1、第一節(jié)    金屬一、    金屬的特性固態(tài)金屬的特性主要表現(xiàn)在不透明、有光澤、有延展性、有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，并隨著溫度的升高，金屬的導(dǎo)電性降低，電阻率增大，這是金屬獨有的一個特 點，而非金屬與此相反?；瘜W(xué)元素周期表中105種元素，其中83種為金屬元素，在這其中有71種為天然元素，12種為人工方法獲得。二、    金屬原子結(jié)構(gòu)特點金屬原子結(jié)構(gòu)特點是最外層電子數(shù)很少，一般只有一、二個，且與原子核的結(jié)合力較弱，容易脫離原子核的束縛變成自由電子，而金屬原子則變成正離子。鋼中的Fe、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、W、Mo等為過渡族金屬

2、，其特點除上述外，在次外層尚未填滿電子的情況下，最外層就先填充了電子。所以， 過渡族金屬原子不僅容易丟失最外層電子，也易丟失次外層的一、二個電子，即化合價可變現(xiàn)象（例如Fe3O4、FeO）。而過渡族金屬原子互相結(jié)合時，不僅 最外層電子參與結(jié)合，次外層電子也參與結(jié)合，所以其原子的結(jié)合力特別強(qiáng)，宏觀上表現(xiàn)為其金屬的熔點高、強(qiáng)度大。三、    金屬鍵金屬原子間的結(jié)合鍵（使原子緊湊而規(guī)則地排列在一起）稱為金屬鍵。金屬原子越靠近，相互作用越強(qiáng)，靠近到一定程度，相鄰原子的最外電子層發(fā)生交疊，價電子的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化，原來單個原子中的每一個價電子能級，都分裂成 許多個不連續(xù)的新能級，形成

3、一個“能帶”。這樣一來，每個金屬原子的價電子層都變成很寬的彼此交疊的能帶，成為所有價電子的“公共通道”。每個原子的價電 子不再只圍繞自己的原子核轉(zhuǎn)動，而是在所有原子之間運(yùn)動，成為“公有化”的自由電子。價電子被公有化后的金屬原子就成為正離子，而自由電子則好象一種氣體 充滿其間，被稱為“電子氣”。帶負(fù)電的自由電子與帶正電的金屬正離子之間產(chǎn)生靜電吸引力，使金屬原子結(jié)合在一起。這就是金屬鍵的本質(zhì)。圖1-1給出了金屬鍵的模型。在實際的固態(tài)金屬中，并非所有的金屬原子都變成了正離子，而是絕大部分處于正離子狀態(tài)，還有小部分仍處于中性原子狀態(tài)，并且金屬原子的這種狀態(tài)也是在不斷地變化的。了解了金屬鍵的本質(zhì)，就可以

4、比較深刻地理解固態(tài)金屬的一些特性。（1）在外加電場作用下，固態(tài)金屬中的自由電子能夠沿電場方向加速運(yùn)動，所以金屬具有良好的導(dǎo)電性。典型鐵碳合金的平衡結(jié)晶根據(jù)鐵碳合金的含C量及組織不同，可分為三類。（1）純鐵（含C0.0218%）組織鐵素體（2）鋼（含C0.0218%2.11%）高溫組織為單相A，具有良好塑性，根據(jù)室溫組織不同，分為三類：亞共析鋼（含C0.77%組織鐵素體+珠光體    共析鋼（含C 0.77%）組織珠光體過共析鋼（含C0.77%）組織珠光體+滲碳體（3）白口鐵（含C 2.116.60%）    結(jié)晶時都有共晶轉(zhuǎn)變，有良好的鑄造性能，根據(jù)室溫

5、組織不同，分為三類：亞共晶白口鐵（含C4.3%組織珠光體+滲碳體+萊氏體共晶白口鐵（含C 4.3%）組織萊氏體共晶白口鐵（含C4.3%）組織滲碳體+萊氏體珠光體組織特征為層片狀的鐵素體和滲碳體構(gòu)成，鐵素體數(shù)量多于滲碳體，故可說是在F基體上分布著片狀滲碳體。含C量對鐵碳合金平衡組織和性能的影響（1）含C量對組織的影響隨著含C量的增加，組織中的Fe3C數(shù)量增加，且存在形式也發(fā)生變化，由分布在F基體內(nèi)（作為P）變?yōu)榉植荚贏晶界上（二次Fe3C），當(dāng)形成萊氏體時，滲碳體已作為基體出現(xiàn)。（2）含C量對機(jī)械性能的影響Fe3C是強(qiáng)化相。如果基體是F，F(xiàn)e3C數(shù)量越多，分布越均勻，材料強(qiáng)度就越高。但當(dāng)這種又硬

6、又脆的Fe3C相分布在晶界、特別作為基體時，材料的塑性和韌性就大大下降。含C量對機(jī)械性能的影響突出表現(xiàn)在對合金抗拉強(qiáng)度和沖擊韌性的影響。含C量為0.02180.77%的亞共析鋼，隨著含C量的增加，P數(shù)量相應(yīng)增加，鋼的硬度、強(qiáng)度直線上升，而塑性指標(biāo)（、）和韌性相應(yīng)降低。含C量為0.77%的共析鋼，組織為片層狀珠光體，具有較高的強(qiáng)度和適中的塑性，但韌性值較低。過共析鋼，組織為珠光體+二次滲碳體，隨著含C量的增加，F(xiàn)e3C數(shù)量增加，并形成網(wǎng)狀分布，其脆性增大。為保證鐵碳合金具有適當(dāng)?shù)乃苄院晚g性，對碳素鋼、普通低、中合金鋼來說，其滲碳體相的數(shù)量不應(yīng)過多，一般含C量不超過1.3%。鋼的熱處理熱處理是一種

7、重要的金屬加工工藝，在機(jī)械制造工業(yè)中被廣泛地應(yīng)用著。鋼的熱處理工藝特點是：把鋼在固態(tài)下加熱到預(yù)定的溫度，保溫預(yù)定的的時間，然后以預(yù)定的方式冷卻下來。通過這樣一個工藝過程，使鋼的性能發(fā)生預(yù)期的變化。熱處理的目的在于改變鋼的性能，即改善鋼的工藝性能和提高鋼的使用性能。例如，高速鋼鉆頭，先經(jīng)熱處理，降低材料硬度，才能進(jìn)行切削加工成鉆頭，后經(jīng)熱處理，提高鉆頭的硬度和耐磨性，才能使用鉆削其它金屬。前后熱處理要求的性能不同。熱處理改變鋼的性能，是通過改變鋼的組織來決定的。鋼中組織轉(zhuǎn)變的規(guī)律，就是熱處理的原理。根據(jù)熱處理原理制訂的溫度、時間、介質(zhì)等參數(shù)，就是熱處理工藝。第一節(jié)  鋼的臨界溫度從鐵碳

8、合金相圖中知道，碳素鋼在加熱和冷卻過程中，經(jīng)過PSK（A1）線，發(fā)生珠光體向奧氏體的相互轉(zhuǎn)變，經(jīng)過GS（A3）線，發(fā)生鐵素體向奧氏體的相互 轉(zhuǎn)變，經(jīng)過ES（Acm）線，發(fā)生滲碳體向奧氏體的轉(zhuǎn)變。所以任一含碳量的碳素鋼，其在緩慢加熱和冷卻過程中固態(tài)組織轉(zhuǎn)變的臨界點，就是依據(jù)A1、A3和 Acm線確定。共析鋼僅有一個臨界點A1，亞共析鋼有兩個臨界點A1和A3點，過共析鋼也有兩個臨界點A1和Acm點。A1、A3和Acm均為平衡臨界 點，實際轉(zhuǎn)變過程不可能在平衡臨界點進(jìn)行，為示區(qū)別，將加熱轉(zhuǎn)變點以C表示，冷卻轉(zhuǎn)變點以r表示。          

9、0;       開始轉(zhuǎn)變AC1加熱時  P    A  溫度                  開始轉(zhuǎn)變Ar1冷卻時  A    P  溫度                  全部轉(zhuǎn)變AC3加熱時  F    A  終了溫度      &

10、#160;           開始析出Ar3冷卻時  A    F  溫度                    全部溶入ACcm加熱時Fe3C    A  終了溫度                  開始析出Arcm冷卻時  A    Fe3C 

11、 溫度各種鋼的臨界點可在熱處理手冊中查到。第二節(jié)  鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變本節(jié)主要指加熱到A1點以上時所發(fā)生的轉(zhuǎn)變。熱處理進(jìn)行A1點以上加熱的目的，就是為了得到奧氏體，通常把這種加熱轉(zhuǎn)變過程稱為奧氏體化。奧氏體是碳在-Fe中的間隙固溶體，具有面心立方晶格，塑性很好，容易變形，在冷卻時會發(fā)生不同的轉(zhuǎn)變，形成不同的組織和性能。一般熱處理時都要首先加熱得到奧氏體，然后在一定的過冷度下形成所需的組織。一、    共析鋼的奧氏體過程共析鋼在室溫的平衡組織是單一的珠光體，加熱到AC1點以上時全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。珠光體是鐵素體和滲碳體的兩相混合物，鐵素體是基體相，具有體心立方晶格，含碳

12、量極微（0.0218%），滲碳體為化合物，具有復(fù)雜斜方晶格，含碳量高 （6.69%），珠光體的平均含碳量為0.77%。由于珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變，是由成分相差懸殊、晶格截然不同的兩相變成另一種晶格的單相均勻固溶體，因 此，在轉(zhuǎn)變過程必須進(jìn)行碳原子和鐵原子的擴(kuò)散，必須進(jìn)行鐵原子的晶格改組，即發(fā)生相變。二、影響奧氏體化的因素奧氏體的形成是依靠原子的擴(kuò)散，通過形核與長大過程進(jìn)行的。凡影響這兩個因素，都會影響奧氏體的形成速度，主要影響因素如下：1、加熱溫度和保溫時間  加熱溫度愈高，奧氏體形成速度越快，轉(zhuǎn)變所需的時間越短。2、加熱速度  加熱速度越快，轉(zhuǎn)變開始溫度AC1越高，終了溫度也

13、越高，轉(zhuǎn)變時間越短。3、合金元素  合金元素的加入不改變珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的基本過程，但會使珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變速度下降。4、原始組織  原始組織愈細(xì)，相界面愈多，形成奧氏體晶核的位置就愈多，則轉(zhuǎn)變速度愈快。三、非共析鋼的奧氏體化過程非共析鋼（亞或過共析鋼）與共析鋼的組織不同之處在于，除珠光體外還有一部分先共析相，亞共析鋼中是自由的鐵素體，過共析鋼中是二次滲碳體。所以，奧氏體 化要分兩步來完成。第一步珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變，第二步先共析相的奧氏體化，見圖3-2所示。A1A3以上加熱鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變，A1Acm以上完成 二次滲碳體的奧氏體化。第二節(jié)  鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變一

14、、冷卻條件對鋼性能的影響冷卻過程是鋼的熱處理的關(guān)鍵工序，決定著鋼在冷卻后的組織和性能。實際生產(chǎn)中冷卻方式有連續(xù)冷卻和等溫冷卻，在不同冷卻速度下，奧氏體的過冷度不同，因而轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能也不同。為了研究奧氏體的冷卻轉(zhuǎn)變規(guī)律，通常采用兩種方法：一種是在不同過冷度下等溫測定奧氏體的轉(zhuǎn)變過程，繪出“奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線”；另一種是在不同冷卻速度的連續(xù)冷卻過程中測定奧氏體的轉(zhuǎn)變過程，繪出“奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線”。二、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線（C曲線）奧氏體在臨界點以上為穩(wěn)定相，一但冷卻到臨界點以下，變成不穩(wěn)定相，只能暫時存在于孕育期中，處于過冷狀態(tài)，稱為“過冷奧氏體”。過冷奧氏體遲早會轉(zhuǎn)變成新的穩(wěn)定相

15、。在不同的過冷度下，奧氏體將會發(fā)生三種不同的轉(zhuǎn)變，而且各個溫度下的轉(zhuǎn)變速度也不同，反映這些等溫轉(zhuǎn)變的曲線稱為過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線。因該曲線形狀象字母“C”，又稱為“C曲線”或“TTT曲線”。影響過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的因素凡是提高奧氏體穩(wěn)定性，延長孕育期，轉(zhuǎn)變將減慢，使C曲線右移。凡是降低奧氏體穩(wěn)定性，將加速轉(zhuǎn)變，使C曲線左移。（1）碳濃度  共析成分的碳濃度的奧氏體最穩(wěn)定，碳濃度離共析成分越遠(yuǎn)，奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變越快。所以，共析鋼的C曲線“鼻子”最靠右，非共析鋼的C曲線“鼻子”都較靠左。對貝氏體轉(zhuǎn)變  隨著奧氏體的碳濃度增大，貝氏體轉(zhuǎn)變的孕育期延長，C曲線的下半部分向右移動

16、。隨著碳濃度的增大，MS線逐漸降低，而A1點始終不變。（2）合金元素的影響因溶入的合金元素會使C曲線上下左右移動，如合金鋼會出現(xiàn)兩個“鼻子”的C曲線，上面是珠光體的轉(zhuǎn)變C曲線，下面是貝氏體的轉(zhuǎn)變C曲線。在碳素鋼中，這兩個C曲線恰巧上下重疊在一起，合成一個“鼻子”的C曲線。（3）加熱溫度和保溫時間的影響加熱溫度和保溫時間愈長，奧氏體成分愈均勻，晶粒越粗大，使C曲線右移，增大奧氏體的穩(wěn)定性。過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的性能1、珠光體組織和性能珠光體是鐵素體和滲碳體的共析混合物，根據(jù)共析滲碳體的形狀，珠光體分為片狀和粒狀。根據(jù)滲碳體片層的厚度不同，又分為珠光體、索氏體（細(xì)珠光體）、屈氏 體（極細(xì)珠光體）三種

17、，三者實質(zhì)是一種組織。珠光體的片層間距大小取決于奧氏體的過冷度，轉(zhuǎn)變溫度越低，過冷度越大，則珠光體的組織越細(xì)，層片間距越小。片狀珠光體的性能也取決于片層間距。片層間距越小，珠光體的強(qiáng)度和硬度越高，同時塑性和韌性也變好。因為珠光體的基體相是鐵素體，很軟，易變形，是依靠滲 碳體片分散其中來強(qiáng)化的，這個強(qiáng)化是依靠滲碳體的相界面而非其高硬度。所以滲碳體片越薄，相界面越多，越易隨鐵素體一起變形而不脆裂，同時相界面積越大， 強(qiáng)度越高。如冷拔鋼絲具有索氏體組織才容易變形而不致拔斷?？傊?，對于珠光體的組織和性能特點，主要掌握“過冷度片層間距性能”之間的關(guān)系。實際生產(chǎn)中，通過控制奧氏體的過冷度，來改變珠光體片層

18、間距，從而控制性能，而奧氏體的過冷度改變，是通過改變冷卻速度或等溫溫度來實現(xiàn)。2、馬氏體的組織和性能當(dāng)奧氏體的冷卻速度大于VC，便過冷到MS以下，將發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變形成馬氏體組織。馬氏體是碳在-Fe中的過飽和固溶體，具有體心正方晶格.馬氏體晶格淬火鋼中的馬氏體，按金相形態(tài)分為片狀馬氏體和板條狀馬氏體。片狀馬氏體呈針片狀或竹葉狀，針葉之間互成一定角度。片狀馬氏體常出現(xiàn)在高碳鋼淬火組織中， 又叫高碳馬氏體。板條狀馬氏體呈長條狀，主要出現(xiàn)在低碳鋼淬火組織中，又叫低碳馬氏體。由于條狀馬氏體形成的溫度較高，形成之后會立即發(fā)生不同程度的分 解，稱為“自回火”。條狀馬氏體的自回火是一種有利現(xiàn)象，它對于提高馬氏

19、體的強(qiáng)度和韌性，防止淬火變形和開裂都起著重要作用。馬氏體的強(qiáng)度和硬度主要取決于馬氏體的碳濃度。隨著碳濃度的增大，馬氏體的強(qiáng)度和硬度隨之增高。片狀馬氏體的碳濃度高，其性能特點是硬度高而脆性大。條狀馬氏體因碳濃度低，再加上自回火，使其韌性相當(dāng)好，所以條狀馬氏體的性能特點是具有高的強(qiáng)韌性。馬氏體的轉(zhuǎn)變特點是：（1）為無擴(kuò)散型相變，即沒有化學(xué)成分的變化，只有晶格改組。（2）形成速度極快。（3）變溫轉(zhuǎn)變，即隨著溫度的下降，馬氏體量增多，至Mf點，馬氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束。（4）轉(zhuǎn)變的不完全性，存在殘余奧氏體組織。（5）體積膨脹。馬氏體的比容大于奧氏體的比容，所以當(dāng)奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時，體積要膨脹增大，這便會產(chǎn)生組

20、織應(yīng)力，加上淬火冷卻速度快，鋼表面與心部溫差引起熱應(yīng)力，兩者共同作用造成零件淬火變形和開裂。3、貝氏體的組織和性能貝氏體是過冷奧氏體在中溫區(qū)的共析產(chǎn)物，由過飽和碳的鐵素體與滲碳體組成的兩相混合物，其組織和性能都不同于珠光體。在中碳鋼和高碳鋼中，貝氏體有兩種典 型形態(tài)，一種是羽毛狀的“上貝氏體”，形成于中溫區(qū)的上部，另一種是針片狀的“下貝氏體”，形成于中溫區(qū)的下部。在低碳鋼和低、中碳合金鋼中，還會出現(xiàn)一 種粒狀貝氏體，它形成于中溫區(qū)的最上部約500以上范圍內(nèi)。不同的貝氏體組織，其性能大不相同。其中以下貝氏體的性能最好，具有高的強(qiáng)度、高的韌性和高的耐磨性，而上貝氏體的韌性差，硬度低。五、鋼在回火時

21、的轉(zhuǎn)變1、淬火狀態(tài)鋼的不穩(wěn)定性淬火鋼的組織主要由馬氏體和少量殘余奧氏體組成，由于以下四個原因，淬火狀態(tài)鋼是不穩(wěn)定的。（1）淬火的馬氏體處于含碳量過飽和狀態(tài)，不穩(wěn)定，要分解；（2）殘余奧氏體處于過冷狀態(tài)，不穩(wěn)定，要轉(zhuǎn)變；（3）淬火組織中存在著大量晶體缺陷，不穩(wěn)定，要減少；（4）淬火鋼中存在著淬火應(yīng)力，不穩(wěn)定，要松馳。因此，淬火狀態(tài)的鋼要變化，要向穩(wěn)定的組織狀態(tài)自發(fā)地趨近，這就是淬火鋼的回火過程。2、淬火鋼在回火過程中的轉(zhuǎn)變由鐵碳合金狀態(tài)圖可知，鋼在A1點以下的最穩(wěn)定組織，是由鐵素體和碳化物構(gòu)成的兩相混合物。要向這種組織轉(zhuǎn)變必須依靠原子的擴(kuò)散才能進(jìn)行。在室溫下原子很 難擴(kuò)散，只有提高溫度，增加原子

22、的活動性，才能促進(jìn)淬火組織的轉(zhuǎn)變。因此，淬火鋼回火時，都要加熱到低于A1點一定溫度，保溫一定時間，給原子創(chuàng)造擴(kuò)散條 件，使淬火組織向平衡組織趨近。當(dāng)淬火鋼在接近A1點之下回火時，無論是殘余奧氏體還是馬氏體，都分解成鐵素體+粗粒狀碳化物的兩相混合組織，稱之為“回火珠光體”。3、回火轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能（1）回火過程中性能的變化硬度變化：隨回火溫度增加，硬度下降。其它性能變化：隨回火溫度增加，抗拉強(qiáng)度和屈服點值逐漸降低，延伸率和斷面收縮率逐漸增大，在400以上明顯增大。（2）回火轉(zhuǎn)變產(chǎn)物通常有下列四種：a. 回火馬氏體（150250低溫回火）  在馬氏體的基體上分布著大量的微細(xì)碳化物。若

23、為條狀回火馬氏體，則具有高的強(qiáng)韌性。若為片狀馬氏體，則硬度及強(qiáng)度高，塑性和韌性差。b. 回火屈氏體（350450中溫回火） 在-Fe基體上彌散分布微小粒狀或片狀碳化物。屈服強(qiáng)度高，韌性好。c. 回火索氏體（500650高溫回火）  在-Fe基體上均勻分布著細(xì)粒狀碳化物。具有較好的綜合機(jī)械性能。d. 回火珠光體  在鐵素體基體中均勻分布著粗粒狀碳化物。其強(qiáng)度低，塑性好，具有良好的工藝性能。4、回火脆性淬火鋼回火時，隨回火溫度的增加，硬度下降而塑性增加，按理說，鋼的韌性也應(yīng)隨之提高。但是，淬火鋼在某些溫度區(qū)回火后，韌性反而大大降低，這種現(xiàn)象稱為回火脆性。常見的回火脆性有兩種：一

24、種是低溫回火脆性，發(fā)生在250400回火之后；另一種是高溫回火脆性，發(fā)生在450575回火后緩慢冷卻時，若快速冷卻則不會出現(xiàn)。第一類回火脆性（低溫回火脆性）  無論碳素鋼還是合金鋼，無論含碳量的高低，只要在低溫回火脆性區(qū)內(nèi)回火，都會發(fā)生脆化。只有避開這一溫度區(qū)回火，才能避免產(chǎn)生這種回火脆性。第二類回火脆性（高溫回火脆性）  淬火的合金鋼在450575回火并緩慢冷卻之后出現(xiàn)這種脆性。重新高溫回火并快速冷卻，就不會出現(xiàn)。若再在脆性區(qū)回火并緩慢冷卻，又會出現(xiàn)這種脆性，具有可逆性。鋼中含有Mn、Cr、Ni等合金元素時，容易出現(xiàn)高溫回火脆性，在選擇鋼材和制訂回火工藝時應(yīng)予注意。第三節(jié)

25、  鋼的熱處理工藝熱處理工藝的種類很多，主要包括以下幾個方面：1、普通熱處理的“四火”，即退火、正火、淬火、回火。2、表面熱處理。3、特殊熱處理。熱處理的第一道工序一般都是把鋼加熱到臨界點以上，目的是為了得到奧氏體組織。這是因為，珠光體、貝氏體、馬氏體都是由奧氏體轉(zhuǎn)變成的。因此，為了獲得其中任何一種組織，都必須首先得到奧氏體。所以奧氏化加熱是熱處理的第一道工序。不同的鋼種、不同的工件，具有不同的熱處理工藝。一、鋼的退火將鋼加熱到Ac3和Ac1點以上3050，保溫一定的時間后，隨爐緩慢冷卻到室溫，或者于爐內(nèi)冷卻到低于Ar1的某一溫度，再于空氣中冷卻的熱處理方法稱為退火。1、退火的目的（

26、1）降低硬度，提高切削加工性。（2）細(xì)化晶粒，消除組織缺陷，改善性能。（3）消除殘余內(nèi)應(yīng)力，防止工件的變形和開裂。（4）為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。2、退火的種類實際生產(chǎn)中，退火的種類很多，加熱到Ac1點以上的退火，稱為重結(jié)晶退火，加熱到A1點以下的退火，統(tǒng)稱為低溫退火。退火        重結(jié)晶退火        完全退火(加熱到Ac3以上)        普通退火                &

27、#160;                                     等溫退火                        特殊退火-擴(kuò)散、脫氫                不完全退火(加熱到Ac1 A

28、c3之間)        亞共析鋼不完全退火                        球化退火-普通、等溫        低溫退火        再結(jié)晶退火-冷變形鋼件在650700加熱                去應(yīng)力退火-焊件、機(jī)加工件在500600加熱 

29、               高溫軟化回火淬火鋼在680720加熱退火的實質(zhì)是：對共析鋼、過共析鋼來說是奧氏體化后進(jìn)行珠光體轉(zhuǎn)變。對亞共析鋼來說，是奧氏體化后進(jìn)行先共析轉(zhuǎn)變加珠光體轉(zhuǎn)變。退火的組織，對亞共析鋼，是鐵素體+片狀珠光體，對共析鋼、過共析鋼，是粒狀珠光體，也叫“球化體”?？傊嘶鸬慕M織比較接近平衡狀態(tài)的組織。二、鋼的正火將鋼加熱到臨界點Ac3和Accm以上，進(jìn)行完全奧氏體化，然后在空氣中冷卻，這種熱處理工藝，稱為正火。正火是退火的一個特例，兩者只是轉(zhuǎn)變的過冷度不同，正火的過冷度較大，因此所獲得的組織珠光體量多且片

30、層較細(xì)，強(qiáng)度和硬度比退火高一些。正火只適用于碳素鋼及低、中合金鋼，不適用于高合金鋼，因為高合金鋼的C曲線很靠右，空氣冷卻也碰不上“鼻子”，在空氣中也能淬火，所以高合金鋼又稱馬氏體鋼。正火的目的是細(xì)化組織，消除熱加工造成的過熱組織缺陷，改善鋼的機(jī)械性能等。三、鋼的淬火將鋼加熱到臨界點Ac3或Ac1以上，保溫一定時間，然后在水或油等冷卻介質(zhì)中快速冷卻，這種熱熱處理工藝，稱為淬火。淬火的實質(zhì)是奧氏體化后進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變，淬火鋼的組織主要是馬氏體，此外，還有少量殘余奧氏體和未溶的第二相。從原理上說，只有發(fā)生奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的熱處理過程才叫淬火。但是，現(xiàn)在這個術(shù)語用的很廣，凡是奧氏體化后在水中、油中、低

31、溫鹽浴中快速冷卻的工藝過 程，都叫淬火。所以在這個廣義的淬火過程中，可能發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，也可能發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變，也可能不發(fā)生任何轉(zhuǎn)變將奧氏體固定到室溫。淬火的目的（實質(zhì)是淬火+回火的目的）：提高鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、彈性、韌性、疲勞強(qiáng)度等。如高碳鋼的刃具、模具、量具、軸承等為提高硬度和耐磨性可 進(jìn)行淬火+低溫回火；中、高碳鋼的彈簧為提高彈性進(jìn)行淬火+中溫回火；軸類、連接件、結(jié)構(gòu)件等中、低碳鋼為提高疲勞強(qiáng)度可進(jìn)行淬火+高（中）溫回火。四、鋼的回火將淬火鋼重新加熱到Ar1點以下的預(yù)定溫度，保溫預(yù)定時間，然后冷卻下來，這種熱處理工藝稱為“回火”。回火決定著鋼在使用狀態(tài)的組織和性能，是關(guān)鍵的工序，回火

32、不是可以補(bǔ)充回火，但一旦回火過度，則前功盡棄，必須重新淬火。在生產(chǎn)中實際采用的回火有四種：1、低溫回火（150200）  得到回火馬氏體，硬而耐磨，強(qiáng)度高，抗疲勞性能好，多用于刃具、量具、超高強(qiáng)度鋼構(gòu)件。2、中溫回火（400500）  得到回火屈氏體，強(qiáng)度和韌性的綜合性能高，多用于各種彈簧的熱處理。3、高溫回火（500650）  得到回火索氏體，強(qiáng)度和韌性的綜合性能高，多用于軸類、連桿、連接件。4、高溫軟化回火  回火溫度低于Ar1點以下2040，得到回火珠光體，工藝性能好，用于馬氏體鋼的軟化。鑄  鐵    鑄鐵是含碳量大

33、于2.11（一般為2.83.5）的鐵碳合金。其中還含有硅、錳等元素及硫、磷等雜質(zhì)。鑄鐵是一種生產(chǎn)成本低廉并具有良好性能的金屬 材料。鑄鐵與鋼相比，雖然機(jī)械性能較低，但具有優(yōu)良的減震性、耐磨性、抗腐蝕性、鑄造性與可切削加工性，而且生產(chǎn)工藝和設(shè)備簡易，因此在工業(yè)生產(chǎn)中得到普 遍應(yīng)用。    按碳在鑄鐵中存在的狀態(tài)及形式的不同，可將鑄鐵分為白口鑄鐵、灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵四類。    白口鑄鐵中的碳除少數(shù)溶于鐵素體外，大部分都以碳化物（滲碳體Fe3C）狀態(tài)存在，斷口呈銀白色。由于滲碳體性硬而脆，不易加工，所以白口鑄鐵很少直接用來制造機(jī)械零件。 

34、  灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵中的碳基本以石墨狀態(tài)存在。但在三種鑄鐵中，石墨的存在形式是不同的，灰鑄鐵中的石墨以片狀存在，可鍛鑄鐵（由白口鑄鐵經(jīng)石墨 化退火而得）中的石墨以團(tuán)絮狀存在，球墨鑄鐵（鐵水在澆鑄前經(jīng)球化劑處理）中的石墨以圓球狀存在。由于石墨存在的形式不同，對基體性能削弱的作用有很大差 異，所以這三種鑄鐵的機(jī)械性能有明顯差別。以球墨鑄鐵機(jī)械性能（強(qiáng)度、塑性及韌性）為最高，可鍛鑄鐵次之，灰鑄鐵較差。目前以灰鑄鐵應(yīng)用最廣，球墨鑄鐵次 之，可鍛鑄鐵的石墨化退火處理時間長，費用貴，許多應(yīng)用場合己為球墨鑄鐵所逐步代替。按GB561285鑄鐵牌號表示方法，鑄鐵牌號是采用表示該鑄鐵特征的漢

35、語拼音字的第一個大寫字母與阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法表示的。例如：HT表示 灰鐵，QT表示球鐵，KT表示可鍛鑄鐵，MT表示耐磨鑄鐵。牌號中代號后面的一組數(shù)字表示抗拉強(qiáng)度值；有兩組數(shù)字時，第一組表示抗拉強(qiáng)度值，第二組表示延 伸率，兩組數(shù)字間用“”隔開。例如：QT  40017                    延伸率（%）                       

36、抗拉強(qiáng)度（MPa）                        球墨鑄鐵代號    （1）灰鑄鐵常用灰鑄鐵的化學(xué)成分如下：C 2.73.5，Si l2.7，Mn 0.51.2，P0.3，S0.15，其抗拉強(qiáng)度見表1。灰鑄鐵幾乎沒有塑性和韌性，其延伸率0.5，其沖擊值0.8J/cm2。表1中灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度的變化是由于基體組織及石墨大小、數(shù)量不同的結(jié)果。以 純鐵素體作為基體的灰鑄鐵，其強(qiáng)度最低，硬度也最低。以純珠光體作為基體的灰鑄鐵，其強(qiáng)度較高，硬度也較高。

37、改變基體中鐵素體與珠光體相對含量，可得到不 同的抗拉強(qiáng)度和硬度的灰鑄鐵。石墨呈粗片狀的灰鑄鐵，其抗拉強(qiáng)度較低，石墨呈細(xì)片狀的灰鑄鐵，其抗拉強(qiáng)度較高。一般以HT150和HT200二種牌號灰鑄 鐵應(yīng)用最為廣泛，在汽車、拖拉機(jī)的缸體、缸蓋和一般機(jī)床等零部件均由此類鑄鐵鑄成。灰鑄鐵中碳的存在狀態(tài)及基體組織決定于鑄件的冷卻速度（壁厚）和化學(xué)成分。圖1表示了這一規(guī)律，鑄件隨壁厚增大而冷卻速度減慢。表l  灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度牌      號    最小抗拉強(qiáng)度b(Mpa)HT100    100HT150   

38、 150HT200    200HT250    250HT300    300HT350    350圖1  鑄件壁厚（冷速）和化學(xué)成分對鑄鐵組織的影響（2）球墨鑄鐵    常用球墨鑄鐵的化學(xué)成分如下：C 34，Si 23，Mn 0.41.0，P0.1，S0.04，此外還含有少量的球化元素如鎂、鈰、釔等，其機(jī)械性能見表2。由于球鐵具有較好的機(jī)械性能，有時可用它代替碳素鋼，應(yīng)用于負(fù)荷較大、受力較復(fù)雜的零件。如珠光體基體的球鐵常用于制造汽車、拖拉機(jī)或柴油機(jī)中的曲軸、連 桿、凸輪軸、齒輪，

39、機(jī)床中的主軸、蝸桿、蝸輪，軋鋼機(jī)的軋輥，大型水壓機(jī)的工作缸、缸套、活塞等。而鐵素體基體的球鐵多用于制造受壓閥門、機(jī)器底座、汽車 后橋殼等。球鐵與灰鐵相比，由于工藝復(fù)雜，操作困難，收縮率大，易形成縮松、夾渣等缺陷，白口傾向大，對原材料要求嚴(yán)格，特別要求很低的磷及硫含量，因此，在一定程度上限制了球鐵的更廣泛的應(yīng)用。表2  球墨鑄鐵的機(jī)械性能牌號    抗拉強(qiáng)度bMpa    屈服強(qiáng)度sMpa    延伸率%    布氏硬度HB    主要金相組織QT400-18   

40、400    250    18    130180    鐵素體QT400-15    400    250    15    130180    鐵素體QT450-10    450    310    10    160210    鐵素體QT500-7    500   

41、 320    7    170230    鐵素體+珠光體QT600-3    600    370    3    190270    珠光體+鐵素體QT700-2    700    420    2    225305    珠光體QT800-2    800    480  &#

42、160; 2    245335    珠光體或回火組織QT900-2    900    600    2    280360    貝氏體或回火馬氏體鑄  鋼    鑄鋼是由鋼液直接澆注成的各種成形鑄件。在很多工業(yè)部門，有許多形狀復(fù)雜的零件或大型部件是采用鑄鋼件的。近年來，由于鑄造技術(shù)的進(jìn)步，特別是精密鑄造的 發(fā)展，鑄鋼件在組織、性能、精度和表面光潔度等方面都接近甚至超過鍛鋼件，可以不經(jīng)切削加工或只需少量切削加工即能使用，

43、大量節(jié)省材料與加工費用。與鑄鐵相比，鑄鋼的流動性差，凝固時和凝固后的收縮率較大。為此，除在鑄造工藝上采用適當(dāng)?shù)拇胧┤缣岣邼沧囟燃安捎幂^大冒口外，對鑄鋼的化學(xué)成分也有一 定的要求。鑄鋼的含碳量一般為0.150.6，含碳量過高，塑性不足，易產(chǎn)生龜裂。含硅量與普通碳素鋼相同，但硅能改善鋼的流動性，一般多采用上限， 為0.200.45。由于硫有促進(jìn)熱裂紋的傾向，而錳能降低硫的有害影響，所以鑄鋼中的含錳量一般均提高到0.50.8。按GB/T56131999鑄鋼牌號表示方法，鑄鋼牌號中ZG是鑄鋼二字漢語拼音的第一個字母。（1）以強(qiáng)度表示的鑄鋼牌號，則ZG后面的兩組數(shù)字表示力學(xué)性能，第一組數(shù)字表示其屈服強(qiáng)

44、度最低值，第二組數(shù)字表示其抗拉強(qiáng)度最低值。兩組數(shù)字間用“”隔開。例如：ZG  200400                    抗拉強(qiáng)度（MPa）                        屈服強(qiáng)度（MPa）                    鑄鋼代號

45、0;   （2）以化學(xué)成分表示的鑄鋼牌號，則ZG后面的一組數(shù)字表示鑄鋼的萬分碳含量。平均碳含量大于1%，在牌號中不表示，平均碳含量小于0.1%，其第一位數(shù) 字為“0”。在碳含量后面排列各主要合金元素符號，每個元素符號后面用整數(shù)標(biāo)出其百分含量。當(dāng)主要合金元素多于三種時，可在牌號中只標(biāo)注前二種或前三種的 含量。例如：ZG  20  Cr  13                          鉻的百分含量   

46、;                       鉻的元素符號                          碳的萬分含量                          鑄鋼代號表3、表4和表5為一般工程用鑄造碳鋼件的化學(xué)成

47、分、機(jī)械性能和主要特點及用途。表3  一般工程用鑄造碳鋼件的化學(xué)成分牌  號    元素最高含量（%）    C    Si    Mn    S    P    殘余元素                        Ni    Cr    Cu    Mo

48、    VZG200-400    0.20    0.50    0.80    0.04    0.04    0.30    0.35    0.30    0.20    0.05ZG230-450    0.30        0.90          &#

49、160;                 ZG270-500    0.40                                    ZG310-570    0.50    0.60           

50、                     ZG340-640    0.60                                    表4  一般工程用鑄造碳鋼件的機(jī)械性能牌  號    屈服強(qiáng)度sMpa    抗拉強(qiáng)度bMp

51、a    延伸率%    收縮率%    沖擊韌性                    Akv（J）    ku（J/cm2）ZG200-400    200    400    25    40    30    60ZG230-450    230   

52、 450    22    32    25    45ZG270-500    270    500    18    25    22    35ZG310-570    310    570    15    21    15    30ZG340-640  &#

53、160; 340    640    10    18    10    20表5  一般工程用鑄造碳鋼件的主要特點及用途牌  號    主要特點    用途舉例ZG200-400    有良好的塑性、韌性和焊接性    用于韌性要求較高的各種機(jī)械零件，如機(jī)座、變速箱殼等ZG230-450    有一定的強(qiáng)度和較好的塑性、韌性，有良好的焊接性，被切削性尚好  

54、0; 用于韌性要求較高的的各種機(jī)械零件，如砧座、軸承蓋、外殼、底板、閥體等ZG270-500    有較好的塑性和強(qiáng)度，良好的鑄造性能，焊接性能尚好    應(yīng)用廣泛，用于機(jī)架、卷筒、軸承座、連桿、箱體、橫梁、缸體、擋環(huán)等ZG310-570    強(qiáng)度和被切削性良好    制造負(fù)荷較高的耐磨零件，常用作輥子、缸體、制動輪、滾輪、大齒輪等ZG340-640    有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，被切削性中等，焊接性較差，流動性好，裂紋敏感性較差    用于齒輪、棘輪、吊頭等 

55、;   鑄鋼的組織特點是晶粒較粗大，易出現(xiàn)魏氏組織，即鐵素體沿奧氏體晶面析出，呈規(guī)則的片狀，使鋼的塑性和韌性降低。因此，鑄鋼應(yīng)進(jìn)行完全退火或正火，以消除魏氏組織，改善鑄鋼件的機(jī)械性能，并消除鑄造應(yīng)力。  除碳素鑄鋼件外，生產(chǎn)中還根據(jù)不同的需要制造各種合金鑄鋼件，合金鑄鋼除采用退火或正火外，還采用淬火或調(diào)質(zhì)處理，以進(jìn)一步提高其性能。焊接用鋼焊接的主要對象為金屬材料，現(xiàn)代工業(yè)中所用的金屬材料種類繁多，其中以鋼材為主體，本章簡述了焊接用鋼的有關(guān)知識。第一節(jié)  鋼的性能與焊接有關(guān)的鋼材性能主要包括力學(xué)性能（強(qiáng)度、塑性、韌性）、化學(xué)成分和金相組織。一、力學(xué)性能鋼材在一定外力

56、作用下，所表現(xiàn)的抵抗變形和斷裂的行為稱為鋼的力學(xué)性能。力學(xué)性能是選用材料的主要依據(jù)。鋼材常用的力學(xué)性能指標(biāo)包括：抗拉強(qiáng)度、屈服點、 伸長率、斷面收縮率、彎曲角度、沖擊韌性和硬度等。其中抗拉強(qiáng)度、屈服點、伸長率、斷面收縮率是通過拉伸試驗獲得，彎曲角度是通過彎曲試驗獲得，沖擊韌性 是通過沖擊試驗獲得，硬度則是通過硬度試驗獲得。1. 抗拉強(qiáng)度和屈服點它們是評判鋼材承載能力的重要指標(biāo),是焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要依據(jù)，是鋼材在靜載荷作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力?？估瓘?qiáng)度和屈服點指標(biāo)，是通過試樣的拉伸試驗測定得到的。（1）屈服點鋼材試樣在拉伸過程中，外力不增加（保持恒定）仍能繼續(xù)伸長（變形）時的應(yīng)力，稱為屈服

57、點，又稱屈服極限或屈服強(qiáng)度，以符號s表示。若鋼材拉伸試驗過程 中，試樣不出現(xiàn)明顯的屈服現(xiàn)象，則以試樣產(chǎn)生0.2%塑性變形量時的應(yīng)力值定為鋼材的屈服點，用符號0.2表示，其單位為MPa。屈服點的計算公式：s (s)=Fs (F0.2)/S0      （MPa）式中：Fs或F0.2試樣屈服時的載荷，即屈服力（N）；    S0試樣的原始橫截面積（mm2）。從設(shè)計角度，焊接結(jié)構(gòu)在服役過程中，不允許出現(xiàn)永久變形，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計時選用的最大允許承受應(yīng)力必須小于屈服點。（2）抗拉強(qiáng)度拉伸試驗時，試樣拉伸到斷裂前所承受的最大應(yīng)力，稱為抗拉強(qiáng)度，又稱強(qiáng)度極限，

58、以符號b表示。其單位為MPa?？估瓘?qiáng)度的計算公式：b =Fb /S0      （MPa）式中：Fb試樣拉斷前面所承受的最大載荷（N）；S0試樣的原始橫截面積（mm2）。2. 伸長率和斷面收縮率伸長率和斷面收縮率是衡量鋼材塑性的指標(biāo),采用試樣的拉伸試驗測得。（1）伸長率鋼材拉伸試樣拉斷后，實際伸長后的標(biāo)距長度值與試驗前原始標(biāo)距長度值之百分比值稱為伸長率，以符號5或10表示，其單位為百分率。5或10指的是原始標(biāo)距長度為5倍或10倍之試樣直徑的伸長率值。伸長率計算公式：5（10）(1 L1/L0)×100%式中：L0試樣原始標(biāo)距長度（mm）  &#

59、160;   L1試樣拉斷后的實際伸長標(biāo)距長度（mm）（2）斷面收縮率 拉伸試樣拉斷后，斷口縮頸處的橫截面積與試樣原始橫截面積之百分比值，稱為斷面收縮率，以符號表示。斷面收縮率的計算公式：(1S1/S0)×100%式中：S0試樣原始橫截面積（mm2）      S1試樣拉斷后，斷口縮頸處的橫截面積（mm2）拉伸試驗一般在常溫下進(jìn)行，但當(dāng)產(chǎn)品在高溫條件下工作，則可在不同的工作溫度下進(jìn)行拉伸試驗，稱為高溫拉伸試驗。3. 彎曲角度彎曲角度也是一項衡量鋼材塑性的指標(biāo)，是通過試樣的彎曲試驗而獲得的。彎曲試驗時，試樣彎曲到受拉而出現(xiàn)裂紋的角度稱為彎曲角度，

60、又稱冷彎角，以符號°表示。彎曲試驗時，應(yīng)規(guī)定彎曲壓頭直徑（d）試樣厚度（t）的比值。彎曲壓頭直徑與試樣厚度的比值愈大（d/t），材料的冷塑性變形能力愈差；反之，彎曲壓頭直徑與試樣厚度的比值愈小，表明材料的塑性愈好。4.硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）和維氏硬度（HV）。二、鋼中合金元素和雜質(zhì)對鋼材性能的影響各種合金元素和雜質(zhì)對鋼的組織和性能都有一定的影響。著重介紹幾種主要合金元素和雜質(zhì)對鋼的性能影響。1. 碳（C）碳是鋼的一種主要強(qiáng)化元素。碳對鋼的力學(xué)性能的影響是，隨著碳含量的增加，鋼的抗拉強(qiáng)度、屈服點和硬度增加，但伸長率和沖擊值下降，對鋼材的低溫脆性、耐腐蝕性有不利

61、影響。而隨著溫度上升，碳的這種影響趨于減弱。碳含量的提高使鋼的淬硬性增加。所以，焊接含碳量較高的鋼材時，易出現(xiàn)淬硬和冷裂紋傾向，使鋼的焊接性變差。因此，一般焊接用碳素鋼的含碳量應(yīng)控制在<0.25，低合金鋼的含碳量限制在0.20以下為宜。2. 錳（Mn）錳在鋼中起固溶強(qiáng)化作用，可提高鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服點。錳含量在時，會提高鋼的沖擊值和塑性，而繼續(xù)增加錳含量，反而會引起沖擊值和塑性的降低。錳能顯著提高鋼的淬硬性。在焊縫金屬中，錳有脫硫的作用，可減少硫的危害性。焊接冶金過程中錳與硫生成MnS，減少焊縫金屬熱裂紋傾向，改善焊接性能。當(dāng)錳含量大于1時，會增加焊縫金屬的冷裂紋敏感性，所以，焊縫金屬中

62、的錳含量必須控制在 0.8 1.0范圍內(nèi)。3. 硅（Si）硅是一種強(qiáng)烈的脫氧元素。在鋼中，適量的硅可提高鋼的強(qiáng)度，過高的硅含量，會使鋼的塑性和沖擊值降低，并增加鋼的回火脆性和晶粒長大傾向。硅在焊接過程中是良好的還原劑，起脫氧作用，如CO2焊采用的H08Mn2Si（ER49-1）焊絲。但過量的硅會使鋼的焊接性變差，在焊縫金屬內(nèi)形成硅酸鹽夾雜物，降低焊縫金屬的塑性和韌性，增加焊接熱裂紋敏感傾向。一般鋼中含硅量為0.100.25為佳。4. 鉻（Cr）在鋼中加入鉻的主要目的是提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性。低合金耐熱鋼中加入鉻后，不僅改善抗氧化性能，而且顯著地提高了鋼的高溫強(qiáng)度。一般地說，鉻含量<0

63、.5對鋼的焊接性無有害影響，但隨著鉻含量的增加，鋼的淬硬傾向增加，焊接冷裂紋敏感傾向增大。5. 鉬（Mo）鉬在鋼中能提高鋼的室溫和高溫抗拉強(qiáng)度，細(xì)化晶粒，防止回火脆性，是一種重要的合金強(qiáng)化元素。但加入鉬后會增加鋼的淬透性，從而提高鋼的焊接冷裂紋敏感傾向。碳素鋼焊縫中含有少量的鉬（0.10.35），能有效地提高焊縫金屬的塑性和沖擊韌性。6. 釩（V）釩是一種強(qiáng)烈的碳化物形成元素。鋼中加入釩，可細(xì)化晶粒，與碳形成的碳化物可顯著提高鋼的常溫強(qiáng)度和熱強(qiáng)度。在含釩的低合金鋼焊縫金屬中，由于與鉻、鉬元素形成復(fù)雜的碳化物，使焊縫金屬的塑性和韌性降低。同時在焊后消除應(yīng)力熱處理時，明顯增加焊接接頭再熱裂紋傾向。

64、因此，對于焊后需熱處理的焊縫，必須嚴(yán)格控制釩的含量<0.05。7. 鎳（Ni）鎳可以提高鋼的強(qiáng)度，并顯著改善鋼的韌性，特別是低溫韌性。一般地說，焊縫金屬中含有0.32的鎳，能提高焊縫的沖擊韌性，尤其是低溫韌性更明顯。在不銹鋼中鎳是一種主要的奧氏體化元素，它能增強(qiáng)鋼的耐腐蝕性，使不銹鋼具有高的塑性。但在鉻鎳不銹鋼焊縫中應(yīng)控制 CrNi之比，如鎳含量偏高，不銹鋼焊縫容易產(chǎn)生熱裂紋。8. 鈦（Ti）鈦是一種比釩更強(qiáng)烈的碳化物形成元素和脫氧劑。鋼中加入鈦可明顯地提高鋼的室溫強(qiáng)度和熱強(qiáng)度。由于其細(xì)化晶粒的作用，在焊縫金屬中,加入小于0.02的 鈦，可提高焊縫的沖擊值，改善鋼的焊接性。但過量的鈦則會

65、有害于焊縫金屬的塑性和韌性。鈦在不銹鋼中是一種提高耐晶間腐蝕能力的碳化物穩(wěn)定元素。鈦含量應(yīng) 控制在5×（C0.02）%而不大于0.08%。9. 鈮（Nb）鈮是一種能起細(xì)化晶粒和析出硬化的碳化物形成元素。在鋼中加入少量鈮，可顯著提高鋼的常溫抗拉強(qiáng)度和高溫持久強(qiáng)度，改善鋼的冷脆傾向。不銹鋼中，鈮能形成 穩(wěn)定的碳化物，可提高不銹鋼的抗晶間腐蝕能力。由于鈦在焊接過程中極易氧化，因此，不銹鋼焊接材料中常以鈮作為碳化物穩(wěn)定元素。但在焊縫金屬中，鈮與鐵和 碳易形成低熔點共晶物，增加焊縫金屬的熱裂紋形成傾向。鈮的析出沉淀硬化導(dǎo)致低合金鋼焊縫金屬韌性下降。因此，在焊縫中應(yīng)控制鈮的含量。10. 硫（S）

66、在鋼中硫是一種有害雜質(zhì)。它易造成鋼材的偏析，在晶界上硫與鐵形成低熔點共晶化合物，增加鋼的熱脆性。在焊縫金屬中，硫提高熱裂紋敏感傾向。所以，焊接用鋼的硫含量應(yīng)限制在0.045以下。11. 磷（P）磷與硫一樣在鋼中為有害雜質(zhì)，它與鐵形成低熔點的FeP，增加鋼的冷脆性，使鋼的沖擊值顯著下降，鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度提高。因此，焊接用鋼的磷含量應(yīng)控制在0.04以下。第二節(jié)  鋼的分類一、鋼分類為了滿足各種使用要求，合理正確地選用鋼材，必須了解鋼材的分類方法、編號方法和性能。國標(biāo)GB/T13304-91鋼分類規(guī)定了下列分類方法：1. 按化學(xué)成分分類可分為非合金鋼、低合金鋼、合金鋼。2. 按主要質(zhì)量等級

67、和主要性能及使用特性分類按主要質(zhì)量等級可分為普通質(zhì)量、優(yōu)質(zhì)和特殊質(zhì)量。普通質(zhì)量：指不規(guī)定生產(chǎn)過程中需要特別控制質(zhì)量要求的并應(yīng)同時滿足下列4種條件的所有鋼種，即鋼為非合金化、不規(guī)定熱處理、特性值、末規(guī)定其它質(zhì)量要求。優(yōu)質(zhì)：在生產(chǎn)過程中需要特別控制質(zhì)量，如鋼的晶粒度、降低S、P含量、改善表面質(zhì)量或增加工藝控制等。特殊質(zhì)量：在生產(chǎn)過程中需要特別嚴(yán)格控制質(zhì)量和性能，如鋼的淬透性、純潔度。（1）非合金鋼按主要質(zhì)量等級分類 普通質(zhì)量非合金鋼包括一般用途碳素結(jié)構(gòu)鋼，如GB700中的A、B級鋼、碳素鋼筋鋼、鐵道用一般碳素鋼、一般鋼板樁型鋼。 優(yōu)質(zhì)非合金鋼包括機(jī)械結(jié)構(gòu)用優(yōu)質(zhì)碳素鋼、工程結(jié)構(gòu)用碳素鋼、鍋爐和壓力容

68、器用碳素鋼、造船用碳素鋼、焊條用碳素鋼等。 特殊質(zhì)量非合金鋼包括保證淬透性非合金鋼、保證厚度方向性能非合金鋼、航空、兵器等專用非合金鋼、鐵道用非合金鋼、核能用非合金鋼等。（2）非合金鋼按主要性能及使用特性分類 以規(guī)定最高強(qiáng)度（或硬度）為主要特性，如冷成型用薄鋼板； 以規(guī)定最低強(qiáng)度為主要特性，如造船、壓力容器、管道用結(jié)構(gòu)鋼； 以限制C含量為主要特性； 非合金易切削鋼； 非合金工具鋼； 具有專門規(guī)定磁性或電性能的非合金鋼； 其它非合金鋼。（3）低合金鋼按主要質(zhì)量等級分類： 普通質(zhì)量低合金鋼包括一般用途（s360MPa）鋼筋鋼、鐵道用一般低合金鋼、礦用低合金鋼。 優(yōu)質(zhì)低合金鋼包括可焊接的高強(qiáng)度鋼（s>360MPa<420Mpa）、鍋爐和壓力容器用低合金鋼、