精品课程 金属资料与热处理 工程资料的分类 黑色金属资料：钢和铸铁 金属资料 有色金属资料 工程资料 高分子资料 非金属资料 陶瓷资料 铝及铝合金 铜及铜合金 滑动轴承合金 复合资料 当今社会科学技术日新月异，新资料层出不穷，但到现在为止，在 机械工业中运用最多的资料仍然是金属资料，其首要原因是因为 它具优秀的运用功能和加工工艺功能。 机械功能：强度、硬度、塑性、耐性等 运用功能 物理功能：导电、导热、电磁、胀大等 化学功能：抗氧化性、耐腐蚀性等 铸造功能：活动性、缩短性等 金属资料 的功能 加工工艺功能 铸造功能：压力加工成型性等 切削加工功能：车、铣、刨、磨的 切削量，光洁度等 焊接功能：熔焊性、焊缝强度、偏析等 热处理功能：淬透性、回火安稳性等 概述 1.在实践工业中，广泛运用的不是前述的单组元资料，而是 由二组元及以上组元组成的多元系资料。多组元的参加， 使资料的凝结进程和凝结产品趋于杂乱，这为资料功能的 多变性及其挑选供给了或许。 2.二元系相图是研讨二元系统在热力学平衡条件下，相与温 度、成分之间联系的东西，它已在金属、陶瓷，以及高分 子资猜中得到广泛的运用. 3.在多元系中，二元系是最根本的，也是现在研讨最充沛的 系统。 第3章 铁碳合金和铁碳相图 本章课程意图要求 经过教学铁碳合金相图，使学生把握：合 金相图是表明在极缓慢冷却 (或加热)条件下， 不同成分的铁碳合金在不同的温度下所具有的 安排或状况的一种图形。从中能够了解碳钢和 铸铁的成分(含碳量)，安排和功能之间的联系。 它不仅是咱们挑选资料和断定有关热加工工艺 的依据，而且是钢和铸铁热处理的理论基础。 铁碳合金和铁碳相图 3.1 铁碳合金中的组元和基底细 3.2 Fe-Fe3C相图 3.3 典型铁碳合金的平衡结晶进程及安排 3.4 铁碳合金的成分－安排－功能联系 3.5 铁碳相图在工业中的运用 铁碳合金中的组元和基底细 ? 工业纯铁：塑性较好 ，强度较低，具有铁 磁性，在一般的机器 制作中很少运用，常 用的是铁碳合金 ? 铁素体（F）：碳溶 于? -Fe中的一种间 隙固溶体，体心立方 晶体结构，安排和性 能与工业纯铁相同 ? 奥氏体（A）：碳溶 于? -Fe中的一种间 隙固溶体，具有面心 立方晶体结构，塑性 好，变形抗力小，易 于铸构成型 渗碳体：铁和碳 的金属化合物 （ 即 Fe3C） 属 于杂乱结构的 空隙化合物， 硬而脆，强度 很低，耐磨性 好，是一个亚 安稳的化合物 ，在必定温度 下可分化为铁 和石墨 珠光体（P）：铁 素体和渗碳体 的机械混合物 ，是两者呈层 片相间的安排 ，即层片状组 织特征，能够 经过热处理得 到另一种珠光 体的安排形状 Fe-Fe3C相图 五个单相区： ABCD 以上-液相区（L） ；AHNA-? 固溶体 区 （ ? ） ； NJESGN- 奥 氏 体 区（ A）；GPQ 以 上-铁素体区（F） ；DFKL-渗碳体区 （Fe-Fe3C） 七个两相区（两相邻 的单相区之间） ： L+?,L+A,L+Fe3C,? +A,F+A,A+Fe3C,F +Fe3C 恒温改动线 包晶反响： HJB水平线°） AJ 包晶反响仅或许在含碳 量0.09～0.53％的铁 碳合金中，其成果 生成生成奥氏体 共晶反响： ECF水平线°） Lc 共晶反响可在含碳量2.11～ 6.69 ％的铁碳合金中， 构成奥氏体与渗碳体 的 共晶混合物，称为莱氏 体， C 点为共晶点，含 碳量为 4.3 ％ , 温度 1148 度 共析反响： PSK线°） 一切含碳量超越 0.0218％的铁碳 合金均能产生共析反响。其 成果构成铁素体和渗碳体的 共析和渗碳体的共析混合物 ，称为珠光 体 （ P）。依据 杠杆规律能够求出铁素体和 渗碳体的相对分量为： F（％）＝(6.69-0.77)÷6.69 ×100％＝88％ Fe3C（％）＝1－88％＝12％ 首要改动线 GS线－不同含碳量的合金，有奥氏体开端分出铁素 体（冷去时）或铁素体悉数溶于奥氏体（加热时 ）的改动线表明 ES线－碳在奥氏体中的固溶体。常用A cm表明，含 碳量大于0.77％的铁碳合金，自1148°冷至 727°从奥氏体分出渗碳体，称二次渗碳体 PQ线－碳在铁素体中的固溶线° 冷却至室温时，将从铁素体分出渗碳体，称为三 次渗碳体 典型铁碳合金的平衡结晶进程 及安排 1.纯铁(﹤0.0218%C） L 2.钢（0.0218%～2.11%C） 亚共析钢（ 0.0218%～0.77%C） L+A L+Fe3C 共析钢（0.77%C） 过共析钢（0.77%C ～2.11%C ） A F+A A+Fe3C 3.白口铸铁（2.11%~6.69%C） 亚共晶白口铁（2.11~4.3%C） F F+Fe3C 共晶白口铁（4.3%C） 过共晶白口（4.3%~6.69%C ） 3.3.1 共析钢 L L+A A F+A F F+Fe3C A+Fe3C L+Fe3C 3.3.2 亚共析钢 3.3.3 过共析钢 3.3.4 共晶白口铁 3.3.5 亚共晶白口铁 3.3.6 过共晶白口铁 3.3.7 工业纯铁 F 工业纯铁 F+P 亚共析钢 P(片状) 共析钢 P（粒状） 共析钢 P+Fe3Cп P+Fe3Cп + Le? 亚共晶白口铁 Le? 共晶白口铁 Le?+Fe3CI 过共晶白口铁 过共析钢 按安排分区的铁碳合金相图 铁碳合金的成分－安排－功能 联系 含碳量对力学功能的影响 1. 亚共析钢的安排是由铁素体和珠 光体组成，随含碳量的添加。其安排 中珠光体的数量随之添加，因而强度 、硬度也升高，塑性、耐性不断下降 。 2. 过共析钢的安排是由珠光体和网 状二次渗碳体组成，跟着钢中含碳量 的添加，其安排中珠光体的数量不断 削减，而网状二次渗碳体的数量相对 添加，因因强度、硬度上升，而塑性 、耐性值不断下降。可是，当钢中 Wc﹥0.9％时，二次渗碳体将沿晶界 构成完好的网状形状，此刻尽管硬度 持续增高，但因网状二次渗碳体分裂 基体，故使钢的强度呈敏捷下降趋势 。至于塑性和耐性，则跟着含碳量的 添加而不断下降 3.5 铁碳相图在工业中的运用 1 、在选材方面的运用 ： 依据零件的不同功能要求 来合理地挑选资料。 2、在铸造生产上的运用： 参照铁碳相图能够确认钢 铁的浇注温度 ，一般浇注 温 度 在液 相线 ℃。纯铁和共晶白口铸 铁的铸造功能最好。 3、在锻压生产上的运用： 锻扎温度操控在单相奥氏 体区。 4、在热处理生产上的运用 ：热处理工艺的加热温度 依据铁碳相图确认。 第4章 金属及合金的塑性变 形与再结晶 金属及合金的塑性变形与再结晶 4.1 金属及合金的塑性变形 4.2 塑性变形对金属安排和功能的影响 金属与合金的回复与再结晶 4.3 4.4 金属的热加工 金属与合金的塑性变形 金属及合金变形的三个阶段 三个阶段： σ≤σe: 弹性变形阶段 σs＜σ≤σb: （均匀）塑性 变形阶段 σ＞σb: 不均匀塑性变形阶段 （开裂阶段） 力学功能指标： σe-—弹性极限 σs— 屈从极限 σb—强度极限 开裂办法: 依据塑变阶段长短分：脆性开裂，耐性开裂 依据开裂途径分： 沿晶开裂，穿晶开裂 单晶体金属的塑性变形 1）单晶体的塑变首要是经过滑移完成的 ? （1）滑移的概念 ? 切应力效果下原子面之间相对错动一个原子距离 ? （2）滑移线和滑移带 ? 滑移留下的痕迹 ? （3）滑移系 ? ? ? ? ? ? ? 滑移面数与滑移方向数的乘积： 晶体滑移总是沿原子最密布摆放的晶面和晶 向进行。 不同的晶体结构中最密布摆放的晶面和晶向 是不同的: BCC：是（110）111 滑移系数 6×2＝12 FCC: 是（111）110 4×3＝12 HCP：是（0001）1120 1×3＝3 滑移系数目越多，晶体越简略变形 同滑移系数目，则滑移方向越多越简略变形 (4)临界分切应力 外力在滑移面上分切应力 足够大时方能滑移 τ=Fcosλ/(A/cosυ) =(F/A)cosλcosυ =σcosλcosυ 仅当τ≥τ临才干产生滑移 （5）滑移时的晶体翻滚 （6）滑移是由位错运动构成的 孪生 在切应力效果下，晶体的一部分相对于另一部分沿必定晶面（孪生面） 和晶向（孪生方向）产生切变，产生塑性变形。 黄铜中的孪晶 多晶体的塑性变形 1）与单晶体塑变的异同 同：都首要依托滑移 异：存在不一起性；需彼此和谐 2）塑变进程： 软取向的晶粒先滑移→晶界处位错塞积→产 生应力会集→相邻晶粒滑移 ∴ 滑移系数目多越有利塑变 3）晶粒细化：→强度↑，且塑耐性↑ ? 晶界原子摆放较不规则，阻止位错运动，使 形抗力增大。 ? 晶粒小 → 晶界多 → 变形抗力大 → 强度，硬度↑（细晶强化） 晶粒小 → 变形涣散，应力会集小 塑性↑，耐性↑ → ? ? 晶粒巨细与屈从强度的联系： ? σs=σi+kyd(-1/2) _____霍尔配奇公式 合金的塑性变形 1）单相固溶体合金：与纯金属附近，有固溶强化 2）两相合金： (i)两相功能附近时:变形与多晶类似 (ii)第二相硬而脆：除与相对量有关外，还与 第二相形状及散布有关 网状；层片状；颗粒状 合金的塑性变形 ? 1.单相固溶体的塑性变形：溶质原子的溶入导致晶格 畸变，然后产生固容强化 ? 2.两相合金的塑性变形： ? 1）脆性相在塑性相界面上散布导致合金强度、塑性 下降；（网状二次渗碳体） ? 2）脆性相以片层状在塑性相基体上散布导致合金强 化（珠光体）； ? 3）脆性相以颗粒状在塑性相基体上弥散散布导致合 金强化。 4.2 塑性变形对金属安排和性 能的影响 对安排结构的影响 1）安排： ① 晶粒变形，如图所示 （→ 或许产生各向异性） ② 或许会产生变形织构（→ 各向异性） 2）亚结构：位错密度添加，构成位错胞 （→加工硬化） 对内能的影响——产生剩余内应力 1）剩余内应力的意义： 2）剩余内应力的方式：微观内应力；微观内应力； 晶格畸变能 3）剩余内应力对功能影响： ①一般有害：变形、开裂、应力腐蚀 ②有利方面：畸变能→↑强度 外表残留压应力→↑触摸疲惫寿数 对功能的影响 1）加工硬化： 利：① 强化手法；② 进步塑性成形性（冷拉）；③ 进步安全 性 弊：使进一步加工难 （阻力大，开裂） 2）各向异性：有利有弊 3）物理、化学功能：电阻添加，耐蚀性下降 金属与合金的回复与再结晶 变形金属加热时的安排改动 回复 1）特征：温度低，光学显微安排未改动，亚结构产生 了改动（位错、点缺 个阶段） 2）功能：力性改动不显着（强硬度到高温回复阶段有所 下降，但不大） 内应力部分消除 导电率升高 陷密度下降，乃至呈现亚晶界，三 再结晶 1）特征：温度较回复更高（纯金属：TR≈0.4Tm）， 从头形核长大，无畸变的新晶粒彻底替代旧晶粒 2）功能：强硬度显着下降，塑耐性显着进步（变形 前水平），内应力彻底消除。 3）结晶驱动力：塑性变形储存的能量 4）再结晶温度： 取决于资料、合金成分、变形度、 加热速度等 预变形度的影响 晶粒长大 机制：界面能下降是驱动力 类型：均匀长大 反常长大（二次再结晶） 功能：强硬度进一步下降，塑耐性进步，但若严峻粗化则下降 操控：经过变形度、温度、时刻的操控，避免过火长大 回复退火与再结晶退火 1）温度 2）意图 3）再结晶退火晶粒度的操控 ①加热温度和保温时刻 ②冷变形度。 一般：变形度↑→畸变能↑→细化 不能太大或太小 金属的热加工 热加工的概念 1）界说： 再结晶温度是冷热加工的分界点 热加工是指再结晶温度以上进行的变形进程 留意冷热的概念：W:1000℃, Sn:20℃ 2）现象：一起存在硬化和软化现象——动态硬化、动态 软化,热加工因再结晶而及时消除了加工硬化. 3）运用 热加工对金属安排和功能的影响 1）可改进铸态安排，进步机械功能：焊合气孔、疏松；碎化 柱状晶和粗大 碳化物；细化晶粒 2）或许会呈现纤维安排：夹杂物、第二相、偏析沿变形方向 被拉长及散布，利害。 3）或许会呈现带状安排 热加工金属晶粒安排操控 1）温度规模：始锻：固相线）锻后冷却 第5章 钢的热处理 钢的热处理 热处理的概念 5.1 钢在加热时的改动 5.2 5.3 钢在冷却时的改动 钢的一般热处理 5.4 5.5 钢的外表热处理 钢的化学热处理 把固态金属资料在必定介质中的加热、保温文 冷却，以改动其安排和功能的一种工艺。 5.1 钢在加热时的改动 Acm 临界温度 平衡时：A1、 A3、Acm A3 A1 加热时：Ac1、 Ac3、Accm 冷却时：Ar1、Ar3、Arcm 1．奥氏体的构成 —— Fe，C原子分散和晶格改动的进程。 共析钢加热到Ac1 以上时， P 共析钢A化进程 —— → A 形核 、长大、 Fe3 C 彻底溶解、C 的均匀化。 亚（过）析钢的A化 —— P → A ，首先是先共析 F 或 Fe3CⅡ 溶解。 影响A改动速度的要素 加热温度和速度↑→ 改动快 C%↑或 Fe3 C片距离↓ → 界面多，形核多 → 改动快 合金元素 → A化速度↑或↓ A 晶粒度：开端晶粒度 实践晶粒度 实质晶粒度 加热温度，保温时刻↑ → 晶粒尺度↓ 合金碳化物↑，C% ↓ → 晶粒尺度↓ 5.2 钢在冷却时的改动： 1．过冷A的等温改动 2．过冷A的接连冷却 改动 共析钢的C 曲线. 过冷A的等温改动 800 T/℃ 过冷A : T A1时，A不安稳。 A1 A 始 改动开 700 600 500 400 A等温改动曲线 (TTT 或 C 曲线) 过 冷 A A→P 改动完毕 P 5~25HRC S 25~35HRC 35~40HRC 40~50HRC A→S A→T T 高温改动，A1 ~ 550℃ 过冷A → P 型安排 中温改动，550℃ ~ MS 过冷A →贝氏体 ( B ) 低温改动，MS ~ Mf 过冷A →马氏体 ( M ) 300 Ms A→上 过 B 冷 A 上B A→下B 下B 50~60HRC 200 100 0 -100 0 Mf A→M M+A 60~65HRC M 1 10 10 2 10 3 10 4 5 10 时刻/s 高温P改动进程 —— 晶格改动和Fe，C原子分散。 P 型安排 —— F + 层片状 Fe3C 珠光体 P 索氏体 S 屈氏体 T 层片距离：P S T 索氏 体S 8000 × 屈氏体 T 8000× 珠光体 P ，3800× 中温改动（550℃ ~ MS） —— C原子分散， Fe原子不分散 过冷A → 贝氏体 B（碳化物 + 含过饱满C的F ）：上B，550 ~ 350℃产 物 —— 羽毛状，小片状Fe3C散布在F间。上B 强度和耐性差 45钢，上B+下B，×400 光学显微照片 1300× 电子显微照片 5000× 下B， 350℃ ~ MS 产品：下B 耐性高，归纳机械功能好。 T8钢，下B，黑色针状 光学显微照片 ×400 F 针内定向散布着细微Fe2.4C颗粒 电子显微照片 12000× 马氏体（M）改动特色 1) 无分散 Fe 和 C 原子都不进行分散， M是体心正方的C过饱满的F， 固溶强化显着。 2) 瞬时性 M 的构成速度很快， 温度↓则 改动量↑ 3) 不彻底 M 改动总要残留少数 A， A中的C%↑ 则 MS、Mf ↓ ，剩余A含量↑ 4) M构成时体积↑， 构成很大内应力。 M 的形状 C% 0.25 % 时，为板条M（低碳M）。 C% 1.0 % 时，为针状M 。 板条M, 平行的细板条束组成 C% = 0.25~1.0 % 时，为混合M 。 Fe-1.8C，冷至-100℃ Fe-1.8C，冷至-60℃ 针状M（凸透镜状） M 的功能 C %↑→ M 硬度↑ 针状M 硬度高，塑耐性差。 板条M 强度高，塑耐性较好。 亚（过）共析钢过冷A的等温改动 与共析钢比较，C曲线左移， 多一条过冷A?F （Fe3CⅡ）的改动开端线，且Ms、Mf 线上（下）移。 T/℃ 800 700 600 500 400 300 200 100 0 -100 0 A3 A1 A 800 A→F A+F T/℃ A1 A T/℃ 800 700 Acm A1 A 700 600 500 A→P P+F A→P e3C A→F A→P Ⅱ A+Fe3CⅡ P+Fe3CⅡ P 600 500 A→B Ms B 400 300 Ms A→B B 400 300 200 Ms A→B B 200 Mf M+A 100 0 Mf M+A 100 0 Mf M+A 1 10 10 10 时刻/s 2 3 10 4 -100 0 1 10 10 10 时刻/s 2 3 10 4 10 5 -100 0 1 10 10 10 时刻/s 2 3 10 4 10 5 2. 过冷A的接连冷却改动 接连冷却 改动(CCT)曲线 Ps —— A→P 开端线 Pf —— A→P 停止线; —— P型改动停止线 Vk —— 上临界冷却速度 Vk —— 下临界冷却速度 MS —— A→ M 开端温度 Mf —— A→ M 停止温度 接连冷却 改动产品 炉冷→ P 空冷→ S (V ≈０) (V ≤Vk) 油冷→ T+M+A (Vk ～Vk) 水冷→ M+A (V≥Vk) CCT 和 TTT曲线的比较 CCT 坐落 TTT曲线 右下方 CCT中没有 A→B 改动 亚共析钢 接连冷却改动 炉冷→ F + P 空冷→ F + S 油冷→ T + M 水冷→ M 过共析钢 接连冷却改动 炉冷→ P + Fe3CⅡ 空冷→ S + Fe3CⅡ 油冷→ T + M + A 水冷→ M + A 改动温度 对共析钢 硬度 和 耐性 的影响 按改动温度的凹凸， 改动产品别离是： P、S、T，上B、下B、M， 其硬度顺次添加。 钢的一般热处理 1．退火 2．正火 3．淬火 4．回火 1．退火 加热、保温后，缓冷(炉冷)→ 衡组 织 P（ + F 或 Fe3CII ） 彻底退火（亚共析钢） 加热温度 Ac3 + 20～30℃ 缓冷→ F + P 意图： 细化晶粒，均匀化安排 下降硬度 → 切削性↑ 等温退火： 等温改动→F + P，再缓冷 球化退火（过共析钢） 在Ac１+ 20～30℃等温， 使 Fe3CⅡ球化，再缓冷 → 球状P（F + 球状Cm） 意图： 硬度↓,切削性↑,耐性↑ ? ? ? ? ? ? ? ? 分散退火 加热至略低于固相线 意图：使成分、安排均匀 再结晶退火： 加热温度 TR + 30～50℃ 意图：消除加工硬化 去应力退火 加热温度＜ Ac1 ， 一般为 500～650℃ 意图： 消除冷热加工后的内应力 ２．正火 加热温度 Ac3 ( Accm ) + 30～50℃， 空冷 → S （ + F 或 Fe3CII ） 运用： 1) 钢的终究热处理 细化晶粒，安排均匀化，添加亚共析钢中P(S)% → 强度、耐性、硬度↑ 2) 预先热处理 —— 淬火、球化退火前改进安排。 3) 添加低碳钢的硬度，以改进切削加工功能。 3．淬火（蘸火） 加热到Ac3、Ac1以上，保温，快速冷却 → M 。 淬火温度 1) 亚共析钢 Ac3 + 30～50 ℃ 2) 过共析钢 Ac1 + 30～50 ℃， → M + Fe3CII + A ，硬度大。 A中C%↓→ M 脆性↓ ，剩余A%↓ 淬火温度低 → M细微，淬火应力小。 冷却介质 冷却速度：盐水 ＞ 水 ＞ 盐浴 ＞ 油 淬火办法 单介质淬火：水、油冷 双介质淬火：水冷 + 油冷 分级淬火： ＞Ms盐浴中均温＋空冷 等温淬火（ 在盐、碱浴中） → 下B 钢的淬透性 淬火时得到M的才能，取决 于临界冷却速度VK 。 淬硬性：淬火后取得的最高硬度， C%↑→淬硬性↑ 影响淬透性的要素 除Co外，合金使VK↓ , 淬透性↑ 淬透性的运用 按负载，挑选不同淬透性的资料。 (a)彻底淬透 (b)淬透较大厚度 (c)淬透较小厚度 淬透性不同的钢调质后机械功能的比较 4．回火 淬火后，加热到Ac1以下，保温，冷却。 意图：消除淬火应力，调整功能。 低温回火（150～250℃） → 回火M ( 过饱满F +薄片状Fe2.4C ) + A 淬火应力↓ ，耐性↑ ，坚持淬火后的高硬度。 用于高C东西钢等。 中温回火（350～500℃）→ 回火T (F +细粒状Cm ) 弹性极限和屈从强度↑，耐性和硬度中等。 用于绷簧等。 高温回火（500～650℃）→ 回火S (等轴状F +粒状Cm ) 归纳机械功能最好, 即强度、塑性和耐性都较好。 用于重要零件。 调质处理 —— 淬火 + 高温回火 回火产品的安排形状比较 回火M × 400 回火T × 7500 回火S × 7500 M 低倍 T × 1000 S × 1000 回火时功能的改动 回火温度↑ → 硬度、强度↓ ， 塑性↑ 钢的外表热处理外表淬火 不改动心部安排，运用快速加热将表层A化后进行淬火。 意图 ： 进步外表硬度，坚持心部杰出的塑耐性。 感应加热外表淬火 交变磁场 → 感应外表电流 → 外表加热 特色 1) 加热速度快，晶粒度小，硬度↑，脆性↓ 2) 表层剩余压应力 → 进步疲惫强度 3) 不易氧化、脱碳、变形小。 4) 加热温度和淬硬层厚度简略操控。 火焰加热外表淬火（乙炔－氧等火焰） 设备简略，但生产率低。 钢的化学热处理 将工件置于特定的介质中加热、保温，使介质中的活性原子进入工件表层 ，以改动表层的化学成分、安排和功能。 分类 —— 渗 C、N化、C N共渗、渗硼、渗铬、渗Al等。 钢的渗 C —— 气体、固体渗 C 低C钢在高C介质中加热到900～950℃、保温 → 高碳表层（约1.0%） 意图：外表硬度，耐磨性↑ ，心部坚持必定的强 度和塑耐性。 渗碳后的的热处理 淬火 直接淬火 —— 晶粒粗大，剩余A多，耐磨性低，变形大。 一次淬火 —— 加热温度Ac3以上（心部功能↑ ）或 Ac1以上（外表功能↑ ） 二次淬火 —— Ac3以上（心部功能↑ ）+ Ac1以上（外表功能↑ ） 低温回火, 150～200℃， 消除淬火应力，进步 耐性。 钢的氮化 工件外表进入N原子，以进步硬度、耐磨性，疲惫强度和耐蚀性。 氮化温度低(500～600℃)，时刻长（20～50h），渗层薄。 氮化前调质处理、氮化后无须淬火。 小结 要点要求 1. A等温冷却曲线，改动温度与改动产品的组 织形状 、功能间的联系。 2. A接连冷却改动曲线的特色，冷却速度对组 织和功能的影响。 3. 四种惯例热处理的意图、工艺特色及运用。 一般要求 1. A晶粒长大的影响要素及操控办法。 2. 非共析钢C曲线的特色；淬透性的概念。 3. 钢的外表淬火；化学热处理。 “ 钢的热处理 ” 练习题 1. 共析钢加热到相变点以上，用图1 的冷却曲线冷却，各应得到什么安排 ？各归于何种热处理办法？ （工程资料习题与教导，P14，第 26题 ） 2. T12钢加热到Ac1以上，用图2 的各种办法冷却，剖析其所得到的安排。 （旧版工程资料习题与教导，P 23 ，第22题 ） 3. 剩余奥氏体对钢淬火后的功能有何影响？用什么办法能够削减剩余 奥氏体的数量？ [思考题] 1. 淬硬性和淬透性有什么不同？决议淬硬性和淬透性的要素是什么？ 2. 淬火内应力是怎样产生的？它与哪些要素有关？ “ 钢的热处理 ” 练习题 第6章 合金钢 合金钢 6.1 概述 6.2 6.3 合金钢的分类和编号 合金元素在钢中的效果 6.4 6.5 合金结构钢 合金东西钢 碳素钢品种齐全，锻炼、加工成型比较简略，价格低廉 。经过必定的热处理后，其力学功能得到不同程度的改 善和进步，可满意工农业生产中许多场合的需求。可是 碳素钢的淬透性比较差，强度、屈强比、高温强度、耐 磨性、耐腐蚀性、导电性和磁性等也都比较低，它的应 用受到了约束。因而，为了进步钢的某些功能，满意现 代工业和科学技术迅猛发展的需求，人们在碳素钢的基 础上，有意图地加人了锰、硅、镍、钒、钨、钼、铬、 钛、硼、铝、铜、氮和稀土等合金元素，构成了合金钢 。合金元素的参加，不光会对钢中的基底细、Fe—Fe， C相图和钢的热处理相变进程产生较大的影响，一起还 改动了钢的安排结构和功能，合金元素在钢中的效果是 一个十分杂乱的物理、化学进程。 6.2 合金钢的分类和编号 6.2.1 合金钢的分类 6.2.1.1按合金钢的用处分类 (1)合金结构钢 首要用于制作重要的机械零部件和工程结构件的钢。包 括一般低合金钢、易切削钢、渗碳钢、调质钢、绷簧钢、 翻滚轴承钢等。 (2)合金东西钢 首要用于制作重要东西的钢，包含刃具钢、模具钢、量 具钢等。 (3)特别功能钢 首要用于制作有特别物理、化学、力学功能要求的钢 ，包含不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。 6.2.1.2 按合金元素的含量分类 碳钢： (1)低碳钢: ≤0.25％c (2)中碳钢: 0.25-0.6％c (3)高碳钢: ≥0.6％c 合金钢： (1)低合金钢：钢中合金元素总的质量分数WMe≤5％。 (2)中合金钢：钢中合金元素总的质量分数Wme：5％～10％。 (3)高合金钢：钢中合金元素总的质量分数WMe≥10％。 6.2.1.3 按平衡状况或退火安排分类 能够分为: 亚共析钢 共析钢 过共析钢和莱氏体钢 6.2.2 合金钢的商标表明办法 6.2.2.1 合金结构钢的商标表明办法 依据国家标准的规则，合金结构钢的商标用“两位数字+元素符 号十数字”表明。元素符号前两位数字表明钢的均匀碳质量分 数wC，，以万分之一为单位计。元素符号用合金元素的符号表 示，这以后边的数字表明该合金元素的质量分数，以百分之一为 单位计。当wMe1.5％时，只标明元素称号，不标明质量分数； 当wMe＝(1.5％～2.4％)，(2.5％～3.4％)，……时，则在元素 符号后相应地标上2、3、4……。如15MnV，表明碳的均匀质量 分数为0.15％C，锰、钒的均匀质量分数均小于1.5％的合金结 构钢。若为高档优质钢，则在钢的商标结尾加上“A”，如 18Cr2Ni4WA。 对归于合金结构钢的翻滚轴承钢，则选用别的的办法来表明 其商标。翻滚轴承钢商标的首位用“滚”或滚字的汉语拼音字 首“G”来表明其用处，后边紧跟的是翻滚轴承的常用元素 “Cr”，这以后数字则表明铬的质分数，以千分之一为单位计。 如GCrl5，表明钢中铬的均匀质量分数为15％。易切削钢商标 的表明办法与类似，用“易”或“易”字的汉语拼音宇首“Y” 最初 ，后边和合金结构钢商标表明办法无异，如(易40锰或40Mn) ，表明wC＝0.40％，wMn15％的易切削钢。 6.2.2.2 合金东西钢的商标表明办法 与合金结构钢的商标表明办法比较，合金东西钢中合金元 素的表明办法未变，如CrWMn表明合金元素均匀质量分数 wCr、wW、wMn均小于1.5％，合金东西钢的碳含量表明方 规律有所不同，当C%≥1.0％，不标出碳质量分数，如 CrWMn钢。当wC1.0％时，用一位数字在最前面表明碳质 量分数，以千分之一为单位计，这以后紧随合金元素，如 9SiCr表明碳质量分数均匀为0.9％C，wSi、wCr皆小于1.5 ％。高速东西钢的碳的均匀质量分数不管是多少，都不标 出。如W18Cr4V钢碳的均匀质量分数在(0.7％一0.8％)C之 间。 6.2.2.3 特别功能钢的商标表明办法 特别功能钢商标的表明办法与合金东西钢基底细同，如9Crl8 钢表明钢中碳的均匀质量分数为0.9％C，铬的均匀质量分数 为18％Cr。可是不锈钢、耐热钢在碳质量分数很低时，表明 办法有所不同，当碳均匀质量分数C≤0.03％或C≤0.08％时 ，别离在第一个合金元素符号前冠“00”或“0”表明其碳均匀 质量分数，如00Crl7Nil4M02、0Crl8Ni9钢等。 因为耐磨钢零件经常是铸构成型后就运用，其商标最前面是 “ZG”，表明铸钢，紧随这以后是元素符号，然后是该元素的均匀 质量分数，以百分之一计，横杠后数字表明序号。如 ZGMnl3—1表明铸造高锰钢，含锰均匀为13％Mn，序号为1。 6.3 合金元素在钢中的效果 6.3.1 合金元素在钢中存在的方式 （1）一部分合金元素可溶于铁素体中构成合金铁素体 （2）一部分合金元素则会溶于渗碳体中构成合金渗碳体 （3）与碳彼此效果构成碳化物 一般将合金元素分为非碳化物构成元素和碳化物构成 元素两类： 碳化物构成元素有（按强弱次第摆放）：钛、锆、铌 、钒、钨、 钼、铬、锰、铁。 非碳化物构成元素有：镍、硅、铝、钴等， （4）以游离方式存在（Cu、Pb等） 6.3.1.1 合金元素对铁素体的影响 因为合金元素与铁在原子尺度和晶格类型等方面存在 着必定的差异，所以当合金元素溶人时，会使铁素体 的晶格产生不同程度的畸变，使其塑性变形抗力显着 添加，强度和硬度进步。合金元素与铁的原子尺度和 晶格类型相差愈大，引起的晶格畸变愈大，产生的固 溶强化效应愈大。此外，合金元素常常散布在位错附 近，下降了位错的可动性，增大了位错的滑移抗力， 也进步了强度和硬度。 两图反映了合金元素对铁素体硬度和冲击耐性的影响 6.3.1.2 合金元素对渗碳体和特别碳化物的影响 合金元素是溶人渗碳体，仍是构成特别碳化物，是由它 们与碳亲和 才能的强弱程度所决议的。 （1）强碳化物构成元素钛、锆、铌、钒等，倾向于形 成特别碳化 物。 （2）中强碳化物构成元素钨、钼、铬等，可构成渗碳 体类型碳化 物，又可构成特别碳化物。 （3）弱碳化物构成元素锰，一般构成合金渗碳体 6.3.2 合金元素对Fe—Fe3C相图的影晌 6.3.2.1 合金元素对r相区的影响 合金元素对r相区的影响 (a)扩展r相区；(b)缩小r相区 扩展r相区元素(能使r相区扩展):镍、锰、钴、碳、氮、铜 等,使A3，点下降，A4点上升。 缩小r相区元素(能使r相区缩小):铬、钒、钼、钨、钛、铝 、硅、硼、铌、锆等,使A3点上升，A4点下降。 6.3.2.2 合金元素对S点和E点的影响 扩展r区元素锰、镍等会使S点和E点向左下方移动； 缩r区元素铬、硅等会使S点和E点向左上方移动， 6.3.3 合金元素对钢在加热和冷却时改动的影响 6.3.3.1 合金元素对钢在加热改动时的影响 (1)对奥氏体化的影响 强碳化物构成元素钛、铌、锆推迟奥氏体化进程。 非碳化物构成元素镍、钴等促进奥氏体改动。 (2)对奥氏体晶粒尺度的影响 除锰以外的大多数合金元素都有阻止奥氏体晶粒长大的趋势 强碳化物构成元素钛、锆、铌、钒的效果尤为显着 非碳化物构成元素硅、镍、铜等对奥氏体晶粒长大影响不大 6.3.3.2 含金元素对过冷奥氏体改动的影响 （1）对“C”曲线的影响： 除钴以外的大多数合金元素都不同程度地使C曲线右移，增大过冷 奥氏体的安稳性，进步钢的淬透性（只有当合金元素彻底溶人奥 氏体中才会产生以上的效果）。 （2）对Ms点的影响： 除钴、铝以外，大多数合金元素溶人奥氏体中会下降钢的Ms点， 添加了钢中的剩余奥氏体的数量 6.4 合金结构钢 6.4.1 一般低合金结构钢 6.4.2 易切削钢 6.4.3 渗碳钢 6.4.4 调质钢 6.4.5 绷簧钢 6.4.6 翻滚轴承钢 6.4.1 一般低合金结构钢 一般低合金结构钢(简称普低钢) : 在低碳碳素结构钢的基 础上参加少数合金元素(总wMe3％)得到的钢。 化学成分：普低钢中碳的均匀质量分数一般不大于0.2％C 主加合金元素为Mn 热处理特色：普低钢一般是在热轧或正火状况下运用，一般 不再进行热处理。 6.4.2 易切削钢 为了进步钢的切削加工功能，常常在钢中参加一种或数 种合金元素，构成了易切削钢，常用的合金元素有硫、 铅、钙、磷等。 6.4.3 渗碳钢 用来制作渗碳零件的钢称为渗碳钢 化学成分 ：C:0.10％～0.25％ 参加合金元素Ni、Cr、Mn 、B、Ti、V等 .典型钢号：20Cr、20CrMnTi、20CrNiW 热处理特色: 预先热处理一般选用正火工艺，渗碳后热处理一般是 淬火+低温回火，或是渗碳后直接淬火。 功能要求：内软外硬 运用：齿轮、模具、轴类 工艺流程：下料→铸造→正火→粗加工→淬火+低温回火→ 精加工 6.4.4 调质钢 调质钢: 经调质处理后运用的钢称为调质钢，依据是否含合 金元素分为碳素调质钢和合金调质钢。 化学成分 ： 调质钢一般是中碳钢，钢中碳的质量分数在 (0.30％～0.50％)C之间。合金调质钢的主加元素是Cr、Ni 、Si、Mn、B、V、Ti、Nb.典型钢号：40Cr、35CrMo、 30CrMnSi 热处理特色: 预先热处理选用退火或正火工艺 ，终究热处 理是淬火十高温回火 功能特色：全体归纳机械功能好 运用：轴、螺栓、传动件等 工艺流程：下料→铸造→彻底退火→粗加工→调质处理→ 精加工 6.4.5 绷簧钢 绷簧钢: 用来制作各种弹性零件如板簧、螺旋绷簧、挂钟发 条等的钢称为绷簧钢。 化学成分：绷簧钢的碳质量分数在(0.40％ ～ 0.70％)C之间 ，合金绷簧钢中的主加合金元素是Si、Mn、Cr。典型钢号 ：60Si2Mn、65Mn、 热处理特色: 热处理是淬火十中温回火 功能特色：弹性好 运用：弹性元件 工艺流程：下料→成型→热处理→制品 6.4.6 翻滚轴承钢 翻滚轴承钢 用来制作各种翻滚轴承零件如轴承内外套圈，翻滚 体(滚珠、滚柱、滚针等)的专用钢称为翻滚轴承钢。 化学成分 ：翻滚轴承钢碳的质量分数较高，一般在(0.95％ ～ 1.10％)C之间 。铬是翻滚轴承钢的根本合金元素，其质量分 数为(0.4％～1.05％)Cr。典型钢号：GCr15、GCr9 热处理特色 ：翻滚轴承的预先热处理选用球化退火，终究热处 理一般是淬火+低温回火。 功能特色：高硬度、高耐磨功能 运用：翻滚轴承、工模具等 工艺流程：下料→铸造→球化退火→粗加工→终究热处理→精 加工→冷处理 6.5 合金东西钢 在碳素东西钢基础上加人必定品种和数量的合金元素，用 来制 造各种刃具、模具、量具等用钢就称为合金东西钢 。与碳素东西钢比较，合金东西钢的硬度和耐磨性更高， 而且还具有更好的淬透性、红硬性和回火安稳性。因而常 被用来制作截面尺度较大、几许形状较杂乱、功能要求更 高的东西。 分类： 刃具钢 模具钢 量具钢 6.5.1 刃具钢 用来制作车刀、铣刀、锉刀、丝锥、钻头、板牙等刃具的 钢统称为刃具钢。 低合金刃具钢 ：低合金刃具钢碳的均匀质量分数大都在 (0.75％-1.5％)C之间，合金元素：Cr、Si、Mn、W 。典 型钢号：9SiCr、9Mn2V、CrWMn 热处理特色 ：预先热处理选用球化退火，终究热处理一 般是淬火+低温回火。 功能特色：高硬度高尖利度、高耐磨功能 运用：制作车刀、铣刀、锉刀、丝锥、钻头、板牙等刃具 工艺流程：下料→铸造→球化退火→粗加工→终究热处理 →精加工 高合金东西钢 （高速钢） ? 高速钢的碳含量较高，一般为(0.70％-1.50 ％)C。合金含量超越15%。典型钢号： W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2 ? 热处理特色 ：高速钢淬火后要在560℃回火 三次。淬火温度挨近熔点 ? 功能特色：高硬度高红硬性、高耐磨功能 ? 运用：制作车刀、铣刀、拉刀等刃具 ? 工艺流程：下料→铸造→球化退火→粗加工 →终究热处理→精加工 6.5.2 模具钢 用作冷冲压模、热锻压模、揉捏模、压铸模等模具的钢称为 模具钢。 分为冷作模具钢和热作模具钢两大类。 低合金冷作模具钢 ? 低合金东西钢 ：低合金东西钢碳的均匀质量 分数大都在(0.75％-1.5％)C之间，合金元素 ：Cr、Si、Mn、W 。典型钢号：9SiCr、 9Mn2V、CrWMn、GCr15 ? 热处理特色 ：预先热处理选用球化退火，最 终热处理一般是淬火+低温回火。 ? 功能特色：高硬度、高耐磨功能 ? 运用：制作形状简略，承载小的冷作模具 ? 工艺流程：下料→铸造→球化退火→粗加工 →终究热处理→精加工 高合金冷作模具钢 ? 高合金东西钢 ：高合金东西钢碳的均匀质量 分数大都在(0.75％-1.5％)C之间，合金元素 ：Cr、V、Mo 。典型钢号：Cr12、Cr12MoV ? 热处理特色 ：预先热处理选用球化退火，最 终热处理一般是淬火+低温回火。 ? 功能特色：高硬度、高耐磨功能 ? 运用：制作形状杂乱，承载大的冷作模具 ? 工艺流程：下料→铸造→球化退火→粗加工 →终究热处理→精加工 低合金热作模具钢 ? 低合金热作模具 ：均匀质量分数大都在(0.4 ％-0.5％)C之间，合金元素：Cr、Ni、Mn、 Mo 。典型钢号：5CrNiMo、5CrMnMo ? 热处理特色 ：预先热处理选用退火，终究热 处理一般是淬火+高温回火。 ? 功能特色：高强度、高热疲惫功能 ? 运用：制作热锻模具 ? 工艺流程：下料→铸造→退火→粗加工→最 终热处理→精加工 6.5.3 量具钢 用于制作卡尺、千分尺、样板、塞规、块规、螺 旋测微仪等各种丈量东西的钢被称为量具钢。 6.6 特别功能钢 不锈钢、耐热钢、耐磨钢等具有特别物理、化学功能的钢 被统称为特别功能钢。 6.6.1不锈钢 不锈钢是指某些在大气和一般介质中具有较高化学安稳性的钢 马氏体不锈钢 （经过热处理能够调整其力学功能的不锈钢） 铁素体不锈钢（这类钢从室温加热到高温，一直都是单相铁素体 安排） 奥氏体不锈钢（这类钢有较高质量分数的镍，扩展了奥氏体区域 ，室温下能够坚持单相奥氏体安排） 6.6.2 耐热钢 耐热钢是指具有杰出的高温抗氧化性和高温强 度的钢。 6.6.3 耐磨钢 耐磨钢首要是指在激烈冲击载荷效果下产生硬化的高锰钢。 第7章 铸 铁 铸 铁 7.1 概 述 常用铸铁 7.2 7.1 概 述 7.1.1 铸铁的特色及分类 1.特色 (1)成分：C﹥2.11%wt的铁碳合金称为铸铁，特色 是含有较高的 C和Si，一起也含有必定的Mn、P 、S等杂质元素。 常用铸铁的成分为：2.5~4.0%C， 1.0~3.0%Si0.5~1.4%Mn，0.01~0.50%P， 0.02~0.20%S。为进步铸铁功能，常参加合金元素 Cr、Mo、V、Cu、Al等构成合金铸铁。 （2）安排：铸铁中C、Si含量 较高，C大部分、乃至悉数 以游离状况石墨（G）方式 存在。 （3）功能：铸铁的缺陷是因为石墨的存在，使它的强 度、塑性及耐性较差，不能铸造，长处是其挨近共晶 成分，具有杰出的铸造性；因为游离态 石墨存在， 使铸铁具有高的减摩性、切削加工性和低的缺口灵敏 性。现在，许多重要的机械零件能够用球墨铸铁来代 替合金钢。 2.分类 依据C的存在方式，能够将铸铁分为： （1）白口铸铁：C悉数以渗碳体方式存在，如共晶铸铁 安排为Ld′，断口白亮，硬而脆，很少运用； （2）灰口铸铁：C大部分或悉数以石墨方式存在，如共 晶铸铁安排为F+G、F+P+G、P+G，断口暗灰，广泛 运用； （3）麻口铸铁：C大部分以渗碳体方式存在，少部分以 石墨方式存在，如共晶铸铁组为Ld′+P+G，断口 灰白相间，硬而脆，很少运用。 依据石墨形状，灰口铸铁能够分为： （1）一般灰口铸铁：G呈片状； （2）孕育铸铁：G呈细片状； （3）可锻铸铁：G呈团絮状； （4）蠕墨铸铁：G呈蠕虫状； （5）球墨铸铁：G呈球状。 依据金属基体安排不同，灰口铸铁又可分为：F、F+P及P 灰口铸铁。 7.1.2 铸铁的石墨化 1. Fe-G相图 下图为Fe-C两层相图 G为六方晶格如右图。基面上 原子以共价键结合，基面 之间原子以范氏键结合， 因而铸铁的强度、硬度、 塑性及耐性极低。 从热力学讲，G为安稳态，而 Fe3C为亚稳态。在冷却速 度十分缓慢或参加石墨化 元素，可促进碳按石墨转 变。可是，当冷却速度较 快时，因为成分崎岖及结 构崎岖（L、A和Fe3C的成 分更挨近）的原因，也可 分出渗碳体。 2. 铸铁石墨化进程 铸铁中G的构成进程称为石墨化进程，大致分为两个阶段。 （1）第一阶段：从L相中分出的一次石墨（GⅠ）和共晶改动 构成的共晶G，以及Fe3CⅠ和共晶Fe3C分化出的G； （2）第二阶段：在共晶温度至共析温度之间分出的二次石墨 （GⅡ）和共析G以及Fe3CⅡ和共析Fe3C分化出的G。 高温时，石墨化进程进行比较彻底；低温时，若冷却速度较 快，石墨化进程将部分或悉数被按捺。因而，灰口铸铁在室 温下将或许得到P+G、F+P+G、F+G等安排。 3. 影响铸铁石墨化要素 首要化学成分、冷却速度及铁水处理等要素。 （1）化学成分 合金元素能够分为促进石墨化元素和阻止石墨化元素，次序为 ：Al、C、Si、Ti、Ni、P、Co、Zr、Nb、W、Mn、S、Cr、V、 Fe、Mg、Ce、B等。其间，Nb为中性元素，向左促进程度加强， 向右阻止程度加强。C和Si是铸铁中首要的激烈促进石墨化元素 ，为归纳考虑它们的影响，引进碳当量CE = C% + 1/3Si%，一 般CE≈4%，挨近共晶点。S是激烈阻止石墨化元素，下降铸铁的 铸造和力学功能，操控其含量。 （2）冷却速度 冷速越快，不利于铸铁的 石墨化，这首要取决于浇注 温度、铸型资料的导热才能 及铸件壁厚等要素。冷速过 快，第二阶段石墨化难以充 分进行。 右图给出C、Si总量 和冷却速度对铸铁安排的影 响，称为Greiner安排图， 剖析之。 7.1.3石墨与基体对铸铁功能的影响 1.G的数量、巨细、形状及散布 （1）数量：G损坏基体接连性，减小承载面积，是应力 会集和裂纹源，故G越多，抗拉强度、塑性及耐性 越低； （2）巨细：越粗，部分承载面积越小，越细，应力会集 越大，均使功能下降，故有合适尺度（长度 0.03~0.25mm）； （3）散布：越均匀，功能越好； （4）由片状至球状，强度、塑性及耐性均进步。 2.基体 F基体塑性和耐性好，P基体强度、硬度及耐磨性高。 3. G对其他功能的影响（如前）。 7.2 常用铸铁 7.2.1灰口铸铁 灰口铸铁中的G呈片状散布，分为一般 灰口铸铁和孕育铸铁。 1.灰口铸铁的商标、成分与安排 （1）商标：新标准GB5612-85，HT（灰铁）+三位数字（最低σ b） ，表7-1。其间，HT100为F基，HT150为F+P基，HT200~250为P 基，HT250~350为孕育铸铁。 （2）成分：2.5~3.6%C，1.1~2.5%Si，0.6~1.2%Mn及少数S和P。 （3）安排：G呈片状，按基体分为F、F+P及P灰口铸铁，别离适用于 低、中、较高负荷，如下图。 2.灰口铸铁的功能与运用 因为粗大片状的G存在，灰口铸铁的抗 拉强度、塑性及耐性低，但其铁水活动 性好、凝结缩短小、缺口灵敏性小、抗 压强度高、切削加工性好，而且具有减 摩及消震效果。 3.灰口铸铁的孕育处理 参加0.3~0.8%硅铁，经孕育剂处理的 孕育铸铁具有更高的功能，用于制作承 受高载荷的另构件。 4.灰口铸铁的热处理 只能改动基体，而不能改动G的形状和散布，强化效果不 如钢和球墨铸铁。 （1）消除内应力退火（人工时效） 为消除内应力引起的变形或开裂，将铸件缓慢加热（ 60~100℃/h）至500~550℃保温一点时刻（每10mm保温2h ），然后随炉缓冷（20~40℃/h）至150~200℃出炉空冷。 （2）高温石墨化退火 为消除外表或薄壁处的白口安排，下降硬度，改进切削 加工性，将铸件加热至850~950℃保温1~4h（A+G），使部 分渗碳体分化为G，然后随炉缓冷至400~500℃以下出炉空 冷。高温退火得到F或F+P基灰口铸铁。 （3）正火 为消除白口和进步强度、硬度及耐磨性，将铸件 加热至850~950℃，保温1~3h，然后出炉空冷，最 后得到P基灰口铸铁。 （4）外表淬火 为进步外表强度、硬度、耐磨性及疲惫强度，通 过外表淬火使铸件表层得到细M和石墨的硬化层。 一般选用孕育铸铁，基体最好为P安排。 7.2.2可锻铸铁 由必定成分的白口铸铁经石墨化退火使渗 碳体分化为团絮状G的一种高强度灰口铸 铁，分为黑心可锻铸铁（F基）、珠光体 可锻铸铁（P基）及白心可锻铸铁（表层 氧化脱碳，少用）。可锻铸铁的强度、韧 性，特别是塑性高于一般灰口铸铁，实践 不能铸造。 1.可锻铸铁的商标、成分与安排 （1）商标： 按GB978-67，KT（可铁）+ H、Z、B（黑心、珠光 体、白心）+ 三位数字（最低σ b）+ 二位数字（ 最低δ ）。 （2）成分： 可锻铸铁由两个对立的工艺组成，即先得到白口 铁，再经石墨化退火得到可锻铸铁。因而，要恰当 下降石墨化元素C、Si和添加阻止石墨化元素Mn、 Cr，化学成分为：2.4~2.8%C，0.8~1.4%Si， 0.3~0.6%Mn（珠光体可锻铸铁1.0~1.2%）。 （3）安排：基体为F和P，G为团絮状，如下图 2.可锻铸铁的石墨化退火 （1）黑心可锻铸铁： 将白口铁加热至950~1000℃，保温约15h ，共晶Fe3C→A+团絮状G。从高温冷却至 720~750℃，A→GⅡ，在这个温度区间以 3~5℃/h速度经过共析温区，A→F+团絮状 G；也可在略低于共析温度保温15~20h， 共析Fe3C→F+团絮状G，最终得到F可锻铸 铁。 （2）P可锻铸铁：加热后冷却至800~860℃，A→GⅡ，然后 出炉空冷使共析Fe3C不分化，最终得到P可锻铸铁，如 下图 3.可锻铸铁的功能与运用 F可锻铸铁塑性及耐性较好，P可 锻铸铁强度、硬度及耐磨性较高。 7.2.3球墨铸铁 始于1948年，我国于1950年开端研发镁石墨铸铁 。因为G呈球状散布，球墨铸铁的功能远优于 其他铸铁，运用甚广。 1.球墨铸铁的商标、成分与安排 （1）商标： 按GB1348-78，QT（球铁）+ 三位数字（最低σb ）+ 两位数字（最低δ）。 （2）成分： 激烈石墨化元素C、Si含量较高， CE≈4.5~4.7%，归于过共晶，含碳量过低，球化 不良，含碳量过高，G漂浮。一般采纳“高碳低硅 准则”。阻止石墨化元素Mn，有利与构成P基体， 含量较低。S、P约束很严。由球化剂残留的微量 Mg及RE。化学成分一般为：3.6~3.9%C， 2.0~3.0%Si，0.6~0.7%Mn。 （3）安排： G呈球状散布于金属基体中，每个球是由若干个锥形石墨 单晶体组成，这些单晶体是由一起的结晶中心沿径向生 长而成。基体有F、F+P、P或经过热处理得到S、T、下 B、M等，如下图。 2. 球墨铸铁的球化处理与孕育处理 将球化剂参加铁水中（一般放入浇包底部）的操 作进程称为球化处理。常用的球化剂有镁、稀土 及稀土镁合金。镁和稀土为激烈阻止石墨化元素 ，为避免白口，一起进行孕育处理，孕育剂一般 选用硅铁。 3. 球墨铸铁的功能与运用 球铁具有优秀的机械功能，G的圆整度好、球径 小、散布均匀，功能越高。在“以铸代锻，以铁 代钢”方面有广泛运用。 4.球墨铸铁的热处理 球铁的机械功能除与G有关外，首要取决于基 体。经过热处理能够改动基体安排，进步功能 。因为球铁中含有较多的C、Si、Mn等元素， 决议了其热处理具有如下特色： （1）G参加了相变进程； （2）共晶（析）温度高于碳钢，奥氏体化温 度和时刻均高于碳钢； （3）能够大幅度调整F和A的相对量，得到不 同份额的F和P基体安排。 （1）退火 （a）消除内应力退火：如前。 （b）高温石墨化退火：将铸件加热至900~950℃保温 1~4h（第一阶段石墨化），然后炉冷至600~650℃ 出炉空冷。 （c）低温石墨化退火：将铸件加热至720~760℃保温 3~6h，然后炉冷至600℃出炉空冷。 意图是消除自在渗碳体（高温退火）或共析渗碳体（低 温退火）， 得到F球铁，下降硬度，进步切削加工性。 （2）正火 （a）高温正火（彻底A化正火）：将铸件加热至 Afc1+50~70℃（880~900℃）保温1~3h，使基体悉数 A化，然后出炉空冷，取得P球铁。冷却时产生内应力 ，选用550~600℃保温2~4h空冷的回火消除，图7-8。 （b）低温正火（不彻底A化正火）：将铸件加热至共析 温度区间Asc1~Afc1（820~860℃）保温1~3h，使基体 部分A化，然后出炉空冷，取得P+F球铁。若内应力 较大，选用相同的回火消除。 意图是细化安排，进步强度、硬度及耐磨性。 （3）调质 将铸件加热至Afc1+30~50℃（860~900℃） 保温2~4h，然后油淬，再经550~600℃回火 4~6h，取得回火S基体+球状G安排。 意图是进步归纳机械功能。 （4）等温淬火 将铸件加热至Afc1+30~50℃（860~900℃ ）保温一段时刻，然后淬入Ms以上某一 温度的盐浴中等温一段时刻（一般 250~350℃，30~90min），使过冷A改动 为下B基体安排。 意图是进步归纳力学功能。 7.2.4特别功能铸铁 在一般铸铁基础上参加某些合金元素，构成具有特别性 能的合金铸铁。 1.耐磨铸铁 （1）无光滑条件下运用的耐磨铸铁（抗磨铸铁） （a）白口铸铁，强度和耐性差，不能直接运用； （b）合金白口铸铁，包含P合金白口铸铁和M合金白口铸 铁； （c）激冷铸铁，构成外表为白口，心部为灰口的安排； （d）稀土镁中锰球墨铸铁，进步了强度和耐性，安排为 M或下B+A′+K+球状G，表7-4。Mn的效果：阻止石墨 化元素；扩展γ 区元素，下降Ms点；进步淬透性。 （2）有光滑条件下运用的耐磨铸铁（减摩铸铁） 取得P基体安排，而G为杰出的光滑剂，首要有高磷 铸铁：在一般灰铸铁中参加0.4~0.7%P，构成高硬 度呈断续网状散布的磷共晶。 2.耐热铸铁 铸铁耐热性：在高温下铸铁反抗“氧化”和“ 成长”的才能。成长是指铸铁在重复加热和 冷却时产生的不可逆体积长大现象，原因有 氧化性气体沿G片界面或裂纹进入产生内氧 化；渗碳体在高温下分化为G；基体安排发 生相变。进步耐热性的首要途径： （1）参加Cr、Al、Si构成氧化膜，取得单相F基体； （2）参加Ni、Mn、Cu取得单相A基体； （3）参加Cr、V、Mo、Mn阻止石墨化元素，避免高温时 渗碳体分化为G； （4）参加球化剂使G球化。 耐热合金铸铁首要类型有硅系耐热铸铁，如RT（热铁） Si5.5（5~6%Si）和RQTSi5.5；铝系耐热铸铁；铝硅系耐热 铸铁；铬系耐热铸铁。