第二部分工程材料2.0基本要求熟悉常用金屬材料的性能、試驗方法及其選用。熟悉鋼的熱處理原理。

掌握常用金屬材料的熱處理方法及選用。了解常用工程塑料、特種陶瓷、復合材料的種類及應用第一頁，共二百四十一頁。2.1工程材料的分類和性能2.1.1工程材料的分類（P32）按功能和用途分：結構材料、功能材料按組成特點分：

金屬材料、陶瓷材料、高分子材料、復合材料第二頁，共二百四十一頁。2.1.2工程材料的性能工程材料的性能主要包括工藝性能和使用性能。工藝性能是指材料使用某種工藝方法進行加工的難易程度（相對性）。

使用性能是指材料在正常工作條件下所表現出來的力學性能、物理性能和化學性能。第三頁，共二百四十一頁。2.1.2.1力學性能材料的力學性能是指材料在不同環境（溫度、介質）下，承受各種外加載荷（拉伸、壓縮、彎曲、扭轉、沖擊、交變應力等）時所表現出的力學特征。簡單地說，力學性能是指材料在外力作用下表現出來的性能。主要力學性能指標：硬度、強度、塑性、韌性、耐磨性和缺口敏感性等。材料力學性能主要取決于材料的組織成分和晶體結構。第四頁，共二百四十一頁。1.硬度

硬度(hardness):是指材料抵抗其他硬物體壓入其表面的能力。常用測量硬度的方法：布氏硬度HB洛氏硬度HR維氏硬度HV肖氏硬度HS努氏硬度HK里氏硬度HL第五頁，共二百四十一頁。(1)布氏硬度HB(Brinell-hardness)布氏硬度計

測量壓痕球形面積第六頁，共二百四十一頁。適用范圍:

＜450HBS;

＜650HBW;特別適用于測定灰鑄鐵、軸承合金等具有粗大晶粒或組成相的金屬材料的硬度及鋼件退火、正火和調質厚的硬度。不宜在產品上進行試驗第七頁，共二百四十一頁。

符號HBS或HBW之前的數字表示硬度值，符號后面的數字按順序分別表示球體直徑、載荷及載荷保持時間。如:120HBS10/1000/30表示直徑為10mm的鋼球在1000kgf（9.807kN）載荷作用下保持30s測得的布氏硬度值為120。第八頁，共二百四十一頁。(2)洛氏硬度HR(Rockwllhardness)h1-h0洛氏硬度測試示意圖洛氏硬度計10HRC≈HBS壓頭：圓錐角1200的金剛石圓錐體小淬火滾球測量壓痕深度廣泛用于熱處理質量檢驗，常用于檢查淬火后的硬度。操作迅速簡單，可在工件上直接試驗，但檢測結果離散度較大第九頁，共二百四十一頁。(3)維氏硬度HV

(diamondpenetratorhardness)適用范圍:

測量薄板類;HV≈HBS;測量壓痕對角線比較長度壓頭：兩對面夾角1360的金剛石四棱錐體特點：試驗力任意選取，壓痕測量精度高，硬度值準確，但需查表或計算效率低。第十頁，共二百四十一頁。(4)肖氏硬度HS

是一種動載荷試驗法，較為方便，可在現場測量大型工件的硬度，缺點是精度較低。(5)努氏硬度HK

是一種顯微硬度試驗法，對表面淬火硬度或鍍層、滲層等薄層區域硬度測定以及截面上的硬度分布的測定較為方便。(6)里氏硬度HL

是一種新型的反彈式硬度測量方法，便于攜帶，常用于測量大型鑄鍛件、永久組裝部件等，精度較高，可自動轉換成洛氏硬度、布氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度，并可直接打印結果。第十一頁，共二百四十一頁。2.強度指標

(1)拉伸試樣GB6397-86規定《金屬拉伸試樣》有：圓形、矩形、異型及全截面．常用標準圓截面試樣。長試樣：L0=10d0;短試樣：L0=5d0拉伸試樣第十二頁，共二百四十一頁。拉伸試樣的頸縮現象拉伸試驗機第十三頁，共二百四十一頁。ΔlFΔl

bΔl

uΔl

FbbkFssogfeFepFp拉伸曲線op段：比例彈性變形階段；pe段：非比例彈性變形階段；平臺或鋸齒（s段）：屈服階段；sb段：均勻塑性變形階段，是強化階段。b點：形成了“縮頸”。bk段：非均勻變形階段，承載下降，到k點斷裂。斷裂總伸長為Of，其中塑形變形Og(試樣斷后測得的伸長)，彈性伸長gf。第十四頁，共二百四十一頁。彈性極限:

Fe彈性極限載荷(N)

σe=(Mpa)

S0

試樣原始橫截面積(mm2)

Fs

σs

=

(MPa)

S0試樣屈服時的載荷(N)試樣原始橫截面積(mm2)屈服強度:

產生明顯塑性變形的最低應力值.第十五頁，共二百四十一頁。

屈服強度(塑性變形量為0.2%，微量塑性變形)

F0.2

σ0.2

=

(MPa)

S

0

試樣原始橫截面(mm2)試樣產生0.2%殘余塑性變形時的載荷(N)σ0.2：試樣產生殘余塑性變形0.2%時的應力試樣產生0.2%殘余塑性變形

屈服點σs、屈服強度σ0.2是零件設計的主要依據；也是評定金屬強度的重要指標之一。第十六頁，共二百四十一頁。抗拉強度：試樣在斷裂前所能承受的最大應力。

F

b

試樣斷裂前的最大載荷(N)

σb

=

(MPa)

S

0

試樣原始橫截面積(mm2)它表示材料抵抗斷裂的能力。是零件設計的重要依據；也是評定金屬強度的重要指標之一。第十七頁，共二百四十一頁。3.塑性:

是指材料在載荷作用下產生塑性變形而不被破壞的能力。(1)斷面收縮率:

是指試樣拉斷處橫截面積的收縮量ΔS與原始橫截面積S0之比。

S0-S1

ψ=——-—×100%S0(2)伸長率:是指試樣拉斷后的標距伸長量Δ

L

與原始標距L0之比。

l1

-

l0

δ=——-—×100%l0第十八頁，共二百四十一頁。Δl=Δlu＋Δｌbδ=

Δl/l0=Δlu/l0+Δlb/l0δ

<2~5%屬脆性材科δ≈5~10%屬韌性材料δ>10%屬塑性材料δδuδbσbσsσeεσEδ塑性指標不直接用于計算，但任何零件都需要一定塑性。防止過載斷裂；塑性變形可以緩解應力集中、削減應力峰值。第十九頁，共二百四十一頁。4.沖擊韌性(notchtoughness):材料在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力。第二十頁，共二百四十一頁。沖擊試驗機沖擊試樣和沖擊試驗示意圖第二十一頁，共二百四十一頁。試樣沖斷時所消耗的沖擊功Ak為:Ak=mgH–mgh(J)

沖擊韌性值ak就是試樣缺口處單位截面積上所消耗的沖擊功。AK

ak=(J/cm2)S0第二十二頁，共二百四十一頁。5.疲勞強度(fatiguestrength):

表示材料經無數次交變載荷作用而不致引起斷裂的最大應力值。第二十三頁，共二百四十一頁。鋼材的循環次數一般取N=107有色金屬的循環次數一般取N=108鋼材的疲勞強度與抗拉強度之間的關系:σ-1

=(0.45～0.55)σb第二十四頁，共二百四十一頁。6.剛度：將材料抵抗彈性變形的能力稱為剛度。彈性模量：彈性下應力與應變的比值,表示材料抵抗彈性變形的能力。即：

E=σ/ε材料的E越大，剛度越大；E對組織不敏感；零件的剛度主要決定于E，也與形狀、截面等有關，一般用AE表示。第二十五頁，共二百四十一頁。2.1.2.2物理性能：密度、熔點、導熱性、導電性、熱膨脹性、磁性等；2.1.2.3化學性能：耐腐蝕性、抗氧化性、化學穩定性等；2.1.2.4工藝性能：鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性、熱處理工藝性等。第二十六頁，共二百四十一頁。例1.（25.2007單選2分）精度較高，便于攜帶，常用于測量大型鑄鍛件和永久組裝件的硬度計A）洛氏硬度計

B）布氏硬度計

C）維氏硬度計

D）里氏硬度計例2.（8.2006單選1）測定灰鑄鐵、軸承合金等具有粗大晶粒或組成相的金屬材料的硬度及鋼件退火、正火及調質后的硬度常采用A）洛氏硬度試驗

B）布氏硬度試驗

C）維氏硬度試驗

D）努氏硬度試驗例3.(24.2005單選2）廣泛用于鋼件淬火后的硬度檢測儀器是：A）洛氏硬度計

B）布氏硬度計

C）維氏硬度計

D）肖氏硬度計第二十七頁，共二百四十一頁。例4（12.2011單選1分）常用于檢測零件較薄硬化層（如0.1mm厚）硬度的儀器是：A）布氏硬度計

B）洛氏硬度計C）肖氏硬度計

D）維氏硬度計例5.（7.2006單選1分）材料在無數次交變應力作用下而不致引起斷裂的最大應力稱為A）斷裂強度

B）疲勞強度

C）抗拉強度

D）屈服強度第二十八頁，共二百四十一頁。例6.（52.2004簡答5分）金屬材料力學性能的主要指標有哪些（至少列舉5項）？用符號表示常規力學性能的五項指標。答：硬度、強度、塑性、韌性、剛度、耐磨性、缺口敏感性等。超常規力學性能的五項指標：σb

、σe

、δ

、ψ、ak

第二十九頁，共二百四十一頁。2.2金屬材料及其熱處理2.2.0考核知識點（1）熟悉晶體的兩大特性，金屬最常見的三種晶體結構類型，實際金屬材料中的晶體缺陷，常用的三種細化晶粒方法，純金屬在固體下的兩種轉變，合金相結構的三種類型；（2）熟悉鐵碳合金相圖中固態下的幾種基本組織，各主要點溫度、碳的質量分數及意義，典型鐵碳合金結晶過程分析，碳對鐵碳平衡組織和性能的影響、相圖的應用；第三十頁，共二百四十一頁。（3）熟悉金屬材料常見的化學分析方法，金相分析方法，無損探傷方法及適用范圍；（4）熟悉鋼的熱處理原理（鐵碳合金平衡圖、鋼在加熱、冷卻、回火時的轉變）（5）熟悉典型零件（軸類、彈簧、齒輪類、滾動軸承類、模具類、工具類、鑄鐵件類、有色金屬類等）的熱處理應用。（6）熟悉金屬材料的選擇和使用原則。第三十一頁，共二百四十一頁。（7）掌握鋼的常規熱處理（退火、正火、淬火、回火、時效等）、表面淬火（火焰淬火、感應加熱淬火）、化學熱處理（滲碳、滲氮、碳氮共滲等）、鑄鐵（灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、合金鑄鐵等）熱處理、有色金屬（鋁合金、銅合金等）熱處理方法的選用。（8）了解熱處理設備（燃燒爐、電阻爐、真空爐、感應加熱電源及淬火機床）。第三十二頁，共二百四十一頁。2.2.1金屬的晶體結構2.2.1.1晶體的特性：熔點和各項異性固態物質按其原子（或分子）聚集狀態可分為晶體和非晶體兩大類。在晶體中，原子（或分子）按一定的幾何規律作周期性地排列。非晶體中原子（或分子）則是無規則的堆積在一起。（如松香、玻璃、瀝青）

2.2.2.2金屬的晶體結構由于金屬鍵結合力較強，是金屬原子總趨于緊密排列的傾向，故大多數金屬屬于以下三種晶格類型。第三十三頁，共二百四十一頁。

1、體心立方晶格2、面心立方晶格8×1／8＋1＝2（個）。8×1／8＋6×1／2＝4（個）第三十四頁，共二百四十一頁。3、密排六方晶格晶體缺陷

晶體內部的某些局部區域，原子的規則排列受到干擾而破壞，不象理想晶體那樣規則和完整。把這些區域稱為晶體缺陷。12×1／6＋2×1／2＋3＝6（個）第三十五頁，共二百四十一頁。

這些缺陷的存在，對金屬的性能（物理性能、化學性能、機械性能）將產生顯著影響，如鋼的耐腐蝕性，實際金屬的屈服強度遠遠低于通過原子間的作用力計算所得數值。根據晶體缺陷的幾何形態特征，可將其分為以下三類：點缺陷線缺陷

面缺陷

第三十六頁，共二百四十一頁。點缺陷——空位和間隙原子和置換原子第三十七頁，共二百四十一頁。線缺陷—位錯

晶體中，某處有一列或若干列原子發生有規律的錯排現象，稱為位錯。其特征是在一個方向上的尺寸很長，而另兩個方向的尺寸很短。最常見最基本的位錯是刃型位錯和螺型位錯位錯的存在以及位錯密度的變化，對金屬的性能如強度、塑性、疲勞等都起著重要影響。如金屬材料的塑性變形與位錯的移動有關。冷變形加工后金屬出現了強度提高的現象（加工硬化），就是由于位錯密度的增加所致。第三十八頁，共二百四十一頁。第三十九頁，共二百四十一頁。面缺陷——晶界和亞晶界

實際金屬材料是多晶體材料，則在晶體內部存在著大量的晶界和亞晶界。晶界和亞晶界實際上是一個原子排列不規則的區域，該處晶體的晶格處于畸變狀態，能量高于晶粒內部，在常溫下強度和硬度較高，在高溫下則較低，晶界容易被腐蝕等。第四十頁，共二百四十一頁。第四十一頁，共二百四十一頁。2.2.2.3金屬的結晶

結晶：晶體物質由液態轉變成固態的過程。凝固：非晶體由液態轉變成固態的過程。結晶的一般過程：

To時間溫度理論冷卻曲線實際冷卻曲線T1結晶平臺(是由結晶潛熱導致):平衡結晶溫度第四十二頁，共二百四十一頁。過冷現象過冷度

ΔT=T0–T1過冷是結晶的必要條件。結晶的一般規律形核長大第四十三頁，共二百四十一頁。形核、長大第四十四頁，共二百四十一頁。實際金屬的多晶粒結構第四十五頁，共二百四十一頁。晶粒的粗細對金屬力學性能影響頗大。晶粒愈細，其強度、韌性和塑性也愈好。細化晶粒的三種途徑：1）提高冷卻速度－自發形核V冷△TN晶粒細小2）變質處理－非自發形核3）機械振動、超聲波振動、電磁攪拌等。第四十六頁，共二百四十一頁。2.2.2.4金屬在固態下的轉變

純金屬在固態下的轉變有兩種：同素異晶轉變磁性轉變（純鐵磁性轉變溫度768度）純鐵的同素異晶轉變反應式:1394°C912°Cbccfccbccδ-Feγ-Feα-Fe第四十七頁，共二百四十一頁。

純鐵的冷卻曲線1394℃1534℃10006008001200溫度時間16001500500700900110013001400912℃δ-Fe

α-Feγ-Fe第四十八頁，共二百四十一頁。2.2.2.5合金的相結構

由于組元間相互作用不同，固態合金的相結構可分為固溶體和金屬化合物兩大類。

1、固溶體合金在固態下，組元間能夠互相溶解而形成的均勻相稱為固溶體。

第四十九頁，共二百四十一頁。

不管溶質原子處于溶劑原子的間隙中或者代替了溶劑原子都會使固溶體的晶格發生畸變，使塑性變形抗力增大，結果使金屬材料的強度、硬度增高。這種通過溶入溶質元素形成固溶體，使金屬材料的強度、硬度升高的現象，稱為固溶強化。第五十頁，共二百四十一頁。2、金屬化合物金屬化合物的晶格類型與形成化合物各組元的晶格類型完全不同，一般可用化學分子式表示。鋼中滲碳體（Fe3C）是由鐵原子和碳原子所組成的金屬化合物，它具有復雜的晶格形式。金屬化合物的性能不同于任一組元，其溶點一般較高、硬而脆。當它呈細小顆粒均勻分布在固溶體基體上時，將使合金的強度、硬度和耐磨性明顯提高，這一現象稱為彌散強化。第五十一頁，共二百四十一頁。金屬化合物在合金中常作為強化相存在，它是許多合金鋼、有色金屬和硬質合金的重要組成相。3、金屬混合物

絕大多數合金的組織都是固溶體與少量金屬化合物組成的金屬混合物，其性質取決于固溶體與金屬化合物的數量、大小、形態和分布狀況。

第五十二頁，共二百四十一頁。鐵碳合金固態下的幾種基本組織：1.鐵素體(F)

：碳溶于α–Fe中的間隙固溶體。

2.2.2鐵碳合金相圖第五十三頁，共二百四十一頁。2.奧氏體(A)碳溶于γ-Fe中形成的間隙固溶體。第五十四頁，共二百四十一頁。

奧氏體組織金相圖第五十五頁，共二百四十一頁。3.

滲碳體(Fe3C)

鐵與碳形成的金屬化合物。第五十六頁，共二百四十一頁。滲碳體組織金相圖第五十七頁，共二百四十一頁。4.珠光體(P)鐵素體和滲碳體組成的機械混合物。第五十八頁，共二百四十一頁。5.萊氏體(Ld)奧氏體和滲碳體組成的機械混合物。第五十九頁，共二百四十一頁。

Fe-Fe3C

相圖第六十頁，共二百四十一頁。

Fe-Fe3C

相圖ACDEFGSPQ1148℃727℃LAL+A4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFeFe3C

T°LdLd+Fe3CⅠA+Ld+Fe3CⅡFA+FP0.77%CLd’K(P+Fe3C)P+Ld’+Fe3CⅡLd’+Fe3CⅠP+FP+Fe3CⅡ(F+Fe3C)A+Fe3CⅡL+Fe3CⅠ(A+Fe3C)第六十一頁，共二百四十一頁。鐵碳合金相圖各主要線的意義：ABCD為液相線，AHJECF為固相線。三條水平線：

1.HJB包晶轉變線:LB

+H

AJ1495℃3.PSK共析轉變線:AS

(

FP

+Fe3C)P

727℃2.ECF共晶轉變線:LC

(

AE

+Fe3C)Ld

1148℃第六十二頁，共二百四十一頁。包晶反應：在一定溫度下，由一固定成份的液相與一個固定成份的固相作用，合成另一個成份固定的固相反應。液＋固＝固共晶反應：由某一成份的液相在一定溫度下同時結晶出兩種不同成份的固相反應。液＝固＋固共析反應：在一定溫度下，一固定成份的固相同時分解成兩種成份與結構均不相同的固相反應。固＝固＋固

第六十三頁，共二百四十一頁。四條重要的線:GS是冷卻過程中由γ相析出α相的開始線ES是C在γ

－Fe中的溶解度曲線PQ是C在α

－Fe中的溶解度曲線HN是C在－Fe中的溶解度曲線。重要的成份點:如下表第六十四頁，共二百四十一頁。點符合溫度t/0C含碳量wc％含義A15380純鐵熔點C11484.3共晶點D12276.69滲碳體熔點E11482.11碳在奧氏體中的最大溶解度G9120α

－Fe＝γ

－Fe同素異晶轉變點P7270.02碳在鐵素體中的最大溶解度S7270.77共析點Q室溫0.0008碳在鐵素體中的溶解度第六十五頁，共二百四十一頁。五個單相區：ABCD以上－液相L區AHNA－相區NJESGN－γ相區GPQ以左－α相區DFK－Fe3C相區七個兩相區：分別存在于相鄰兩個單相區之間：L＋、L＋A、L＋Fe3C、＋A、A＋F、A＋Fe3C

、F＋Fe3C第六十六頁，共二百四十一頁。2.2.2.1典型鐵碳合金相圖過程分析(ingotiron)共析鋼(eutectoidsteel)亞共析鋼(hypoeutectoidsteel)過共析鋼(hypereutectoidsteel)共晶白口鐵(eutectoidwhiteiron)亞共晶白口鐵(hypoeutectoidwhiteiron)過共晶白口鐵(hypereutectoidwhiteiron)鋼生鐵工業純鐵第六十七頁，共二百四十一頁。第六十八頁，共二百四十一頁。第六十九頁，共二百四十一頁。1.工業純鐵(Wc<0.0218%)第七十頁，共二百四十一頁。2.

共析鋼

(Wc=0.77%)第七十一頁，共二百四十一頁。

共析鋼組織金相圖第七十二頁，共二百四十一頁。3.亞共析鋼(Wc=0.45%)第七十三頁，共二百四十一頁。

亞共析鋼組織金相圖第七十四頁，共二百四十一頁。4.過共析鋼(Wc=1.2%)第七十五頁，共二百四十一頁。

過共析鋼組織金相圖第七十六頁，共二百四十一頁。5.共晶白口鐵(Wc=4.3%)第七十七頁，共二百四十一頁。

共晶白口鐵組織金相圖第七十八頁，共二百四十一頁。6.亞共晶白口鐵(Wc=3.0%)第七十九頁，共二百四十一頁。

亞共晶白口鐵組織金相圖第八十頁，共二百四十一頁。7.過共晶白口鐵(Wc=5.0%)第八十一頁，共二百四十一頁。

過共晶白口鐵組織金相圖第八十二頁，共二百四十一頁。2.2.2.2碳對鐵碳合金平衡組織和性能的影響碳的質量分數對平衡組織的影響。碳的質量分數對力學性能的影響。碳的質量分數對工藝性能的影響。第八十三頁，共二百四十一頁。碳的質量分數對平衡組織的影響第八十四頁，共二百四十一頁。第八十五頁，共二百四十一頁。碳的質量分數對力學性能的影響

低碳鋼組織多為鐵素體，強度、硬度較低，而塑性、韌性很高。隨含碳量的增加，鐵素體不斷減少，珠光體不斷增加，導致強度、硬度提高，塑性、韌性下降，0.9％時，組織中主要是珠光體，強度達到最大值。當大于1.0%時由于網狀Fe3CII出現，導致鋼強度下降。工業用鋼一般不超過1.3%~1.4%.第八十六頁，共二百四十一頁。碳的質量分數對力學性能的影響第八十七頁，共二百四十一頁。2.2.2.3Fe-Fe3C相圖的應用1.為選擇材料提供依據

分析零件的工作條件,根據鐵碳合金成分、組織、性能之間的變化規律進行選擇材料。(P30)低碳鋼（0.10%~0.25%）:塑性、韌性好中碳鋼（0.25%~0.60%）：綜合性能好高碳鋼（0.60%~1.30%）：硬度高、耐磨性好第八十八頁，共二百四十一頁。2.制定熱加工工藝方面的應用

Fe-Fe3C相圖總結了不同成份鐵碳合金在緩慢冷卻時組織隨溫度變化的規律，為制定鑄造、鍛造、熱處理、焊接工藝提供了依據。第八十九頁，共二百四十一頁。2.2.3金屬材料化學成分分析和金相分析2.2.3.1化學成份分析（P42-43）常用方法有：化學分析法、火花鑒別法、光頻分析法和看譜鏡法，最傳統較準確的方法是化學分析法。氣體容量定碳法（P42）2.2.3.2金相分析（P43-44）原材料缺陷的低倍檢驗（宏觀檢驗）：用肉眼或低倍放大鏡斷口分析：宏觀觀察、光鏡分析、電鏡分析顯微組織檢驗：光鏡分析、電鏡分析、金相圖像自動分析儀第九十頁，共二百四十一頁。2.2.3.3無損檢測（P44）射線檢測超聲檢測渦流檢測磁粉探傷等第九十一頁，共二百四十一頁。2.2.4金屬材料熱處理2.2.4.1鋼的熱處理熱處理的定義：將鋼在固態下加熱到預定溫度并在該溫度下保持一段時間，然后以一定的速度冷卻，以改變鋼的內部組織，提高鋼的性能，延長機器使用壽命的熱加工工藝。(加熱—保溫—冷卻)熱處理的主要目的:提高鋼的性能。熱處理的應用范圍:整個制造業。熱處理的原理:鋼中組織變化規律第九十二頁，共二百四十一頁。熱處理普通熱處理表面熱處理退火;正火;淬火;回火;表面淬火

化學熱處理感應加熱淬火火焰加熱淬火滲碳;滲氮;碳氮共滲;熱處理的分類：第九十三頁，共二百四十一頁。時間溫度臨界溫度

熱加保溫冷卻第九十四頁，共二百四十一頁。1.熱處理的原理(1)鐵碳合金平衡圖

Fe－Fe3C平衡圖中的臨界點（A1、A3、Acm）是加熱和冷卻溫度選擇的主要依據。第九十五頁，共二百四十一頁。(2)鋼在加熱時的組織變化

鋼通過加熱到奧氏體，而是否得到完全的奧氏體，以及奧氏體的均勻程度和晶粒大小，對隨后奧氏體冷卻時的轉變產物的性能有很大影響。珠光體向奧氏體的轉變是通過奧氏體晶核的產生（形核）和長大兩個過程實現的。為了獲得均勻一致的奧氏體，必須加熱到足夠高的溫度和保持一定時間，才能使奧氏體均勻化。奧氏體晶粒的大小決定了冷卻時奧氏體轉變產物晶粒的大小。奧氏體晶粒度:起始晶粒度:珠光體剛剛轉變成奧氏體的晶粒大小。第九十六頁，共二百四十一頁。FFe3C未溶Fe3CA殘余Fe3CAAAA

形核A

長大殘余Fe3C溶解A均勻化奧氏體的形成第九十七頁，共二百四十一頁。實際晶粒度:

是指在具體的加熱條件下所得到的奧氏體晶粒度。本質晶粒度:在930℃±10℃保溫3～8h后奧氏體的晶粒大小。是度量鋼本身晶粒隨溫度升高,晶粒長大的程度。加熱速度愈快，加熱溫度愈高，過熱度也愈大，這時鋼在較高溫度下轉變，得到的奧氏體起始晶粒度比較細小。實際生產中采用高溫、短時的加熱方法就可以獲得較高力學性能的晶粒組織。鋼中進入微量鋁、鈦、釩、鎢、鉬、鎳、硅、銅等都會阻礙奧氏體晶粒長大；錳和磷有促使晶粒長大的傾向。第九十八頁，共二百四十一頁。

鋼的本質晶粒度示意圖第九十九頁，共二百四十一頁。(3)鋼在冷卻時的組織變化鋼加熱轉變為奧氏體后，冷卻方式和速度不同，所得到的組織和性能就大不一樣，所以采用什么冷卻方式來控制鋼的組織和性能具有決定性意義。鋼在熱處理時的冷卻方式：等溫、連續過冷奧氏體的等溫冷卻轉變過冷奧氏體的連續冷卻轉變第一百頁，共二百四十一頁。

熱加保溫時間溫度臨界溫度連續冷卻等溫冷卻1)鋼在熱處理時的冷卻方式第一百零一頁，共二百四十一頁。

共析碳鋼TTT曲線建立過程示意圖時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度(℃)0400A1第一百零二頁，共二百四十一頁。2)過冷奧氏體的等溫冷卻轉變共析碳鋼TTT曲線的分析穩定的奧氏體區過冷奧氏體區A向產物轉變開始線A向產物轉變終止線

A+產物區產物區A1～550℃;高溫轉變區;擴散型轉變;P轉變區。550～230℃;中溫轉變區;半擴散型轉變;

貝氏體(B)轉變區;230～-50℃;低溫轉變區;非擴散型轉變;馬氏體(M)轉變區。時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度(℃)0400A1MsMf第一百零三頁，共二百四十一頁。轉變產物的組織與性能珠光體型(P)

轉變(A1～550℃):A1～650℃:P;5～25HRC;

片間距為0.6～0.7μm(500×)。650～600℃:細片狀P---索氏體(S);

片間距為0.2～0.4μm(1000×);25～36HRC。600～550℃:極細片狀P---屈氏體(T);

片間距為＜0.2μm(電鏡);35～40HRC。第一百零四頁，共二百四十一頁。轉變產物的組織與性能貝氏體型(B)轉變

(550～230℃):550～350℃:B上;40～45HRC;B上=過飽和碳

α-Fe條狀+Fe3C細條狀過飽和碳α-Fe條狀Fe3C細條狀羽毛狀第一百零五頁，共二百四十一頁。轉變產物的組織與性能貝氏體型(B)轉變

(550～230℃):350～230℃:B下;50～60HRC;B下=過飽和碳

α-Fe針葉狀+Fe3C細片狀過飽和碳

α-Fe針葉狀Fe3C細片狀針葉狀第一百零六頁，共二百四十一頁。轉變產物的組織與性能馬氏體型(M)轉變

(230～-50℃):1>定義:馬氏體是一種碳在α–Fe中的過飽和固溶體。2>轉變特點:在一個溫度范圍內連續冷卻完成;轉變速度極快,即瞬間形核與長大;無擴散轉變(Fe、C原子均不擴散),M與原A的成分相同,造成晶格畸變。轉變不完全性,QM=f(T)第一百零七頁，共二百四十一頁。3>馬氏體的晶體結構:由于碳的過飽和作用,使α–Fe晶格由體心立方變成體心正方晶格。第一百零八頁，共二百四十一頁。4>馬氏體的組織形態:板條狀---低碳馬氏體(＜0.2%C);30～50HRC;δ=9～17%。第一百零九頁，共二百四十一頁。4>馬氏體的組織形態:針、片狀---高碳馬氏體(＞1%C);66HRC左右;δ≈1%。第一百一十頁，共二百四十一頁。5>馬氏體的性能:主要取決于馬氏體中的碳濃度。馬氏體的碳濃度Wc100507040602030100.10.30.20.400.50.60.70.80.91.0硬度(HRC)2000抗拉強度σb(Mpa)180014001000600200第一百一十一頁，共二百四十一頁。

亞共析鋼的TTT曲線

FAP+FS+FTBM+A殘A3時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度(℃)0400A1MsMf第一百一十二頁，共二百四十一頁。

過共析鋼的TTT曲線P+Fe3CⅡS+Fe3CⅡTBM+A殘

Fe3CⅡAACM時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度(℃)0400A1MsMf第一百一十三頁，共二百四十一頁。影響TTT曲線形狀位置的因素1>奧氏體中含碳量的影響:過共析鋼共析鋼亞共析鋼時間溫度A1第一百一十四頁，共二百四十一頁。2>奧氏體中含合金元素的影響:除Co、Al(＞2.5%)外,所有合金元素溶入奧氏體中,會引起:向右移向下移MsA1A1Ms含Cr合金鋼第一百一十五頁，共二百四十一頁。3>加熱溫度和保溫時間的影響:

加熱溫度越高,保溫時間越長,

碳化物溶解充分,奧氏體成分均勻,

提高了過冷奧氏體的穩定性,從而使TTT曲線向右移。3)過冷奧氏體的連續冷卻轉變第一百一十六頁，共二百四十一頁。Vk共析碳鋼CCT曲線建立過程示意圖時間(lgτ)溫度℃A1PfPsA+PKMsMf水冷油冷Vk1爐冷空冷第一百一十七頁，共二百四十一頁。共析碳鋼TTT曲線與CCT曲線的比較穩定的奧氏體區時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度(℃)0400A1MsMfCCT曲線TTT曲線第一百一十八頁，共二百四十一頁。穩定的奧氏體區時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度(℃)0400A1MsMf在連續冷卻過程中TTT曲線的應用V1V2VkV3V4V1=5.5℃/s:爐冷;PV2=20℃/s:空冷;SV3=33℃/s:油冷;T+M+A殘V4≥138℃/s:水冷;M+A殘V4第一百一十九頁，共二百四十一頁。4.鋼的整體熱處理毛坯生產預備熱處理機械加工最終熱處理機械精加工預備熱處理:

退火;正火最終熱處理:

淬火;回火一般零件生產的工藝路線:第一百二十頁，共二百四十一頁。（1）鋼的退火1)定義:把零件加溫到適當溫度,保溫一段時間,然后緩慢冷卻（隨爐冷卻）。2)目的:消除應力;降低硬度，以改變切削性能;細化晶粒，均勻成分，為最終熱處理作好組織準備。第一百二十一頁，共二百四十一頁。3)種類退火重結晶退火低溫退火完全退火擴散退火球化退火再結晶退火去應力退火普通退火等溫退火普通球化退火等溫球化退火不完全退火等溫退火第一百二十二頁，共二百四十一頁。4)工藝參數(P46-47):溫度(°C)名稱Ac3

+30～50完全退火AC1～AC3（Acm）不完全退火Ac3

或AC1以上等溫退火Ac1+30～50球化退火Ac3、ACCm+150～250擴散退火AC1以下再結晶退火去應力退火500～600第一百二十三頁，共二百四十一頁。第一百二十四頁，共二百四十一頁。(2)鋼的正火1)定義:

把零件加溫到臨界溫度(Ac3或Acm)以上30～50℃,保溫一段時間,然后在空氣中冷卻。把零件加熱到Ac3線以上100～1500C的正火稱為高溫正火。2)目的:消除應力;調整硬度;細化晶粒，均勻成分，為最終熱處理作好組織準備。常用于消除過析鋼中網狀滲碳體

第一百二十五頁，共二百四十一頁。3)工藝參數:溫度(°C)名稱Ac3

+30～50亞共析鋼Ac1

+30～50共析鋼Accm+30～50過共析鋼第一百二十六頁，共二百四十一頁。第一百二十七頁，共二百四十一頁。4)熱處理后的組織:S(Wc=0.6～1.4%)S+F(Wc＜0.6%)5)應用范圍:1.預備熱處理:調整低、中碳鋼的硬度;消除過共析鋼中的Fe3CⅡ（網狀）。

2.最終熱處理:用于力學性能要求不高的普通零件。第一百二十八頁，共二百四十一頁。（3）鋼的淬火1)定義:把零件加溫到臨界溫度以上

30～50℃,保溫一段時間,然后快速冷卻(水冷)。2)目的:為了獲得馬氏體組織,提高鋼的硬度和耐磨性。第一百二十九頁，共二百四十一頁。3)工藝參數:溫度(°C)名稱Ac3

+30～50亞共析鋼Ac1

+30～50共析鋼Ac1

+30～50過共析鋼第一百三十頁，共二百四十一頁。3)工藝參數:第一百三十一頁，共二百四十一頁。4)熱處理后的組織:

M+Fe3C+A殘

Ac1+30～50過共析鋼

M+A殘

Ac1+30～50

共析鋼M+A殘

Ac3+30～50亞共析鋼Wc＞0.5%

M

Ac3+30～50亞共析鋼Wc≤0.5%

最終組織淬火溫度(℃)

鋼種第一百三十二頁，共二百四十一頁。6)淬火冷卻介質1>理想淬火冷卻介質時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度(℃)0400A1MsMf第一百三十三頁，共二百四十一頁。2>常用的淬火冷卻介質

名稱

最大冷卻速度時平均冷卻速度/(℃?s-1)所在溫度/℃冷卻速度/(℃?s-1)650～550℃300～200℃20℃靜止水34077513545040℃靜止水28554511041060℃靜止水2202758018510%NaCl

溶液58020001900100010%NaOH溶液5602830275077520℃10號機油430230606580℃10號機油430230705520℃3號錠子油50012010050第一百三十四頁，共二百四十一頁。7)常用的淬火方法單液淬火雙液淬火分級淬火等溫淬火時間溫度MsA1第一百三十五頁，共二百四十一頁。8)鋼的淬硬性(Hardeningofsteel)1>定義:是指鋼在淬火后所能達到的最高硬度。2>影響鋼的淬硬性的因素:主要取決于

馬氏體的含碳量。第一百三十六頁，共二百四十一頁。9)鋼的淬透性

(Hardenabilityofsteel)1>定義:是指鋼在淬火時所能得到的淬硬層

(馬氏體組織占50%處)的深度。2>影響鋼的淬透性的因素:主要是臨界淬火冷卻速度VK

的大小,VK越大,鋼的淬透性越小。第一百三十七頁，共二百四十一頁。工件淬硬層與冷卻速度的關系第一百三十八頁，共二百四十一頁。3>淬硬性與淬透性之間的關系:淬透性淬硬性鋼種小低碳素結構鋼(20)小高碳素工具鋼(T10A)大低低碳合金結構鋼(18Cr2Ni4WA)大高高碳高合金工具鋼(Cr12MoV)第一百三十九頁，共二百四十一頁。4>淬透性的大小對鋼的熱處理后的力學性能的影響未淬透鋼淬透鋼第一百四十頁，共二百四十一頁。(4)鋼的回火1)定義:把淬火后的零件重新加溫到Ac1線以下某個溫度,保溫一段時間,然后冷卻（一般空冷，也水冷或油冷）到室溫。2)目的:消除淬火應力,降低脆性;穩定工件尺寸;調整淬火零件的力學性能。第一百四十一頁，共二百四十一頁。耐磨件M回=α0.3%C+ε150～250低溫回火彈簧等T回=F針+Fe3C粒350～500中溫回火調質件S回=F多+Fe3C球500～650高溫回火高合金鋼P回=F多+Fe3C粒650～A1高溫軟化3)工藝參數淬火+高溫回火=調質處理用途組織溫度(℃)名稱淬火+高溫回火=調質處理第一百四十二頁，共二百四十一頁。3.鋼的表面淬火1)定義:是一種不改變鋼表層化學成分,但改變表層組織的局部熱處理工藝。2)工藝特征:通過快速加熱使鋼的表層奧氏體化,然后急冷,使表層形成馬氏體組織,而心部仍保持不變。第一百四十三頁，共二百四十一頁。3)表面淬火用鋼:

選用中碳或中碳低合金鋼。40、45、40Cr、40MnB等。4)表面淬火加工的方法:

感應加熱(高、中、工頻)、火焰加熱、電接觸加熱法等。第一百四十四頁，共二百四十一頁。1>感應加熱表面淬火1)感應加熱的基本原理:*感應電流---渦流*集膚效應*淬火層深度(δ)與電流頻率(f)的關系:δ=500/√f（mm）高頻感應加熱（100～1000kHz）：0.2-2mm中頻感應加熱（0.5～10kHz）:2-8mm工頻感應加熱（50Hz）:10-15mm第一百四十五頁，共二百四十一頁。感應加熱表面淬火示意圖集膚效應示意圖第一百四十六頁，共二百四十一頁。2)工藝要求:*表面淬火前,必須對零件進行正火或調質處理,以保證零件有良好的基體。*表面淬火后,必須對零件進行低溫回火處理,以降低淬火應力和脆性。3)生產特點:淬火件的質量好;工件變形小;不易氧化及脫碳;淬火層容易控制;生產率高。設備投資大,不適于復雜形狀零件和小批量生產。第一百四十七頁，共二百四十一頁。2>火焰加熱表面淬火1)火焰加熱表面淬火的基本方法第一百四十八頁，共二百四十一頁。2)火焰加熱表面淬火的特點:*設備簡單,操作方便,成本低。*淬火質量不穩定。*適于單件、小批量及大型零件的生產。第一百四十九頁，共二百四十一頁。時效處理目的：進一步消除內應力，穩定工件尺寸。方法：高溫時效、低溫時效，自然時效第一百五十頁，共二百四十一頁。4.化學熱處理

(ChemicalHeatTreatment)1)定義:將零件置于一定的化學介質中,通過加熱、保溫,使介質中一種或幾種元素原子滲入工件表層,以改變鋼表層的化學成分和組織的熱處理工藝。第一百五十一頁，共二百四十一頁。2)化學熱處理的基本過程:2>吸收:

活性原子被零件表面吸收和溶解。3>擴散:

活性原子由零件表面向內部擴散,形成一定的擴散層。1>分解:

化學介質在高溫下釋放出待滲的活性原子。

2COCO2+〔C〕第一百五十二頁，共二百四十一頁。3)化學熱處理進行的條件:1>滲入元素的原子必須是活性原子,而且具有較大的擴散能力。2>零件本身具有吸收滲入原子的能力,

即對滲入原子有一定的溶解度或能與之化合,形成化合物。4)化學熱處理的種類:滲碳;滲氮;碳氮共滲;

滲硼;滲鋁;滲硫;滲硅;滲鉻等。第一百五十三頁，共二百四十一頁。1.鋼的滲碳(Carburizeofsteel)1)定義:向鋼的表面滲入碳原子的過程。2)目的:獲得具有表硬耐磨里韌性能的零件。3)用鋼:低碳鋼和低碳合金鋼。如20、20Cr4)方法:固體、氣體(常見)、液體滲碳。5)設備:井式滲碳爐、可控氣氛爐、真空爐。18CrMnMo、12Cr2Ni4A、20CrMnMo第一百五十四頁，共二百四十一頁。6)工藝:加熱溫度為900～950℃;

滲碳時間一般為3～9小時;7)滲碳后的組織:1%CP+Fe3CⅡ0.2%C

F+P少表面中心零件PP+F第一百五十五頁，共二百四十一頁。8)滲碳后的熱處理工藝時間溫度930℃850℃方案1方案2滲碳淬火加熱第一百五十六頁，共二百四十一頁。9)熱處理后的組織低碳M回+FM回+Cm+A殘低碳合金鋼F+PM回+Fe3C+A殘低碳鋼心部組織表層組織鋼種第一百五十七頁，共二百四十一頁。2.鋼的滲氮(Nitridationofsteel)2)目的:獲得具有表硬、耐疲勞和耐蝕性以及熱硬性里韌性能的零件。3)用鋼:中碳合金鋼。4)方法:氣體滲氮、液體滲氮、離子滲氮。

（常用）1)定義:向鋼的表面滲入氮原子的過程。第一百五十八頁，共二百四十一頁。5)工藝:加熱溫度500～600℃;

保溫時間0.3～0.5mm/20～50h。6)熱處理特點:滲氮前需調質處理;

滲氮后不需熱處理。7)滲氮處理后的組織

表層:Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、

MoN、TiN、VN。

心部:S回。8)常用的鋼種:35CrMo、18CrNiW、

38CrMoAlA(氮化王牌鋼)等。第一百五十九頁，共二百四十一頁。

滲碳與滲氮的工藝特點處理后是否需要熱處理處理時間(h)處理溫度(℃)名稱需要3～9900～950滲碳不需要20～50500～600滲氮第一百六十頁，共二百四十一頁。3.鋼的碳氮共滲---氰化處理

(Carbonitridingofsteel)1)定義:向鋼的表面同時滲入碳和氮原子的過程。3)方法:固體碳氮共滲氣體碳氮共滲液體碳氮共滲高溫中溫低溫2)目的:獲得具有表硬里韌性能的零件。第一百六十一頁，共二百四十一頁。4)工藝:合金結構鋼HRC53～60中溫氣體碳氮共滲800～8601～8以滲碳為主0.5～0.8mm淬火+低溫回火合金工具鋼HRC54～63低溫氣體碳氮共滲500～6001～6以滲氮為主0.1～0.4mm不需要材料性能名稱溫度(℃)時間(h)作用滲層熱處理第一百六十二頁，共二百四十一頁。2.2.4.2鑄鐵熱處理鑄鐵的力學性能主要受基本組織和石墨所控制，因此強化鑄鐵時，一方面要改變石墨的數量大小、形狀和分布，盡量減少石墨的有害作用；另一方面又要通過合金化、熱處理或表面處理方法調整基本組織，提高基體性能，以改善鑄鐵的強韌性。第一百六十三頁，共二百四十一頁。1.灰鑄鐵的熱處理（簡單熱處理）（1）消除內應力退火（人工實效）

1）目的:消除鑄鐵件鑄造后產生的很大的內應力。

2）工藝方法：將鑄件緩慢加熱到500～560℃適當保溫（每10mm截面保溫2h）后，隨爐緩慢冷卻至150～200℃出爐空冷。（2）消除鑄件白口、降低硬度的退火或正火

1）退火工藝：800～950℃×1～4h，隨爐緩冷，使部分滲碳體分解，最終得到鐵素體＋珠光體的基體組織。

2）正火工藝：800～950℃×1～4h空冷第一百六十四頁，共二百四十一頁。

（3）表面淬火

1）目的:提高灰鑄鐵件表速度面強度、耐磨性和疲勞強度。

2）工藝方法：感應加熱、火焰加熱、電接觸加熱等工藝。2.可鍛鑄鐵熱處理（產生）

1）目的:可鍛鑄鐵本身就是白口鑄鐵通過石墨化退火得到的。

2）工藝方法：950～1000℃×30～40h，然后以200～300℃/h爐速冷卻到770后，再以極緩慢的冷卻2～3℃/h冷卻至720℃左右再空冷，得到珠光體可鍛鑄鐵；也可從高溫加熱后緩冷至680，長時間（15～30h）等溫保持，使珠光體中滲碳體第一百六十五頁，共二百四十一頁。分解為鐵素體＋石墨出爐空冷得鐵素體可鍛鑄鐵。3.球墨鑄鐵（可以象鋼一樣進行各種熱處理）（1）退火

1）消除內壓力退火（工藝與灰鑄鐵同）

2）高溫退火：消除白口，得高韌性的鐵素體球鐵

3）低溫退火：用于基體組織中無共晶滲碳體且珠光體含量較高，要求具有較高塑性、韌性的鑄件。（2）正火：目的是細化組織，提高球鐵的強度、硬度和韌性。（3）調質處理：提高球鐵的強度和韌性（比正火高）。（4）等溫淬火：提高球鐵的綜合性能。第一百六十六頁，共二百四十一頁。2.2.4.3有色金屬熱處理1.鋁合金熱處理（1）變形鋁合金熱處理

1）擴散退火：消除合金鑄錠中的晶內偏析。

2）再結晶退火：消除各種加工應力、提高塑性。

3）去應力退火：在150～360℃內低于再結晶溫度下退火，消除應力保持強度。

4)回歸處理：僅用于經淬火和自然實效處理過的零件，將零件在硝鹽中迅速加熱到200～250℃×2～3min后在水中冷卻。目的是恢復得到過飽和固溶體淬火相，便于校正、加工。

5)淬火、時效：2AI2、2Al4、2B11合金：500±5℃×20～90min，淬水，室溫自然時效96～144h。第一百六十七頁，共二百四十一頁。（2）鑄造鋁合金熱處理

1）退火：290±10℃×3～5h，消除內應力穩定鑄件尺寸。

2）淬火、時效：ZL104鋁合金缸體：535±5℃×4h固溶處理，175±5℃×9h時效。2.銅合金熱處理只有一部分銅合金提高熱處理可以得到強化。（1）去應力退火（2）再結晶退火：去除冷作硬化，恢復塑性（3）均勻化退火：去除鑄件內應力（4）淬火時效（5）淬火回火第一百六十八頁，共二百四十一頁。2.2.4.4熱處理設備1.燃料爐：以重油、煤氣、煤（或焦炭）等為燃料的加熱爐2.電阻爐：以電阻體為加熱器的電爐。1）空氣爐：加熱工件易氧化脫碳，已逐漸淘汰2)鹽浴爐：以熔鹽作為加熱介質的電子爐。適合于小批量、多品種的產品零件淬火（特別是高速鋼刀具高合金小模具）。鹽浴爐分為：堿浴爐、硝鹽爐、高速鋼分級鹽浴爐、中溫鹽浴爐、高溫鹽浴爐等3)井式氣體滲碳爐（碳氮共滲）、井式氣體氮碳共滲爐第一百六十九頁，共二百四十一頁。4)保護氣氛加熱電爐保護氣氛裝置：甲醇低溫催化裂解裝置、氨燃燒發生裝置，廣泛用于淬火、正火、化學熱處理；保護氣氛加熱爐：為了滿足各種零件淬火、回火需要有各式各樣的設備，可以連續生產，勞動強度低，效率高質量好。具有廣闊發展前途。5)真空爐：按用途分為：真空退火爐、真空淬火爐、真空回火爐、真空滲碳爐、真空釬焊爐、真空燒結爐等。是熱處理的主要設備。6)全固態高頻、中頻、超音頻感應加熱電源第一百七十頁，共二百四十一頁。2.2.4.5典型零件熱處理應用舉例(1)軸類零件(2)彈簧類零件(3)齒輪類零件(4)軸承類零件(5)模具類(6)工具類(7)鑄鐵、鑄鋼件(8)有色金屬第一百七十一頁，共二百四十一頁。2.2.5材料分類及選擇2.2.5.1常用金屬材料分類常用金屬材料分為：鋼、鑄鐵、有色金屬等。1.鋼：碳素鋼、合金鋼碳素鋼：普通碳素結構鋼碳素結構鋼（低碳鋼、中碳鋼）

優質碳素結構鋼

碳素工具鋼（高碳鋼）Q195、Q215、Q235Q255、Q27508、08F、10、10F15、20、2530、35、40、45、5050、55、65T7、T7AT8、T8AT10、T10AT12、T12A第一百七十二頁，共二百四十一頁。

Q

235

—

A

·

F沸騰鋼A等級235MPa屈服強度（1）普通碳素結構鋼:其冶煉容易、價廉，力學性能上能滿足一般工程結構及普通機器零件的性能要求。一般不熱處理，直接使用。通常一板材、帶材及各種型材來供應。Q195、Q215、Q235塑性好，焊接性能高，強度較低，一般用于工程結構和受力不大的機器零件；

Q255、Q275可用于制造受力中等的機器零件。第一百七十三頁，共二百四十一頁。（2）優質碳素結構鋼：主要用于制造機器零件，一般要用熱處理提高力學性能。*45---Wc=45%0008、08F、10、10F：韌性、塑性高,優良冷成型和焊接性能，常冷軋成薄板。15、20、25：韌性、塑性高,優良冷成型和焊接性能，適宜制作冷沖壓件、焊接件以及小型滲碳件，如活塞銷、樣板30、35、40、45、50調質后具有優良的綜合力學性能，如軸類件。50、55、65：經淬火＋中溫回火有高彈性，常用作小載荷小尺寸彈簧。第一百七十四頁，共二百四十一頁。（3）碳素工具鋼T12A高級優質

Wc=12%0碳素工具鋼T7、T7A經淬火＋低溫回火制造承受振動與沖擊載荷要求高韌性的工具如鑿子、錘子、木工工具等。T8、T8A經熱處理后制造承受振動與沖擊載荷，要求足夠韌性和較高硬度的各種工具如簡單模子、沖頭、剪金屬剪子、木工工具、煤礦用鑿等。第一百七十五頁，共二百四十一頁。T10、T10A制造不受振動，在刃口有少許韌性的工具如刨刀、沖模、絲錐、板牙等。T12、T12A制造不受振動、要求極高硬度的工具，如鉆頭、絲錐、銼刀、刮刀等。合金結構鋼：主要用于制造重要工程結構和機器零件，它是工業上應用最廣泛、用量最多的鋼種。第一百七十六頁，共二百四十一頁。合金結構鋼：主要用于制造重要工程結構和機器零件，它是工業上應用最廣泛、用量最多的鋼種。

低合金結構鋼合金滲碳鋼合金調質鋼彈簧鋼滾動軸承鋼合金工具鋼Q345鋼(16Mn)14CrMnMoVB低淬透性(＜3%）15Cr、20Cr、20Mn2中淬透性(4%)20CrMn、20CrMnTi高淬透性(4%-6%)18Cr2NiWA、20Cr2Ni4A低淬透性(＜3%）40Cr、40MnB中淬透性(4%)38CrSi、35CrMo高淬透性(4%-10%)38CrMoAlA、40CrMnMo、25Cr2Ni4WA65、65Mn、

60Si2Mn、

70Si3MnA50CrVA、50CrMnA、55SiMnMoVNb、60Si2MnBRe、65Si2MnWAGCr9、GCr15GCr9SiMn、GCr15SiMn9Mn2V、9CrSi、Cr2CrWMn5CrMnMo、5CrNiMoCr12MoVW18Cr4V、W6Mn5Cr4V2第一百七十七頁，共二百四十一頁。（4）低合金結構鋼

Q345鋼(16Mn)綜合性能好，用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼結構。14CrMnMoVB鋼經調質處理后，強度高（屈服強度大于650），用于石化中溫（低于6500）高壓容器。2.牌號:Q

345

C

質量等級345MPa屈服強度第一百七十八頁，共二百四十一頁。20Mn2TiA等級:高級優質含鈦量WTi≤1.5%含錳量WMn2%含碳量WC20%00(5)合金滲碳鋼第一百七十九頁，共二百四十一頁。1）對滲碳鋼的性能要求:表硬里韌2）對滲碳鋼的含碳量的要求:低碳3）滲碳鋼的熱處理特點:滲碳淬火+低溫回火(180～200℃)

低淬透性合金滲碳鋼鋼含合金元素總量＜3%15Cr、20Cr、20Mn2。用于受力小的耐磨件，如柴油機的活塞銷、凸輪軸等。活塞銷(20Cr)第一百八十頁，共二百四十一頁。中淬透性合金滲碳鋼鋼含合金元素總量在4%左右。20CrMn、20CrMnTi、

20Mn2TiB。用于中等載荷的耐磨件，如變速箱齒輪。柴油機凸輪軸高淬透性合金滲碳鋼鋼含合金元素總量在

4%～6%。18Cr2NiWA、

20Cr