第七章-钢铁材料ppt课件.ppt

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1、经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用第第七七章章钢钢铁铁材材料料7-1钢中常存的杂质对其性能的影响钢中常存的杂质对其性能的影响钢是指含碳量小于钢是指含碳量小于2.11%的铁碳合金的铁碳合金;在实际的钢中还含有在实际的钢中还含有少量的杂质少量的杂质,它们对它们对钢的性能有一定的影响。钢的性能有一定的影响。锰、硅、硫、磷锰、硅、硫、磷产生原因：原料（铁矿石、脱氧剂）、燃料（焦炭）、溶剂（如石灰石）经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的

2、价款或接受服务的费用1、锰的影响、锰的影响锰是炼钢时用锰铁脱氧而残留在钢中的。钢中锰含锰是炼钢时用锰铁脱氧而残留在钢中的。钢中锰含量约为量约为0.250.80%。作用：作用：1)能够清除钢中的能够清除钢中的FeO，降低钢的脆性。，降低钢的脆性。2)能与硫化合成能与硫化合成MnS(熔点熔点1620)，减轻硫的有害作，减轻硫的有害作用，改善钢的热加工性能。但过量用，改善钢的热加工性能。但过量MnS可使钢性能恶化。可使钢性能恶化。3)能大部分溶于能大部分溶于F中中,形成置换固溶体形成置换固溶体(含锰铁素体含锰铁素体),起到强化作用。起到强化作用。4)能少量地溶于渗碳体中能少量地溶于渗碳体中,形成合金

3、形成合金,还能增加还能增加P的的相对量相对量,并使之细化并使之细化,提高钢的强度。提高钢的强度。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2、硅的影响、硅的影响硅是作为脱氧剂而加入的。硅是作为脱氧剂而加入的。作用：作用：可消除可消除FeO,改善钢的品质。改善钢的品质。(脱氧能力比锰强）可大部分溶于可大部分溶于F中中,使使F强化强化,提高钢的强度及硬提高钢的强度及硬度。但塑性、韧性有所下降。度。但塑性、韧性有所下降。易与氧生成脆性易与氧生成脆性SiO2，对钢的性能不利。，对钢的性能不利。经营者提供商品或者服务

4、有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3、硫的影响、硫的影响硫是在炼钢时由矿石和燃料带进的硫是在炼钢时由矿石和燃料带进的,在一般钢中是在一般钢中是有害杂质有害杂质,必须严格控制。必须严格控制。有害原因有害原因：它不溶于铁它不溶于铁,以以FeS的形式存在。并且与的形式存在。并且与Fe形成形成低熔点低熔点(985)的的共晶体共晶体,分布在晶界上分布在晶界上;当钢材在当钢材在10001200进行热加工时进行热加工时,它会熔化它会熔化,使使钢材变脆钢材变脆,称为称为热脆现象热脆现象。有利：有利：硫与锰形成的硫与锰形成的MnS在高温时

5、塑性好在高温时塑性好,利于钢的利于钢的热轧产生纤维组织。热轧产生纤维组织。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用4、磷的影响、磷的影响磷是由矿石带进的磷是由矿石带进的,在一般钢中是在一般钢中是有害杂质有害杂质,应应严格限制。严格限制。有害原因有害原因：能够溶于能够溶于F中中,提高了提高了F的强度和硬度。但室温的强度和硬度。但室温下使钢的塑性急剧下降下使钢的塑性急剧下降,变脆变脆,称为称为冷脆现象冷脆现象。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者

6、购买商品的价款或接受服务的费用合金钢：合金钢：为为了了改改善善钢钢的的组组织织与与性性能能，有有意意识识地地在在碳碳钢钢中中加加入入某些合金元素所获得的钢种。某些合金元素所获得的钢种。与碳钢相比：与碳钢相比：1、合金钢强度高。如、合金钢强度高。如20钢的钢的 b410MPa16Mn(1%)易易切切钢：钢：Y12（0.12%C)45钢：钢：0.45%C工具钢、不锈钢和合金钢工具钢、不锈钢和合金钢：C含量以千分之一为单位含量以千分之一为单位,平均含量平均含量 1%时不标出。时不标出。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或

7、接受服务的费用合金元素合金元素：以以百百分分之之一一为为单单位位，当当含含量量小小于于1.5%时时不不标标出出。若若平平均均含含量量1.5%、2.5%、3.5%时时,则则可可用用2、3、4、等表示。等表示。如如:9SiCr：0.9%C、Si,Cr1.5%。60Si2Mn：0.60%C,1.52.0%Si,0.60.9%Mn。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用7-7铸铸铁铁一、铸铁的成分和特性一、铸铁的成分和特性铸铸铁铁中中除除了了铁铁和和碳碳以以外外,还还含含有有硅硅、锰锰、磷磷、硫硫及及其其它它合

8、合金金元元素素(0.1%)，如如Cr、Mo、V、Cu、Al和和微微量元素量元素(0.1%)。铸铸铁铁中中的的碳碳除除了了极极少少量量的的固固溶溶于于铁铁素素体体中中外外，还还因因成分、熔炼工艺和结晶条件的不同成分、熔炼工艺和结晶条件的不同:或或以游离状态以游离状态(石墨石墨)、或或以化合形态以化合形态(渗碳体或其它碳化物渗碳体或其它碳化物)存在存在或或二者共存。二者共存。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用二、铸铁的石墨化二、铸铁的石墨化(一一)铁碳合金铁碳合金双重相图双重相图含含C,Si较较高高的的

9、铁铁水水在在缓缓冷冷时时,可可从从液液相相中中直直接接析析出出石墨石墨,渗碳体也会分解为铁的固溶体和石墨。渗碳体也会分解为铁的固溶体和石墨。渗碳体是一个亚稳相渗碳体是一个亚稳相,石墨才是稳定相。石墨才是稳定相。描述铁碳合金的结晶过程有两个相图：即描述铁碳合金的结晶过程有两个相图：即Fe-Fe3C相图相图(实线实线)与与Fe-C相图相图(虚线虚线)迭合在一起的迭合在一起的双重相图双重相图。石墨具有六方层状排列结构石墨具有六方层状排列结构,层内与层间原子之间层内与层间原子之间的距离不同的距离不同,结合键不同结合键不同,则结合力不同。层间结合力则结合力不同。层间结合力较弱。因此石墨的强度较弱。因此石

10、墨的强度,硬度硬度,塑性极低。塑性极低。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用(二二)石墨化过程石墨化过程石石墨墨化化过过程程是是指指铸铸铁铁中中的的碳碳原原子子析析出出并并形形成成石石墨墨的过程。即按的过程。即按Fe-C相图相图的结晶过程。的结晶过程。第第一一阶阶段段(液液态态阶阶段段)：从从液液体体中中直直接接析析出出石石墨墨，包包括括从从过过共共晶晶液液态态中中直直接接

11、析析出出一一次次石石墨墨(C1)和和在在1154通过共晶反应形成通过共晶反应形成共晶石墨共晶石墨(C共晶共晶)。第第二二阶阶段段(共共晶晶-共共析析阶阶段段)：在在1154738范范围围内内奥氏体冷却过程中沿奥氏体冷却过程中沿ES线析出线析出二次石墨二次石墨(C2)。第第三三阶阶段段(共共析析阶阶段段)：在在738通通过过共共析析反反应应析析出出共析石墨共析石墨(C共析共析)。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用(三三)铸铁的组织与性能特点：铸铁的组织与性能特点：铸铁铸铁的基体的基体组织组织:铁铁素体

12、素体或或珠光体珠光体或或铁铁素体素体+珠光体珠光体铸铸铁铁的的力力学学性性能能与与钢钢相相比比,其其强强度度、塑塑性性和和韧韧性性较低。但它具有一些特殊的性能。较低。但它具有一些特殊的性能。1）铸铁的切削加工性能优异。）铸铁的切削加工性能优异。(石墨能造成脆性断屑)2）铸铁的铸造性能良好。）铸铁的铸造性能良好。3）铸铁具有较好的减摩、耐磨性。）铸铁具有较好的减摩、耐磨性。(石墨有良好的润滑作用,并能储存润滑油)4）铸铁具有良好的减振。）铸铁具有良好的减振。(石墨对振动的传递起削弱作用)5）铸铁对缺口不敏感。）铸铁对缺口不敏感。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受

13、到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用三、铸铁的分类三、铸铁的分类根据铸铁在结晶过程中石墨化程度不同根据铸铁在结晶过程中石墨化程度不同,分为三大类：分为三大类：1、灰口铸铁、灰口铸铁第第一一阶阶段段的的石石墨墨化化得得到到充充分分进进行行,绝绝大大部部分分的的碳碳都都以石墨的形态存在以石墨的形态存在,其断口呈暗灰色其断口呈暗灰色,常用于工业中。常用于工业中。1）灰灰铸铸铁铁：其其中中的的石石墨墨呈呈片片状状,其其机机械械性性能能不不太太高高,但生产工艺简单、成本低但生产工艺简单、成本低,常用于工业中。常用于工业中。2）可可锻锻铸铸铁铁：其其中中石石墨墨呈呈团团絮絮状状,

14、其其机机械械性性能能较较高高，但生产周期长但生产周期长,成本高成本高,用来制作重要的小型工件。用来制作重要的小型工件。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3）球球墨墨铸铸铁铁：其其中中石石墨墨呈呈球球状状,机机械械性性能能高高,生生产产工工艺艺比比可可锻锻铸铸铁铁的的简简单单,它它可可代代替替部部分分碳碳钢钢和和合合金金钢制作的某些零件。钢制作的某些零件。2、白口铸铁：、白口铸铁：石石墨墨化化过过程程全全部部被被抑抑制制,完完全全按按照照Fe-Fe3C相相图图进进行结晶行结晶,其断口呈银白色其断口呈银

15、白色,性硬脆性硬脆,不易加工。不易加工。3、麻口铸铁：、麻口铸铁：第第一一阶阶段段石石墨墨化化得得到到部部分分进进行行,第第二二阶阶段段石石墨墨化化未未能能进进行行,其其组组织织介介于于上上二二者者之之间间,具具有有较较大大的的硬硬脆脆性性,工业上很少应用。工业上很少应用。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用7-8常常用用铸铸铁铁一、灰铸铁一、灰铸铁（一）灰铸铁的成分、组织和性能（一）灰铸铁的成分、组织和性能1、化学成分：、化学成分：Wc=2.7%4.0%,WSi=1.0%3.0%,WMn=0.25%

16、1.0%,Wp=0.05%0.5%,Ws=0.02%0.2%。其中：其中：后三者总含量不超过后三者总含量不超过2.0%,碳接近碳接近80%是是以片状石墨析出。以片状石墨析出。牌号：牌号：HT100HT350共六种。数字为最低的抗拉共六种。数字为最低的抗拉强度。强度。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2、基体组织及性能、基体组织及性能（有三种）：（有三种）：铁素体：软，强度低。铁素体：软，强度低。珠光体：强度、硬度较高。珠光体：强度、硬度较高。铁素体铁素体+珠光体：性能介于二者之间。珠光体：性能介于二

17、者之间。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 3、影响灰铸铁组织形成的主要因素：、影响灰铸铁组织形成的主要因素：1）化学成分）化学成分强强烈烈促促进进石石墨墨化化的的元元素素有有C和和Si。并并且且随随含含量量的的增加增加,石墨化越容易。石墨化越容易。另外还有另外还有Al,Cu,Ni等元素。等元素。强强烈烈阻阻止止石石墨墨化化的的元元素素有有S,Mn,Cr等等元元素素。会会降低其机械性能。降低其机械性能。Mn能与能与S形成形成MnS,减弱减弱S的有害作用。的有害作用。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的

18、，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2）铸件冷却速度和壁厚铸件冷却速度和壁厚铸铸件件的的冷冷却却速速度度越越慢慢,越越有有利利于于扩扩散散,对对石石墨墨化化越越有利。有利。铸件的壁厚不同铸件的壁厚不同,会具有不同的冷却速度会具有不同的冷却速度,得到不得到不同的组织。同的组织。综上分析：综上分析：灰灰铸铸铁铁的的组组织织可可看看作作是是钢钢的的基基体体加加片片状状石石墨墨。石石墨墨的的强强度度极极低低,故故可可将将其其看看作作是是一一些些微微裂裂纹纹,而而且且分分割割于金属的基体之中。于金属的基体之中。灰灰铸铸铁铁的的抗抗拉拉强强度度、

19、塑塑性性和和韧韧性性不不如如钢钢,但但石石墨墨片片的存在对抗压强度影响不大。的存在对抗压强度影响不大。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用(二二)灰铸铁的热处理灰铸铁的热处理1、消除内应力退火、消除内应力退火铸铸件件在在冷冷却却过过程程中中，因因各各部部分分的的冷冷却却速速度度不不同同，会在铸件内产生很大的内应力。会在铸件内产生很大的内应力。退火工艺：退火工艺：将将铸铸件件缓缓慢慢升升温温至至500600经经48小小时时的的保保温温,再再随随炉炉冷冷却却到到150220出出炉炉后后空空冷冷。这这种种低

20、低温温退退火火可可消消除除90以上的内应力。以上的内应力。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用2、改善切削加工性的退火、改善切削加工性的退火铸铸件件的的表表面面、转转角角处处或或薄薄壁壁处处，由由于于冷冷却却速速度度较较快，常会出现白口组织，影响切削加工的进行。快，常会出现白口组织，影响切削加工的进行。退火工艺：退火工艺：将铸件加热到将铸件加热到850900,保温保温25小时小时(使渗碳体使渗碳体分解分解),再随炉冷至再随炉冷至400500出炉空冷。出炉空冷。因温度高于共析温度，故称高温退火。以此降低

21、因温度高于共析温度，故称高温退火。以此降低其硬度。其硬度。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3、表面淬火、表面淬火对对表表面面要要求求有有较较高高的的硬硬度度和和耐耐磨磨性性的的铸铸件件，常常采采用表面淬火处理用表面淬火处理;表表面面淬淬火火的的组组织织为为细细马马氏氏体体+片片状状石石墨墨，使使表表面面硬度可达硬度可达5161HRC。表面淬火方法优点表面淬火方法优点:变形小，设备简单变形小，设备简单,操作方便。操作方便。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，

22、增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用二、可锻铸铁二、可锻铸铁1.可可锻锻铸铸铁铁:将将白白口口铸铸铁铁经经高高温温长长时时间间的的石石墨墨化化退退火火而获得的具有而获得的具有团絮状石墨团絮状石墨的一种铸铁。的一种铸铁。2.可锻铸铁常用的有两种：可锻铸铁常用的有两种：黑心铁素体黑心铁素体和和珠光体珠光体。1)黑心铁素体可锻铸铁：黑心铁素体可锻铸铁：是是第第一一、二二阶阶段段退退火火的的石石墨墨化化过过程程得得到到充充分分进进行行,得到的组织为铁素体得到

23、的组织为铁素体+团絮状石墨。团絮状石墨。2）珠光体可锻铸铁：）珠光体可锻铸铁：是第二阶段退火的石墨化过程没有进行，得到的是第二阶段退火的石墨化过程没有进行，得到的组织为珠光体组织为珠光体+团絮状石墨。团絮状石墨。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用3、可锻铸铁的性能：、可锻铸铁的性能：可可锻锻铸铸铁铁比比灰灰铸铸铁铁有有较较高高的的强强度度、塑塑性性和和韧韧性性。由由于于石石墨墨呈呈团团絮絮状状，大大大大减减轻轻了了石石墨墨对对金金属属基基体体的的割割裂作用，也减轻了石墨片尖端引起的应力集中现象。裂作

24、用，也减轻了石墨片尖端引起的应力集中现象。4、可锻铸铁的生产：、可锻铸铁的生产：首首先先是是要要浇浇注注成成白白口口铸铸铁铁件件,然然后后进进行行长长时时间间石石墨化退火处理墨化退火处理,使渗碳体分解为团絮状的石墨。使渗碳体分解为团絮状的石墨。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 三、球墨铸铁三、球墨铸铁球球墨墨铸铸铁铁是是20世世纪纪50年年代代发发展展起起来来的的一一种种高高强强度度的的铸铁材料，其综合性能接近于钢，有铸铁材料，其综合性能接近于钢，有“以铁代钢以铁代钢”之称。之称。球墨铸铁是石墨呈

25、球状的铸铁。球墨铸铁是石墨呈球状的铸铁。它它是是向向铁铁水水中中加加入入一一定定量量的的球球化化剂剂(镁镁、稀稀土土元元素素等等)进行球化处理进行球化处理,并加入少量的孕育剂并加入少量的孕育剂(硅铁硅铁)而制得。而制得。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用(一一)球球墨铸铁的成分与组织墨铸铁的成分与组织球墨铸铁的三种显微组织：球墨铸铁的三种显微组织：铁素体铁素体基体基体;珠光体珠光体+铁素体铁素体基体基体;珠光体珠光体基体。基体。成分有所不同。成分有所不同。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照

26、消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用（二）球墨铸铁的热处理（二）球墨铸铁的热处理1、退退火火：目目的的是是使使球球墨墨铸铸铁铁得得到到铁铁素素体体及及分分布布于于其其上上的球状石墨，获得高韧性。的球状石墨，获得高韧性。1)低低温温退退火火：加加热热至至700760,保保温温28h,随随炉炉冷冷却却到到600出炉空冷。出炉空冷。2)高高温温退退火火：加加热热到到920980,保保温温25h,随随炉炉冷冷却至却至600出炉空冷。出炉空冷。为为消消除除铸铸件件的的内内应应力力，还还采采用用在在500600,保保温温28h后慢冷的退火。组织不发生变化。

27、后慢冷的退火。组织不发生变化。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用 2、正火：、正火：目目的的是是为为了了增增加加基基体体珠珠光光体体的的数数量量，并并细细化化组组织织，提高强度和耐磨性。提高强度和耐磨性。1)高温正火：高温正火：将铸件加热到将铸件加热到880920,保温保温13h后出炉空冷。后出炉空冷。2)低温正火：低温正火：将铸件加热到将铸件加热到840880，保温，保温14h后出炉空冷。后出炉空冷。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费

28、者购买商品的价款或接受服务的费用3、调质处理：、调质处理：用用于于受受力力复复杂杂、截截面面大大、综综合合机机械械性性能能要要求求较较高高的的铸件铸件(连杆、曲轴连杆、曲轴)。目目的的是是为为了了获获得得回回火火马马氏氏体体或或回回火火索索氏氏体体组组织织，提提高强度、硬度和耐磨性。高强度、硬度和耐磨性。调质处理工艺：调质处理工艺：加热到加热到860900,采用油淬采用油淬;然后在然后在550600回火回火24h,最终组织为回火索氏体最终组织为回火索氏体与球状石墨。与球状石墨。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接

29、受服务的费用 4、等温淬火：、等温淬火：用用于于综综合合机机械械性性能能要要求求较较高高、截截面面尺尺寸寸不不大大、并并且且外外形形较较复复杂杂、热热处处理理容容易易变变形形开开裂裂的的部部件件。如如齿齿轮轮、凸轮等。凸轮等。目的是为了获得下贝氏体加球状石墨的组织。目的是为了获得下贝氏体加球状石墨的组织。等温淬火工艺：等温淬火工艺：加加 热热 到到 860900，保保 温温 12h后后,迅迅 速速 移移 至至250300的的盐盐浴浴中中等等温温3090min,然然后后取取出出空空冷冷,不不再再回火处理。回火处理。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用四、合四、合金金铸铸铁铁为为了了使使铸铸铁铁不不仅仅具具有有良良好好的的机机械械性性能能，还还要要求具有某些特殊的性能。可通过合金化来达到。求具有某些特殊的性能。可通过合金化来达到。如：耐磨如：耐磨(减摩、抗磨减摩、抗磨)；耐热耐热(抗氧化抗氧化)；耐蚀等。耐蚀等。