它们规则排列形成晶胚。在To

以下一定时间后，一些大尺寸的晶胚将会长大成为晶核。晶核形成后便向各方向生长；同时，又有新的晶核产生。晶核不断形成和长大成为晶粒，直到晶粒相互接触，液体完全消失，形成多晶体。即：

晶胚一定T

下晶核

长大

晶粒晶核1.晶粒大小对力学性能的影响

常温下，晶粒越细小，金属力学性能越好。即Rm↑

HBW↑A↑ak↑2.铸造生产中，常用细化铸件晶粒的方法

提高过冷度：如采用金属型模代替砂模、在模外加强制冷却、采用低温慢速浇注等。

进行变质处理：在浇注前向液态金属中加入难熔固体颗粒（变质剂），提高晶核数量，使晶粒细化。

振动、搅拌等：有机械、电磁、超声波等方法。细晶强化：

生产中，通过细化晶粒来提高金属材料强韧性的方法称为细晶强化。（二）金属晶粒的大小及控制（三）纯金属的晶体结构

三种典型的晶体结构类型及其特征

特征晶格类型晶胞晶胞中原子数原子半径r与晶格常数a的关系致密度①/%典型金属体心立方晶格268

-Fe、W、Cr、Mo面心立方晶格40.74

－Fe、Al、Cu、Pb密排六方晶格60.74Zn、Mg、Ti、Zr注：①致密度指在晶胞中原子所占的体积百分数，表示原子排列的紧密程度。

正是纯铁具有同素异构现象，工业生产中才能对钢和铸铁进行热处理强化。纯铁的同素异构转变（四）纯铁的同素异构转变

纯铁具有同素异构转变；塑性好，强度和硬度极低；可与碳形成Fe3C和间隙固溶体。1.2铁碳合金纯金属的优点：具有优良的导电性、导热性、延展性、金属光泽等。不足之处：强度、硬度、耐磨性等力学性能都比较差，种类有限。合金：种类繁多（达数万种），性能各异，应用更为广泛。指通过熔炼、烧结或其它方法，将一种金属元素与其它金属或非金属元素结合在一起形成的具有金属特性的物质。

例如：由铁与碳形成的合金称为铁碳合金。合金的相结构：两大类固溶体金属化合物二、铁碳合金中的基本组织固溶体：奥氏体、铁素体金属化合物：Fe3C机械混合物：P、Ld′1.2铁碳合金（一）固溶体1.定义：溶质原子溶入溶剂的晶格中形成的，成分和性能均匀并保持溶剂晶格结构的金属晶体，称为固溶体。2.分类：按溶质原子的位置置换固溶体：溶质原子在溶剂晶格中占据结点位置间隙固溶体：溶质原子在溶剂晶格中占据间隙位置置换固溶体间隙固溶体固溶强化：指通过在溶剂的晶格中溶入某种溶质原子形成固溶体，使金属的变形抗力增加，强度和硬度提高

的现象。4.固溶体的形成对合金性能的影响

固溶强化3.固溶体的特征①组成：总是以一种金属元素为溶剂，另一种或多种元素为溶质碳可溶入铁的晶格中形成固溶体，铁为溶剂，碳为溶质②成分：可在一定范围内变化，性能随成分的变化而变化③结构：与溶剂的晶格结构相同④性能：与溶剂金属相比，强度、硬度提高，塑性、韧性无明显降低。固溶强化是强化金属材料的重要途径之一。5.铁碳合金中的固溶体

（1）铁素体：碳溶入α-Fe的晶格中形成的间隙固溶体，用F表示，体心立方晶格结构，力学性能与纯铁接近，塑性很好，强度、硬度低。

（2）奥氏体：碳溶入γ-Fe的晶格中形成的间隙固溶体，用A表示，面心立方晶格结构塑性很好，强度、硬度略高于铁素体。

铁素体和奥氏体是铁碳合金中的基本组织。（二）金属化合物1.定义：指合金组元之间形成的，晶格类型既不同于溶剂也不同于溶质，但仍保持金属特性的化合物。晶体结构复杂熔点高，硬度高，脆性大，塑性几乎为零。2.铁碳合金中的金属化合物——渗碳体

在合金中，金属化合物常作为强化相存在，提高金属材料的强度！3.对合金性能的影响：

强度、硬度、耐磨性提高铁碳合金中的Fe3CFe3C的晶体结构（三）机械混合物1.定义：合金中，由两种固溶体或固溶体与金属化合物组成的两相混合物。2.性能：介于两组成相之间3.铁碳合金中的机械混合物

珠光体：是F与Fe3C组成的机械混合物，用

P表示，平均含碳量为0.77%，具有一定的强度和塑性，硬度适中。莱氏体：平均含碳量为4.3%，是白口铸铁中的主要组织。

727℃以上，为A和Fe3C的机械混合物，用Ld

表示；

727℃以下，为

P和Fe3C

的机械混合物，用Ldʹ表示；

基体为Fe3C，力学性能与Fe3C相似，硬度高，脆性大。三、铁碳合金相图

Fe-Fe3C相图分析铁碳合金的分类钢的分类及室温组织碳的质量分数对碳钢性能的影响1.2铁碳合金（一）Fe-Fe3C相图分析L+Fe3CⅠLd+Fe3CⅠLd’+Fe3CⅠ简化的Fe-Fe3C相图

特性点

P、S、E、C点特征线PSK线：A1线GS线：A3线ES线：Acm线（二）铁碳合金的分类及室温组织（三）含碳量对钢的组织和性能的影响1.亚共析钢

wC增加，P%增多，F%减少，强度、硬度提高，塑性、韧性降低。2.共析钢

P%，为珠光体本身的性能。3.过共析钢

wC≤0.9%时，wC增加，P%减少，在晶界上析出Fe3CⅡ的量增多，但还没有连成网状，强度、硬度提高，塑性、韧性降低；当wC＞0.9%时，由于在晶界上析出Fe3CⅡ的量增多且呈连续的网状分布，硬度仍提高，但强度降低，脆性增大。

本节小结：铁碳合金中的五种基本组织；铁碳合金的平衡组织（以碳钢为主）；含碳量对铁碳合金组织和力学性能的影响，并能解释生产中的一些现象。思考与作业题第1章金属材料及热处理1.3钢的热处理主要内容：

钢在加热时的转变钢冷却时转变产物的组织及性能钢的退火和正火钢的淬火和回火钢的表面热处理

热处理的定义及工艺过程工件固态加热保温冷却改善组织和性能保温t冷却

V冷t/minT/℃T加加热

V加

一、钢的热处理概述

目的

提高材料的使用性能，延长零件的使用寿命。改善材料的工艺性能，确保后续加工的顺利进行。应用：机床60%～70%零件，汽车70%～80%零件，工模具及滚动轴承100%进行热处理。

热处理工艺分类其他：控制气氛热处理、真空热处理形变热处理、激光热处理等普通热处理：退火、正火、淬火、回火表面热处理：表面淬火、化学热处理热处理1.根据加热和冷却方式，以及组织和性能特点的不同分类：2.按零件在生产过程中热处理的位置和作用不同分类：预备热处理：又称中间热处理目的：改善锻、铸件组织，消除应力，为后续的加工做好准备。最终热处理：赋予工件最终使用性能目的：使零件获得所需使用性能。

一、钢的热处理概述二、钢在加热时的转变（一）钢的临界温度（临界点）

在热处理生产中，实际相变温度偏离平衡状态图中的平衡临界温度。

加热时相变温度偏向高温，冷却时偏向低温。平衡临界温度

A1、A3、Acm加热时，实际临界温度

Ac1、Ac3、Accm冷却时，实际临界温度

Ar1、Ar3、Arcm

AA＋FP＋FPP＋Fe3CⅡA＋Fe3CⅡGSEP加热和冷却对钢的临界温度的影响KAr3ArcmAr1Ac3AccmAc1A3AcmA1二、钢在加热时的转变（二）奥氏体化的概念奥氏体化：钢件加热到临界点以上，获得细小均匀奥氏体组织的过程。完全奥氏体化：钢件加热到Ac3或Accm以上，获得单一奥氏体组织的过程。不完全奥氏体化：钢件在Ac1~Ac3或Ac1～Accm两相区加热，获得（A＋F）或（A＋Fe3CⅡ）的过程。Ac1AccmAc3温度wCAGPSFPP＋FA＋FEP＋Fe3CⅡA＋Fe3CⅡFe

加热目的二、钢在加热时的转变（三）

奥氏体的形成及影响因素奥氏体的的形成同样包括形核和长大两个基本过程。共析钢加热时奥氏体的形成：PAAc1以上亚共析钢和过共析钢加热时A的形成亚共析钢：室温平衡组织不完全A化完全A化（P+F）Ac1～Ac3（A＋F）Ac3以上A（P+Fe3CⅡ）过共析钢：Ac1～Accm（A+Fe3CⅡ）Accm以上A二、钢在加热时的转变加热温度和保温时间：TA↑

tA↑，奥氏体晶粒↑

TA↑tA↓，奥氏体晶粒↓

热处理新工艺—

快速加热，短时保温碳：当有未溶碳化物存在时，阻碍奥氏体晶粒长大，晶粒↓合金元素：除Mn、P和过量Al外，均阻碍奥氏体晶粒长大Al、Ti、Zr、V、W、Mo、Cr、Si、Ni、Cu

强弱化学成分：同一种钢，A晶粒越细，室温组织越细，钢的力学性能越好。62三、钢在冷却时的转变过冷奥氏体转变产物有哪些？珠光体、贝氏体、马氏体的组织形态和性能特点是怎样的？

P、B、M相比，哪种组织的硬度最高？如何获得？冷却速度？问题引导：63

冷却转变的重要性：

冷却速度不同，工件热处理后的组织和性能不同：冷却方法

力学性能Rm/MPaReL/MPaA/%Z/%硬度HRC炉冷（退火）51.227.5325018空冷（正火）65.7~70.63315~1845~5018~24水冷淬火107.870.67~812~1452~60不同冷却方式对45钢力学性能的影响建立“材料成份－加工工艺－组织结构－性能”关系不同方式冷却后的组织：退火→P+F；正火→索氏体+铁素体；淬火→马氏体64以共析钢的过冷奥氏体等温转变为例

过冷奥氏体的概念指在临界温度A1以下尚未发生组织转变的不稳定奥氏体。

过冷奥氏体转变曲线

描述转变产物与温度、时间之间的关系。65稳定A区过冷A区过冷A+

产物区转变产物区时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMfA1～550℃，高温区珠光体转变P550～230℃(Ms)中温区贝氏体转变B过冷A转变终止线Ms～-50℃(Mf

)低温区马氏体转变M过冷A转变开始线共析碳钢过冷奥氏体等温转变曲线过冷A向M转变开始温度过冷A向M转变终了温度A过冷AA→P时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMfA1～550℃，高温区珠光体转变P550～230℃(Ms)中温区贝氏体转变BMS～-50℃(Mf

)低温区马氏体转变MA→BA→M共析碳钢的过冷奥氏体等温转变曲线67（一）珠光体转变产物及其性能转变温度：A1

～550℃转变过程：过冷A→P转变产物：珠光体（P），呈层片状，是F和Fe3C

的机械混合物。根据片层厚薄不同，片状珠光体分为三种:

珠光体(P)、索氏体(S)、屈氏体(T)

，见表。组织名称形成温度（℃）片层间距（µm）片层形态可见倍数（×）硬度（HBW）力学性能珠光体P（粗片P）A1～650＞0.4较厚、平直、连续500170～250强硬度较低塑韧性较好索氏体S650～6000.4～0.2800～1000250～300综合力学性能好屈/托氏体T600～550＜0.2极薄、断续、弯曲2000～5000300～450强硬度较高68

过冷A→P索氏体(S)8000×屈氏体(T)8000×珠光体(P)3800×P、S、T比较片间距(S0)：P＞S＞T

强度、硬度：T＞S＞P

片状珠光体的组织形态取决于形成温度。T↓S0↓69转变产物：贝氏体（B）是过饱和的F和Fe3C的机械混合物。

有两种组织形态：下贝氏体上贝氏体转变温度：550℃

～230℃(Ms)转变过程：过冷A→B（二）贝氏体转变产物及其性能70组织名称形成温度／℃显微组织特征硬度／HRC性能特点上贝氏体350~550

呈暗灰色羽毛状，不连续的棒状Fe3C分布于条状F之间。40~45

强度低，塑韧性差，很少用。下贝氏体230~350

呈针叶状，细片状Fe3C分布于针状F内。45~55

强韧性好，综合力学性能好，是生产上常用的强韧化组织之一。过冷A→B711.转变温度：Ms～Mf(230℃～－50℃)2.转变过程：过冷A→M3.转变产物：马氏体(M)，是碳固溶于α-Fe中形成的过饱和固溶体。有两种组织形态：（三）马氏体转变产物及其性能板条马氏体片状马氏体725.马氏体的组织形态和性能特点

片状M：针片状或竹叶状；含碳量高，强度和硬度高，塑性差。—

硬而脆4.马氏体的组织形态与含碳量有关wC（%）＜0.20.2～1.0＞1.0M形态板条M板条＋片状片状M

板条M：板条状，一束束细条；含碳量低，具有良好综合力学性能。—

强韧性好

73转变类型转变产物形成温度/℃显微组织特征硬度（HRC）获得工艺珠光体PA1~650

粗片状5-20退火S650~600

细片状20-30正火T600~550

极细片状30-40等温退火贝氏体B上550~350

羽毛状40-50等温淬火B下350~Ms

竹叶状50-60等温淬火马氏体M板条Ms~Mf板条状50淬火M针Ms~Mf针片状60-65淬火共析碳钢过冷奥氏体转变产物及其获得工艺74四、钢的退火和正火退火和正火的定义、目的及工艺过程？退火和正火工艺如何选择？主要问题：机械零件加工的一般工艺过程：

毛坯（铸件、锻件）→预备热处理→机加工→最终热处理→精加工

退火与正火工艺主要用于预备热处理，通常安排在毛坯生产之后，切削加工之前进行75

定义（一）钢的退火

，又称“焖火”工艺规范加热温度：临界温度以上或以下。冷却方式：炉冷。为提高生产率，可采用等温冷却或冷到500℃左右出炉空冷。保温时间：保证透烧，一般以1.0mm/min～1.5mm/min计算。钢件加热适当温度保温缓冷的热处理工艺室温组织：接近平衡组织，可根据Fe-Fe3C相图确定炉冷500℃出炉空冷T/℃t/min76常用退火、正火温度范围和工艺曲线临界点再结晶退火

常用退火工艺（特点及应用范围见教材）771.完全退火

应用：亚共析成分碳钢或合金钢加热温度：Ac3+30℃~50℃室温组织：P＋F目的：消除锻件或铸件应力；细化晶粒，均匀组织；

降低硬度，改善切削加工性中碳钢：P＋FAc3+30℃～50℃炉冷AC3500℃空冷温度时间完全退火工艺曲线782.球化退火应用：共析、过共析成分碳钢或合金钢加热温度：Ac1＋20℃～30℃组织：P球（F基体上分布着颗粒状Fe3C）目的：使网状或片状Fe3C球化降低硬度，便于切削加工为淬火作组织准备

T12钢球化退火组织：P球加热温度范围P球比P片：塑性和韧性好，强度和硬度低。79（二）钢的正火，又称“常化”钢件加热临界温度以上保温空冷

定义

加热温度亚共析钢：Ac3+30℃～50℃

共析钢：Ac1+30℃～50℃

过共析钢：Accm+30℃～50℃

正火组织

wC<0.6%时，F+S

wC

0.6%时，S单相A区80

正火的目的细化均匀组织对低碳钢、低碳低合金钢，硬度切削加工性能对过共析钢，消除网状Fe3CⅡ，为后续球化退火、淬火作组织准备。消除铸件、锻件、焊件中的粗大组织。对力学性能要求不高的零件，可作为最终热处理。（二）钢的正火，又称“常化”811.组织和力学性能

同一种钢，正火比退火组织细密，强度硬度↑2.为改善切削加工性能低碳钢用正火；中碳钢用完全退火或正火；高碳钢用球化退火。3.热处理缺陷退火时，钢在炉中时间长，脱碳和氧化比正火要严重些。

4.经济成本方面：正火比退火成本低。（三）

退火与正火工艺的选择82五、钢的淬火和回火

生产中，淬火常与适当的回火工艺配合，获得零件所需的使用性能。问题引导：

什么是钢的淬火？淬火的目的是什么？碳钢淬火温度的确定常用淬火冷却介质及冷却方法什么是钢的淬透性？淬火钢件为什么必须回火？回火的种类、组织性能及应用。83加热快速冷却B区等温MB钢件Ac3或Ac1以上A化

定义

目的

获得马氏体和（或）贝氏体组织，提高钢硬度、强度、耐磨性，以满足零件的使用性能要求。淬火是发挥金属材料性能潜力的重要手段之一！（一）钢的淬火84亚共析钢：Ac3+30℃～50℃

完全A化，获得细小M组织

碳钢淬火加热温度确定共析钢、过共析钢：

Ac1+30℃～50℃获得细小M＋粒状Fe3C＋少量A残强度、硬度高，耐磨性好

合金钢淬火加热温度的确定

一般，Ac3

或Ac1+50℃～100℃。大多数合金元素，对奥氏体的形成和长大有阻碍作用，因而合金钢淬火温度比碳钢高。

高合金钢加热过程中，往往需要预热！85淬火介质水油盐浴或碱浴冷却能力

强较弱介于水油之间变形开裂倾向大较小小

适用范围形状简单的碳钢件合金钢、小而复杂的碳钢件尺寸小、形状复杂、精度要求高的工件

常用淬火介质生产中常用淬火介质的特点、适用范围

淬火后组织

0.5%C时：M

0.5%C时：M+A残亚共析钢共析钢：M＋A残过共析钢：M+粒状Fe3C+A残86

常用淬火方法及应用

采用不同的淬火方法，可弥补淬火介质的不足。①单介质淬火②双介质淬火③分级淬火④等温淬火87淬火方法比较方法淬火介质等温时间等温目的组织性能特点应用范围单介质水、油————M高的强度和硬度淬火应力较大形状简单、尺寸较小的工件

双介质油-空气水－油————M高的强度和硬度淬火应力降低中等尺寸、形状复杂的高碳钢、尺寸较大的合金钢工件

分级淬火盐浴碱浴较短减小工件表面与心部温差M

高的强度和硬度应力变形显著降低变形要求严格且尺寸不大的工件

等温淬火盐浴碱浴较长使A→B下获得B下组织B下良好的强韧性，综合力学性能好形状复杂、截面不大且要求精度高并具有良好强韧性的零件

88

钢的淬透性和淬硬性淬透的含义指淬火时，使工件从表面到心部都得到马氏体（M）组织。淬透性：指钢在淬火时获得M的能力，是钢的本质属性。淬硬性：指钢淬火后所能达到的最高硬度，取决于M中的wC，wC↑

淬硬性↑淬透性好的钢，淬硬性不一定好。

影响淬透性的主要因素

合金元素：除Co外，均使钢的淬透性↑

含碳量：对亚共析钢，wC↑，淬透性↑

对过共析钢，wC

↑，淬透性↓钢中合金元素的主要作用之一，即是提高钢的淬透性，以提高其强韧性。89

定义

目的减少或消除淬火应力稳定组织获得所需力学性能（二）淬火钢的回火加热淬火钢

Ac1以下保温空气中冷却到室温提示未经淬火的钢回火无意义，而淬火钢不回火，在放置或使用过程中易变形或开裂。淬火后的钢件应立即进行回火。脆性工件的变形、开裂倾向回火的分类、组织及应用回火类型回火温度/℃回火后组织回火后硬度HRC性能特点用途低温回火150～250

M回58～64硬度高，耐磨性好，脆性、内应力降低。工具钢、滚动轴承渗碳件、表面淬火件中温回火250～500T回35～50良好弹性，屈强比高，一定的韧性和抗疲劳性弹簧钢，如弹簧等弹性元件。高温回火500～600S回25～35强韧性好，即具有良好的综合力学性能。重要结构件和零件，如连杆、轴、齿轮

调质处理＝淬火＋高温回火柴油机连杆汽车板簧滚动轴承锉刀91六、钢的表面热处理重点介绍：钢的表面淬火—感应加热表面淬火钢的化学热处理—渗碳、渗氮92（一）钢的表面淬火应用：适用于承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件，例如：齿轮、凸轮、曲轴、轧辊等——只需表面淬硬的工件机床导轨等大型复杂工件——只能表面淬硬的工件表面淬火用钢：多用中碳碳钢、中碳的合金钢。

常用方法：感应加热、火焰加热、激光加热表面淬火、等。工艺特点：①工件表面化学成分不变，只改变表面组织和性能；

②表面与心部的成分一致，但组织不同。工艺：表面有一定深度的淬硬层工件表面快速加热A化热量未达到心部时迅速冷却心部保持原组织目的：

①表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限；

②心部在保持一定的强度、硬度的条件下，具有足够的塑性、韧性。

表硬里韧931.感应加热表面淬火工作原理：淬硬层深度（mm）f↑

δ↓分类高频感应加热；中频感应加热工频感应加热特点（与普通淬火比较）加热速度快，温度高，生产效率高A晶粒细小，强度硬度脆性表面产生压应力，疲劳强度氧化脱碳表面质量耐磨性心部无相变，变形精度应用：大批量生产感应加热表面淬火齿轮的截面图942.火焰加热表面淬火

工作原理淬硬层深度：δ=2～8mm

特点简单、方便、成本低，但质量不易控制。应用：单件、小批量生产火焰加热表面淬火示意图95（二）化学热处理

定义：

分类：按渗入元素种类分为渗C、N、C－N、B、S、Cr、Al、Cr－Al、等。

目的：强化表面，并使工件表面具有某种特殊性能。如耐磨、耐腐蚀等。

生产周期长，工艺复杂，成本高。钢件活性介质加热保温活性原子渗入工件表层表层的化学成分、组织、性能改变96定义：钢件A化

碳原子渗入钢件表层的过程。目的：表面wC

硬度、耐磨性、疲劳强度

心部具有一定的强度以及较高的塑韧性用途：表面受严重磨损，并承受较大冲击载荷的零件。要求表面硬度、耐磨性、疲劳强度高，心部良好的塑性、韧性渗碳用钢：低碳成分的普通碳素钢、优质碳素结构钢、合金结构钢，如15、20、20Cr、20CrMnTi、20MnVB

（一般0.15～0.30%C，渗碳后的表面达0.8～1.05％C）渗碳方法：气体渗碳、固体渗碳、液体渗碳、电解液渗碳、离子渗碳等。1.钢的渗碳加热在富C介质中保温淬火＋回火表硬里韧97

气体渗碳

工艺参数的选择

渗碳温度：

900～930℃（Ac3＋50～80℃）渗碳时间：

取决于渗碳层的深度。渗层表面含碳量：

wc＝

0.8%～1.05%

井式渗碳炉）

CH4→[

C]+2H2CO→[

C]+CO2

CO+H2→[C]+H2O

过程：分解吸附扩散常用渗碳剂：煤油、苯、甲醇、丙酮、醋酸乙酯、天然气、煤气等98一般渗碳零件的工艺路线：

锻造→正火→切削加工→渗碳→淬火+低温回火→精加工渗碳零件的特点：

①表层硬（58HRC～62HRC）、耐磨，心部韧性好；

②渗层均匀；

③渗碳温度高、晶粒粗大，必须进行渗后处理；

④时间长，工艺复杂。渗碳层深度：一般，δ=0.5～2.5mm预备热处理最终热处理渗后处理：淬火＋低温回火，此时零件组织为：表层：M回+颗粒状碳化物+A残(少量)心部：M回+F（淬透时）992.钢的渗氮（氮化）

指向钢的表面渗入氮原子的过程。氮化用钢：含Cr、Mo、Al、Ti、V的中碳钢。常用钢种：38CrMoAl氮化温度：

500～570℃；氮化层厚度不超过0.6-0.7mm。常用氮化方法

气体氮化法与气体渗碳法类似，渗剂为氨。

离子氮化法是在电场作用下，使电离的氮离子高速冲击作为阴极的工件。与气体氮化相比，氮化时间短，氮化层脆性小。离子氮化炉100

渗氮的特点及应用

优点：氮化件表面硬度高（1000-2000HV），耐磨性好。比渗碳高疲劳强度高。由于表面为压应力状态。工件变形小。原因：氮化温度低，氮化后不需进行热处理。耐蚀性好。因为表层形成的氮化物化学稳定性高。

缺点：工艺复杂，成本高，氮化层薄。

应用：用于要求冲击载荷小、耐磨性和精度都很高的零件。例如：一些精密机床的主轴和丝杠、精密齿轮、精密模具、仪表小轴、轻载齿轮、重要曲轴等。101小结:钢加热的目的——奥氏体化钢冷却时的转变（1）珠光体类组织：P、S、T；S0RmHBW

（2）下贝氏体组织：B下，强韧性好（3）马氏体：板条M强韧性好，片状M硬而脆退火和正火淬火和回火感应加热表面淬火渗碳1.4常用钢铁材料主要内容：

钢的分类和编号方法结构钢工具钢不锈钢一、钢的分类及编号方法

编号原则：①根据编号可大致看出该钢的成分；

②根据编号可大致看出该钢的用途。

编号方法：汉语拼音字母＋化学元素符号＋阿拉伯数字具体如下：钢号中合金元素采用国际化学符号表示，例如：Si、Mn、Cr……，稀土元素用“Re”表示。产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音

缩写字母表示。钢中主要合金元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。（一）碳钢的分类和编号方法按化学成分低碳钢：wC＜0.25％中碳钢：wC＝0.25％～0.6％高碳钢：wC

＞0.6％按质量分类普通碳素钢：ws<0.035～0.05%；wp<0.035～0.045%优质碳素钢：ws<0.030～0.035%；wp<0.030～0.035%高级优质碳素钢：ws<0.02%；wp<0.03%按用途分类碳素结构钢优质碳素结构钢碳素工具钢硫、磷含量越低，钢材的质量越好。一、钢的分类及编号方法1.碳素结构钢屈服强度代号屈服强度值要求：主要保证力学性能，在牌号上直接体现。编号方法：Q＋数字（＋质量等级符号＋脱氧方法符号）质量等级符号：由A、B、C、D，钢中S、P含量依次

降低，质量越好。脱氧方法符号：F—沸腾钢；b—半镇静钢。例如：Q235-A•F为A级沸腾钢。一、钢的分类及编号方法2.优质碳素结构钢要求：保证化学成分和力学性能，一般需热处理后使用。编号方法：两位数字表示钢的平均含碳量的万倍。例如:“45”表示平均含碳量为0.45%的钢。

注：锰含量较高时，应将锰元素标出

wMn＝0.7～1.2％时标出，如15Mn、70Mn。特点：随钢号数字↑，wC↑，组织中P％↑,

F%↓，强度、硬度↑,塑性↓。一、钢的分类及编号方法3.碳素工具钢要求：保证化学成分和力学性能，需经热处理获得所需的性能。编号方法：T＋数字(＋A)，数字表示钢的平均碳含量的千倍。例:“T12”表示平均碳含量为1.2%的碳素工具钢。

注：①锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn”，例如“T8Mn”。

②钢号后加注字母“A”，为高级优质碳素工具钢，

S、P含量比一般优质碳素工具钢低，例如“T12A”。特点：高碳（wC=0.65%~1.35%）随数字↑wC↑组织中P％↓Fe3C%↑硬度↑塑性↓一、钢的分类及编号方法1.合金结构钢：两位数字＋合金元素符号＋数字（A）平均含碳量的万倍合金元素平均含量的百倍高级优质钢举例：

1．20CrMnTi：表示平均含碳量为0.20%，合金元素Cr、Mn、Ti的含量均低于1.5%；

2．60Si2Mn：表示平均含碳量为0.60%、合金元素Mn的含量低于1.5%、Si的含量为1.5％～2.5%的合金结构钢。

练习：40Cr、38CrMoAlA

（二）合金钢的牌号编制方法2.低合金高强度结构钢

Q×××（A～E）常用牌号：Q355Q390Q420Q4603.滚动轴承钢G＋Cr+数字＋其它合金元素

说明：①碳含量不标出②Cr后面的数字，表示其含量的千倍。例：GCr15、GCr9SiMn（二）合金钢的牌号编制方法4.合金工具钢和高速钢数字＋合金元素符号＋数字平均含碳量的千倍合金元素平均含量的百倍当WC≥1.0%时，含碳量不标出，如Cr12、CrWMn当WC＜1.0%时，以千分之几表示，如9SiCr、3Cr2W8V说明：用两位或三位数字表示碳含量最佳控制值，合金元素符号后面的数字表示该元素平均含量的百倍。一般，含碳量较低。5.不锈钢和耐热钢※练习：指出下列牌号钢的种类

Q235A·FQ35520Mn35CrMo40Cr65Mn45T8MnAT125CrMnMoW18Cr4V06Cr19Ni10

20Cr13GCr15二、结构钢

碳素结构钢优质碳素结构钢低合金高强度结构钢渗碳钢调质钢弹簧钢滚动轴承钢用途性能要求成分特点热处理工艺使用性能思路:特点：具有适当的强度、良好的塑性和加工成型性能；价格低，用途广；一般在供应态下使用。1.碳素结构钢新牌号旧牌号性能特点及用途Q195A1；B1

塑性好，有一定强度；制作受力不大的零件（如螺钉螺母、垫圈等）、焊接件、冲压件及桥梁、建筑等结构件。Q215（A、B)A2；C2Q235（A、B、C)A3；C3Q255（A、B)A4；C4

强度较高；制作焊接件和承受中等载荷的零件，如小轴、销子、连杆、农机零件等。Q275C52.优质碳素结构钢特点：随钢号数字↑，wC↑，组织中P％↑F%↓，强度和硬度↑塑性↓。用于制造零件，一般经热处理后使用。08、08F、10、10F钢：wC低，塑性韧性好，冷冲压性和焊接性好，主要用于制作冲压件和焊接件。例如，冷轧成薄板，用于仪器仪表外壳、汽车车身等。

15、20、25钢：低碳，强度低，塑性和韧性较高，焊接性和冷冲压性能好；可制作受力不大，但要求高韧性的零件，冷冲压件和焊接件。

30、35、40、45、50、55钢：中碳，经调质处理后，具有良好的综合力学性能，主要用于要求强度和塑韧性都较高的零件，如轴类、连杆类；要求零件表面高耐磨性，需调质处理后再“表面淬火＋低温回火”。这类钢在机械制造中应用最广泛，其中以45钢更为突出。

60、65、70、65Mn钢：高碳，属于弹簧钢，具有较高的强度、硬度和耐磨性，经“淬火＋中温回火”处理后，主要用于制作弹簧等弹性元件及耐磨零件。3.低合金高强度结构钢

用于制造在大气和海洋中工作的大型焊接结构件，如建筑结构、桥梁、车辆、船舶、输油输气管道、压力容器等。

用途：压力容器

性能要求

高的强度，足够的韧性;低冷脆转变温度，可抵抗大气腐蚀；良好的焊接性和冷冲压性能。低碳(≤0.2%C)，低合金（Me≤3%）主加元素Mn：产生固溶强化，降低冷脆转变温度。微量V、Ti、Nb、Re：细化晶粒，提高强韧性。

Cu、P：可提高耐蚀性。

成分特点

一般不热处理，在热轧空冷状态下使用。使用态组织：S+F保证钢的韧性、焊接性和冷加工性能典型牌号及用途

Q355较低级别：16Mn最具有代表性，用量、产量最大，其派生钢种有16MnRe、16MnCu等；多用于船舶、车辆、桥梁等大型钢结构。

Q420级别：15MnVN、14MnVTiRe等，加入了钒、氮、稀土，提高强韧性，强度高于15MnTi。

Q460级别：如14MnMoVBRe，加入了钼和微量硼，正火后可得到贝氏体组织，然后再高温回火，提高塑性和韧性，焊接性好，适于制造400℃～500℃的锅炉、中温高压容器等。4.渗碳钢—用于制造渗碳零件的钢种

用途：

主要用于制作承受交变载荷，并在冲击和严重磨损条件下工作的零件，如汽车和重型机床齿轮、活塞销、内燃机的凸轮轴等。凸轮轴活塞销(20Cr)

性能要求

“表硬心韧”

零件表面硬度高，耐磨性好；心部具有良好的韧性和足够的强度，以承受冲击；良好淬透性和渗碳能力。一般渗碳件淬火后，表面渗碳层硬度≥58HRC，心部35～45HRC。

低碳（0.15～0.25%C）：保证心部足够的塑性和韧性；主加Cr、Ni、Mn、B：强化基体，提高淬透性，保证心部强韧性；微量V、Ti、W、Mo：细化晶粒，防止渗碳时过热，提高耐磨性。

成分渗碳钢

热处理特点渗碳件的加工工艺路线：

下料→锻造→正火→机加工→渗碳→淬火+低温回火→精加工使用态组织表面：M回＋碳化物＋A残心部淬透时：低碳M回+F未淬透时：低碳M回＋T＋F

预备热处理组织：(P＋F)目的：调整硬度，改善切削加工性。

最终热处理组织—使用态组织目的：提高表面硬度和耐磨性，使心部具有足够的强韧性，并消除淬火应力。淬火温度:Ac1+30~50℃渗碳钢典型牌号及用途低淬透性钢：20、20Cr钢，用于受冲击力小的耐磨件，如活塞销、凸轮、滑块、小齿轮等。中淬透性钢：20CrMnTi，用于中等载荷耐磨件，如汽车变速箱齿轮。高淬透性钢：18Cr2Ni4WA、20Cr2Ni4A

。用于大截面、大载荷的耐磨件，如飞机、坦克中的曲轴，大模数齿轮等。汽车变速箱齿轮柴油机曲轴渗碳钢5.调质钢——经调质处理后使用的钢种用途：用于受力较复杂的重要结构零件。如机床主轴、火车发动机曲轴、汽车后桥半轴等轴类零件，以及连杆、螺栓、齿轮等。机床主轴连杆螺栓

性能要求中碳（0.25%～0.50%C），保证足够的强度、良好的塑、韧性；主加Cr、Ni、Mn、Si、B等，提高淬透性，固溶强化；辅加W、Mo、V、Al元素，细化晶粒，提高回火稳定性；调质钢

成分特点具有良好的综合力学性能高的强度，良好的塑性和韧性。

热处理工艺：一般调质件的加工工艺路线下料→锻造→退火或正火→粗加工→调质处理→精加工→装配预备热处理组织：P＋F目的：细化组织，改善切削加工性最终热处理组织：S回目的：获得良好综合力学性能

使用态组织对表面要求高的硬度、耐磨性的调质件，调质后需再表面淬火＋低温回火低淬透性调质钢：40Cr，这类钢的油淬临界直径最大为20～40mm，广泛用于制造一般尺寸的重要零件，如轴、齿轮、连杆、螺栓等。35SiMn、40MnB是为节约铬而发展的代用钢种。中淬透性调质钢：40CrNi、38CrMoAlA（渗氮用钢），这类钢的油淬临界直径最大为40～60mm，含有较多的合金元素，用于制造截面较大、承受较重载荷的零件，如曲轴、连杆等。高淬透性调质钢：40CrNiMoA，这类钢的油淬临界直径为60～100mm，多半为铬镍钢。铬、镍的适当配合，可大大提高淬透性，并能获得比较优良的综合机械性能。用于制造大截面、承受重负荷的重要零件，如汽轮机主轴、压力机曲轴、航空发动机曲轴等。分类及典型牌号6.

弹簧钢用途：

用于制造弹簧等弹性元件。性能要求：

具有高的弹性极限、屈强比和疲劳强度；足够的韧性。

成分特点：中高碳含碳量：优质碳素钢为0.6%~0.9%C；合金弹簧钢为0.45%~0.7%C。合金元素：Si、Mn、Cr、V、Nb、Mo、W。作用：①主加Mn、Si、Cr元素：提高淬透性，固溶强化②

Si：提高屈强比③

W、Mo、V元素：细化晶粒，提高回火稳定性常用牌号及用途常用牌号：65Mn、60Si2Mn，用于制造较大截面弹簧。

50CrVA，用于制造大截面、大载荷、耐热的弹簧。

汽车板簧火车螺旋弹簧大型热卷弹簧热处理特点

冷成形弹簧：冷拔→冷卷成形→去应力处理，用于小型弹簧。

热成型弹簧：热成型→淬火+中温回火→喷丸处理（使表面产生压应力）使用态的组织：回火屈氏体；用于大截面弹簧（>φ10mm），如汽车板簧。7.滚动轴承钢—制造滚动轴承的专用钢种用途：主要用于制作各类滚动轴承的内外套圈、滚动体。制造各种精密量具、冷冲模具、丝杠、冷轧辊和高精度的轴类等耐磨零件。滚针轴承滚柱轴承滚珠轴承性能要求：高而均匀的硬度、接触疲劳强度和耐磨性；足够的韧性，良好的淬透性；尺寸稳定性好。工作条件：轴承承受接触应力、交变载荷和强烈摩擦常用钢种及成分特点：高碳铬轴承钢：常用牌号GCr15、GCr15SiMn高碳(0.95~1.10%C)：形成足够多铬碳化物，强度、硬度、耐磨性↑主加Cr元素：细化晶粒，提高淬透性、接触疲劳强度和耐蚀性；大型轴承加入Mn、Si：进一步提高淬透性热处理工艺预备热处理：球化退火，获得P球，目的：改善组织，降低硬度（<210HBＷ），便于切削加工。最终热处理：淬火+低温回火（150～180℃），目的：淬火提高硬度和高耐磨性，低温回火消除淬火应力。使用态组织：M回＋细小粒状碳化物＋少量A残硬度可达61～65HRCGCr15钢：应用最广，制作中、小型轴承；GCr15SiMn钢：制作大型轴承零件。GCr15钢淬火＋低温回火显微组织常用牌号及应用滚动轴承钢三、工具钢碳素工具钢低合金工具钢高速钢冷作模具钢热作模具钢塑料模具钢工具钢刃具钢模具钢量具钢刃具：用于切削加工的工具，如车刀、刨刀、钻头；模具：用于压力加工的工具，如冲压模、注塑模、锻模；量具：测量尺寸的工具，如卡尺、千分尺、钢板尺。共性与不同（一）刃具钢—用来制造各种切削刀具的钢种工作条件及性能要求切削刀具种类繁多，工况条件各有特点，以车刀为例：工作条件：

（1）刀刃与工件之间发生剧烈的摩擦，造成严重的磨损；（2）刀刃部分温度高（高速切削时，温度达600度）；（3）进刀时，发生冲击与振动。失效形式：磨损，崩刃，刀具折断。性能要求：高的硬度、耐磨性(≥60HRC)；高的热硬性；高的抗弯强度，足够的强韧性。热硬性：又称红硬性，指刃具钢在高温下保持高硬度的能力，是衡量刃具钢使用寿命的重要指标。1.碳素工具钢特点：高碳（0.65~1.35%C），价格低，淬透性低，热硬性差硬度高（热处理后达60～65HRC)，耐磨性好用途：多用于制作刃部受热程度较低、截面不大于8mm的工具，如木工工具、钳工工具等手用工具，低速小进给量的机用工具，以及尺寸较小的模具和量具。牌号及用途举例：

T7、T8、T9：制造承受冲击的工具，如木工工具：冲子、凿子、锤子等。

T10、T11：制造低速切削工具，如钻头、丝锥、车刀等。

T12、T13：制造耐磨工具，如锉刀、锯条等。手锤锉刀手锯条

热处理工艺及使用态组织工艺过程：

锻造→

(正火)球化退火→粗加工→淬火+低温回火→精加工球化退火：预备热处理，粗加工之前进行；网状Fe3CⅡ严重时，

球化退火之前需先正火处理。目的：①降低硬度，便于切削加工；②为淬火作组织准备。组织：球状珠光体淬火＋低温回火：最终热处理，粗加工后、精加工前进行；目的：提高硬度、耐磨性，低温回火消除淬火应力。

使用状态组织：M回+粒状Fe3C+少量A残水冷碳素工具钢碳素工具钢的缺点：淬透性低，热硬性差，刃部工作温度不超过200℃。碳素工具钢光镜下显微组织严重网状碳化物组织

T12钢正常淬火组织T12钢球化退火组织F+Fe3C2.低合金工具钢wC：0.75～1.50%；形成足够的合金碳化物，保证高硬度、高耐磨合金元素：Si、Cr、Mn、Mo、W、V

主加Si、Cr、Mn：固溶强化，提高淬透性；辅加Mo、W、V：细化晶粒，形成特殊碳化物，提