工程材料基础知识培训优秀课件.ppt

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1、工程材料基础知识培训工程材料基础知识培训第1页，本讲稿共60页主要内容主要内容一、金属材料的机械性能一、金属材料的机械性能二、碳钢二、碳钢三、钢的热处理三、钢的热处理四、合金钢四、合金钢五、铸铁五、铸铁六、有色金属及合金六、有色金属及合金七、非金属材料七、非金属材料八、材料的选用八、材料的选用第2页，本讲稿共60页第一部分：金属材料的机械性能第一部分：金属材料的机械性能一、静载时材料的机械性能一、静载时材料的机械性能1、静载：对试样缓慢加载，常用方法：静拉、静载：对试样缓慢加载，常用方法：静拉伸试验、硬度试验。伸试验、硬度试验。2、弹性模量、弹性模量E，也叫刚度。表示材料弹性变，也叫刚度。表示

2、材料弹性变形抗力的大小。形抗力的大小。弹性模量主要决定于材料本身，是金属材弹性模量主要决定于材料本身，是金属材料最稳定的性能之一。合金化、热处理、料最稳定的性能之一。合金化、热处理、冷加工对他的影响很小。冷加工对他的影响很小。第3页，本讲稿共60页2、强度、强度。表示材料抵抗变形和断裂的能力。表示材料抵抗变形和断裂的能力。按外力作用方式的不同，分为抗拉、抗压、按外力作用方式的不同，分为抗拉、抗压、抗扭，以抗拉强度最为常见。抗扭，以抗拉强度最为常见。合金化、热处理、冷加工对材料的强度影响合金化、热处理、冷加工对材料的强度影响很大。很大。3、硬度。指金属表面抵抗其他硬物压入的能、硬度。指金属表面抵

3、抗其他硬物压入的能力。力。A、布氏硬度，用、布氏硬度，用HB表示；表示；B、洛氏硬度，用、洛氏硬度，用HRC、HRA、HRB表示。表示。太薄、太硬（太薄、太硬（450HB）的材料不宜采用布）的材料不宜采用布氏硬度。氏硬度。第4页，本讲稿共60页第二节：动载时材料的机械性能第二节：动载时材料的机械性能1 1、动载：主要有两种形式，一是载荷以较高的速度施、动载：主要有两种形式，一是载荷以较高的速度施、动载：主要有两种形式，一是载荷以较高的速度施、动载：主要有两种形式，一是载荷以较高的速度施加到零件上，形成冲击载荷；二是载荷的大小和方加到零件上，形成冲击载荷；二是载荷的大小和方加到零件上，形成冲击载

4、荷；二是载荷的大小和方加到零件上，形成冲击载荷；二是载荷的大小和方向坐周期性变化，形成交变载荷。向坐周期性变化，形成交变载荷。向坐周期性变化，形成交变载荷。向坐周期性变化，形成交变载荷。2 2、冲击韧性：除取决于材料本身外，还受环境温度、试、冲击韧性：除取决于材料本身外，还受环境温度、试、冲击韧性：除取决于材料本身外，还受环境温度、试、冲击韧性：除取决于材料本身外，还受环境温度、试样大小、缺口形状等因素影响。样大小、缺口形状等因素影响。样大小、缺口形状等因素影响。样大小、缺口形状等因素影响。3 3、疲劳强度：工作时承受交变载荷，即使交变应力低于、疲劳强度：工作时承受交变载荷，即使交变应力低于、

5、疲劳强度：工作时承受交变载荷，即使交变应力低于、疲劳强度：工作时承受交变载荷，即使交变应力低于屈服强度，但经过一定循环次数后便发生断裂。屈服强度，但经过一定循环次数后便发生断裂。屈服强度，但经过一定循环次数后便发生断裂。屈服强度，但经过一定循环次数后便发生断裂。发生疲劳断裂的原因，材料内部缺陷、加工过程中形成发生疲劳断裂的原因，材料内部缺陷、加工过程中形成发生疲劳断裂的原因，材料内部缺陷、加工过程中形成发生疲劳断裂的原因，材料内部缺陷、加工过程中形成的磨痕、刀痕，或者是零件局部应力集中导致的裂纹。的磨痕、刀痕，或者是零件局部应力集中导致的裂纹。的磨痕、刀痕，或者是零件局部应力集中导致的裂纹。的

6、磨痕、刀痕，或者是零件局部应力集中导致的裂纹。第5页，本讲稿共60页第二部分：碳钢第二部分：碳钢一、碳钢的定义一、碳钢的定义 含碳量小于2.11%的铁碳合金。碳钢不是单纯的铁碳合金，除碳以外，还含有少量的锰、硅、硫、磷等杂质，通过矿石、燃料、冶炼等渠道进入。他们对钢的性能有一定影响。第6页，本讲稿共60页二、常存杂质对碳钢性能的影响1、锰（Mn）钢中锰含量一般在0.25-0.80%之间。锰能够提高钢的强度，当锰含量不多时，对钢的性能影响不显著。2、硅（Si）硅能够提高钢的强度和硬度，但塑性、韧性下降。当硅含量不多时，对钢的性能影响不显著。第7页，本讲稿共60页3、硫（、硫（S）当钢材在当钢材在

7、1000-1200度之间进行热加工时，度之间进行热加工时，硫使钢材变脆（称为热脆性），硫是一种硫使钢材变脆（称为热脆性），硫是一种有害杂质，必须严格控制。有害杂质，必须严格控制。4、磷（、磷（P）在室温下，使钢的塑性急剧下降，变脆（称在室温下，使钢的塑性急剧下降，变脆（称为冷脆性），磷是一种有害杂质，必须严为冷脆性），磷是一种有害杂质，必须严格控制。格控制。第8页，本讲稿共60页第三部分：碳钢的分类第三部分：碳钢的分类一、按钢的含碳量分一、按钢的含碳量分1、低碳钢：、低碳钢：含碳量含碳量0.25%2、中碳钢：、中碳钢：含碳量在含碳量在0.25%-0.6%之间之间3、高碳钢：、高碳钢：含碳量含碳

8、量0.6%第9页，本讲稿共60页二、按钢的质量分类二、按钢的质量分类 主要是根据钢中有害杂质主要是根据钢中有害杂质S、P的多少来分的多少来分1、普通碳素钢：、普通碳素钢：钢中钢中S、P的含量分别为的含量分别为0.055%和和0.045%；2、优质碳素钢：钢中、优质碳素钢：钢中S、P的含量均的含量均0.040%3、高级优质碳素钢：钢中、高级优质碳素钢：钢中S、P的含量分别为的含量分别为0.030%和和0.035%第10页，本讲稿共60页三、按用途分类三、按用途分类1、碳素结构钢：用于制造各种工程构件（如、碳素结构钢：用于制造各种工程构件（如桥梁、船舶、建筑等）和机械零件（如齿桥梁、船舶、建筑等）

9、和机械零件（如齿轮、轴、连杆等），这类钢一般属于低碳轮、轴、连杆等），这类钢一般属于低碳钢和中碳钢；钢和中碳钢；2、碳素工具钢、碳素工具钢：用于制造各种刀具、量具、：用于制造各种刀具、量具、模具，这类钢含碳量高，属于高碳钢。模具，这类钢含碳量高，属于高碳钢。第11页，本讲稿共60页第四部分：碳钢的编号第四部分：碳钢的编号一、碳素结构钢一、碳素结构钢 是工程中应用最多的钢种，产量约占钢总产是工程中应用最多的钢种，产量约占钢总产量的量的70-80%。依据国家标准。依据国家标准GB700-88，分为，分为20种。种。举例：举例：Q215A、Q235A、Q255B 含义：含义：Q 钢屈服点钢屈服点“屈

10、屈”字汉语拼音首位字字汉语拼音首位字母母 235 屈服点数值，单位屈服点数值，单位N/mm2 A 质量等级质量等级A、B、C、D第12页，本讲稿共60页二、优质碳素结构钢二、优质碳素结构钢 塑性和韧性较高，用于制造较重要的零件。塑性和韧性较高，用于制造较重要的零件。编号方法：以平均含碳量万分数表示。如编号方法：以平均含碳量万分数表示。如45号钢，表示平均含碳量为号钢，表示平均含碳量为0.45%的优质碳的优质碳素结构钢。素结构钢。第13页，本讲稿共60页三、碳素工具钢三、碳素工具钢 碳或碳或T后加一数字，数字表示钢中平均含碳后加一数字，数字表示钢中平均含碳量的千分数，如量的千分数，如T7，表示平

11、均含碳量，表示平均含碳量0.7%的碳素工具钢。的碳素工具钢。碳素工具钢都是优质钢，如果是高级优质碳碳素工具钢都是优质钢，如果是高级优质碳素工具钢，则在字母后加素工具钢，则在字母后加A，如，如T7A。第14页，本讲稿共60页第五部分：钢的热处理第五部分：钢的热处理一、热处理的定义：一、热处理的定义：指将钢在固态下施以不同的加热、保温和冷指将钢在固态下施以不同的加热、保温和冷却，以改变其组织，从而获得性能的一种却，以改变其组织，从而获得性能的一种工艺。工艺。二、热处理的重要作用二、热处理的重要作用 既可以消除上一工艺过程产生的缺陷，也可既可以消除上一工艺过程产生的缺陷，也可以为下一工艺过程创造条件

12、，更重要的是以为下一工艺过程创造条件，更重要的是可以充分发挥钢材的潜力，提高工件的使可以充分发挥钢材的潜力，提高工件的使用性能，提高产品质量。用性能，提高产品质量。第15页，本讲稿共60页三、热处理的分类三、热处理的分类 通常分为退火、正火、淬火、回火、表通常分为退火、正火、淬火、回火、表面淬火及化学热处理等几种主要方法。面淬火及化学热处理等几种主要方法。热处理的方法很多，但任何一种热处理热处理的方法很多，但任何一种热处理工艺，都要经过加热、保温、冷却三个阶工艺，都要经过加热、保温、冷却三个阶段。段。第16页，本讲稿共60页1、退火、退火 目的是细化晶粒，消除应力，使钢润滑目的是细化晶粒，消除

13、应力，使钢润滑以便于随后的切削加工。以便于随后的切削加工。分为完全退火、等温退火、球化退火、分为完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火。去应力退火。冷却方式：空冷冷却方式：空冷第17页，本讲稿共60页2、正火、正火 目的是细化晶粒，提高其机械性能，如提目的是细化晶粒，提高其机械性能，如提高硬度。高硬度。冷却方式：空冷冷却方式：空冷 与退火的区别：冷却速度快。与退火的区别：冷却速度快。第18页，本讲稿共60页3、淬火、淬火 目的是提高钢的硬度和耐磨性，是强化钢目的是提高钢的硬度和耐磨性，是强化钢材最重要的热处理方法。材最重要的热处理方法。冷却介质：水或者油。冷却介质：水或者油。衡量指标：淬透性

14、（衡量指标：淬透性（GB225-88），按规定），按规定方式测量其硬度方式测量其硬度HRC。第19页，本讲稿共60页4、回火、回火 将淬火钢重新加热、保温、冷却。将淬火钢重新加热、保温、冷却。淬火钢不能直接使用，工件中存在很大的淬火钢不能直接使用，工件中存在很大的内应力，如果不及时会后，会发生变形、开内应力，如果不及时会后，会发生变形、开裂现象。裂现象。通过淬火与回火的配合，可以调整和改善通过淬火与回火的配合，可以调整和改善钢的性能。钢的性能。分为：低温回火、中温回火、高温回火。分为：低温回火、中温回火、高温回火。淬火加高温回火的热处理方式有称为调质。淬火加高温回火的热处理方式有称为调质。第2

15、0页，本讲稿共60页5、表面淬火、表面淬火 通过快速加热对钢材表面处理，获得通过快速加热对钢材表面处理，获得硬度高、耐磨的表面层，内部仍保持原来硬度高、耐磨的表面层，内部仍保持原来的塑性、韧性。的塑性、韧性。分为：分为：感应加热表面淬火（淬硬层深度感应加热表面淬火（淬硬层深度10-20mm）火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火（淬硬层深（淬硬层深度度2-6mm）激光表面淬火激光表面淬火 （淬硬层深度（淬硬层深度0.3-0.5mm）第21页，本讲稿共60页第六部分：钢的化学热处理第六部分：钢的化学热处理一、化学热处理基本含义一、化学热处理基本含义 将工件置于特定介质中进行加热和保温，将工件置于特定介

16、质中进行加热和保温，使一种或几种元素渗入工件表面，改变其使一种或几种元素渗入工件表面，改变其表层的化学成分和组织。表层的化学成分和组织。各种化学热处理都由以下三个基本阶段各种化学热处理都由以下三个基本阶段组成：分解、吸收、扩散。组成：分解、吸收、扩散。第22页，本讲稿共60页二、钢的渗碳二、钢的渗碳 向低碳钢或合金钢中渗入碳原子的过程。向低碳钢或合金钢中渗入碳原子的过程。目的是提高工件表面的硬度和耐磨性，目的是提高工件表面的硬度和耐磨性，与表面淬火相比，性能提高幅度更大。主与表面淬火相比，性能提高幅度更大。主要用于承受冲击载荷和严重磨损条件下的要用于承受冲击载荷和严重磨损条件下的零件。零件。第

17、23页，本讲稿共60页三、钢的氮化三、钢的氮化 向钢的表面层渗入氮原子以提高表层的向钢的表面层渗入氮原子以提高表层的硬度、耐磨性、疲劳强度、耐蚀性，也称硬度、耐磨性、疲劳强度、耐蚀性，也称为渗氮。为渗氮。第24页，本讲稿共60页第七部分：合金钢第七部分：合金钢一、碳钢的缺点：一、碳钢的缺点：一、碳钢的缺点：一、碳钢的缺点：1 1、淬透性低，很难淬透，对于大直径的零件，淬透性能、淬透性低，很难淬透，对于大直径的零件，淬透性能、淬透性低，很难淬透，对于大直径的零件，淬透性能、淬透性低，很难淬透，对于大直径的零件，淬透性能分布不均匀，限制了大型构件的使用。分布不均匀，限制了大型构件的使用。分布不均匀

18、，限制了大型构件的使用。分布不均匀，限制了大型构件的使用。2 2、碳钢的强度比合金钢低。如、碳钢的强度比合金钢低。如、碳钢的强度比合金钢低。如、碳钢的强度比合金钢低。如2020号钢的强度号钢的强度号钢的强度号钢的强度410N/mm410N/mm2 2，16Mn16Mn仅加入少量的仅加入少量的仅加入少量的仅加入少量的MnMn，强度就提高为，强度就提高为，强度就提高为，强度就提高为520N/mm520N/mm2 2，可见，对于承受高负荷的零件，若采用，可见，对于承受高负荷的零件，若采用，可见，对于承受高负荷的零件，若采用，可见，对于承受高负荷的零件，若采用碳钢时，就要增大尺寸，使设备庞大、笨重。碳

19、钢时，就要增大尺寸，使设备庞大、笨重。碳钢时，就要增大尺寸，使设备庞大、笨重。碳钢时，就要增大尺寸，使设备庞大、笨重。3 3、合金钢具有碳钢不能具备的性能，如耐高温、耐腐蚀、合金钢具有碳钢不能具备的性能，如耐高温、耐腐蚀、合金钢具有碳钢不能具备的性能，如耐高温、耐腐蚀、合金钢具有碳钢不能具备的性能，如耐高温、耐腐蚀、高耐磨性。高耐磨性。高耐磨性。高耐磨性。第25页，本讲稿共60页第一节：合金元素在钢中的作用第一节：合金元素在钢中的作用一、常见合金元素一、常见合金元素 锰（锰（Mn）、硅（）、硅（Si）、铬（）、铬（Cr）钼（钼（Mo）、钨（）、钨（W）、钒（）、钒（V）钛（钛（Ti）、）、铌（

20、铌（Nb）、锆（锆（Zr）镍（镍（Ni）、）、钴（钴（Co）、铜（、铜（Cu）硅（硅（Si）、铝（）、铝（Al）、氮（）、氮（N）硼（硼（B）、稀土（稀土（RE）第26页，本讲稿共60页二、合金元素对钢中基本相的影响二、合金元素对钢中基本相的影响 碳钢中的基本相，在室温、退火、正火状态下均为铁素体和渗碳体。加入少量合金元素时，有一部分溶入铁素体中形成合金铁素体，有一部分溶入渗碳体中形成合金渗碳体。加入元素，将使钢的硬度、韧性、强度显著增加。添加量有一定的限度，超过限度时，将起反作用。三、合金元素对钢的热处理的影响三、合金元素对钢的热处理的影响第27页，本讲稿共60页第二节：合计钢的分类和编号方

21、法第二节：合计钢的分类和编号方法一、分类合金结构钢普通低合金钢（低合金钢强钢）渗碳钢调质钢弹簧钢轴承钢易切钢超高强度钢第28页，本讲稿共60页合金工具钢刃具钢模具钢量具钢特殊性能钢不锈钢耐热钢耐磨钢第29页，本讲稿共60页二、合金钢牌号表示方法二、合金钢牌号表示方法 依据国家标准依据国家标准GB221-79GB221-79的规定，采用的规定，采用“数字数字+化学元化学元素素+数字数字”的表示方法。的表示方法。前面的数字表示钢的平均含碳量，以万分之几表示。前面的数字表示钢的平均含碳量，以万分之几表示。如如4545钢，平均含碳量为钢，平均含碳量为0.45%0.45%。合金元素直接以化学符号表示，符

22、号后的数字表示该合合金元素直接以化学符号表示，符号后的数字表示该合金元素的含量，以平均含量的百分之几表示。金元素的含量，以平均含量的百分之几表示。合金元素含量小于合金元素含量小于1.5%1.5%时，在元素后面不注明含量；时，在元素后面不注明含量；如果平均含碳量大于或等于如果平均含碳量大于或等于1.5%1.5%、2.5%2.5%、3.5%3.5%时，时，则相应以则相应以2 2、3 3、4 4等表示。等表示。第30页，本讲稿共60页举例：40Cr（40铬）：表示含碳量0.370.45%、铬含量0.81.1%的铬钢。60Si2Mn：表示含碳量0.570.65%、含硅量1.52.0%、含锰量0.60.

23、9%的硅锰钢。含硫量、含磷量较低（0.02%、0.03%）的高级优质合金钢，在牌号后加“A”。如12MnA、20Cr2Ni4A第31页，本讲稿共60页第三节：合金结构钢第三节：合金结构钢一、普通低合金钢一、普通低合金钢 是一种低碳、低合金含量的结构钢，含碳量0.2%、含合金元素3%。有较好的塑性、韧性、焊接性和耐蚀性。通常加入少量合金元素改善性能。Mn能够提高强度、改善韧性和塑性；Ti、V、Nb能够提高钢的强度及冲击韧性；Cu、P能够提高钢对大气的抗蚀能力。如：16Mn、15MnTi、14MnVTiRE第32页，本讲稿共60页二、渗碳钢二、渗碳钢 将低碳钢或低碳合金钢进行表面渗碳、淬火和回火处

24、理，这类钢称为渗碳钢。表面具有高硬度、高耐磨性，而心部具有高韧性、高强度。如20Cr、20CrMn、20CrMnTi第33页，本讲稿共60页三、调质钢三、调质钢三、调质钢三、调质钢 调质钢是指经调质处理后使用的结构钢，大多数采调质钢是指经调质处理后使用的结构钢，大多数采用中碳钢，经过调质处理后钢的组织为回火索氏体，具用中碳钢，经过调质处理后钢的组织为回火索氏体，具有良好的综合机械性能，即强度高、塑性和韧性好。调有良好的综合机械性能，即强度高、塑性和韧性好。调质钢广泛应用于制造各种重要的机械零件，如齿轮、轴质钢广泛应用于制造各种重要的机械零件，如齿轮、轴等。等。钢中含碳量一般在钢中含碳量一般在0

25、.250.250.5%0.5%之间，含碳量过低不易之间，含碳量过低不易淬硬，得不到需要的强度；含碳量过高，硬度、强度虽淬硬，得不到需要的强度；含碳量过高，硬度、强度虽然高，但韧性低。因此，一般碳素调质钢选用然高，但韧性低。因此，一般碳素调质钢选用4040、4545、5050钢。合金调质钢的含碳量可偏下限，如钢。合金调质钢的含碳量可偏下限，如30CrMo30CrMo、40Cr40Cr、30CrMnTi30CrMnTi第34页，本讲稿共60页 合金调质钢的合金元素，主要作用是提高钢的淬透性和保证良好的强度和韧性。钢的调质处理是指淬火和高温回火。钢经调质后的机械性能与其淬透性有密切关系。淬透性差的钢

26、，由于淬不透，在整个截面上得不到均匀一致的机械性能，没淬透的部位强度低，韧性差。所以淬透性是调质钢的一个重要性能。Cr、Ni、Mn、Si、B等元素均能提高钢的淬透性。第35页，本讲稿共60页常用的调质钢：常用的调质钢：40Cr：由于Cr的存在，使淬透性提高，并改善钢的综合性能，广泛应用。35CrMo、40CrMnMo：制作重型机械主轴、汽轮机转子。第36页，本讲稿共60页四、弹簧钢 弹簧一般是在动载荷下工作的，收到反复弯曲或拉压应力，应此要求弹簧钢具有较高的弹性极限、疲劳强度、足够的塑性、韧性以及良好的表面质量。常用的有65Mn、60Si2Mn，高温及高负荷下用50CrVA、55SIMnMoV

27、第37页，本讲稿共60页五、滚动轴承钢 主要用来制作各种滚动轴承元件（滚珠、轴承套等）以及其他各种耐磨零件。滚动轴承在工作时承受较大的局部交变负荷，滚动体与套圈之间产生极大的接触应力。因此，要求滚动轴承钢具有很高的硬度、耐磨性以及良好的疲劳强度。此外，还要求具有足够的韧性和耐腐蚀性能。第38页，本讲稿共60页 滚动轴承钢的纯净度要求很高，含杂质量要求极低（S0.02%、P 0.027%），因为它们的存在会降低钢的疲劳强度，影响轴承的使用寿命。常用轴承钢有：GCr9、GCr15用于制造中小型轴承。对于大型、重载荷轴承，采用GCr15SiMn第39页，本讲稿共60页第四节：特殊性能钢第四节：特殊性

28、能钢一、不锈钢一、不锈钢 不锈钢是指在空气、碱或盐的水溶液等腐蚀介质中具有高度化学稳定性的钢。不锈钢并不是绝对不腐蚀，只不过腐蚀速度慢一些。在同一介质中，不同种类的不锈钢耐腐蚀能力不同。在不同介质中，同一种不锈钢其腐蚀速度也不一样。第40页，本讲稿共60页1、金属的腐蚀与防腐蚀、金属的腐蚀与防腐蚀 金属的腐蚀一般分为化学腐蚀化学腐蚀和电化学电化学腐蚀腐蚀两种。化学腐蚀是指金属与外界介质发生纯化学反应而被腐蚀，如钢在高温加热时发生的氧化反应，就属于化学腐蚀。电化学腐蚀是指在腐蚀过程中有电流产生。这类腐蚀现象比较普遍，如钢在室温下的生锈就属于电化学腐蚀。第41页，本讲稿共60页 原电池的化学腐蚀现

29、象非常广泛，例如钢中存在的夹杂物、表面局部应力、晶体内的不同相、晶界、偏析等，都会导致钢的电化学腐蚀。实践证明，当铁中的含Cr量12%时，可以减缓腐蚀；在金属表面形成致密、连续的氧化膜，也可以阻止腐蚀，如添加Cr、Al等，形成Cr2O3、Al2O3第42页，本讲稿共60页2、不锈钢的种类及性能（1）、铁素体不锈钢 典型的Cr17钢，含C量0.12%，含Cr量1618%，耐腐蚀性能好，塑性好，强度低，不能热处理强化。主要用于制作化工容器、管道。第43页，本讲稿共60页（2）、马氏体不锈钢 典型的有1Cr13、2Cr13，含C量为0.10.45%之间，随着含碳量的增加，其强度也增加，但耐蚀性下降。

30、平均含Cr量为13%，其主要作用是提高耐蚀性，因为含Cr量12%时，能形成氧化膜（称为钝化现象）。减缓其腐蚀过程，提高耐蚀性。这种钢只有在氧化性介质中（如大气、水蒸汽、海水、氧化性酸等），有较好的耐蚀性。第44页，本讲稿共60页（3）、奥氏体不锈钢 典型的18-8性镍铬不锈钢。含Cr量为18%，其主要作用是增加钢的钝化能力，提高耐蚀性；含Ni量9%，使钢在室温下具有单相奥氏体结构。由于Cr、Ni在奥氏体中的共同作用，更进一步提高了钢的耐蚀性。奥氏体不锈钢需经过固溶处理后使用，对于含Ti、Nb元素的奥氏体不锈钢，固溶处理后还需进行稳定化处理。第45页，本讲稿共60页常用的热处理工艺：常用的热处理

31、工艺：常用的热处理工艺：常用的热处理工艺：（1 1）、固溶处理：加热至）、固溶处理：加热至1050105011501150，然后水淬快冷。，然后水淬快冷。经处理后，其耐蚀性高、塑性、韧性好，但强度低。经处理后，其耐蚀性高、塑性、韧性好，但强度低。（2 2）、稳定化处理：经固溶处理后再进行一次稳定化处理，）、稳定化处理：经固溶处理后再进行一次稳定化处理，其目的在于彻底消除晶间腐蚀倾向。稳定化处理的加热温其目的在于彻底消除晶间腐蚀倾向。稳定化处理的加热温度为度为850850880 880，保温，保温6h6h左右。左右。（3 3）、消除内应力：经冷加工或焊接的奥氏体不锈钢，）、消除内应力：经冷加工或

32、焊接的奥氏体不锈钢，存在有残余内应力。为避免发生应力腐蚀，必须对其进存在有残余内应力。为避免发生应力腐蚀，必须对其进行去应力退火。消除冷加工应力的加热温度为行去应力退火。消除冷加工应力的加热温度为330330350 350，消除焊接残余应力的加热温度为，消除焊接残余应力的加热温度为850 850 以上。以上。第46页，本讲稿共60页3、耐热钢 金属材料的耐热性包括高温氧化性和高温强度两方面的性能。金属零件在高温下的氧化是由于金属表面与燃烧气体中的CO2、H2O、SO2等起作用形成的。当氧化膜不致密时，金属内的铁离子会穿透氧化膜跑到外面参与氧化，当氧化层变得越来越厚时，零件便失去工作能力。第47

33、页，本讲稿共60页 处于高温工作的金属零件在恒定应力作用下，随时间的延长会发生缓慢的塑性变形，这种现象称为“蠕变”。由于蠕变的发生会使零件产生过量的变形，甚至断裂，致使零件失效。可见，在高温下工作的零件，必须具备一定的抗氧化性和热强性。用于评定高温强度的指标有“蠕变极限”和“持久强度”。第48页，本讲稿共60页（1）、提高耐热性的途径 一般在钢中加入Cr、Al、Si等元素，可形成致密的、连续的氧化膜，可提高钢的抗氧化能力。钢中加入Cr、Mo、W、Ni等元素，可提高钢的热强性。第49页，本讲稿共60页（2）、常用的耐热钢 珠光体耐热钢：使用温度500 以下；马氏体耐热钢：使用温度600650；奥

34、氏体耐热钢：使用温度650 700第50页，本讲稿共60页4 4、耐磨钢、耐磨钢 通常指的是高锰钢。其主要成分是通常指的是高锰钢。其主要成分是0.90.91.4%C1.4%C、101015%Mn15%Mn，有时根据需要还可适量添加，有时根据需要还可适量添加CrCr、NiNi、MoMo等元素。等元素。这种钢铸造后缓慢冷却时，在晶界处析出碳化这种钢铸造后缓慢冷却时，在晶界处析出碳化物，使钢变脆，耐磨性也差。为了改善其性能，必物，使钢变脆，耐磨性也差。为了改善其性能，必须将高锰钢加热至须将高锰钢加热至105010501100 1100 保温，使碳化物全保温，使碳化物全部溶解，然后快速水冷，形成单相奥

35、氏体组织，这部溶解，然后快速水冷，形成单相奥氏体组织，这种处理称为种处理称为“水韧处理水韧处理”。经水韧处理后的钢硬度。经水韧处理后的钢硬度并不高，但当受到激烈的冲击或强大的压力作用时，并不高，但当受到激烈的冲击或强大的压力作用时，会使表层由于塑性变形使位错密度增加并诱发碳化会使表层由于塑性变形使位错密度增加并诱发碳化物沿滑移面形成物沿滑移面形成,因此因此,可明显提高表层的硬度和耐可明显提高表层的硬度和耐磨性磨性.而心部仍保持软而韧的奥氏体组织而心部仍保持软而韧的奥氏体组织,有较高的有较高的耐冲击能力耐冲击能力.第51页，本讲稿共60页 高锰钢的牌号以ZGMn13表示（ZG为铸钢两字汉语拼音的

36、字首），他广泛应用于既要求耐磨又耐冲击的零件，如球磨机衬板、坦克履带及铁轨道岔。由于他在受理变形时，能吸收大量大量，不易被击穿，又被用于制造防弹装甲车板。第52页，本讲稿共60页第八部分：铸铁第八部分：铸铁一、概述 铸铁是含有碳、硅等的铁碳合金。常用铸铁的成分为2.54.0%C、1.03.0%Si、0.51.4%Mn、0.010.5%P、0.020.20%S，与钢相比，铸铁含C、Si、P、S较多，另外还还有一定量的合金元素，如Cr、Mo、V、Cu、Al等。第53页，本讲稿共60页 铸铁的强度、塑性、韧性较钢为差，不能进行锻造，但它具有优良的铸造性能，良好的减磨性、耐磨性、消震性和切削加工性。生

37、产工艺及设备简单、价格低廉。第54页，本讲稿共60页二、铸铁的分类1、灰口铸铁 断口呈暗灰色，工业上使用的铸铁绝大部分都属于这类铸铁。2、白口铸铁 断口呈银白色，硬、脆，不易加工，较少使用。3、麻口铸铁 很少使用。第55页，本讲稿共60页灰口铸铁的分类：（1）、灰铸铁 机械性能较低，生产工艺简单、价廉，广泛应用。（2）、可锻铸铁 机械性能高，但生产周期长、成本高，用来制造一些重要的小零件。（3）、球磨铸铁 机械性能高，使用较广，能够代替部分碳钢和合金钢。第56页，本讲稿共60页第二节：常用铸铁第二节：常用铸铁一、灰铸铁 共6个牌号：HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、H

38、T350 HT表示灰铁，后面的数字表示最低抗拉强度（MPa）的值。第57页，本讲稿共60页二、可锻铸铁 共三类12个牌号，如KTH300-06、KTH350-10、KTZ450-06、KTZ550-04、KTB350-04、KTB380-12 KT表示可锻铸铁，H表示黑心、Z表示珠光体、B表示白心，第一组数字表示最低抗拉强度值（MPa），第二组数字表示最低延伸率值。第58页，本讲稿共60页三、球磨铸铁 共7个牌号：QT400-18、QT450-10 QT表示球磨铸铁，第一组数字表示最低抗拉强度，第二组数字表示最低延伸率值。第59页，本讲稿共60页第三节：合金铸铁第三节：合金铸铁通过添加合金，实现某些特殊性能。分为四类：1、减磨铸铁2、抗磨铸铁3、耐热铸铁4、耐蚀铸铁第60页，本讲稿共60页