1 1第第6章章 常用工程金属材料常用工程金属材料2 2碳钢又称碳素钢，含碳量低于碳钢又称碳素钢，含碳量低于2.11%的铁碳合金。的铁碳合金。6.1.1碳钢碳钢一、常存一、常存杂质元素对碳钢性能的影响杂质元素对碳钢性能的影响钢中杂质一般指钢中杂质一般指Mn、Si、P、S和气体元素和气体元素H、O等。等。(1)锰锰有益有益（通常（通常0.80%，高含锰量碳钢，高含锰量碳钢1.0-1.2%）a.脱氧剂：脱氧剂：降低降低FeO脆性脆性b.脱硫剂：脱硫剂：Mn+SMnS(降低降低S的有害作用的有害作用)热加工性能热加工性能c.固溶强化：固溶强化：使性能更优。使性能更优。6.1铁碳合金铁碳合金3 3(2)硅硅有益有益a.脱氧脱氧脆性脆性b.固溶强化固溶强化(3)磷磷有害有害P能全部溶入铁素体中，使钢在常温下硬度提高，能全部溶入铁素体中，使钢在常温下硬度提高，塑性、韧性急剧下降（低温）塑性、韧性急剧下降（低温）冷脆冷脆(4)硫硫有害有害985时产生共晶体（时产生共晶体（Fe+FeS）分布于分布于A晶界晶界加加热至热至10001200进行压力加工时，低熔点共晶熔化进行压力加工时，低熔点共晶熔化钢沿晶界开裂钢沿晶界开裂加入加入MnMn与与S形成高熔点的形成高熔点的MnS(1620)，可消，可消除硫的有害作用除硫的有害作用（除硫）（除硫）热脆热脆脱氧用硅铁脱氧用硅铁4 4(5)气体元素气体元素O、N、HO钢中的氧化物易成为疲劳裂纹源，钢中的氧化物易成为疲劳裂纹源，机械性机械性能能，强度、塑性降低，强度、塑性降低，有害元素有害元素N钢中过饱和钢中过饱和N在常温放置过程中会发生在常温放置过程中会发生时效脆化时效脆化。加加Ti、V、Al等元素可消除时效倾向，等元素可消除时效倾向，有害元素有害元素钢中白点钢中白点H原子态的过饱和氢时将降原子态的过饱和氢时将降低韧性低韧性,引起引起氢脆氢脆；当氢在缺陷处当氢在缺陷处以分子态析出时，会产生很高内压，以分子态析出时，会产生很高内压，形成微裂纹，其内壁为白色，称白形成微裂纹，其内壁为白色，称白点或发裂。点或发裂。有害元素有害元素5 5(1)(1)按冶炼方法分按冶炼方法分按冶炼方法分按冶炼方法分转炉炼钢平炉炼钢平炉钢平炉钢转炉钢转炉钢电炉钢电炉钢按炉别分按炉别分沸腾钢沸腾钢：浇铸前脱氧不充分，使大量：浇铸前脱氧不充分，使大量FeO存存在于钢液。浇注时在于钢液。浇注时C与与FeO反应，钢液中不断反应，钢液中不断溢出溢出CO气泡而引起钢液表面剧烈沸腾。这种气泡而引起钢液表面剧烈沸腾。这种钢成材率高，但不致密。钢成材率高，但不致密。镇静钢镇静钢：脱氧充分，组织致密，成材率低。：脱氧充分，组织致密，成材率低。半镇静钢半镇静钢：介于前两者之间。：介于前两者之间。按脱氧程度分按脱氧程度分二、碳钢的分类二、碳钢的分类电弧炉炼钢6 6钢钢钢钢 类类类类碳碳碳碳 素素素素 钢钢钢钢合合合合 金金金金 钢钢钢钢P PS SP PS S普普普普通通通通钢钢钢钢0.0450.0450.0500.0500.0450.0450.0450.045优优优优质质质质钢钢钢钢0.0350.0350.0350.0350.0350.0350.0350.035高级优质钢高级优质钢高级优质钢高级优质钢0.0300.0300.0200.0200.0250.0250.0250.025特级优质钢特级优质钢特级优质钢特级优质钢0.0250.0250.0150.0150.0250.0250.0150.015(2)(2)按质量分按质量分按质量分按质量分钢的质量是以钢的质量是以磷磷、硫硫的含量来划分的。的含量来划分的。分为分为普通钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢普通钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢。根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：7 7(3)(3)按用途分按用途分按用途分按用途分 工程用钢工程用钢 建筑、桥梁、船舶、车辆建筑、桥梁、船舶、车辆机器零件用钢机器零件用钢 齿轮、轴、螺母、弹簧齿轮、轴、螺母、弹簧碳素结构钢碳素结构钢刃具钢刃具钢模具钢模具钢量具钢量具钢碳素工具钢碳素工具钢(4)(4)按化学成分分按化学成分分按化学成分分按化学成分分 中碳钢中碳钢0.250.6%C高碳钢高碳钢0.6%C低碳钢低碳钢0.25%C碳素钢碳素钢齿齿轮轮刀刀具具8 8三、碳钢的牌号和用途三、碳钢的牌号和用途我国钢材的编号是采用汉语拼音字母、化学元我国钢材的编号是采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法。素符号和阿拉伯数字相结合的方法。采用汉语拼音字母表示钢产品的名称、用途、采用汉语拼音字母表示钢产品的名称、用途、特性和工艺方法时，特性和工艺方法时，一般从代表钢产品名称的一般从代表钢产品名称的汉字的汉语拼音中选取第一个字母。汉字的汉语拼音中选取第一个字母。9 91.碳素结构钢碳素结构钢碳素结构钢碳素结构钢Q+最低屈服强度值最低屈服强度值+质量等级符号质量等级符号+脱氧方法符号脱氧方法符号Q表示表示“屈服强度屈服强度”；屈服强度值单位是；屈服强度值单位是MPa；质量等级质量等级符号为符号为A、B、C、D、E。由。由A到到E，其其P、S含量依次下降，质量提高。含量依次下降，质量提高。脱氧方法符号：脱氧方法符号：沸腾钢沸腾钢F；镇静钢；镇静钢Z；半镇静钢；半镇静钢b；特殊镇静钢；特殊镇静钢TZ。如碳素结构钢牌号表示为如碳素结构钢牌号表示为Q235AF、Q235BZ。1010Q235AF沸腾钢沸腾钢A A等级等级235MPa屈服强度屈服强度1111成分：成分：0.4%C，P、S量较多。量较多。性能：性能：可焊性、塑性好。可焊性、塑性好。热处理：热处理：热轧空冷态下使用。热轧空冷态下使用。使用状态下组织：使用状态下组织：F+P热轧钢板热轧钢板用途：用途：常以热轧型材使用，常以热轧型材使用，约占钢材总量的约占钢材总量的70%。用于。用于建筑结构，适合焊接、铆接、建筑结构，适合焊接、铆接、栓接等。栓接等。12122.2.优质碳素结构钢优质碳素结构钢优质碳素结构钢优质碳素结构钢优质碳素结构钢：优质碳素结构钢：优质碳素结构钢：优质碳素结构钢：牌号为两位数字（或加字母牌号为两位数字（或加字母Mn）这两位数字表示钢这两位数字表示钢平均含碳量的平均含碳量的万分之几万分之几如如45其平均含碳量为万分之四十五（即其平均含碳量为万分之四十五（即0.45%C）制作各种机器零件，一般进行热处理。制作各种机器零件，一般进行热处理。08F塑性好，冷冲压件塑性好，冷冲压件10，20冷冲压件，焊接件，渗碳处理。冷冲压件，焊接件，渗碳处理。35，45，40，50齿轮、轴类齿轮、轴类60，65弹簧弹簧1313【说明说明】对于对于优质碳素结构钢，普通含优质碳素结构钢，普通含优质碳素结构钢，普通含优质碳素结构钢，普通含MnMn量量量量（0.350.8% ），牌号中），牌号中），牌号中），牌号中MnMn不标出；较高不标出；较高不标出；较高不标出；较高含含Mn量（量（0.71.2%）时，在含碳量数字后加元）时，在含碳量数字后加元素符号素符号“Mn”，如，如40Mn。优质碳素结构钢的优质碳素结构钢的优质碳素结构钢的优质碳素结构钢的沸腾钢沸腾钢和和半镇静钢半镇静钢，在钢号，在钢号后分别加字母后分别加字母F和和b，如如08F、10b。14143.3.碳素工具钢碳素工具钢碳素工具钢碳素工具钢 牌号为牌号为T+数字数字“T”表示表示“碳素工具钢碳素工具钢”数字数字表示表示钢平均含碳量的钢平均含碳量的千分之几千分之几如如T8其平均含碳量为其平均含碳量为千分之八千分之八（0.8%C）碳素工具钢都碳素工具钢都是是优质优质以上质量的以上质量的;高级优质钢高级优质钢在钢在钢号后加字母号后加字母A，如，如T12A、T10A、T8A。1515T12A高级优质高级优质Wc=12%0碳素工具钢碳素工具钢高级优质钢高级优质钢在钢号后加字母在钢号后加字母A，如，如20A、T8A。1616碳素工具钢碳素工具钢共有七个牌号：共有七个牌号：T7T13成分特点成分特点高碳（高碳（0.651.35%C）含碳量提高，碳化物量增加，含碳量提高，碳化物量增加，耐磨性提高，但韧性下降。耐磨性提高，但韧性下降。硫、磷杂质含量低，限制严格。硫、磷杂质含量低，限制严格。锉刀锉刀手锤手锤热处理热处理热处理：热处理：淬火淬火+ +低温回火低温回火目的：目的：保证足够的硬度和耐磨性。保证足够的硬度和耐磨性。 1717木木工工凿凿手锤手锤圆冲圆冲用途用途T7、T8钢：钢：适宜制造耐磨性要求较低，承受适宜制造耐磨性要求较低，承受冲击和要求韧性较高的工具，如木工工具：冲冲击和要求韧性较高的工具，如木工工具：冲子、凿子、锤子等。子、凿子、锤子等。1818T9T11钢：钢：制造冲击振动较小（低速）而切削力制造冲击振动较小（低速）而切削力较大的工具，如钻头、丝锥、手工锯条等。较大的工具，如钻头、丝锥、手工锯条等。T12T13钢：钢：制造不承受冲击而耐磨性高的工具，制造不承受冲击而耐磨性高的工具，如锉刀、刮刀等。如锉刀、刮刀等。丝锥丝锥锉刀锉刀钻钻头头锉刀锉刀1919在牌号前加在牌号前加“ZG”,后两数字分别为最低后两数字分别为最低屈服强屈服强度度和最低和最低抗拉强度抗拉强度。用于制造形状复杂，需要一定强度、塑性和韧性的零件。用于制造形状复杂，需要一定强度、塑性和韧性的零件。b400MPaZG200-400s200MPa铸钢铸钢4.4.铸钢铸钢铸钢铸钢 2020n n铸铁铸铁是含碳量大于是含碳量大于2.11%，并含有较多硅、锰、，并含有较多硅、锰、硫、磷等元素的多元铁基合金。硫、磷等元素的多元铁基合金。6.1.2铸铁铸铁n n铸铁铸铁按其中碳元素的存在方式不同，可以分为三按其中碳元素的存在方式不同，可以分为三大类。大类。白口铸铁白口铸铁渗碳体渗碳体麻口铸铁麻口铸铁渗碳体游离石墨渗碳体游离石墨灰铸铁灰铸铁游离石墨游离石墨2121力学性能低。力学性能低。由于石墨相当于钢基体中的裂纹或空由于石墨相当于钢基体中的裂纹或空洞，破坏了基体的连续性，且易导致应力集中，强洞，破坏了基体的连续性，且易导致应力集中，强度、塑性、韧性较差，不易锻造。度、塑性、韧性较差，不易锻造。耐磨性能好。耐磨性能好。由于石墨本身有润滑作用。由于石墨本身有润滑作用。消振性能好。消振性能好。由于石墨可以吸收振动能量。由于石墨可以吸收振动能量。铸造性能好。铸造性能好。C含量接近共晶成分，流动性好，铸含量接近共晶成分，流动性好，铸造性能好。造性能好。切削性能好。切削性能好。由于石墨使车屑容易脆断，不粘刀。由于石墨使车屑容易脆断，不粘刀。生产简便、成本低廉。生产简便、成本低廉。2222n n应用：应用：应用：应用：机床床身、内燃机机床床身、内燃机机床床身、内燃机机床床身、内燃机的汽缸体、缸套、活塞环的汽缸体、缸套、活塞环的汽缸体、缸套、活塞环的汽缸体、缸套、活塞环及轴瓦、曲轴等都是由铸及轴瓦、曲轴等都是由铸及轴瓦、曲轴等都是由铸及轴瓦、曲轴等都是由铸铁制造的。铁制造的。铁制造的。铁制造的。铸铁曲轴铸铁曲轴2323一、一、铸铁的石墨化铸铁的石墨化n n1、FeFe3C和和FeG双重相图双重相图n n2、铸铁的石墨化过程铸铁的石墨化过程n n3、影响石墨化的因素、影响石墨化的因素24241.Fe-Fe3C和和Fe-G(Graphite，石墨，石墨)双重相图双重相图 uu铸铁中的碳除少量固溶于基体中外，主要以化合态铸铁中的碳除少量固溶于基体中外，主要以化合态铸铁中的碳除少量固溶于基体中外，主要以化合态铸铁中的碳除少量固溶于基体中外，主要以化合态的的的的渗碳体（渗碳体（渗碳体（渗碳体（FeFe3 3C C）和游离态的和游离态的和游离态的和游离态的石墨（石墨（石墨（石墨（G G）两种形式两种形式两种形式两种形式存在。存在。存在。存在。uu石石石石墨墨墨墨是是是是碳碳碳碳的的的的单单单单质质质质态态态态之之之之一一一一，其其其其强强强强度度度度、塑塑塑塑性性性性和和和和韧韧韧韧性性性性都都都都几几几几乎为零。乎为零。乎为零。乎为零。2525uuFeFe3 3C C是亚稳相，在一定条件下（是亚稳相，在一定条件下（是亚稳相，在一定条件下（是亚稳相，在一定条件下（例如：例如：例如：例如：高温下长高温下长高温下长高温下长时间加热）将发生分解：时间加热）将发生分解：时间加热）将发生分解：时间加热）将发生分解：FeFe3 3C3Fe+CC3Fe+C（石墨）（石墨）（石墨）（石墨）uu【因此因此因此因此】铁碳合金实际上存在两个相图：铁碳合金实际上存在两个相图：铁碳合金实际上存在两个相图：铁碳合金实际上存在两个相图：即即即即Fe-FeFe-Fe3 3C C相图和相图和相图和相图和Fe-GFe-G相图，这两个相图几乎重相图，这两个相图几乎重相图，这两个相图几乎重相图，这两个相图几乎重合，只是合，只是合，只是合，只是E E、C C、S S点的成分和温度稍有变化。点的成分和温度稍有变化。点的成分和温度稍有变化。点的成分和温度稍有变化。 2626Fe-Fe3C和和Fe-G双重相图双重相图L+GL+Fe3C2727铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化。铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化。铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化。铸铁中碳原子析出并形成石墨的过程称为石墨化。按照按照按照按照FeFeGG相图，可将铸铁的石墨化过程分为相图，可将铸铁的石墨化过程分为相图，可将铸铁的石墨化过程分为相图，可将铸铁的石墨化过程分为三三三三个阶段：个阶段：个阶段：个阶段：第一阶段石墨化第一阶段石墨化第一阶段石墨化第一阶段石墨化： 铸铁液体结晶出铸铁液体结晶出一次石墨一次石墨一次石墨一次石墨（过共（过共晶铸铁）和在晶铸铁）和在11541154通过共晶反应形成通过共晶反应形成共晶石墨共晶石墨共晶石墨共晶石墨。 第二阶段石墨化第二阶段石墨化第二阶段石墨化第二阶段石墨化 ：在：在11541154738738温度范围内奥氏温度范围内奥氏体沿体沿ESES线析出线析出二次石墨二次石墨二次石墨二次石墨。 第三阶段石墨化第三阶段石墨化第三阶段石墨化第三阶段石墨化 ：在：在738738通过共析反应析出通过共析反应析出共析石共析石共析石共析石墨墨墨墨。 2.铸铁的石墨化过程铸铁的石墨化过程2828铸铁的石墨化程度与其组织之间的关系铸铁的石墨化程度与其组织之间的关系（以共晶铸铁为例）（以共晶铸铁为例） 石墨化进行程度石墨化进行程度石墨化进行程度石墨化进行程度 铸铁的显微组织铸铁的显微组织铸铁的显微组织铸铁的显微组织 铸铁类型铸铁类型铸铁类型铸铁类型 第一阶段第一阶段第一阶段第一阶段石墨化石墨化石墨化石墨化 第二阶段第二阶段第二阶段第二阶段石墨化石墨化石墨化石墨化 完全进行完全进行完全进行完全进行完全进行完全进行完全进行完全进行F+GF+G 灰铸铁灰铸铁灰铸铁灰铸铁部分进行部分进行部分进行部分进行F+P+GF+P+G未进行未进行未进行未进行P+GP+G部分进行部分进行部分进行部分进行未进行未进行未进行未进行LdLd +P+G+P+G 麻口铸铁麻口铸铁麻口铸铁麻口铸铁未进行未进行未进行未进行未进行未进行未进行未进行LdLd 白口铸铁白口铸铁白口铸铁白口铸铁29293.影响石墨化的因素影响石墨化的因素 化学成分的影响化学成分的影响 Fe-C合金的五大元素：合金的五大元素：C，Si，P，Mn，SC是是G的形成元素，的形成元素，C% ，G化化 Si:强烈促进强烈促进G化的元素，化的元素，Si% ,G化化 。原因：原因：Si能抑制能抑制Fe3C的形成，促进的形成，促进Fe3C分解。分解。3030S：阻碍阻碍G化的元素，化的元素，S% ,G化化 合金元素合金元素Cr、W、Mo、V与与C亲合亲合力强，阻碍石墨化；力强，阻碍石墨化；合金元素合金元素Al、Cu、Ni、Co增加增加Fe自自扩散能力，促进石墨化。扩散能力，促进石墨化。Mn：Mn0.20.4%时，形成合金渗碳时，形成合金渗碳体体(Fe,Mn)3C,G化化 。3131n nP P促进石墨化不明显，但提高铁水流动性，改善其促进石墨化不明显，但提高铁水流动性，改善其促进石墨化不明显，但提高铁水流动性，改善其促进石墨化不明显，但提高铁水流动性，改善其铸造性能。若其含量高时易在晶界上形成硬而脆的铸造性能。若其含量高时易在晶界上形成硬而脆的铸造性能。若其含量高时易在晶界上形成硬而脆的铸造性能。若其含量高时易在晶界上形成硬而脆的磷共晶，降低铸铁的强度，只有耐磨铸铁中磷含量磷共晶，降低铸铁的强度，只有耐磨铸铁中磷含量磷共晶，降低铸铁的强度，只有耐磨铸铁中磷含量磷共晶，降低铸铁的强度，只有耐磨铸铁中磷含量偏高（达偏高（达偏高（达偏高（达0.3%0.3%以上）。以上）。以上）。以上）。铸铁中的磷共晶铸铁中的磷共晶3232冷却速度的影响冷却速度的影响pp铸件冷却缓慢，有利于碳原子的充分扩散，结晶将铸件冷却缓慢，有利于碳原子的充分扩散，结晶将铸件冷却缓慢，有利于碳原子的充分扩散，结晶将铸件冷却缓慢，有利于碳原子的充分扩散，结晶将按按按按Fe - GFe - G相图进行，因而促进石墨化。相图进行，因而促进石墨化。相图进行，因而促进石墨化。相图进行，因而促进石墨化。p快冷时由于过快冷时由于过冷度大，结晶冷度大，结晶将按将按Fe-Fe3C相相图进行，不利图进行，不利于石墨化。于石墨化。铸件壁厚和碳硅含量对铸铁组织的影响铸件壁厚和碳硅含量对铸铁组织的影响 w(C+Si)%3333V冷冷 ，G化化 ，Fe3C量量 ，G片细小、量少。片细小、量少。V冷冷 ，G化停止，无石墨形成，化停止，无石墨形成，CFe3C，即形成白口铸铁。即形成白口铸铁。G G化是靠原子扩散进行的，需要温度、时间化是靠原子扩散进行的，需要温度、时间3434根据铸铁结晶过程中石墨化程度，铸铁分为：根据铸铁结晶过程中石墨化程度，铸铁分为：灰铸铁、白口铸铁、麻口铸铁灰铸铁、白口铸铁、麻口铸铁 （工业上使用的铸铁主要是（工业上使用的铸铁主要是灰铸铁灰铸铁）根据石墨形态，灰口铸铁又可分为：根据石墨形态，灰口铸铁又可分为：灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁等。等。二、二、常用铸铁的牌号、组织与性能常用铸铁的牌号、组织与性能3535a.灰铸铁灰铸铁片状石墨片状石墨b.球墨铸铁球墨铸铁球状球状c.可锻铸铁可锻铸铁团絮状团絮状d.蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕虫状蠕虫状3636灰铸铁是指石墨呈片状分布的铸铁。其产量约灰铸铁是指石墨呈片状分布的铸铁。其产量约占铸铁总产量的占铸铁总产量的80%以上。以上。(1)(1)组织组织组织组织n n灰灰铸铸铁铁的的组组织织是是由由液液态态铁铁水水缓缓慢慢冷冷却却时时通通过过石石墨墨化化过过程程形形成成的的，其其基基体体组组织织有有铁铁素素体体、珠光体珠光体和和铁素体加珠光体铁素体加珠光体三种。三种。1.灰铸铁灰铸铁3737灰铸铁的显微组织 铁铁素素体体灰灰铸铸铁铁珠珠光光体体灰灰铸铸铁铁铁铁素素体体加加珠珠光光体体灰灰铸铸铁铁珠光体基体珠光体基体+ +片状石墨片状石墨3838uu常对灰铸铁进行常对灰铸铁进行常对灰铸铁进行常对灰铸铁进行孕育处理孕育处理孕育处理孕育处理( (变质处理变质处理变质处理变质处理) )，以细化片状石墨。，以细化片状石墨。，以细化片状石墨。，以细化片状石墨。uu常用的孕育剂有常用的孕育剂有常用的孕育剂有常用的孕育剂有硅铁硅铁硅铁硅铁和和和和硅钙硅钙硅钙硅钙合金。合金。合金。合金。uu经孕育处理的灰铸铁称为经孕育处理的灰铸铁称为经孕育处理的灰铸铁称为经孕育处理的灰铸铁称为孕育铸铁孕育铸铁孕育铸铁孕育铸铁。 孕育处理前孕育处理前孕育处理后孕育处理后硅铁硅铁硅钙硅钙3939(2)(2)牌号、性能牌号、性能牌号、性能牌号、性能 灰铸铁的牌号以灰铸铁的牌号以灰铸铁的牌号以灰铸铁的牌号以“ “HT+HT+数字数字数字数字” ”的方式表示。的方式表示。的方式表示。的方式表示。灰铸铁的性能与普通碳钢相比，具有如下特点：灰铸铁的性能与普通碳钢相比，具有如下特点：灰铸铁的性能与普通碳钢相比，具有如下特点：灰铸铁的性能与普通碳钢相比，具有如下特点：（1 1）力学性能低）力学性能低）力学性能低）力学性能低，其抗拉强度和塑性韧性都远远低于钢。但是，其抗拉强度和塑性韧性都远远低于钢。但是，其抗拉强度和塑性韧性都远远低于钢。但是，其抗拉强度和塑性韧性都远远低于钢。但是，灰口铸铁在受压时石墨片破坏基体连续性的影响则大为减轻，其灰口铸铁在受压时石墨片破坏基体连续性的影响则大为减轻，其灰口铸铁在受压时石墨片破坏基体连续性的影响则大为减轻，其灰口铸铁在受压时石墨片破坏基体连续性的影响则大为减轻，其抗抗抗抗压强度压强度压强度压强度是抗拉强度的是抗拉强度的是抗拉强度的是抗拉强度的2.52.54 4倍。所以常用灰口铸铁制造机床床身、倍。所以常用灰口铸铁制造机床床身、倍。所以常用灰口铸铁制造机床床身、倍。所以常用灰口铸铁制造机床床身、底座等耐压零部件。底座等耐压零部件。底座等耐压零部件。底座等耐压零部件。（2 2）耐磨性与消震性好。）耐磨性与消震性好。）耐磨性与消震性好。）耐磨性与消震性好。由于铸铁中石墨有利于润滑及贮油，所由于铸铁中石墨有利于润滑及贮油，所由于铸铁中石墨有利于润滑及贮油，所由于铸铁中石墨有利于润滑及贮油，所以耐磨性好。同样，由于石墨的存在，灰口铸铁的消震性优于钢。以耐磨性好。同样，由于石墨的存在，灰口铸铁的消震性优于钢。以耐磨性好。同样，由于石墨的存在，灰口铸铁的消震性优于钢。以耐磨性好。同样，由于石墨的存在，灰口铸铁的消震性优于钢。（3 3）工艺性能好。）工艺性能好。）工艺性能好。）工艺性能好。由于灰口铸铁含碳量高，接近于共晶成分，故由于灰口铸铁含碳量高，接近于共晶成分，故由于灰口铸铁含碳量高，接近于共晶成分，故由于灰口铸铁含碳量高，接近于共晶成分，故熔点比较低，流动性良好，收缩率小，因此适宜于铸造结构复杂或熔点比较低，流动性良好，收缩率小，因此适宜于铸造结构复杂或熔点比较低，流动性良好，收缩率小，因此适宜于铸造结构复杂或熔点比较低，流动性良好，收缩率小，因此适宜于铸造结构复杂或薄壁铸件。另外，由于石墨使切削加工时易于形成断屑，所以灰口薄壁铸件。另外，由于石墨使切削加工时易于形成断屑，所以灰口薄壁铸件。另外，由于石墨使切削加工时易于形成断屑，所以灰口薄壁铸件。另外，由于石墨使切削加工时易于形成断屑，所以灰口铸铁的可切削加工性优于钢。铸铁的可切削加工性优于钢。铸铁的可切削加工性优于钢。铸铁的可切削加工性优于钢。 4040(3)(3)用途用途用途用途 制造承受压力和震动的零件，如制造承受压力和震动的零件，如制造承受压力和震动的零件，如制造承受压力和震动的零件，如机床床身、机床床身、机床床身、机床床身、各种箱体、壳体、泵体、缸体各种箱体、壳体、泵体、缸体各种箱体、壳体、泵体、缸体各种箱体、壳体、泵体、缸体。大型船用柴油机汽缸体大型船用柴油机汽缸体(HT-300)重型机床床身重型机床床身(HT-250)变变速速箱箱体体4141 石墨呈石墨呈石墨呈石墨呈球形球形球形球形的铸铁。的铸铁。的铸铁。的铸铁。(1)(1)组织组织组织组织基体（基体（基体（基体（F F、F+PF+P、P P）+ + 球状球状球状球状G G球状石墨是液态铁水经球化处理得到的。球状石墨是液态铁水经球化处理得到的。球状石墨是液态铁水经球化处理得到的。球状石墨是液态铁水经球化处理得到的。球化剂为球化剂为球化剂为球化剂为镁、稀土镁、稀土镁、稀土镁、稀土和和和和稀土镁稀土镁稀土镁稀土镁。为避免白口，并使石墨细小均匀，为避免白口，并使石墨细小均匀，为避免白口，并使石墨细小均匀，为避免白口，并使石墨细小均匀， 在在在在球化处理球化处理球化处理球化处理同时还进行同时还进行同时还进行同时还进行孕育处理孕育处理孕育处理孕育处理。常用孕育剂为常用孕育剂为常用孕育剂为常用孕育剂为硅铁硅铁硅铁硅铁和和和和硅钙合金硅钙合金硅钙合金硅钙合金。硅铁硅铁硅硅钙钙稀土镁稀土镁2.球墨铸铁球墨铸铁4242球墨铸铁的显微组织 铁铁素素体体加加珠珠光光体体球球墨墨铸铸铁铁 铁铁素素体体球球墨墨铸铸铁铁 珠珠光光体体球球墨墨铸铸铁铁球球墨墨铸铸铁铁中中的的石石墨墨球球 4343(2)(2)牌号、性能牌号、性能牌号、性能牌号、性能 球球球球墨墨墨墨铸铸铸铸铁铁铁铁的的的的牌牌牌牌号号号号以以以以“ “QTQT数数数数字字字字数数数数字字字字” ”。牌牌牌牌号号号号中中中中的的的的“ “QT”QT”表表表表示示示示“ “球球球球铁铁铁铁” ”二二二二字字字字汉汉汉汉语语语语拼拼拼拼音音音音的的的的大大大大写写写写字字字字头头头头，在在在在“ “QT”QT”后后后后面面面面两两两两组组组组的的的的数数数数字字字字分分分分别别别别表表表表示示示示最低抗拉强度最低抗拉强度最低抗拉强度最低抗拉强度和和和和最低延伸率最低延伸率最低延伸率最低延伸率。 与灰铸铁相比，球墨铸铁具有较高的抗拉强度和弯曲疲劳极与灰铸铁相比，球墨铸铁具有较高的抗拉强度和弯曲疲劳极与灰铸铁相比，球墨铸铁具有较高的抗拉强度和弯曲疲劳极与灰铸铁相比，球墨铸铁具有较高的抗拉强度和弯曲疲劳极限，也具有相当良好的塑性及韧性。球铁的刚性也比灰铸铁好，但限，也具有相当良好的塑性及韧性。球铁的刚性也比灰铸铁好，但限，也具有相当良好的塑性及韧性。球铁的刚性也比灰铸铁好，但限，也具有相当良好的塑性及韧性。球铁的刚性也比灰铸铁好，但球铁的球铁的球铁的球铁的消震能力比灰铸铁低很多消震能力比灰铸铁低很多消震能力比灰铸铁低很多消震能力比灰铸铁低很多。由于球铁中金属基体是决定球铁机械性能的主要因素，所以球由于球铁中金属基体是决定球铁机械性能的主要因素，所以球由于球铁中金属基体是决定球铁机械性能的主要因素，所以球由于球铁中金属基体是决定球铁机械性能的主要因素，所以球铁可通过合金化和热处理强化的方法进一步提高它的机械性能。因铁可通过合金化和热处理强化的方法进一步提高它的机械性能。因铁可通过合金化和热处理强化的方法进一步提高它的机械性能。因铁可通过合金化和热处理强化的方法进一步提高它的机械性能。因此，球铁可以在此，球铁可以在此，球铁可以在此，球铁可以在一定条件下代替铸钢、锻钢一定条件下代替铸钢、锻钢一定条件下代替铸钢、锻钢一定条件下代替铸钢、锻钢等，用以制造受力复杂、等，用以制造受力复杂、等，用以制造受力复杂、等，用以制造受力复杂、负荷较大和要求耐磨的铸件。负荷较大和要求耐磨的铸件。负荷较大和要求耐磨的铸件。负荷较大和要求耐磨的铸件。4444(3)(3)用途用途用途用途n n承受震动、载荷大承受震动、载荷大承受震动、载荷大承受震动、载荷大的零件，如的零件，如的零件，如的零件，如曲轴曲轴曲轴曲轴、传动齿轮传动齿轮传动齿轮传动齿轮等等等等。核燃料贮存运输容器核燃料贮存运输容器(QT350-22)铸铁曲轴铸铁曲轴4545蠕墨铸铁是蠕墨铸铁是蠕墨铸铁是蠕墨铸铁是2020世纪世纪世纪世纪6060年代发展起来的一种新型铸铁年代发展起来的一种新型铸铁年代发展起来的一种新型铸铁年代发展起来的一种新型铸铁。n n蠕墨铸铁是液态铁水经蠕化处理和孕育处理得到的蠕墨铸铁是液态铁水经蠕化处理和孕育处理得到的蠕墨铸铁是液态铁水经蠕化处理和孕育处理得到的蠕墨铸铁是液态铁水经蠕化处理和孕育处理得到的。n n常常常常用用用用蠕蠕蠕蠕化化化化剂剂剂剂：稀稀稀稀土土土土硅硅硅硅铁铁铁铁镁镁镁镁合合合合金金金金、稀稀稀稀土土土土硅硅硅硅铁铁铁铁合合合合金金金金、稀稀稀稀土土土土硅硅硅硅铁钙合金等。铁钙合金等。铁钙合金等。铁钙合金等。n n蠕墨铸铁的蠕墨铸铁的蠕墨铸铁的蠕墨铸铁的组织组织组织组织： 基体（基体（基体（基体（F F、F+PF+P、P P）+ + 蠕虫状蠕虫状蠕虫状蠕虫状G G 3.蠕墨铸铁蠕墨铸铁(1)(1)组织及牌号组织及牌号组织及牌号组织及牌号4646 蠕蠕蠕蠕墨墨墨墨铸铸铸铸铁铁铁铁的的的的石石石石墨墨墨墨形形形形态态态态介介介介于于于于片片片片状状状状和和和和球球球球状状状状石石石石墨墨墨墨之之之之间间间间。灰灰灰灰口口口口铸铸铸铸铁中铁中铁中铁中石墨片的特征是片长、较薄、端部较尖。球铁中的石墨大部分呈石墨片的特征是片长、较薄、端部较尖。球铁中的石墨大部分呈石墨片的特征是片长、较薄、端部较尖。球铁中的石墨大部分呈石墨片的特征是片长、较薄、端部较尖。球铁中的石墨大部分呈球状，即使有少量团状石墨，基本上也是互相分离的。而蠕墨铸球状，即使有少量团状石墨，基本上也是互相分离的。而蠕墨铸球状，即使有少量团状石墨，基本上也是互相分离的。而蠕墨铸球状，即使有少量团状石墨，基本上也是互相分离的。而蠕墨铸铁的石墨形态在光学显微镜下看起来像片状，但不同于灰铸铁的铁的石墨形态在光学显微镜下看起来像片状，但不同于灰铸铁的铁的石墨形态在光学显微镜下看起来像片状，但不同于灰铸铁的铁的石墨形态在光学显微镜下看起来像片状，但不同于灰铸铁的是其片较短而厚、头部较圆（是其片较短而厚、头部较圆（是其片较短而厚、头部较圆（是其片较短而厚、头部较圆（形似蠕虫形似蠕虫形似蠕虫形似蠕虫）。所以可以认为，蠕虫）。所以可以认为，蠕虫）。所以可以认为，蠕虫）。所以可以认为，蠕虫状石墨是一种过渡型石墨。状石墨是一种过渡型石墨。状石墨是一种过渡型石墨。状石墨是一种过渡型石墨。蠕蠕蠕蠕墨墨墨墨铸铸铸铸铁铁铁铁的的的的牌牌牌牌号号号号以以以以“ “RuTRuT数数数数字字字字” ”表表表表示示示示。牌牌牌牌号号号号中中中中“ “RuT”RuT”表表表表示示示示“ “蠕蠕蠕蠕铁铁铁铁” ”二二二二字字字字汉汉汉汉语语语语拼拼拼拼音音音音的的的的大大大大写写写写字字字字头头头头，在在在在“ “RuT”RuT”后后后后面面面面的的的的数数数数字字字字表表表表示示示示最最最最低低低低抗抗抗抗拉强度拉强度拉强度拉强度。 4747蠕墨铸铁的显微组织蠕墨铸铁的显微组织（铁素体基体）（铁素体基体） 蠕墨铸铁中的石墨蠕墨铸铁中的石墨4848n n蠕墨铸铁的强度、塑性和抗疲劳性蠕墨铸铁的强度、塑性和抗疲劳性蠕墨铸铁的强度、塑性和抗疲劳性蠕墨铸铁的强度、塑性和抗疲劳性能优于灰铸铁，其力学性能介于灰能优于灰铸铁，其力学性能介于灰能优于灰铸铁，其力学性能介于灰能优于灰铸铁，其力学性能介于灰铸铁与球墨铸铁之间。铸铁与球墨铸铁之间。铸铁与球墨铸铁之间。铸铁与球墨铸铁之间。n n常用于制造常用于制造常用于制造常用于制造承受热循环载荷的零件承受热循环载荷的零件承受热循环载荷的零件承受热循环载荷的零件和结构复杂、强度要求高的铸件。和结构复杂、强度要求高的铸件。和结构复杂、强度要求高的铸件。和结构复杂、强度要求高的铸件。如钢锭模、玻璃模具、柴油机汽缸、如钢锭模、玻璃模具、柴油机汽缸、如钢锭模、玻璃模具、柴油机汽缸、如钢锭模、玻璃模具、柴油机汽缸、汽缸盖、排气阀、液压阀的阀体、汽缸盖、排气阀、液压阀的阀体、汽缸盖、排气阀、液压阀的阀体、汽缸盖、排气阀、液压阀的阀体、耐压泵的泵体等。耐压泵的泵体等。耐压泵的泵体等。耐压泵的泵体等。 玻璃模具玻璃模具制动盘制动盘阀芯阀芯(2)(2)性能及用途性能及用途性能及用途性能及用途49494.可锻铸铁可锻铸铁可锻铸铁是由白口铸铁经长时间石墨化退火而获得可锻铸铁是由白口铸铁经长时间石墨化退火而获得可锻铸铁是由白口铸铁经长时间石墨化退火而获得可锻铸铁是由白口铸铁经长时间石墨化退火而获得的一种高强度铸铁，又叫的一种高强度铸铁，又叫的一种高强度铸铁，又叫的一种高强度铸铁，又叫玛钢玛钢玛钢玛钢。白口铸铁中的渗碳体在。白口铸铁中的渗碳体在。白口铸铁中的渗碳体在。白口铸铁中的渗碳体在退火过程中分解出退火过程中分解出退火过程中分解出退火过程中分解出团絮状石墨团絮状石墨团絮状石墨团絮状石墨，所以明显减轻了石墨对，所以明显减轻了石墨对，所以明显减轻了石墨对，所以明显减轻了石墨对基体的割裂。与灰口铸铁相比，可锻铸铁的强度和韧性基体的割裂。与灰口铸铁相比，可锻铸铁的强度和韧性基体的割裂。与灰口铸铁相比，可锻铸铁的强度和韧性基体的割裂。与灰口铸铁相比，可锻铸铁的强度和韧性有明显提高。有明显提高。有明显提高。有明显提高。 可可可可锻锻锻锻铸铸铸铸铁铁铁铁的的的的牌牌牌牌号号号号以以以以“ “KTKTH(H(或或或或Z)Z)数数数数字字字字数数数数字字字字” ”表表表表示示示示。牌牌牌牌号号号号中中中中的的的的“ “KT”KT”表表表表示示示示“ “可可可可铁铁铁铁” ”二二二二字字字字汉汉汉汉语语语语拼拼拼拼音音音音的的的的大写大写大写大写字字字字头头头头，“ “H”H”表表表表示示示示“ “黑黑黑黑心心心心” ”，“ “Z”Z”表表表表示示示示珠珠珠珠光光光光体体体体基基基基体体体体。牌号后牌号后牌号后牌号后面的两组数字分别表示面的两组数字分别表示面的两组数字分别表示面的两组数字分别表示最低抗拉强度最低抗拉强度最低抗拉强度最低抗拉强度和和和和最低延伸率最低延伸率最低延伸率最低延伸率。 5050 可锻铸铁的生产 可锻铸铁生产分可锻铸铁生产分可锻铸铁生产分可锻铸铁生产分两个步骤两个步骤两个步骤两个步骤: : 第一步，先铸造纯白口铸铁，第一步，先铸造纯白口铸铁，第一步，先铸造纯白口铸铁，第一步，先铸造纯白口铸铁，不允许不允许不允许不允许有石墨有石墨有石墨有石墨出现，否则在随后的退火出现，否则在随后的退火出现，否则在随后的退火出现，否则在随后的退火中，碳在已有的石墨上沉淀，得中，碳在已有的石墨上沉淀，得中，碳在已有的石墨上沉淀，得中，碳在已有的石墨上沉淀，得不到团絮状石墨；不到团絮状石墨；不到团絮状石墨；不到团絮状石墨； 可锻铸铁石墨化退火工艺曲线可锻铸铁石墨化退火工艺曲线 第二步，进行长时间的石墨化退火处理。第二步，进行长时间的石墨化退火处理。第二步，进行长时间的石墨化退火处理。第二步，进行长时间的石墨化退火处理。将白口铸铁加热到将白口铸铁加热到将白口铸铁加热到将白口铸铁加热到900900960960，长时间保温，使共晶渗碳，长时间保温，使共晶渗碳，长时间保温，使共晶渗碳，长时间保温，使共晶渗碳体分解为团絮状石墨，完成第一阶段的石墨化过程。随后以较快体分解为团絮状石墨，完成第一阶段的石墨化过程。随后以较快体分解为团絮状石墨，完成第一阶段的石墨化过程。随后以较快体分解为团絮状石墨，完成第一阶段的石墨化过程。随后以较快的速度（的速度（的速度（的速度（100/h100/h）冷却通过共析转变温度区，得到）冷却通过共析转变温度区，得到）冷却通过共析转变温度区，得到）冷却通过共析转变温度区，得到珠光体基体的珠光体基体的珠光体基体的珠光体基体的可锻铸铁可锻铸铁可锻铸铁可锻铸铁。若第一阶段石墨化保温后慢冷，使奥氏体中的碳充分。若第一阶段石墨化保温后慢冷，使奥氏体中的碳充分。若第一阶段石墨化保温后慢冷，使奥氏体中的碳充分。若第一阶段石墨化保温后慢冷，使奥氏体中的碳充分析出，完成第二阶段石墨化，并在冷至析出，完成第二阶段石墨化，并在冷至析出，完成第二阶段石墨化，并在冷至析出，完成第二阶段石墨化，并在冷至720720760760后继续保后继续保后继续保后继续保温，使共析渗碳体充分分解，完成第三阶段石墨化，在温，使共析渗碳体充分分解，完成第三阶段石墨化，在温，使共析渗碳体充分分解，完成第三阶段石墨化，在温，使共析渗碳体充分分解，完成第三阶段石墨化，在650650700700出炉冷却至室温，可以得到出炉冷却至室温，可以得到出炉冷却至室温，可以得到出炉冷却至室温，可以得到铁素体基体的可锻铸铁铁素体基体的可锻铸铁铁素体基体的可锻铸铁铁素体基体的可锻铸铁。5151(1)组织组织基体（基体（F、P）团絮状）团絮状G铁素体基体可锻铸铁又称铁素体基体可锻铸铁又称黑心可锻铸铁黑心可锻铸铁。(2)性能性能由于可锻铸铁中的团絮状石墨对基体的割由于可锻铸铁中的团絮状石墨对基体的割裂程度及引起的应力集中小，因而其强度、裂程度及引起的应力集中小，因而其强度、塑性和韧性均比灰铸铁高，接近于铸钢，塑性和韧性均比灰铸铁高，接近于铸钢，但不能锻造但不能锻造。强度为碳钢的强度为碳钢的4070%。5252 可锻铸铁的显微组织 黑心可锻铸铁黑心可锻铸铁珠光体可锻铸铁珠光体可锻铸铁5353(3)用途用途n n用于制造形状复杂且承受振动载荷的薄壁小型件，用于制造形状复杂且承受振动载荷的薄壁小型件，用于制造形状复杂且承受振动载荷的薄壁小型件，用于制造形状复杂且承受振动载荷的薄壁小型件，如如如如汽车前后轮壳、管接头、低压阀门汽车前后轮壳、管接头、低压阀门汽车前后轮壳、管接头、低压阀门汽车前后轮壳、管接头、低压阀门等。等。等。等。可锻铸铁管件可锻铸铁管件5454(1)耐磨铸铁耐磨铸铁耐磨灰铸铁耐磨灰铸铁在灰铸铁中加入少量合金元素（如磷、钒、铬、在灰铸铁中加入少量合金元素（如磷、钒、铬、钼、锑、稀土等）可以增加金属基体中珠光体数量，钼、锑、稀土等）可以增加金属基体中珠光体数量，且使珠光体细化，同时也细化了石墨。由于铸铁的强且使珠光体细化，同时也细化了石墨。由于铸铁的强度和硬度升高，显微组织得到改善，使得这种灰铸铁度和硬度升高，显微组织得到改善，使得这种灰铸铁具有良好的润滑性和抗咬合抗擦伤的能力。具有良好的润滑性和抗咬合抗擦伤的能力。中锰球墨铸铁中锰球墨铸铁在稀土镁球铁中加入在稀土镁球铁中加入5.09.5%Mn，控制，控制3.35.0%Si，其组织为马氏体，其组织为马氏体+奥氏体奥氏体+渗碳体渗碳体+贝氏体贝氏体+球状石墨，具有较高的冲击韧性和强度，适用于同时球状石墨，具有较高的冲击韧性和强度，适用于同时承受冲击和磨损条件下使用。承受冲击和磨损条件下使用。5.特殊性能铸铁特殊性能铸铁5555(2)(2)耐热铸铁耐热铸铁耐热铸铁耐热铸铁耐热铸铁是指在高温下具有良好的抗氧化和抗耐热铸铁是指在高温下具有良好的抗氧化和抗耐热铸铁是指在高温下具有良好的抗氧化和抗耐热铸铁是指在高温下具有良好的抗氧化和抗生长能力的铸铁。在铸铁中加入硅、铝、铬等合金生长能力的铸铁。在铸铁中加入硅、铝、铬等合金生长能力的铸铁。在铸铁中加入硅、铝、铬等合金生长能力的铸铁。在铸铁中加入硅、铝、铬等合金元素，使之在高温下形成一层致密的氧化膜元素，使之在高温下形成一层致密的氧化膜元素，使之在高温下形成一层致密的氧化膜元素，使之在高温下形成一层致密的氧化膜SiOSiO2 2、AlAl2 2OO3 3、CrCr2 2OO3 3等，使其内部不再继续氧化。这些元等，使其内部不再继续氧化。这些元等，使其内部不再继续氧化。这些元等，使其内部不再继续氧化。这些元素还会提高铸铁的临界点，使其在所使用的温度范素还会提高铸铁的临界点，使其在所使用的温度范素还会提高铸铁的临界点，使其在所使用的温度范素还会提高铸铁的临界点，使其在所使用的温度范围内不发生固态相变，以减少由此造成的体积变化，围内不发生固态相变，以减少由此造成的体积变化，围内不发生固态相变，以减少由此造成的体积变化，围内不发生固态相变，以减少由此造成的体积变化，防止显微裂纹的产生。防止显微裂纹的产生。防止显微裂纹的产生。防止显微裂纹的产生。5656(3)(3)耐蚀铸铁耐蚀铸铁耐蚀铸铁耐蚀铸铁pp提高铸铁耐蚀性的主要途径是提高铸铁耐蚀性的主要途径是提高铸铁耐蚀性的主要途径是提高铸铁耐蚀性的主要途径是合金化合金化合金化合金化。pp在铸铁中加入硅、铝、铬等合金元素，能在铸铁在铸铁中加入硅、铝、铬等合金元素，能在铸铁在铸铁中加入硅、铝、铬等合金元素，能在铸铁在铸铁中加入硅、铝、铬等合金元素，能在铸铁表面形成一层连续致密的保护膜，可有效地提高表面形成一层连续致密的保护膜，可有效地提高表面形成一层连续致密的保护膜，可有效地提高表面形成一层连续致密的保护膜，可有效地提高铸铁的抗蚀性。铸铁的抗蚀性。铸铁的抗蚀性。铸铁的抗蚀性。pp在铸铁中加入铬、硅、钼、铜、镍、磷等合金元在铸铁中加入铬、硅、钼、铜、镍、磷等合金元在铸铁中加入铬、硅、钼、铜、镍、磷等合金元在铸铁中加入铬、硅、钼、铜、镍、磷等合金元素，可提高铁素体的电极电位，以提高抗蚀性。素，可提高铁素体的电极电位，以提高抗蚀性。素，可提高铁素体的电极电位，以提高抗蚀性。素，可提高铁素体的电极电位，以提高抗蚀性。pp通过合金化，还可获得单相金属基体组织，减少通过合金化，还可获得单相金属基体组织，减少通过合金化，还可获得单相金属基体组织，减少通过合金化，还可获得单相金属基体组织，减少铸铁中的微电池，从而提高其抗蚀性。铸铁中的微电池，从而提高其抗蚀性。铸铁中的微电池，从而提高其抗蚀性。铸铁中的微电池，从而提高其抗蚀性。 5757除了可锻铸铁退火将渗碳体分解为团絮状石墨除了可锻铸铁退火将渗碳体分解为团絮状石墨除了可锻铸铁退火将渗碳体分解为团絮状石墨除了可锻铸铁退火将渗碳体分解为团絮状石墨外，铸铁的热处理目的在于两方面：外，铸铁的热处理目的在于两方面：外，铸铁的热处理目的在于两方面：外，铸铁的热处理目的在于两方面：n n一是一是一是一是改变基体组织，改善铸铁性能改变基体组织，改善铸铁性能改变基体组织，改善铸铁性能改变基体组织，改善铸铁性能; ;n n二是二是二是二是消除铸件应力消除铸件应力消除铸件应力消除铸件应力。值得注意的是：值得注意的是：值得注意的是：值得注意的是：铸件的热处理铸件的热处理铸件的热处理铸件的热处理不能改变铸件原来不能改变铸件原来不能改变铸件原来不能改变铸件原来的石墨形态及分布的石墨形态及分布的石墨形态及分布的石墨形态及分布，即原来是片状或球状的石墨热处，即原来是片状或球状的石墨热处，即原来是片状或球状的石墨热处，即原来是片状或球状的石墨热处理后仍为片状或球状，同时它的尺寸不会变化，分布理后仍为片状或球状，同时它的尺寸不会变化，分布理后仍为片状或球状，同时它的尺寸不会变化，分布理后仍为片状或球状，同时它的尺寸不会变化，分布状况不会变化。状况不会变化。状况不会变化。状况不会变化。 三、铸铁的热处理三、铸铁的热处理58581.时效时效铸造过程中铸铁件由表及里冷却速度不一样，形铸造过程中铸铁件由表及里冷却速度不一样，形铸造过程中铸铁件由表及里冷却速度不一样，形铸造过程中铸铁件由表及里冷却速度不一样，形成铸造内应力，若不消除，在切削加工及使用过程中成铸造内应力，若不消除，在切削加工及使用过程中成铸造内应力，若不消除，在切削加工及使用过程中成铸造内应力，若不消除，在切削加工及使用过程中它会使零件变形甚至开裂。为释放应力常采用它会使零件变形甚至开裂。为释放应力常采用它会使零件变形甚至开裂。为释放应力常采用它会使零件变形甚至开裂。为释放应力常采用人工时人工时人工时人工时效效效效及及及及自然时效自然时效自然时效自然时效两种办法。将铸件加热到大约两种办法。将铸件加热到大约两种办法。将铸件加热到大约两种办法。将铸件加热到大约500560500560保温一定时间，接着随炉冷取出铸件空冷，这种时效保温一定时间，接着随炉冷取出铸件空冷，这种时效保温一定时间，接着随炉冷取出铸件空冷，这种时效保温一定时间，接着随炉冷取出铸件空冷，这种时效为人工时效；自然时效是将铸铁件存放在室外为人工时效；自然时效是将铸铁件存放在室外为人工时效；自然时效是将铸铁件存放在室外为人工时效；自然时效是将铸铁件存放在室外618618个个个个月，让应力自然释放，这种时效可将应力部分释放，月，让应力自然释放，这种时效可将应力部分释放，月，让应力自然释放，这种时效可将应力部分释放，月，让应力自然释放，这种时效可将应力部分释放，但因用的时间长，效率低，已不太采用。但因用的时间长，效率低，已不太采用。但因用的时间长，效率低，已不太采用。但因用的时间长，效率低，已不太采用。 59592.改善铸铁件整体性能为目的热处理改善铸铁件整体性能为目的热处理为改善铸铁件整体性能常有消除白口退火，提高韧为改善铸铁件整体性能常有消除白口退火，提高韧为改善铸铁件整体性能常有消除白口退火，提高韧为改善铸铁件整体性能常有消除白口退火，提高韧性的球墨铸铁退火，提高球墨铸铁强度的正火、淬火等。性的球墨铸铁退火，提高球墨铸铁强度的正火、淬火等。性的球墨铸铁退火，提高球墨铸铁强度的正火、淬火等。性的球墨铸铁退火，提高球墨铸铁强度的正火、淬火等。n n消除白口退火消除白口退火消除白口退火消除白口退火普通灰口铸铁或球墨铸件表面或薄壁处在铸造过普通灰口铸铁或球墨铸件表面或薄壁处在铸造过普通灰口铸铁或球墨铸件表面或薄壁处在铸造过普通灰口铸铁或球墨铸件表面或薄壁处在铸造过程中因冷却速度过快出现白口，铸铁件无法切削加工。程中因冷却速度过快出现白口，铸铁件无法切削加工。程中因冷却速度过快出现白口，铸铁件无法切削加工。程中因冷却速度过快出现白口，铸铁件无法切削加工。为消除白口降低硬度常将这类铸铁件重新加热到共析温为消除白口降低硬度常将这类铸铁件重新加热到共析温为消除白口降低硬度常将这类铸铁件重新加热到共析温为消除白口降低硬度常将这类铸铁件重新加热到共析温度以上（通常度以上（通常度以上（通常度以上（通常880900880900），并保温），并保温），并保温），并保温12h12h（若铸铁（若铸铁（若铸铁（若铸铁SiSi含含含含量高，时间可短）进行退火，渗碳体分解为石墨。量高，时间可短）进行退火，渗碳体分解为石墨。量高，时间可短）进行退火，渗碳体分解为石墨。量高，时间可短）进行退火，渗碳体分解为石墨。6060n n球墨铸铁的热处理球墨铸铁的热处理为了提高球墨铸铁的性能，可以对其进行热处理，为了提高球墨铸铁的性能，可以对其进行热处理，为了提高球墨铸铁的性能，可以对其进行热处理，为了提高球墨铸铁的性能，可以对其进行热处理，其热处理方式与钢铁热处理相同。其热处理方式与钢铁热处理相同。其热处理方式与钢铁热处理相同。其热处理方式与钢铁热处理相同。n n退火退火退火退火 900900950950、2h2h5h5h目的在于获得铁素体基目的在于获得铁素体基目的在于获得铁素体基目的在于获得铁素体基体。球化剂增大铸件的白口化倾向，当铸件薄壁处出体。球化剂增大铸件的白口化倾向，当铸件薄壁处出体。球化剂增大铸件的白口化倾向，当铸件薄壁处出体。球化剂增大铸件的白口化倾向，当铸件薄壁处出现自由渗碳体和珠光体时，为了获得塑性好的铁素体现自由渗碳体和珠光体时，为了获得塑性好的铁素体现自由渗碳体和珠光体时，为了获得塑性好的铁素体现自由渗碳体和珠光体时，为了获得塑性好的铁素体基体，并改善切削性能，消除铸造应力。基体，并改善切削性能，消除铸造应力。基体，并改善切削性能，消除铸造应力。基体，并改善切削性能，消除铸造应力。6161n n正火正火正火正火 880880920920，空冷。目的在于得到珠光体基体，空冷。目的在于得到珠光体基体，空冷。目的在于得到珠光体基体，空冷。目的在于得到珠光体基体（占基体（占基体（占基体（占基体75%75%以上），并细化组织，提高强度和耐磨以上），并细化组织，提高强度和耐磨以上），并细化组织，提高强度和耐磨以上），并细化组织，提高强度和耐磨性。性。性。性。n n调质调质调质调质 要求综合机械性能较高的球墨铸铁零件，如连杆、要求综合机械性能较高的球墨铸铁零件，如连杆、要求综合机械性能较高的球墨铸铁零件，如连杆、要求综合机械性能较高的球墨铸铁零件，如连杆、曲轴等，可采用调质处理。其工艺为：加热到曲轴等，可采用调质处理。其工艺为：加热到曲轴等，可采用调质处理。其工艺为：加热到曲轴等，可采用调质处理。其工艺为：加热到850850900900，使基体转变为奥氏体，在油中淬火得到马氏体，使基体转变为奥氏体，在油中淬火得到马氏体，使基体转变为奥氏体，在油中淬火得到马氏体，使基体转变为奥氏体，在油中淬火得到马氏体，然后经然后经然后经然后经550550600600回火，空冷，获得回火索氏体回火，空冷，获得回火索氏体回火，空冷，获得回火索氏体回火，空冷，获得回火索氏体+ +球球球球状石墨。回火索氏体基体不仅强度高，而且塑性、韧状石墨。回火索氏体基体不仅强度高，而且塑性、韧状石墨。回火索氏体基体不仅强度高，而且塑性、韧状石墨。回火索氏体基体不仅强度高，而且塑性、韧性比正火得到的珠光体基体好。性比正火得到的珠光体基体好。性比正火得到的珠光体基体好。性比正火得到的珠光体基体好。6262l工业用钢按化学成分分为工业用钢按化学成分分为碳素钢碳素钢和和合金钢合金钢两大类。两大类。l碳素钢碳素钢是指含碳量低于是指含碳量低于2.11%的铁碳合金。的铁碳合金。l合金钢合金钢是指为了提高钢的性能，在碳钢基础上有意是指为了提高钢的性能，在碳钢基础上有意加入一定量合金元素所获得的铁基合金。加入一定量合金元素所获得的铁基合金。低合金钢低合金钢合金元素总量合金元素总量 5%中合金钢中合金钢合金元素总量合金元素总量510%高合金钢高合金钢合金元素总量合金元素总量 10%合金钢合金钢6.2.1概述概述6.2合金钢合金钢6363建筑及金属结构用钢建筑及金属结构用钢 渗渗 碳碳 钢钢调调 质质 钢钢弹弹 簧簧 钢钢滚动轴承钢滚动轴承钢机器制造用钢机器制造用钢合金合金结构钢结构钢刃具钢刃具钢模具钢模具钢量具钢量具钢合金合金工具钢工具钢不锈钢不锈钢耐热钢耐热钢耐磨钢耐磨钢特殊性能钢特殊性能钢1.按用途分类：按用途分类：64642.合金钢编号：合金钢编号：碳含量碳含量+ +合金元素合金元素1 + 11 + 1元素的百分含量数字元素的百分含量数字+ +合合金元素金元素2 + 22 + 2元素的百分含量数字元素的百分含量数字+ + 碳含量标注碳含量标注合金结构钢合金结构钢含碳量以含碳量以万分之一万分之一为单位标出为单位标出(两位数字两位数字)l如如40Cr、60Si2Mn合金工具钢合金工具钢含碳量含碳量1.0%含碳量以含碳量以千分之一千分之一为单位标出为单位标出(一一位数字位数字)含碳量含碳量1.0%含碳量不予标出含碳量不予标出l如如9SiCr、Cr12MoV6565说明：说明：滚动轴承钢滚动轴承钢不标含碳量，如不标含碳量，如GCr15(1.0%C)高速钢高速钢不标含碳量，如不标含碳量，如W18Cr4V(含含0.75%C)特殊性能钢特殊性能钢含碳量以含碳量以千分之一千分之一为单位标出为单位标出 wC=0.080.1%，标标1wC=0.030.08%，标标0wC0.03%，标标00l如如1Cr18Ni96666 合金元素含量标注合金元素含量标注w wMeMe%1.59%Ni%9%的不锈钢和的不锈钢和的不锈钢和的不锈钢和Mn%13%Mn%13%的的的的ZGMn13ZGMn13耐磨钢均属奥氏体钢。耐磨钢均属奥氏体钢。耐磨钢均属奥氏体钢。耐磨钢均属奥氏体钢。二、二、合金元素对合金元素对Fe-Fe3C相图的影响相图的影响7474 MnMn元素对奥氏体区的影响元素对奥氏体区的影响元素对奥氏体区的影响元素对奥氏体区的影响75752 2、缩小奥氏体区的元素、缩小奥氏体区的元素、缩小奥氏体区的元素、缩小奥氏体区的元素n n缩小奥氏体区的元素有缩小奥氏体区的元素有缩小奥氏体区的元素有缩小奥氏体区的元素有铬、钼、硅、钨铬、钼、硅、钨铬、钼、硅、钨铬、钼、硅、钨等，使等，使等，使等，使A1A1和和和和A3A3温度升高，使温度升高，使温度升高，使温度升高，使S S点、点、点、点、E E点向左上方移动，从点向左上方移动，从点向左上方移动，从点向左上方移动，从而使奥氏体区域缩小。由于而使奥氏体区域缩小。由于而使奥氏体区域缩小。由于而使奥氏体区域缩小。由于A1A1和和和和A3A3温度升高了，温度升高了，温度升高了，温度升高了，这类钢的这类钢的这类钢的这类钢的淬火温度也相应地提高了淬火温度也相应地提高了淬火温度也相应地提高了淬火温度也相应地提高了。n n当加入的元素超过一定含量后，则奥氏体可能完当加入的元素超过一定含量后，则奥氏体可能完当加入的元素超过一定含量后，则奥氏体可能完当加入的元素超过一定含量后，则奥氏体可能完全消失，此时，钢在包括室温在内的广大温度范全消失，此时，钢在包括室温在内的广大温度范全消失，此时，钢在包括室温在内的广大温度范全消失，此时，钢在包括室温在内的广大温度范围内获得单相铁素体，通常称之为围内获得单相铁素体，通常称之为围内获得单相铁素体，通常称之为围内获得单相铁素体，通常称之为铁素体钢铁素体钢铁素体钢铁素体钢。如。如。如。如含含含含17%17%28%Cr28%Cr的的的的Cr17Cr17、Cr25Cr25、Cr28Cr28不锈钢就不锈钢就不锈钢就不锈钢就是铁素体不锈钢。是铁素体不锈钢。是铁素体不锈钢。是铁素体不锈钢。7676CrCr元素对奥氏体区的影响元素对奥氏体区的影响元素对奥氏体区的影响元素对奥氏体区的影响77773 3、对、对、对、对Fe-FeFe-Fe3 3C C相图临界点相图临界点相图临界点相图临界点(S(S和和和和E E点点点点) )的影响的影响的影响的影响几乎所有的合金元素使几乎所有的合金元素使S点和点和E点的成分向左移点的成分向左移n n同时由于同时由于同时由于同时由于S S点的左移，使点的左移，使点的左移，使点的左移，使共析成分降低共析成分降低共析成分降低共析成分降低，与同样，与同样，与同样，与同样含碳量的亚共析钢相比，组织中的含碳量的亚共析钢相比，组织中的含碳量的亚共析钢相比，组织中的含碳量的亚共析钢相比，组织中的珠光体数量增珠光体数量增珠光体数量增珠光体数量增加加加加，而使钢得到强化。，而使钢得到强化。，而使钢得到强化。，而使钢得到强化。n n由于由于由于由于E E点的左移，又会使发生点的左移，又会使发生点的左移，又会使发生点的左移，又会使发生共晶转变的含碳量共晶转变的含碳量共晶转变的含碳量共晶转变的含碳量降低降低降低降低，在，在，在，在C%C%较低时，使钢具有较低时，使钢具有较低时，使钢具有较低时，使钢具有莱氏体组织莱氏体组织莱氏体组织莱氏体组织。如。如。如。如在高速钢中，虽然含碳量只有在高速钢中，虽然含碳量只有在高速钢中，虽然含碳量只有在高速钢中，虽然含碳量只有0.70.8%0.70.8%，但是由，但是由，但是由，但是由于于于于E E点的左移，在铸态下会得到莱氏体组织，成点的左移，在铸态下会得到莱氏体组织，成点的左移，在铸态下会得到莱氏体组织，成点的左移，在铸态下会得到莱氏体组织，成为莱氏体钢。为莱氏体钢。为莱氏体钢。为莱氏体钢。7878 合金元素对合金元素对合金元素对合金元素对 SS点成分的影响点成分的影响点成分的影响点成分的影响7979合金元素对合金元素对合金元素对合金元素对A1A1线的影响线的影响线的影响线的影响8080三、合金元素对钢热处理的影响三、合金元素对钢热处理的影响1 1合金元素对加热转变的影响合金元素对加热转变的影响合金元素对加热转变的影响合金元素对加热转变的影响n n 对奥氏体形成速度的影响对奥氏体形成速度的影响对奥氏体形成速度的影响对奥氏体形成速度的影响a a、大多数合金元素会减缓奥氏体化过程，而、大多数合金元素会减缓奥氏体化过程，而、大多数合金元素会减缓奥氏体化过程，而、大多数合金元素会减缓奥氏体化过程，而CoCo、NiNi等部分非碳化物使奥氏体的形成速度加快。等部分非碳化物使奥氏体的形成速度加快。等部分非碳化物使奥氏体的形成速度加快。等部分非碳化物使奥氏体的形成速度加快。b b、 AlAl、SiSi、MnMn等对奥氏体形成速度影响不大。等对奥氏体形成速度影响不大。等对奥氏体形成速度影响不大。等对奥氏体形成速度影响不大。 8181n n对奥氏体晶粒大小的影响对奥氏体晶粒大小的影响对奥氏体晶粒大小的影响对奥氏体晶粒大小的影响a a、强碳化物形成元素、强碳化物形成元素、强碳化物形成元素、强碳化物形成元素MoMo、WW、V V、TiTi等抑制奥氏等抑制奥氏等抑制奥氏等抑制奥氏体晶粒长大；体晶粒长大；体晶粒长大；体晶粒长大；其中以钛的作用最强。其中以钛的作用最强。其中以钛的作用最强。其中以钛的作用最强。b b、非碳化物形成元素、非碳化物形成元素、非碳化物形成元素、非碳化物形成元素SiSi、CoCo、NiNi等阻止奥氏体等阻止奥氏体等阻止奥氏体等阻止奥氏体晶粒长大的作用减弱。晶粒长大的作用减弱。晶粒长大的作用减弱。晶粒长大的作用减弱。c c、 MnMn、P P具有促进奥氏体晶粒长大的倾向。具有促进奥氏体晶粒长大的倾向。具有促进奥氏体晶粒长大的倾向。具有促进奥氏体晶粒长大的倾向。82822、合金元素对冷却转变的影响、合金元素对冷却转变的影响n n 除除除除CoCo外外外外, ,几乎所有合金元素都增大过冷奥氏体的几乎所有合金元素都增大过冷奥氏体的几乎所有合金元素都增大过冷奥氏体的几乎所有合金元素都增大过冷奥氏体的稳定性，推迟珠光体类型组织的转变，使稳定性，推迟珠光体类型组织的转变，使稳定性，推迟珠光体类型组织的转变，使稳定性，推迟珠光体类型组织的转变，使C C曲线曲线曲线曲线右移，右移，右移，右移， 即即即即提高钢的淬透性提高钢的淬透性提高钢的淬透性提高钢的淬透性。n n提高淬透性的能力（由强到弱）：提高淬透性的能力（由强到弱）：提高淬透性的能力（由强到弱）：提高淬透性的能力（由强到弱）：MoMo、MnMn、WW、CrCr、NiNi、SiSi、V V。8383合金元素对合金元素对C曲线的影响曲线的影响8484n n必须指出，加入的合金元素，只有完全溶于奥氏体时，才能必须指出，加入的合金元素，只有完全溶于奥氏体时，才能必须指出，加入的合金元素，只有完全溶于奥氏体时，才能必须指出，加入的合金元素，只有完全溶于奥氏体时，才能提高淬透性。如果未完全溶解，则碳化物会成为珠光体的核提高淬透性。如果未完全溶解，则碳化物会成为珠光体的核提高淬透性。如果未完全溶解，则碳化物会成为珠光体的核提高淬透性。如果未完全溶解，则碳化物会成为珠光体的核心，反而心，反而心，反而心，反而降低钢的淬透性降低钢的淬透性降低钢的淬透性降低钢的淬透性。另外，两种或多种合金元素的同。另外，两种或多种合金元素的同。另外，两种或多种合金元素的同。另外，两种或多种合金元素的同时加入时加入时加入时加入( (如铬锰钢、铬镍钢等如铬锰钢、铬镍钢等如铬锰钢、铬镍钢等如铬锰钢、铬镍钢等) )，比单个元素对淬透性的影响，比单个元素对淬透性的影响，比单个元素对淬透性的影响，比单个元素对淬透性的影响要强得多（要强得多（要强得多（要强得多（多元少量多元少量多元少量多元少量）。）。）。）。n n除除除除CoCo、AlAl外外外外, ,多数合金元素都使多数合金元素都使多数合金元素都使多数合金元素都使MsMs和和和和MfMf点下降点下降点下降点下降。其作用大。其作用大。其作用大。其作用大小的次序是：小的次序是：小的次序是：小的次序是：MnMn、CrCr、NiNi、MoMo、WW、SiSi。其中。其中。其中。其中MnMn的作用的作用的作用的作用最强，最强，最强，最强，SiSi实际上无影响。实际上无影响。实际上无影响。实际上无影响。n nMsMs和和和和MfMf点的下降，使淬火后钢中点的下降，使淬火后钢中点的下降，使淬火后钢中点的下降，使淬火后钢中残余奥氏体量增多残余奥氏体量增多残余奥氏体量增多残余奥氏体量增多。残余。残余。残余。残余奥氏体量过多时，可进行冷处理奥氏体量过多时，可进行冷处理奥氏体量过多时，可进行冷处理奥氏体量过多时，可进行冷处理( (冷至冷至冷至冷至MfMf点以下点以下点以下点以下) )，以使其转，以使其转，以使其转，以使其转变为马氏体变为马氏体变为马氏体变为马氏体; ;或进行多次回火，这时残余奥氏体因析出或进行多次回火，这时残余奥氏体因析出或进行多次回火，这时残余奥氏体因析出或进行多次回火，这时残余奥氏体因析出合金合金合金合金碳化物碳化物碳化物碳化物会使会使会使会使MsMs、MfMf点上升，并在冷却过程中转变为马氏体点上升，并在冷却过程中转变为马氏体点上升，并在冷却过程中转变为马氏体点上升，并在冷却过程中转变为马氏体或贝氏体或贝氏体或贝氏体或贝氏体( (即发生所谓二次淬火即发生所谓二次淬火即发生所谓二次淬火即发生所谓二次淬火) )。8585提高回火稳定性提高回火稳定性淬火钢回火过程中抵抗硬度下降的能力称为淬火钢回火过程中抵抗硬度下降的能力称为回火稳回火稳定性定性。产生二次硬化产生二次硬化含含W、Mo、Cr、V钢淬火后回火时钢淬火后回火时,硬度不仅不下硬度不仅不下降，反而升高的现象称降，反而升高的现象称二次硬化二次硬化。（。（析出细小、弥散的化析出细小、弥散的化合物，如合物，如Mo2C、W2C、VC） 防止第二类回火脆性防止第二类回火脆性含含Mn、Cr、Ni、Si的合金结构钢，的合金结构钢，在在450600范范围内回火时应采取围内回火时应采取快冷工艺快冷工艺。3 3、合金元素对淬火钢回火转变的影响、合金元素对淬火钢回火转变的影响、合金元素对淬火钢回火转变的影响、合金元素对淬火钢回火转变的影响86866.2.3合金结构钢合金结构钢n n低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢n n渗碳钢渗碳钢n n调质钢调质钢n n超高强度钢超高强度钢n n弹簧钢弹簧钢n n滚动轴承钢滚动轴承钢8787一、低合金高强度结构钢一、低合金高强度结构钢1、性能要求、性能要求:高强度高强度高强度高强度:s:s300MPa300MPa足够的塑性及韧性足够的塑性及韧性足够的塑性及韧性足够的塑性及韧性：要求延伸率为：要求延伸率为：要求延伸率为：要求延伸率为15%15%20%20%，室，室，室，室温冲击韧性大于温冲击韧性大于温冲击韧性大于温冲击韧性大于60J/cm60J/cm2 280J/cm80J/cm2 2。良好焊接性能良好焊接性能良好焊接性能良好焊接性能。低的冷脆转变温度。低的冷脆转变温度。低的冷脆转变温度。低的冷脆转变温度。 良好的耐蚀性（大气、海洋等环境）良好的耐蚀性（大气、海洋等环境）良好的耐蚀性（大气、海洋等环境）良好的耐蚀性（大气、海洋等环境）88882、成分特点与合金化原则：、成分特点与合金化原则： 低低低低C C: :0.2%0.2% 主加元素主加元素主加元素主加元素：以：以：以：以MnMn为主，固溶强化为主，固溶强化为主，固溶强化为主，固溶强化 辅加元素辅加元素辅加元素辅加元素：V V，NbNb，TiTi等元素细化晶粒，还可等元素细化晶粒，还可等元素细化晶粒，还可等元素细化晶粒，还可以达到弥散强化的效果；以达到弥散强化的效果；以达到弥散强化的效果；以达到弥散强化的效果； 特殊性能添加特殊元素特殊性能添加特殊元素特殊性能添加特殊元素特殊性能添加特殊元素：CuCu、P P提高大气中的提高大气中的提高大气中的提高大气中的耐蚀性；耐蚀性；耐蚀性；耐蚀性；CrCr、NiNi，TiTi和稀土元素进一步提高耐和稀土元素进一步提高耐和稀土元素进一步提高耐和稀土元素进一步提高耐蚀性；稀土元素还可以改善韧性和工艺性能。蚀性；稀土元素还可以改善韧性和工艺性能。蚀性；稀土元素还可以改善韧性和工艺性能。蚀性；稀土元素还可以改善韧性和工艺性能。 8989压力容器压力容器南京长江大桥南京长江大桥3、热处理：、热处理：热轧空冷后使用热轧空冷后使用4、使用状态下组织：、使用状态下组织：F+P细细5、典型钢号及其应用：、典型钢号及其应用：低强度级别低强度级别低强度级别低强度级别: :16Mn16Mn一般工程结构一般工程结构一般工程结构一般工程结构中等强度级别中等强度级别中等强度级别中等强度级别: :15MnVN15MnVN大型桥梁，大型桥梁，大型桥梁，大型桥梁，锅炉，船舶，焊接结构。锅炉，船舶，焊接结构。锅炉，船舶，焊接结构。锅炉，船舶，焊接结构。 高强度级别（高强度级别（高强度级别（高强度级别（500MPa500MPa） : :18MnMoNb18MnMoNb高压锅炉，高压容器高压锅炉，高压容器高压锅炉，高压容器高压锅炉，高压容器9090二、渗碳钢二、渗碳钢1、性能要求：、性能要求： 表硬里韧表硬里韧表硬里韧表硬里韧 良好淬透性和渗碳能力良好淬透性和渗碳能力良好淬透性和渗碳能力良好淬透性和渗碳能力2、成分特点：、成分特点：低碳低碳低碳低碳(0.10.25%C)(0.10.25%C)CrCr、MnMn、NiNi、B B：提高淬透性：提高淬透性：提高淬透性：提高淬透性 WW、MoMo、TiTi、VV：细化晶粒：细化晶粒：细化晶粒：细化晶粒渗碳件渗碳件渗渗碳碳回回火火炉炉91913、常用钢号及用途、常用钢号及用途低淬透性钢：低淬透性钢：低淬透性钢：低淬透性钢：2020、20Cr20Cr。用于受。用于受。用于受。用于受力小的耐磨件，如柴油机的活力小的耐磨件，如柴油机的活力小的耐磨件，如柴油机的活力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴等。塞销、凸轮轴等。塞销、凸轮轴等。塞销、凸轮轴等。中淬透性钢：中淬透性钢：中淬透性钢：中淬透性钢：20CrMnTi20CrMnTi。用于中。用于中。用于中。用于中等载荷的耐磨件，如变速箱齿等载荷的耐磨件，如变速箱齿等载荷的耐磨件，如变速箱齿等载荷的耐磨件，如变速箱齿轮。轮。轮。轮。高淬透性钢：高淬透性钢：高淬透性钢：高淬透性钢：18Cr2Ni4WA18Cr2Ni4WA和和和和20Cr2Ni4A20Cr2Ni4A。用于大载荷的耐。用于大载荷的耐。用于大载荷的耐。用于大载荷的耐磨件，如柴油机曲轴。磨件，如柴油机曲轴。磨件，如柴油机曲轴。磨件，如柴油机曲轴。 柴油机曲轴柴油机曲轴活塞销活塞销(20Cr)929220CrMnTi钢制造齿轮的热处理工艺曲线钢制造齿轮的热处理工艺曲线93934、渗碳钢的热处理、渗碳钢的热处理渗碳件的加工工艺路线为渗碳件的加工工艺路线为渗碳件的加工工艺路线为渗碳件的加工工艺路线为：下料下料下料下料锻造锻造锻造锻造正火正火正火正火加工加工加工加工 齿形齿形齿形齿形渗碳渗碳渗碳渗碳预冷淬火（直接淬火、一次淬火，预冷淬火（直接淬火、一次淬火，预冷淬火（直接淬火、一次淬火，预冷淬火（直接淬火、一次淬火，二次淬火）二次淬火）二次淬火）二次淬火） + +低温回火低温回火低温回火低温回火磨齿磨齿磨齿磨齿正火目的正火目的正火目的正火目的: :调整硬度，便于切削加工。（调整硬度，便于切削加工。（调整硬度，便于切削加工。（调整硬度，便于切削加工。（S+FS+F）预冷目的预冷目的预冷目的预冷目的: :减少淬火变形，同时析出二次渗碳体，淬减少淬火变形，同时析出二次渗碳体，淬减少淬火变形，同时析出二次渗碳体，淬减少淬火变形，同时析出二次渗碳体，淬火后减少残余奥氏体量。火后减少残余奥氏体量。火后减少残余奥氏体量。火后减少残余奥氏体量。9494（1）直接淬火直接淬火： 渗碳后，出炉预冷到略高于渗碳后，出炉预冷到略高于Ar3后淬火，后淬火，再低温回火。再低温回火。 奥氏体晶粒大，马氏体粗，残余奥氏体晶粒大，马氏体粗，残余A多，耐磨性低，变形大。多，耐磨性低，变形大。只适用于耐磨性要求低和承载低的零件。只适用于耐磨性要求低和承载低的零件。（2）一次淬火一次淬火：渗碳出炉缓冷后，再加热到淬火温度后淬火渗碳出炉缓冷后，再加热到淬火温度后淬火+低温回火。低温回火。心部要求高时心部要求高时AC3以上以上30-50表面要求高时表面要求高时AC1以上以上30-50（3）二次淬火二次淬火：第一次，改变心部组织第一次，改变心部组织及消除表层网状渗碳体及消除表层网状渗碳体AC3以上以上30-50 第二次，细化表面组织第二次，细化表面组织AC1以上以上30-50得细片得细片M粒状碳化物粒状碳化物渗碳后的热处理：淬火渗碳后的热处理：淬火+低温回火（低温回火（160-180）95955、使用状态下组织、使用状态下组织表层：高碳表层：高碳M回回+颗粒状合金碳化物颗粒状合金碳化物+A(少量少量)心部：低碳心部：低碳M回回+F（淬透）；（淬透）；S+F（未淬透）（未淬透）9696三、调质钢三、调质钢调质处理调质处理调质处理调质处理 =淬火淬火淬火淬火 +高温回火高温回火高温回火高温回火1、性能要求：、性能要求：综合性能好，能满足多种和较复杂的受力条件综合性能好，能满足多种和较复杂的受力条件综合性能好，能满足多种和较复杂的受力条件综合性能好，能满足多种和较复杂的受力条件 2、成分特点与合金化原则：、成分特点与合金化原则： 中中中中C C：0.3%0.3%0.50%0.50%，以，以，以，以0.40.4左右为主左右为主左右为主左右为主加入加入加入加入提高淬透性提高淬透性提高淬透性提高淬透性元素元素元素元素NiNi，SiSi，CrCr，MnMn，BB加入加入加入加入MoMo，WW消除回火脆性消除回火脆性消除回火脆性消除回火脆性细化晶粒细化晶粒细化晶粒细化晶粒：TiTi、V V97973、常用钢号及用途、常用钢号及用途低淬透性低淬透性低淬透性低淬透性（油淬临界直径（油淬临界直径（油淬临界直径（油淬临界直径30-40mm30-40mm）: :40Cr40Cr，40MnB40MnB一般尺寸重要零件一般尺寸重要零件一般尺寸重要零件一般尺寸重要零件, , 如齿轮，主轴如齿轮，主轴如齿轮，主轴如齿轮，主轴中淬透性中淬透性中淬透性中淬透性（油淬临界直径（油淬临界直径（油淬临界直径（油淬临界直径40-60mm40-60mm）: :35CrMo35CrMo截面尺寸较大零件截面尺寸较大零件截面尺寸较大零件截面尺寸较大零件, ,如曲轴，连杆如曲轴，连杆如曲轴，连杆如曲轴，连杆 高淬透性高淬透性高淬透性高淬透性（油淬临界直径（油淬临界直径（油淬临界直径（油淬临界直径60-100mm60-100mm）: : 40CrNiMo40CrNiMo大大大大截截截截面面面面重重重重载载载载重重重重要要要要零零零零件件件件, ,如如如如汽汽汽汽轮轮轮轮机机机机主主主主轴轴轴轴、叶叶叶叶轮轮轮轮、航航航航空空空空发发发发动动动动机机机机轴轴轴轴圆圆锥锥齿齿轮轮9898 40Cr40Cr钢制造连杆螺栓的热处理工艺曲线钢制造连杆螺栓的热处理工艺曲线钢制造连杆螺栓的热处理工艺曲线钢制造连杆螺栓的热处理工艺曲线99994、热处理及组织特点、热处理及组织特点40Cr40Cr传动轴的加工工艺路线为：下料传动轴的加工工艺路线为：下料传动轴的加工工艺路线为：下料传动轴的加工工艺路线为：下料锻造锻造锻造锻造退火退火退火退火 粗机加工粗机加工粗机加工粗机加工调质调质调质调质精机加工精机加工精机加工精机加工装配装配装配装配预备热处理目的：预备热处理目的：预备热处理目的：预备热处理目的：改善锻造组织，消除缺陷，细化改善锻造组织，消除缺陷，细化改善锻造组织，消除缺陷，细化改善锻造组织，消除缺陷，细化晶粒；调整硬度，便于切削加工晶粒；调整硬度，便于切削加工晶粒；调整硬度，便于切削加工晶粒；调整硬度，便于切削加工；为淬火作好；为淬火作好；为淬火作好；为淬火作好组织准备组织准备组织准备组织准备 。调质目的：调质目的：调质目的：调质目的：830830加热加热加热加热+ +油淬油淬油淬油淬+525+525回火回火回火回火+ +水冷（防水冷（防水冷（防水冷（防止第二类回火脆性），获得良好综合力学性能。止第二类回火脆性），获得良好综合力学性能。止第二类回火脆性），获得良好综合力学性能。止第二类回火脆性），获得良好综合力学性能。使用状态下的组织为：使用状态下的组织为：S回回100100四、弹簧钢四、弹簧钢1、性能要求、性能要求(储存能量或缓和冲击的零件储存能量或缓和冲击的零件)高的高的高的高的 e e、 s s/b b、 -1-1；足够的韧性；足够的韧性；足够的韧性；足够的韧性2、成分特点：、成分特点：中高碳中高碳中高碳中高碳碳素弹簧钢为碳素弹簧钢为碳素弹簧钢为碳素弹簧钢为0.60.6 0.9%C0.9%C；合金弹簧钢为；合金弹簧钢为；合金弹簧钢为；合金弹簧钢为0.450.45 0.7%C0.7%C合金元素作用：合金元素作用：合金元素作用：合金元素作用： 提高淬透性、强化铁素体：提高淬透性、强化铁素体：提高淬透性、强化铁素体：提高淬透性、强化铁素体：MnMn、SiSi 提高提高提高提高 s s/ / b b：SiSi 细化晶粒细化晶粒细化晶粒细化晶粒, ,提高回火抗力：提高回火抗力：提高回火抗力：提高回火抗力： CrCr、V V、WW101101汽车板簧汽车板簧大型热卷弹簧大型热卷弹簧3、常用钢号及用途、常用钢号及用途 以以以以SiSi，MnMn合金化：合金化：合金化：合金化：65Mn65Mn，60Si2Mn60Si2Mn。用于汽。用于汽。用于汽。用于汽车、拖拉机、机车的板簧和车、拖拉机、机车的板簧和车、拖拉机、机车的板簧和车、拖拉机、机车的板簧和螺旋弹簧。螺旋弹簧。螺旋弹簧。螺旋弹簧。 以以以以CrCr，V V，WW合金化：合金化：合金化：合金化：耐热的弹簧用耐热的弹簧用耐热的弹簧用耐热的弹簧用50CrVA50CrVA。 350350400400温度下承受重温度下承受重温度下承受重温度下承受重载的较大型弹簧。如阀门弹载的较大型弹簧。如阀门弹载的较大型弹簧。如阀门弹载的较大型弹簧。如阀门弹簧、高速柴油机气门弹簧。簧、高速柴油机气门弹簧。簧、高速柴油机气门弹簧。簧、高速柴油机气门弹簧。1021024、热处理及组织特点、热处理及组织特点 热成型弹簧：热成型弹簧：热成型弹簧：热成型弹簧：热成型法弯曲成型热成型法弯曲成型热成型法弯曲成型热成型法弯曲成型淬火淬火淬火淬火+ +中温回火中温回火中温回火中温回火喷丸喷丸喷丸喷丸用于大截面弹簧（用于大截面弹簧（用于大截面弹簧（用于大截面弹簧（ 10mm10mm）。）。）。）。使用状态下的组织：使用状态下的组织：使用状态下的组织：使用状态下的组织：T T回回回回。 冷成型弹簧：冷成型弹簧：冷成型弹簧：冷成型弹簧：冷拔冷拔冷拔冷拔冷成型冷成型冷成型冷成型定型处理定型处理定型处理定型处理用于用于用于用于 60HRC60。n n 高耐磨性高耐磨性高耐磨性高耐磨性：耐磨性不仅取决于硬度，同时还与钢中：耐磨性不仅取决于硬度，同时还与钢中：耐磨性不仅取决于硬度，同时还与钢中：耐磨性不仅取决于硬度，同时还与钢中硬质相的性质、数量、大小和分布有关。硬质相的性质、数量、大小和分布有关。硬质相的性质、数量、大小和分布有关。硬质相的性质、数量、大小和分布有关。n n 高热硬性（或红硬性）高热硬性（或红硬性）高热硬性（或红硬性）高热硬性（或红硬性）：热硬性是指钢在高温下保：热硬性是指钢在高温下保：热硬性是指钢在高温下保：热硬性是指钢在高温下保持高硬度的能力。要求高的热硬性是为了防止刀持高硬度的能力。要求高的热硬性是为了防止刀持高硬度的能力。要求高的热硬性是为了防止刀持高硬度的能力。要求高的热硬性是为了防止刀具在高速切削时因摩擦升温而软化。具在高速切削时因摩擦升温而软化。具在高速切削时因摩擦升温而软化。具在高速切削时因摩擦升温而软化。n n 足够的韧性足够的韧性足够的韧性足够的韧性：避免刃具在受冲击震动时发生崩刃或：避免刃具在受冲击震动时发生崩刃或：避免刃具在受冲击震动时发生崩刃或：避免刃具在受冲击震动时发生崩刃或脆断。脆断。脆断。脆断。 111111板牙板牙丝锥丝锥2、低合金工具钢、低合金工具钢在碳素工具钢基础上加入在碳素工具钢基础上加入在碳素工具钢基础上加入在碳素工具钢基础上加入CrCr、MnMn、SiSi、WW、V V等少等少等少等少量合金元素量合金元素量合金元素量合金元素 (35%)(35%)形成。形成。形成。形成。(1)成分特点：成分特点：n n高碳：高碳：高碳：高碳：0.851.5%C0.851.5%Cn n合金元素作用：合金元素作用：合金元素作用：合金元素作用：a. a. 提高淬透性提高淬透性提高淬透性提高淬透性: :CrCr、MnMn、SiSi b. b.SiSi提高回火稳定性提高回火稳定性提高回火稳定性提高回火稳定性c. c. 提高耐磨性、细化晶粒提高耐磨性、细化晶粒提高耐磨性、细化晶粒提高耐磨性、细化晶粒: :WW、V V 112112(2)热处理及组织热处理及组织pp低合金工具钢的热处理特点低合金工具钢的热处理特点低合金工具钢的热处理特点低合金工具钢的热处理特点基本与碳素工具钢相基本与碳素工具钢相基本与碳素工具钢相基本与碳素工具钢相同同同同。pp预备热处理预备热处理预备热处理预备热处理：球化退火，：球化退火，：球化退火，：球化退火，最终热处理最终热处理最终热处理最终热处理：淬火加低：淬火加低：淬火加低：淬火加低温回火，使用状态下的组织：温回火，使用状态下的组织：温回火，使用状态下的组织：温回火，使用状态下的组织：MM回回回回+ +颗粒状碳化物颗粒状碳化物颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A+A（少量）（少量）（少量）（少量） 。pp与碳素工具钢不同的是，由于加入了合金元素，与碳素工具钢不同的是，由于加入了合金元素，与碳素工具钢不同的是，由于加入了合金元素，与碳素工具钢不同的是，由于加入了合金元素，钢的钢的钢的钢的淬透性提高淬透性提高淬透性提高淬透性提高，因此可采用，因此可采用，因此可采用，因此可采用油淬油淬油淬油淬，淬火后的硬，淬火后的硬，淬火后的硬，淬火后的硬度与碳素工具钢都处在同一范围，但淬火变形、度与碳素工具钢都处在同一范围，但淬火变形、度与碳素工具钢都处在同一范围，但淬火变形、度与碳素工具钢都处在同一范围，但淬火变形、开裂倾向小。开裂倾向小。开裂倾向小。开裂倾向小。pp切削温度可达切削温度可达切削温度可达切削温度可达250250，仍属于低速切削刃具钢。，仍属于低速切削刃具钢。，仍属于低速切削刃具钢。，仍属于低速切削刃具钢。113113丝丝锥锥板牙板牙(3) 常用钢号及用途常用钢号及用途n n应用应用应用应用最多的是最多的是最多的是最多的是9SiCr9SiCr。n n用于制造形状复杂、要求变形小用于制造形状复杂、要求变形小用于制造形状复杂、要求变形小用于制造形状复杂、要求变形小的的的的低速刃具低速刃具低速刃具低速刃具，如丝锥、板牙等。，如丝锥、板牙等。，如丝锥、板牙等。，如丝锥、板牙等。 1141143、高速钢、高速钢制造高速切削刀具用钢。制造高速切削刀具用钢。制造高速切削刀具用钢。制造高速切削刀具用钢。 (1)性能特点：性能特点：pp热硬性高热硬性高热硬性高热硬性高，当切削温度达到，当切削温度达到，当切削温度达到，当切削温度达到600600时，硬度仍能保时，硬度仍能保时，硬度仍能保时，硬度仍能保持在持在持在持在HRC55HRC556060以上。以上。以上。以上。pp淬透性高淬透性高淬透性高淬透性高，空冷即可淬火，俗称，空冷即可淬火，俗称，空冷即可淬火，俗称，空冷即可淬火，俗称“ “风钢风钢风钢风钢” ”。 车刀车刀铣刀铣刀钻头钻头115115(2)化学成分特点化学成分特点:高碳高碳0.71.5%:钨钨18%:钼钼5%:铬铬4%:钒钒1.5%:保证高硬度保证高硬度退火状态下形成退火状态下形成M6C碳化碳化物，在物，在560左右回火时左右回火时,弥散析出弥散析出W2C，造成二次，造成二次硬化，提高钢的红硬性。硬化，提高钢的红硬性。1%Mo的作用等同于的作用等同于2%W。提高钢的淬透性、耐回火性和抗氧化性。提高钢的淬透性、耐回火性和抗氧化性。细化晶粒，同时形成细化晶粒，同时形成VC，硬度极高，提，硬度极高，提高钢的硬度和耐磨性。高钢的硬度和耐磨性。高速钢铣刀高速钢铣刀116116W18Cr4V钢的铸态组织钢的铸态组织(3)加工与热处理加工与热处理l加工工艺路线：加工工艺路线：下料下料锻造锻造球化退火球化退火机加工机加工淬火淬火回火回火磨削磨削p锻造锻造l打碎粗大的鱼骨状碳化打碎粗大的鱼骨状碳化物，使其均匀分布于基物，使其均匀分布于基体中。体中。117117W18Cr4V钢的退火组织钢的退火组织pp退火退火退火退火n n高速钢的预备热处理是球化高速钢的预备热处理是球化高速钢的预备热处理是球化高速钢的预备热处理是球化退火。退火。退火。退火。n n降低硬度，便于切加工；为降低硬度，便于切加工；为降低硬度，便于切加工；为降低硬度，便于切加工；为淬火作组织准备。淬火作组织准备。淬火作组织准备。淬火作组织准备。n n退火后组织：退火后组织：退火后组织：退火后组织：S+S+颗粒状碳化物颗粒状碳化物颗粒状碳化物颗粒状碳化物118118pp淬火淬火淬火淬火n n高速钢导热性较差，淬火加热时应在高速钢导热性较差，淬火加热时应在高速钢导热性较差，淬火加热时应在高速钢导热性较差，淬火加热时应在600600650650和和和和800800850850预热二次预热二次预热二次预热二次，以防止变形与开裂。，以防止变形与开裂。，以防止变形与开裂。，以防止变形与开裂。n n高速钢的淬火温度高速钢的淬火温度高速钢的淬火温度高速钢的淬火温度高达高达高达高达1270127012801280，以使更多的，以使更多的，以使更多的，以使更多的合金元素溶入奥氏体中，达到淬火后获得合金元素溶入奥氏体中，达到淬火后获得合金元素溶入奥氏体中，达到淬火后获得合金元素溶入奥氏体中，达到淬火后获得高合金元高合金元高合金元高合金元素含量马氏体素含量马氏体素含量马氏体素含量马氏体的目的。的目的。的目的。的目的。n n淬火温度淬火温度淬火温度淬火温度不宜过高不宜过高不宜过高不宜过高，否则易引起晶粒粗大。，否则易引起晶粒粗大。，否则易引起晶粒粗大。，否则易引起晶粒粗大。n n淬火冷却多采用淬火冷却多采用淬火冷却多采用淬火冷却多采用盐浴分级淬火盐浴分级淬火盐浴分级淬火盐浴分级淬火或或或或油冷油冷油冷油冷，以减少变形，以减少变形，以减少变形，以减少变形和开裂倾向。和开裂倾向。和开裂倾向。和开裂倾向。n n淬火后的组织：淬火后的组织：淬火后的组织：淬火后的组织：M+M+未溶碳化物未溶碳化物未溶碳化物未溶碳化物+A+A（约（约（约（约30%30%）W18Cr4V钢的淬火组织钢的淬火组织119119pp回火回火回火回火n n主要为减少主要为减少主要为减少主要为减少AA，稳定组织，稳定组织，稳定组织，稳定组织 ；消除内应力。；消除内应力。；消除内应力。；消除内应力。n n常采用常采用常采用常采用560560三次回火。三次回火。三次回火。三次回火。60065080085012701280580620分级淬火分级淬火空冷空冷560560560120120【回火时的组织变化回火时的组织变化】由于残余奥氏体中碳和合金由于残余奥氏体中碳和合金元素含量下降及所受马氏体元素含量下降及所受马氏体的压力降低，的压力降低，MS点上升，在点上升，在回火冷却时回火冷却时A转变为转变为M ，使，使硬度提高，产生硬度提高，产生二次硬化二次硬化。W18Cr4V硬度与回火温度关系硬度与回火温度关系析出析出W、Mo、V的碳化物，产生的碳化物，产生二次硬化二次硬化。特殊碳。特殊碳化物化物W2C、Mo2C、VC呈细小弥散状从马氏体中析出，呈细小弥散状从马氏体中析出，这些碳化物很稳定，难以聚集长大，从而提高了钢的这些碳化物很稳定，难以聚集长大，从而提高了钢的硬度，称硬度，称“弥散强化弥散强化”。每次回火加热都使前一次的回火马氏体进行回火。每次回火加热都使前一次的回火马氏体进行回火。121121W18Cr4V钢淬火、回火后的组织钢淬火、回火后的组织pp使用状态下组织使用状态下组织使用状态下组织使用状态下组织M回回+颗粒状合金碳化物颗粒状合金碳化物+A（少量）（少量）122122(4)常用钢号及用途常用钢号及用途W18Cr4VW18Cr4V（18-4-118-4-1）和和和和W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2（6-5-4-26-5-4-2）用于高速切削刃具，如车刀、刨刀、铣刀、钻头等。用于高速切削刃具，如车刀、刨刀、铣刀、钻头等。用于高速切削刃具，如车刀、刨刀、铣刀、钻头等。用于高速切削刃具，如车刀、刨刀、铣刀、钻头等。双双头头钻钻高速钢刀具高速钢刀具123123二、模具钢二、模具钢用以制造用以制造冷热模具冷热模具的钢种的钢种v热作模钢热作模钢:工作温度为工作温度为600以上以上v冷作模钢冷作模钢:工作温度为工作温度为2003001241241.冷作模钢冷作模钢 (1)性能要求性能要求:高的硬度：高的硬度：HRC62高的耐磨性高的耐磨性足够高的韧性与疲劳抗力足够高的韧性与疲劳抗力热处理变形小热处理变形小精密冲压模具精密冲压模具125125Cr12钢钢(2)(2)成分特点成分特点成分特点成分特点pp高碳高碳高碳高碳 (1.42.3%C)(1.42.3%C)；pp高铬高铬高铬高铬 (11.513%Cr)(11.513%Cr)pp合金元素作用：合金元素作用：合金元素作用：合金元素作用：CrCr提高淬透性、耐磨性；提高淬透性、耐磨性；提高淬透性、耐磨性；提高淬透性、耐磨性；MoMo、V V 提高耐磨性，细化晶粒。提高耐磨性，细化晶粒。提高耐磨性，细化晶粒。提高耐磨性，细化晶粒。 Cr12钢钢126126汽车外板冷冲模汽车外板冷冲模(3)(3)加工及热处理加工及热处理加工及热处理加工及热处理n n同同同同高速钢高速钢高速钢高速钢类似。类似。类似。类似。n n最终热处理：淬火最终热处理：淬火最终热处理：淬火最终热处理：淬火+ +低温回火低温回火低温回火低温回火n n使用状态下组织：使用状态下组织：使用状态下组织：使用状态下组织： MM回回回回+ +颗粒状碳化物颗粒状碳化物颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(+A(少量少量少量少量) )(4)常用钢号常用钢号lCr12和和Cr12MoV。l用于制造用于制造冷冲模冷冲模、挤压挤压模模等。等。1271272.热作模具钢热作模具钢n n用于制造使用于制造使用于制造使用于制造使加热金属加热金属加热金属加热金属或或或或液态金属液态金属液态金属液态金属成成成成型的模具，如热锻模、热压模、热型的模具，如热锻模、热压模、热型的模具，如热锻模、热压模、热型的模具，如热锻模、热压模、热挤压模和压铸模等，工作时型腔表挤压模和压铸模等，工作时型腔表挤压模和压铸模等，工作时型腔表挤压模和压铸模等，工作时型腔表面温度可达面温度可达面温度可达面温度可达600600以上。以上。以上。以上。 (1)(1)性能要求性能要求性能要求性能要求n n高温下良好的综合力学性能。高温下良好的综合力学性能。高温下良好的综合力学性能。高温下良好的综合力学性能。n n抗热疲劳性能。抗热疲劳性能。抗热疲劳性能。抗热疲劳性能。 n n高的淬透性和良好的导热性。高的淬透性和良好的导热性。高的淬透性和良好的导热性。高的淬透性和良好的导热性。曲轴模具曲轴模具128128(2)化学成分特点化学成分特点:中碳：中碳：0.50.6%;合金元素合金元素:Cr、Ni、Mn、Mo提高淬透性提高淬透性Cr、Mo提高回火稳定性、耐磨性提高回火稳定性、耐磨性Cr、Mo、W提高抗热疲劳的能力提高抗热疲劳的能力129129(3)热处理特点热处理特点:热锻模钢热锻模钢:5CrMnMo热处理工艺热处理工艺:淬火淬火+550回火回火热处理后的组织热处理后的组织:S回回或或T回回温度时间500820850预冷预冷油冷油冷530550回火回火130130热压模钢热压模钢:3Cr2W8V热处理工艺热处理工艺:淬火淬火+600三次回火三次回火热处理后的组织热处理后的组织:M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A（少量）（少量）汽车四缸压铸模汽车四缸压铸模汽车四缸压铸模汽车四缸压铸模131131三、合金量具钢三、合金量具钢1.性能要求性能要求:高的硬度：高的硬度：HRC62高的耐磨性高的耐磨性高的尺寸稳定性高的尺寸稳定性足够高的心部韧性足够高的心部韧性热处理变形小，尺寸稳定热处理变形小，尺寸稳定良好的耐蚀性良好的耐蚀性卡卡 尺尺量量 规规千分尺千分尺制造各种量具用钢。如千分尺、卡尺、块规、塞规等。制造各种量具用钢。如千分尺、卡尺、块规、塞规等。1321323.热处理特点热处理特点:4.牌号牌号:CrWMn、4Cr13、GCr15、9SiCr、T12A、602.化学成分特点化学成分特点:高碳高碳：0.91.5%合金元素：合金元素：Cr、Mn、Wn n预备热处理采用预备热处理采用预备热处理采用预备热处理采用球化退火球化退火球化退火球化退火或或或或调质调质调质调质处理，因为球状碳处理，因为球状碳处理，因为球状碳处理，因为球状碳 化物稳定性最高。化物稳定性最高。化物稳定性最高。化物稳定性最高。 n n采用下限温度淬火和冷处理，目的是减少采用下限温度淬火和冷处理，目的是减少采用下限温度淬火和冷处理，目的是减少采用下限温度淬火和冷处理，目的是减少AA量。量。量。量。n n回火后进行长时间低温（回火后进行长时间低温（回火后进行长时间低温（回火后进行长时间低温（120150120150）时效处理时效处理时效处理时效处理，以消除内应力。以消除内应力。以消除内应力。以消除内应力。 133133n n不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢 n n耐热钢耐热钢耐热钢耐热钢 n n耐磨钢耐磨钢耐磨钢耐磨钢 6.2.5特殊性能钢特殊性能钢 特特特特殊殊殊殊性性性性能能能能钢钢钢钢是是是是指指在在特特殊殊工工作作条条件件或或特特殊殊环环境境（腐腐蚀蚀、高高温温等等）下下具具有有特特殊殊物理、化学性能的钢。物理、化学性能的钢。不锈钢带不锈钢带耐热钢铸造链条耐热钢铸造链条134134一、不锈钢一、不锈钢在腐蚀介质中具有耐蚀性能的钢。在腐蚀介质中具有耐蚀性能的钢。1.金属的腐蚀金属的腐蚀n化学腐蚀：化学腐蚀：金属在干燥气体或非电解质中的腐蚀。金属在干燥气体或非电解质中的腐蚀。n电化学腐蚀：电化学腐蚀：金属在电解质溶液中的腐蚀，是有电金属在电解质溶液中的腐蚀，是有电流参与作用的腐蚀。流参与作用的腐蚀。化工管道的腐蚀化工管道的腐蚀135135防止电化学腐蚀的措施防止电化学腐蚀的措施防止电化学腐蚀的措施防止电化学腐蚀的措施：n n 获得均匀的单相组织获得均匀的单相组织获得均匀的单相组织获得均匀的单相组织n n 提高合金的电极电位提高合金的电极电位提高合金的电极电位提高合金的电极电位n n 使表面形成致密钝化膜使表面形成致密钝化膜使表面形成致密钝化膜使表面形成致密钝化膜不同组织、成分、应力区域之间都不同组织、成分、应力区域之间都可构成微电池。可构成微电池。电化学腐蚀实质：电化学腐蚀实质：1361362.不锈钢中合金元素的作用不锈钢中合金元素的作用pp低碳：低碳：低碳：低碳：碳高，则降低耐蚀性。碳高，则降低耐蚀性。碳高，则降低耐蚀性。碳高，则降低耐蚀性。ppCrCr：是提高耐蚀性的主要元素。：是提高耐蚀性的主要元素。：是提高耐蚀性的主要元素。：是提高耐蚀性的主要元素。n n 形成稳定致密的形成稳定致密的形成稳定致密的形成稳定致密的CrCr2 2OO3 3氧化膜氧化膜氧化膜氧化膜. .n nCrCr含量大于含量大于含量大于含量大于13%13%时，形成单相铁素体组织。时，形成单相铁素体组织。时，形成单相铁素体组织。时，形成单相铁素体组织。n n 提高基体电极电位。提高基体电极电位。提高基体电极电位。提高基体电极电位。ppNiNi：获得单相奥氏体组织。：获得单相奥氏体组织。：获得单相奥氏体组织。：获得单相奥氏体组织。ppTiTi、NbNb：防止奥氏体不锈钢晶间腐蚀。：防止奥氏体不锈钢晶间腐蚀。：防止奥氏体不锈钢晶间腐蚀。：防止奥氏体不锈钢晶间腐蚀。1371373.常用不锈钢常用不锈钢(1)马氏体不锈钢马氏体不锈钢n n主要为主要为主要为主要为Cr13Cr13型型型型、Cr18Cr18型型型型n n钢号为钢号为钢号为钢号为1Cr134Cr131Cr134Cr13；9Cr189Cr18n n随含碳量提高，强度、硬度提高，耐蚀性下降。随含碳量提高，强度、硬度提高，耐蚀性下降。随含碳量提高，强度、硬度提高，耐蚀性下降。随含碳量提高，强度、硬度提高，耐蚀性下降。1Cr131Cr13、2Cr132Cr13n n热处理：热处理：热处理：热处理：淬火淬火淬火淬火+ +高温回火高温回火高温回火高温回火n n使用状态下的组织：使用状态下的组织：使用状态下的组织：使用状态下的组织：S S回回回回138138汽轮机叶片汽轮机叶片n n性能：性能：性能：性能：耐大气、蒸汽腐蚀及良好的综合力学性能。耐大气、蒸汽腐蚀及良好的综合力学性能。耐大气、蒸汽腐蚀及良好的综合力学性能。耐大气、蒸汽腐蚀及良好的综合力学性能。n n用途：用途：用途：用途：用于要求塑韧性较高的耐蚀件，如汽轮机叶用于要求塑韧性较高的耐蚀件，如汽轮机叶用于要求塑韧性较高的耐蚀件，如汽轮机叶用于要求塑韧性较高的耐蚀件，如汽轮机叶片等。片等。片等。片等。 139139医疗器械医疗器械不锈钢直尺不锈钢直尺3Cr133Cr13、 4Cr134Cr13、9Cr189Cr18n n热处理：热处理：热处理：热处理：淬火淬火淬火淬火+ +低温回火低温回火低温回火低温回火n n使用状态下的组织：使用状态下的组织：使用状态下的组织：使用状态下的组织：MM回回回回n n性能：性能：性能：性能：强度、硬度较高强度、硬度较高强度、硬度较高强度、硬度较高n n用途：用途：用途：用途：用于要求耐蚀、耐磨件，用于要求耐蚀、耐磨件，用于要求耐蚀、耐磨件，用于要求耐蚀、耐磨件，医疗器械、量具等。医疗器械、量具等。医疗器械、量具等。医疗器械、量具等。1401401Cr17削片刀削片刀铁素体不锈钢水加热器铁素体不锈钢水加热器(2)铁素体不锈钢铁素体不锈钢n n低低低低C C0.15%0.15%；CrCr12%30%12%30%n n具有较好的塑性，强度不高，具有较好的塑性，强度不高，具有较好的塑性，强度不高，具有较好的塑性，强度不高，对硝酸、磷酸有较高耐蚀性。对硝酸、磷酸有较高耐蚀性。对硝酸、磷酸有较高耐蚀性。对硝酸、磷酸有较高耐蚀性。uu典型钢号：典型钢号：典型钢号：典型钢号：0Cr130Cr13、1Cr171Cr17等。等。等。等。 a. a. 成分：成分：成分：成分：高铬低碳高铬低碳高铬低碳高铬低碳b. b. 无无无无相变：相变：相变：相变：不能进行热处理不能进行热处理不能进行热处理不能进行热处理强化。强化。强化。强化。c. c. 组织：组织：组织：组织：单相铁素体单相铁素体单相铁素体单相铁素体 141141钢中钢中相相d. d. 性能特点性能特点性能特点性能特点n n耐酸蚀，抗氧化能力强，塑性好，但有耐酸蚀，抗氧化能力强，塑性好，但有耐酸蚀，抗氧化能力强，塑性好，但有耐酸蚀，抗氧化能力强，塑性好，但有脆化倾向脆化倾向脆化倾向脆化倾向：475475脆化：脆化：脆化：脆化：加热到加热到加热到加热到450550450550停留，产生脆化。再停留，产生脆化。再停留，产生脆化。再停留，产生脆化。再加热到加热到加热到加热到600600快冷可消除。快冷可消除。快冷可消除。快冷可消除。 相脆化：相脆化：在在600800长期加热时，析出硬而脆长期加热时，析出硬而脆的的 相（金属间化合物相（金属间化合物FeCr）。）。142142e. e. 用途用途用途用途n n广泛用于硝酸和氮肥工业的耐蚀件。广泛用于硝酸和氮肥工业的耐蚀件。广泛用于硝酸和氮肥工业的耐蚀件。广泛用于硝酸和氮肥工业的耐蚀件。硝酸生产装置硝酸生产装置合成氨生产装置合成氨生产装置143143(3)奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢 a. a. 性能特点：性能特点：性能特点：性能特点：n n具有良好的耐蚀性，冷热加工性及可焊性。具有良好的耐蚀性，冷热加工性及可焊性。具有良好的耐蚀性，冷热加工性及可焊性。具有良好的耐蚀性，冷热加工性及可焊性。n n高的塑韧性，无磁性。高的塑韧性，无磁性。高的塑韧性，无磁性。高的塑韧性，无磁性。 b. 热处理：采用固溶处理。热处理：采用固溶处理。即即加热到加热到1100使碳化物溶解使碳化物溶解后水冷。后水冷。c. 组织：组织：单相奥氏体单相奥氏体不不锈锈钢钢带带144144反应釜反应釜(316L)管板换热器管板换热器(304) 大型化工储罐大型化工储罐(304)d. d. 常用钢种常用钢种常用钢种常用钢种n n1Cr18Ni91Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti。e. e. 用途：用途：用途：用途：广泛用于化工设备及管道。广泛用于化工设备及管道。广泛用于化工设备及管道。广泛用于化工设备及管道。145145晶间腐蚀晶间腐蚀u沿晶粒周界发生腐蚀的现象，危害很大。它是由于沿晶粒周界发生腐蚀的现象，危害很大。它是由于450-850加热或焊接过程中，加热或焊接过程中， Cr23C6析出于晶界，析出于晶界，使晶界附近使晶界附近Cr含量降到含量降到12%以下，在介质以下，在介质作用下发作用下发作用下发作用下发生强烈腐蚀。生强烈腐蚀。生强烈腐蚀。生强烈腐蚀。l l加加加加 TiTi、 NbNb 先于先于先于先于CrCr与与与与C C形成不形成不形成不形成不易溶于奥氏体的碳易溶于奥氏体的碳易溶于奥氏体的碳易溶于奥氏体的碳化物，避免晶界贫化物，避免晶界贫化物，避免晶界贫化物，避免晶界贫CrCr。 146146应力腐蚀应力腐蚀应力腐蚀应力腐蚀uu奥氏体不锈钢易发生应力腐蚀，奥氏体不锈钢易发生应力腐蚀，奥氏体不锈钢易发生应力腐蚀，奥氏体不锈钢易发生应力腐蚀，即在特定合金环境体系中，应即在特定合金环境体系中，应即在特定合金环境体系中，应即在特定合金环境体系中，应力与腐蚀共同作用引起的破坏。力与腐蚀共同作用引起的破坏。力与腐蚀共同作用引起的破坏。力与腐蚀共同作用引起的破坏。n n奥氏体不锈钢易在奥氏体不锈钢易在奥氏体不锈钢易在奥氏体不锈钢易在含含含含ClCl的介质中的介质中的介质中的介质中发生应力腐蚀，裂纹为树枝状。发生应力腐蚀，裂纹为树枝状。发生应力腐蚀，裂纹为树枝状。发生应力腐蚀，裂纹为树枝状。 应应力力腐腐蚀蚀裂裂纹纹(4)复相复相(或双相或双相)不锈钢不锈钢奥氏体奥氏体+铁素体（铁素体（5%-20%）抗应力腐蚀、抗晶间腐蚀和抗焊缝热裂的作用抗应力腐蚀、抗晶间腐蚀和抗焊缝热裂的作用0Cr21Ni5Ti，1Cr21Ni5Ti，00Cr18Ni5Mo3Si2等等147147(5)沉淀硬化不锈钢沉淀硬化不锈钢C0.04%0.13%；Cr15%17%；Ni4%8%超低碳超低碳:保证高的耐蚀性。保证高的耐蚀性。Al、Mo、Ti、Nb:产生沉淀硬化。产生沉淀硬化。热处理方式为热处理方式为:固溶处理（固溶处理（9501050）奥氏体奥氏体冷处理、塑性变形或调整处理（冷处理、塑性变形或调整处理（800）时效处理（时效处理（500）析出金属间化合物沉淀强化。析出金属间化合物沉淀强化。 148148二、耐热钢二、耐热钢在高温下具有抗氧化性和高在高温下具有抗氧化性和高温强度的特殊钢温强度的特殊钢(1)(1)性能要求性能要求性能要求性能要求抗氧化性抗氧化性(热稳定性热稳定性)高温强度高温强度(热强性热强性)蠕变强度蠕变强度持久强度持久强度149149(2)提高钢的耐热性的途径提高钢的耐热性的途径:加入合金元素加入合金元素Cr、Si、Al等，在钢的表面形成等，在钢的表面形成稳定、致密的氧化膜。稳定、致密的氧化膜。(3)提高钢的热强性的途径提高钢的热强性的途径: 固溶强化；（高温时奥氏体强度高于铁素体）固溶强化；（高温时奥氏体强度高于铁素体）固溶强化；（高温时奥氏体强度高于铁素体）固溶强化；（高温时奥氏体强度高于铁素体） 析出强化；（难熔碳化物析出强化；（难熔碳化物析出强化；（难熔碳化物析出强化；（难熔碳化物MCMC、MM6 6C C、MM2323C C6 6等等等等作强化相）作强化相）作强化相）作强化相） 晶界强化。晶界强化。晶界强化。晶界强化。 （加入（加入（加入（加入B B、ZrZr、稀土等）、稀土等）、稀土等）、稀土等）150150飞机发动机飞机发动机过热器(4)(4)成分特点成分特点成分特点成分特点n n低中碳低中碳低中碳低中碳n nCrCr、SiSi、AlAl：提高抗氧化性提高抗氧化性提高抗氧化性提高抗氧化性n nMoMo：提高热强性提高热强性提高热强性提高热强性( (提高再结提高再结提高再结提高再结晶温度晶温度晶温度晶温度) )n nV V、TiTi：弥散强化弥散强化弥散强化弥散强化n nNiNi：获得单相获得单相获得单相获得单相A A组织组织组织组织151151涡轮机机壳涡轮机机壳钢制法兰钢制法兰(5)(5)常用耐热钢常用耐热钢常用耐热钢常用耐热钢 珠光体耐热钢珠光体耐热钢珠光体耐热钢珠光体耐热钢n n常用常用常用常用15CrMo15CrMo、12Cr1MoV12Cr1MoVn n组织组织组织组织:F+P:F+Pn n用途：用途：用途：用途：600600以下的锅炉零件，以下的锅炉零件，以下的锅炉零件，以下的锅炉零件，压力容器，热交换器等。压力容器，热交换器等。压力容器，热交换器等。压力容器，热交换器等。 152152 马氏体耐热钢马氏体耐热钢马氏体耐热钢马氏体耐热钢n n常用常用常用常用1Cr131Cr13、 1Cr11MoV1Cr11MoV、4Cr9Si24Cr9Si2。n n热处理：调质。热处理：调质。热处理：调质。热处理：调质。n n组织：组织：组织：组织： S S回。回。回。回。n n用途：用途：用途：用途：n n1Cr131Cr13、1Cr11MoV1Cr11MoV用于用于用于用于550550以下汽轮机叶片。以下汽轮机叶片。以下汽轮机叶片。以下汽轮机叶片。n n4Cr9Si24Cr9Si2是汽车阀门用钢。是汽车阀门用钢。是汽车阀门用钢。是汽车阀门用钢。 汽轮机叶片汽轮机叶片汽车阀门汽车阀门153153过热器管排过热器管排过热器集箱过热器集箱 奥氏体耐热钢奥氏体耐热钢奥氏体耐热钢奥氏体耐热钢n n常用常用常用常用1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti。n n热处理：固溶处理（或固溶热处理：固溶处理（或固溶热处理：固溶处理（或固溶热处理：固溶处理（或固溶+ +时效处理）时效处理）时效处理）时效处理）n n组织：单相组织：单相组织：单相组织：单相A A。n n用途：工作温度可达用途：工作温度可达用途：工作温度可达用途：工作温度可达750750800800，主要用于比较重要，主要用于比较重要，主要用于比较重要，主要用于比较重要的零件，如燃气轮轮盘、叶的零件，如燃气轮轮盘、叶的零件，如燃气轮轮盘、叶的零件，如燃气轮轮盘、叶片、过热器管道等。片、过热器管道等。片、过热器管道等。片、过热器管道等。 154154三、耐磨钢三、耐磨钢l是指在冲击载荷作用下发生冲击硬化的高锰钢。是指在冲击载荷作用下发生冲击硬化的高锰钢。l牌号为牌号为ZGMn13。(1)成分特点成分特点l高碳：高碳：0.751.45%C。以保持高耐磨性。以保持高耐磨性。l高锰：高锰：1114%Mn。以保证形成奥氏体组织。以保证形成奥氏体组织。高锰钢铸件高锰钢铸件155155(2)热处理及组织热处理及组织l铸态组织为奥氏体铸态组织为奥氏体+碳化物，性能硬而脆。碳化物，性能硬而脆。l热处理：热处理：水韧处理，水韧处理，即将钢加热到即将钢加热到1100，使碳化，使碳化物溶入奥氏体，并进行水淬。物溶入奥氏体，并进行水淬。l室温组织：室温组织：过饱和单相奥氏体。过饱和单相奥氏体。挖掘机挖掘机颚颚式式破破碎碎机机球磨机球磨机156156高锰钢铸件高锰钢铸件l使用时必须伴随着压力和冲击作用。使用时必须伴随着压力和冲击作用。l在压力及冲击作用下，表面奥氏体迅速在压力及冲击作用下，表面奥氏体迅速加工硬化加工硬化，使表面硬度提高到使表面硬度提高到HB500550，获得高耐磨性；心，获得高耐磨性；心部仍为奥氏体组织，具有高耐冲击能力。部仍为奥氏体组织，具有高耐冲击能力。(3)使用及用途使用及用途l水韧处理后，韧性高，硬水韧处理后，韧性高，硬度低（度低（HB180200）。）。157157高锰钢广泛用于既要求耐磨又高锰钢广泛用于既要求耐磨又高锰钢广泛用于既要求耐磨又高锰钢广泛用于既要求耐磨又要求耐冲击的零件。要求耐冲击的零件。要求耐冲击的零件。要求耐冲击的零件。如拖拉机如拖拉机如拖拉机如拖拉机的履带板、球磨机的衬板、破的履带板、球磨机的衬板、破的履带板、球磨机的衬板、破的履带板、球磨机的衬板、破碎机的牙板、挖掘机的铲齿和碎机的牙板、挖掘机的铲齿和碎机的牙板、挖掘机的铲齿和碎机的牙板、挖掘机的铲齿和铁路的道岔等。铁路的道岔等。铁路的道岔等。铁路的道岔等。球磨机衬板球磨机衬板铁路道岔铁路道岔履带履带挖挖掘掘机机铲铲齿齿158158表表:M+碳化物；心碳化物；心:A水韧处理水韧处理Mn:获得单相获得单相A组织组织耐磨钢耐磨钢ZGMn13M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)淬火淬火+高温回火高温回火V:提高耐磨性、热硬性提高耐磨性、热硬性高速钢高速钢W18Cr4VM回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)淬火淬火+高温回火高温回火Mo:细化晶粒，提高耐磨性细化晶粒，提高耐磨性冷作模具钢冷作模具钢Cr12MoVMo:防止高温回火脆性防止高温回火脆性S回回淬火淬火+高温回火高温回火Cr、Ni:提高淬透性，强化提高淬透性，强化F热作模具钢热作模具钢5CrNiMoS S回回回回淬火淬火+高温回火高温回火Cr:提高耐蚀性提高耐蚀性马氏体不锈钢马氏体不锈钢1Cr13M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)淬火淬火+低温回火低温回火Cr:提高淬透性，耐磨性、提高淬透性，耐磨性、耐蚀性耐蚀性滚动轴承钢滚动轴承钢GCr15M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A(少量少量)淬火淬火+低温回火低温回火Cr:提高淬透性提高淬透性低合金工具钢低合金工具钢9SiCrS回回调质处理调质处理Cr:提高淬透性，强化提高淬透性，强化F调质钢调质钢40Cr表表:M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A心心:M回回+F渗碳渗碳+淬火淬火+低低温回火温回火Cr:提高淬透性，强化提高淬透性，强化F渗碳钢渗碳钢20CrT回回淬火淬火+中温回火中温回火Mn:提高淬透性，强化提高淬透性，强化F弹簧钢弹簧钢65MnF+P热轧空冷热轧空冷Mn:强化强化F，增加，增加P量，降量，降低冷脆转变温度低冷脆转变温度低合金高强低合金高强度结构钢度结构钢Q345使用状态下组织使用状态下组织热处理特点热处理特点合金元素的主要作用合金元素的主要作用钢钢种种钢钢号号A固溶处理固溶处理Ti:防止晶间腐蚀防止晶间腐蚀不锈钢不锈钢1Cr18Ni9Ti