第一章机械制造基础PPT优秀课件

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1、 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室机械制造基础机械制造基础 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室绪论绪论1 1 本课程的性质和研究内容本课程的性质和研究内容2 2 机械制造业在国民经济中机械制造业在国民经济中 的作用的作用3 3 本课程的任务和要求本课程的任务和要求 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室一、本课程的性质和内容1、本课程的性质、本课程的性质 2、本课程的内容、本课程的内容 生产准备生产准备毛坯制造毛坯制造机械加工机械加工装配调试装配调试（车铣，刨，磨，（车铣，刨，磨，钻，镗等）钻，镗等）（组装，部（组装，部装，总装）装，总装）（铸造，锻（铸

2、造，锻 造，造，焊接，冲压等）焊接，冲压等）数控、机械、模具类专业的数控、机械、模具类专业的主干专业基础课主干专业基础课机械制造机械制造：将原材料制成零件的毛坯，将毛坯加工成机将原材料制成零件的毛坯，将毛坯加工成机械零件，再将零件装配成机器的整个过程。械零件，再将零件装配成机器的整个过程。（市场调查，（市场调查，购买原材料）购买原材料）鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室二、机械制造技术的发展及其作用1 1、作用：、作用：机械制造技术是国民经济的支柱产业，是衡量一个国机械制造技术是国民经济的支柱产业，是衡量一个国家现代化程度的重要标志之一。家现代化程度的重要标志之一。2 2、机械制

3、造技术的发展史、机械制造技术的发展史（1 1）人类社会的划分是以材料为依据的）人类社会的划分是以材料为依据的（2 2）我国古代在材料和机械制造方面的辉煌成就）我国古代在材料和机械制造方面的辉煌成就 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室1 1、目的、目的（1 1）了解和掌握常用的工程材料；）了解和掌握常用的工程材料；（2 2）了解和掌握铸造、锻造、焊接、切削加工和特种加工；）了解和掌握铸造、锻造、焊接、切削加工和特种加工；（3 3）熟悉机械制造全过程，并了解现代机械制造技术。）熟悉机械制造全过程，并了解现代机械制造技术。2 2、学习方法、学习方法 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工

4、系机械教研室1 1、金属材料的性能、金属材料的性能使用性能：使用性能：指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性能、物理性能和化学性能。能、物理性能和化学性能。工艺性能：工艺性能：指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加工和热处理的性能。工和热处理的性能。2 2、金属材料力学性能、金属材料力学性能包括包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削加工铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削加工性能和热处理工艺性能性能和热处理工艺性能等。等。指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有指材料在

5、外力作用下表现出来的性能，主要有强度、强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。等。第一章第一章 工程材料工程材料1.1金属材料的力学性能金属材料的力学性能 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室第一节 强度与塑性一、材料的拉伸曲线一、材料的拉伸曲线1 1、oeoe段：弹性变形阶段段：弹性变形阶段2、es段：塑性变形阶段段：塑性变形阶段3 3、S S点：点：屈服点屈服点4 4、b b点：点：出现缩颈现象，出现缩颈现象，拉伸力达到最大值，拉伸力达到最大值，试样即将断裂。试样即将断裂。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室强度指材料抵抗强度指材料抵抗

6、塑性变形塑性变形和和断裂断裂的能力。的能力。二、强度二、强度2 2、屈服强度、屈服强度 s 材料产生屈服现象时的最小应力材料产生屈服现象时的最小应力F s：试样屈服时所承受的拉伸力试样屈服时所承受的拉伸力 A 0：试样原始横截面积：试样原始横截面积0()ssFMPaA1、弹性极限、弹性极限F e：试样产生弹性变形所承受的最大拉伸力试样产生弹性变形所承受的最大拉伸力A 0：试样原始横截面积：试样原始横截面积e=Fe/A 0 e金属材料产生完全弹性变形时所能承受的最大应力值金属材料产生完全弹性变形时所能承受的最大应力值 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室3 3、抗拉强度、抗拉强度0(

7、)bbFMPaAbbF0A条件屈服极限：条件屈服极限：有些塑性较低的材料没有明显的屈服点，有些塑性较低的材料没有明显的屈服点，难于确定产生塑性变形的最小应力。故规定当试样产生难于确定产生塑性变形的最小应力。故规定当试样产生0.2%0.2%的塑性变形时所对应的应力作为材料开始产生明显塑的塑性变形时所对应的应力作为材料开始产生明显塑性变形时的屈服强度，称为条件屈服极限性变形时的屈服强度，称为条件屈服极限 。2.0零件设计时对塑性材料采用零件设计时对塑性材料采用屈服强度屈服强度；脆性材料采用脆性材料采用抗拉强度抗拉强度。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室三、塑性三、塑性塑性是材料在静载

8、荷作用下产生塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形塑性变形而而不破坏不破坏的能力。的能力。评定指标是评定指标是伸长率伸长率和和断面收缩率断面收缩率。1 1、伸长率、伸长率指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。=(L=(L1 1-L)/L x 100%-L)/L x 100%2 2、断面收缩率、断面收缩率指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。=(A=(A0 0-A-A1 1)/A)/A0 0 x 100%x 100%鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教

9、研室硬度硬度指金属材料抵抗外物压入其表面的能力，也是衡量金指金属材料抵抗外物压入其表面的能力，也是衡量金属材料软硬程度的一种力学性能指标。工程上常用的有属材料软硬程度的一种力学性能指标。工程上常用的有布布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。1 1、硬度、硬度优缺点优缺点（1）测量值较准确，重复性好，可测测量值较准确，重复性好，可测 组织不均匀材料（铸铁）组织不均匀材料（铸铁）（2）可测的硬度值不高可测的硬度值不高（3）不测试成品与薄件不测试成品与薄件（4）测量费时，效率低测量费时，效率低 第二节 硬度与韧性 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室优缺点优缺点（1）试

10、验简单、方便、迅速试验简单、方便、迅速（2）压痕小，可测成品，薄件压痕小，可测成品，薄件（3）数据不够准确，应测三点数据不够准确，应测三点 取平均值取平均值（4）不应测组织不均匀材料，不应测组织不均匀材料，如铸铁。如铸铁。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室 指金属材料抵抗冲击负荷的能力，可用摆锤冲击试验指金属材料抵抗冲击负荷的能力，可用摆锤冲击试验机来测定金属材料的冲击值。冲击韧度值可用下式计算。机来测定金属材料的冲击值。冲击韧度值可用下式计算。2 2、冲击韧度、冲击韧度摆锤冲击试样试样底座h1指针图1-6 冲击试验原理FGhGHFAkkk冲击韧度（冲击韧度（J/cm2）kA冲击

11、吸收功（冲击吸收功（J）；）；G摆锤重量（摆锤重量（N）；）；H摆锤抬升高度（摆锤抬升高度（m）；）；h摆锤冲击后的高度（摆锤冲击后的高度（m）；F试样缺口底部处横截面积（试样缺口底部处横截面积（cm2）。）。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室1 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室1.2金属的晶体结构与结晶金属的晶体结构与结晶一、金属的晶体结构一、金属的晶体结构 1 1）晶体。）晶体。其内部原子在空间作有规则的排列，如食盐、其内部原子在空间作有规则的排列，如食盐、金刚石等；纯金属及合金均属于晶体。金刚石等；纯金属及合金均属于晶体。2 2）非晶体。）非晶体。其内部原子

12、杂乱无章地不规则的堆积，如玻其内部原子杂乱无章地不规则的堆积，如玻璃、沥青等。璃、沥青等。晶体的特点是：晶体的特点是：原子在三维空间呈有规则的周期性重复排列。原子在三维空间呈有规则的周期性重复排列。具有一定的熔点，如铁的熔点为具有一定的熔点，如铁的熔点为15381538，铜的熔点为，铜的熔点为10831083。晶体的性能随着原子的排列方位而改变，即单晶体具有各向异性。晶体的性能随着原子的排列方位而改变，即单晶体具有各向异性。1 1、晶体与非晶体、晶体与非晶体非晶体的特点是：非晶体的特点是：原子在三维空间呈不规则的排列。原子在三维空间呈不规则的排列。没有固定熔点，随着温度的升高将逐渐变软，最终变

13、为有没有固定熔点，随着温度的升高将逐渐变软，最终变为有明显流动性的液体。如塑料、玻璃、沥青明显流动性的液体。如塑料、玻璃、沥青 等。等。各个方向上的原子聚集密集大致相同，即具有各向同性。各个方向上的原子聚集密集大致相同，即具有各向同性。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室2 2、晶格与晶胞、晶格与晶胞1 1）晶格。）晶格。把晶体内的每一个原子看成一个小球，把这些把晶体内的每一个原子看成一个小球，把这些小球用线条连接起来，形成一个空间格架，这种空间格架小球用线条连接起来，形成一个空间格架，这种空间格架叫晶格。叫晶格。2 2）晶胞。）晶胞。晶格的最小几何组成单元。晶格的最小几何组成单元

14、。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室3 3、常见金属的晶格类型、常见金属的晶格类型 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室4、金属的实际晶体结构、金属的实际晶体结构 单晶体与多晶体单晶体与多晶体单晶体即原子排列得非常整齐，晶格位向完全一致，且无任单晶体即原子排列得非常整齐，晶格位向完全一致，且无任何缺陷存在。何缺陷存在。多晶体即由许多位向不同的晶体组成，且其内部还存在着多多晶体即由许多位向不同的晶体组成，且其内部还存在着多种晶体缺陷。种晶体缺陷。金属的晶体缺陷金属的晶体缺陷 、点缺陷、点缺陷 、线缺陷、线缺陷、面缺陷、面缺陷 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教

15、研室二、金属的结晶二、金属的结晶 CT 0 L ab S0a：结晶开始点结晶开始点 b：结晶终了点：结晶终了点纯金属的冷却曲线（理想状态）纯金属的冷却曲线（理想状态）C LT0T1S0T0T0：理论结晶温度：理论结晶温度T1T1：实际结晶温度：实际结晶温度 T=TT=T0 0-T-T1 1（过冷度）（过冷度）纯金属的冷却曲线（实际）纯金属的冷却曲线（实际）1 1、纯金属的结晶、纯金属的结晶 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室Ca bLsL+s0a a：结晶开始点：结晶开始点 b b：结晶终了点：结晶终了点 合金的结晶是在一个合金的结晶是在一个温度范围内完成。温度范围内完成。合金的

16、冷却曲线合金的冷却曲线 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室2 2、金属的结晶过程、金属的结晶过程 原子团原子团 形核形核 晶核长大晶核长大 小晶粒小晶粒 晶粒（外形不规则的小晶体）晶粒（外形不规则的小晶体）增加过冷度增加过冷度 进行变质处理进行变质处理 附加振动附加振动3 3、细化晶粒的方法、细化晶粒的方法 细晶强化）细晶强化）鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室三、纯铁的同素异构转变三、纯铁的同素异构转变 纯铁固态下纯铁固态下,在不同温在不同温度范围内将呈现出不同的晶度范围内将呈现出不同的晶格形态，这种现象称为同素格形态，这种现象称为同素异晶转变。异晶转变。（液体）

17、1538 (体心)1394 (面心 )912 (体心)金属的同素异构转变的意义金属的同素异构转变的意义 可以用热处理的方法即可通可以用热处理的方法即可通过加热、保温、冷却来改变材料过加热、保温、冷却来改变材料的组织，从而达到改善材料性能的组织，从而达到改善材料性能的目的。的目的。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室1.3铁碳合金铁碳合金一、合金的基本概念一、合金的基本概念 1 1、合金、合金 合金是指由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素组成的具有合金是指由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素组成的具有金属特性的物质。金属特性的物质。2 2、组元、组元 组成合金的基本的

18、物质称为组元。组成合金的基本的物质称为组元。3 3、合金系、合金系给定组元按不同比例可以配制一系列不同成分的合金，构成一个合金系。给定组元按不同比例可以配制一系列不同成分的合金，构成一个合金系。4、相、相 相是指在金属组织中化学成分、晶体结构和物理性能相同的组分。相是指在金属组织中化学成分、晶体结构和物理性能相同的组分。5、组织、组织组织泛指用金相观察方法看到的由形态、尺寸不同和分布方式不同的一组织泛指用金相观察方法看到的由形态、尺寸不同和分布方式不同的一种或多种相构成的总体。种或多种相构成的总体。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室二、合金的相二、合金的相 根据构成合金各组元之间

19、相互作用的不同，固态合金的相可根据构成合金各组元之间相互作用的不同，固态合金的相可分为分为固溶体固溶体和和金属化合物金属化合物两大类。两大类。1、固溶体、固溶体溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持溶剂晶格类型的溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持溶剂晶格类型的合金相，称为固溶体。合金相，称为固溶体。固溶体可分为固溶体可分为置换固溶体置换固溶体和和间隙固溶体间隙固溶体。*置换固溶体置换固溶体溶质原子代替了一部分溶剂原子，占据了溶质原子代替了一部分溶剂原子，占据了 溶剂的某些节点。溶剂的某些节点。*间隙固溶体间隙固溶体溶质的原子进入溶剂晶格空隙部分，不占溶质的原子进入溶剂晶格空隙部分，不占 据节点的位置。据节

20、点的位置。例如：例如：C溶入溶入-Fe或或-Fe 所形成的铁素体、奥氏体。所形成的铁素体、奥氏体。铁碳合金都是间隙固溶体。碳的溶解度是有限的，属于铁碳合金都是间隙固溶体。碳的溶解度是有限的，属于有限固溶体，碳在铁中的溶解度主要取决于铁的晶格类有限固溶体，碳在铁中的溶解度主要取决于铁的晶格类 型，并随温度的升高而增加。型，并随温度的升高而增加。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室固溶强化固溶强化形成固溶体时，溶剂的晶格产生不同程形成固溶体时，溶剂的晶格产生不同程度的畸变，这种畸变使塑性变形阻力增加，表现为固度的畸变，这种畸变使塑性变形阻力增加，表现为固溶体的强度、硬度增加，这种现象称

21、为固溶强化。溶体的强度、硬度增加，这种现象称为固溶强化。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室2 2、金属化合物、金属化合物 金属化合物金属化合物各组元按一定的整数比结合而成、各组元按一定的整数比结合而成、并具有金属性质的均匀物质，属单相组织，金属化并具有金属性质的均匀物质，属单相组织，金属化合物一般具有复杂的晶格，且和各组元的晶格不相合物一般具有复杂的晶格，且和各组元的晶格不相同，其性能特征是同，其性能特征是硬而脆硬而脆。例如渗碳体例如渗碳体FeFe3 3C C是金属化合物，硬度极高是金属化合物，硬度极高800HBS800HBS可可以划玻璃，塑性韧性极低，伸长率和冲击韧性近于以划玻

22、璃，塑性韧性极低，伸长率和冲击韧性近于零。零。渗碳体是强化相，其组织呈片状、球状、网状等不渗碳体是强化相，其组织呈片状、球状、网状等不同形状，渗碳体的数量、形态、和分布对钢的性能同形状，渗碳体的数量、形态、和分布对钢的性能影响很大。影响很大。渗碳体在一定条件下可发生分解：渗碳体在一定条件下可发生分解：Fe Fe3 3C3Fe+CC3Fe+C石墨石墨 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室3、机械混合物、机械混合物.机械混合物是在结晶过程中形成的两相组织，例如可以是机械混合物是在结晶过程中形成的两相组织，例如可以是纯金属、固溶体、或化合物的混合物，各相保持原有的晶纯金属、固溶体、或化合

23、物的混合物，各相保持原有的晶格，混合物的性能介于各组成相之间，和各相的形状、大格，混合物的性能介于各组成相之间，和各相的形状、大小、和分布有关。小、和分布有关。铁碳合金中的机械混合物有铁碳合金中的机械混合物有珠光体珠光体和和莱氏体。莱氏体。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室三、铁碳合金的基本组织三、铁碳合金的基本组织 1.1.铁素体（铁素体（F F）碳溶于碳溶于 中的固溶体，它保持体心立方晶格结构。中的固溶体，它保持体心立方晶格结构。溶解度（溶解度（0.008%0.008%0.02%0.02%），故性质接近纯铁，强度、硬度低，），故性质接近纯铁，强度、硬度低，塑性、韧性好。塑性、

24、韧性好。Fe铁素体的显微组织铁素体的显微组织力学性能：力学性能：b=250MPa；=45%50%；HBS=80。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室2.2.奥氏体（奥氏体（A A）碳溶于碳溶于 中的固溶体，保持面心立方晶格结构。溶中的固溶体，保持面心立方晶格结构。溶解度（解度（0.77%0.77%2.11%2.11%），其强度和硬度略高于铁素体，塑），其强度和硬度略高于铁素体，塑性、韧性较好。性、韧性较好。Fe图图1-16奥氏体的显微组织奥氏体的显微组织力学性能：力学性能：b=250 350MPa；HBS=160200；=40%45%。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研

25、室3.3.渗碳体（渗碳体（FeFe3 3C C）铁和碳组成的金属化合物，复杂斜方晶体结构。含碳量铁和碳组成的金属化合物，复杂斜方晶体结构。含碳量为为6.69%6.69%，其硬度很高，塑性、韧性几乎为零，脆性极大，其硬度很高，塑性、韧性几乎为零，脆性极大，在一定条件下分解为铁和石墨。在一定条件下分解为铁和石墨。4.4.珠光体珠光体P P（F+Fe 3C）珠光体珠光体是铁素体和渗碳是铁素体和渗碳体的机械混合物。其显微组体的机械混合物。其显微组织珠光体强度较高，塑性、织珠光体强度较高，塑性、韧性和硬度介于渗碳体和铁韧性和硬度介于渗碳体和铁素体之间。素体之间。良好的力学性能：良好的力学性能：b=750

26、MPa；=20%25%；k=30-40（J/cm2）。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室 727以上为高温以上为高温Ld（A+Fe 3C）727以下为低温以下为低温Ld（P+Fe 3C）力学性能与力学性能与 Fe 3C 相似，硬而脆相似，硬而脆5.莱氏体莱氏体Ld 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室图图1-19 铁碳合金相图铁碳合金相图LL+AAF+AFF+PPP+Fe3CIIP+Fe3CII+LdA+Fe3CIIA+Fe3CII+LdLdLdL+Fe3CILd+Fe3CILd+Fe3CI四、铁碳合金相图四、铁碳合金相图 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教

27、研室 相图上的特性线和点如下：相图上的特性线和点如下：2）AECFAECF线（固相线）线（固相线）。当合金冷却到此线时，金属液全。当合金冷却到此线时，金属液全部结晶为固相，在此线以下区域为固相。部结晶为固相，在此线以下区域为固相。1）ACDACD线（液相线）线（液相线）。当金属液冷却到此线时开始结晶，。当金属液冷却到此线时开始结晶，在此线以上区域为液相。在此线以上区域为液相。3）A A点点。纯铁的熔点（。纯铁的熔点（15381538）。）。4 4）D D点点。渗碳体的熔点（。渗碳体的熔点（12271227）。）。5 5）C C点点。共晶点，温度。共晶点，温度114811480 0C C，成分，

28、成分4.3%C4.3%C。共晶：共晶：指合指合金在一定的条件金在一定的条件(温度、成分温度、成分)下，由液体合金中同时结下，由液体合金中同时结晶出两种不同的晶体，而形成一种特殊的共晶体组织的晶出两种不同的晶体，而形成一种特殊的共晶体组织的转变。转变。即即 6.69%C32.11%C4.3%CC11484.3%CCFeALdL0 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室6 6）ECFECF线（共晶线）线（共晶线）。含碳量在。含碳量在2.11%2.11%6.69%6.69%的铁碳合金，的铁碳合金，冷却到此线时（冷却到此线时（11481148度），将发生共晶反应，同时结晶出度），将发生共晶反

29、应，同时结晶出奥氏体和渗碳体的共晶混合物莱氏体。奥氏体和渗碳体的共晶混合物莱氏体。7 7）ESES线线。是碳在。是碳在 中的溶解度曲线，中的溶解度曲线，E E点表示在点表示在114811480 0C C时碳在时碳在 中的最大溶解度为中的最大溶解度为2.11%2.11%。随着温度降。随着温度降低，溶解度下降，即含碳量大于低，溶解度下降，即含碳量大于0.77%0.77%的奥氏体冷却过程的奥氏体冷却过程中都将从奥氏体中析出渗碳体（次生渗碳体），常称为中都将从奥氏体中析出渗碳体（次生渗碳体），常称为A Acmcm线线FeFe8 8）GSGS线线。是冷却过程不同含碳量的奥氏体中析出铁素体的是冷却过程不同

30、含碳量的奥氏体中析出铁素体的转变线，常称为转变线，常称为A A3 3线。线。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室1010）PSKPSK线（共析线）。线（共析线）。含碳量在含碳量在0.02%0.02%6.69%6.69%的铁碳合的铁碳合金，冷却到此线时（金，冷却到此线时（7277270 0C C），将发生共析反应，从奥氏），将发生共析反应，从奥氏体中同时结晶出铁素体和渗碳体的共析混合物珠光体。即体中同时结晶出铁素体和渗碳体的共析混合物珠光体。即A A1 1线。线。9 9）S S点。共析点，点。共析点，温度温度7277270 0C C，成分，成分0.77%0.77%。共析转变：共析转变

31、：指合金在一定条件下，由一种固相转变成两个固相的机指合金在一定条件下，由一种固相转变成两个固相的机械混合物的过程。械混合物的过程。即：即：6.69%C30.02%C0.77%C7270.77%CCFeFPA0 C 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室根据含碳量的不同，铁碳合金可分为根据含碳量的不同，铁碳合金可分为钢钢和和铸铁铸铁两大类：两大类：第一类第一类 钢钢 含碳量小于含碳量小于2.11的铁碳合金，按室温组织不的铁碳合金，按室温组织不同又可分为三类，以同又可分为三类，以0.77为界：为界：*亚共析钢亚共析钢含碳量含碳量0.77 *共析钢共析钢含碳量含碳量0.77 *过共析钢过共

32、析钢含碳量含碳量0.77 第二类第二类 铸铁铸铁 即生铁即生铁 含碳量为含碳量为2.116.69的铁碳合金，的铁碳合金，安室温组织的不同，分为三类：安室温组织的不同，分为三类：*亚共晶铸铁亚共晶铸铁含碳量含碳量4.3 *共晶铸铁共晶铸铁含碳量含碳量4.3 *过共晶铸铁过共晶铸铁含碳量含碳量4.3 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室六、六、铁碳合金的组织转变铁碳合金的组织转变 1.钢的结晶过程钢的结晶过程1）共析钢（）共析钢（T8钢）钢）1点以上点以上 L 12 LA 23 A 3点点 AP 3点以下点以下 P亚共析钢的结晶过程亚共析钢的结晶过程 室温组织:P 鸡西大学理工系机械教

33、研室鸡西大学理工系机械教研室亚共析钢的结晶过程亚共析钢的结晶过程 1点以上点以上 L 12 L 23 A+L 34 A 45 A+F 5点点 AP 5点以下点以下 P+F2）亚共析钢）亚共析钢(45钢）钢）鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室P+Fe3C（网状）过共析钢的结晶过程过共析钢的结晶过程 1点以上点以上 L 12 L+A 23 A 34 A+Fe3CII 4点点 AP 4点以下点以下 P+Fe3CII3）过共析钢（）过共析钢（T10)鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室2.白口铸铁的结晶过程白口铸铁的结晶过程 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室过

34、共晶白口铁的室温组织过共晶白口铁的室温组织 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室七、铁碳相图的应用七、铁碳相图的应用1、选用材料、选用材料：由铁碳相图可知，合金中随着含碳量的不同，其组织由铁碳相图可知，合金中随着含碳量的不同，其组织各不相同，从而导致其力学性能不同。因此，我们就可以各不相同，从而导致其力学性能不同。因此，我们就可以根据机器零件所要求的性能来选择不同含碳量的材料。根据机器零件所要求的性能来选择不同含碳量的材料。2、叛断切削加性能、叛断切削加性能：低碳钢低碳钢中铁素体较多，塑性好，加工性不好；中铁素体较多，塑性好，加工性不好；中碳钢中碳钢中铁素体含量比例适当，钢的硬度适

35、当，易于加工。中铁素体含量比例适当，钢的硬度适当，易于加工。3、制定热加工工艺：、制定热加工工艺：在在铸造铸造工艺方面，根据相图可以确定合适的熔化温度工艺方面，根据相图可以确定合适的熔化温度和浇注温度，含碳量为和浇注温度，含碳量为4.3%的铸铁铸造性最好；在的铸铁铸造性最好；在锻造锻造工工艺方面，可以选择钢材的轧制和锻造的温度范围应在奥氏艺方面，可以选择钢材的轧制和锻造的温度范围应在奥氏体区。体区。4、应用于热处理生产：、应用于热处理生产：由相图可知合金在固态加热和冷却过程中均有组织的由相图可知合金在固态加热和冷却过程中均有组织的变化，可以进行热处理。并且可以正确选择加热温度变化，可以进行热处

36、理。并且可以正确选择加热温度 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室1.4 钢的热处理钢的热处理 热处理：热处理：将固态金属或合金在一定介质中加热、保将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却，以改变其整体或表面组织，从而获得所需性温和冷却，以改变其整体或表面组织，从而获得所需性能的工艺方法。能的工艺方法。热处理的三个阶段热处理的三个阶段：加热、保温、冷却：加热、保温、冷却。如图。如图1-1-2929所示是最基本的热处理工艺曲线。所示是最基本的热处理工艺曲线。温温度度加热加热保温保温冷却冷却时间时间 热处理工艺曲线热处理工艺曲线 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室一、

37、一、热处理过程中的组织转变热处理过程中的组织转变1.1.加热和冷却时的转变温度加热和冷却时的转变温度 要使钢的组织发生变要使钢的组织发生变化，必须加热到相变温度化，必须加热到相变温度以上，相变温度可由以上，相变温度可由Fe-C 相图来确定。但在实际加相图来确定。但在实际加热和冷却时，合金有过冷热和冷却时，合金有过冷和过热现象，加热时实际和过热现象，加热时实际相变温度偏高，冷却时偏相变温度偏高，冷却时偏低。加热和冷却速度越快，低。加热和冷却速度越快，偏离越严重。常用偏离越严重。常用Ac1、Ac3、Accm表示加热时偏离表示加热时偏离的相变温度。用的相变温度。用Ar1、Ar3、Arcm表示冷却时偏

38、离的相表示冷却时偏离的相变温度。变温度。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室2.2.钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变 奥氏体化：奥氏体化：为使热处理获得所需的性能，将钢加热到为使热处理获得所需的性能，将钢加热到临界温度以上，使室温组织转变为均匀的奥氏体的过程。临界温度以上，使室温组织转变为均匀的奥氏体的过程。奥氏体的形成：奥氏体的形成：以共析钢为例，共析钢的组织室温时为珠光体以共析钢为例，共析钢的组织室温时为珠光体（F+FeF+Fe3 3C C），当加热到），当加热到 以上时，珠光体转变为奥氏体。以上时，珠光体转变为奥氏体。其过程如下：其过程如下：c1A1 1）奥氏体晶核形

39、成。）奥氏体晶核形成。首先在铁素体和渗碳体的晶界上出现首先在铁素体和渗碳体的晶界上出现奥氏体晶核，因为相界面的原子排列紊乱，晶体缺陷较多，奥氏体晶核，因为相界面的原子排列紊乱，晶体缺陷较多，易于形核。易于形核。2）奥氏体晶核长大。奥氏体晶核长大。通过原子扩散，使渗碳体不断溶解和通过原子扩散，使渗碳体不断溶解和铁素体晶格由体心立方晶格改组为面心立方晶格。铁素体晶格由体心立方晶格改组为面心立方晶格。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室3 3）残余渗碳体的溶解残余渗碳体的溶解。铁素体先消失，渗碳体继续向铁素体先消失，渗碳体继续向奥氏体溶解完；奥氏体溶解完；4 4）奥氏体均匀化。）奥氏体均

40、匀化。残余渗碳体溶解完后，碳的浓度并残余渗碳体溶解完后，碳的浓度并不均匀，在原来渗碳体的地方碳含量高，铁素体处低，不均匀，在原来渗碳体的地方碳含量高，铁素体处低，保温一定时间，碳原子扩散，得到均匀的奥氏体组织。保温一定时间，碳原子扩散，得到均匀的奥氏体组织。亚共析钢和过共析钢，加热到亚共析钢和过共析钢，加热到 时，只有珠光体转时，只有珠光体转变为奥氏体，随着加热温度升高，铁素体和二次渗碳体变为奥氏体，随着加热温度升高，铁素体和二次渗碳体才不断向奥氏体转变，到加热温度超过才不断向奥氏体转变，到加热温度超过 或或 时，才时，才全部转变成奥氏体。珠光体组织比较细密，形成奥氏体全部转变成奥氏体。珠光体

41、组织比较细密，形成奥氏体的晶核较多，因而珠光体刚转变成奥氏体时，其晶粒比的晶核较多，因而珠光体刚转变成奥氏体时，其晶粒比较细小。但若升高温度或保温时间过长，晶粒将长大。较细小。但若升高温度或保温时间过长，晶粒将长大。c1Ac3AccmA 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室影响奥氏体化因素影响奥氏体化因素共析钢1 1）加热温度和加热速度）加热温度和加热速度。加热温度高，转变较快 加热速度快，转变起始温度高，终了温度也高2 2）含碳量）含碳量 含碳量高，渗碳体也较多，F与Fe3C的界面也 多，利于A形成3 3）钢原始组织）钢原始组织 原始组织愈细愈有利于A的形成 鸡西大学理工系机械教

42、研室鸡西大学理工系机械教研室3.3.钢在冷却时的组织转变钢在冷却时的组织转变 钢经奥氏体化后，冷却条件不同，转变产物的组织结钢经奥氏体化后，冷却条件不同，转变产物的组织结构、性能均不同。构、性能均不同。热处理工艺中常用的冷却方式：热处理工艺中常用的冷却方式：连续冷却、等温冷却。连续冷却、等温冷却。1 1）连续冷却。）连续冷却。将已奥氏体化的钢以某种速度连续冷却，将已奥氏体化的钢以某种速度连续冷却，使其在临界点以下变温连续转变。使其在临界点以下变温连续转变。2 2）等温冷却。）等温冷却。将已奥氏体化的钢迅速冷却到相变点以下将已奥氏体化的钢迅速冷却到相变点以下的某个温度，进行保温，使过冷奥氏体在该

43、温度下恒温转的某个温度，进行保温，使过冷奥氏体在该温度下恒温转变。变。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室二、钢的热处理工艺二、钢的热处理工艺 钢的热处理可分为普通热处理（如钢的热处理可分为普通热处理（如退火、正火、淬火、退火、正火、淬火、回火回火等）和表面热处理等）和表面热处理。1 1.退火退火 退火退火是是将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当温将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当温度，保持一定时间，然后度，保持一定时间，然后缓慢冷却缓慢冷却得到接近平衡状态组织的得到接近平衡状态组织的热处理工艺。热处理工艺。退火的目的：退火的目的：1 1）降低钢的硬度，提高塑性，以利于切

44、削加工及冷变）降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工；形加工；2 2）消除钢中的残余内应力，以防工件变形和开裂；）消除钢中的残余内应力，以防工件变形和开裂；3 3）改善组织，细化晶粒，改变钢的性能或为以后热处）改善组织，细化晶粒，改变钢的性能或为以后热处理做准备。理做准备。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室 退火的分类退火的分类：1 1）完全退火。）完全退火。加热到加热到A Ac 3c 3以上以上202030300 0C C，保温，缓冷至，保温，缓冷至6006000 0C C以下，再空冷，以下，再空冷，得到接近平衡状态组得到接近平衡状态组织。主要用于亚共析织。主要用于

45、亚共析钢和共析钢的锻件、钢和共析钢的锻件、轧件、铸件，使晶粒轧件、铸件，使晶粒细化，组织均匀和消细化，组织均匀和消除残余应力，提高钢除残余应力，提高钢件的性能。过共析钢件的性能。过共析钢不宜完全退火，因析不宜完全退火，因析出网状渗碳体，降低出网状渗碳体，降低钢的力学性能。钢的力学性能。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室2 2）球化退火）球化退火使钢中的碳化物呈使钢中的碳化物呈球状而进行的退火。球状而进行的退火。将工件加热到将工件加热到A Ac1c1以上以上202030300 0C C，保，保温，然后缓慢冷却。温，然后缓慢冷却。主要用于过共析钢，主要用于过共析钢，使钢中二次渗碳使钢

46、中二次渗碳体体和珠光体中的片状和珠光体中的片状渗碳体球状化，以渗碳体球状化，以降低硬度提高韧性，降低硬度提高韧性，改善切削加工性能。改善切削加工性能。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室3)3)去应力退火。去应力退火。为消除形变加工、锻为消除形变加工、锻造、焊接等以及铸件造、焊接等以及铸件内存在的残余应力而内存在的残余应力而进行的退火。铸钢件进行的退火。铸钢件的温度为的温度为6006006506500 0C C，铸铁件为铸铁件为500500550550，保温后在炉内缓慢冷保温后在炉内缓慢冷却。组织不发生变化，却。组织不发生变化，只消除内应力，减少只消除内应力，减少变形，稳定尺寸。变

47、形，稳定尺寸。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室4 4）扩 散 退 火）扩 散 退 火(均匀化退火均匀化退火)将钢加热到略低于固将钢加热到略低于固相线温度，长时间保相线温度，长时间保温，随炉冷却，使化温，随炉冷却，使化学成分和组织均匀化。学成分和组织均匀化。主要用于质量要求高主要用于质量要求高的合金钢铸锭、铸件的合金钢铸锭、铸件或锻件。或锻件。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室2 2.正火正火 正火正火是是将工件加热到将工件加热到A Ac3c3（亚共析钢）或（亚共析钢）或A Accmccm（过共析（过共析钢）以上钢）以上303050500 0C C，保温适当时间，在

48、自由流通的空气，保温适当时间，在自由流通的空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。正火正火主要应用于：主要应用于：1 1）对不太重要的零件，可细化晶粒，组织均匀，提）对不太重要的零件，可细化晶粒，组织均匀，提高机械性能，作为最终热处理；高机械性能，作为最终热处理；2 2）对低碳钢或低碳合金钢，可提高硬度，改善切削）对低碳钢或低碳合金钢，可提高硬度，改善切削加工性；加工性；3 3）对于过共析钢或工具钢，可减少二次渗碳体，并）对于过共析钢或工具钢，可减少二次渗碳体，并使其不呈连续网状碳化物，便于球化退火。使其不呈连续网状碳化物，便于球化退火。鸡西大学理工系机

49、械教研室鸡西大学理工系机械教研室3.3.淬火淬火 淬火是淬火是将钢加热到相变温度以上，保温一定时间，然后将钢加热到相变温度以上，保温一定时间，然后快速冷却以获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。淬火快速冷却以获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。淬火可提高工件的硬度和耐磨性，一般淬火后的工件再配合适当可提高工件的硬度和耐磨性，一般淬火后的工件再配合适当温度的回火，可获得较好的综合力学性能，如刀具、模具、温度的回火，可获得较好的综合力学性能，如刀具、模具、轴和齿轮。淬火质量取决于加热温度和冷却方式。轴和齿轮。淬火质量取决于加热温度和冷却方式。1 1）淬火加热温度。）淬火加热温度。根据钢材的化学成

50、分决定，亚共根据钢材的化学成分决定，亚共析钢在析钢在A Ac3c3以上以上303050500 0C C，此时钢的组织为细颗粒的奥氏体，此时钢的组织为细颗粒的奥氏体，淬火后获得细小的马氏体。若温度低于淬火后获得细小的马氏体。若温度低于A Ac3c3，将出现自由铁，将出现自由铁素体。若温度过高，得到粗大的马氏体，性能变坏。共析素体。若温度过高，得到粗大的马氏体，性能变坏。共析钢和过共析钢加热温度在钢和过共析钢加热温度在A Ac1c1以上以上303050500 0C C，得到细小的马，得到细小的马氏体和小颗粒的渗碳体组织。氏体和小颗粒的渗碳体组织。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室 2

51、）淬火冷却方法。）淬火冷却方法。冷却介质对淬火效果有很大影响，冷却介质对淬火效果有很大影响，常用的有水、油和盐、碱的水溶液。水用于形状简单、常用的有水、油和盐、碱的水溶液。水用于形状简单、截面较大的碳素钢工件。油用于合金钢和复杂的碳素钢。截面较大的碳素钢工件。油用于合金钢和复杂的碳素钢。3 3）淬透性和淬硬性。）淬透性和淬硬性。淬透性：淬透性：钢在淬火后，获得淬透层（淬硬层）深钢在淬火后，获得淬透层（淬硬层）深度的能力。度的能力。淬硬性：淬硬性：钢淬火时能达到的最高硬度。钢淬火时能达到的最高硬度。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室4.4.回火回火 回火是回火是为了消除淬火引起的残

52、余应力及获得要求的组为了消除淬火引起的残余应力及获得要求的组织和性能，将淬火后的工件加热到织和性能，将淬火后的工件加热到A Ac1c1以下某一温度，保温以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。回火目的：回火目的：淬火后得到性能很脆的马氏体组织，而且淬淬火后得到性能很脆的马氏体组织，而且淬火马氏体是不稳定的组织，它有变为稳定状态的趋势，而使火马氏体是不稳定的组织，它有变为稳定状态的趋势，而使零件尺寸变化，并存在内应力，零件容易变形和开裂。为此零件尺寸变化，并存在内应力，零件容易变形和开裂。为此利用回火来达到以下目的：利用回火来达到以下目的：1

53、 1）减少和消除淬火应力；）减少和消除淬火应力；2 2）稳定工件尺寸，防止变形和开裂）稳定工件尺寸，防止变形和开裂；3 3）获得工件所需的组织和性能；即获得要求的强度、）获得工件所需的组织和性能；即获得要求的强度、硬度和韧性。硬度和韧性。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室 回火的种类及应用：回火的种类及应用：1 1）低温回火低温回火。加热温度为加热温度为1501502502500 0C C，得到碳的过，得到碳的过饱和程度稍小的固溶体饱和程度稍小的固溶体回火马氏体回火马氏体，硬度较高，在硬度较高，在HRC58HRC586464之间，高耐磨性之间，高耐磨性。可消除一定的残余应力，韧性

54、可消除一定的残余应力，韧性有所改善。用于各类高碳钢的工具、模具、量具。有所改善。用于各类高碳钢的工具、模具、量具。2 2）中温回火中温回火。加热温度为加热温度为3503505005000 0C C，得到极细颗，得到极细颗粒状渗碳体和铁素体的混合物粒状渗碳体和铁素体的混合物回火回火托托氏体，有极高的弹氏体，有极高的弹性极限和屈服强度，也有较好的韧性。硬度在性极限和屈服强度，也有较好的韧性。硬度在HRC35HRC354545；用于各种弹簧、弹簧夹头及锻模。用于各种弹簧、弹簧夹头及锻模。3 3）高温回火。）高温回火。加热温度为加热温度为5005006506500 0C C，得到细而均，得到细而均匀的

55、颗粒状渗碳体和铁素体的混合物匀的颗粒状渗碳体和铁素体的混合物-回火索氏体，有较回火索氏体，有较高的强度和硬度，又有较好的韧性和塑性。工厂一般把高的强度和硬度，又有较好的韧性和塑性。工厂一般把淬淬火和高温回火叫调质处理火和高温回火叫调质处理。用于重要的零件如轴、齿轮、。用于重要的零件如轴、齿轮、连杆和螺栓。连杆和螺栓。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室5 5.表面热处理表面热处理 表面热处理表面热处理是是使工作表面具有高的硬度和耐磨性，心使工作表面具有高的硬度和耐磨性，心部有足够的韧性和塑性的热处理。部有足够的韧性和塑性的热处理。常用的有表面淬火及化常用的有表面淬火及化学热处理。学

56、热处理。2 2）表面淬火。）表面淬火。对工件表层迅速加热至淬火温度，而对工件表层迅速加热至淬火温度，而心部温度仍保持在临界温度以下，然后快速冷却，使钢的心部温度仍保持在临界温度以下，然后快速冷却，使钢的表面至一定深度的组织为马氏体，心部仍为原始组织的热表面至一定深度的组织为马氏体，心部仍为原始组织的热处理工艺。处理工艺。1 1）化学热处理化学热处理。将工件置于一定温度的活性介质中将工件置于一定温度的活性介质中加热和保温，使介质中的活性原子渗入它的表面，改变其加热和保温，使介质中的活性原子渗入它的表面，改变其表面的化学成分、组织和性能的热处理。使表面具有耐磨、表面的化学成分、组织和性能的热处理。

57、使表面具有耐磨、耐腐蚀、耐热等性能。分为渗碳、渗氮、碳氮共渗（氰耐腐蚀、耐热等性能。分为渗碳、渗氮、碳氮共渗（氰化）、渗硼、渗铬等金属、多元共渗等。化）、渗硼、渗铬等金属、多元共渗等。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室 1 1）火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火。使用氧使用氧-乙炔火焰喷向工件表乙炔火焰喷向工件表面，立即喷水冷却的淬火方法。面，立即喷水冷却的淬火方法。如图所示。如图所示。2 2）感应加热表面淬火。）感应加热表面淬火。利用感应电流产生的热效应利用感应电流产生的热效应莱加热工件表面，喷水冷却的方法。如图莱加热工件表面，喷水冷却的方法。如图1-351-35所示。所示。火焰

58、加热表面淬火示意图火焰加热表面淬火示意图感应加热表面淬火示意图感应加热表面淬火示意图 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室1.5 常用工程材料常用工程材料一、常用工程材料的分类一、常用工程材料的分类 工工程程 材材料料金属材料金属材料碳素钢碳素钢合金钢合金钢碳素结构钢碳素结构钢碳素工具钢碳素工具钢合金结构钢合金结构钢合金工具钢合金工具钢特殊性能钢特殊性能钢铸铁铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁有色金属有色金属：铜合金、铝合金等：铜合金、铝合金等非金属材料非金属材料高分子材料高分子材料：塑料、橡胶、复合材料等：塑料、橡胶、复合材料等陶瓷材

59、料陶瓷材料 ：普通瓷、氧化铝陶瓷、氧化硅陶瓷、：普通瓷、氧化铝陶瓷、氧化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硼陶瓷碳化硅陶瓷、氮化硼陶瓷钢钢 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室1 1、碳素钢分类碳素钢分类1 1）按钢的含碳量分类：）按钢的含碳量分类：低碳钢低碳钢 中碳钢中碳钢 高碳钢高碳钢%25.0%04.0cw%6.0%25.0cwcw%6.02 2）按钢的质量分类）按钢的质量分类：有害杂质硫、磷的含量：有害杂质硫、磷的含量普通碳素钢普通碳素钢 优质碳素钢优质碳素钢 高级优质碳素钢高级优质碳素钢%050.0%,045.0spww%035.0%,035.0spww%030.0%,035.0s

60、pww二、常用金属材料二、常用金属材料 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室杂质对钢的性能的影响：杂质对钢的性能的影响：*磷磷是有害杂质，使钢的塑性韧性下降，具有冷是有害杂质，使钢的塑性韧性下降，具有冷脆性。脆性。*硫硫是有害杂质，可造成钢的热脆，原因是硫在是有害杂质，可造成钢的热脆，原因是硫在晶界处形成低熔点的共晶体。晶界处形成低熔点的共晶体。*硅硅是有益元素，可提高钢的强度和硬度，是作是有益元素，可提高钢的强度和硬度，是作为脱氧剂进入钢的。为脱氧剂进入钢的。*锰锰是有益元素，可提高钢的强度和硬度，可抵是有益元素，可提高钢的强度和硬度，可抵消硫的有害作用，是作为脱氧剂进入钢的。消

61、硫的有害作用，是作为脱氧剂进入钢的。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室3 3）按用途分为：按用途分为：鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室4 4）按冶炼时脱氧程度的不同分类）按冶炼时脱氧程度的不同分类沸腾钢：不脱氧的钢；沸腾钢：不脱氧的钢；镇静钢：完全脱氧钢；镇静钢：完全脱氧钢；半镇静钢：半脱氧钢。半镇静钢：半脱氧钢。5）按金相组织分）按金相组织分亚共析钢、共析钢、过共析钢。亚共析钢、共析钢、过共析钢。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室二、合金钢分类二、合

62、金钢分类合金结构钢合金结构钢合金工具钢合金工具钢特殊性能钢特殊性能钢建筑及工程用钢或构件用钢建筑及工程用钢或构件用钢机器制造用钢机器制造用钢渗碳钢渗碳钢调质钢调质钢弹簧钢弹簧钢滚动轴承钢滚动轴承钢刃具钢刃具钢模具钢模具钢量具钢量具钢不锈钢不锈钢耐热钢耐热钢耐磨钢耐磨钢磁钢磁钢1）按用途分）按用途分:鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室2 2）按合金元素含量（质量分数）分：）按合金元素含量（质量分数）分：3 3）按所含合金元素种类分为：）按所含合金元素种类分为：铬钢、锰钢、镍钢、铬锰钢、铬钢、锰钢、镍钢、铬锰钢、硅锰钢等。硅锰钢等。4 4）按金相组织分为：）按金相组织分为：珠光体钢、

63、马氏体钢、贝氏体钢、奥珠光体钢、马氏体钢、贝氏体钢、奥氏体钢。氏体钢。低合金钢（合金元素总含量低合金钢（合金元素总含量10%）鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室合金钢典型牌号合金钢典型牌号3）特殊性能钢）特殊性能钢包括不锈钢，耐热钢，耐磨钢，磁钢等。包括不锈钢，耐热钢，耐磨钢，磁钢等。如：如：2Cr13，1Cr18Ni9，0Cr18Ni11Ti等等2）合金工具钢）合金工具钢9SiCr，9Mn2V，W18Cr4V(高碳，高合金高碳，高合金)1）合金结构钢）合金结构钢16Mn，20Cr，40MnB，30CrMnSi 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室1.1.铸铁铸铁 铸

64、铁铸铁含碳量大于含碳量大于2.11%2.11%的铁碳合金，一般含碳量的铁碳合金，一般含碳量2.5%2.5%4.0%4.0%，含有较多的硅、锰、硫、磷等杂质。，含有较多的硅、锰、硫、磷等杂质。根据碳在铸铁中的存在形态可分为：根据碳在铸铁中的存在形态可分为：1）白口铸铁。）白口铸铁。即生铁即生铁,碳除少量溶于铁素体外，绝大碳除少量溶于铁素体外，绝大部分以渗碳体形式存在，其断口呈银白色。特点是硬和脆，部分以渗碳体形式存在，其断口呈银白色。特点是硬和脆，难以加工，但耐磨。一般不直接用来制造机器零件，常用难以加工，但耐磨。一般不直接用来制造机器零件，常用作炼钢原料或制造可锻铸铁件。作炼钢原料或制造可锻铸

65、铁件。2 2）灰铸铁。）灰铸铁。碳主要以自由状态的片状碳主要以自由状态的片状石墨形态存在，如图，断口为暗灰色。强石墨形态存在，如图，断口为暗灰色。强度低，塑性差，但易切削，减摩消振性好，度低，塑性差，但易切削，减摩消振性好，且铸造性能好，应用最广泛。且铸造性能好，应用最广泛。三、铸铁和铸钢三、铸铁和铸钢 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室 鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室 3 3）可锻铸铁。）可锻铸铁。碳主要以团絮状石墨形碳主要以团絮状石墨形态存在，如图态存在，如图1-251-25，因而有较高的塑性和，因而有较高的塑性和韧性。用于受冲击和振动的薄壁小件。可韧性。用

66、于受冲击和振动的薄壁小件。可锻铸铁由白口铸铁经高温退火处理获得。锻铸铁由白口铸铁经高温退火处理获得。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室 4 4）球墨铸铁。）球墨铸铁。铁液在浇注前经球化处理，碳大铁液在浇注前经球化处理，碳大部分或全部以自由状态的球状石墨存在，如图部分或全部以自由状态的球状石墨存在，如图1-261-26，有时出现少量团絮状。强度、塑性均高于可锻铸铁，有时出现少量团絮状。强度、塑性均高于可锻铸铁，抗拉强度甚至高于碳钢。抗拉强度甚至高于碳钢。鸡西大学理工系机械教研室鸡西大学理工系机械教研室2.2.铸钢铸钢1 1）铸钢件。）铸钢件。将钢液直接铸成零件毛坯，以后不再进行锻造将钢液直接铸成零件毛坯，以后不再进行锻造的钢件。常用于要求较高而复杂的零件。的钢件。常用于要求较高而复杂的零件。2 2）含碳量。）含碳量。铸造碳钢的含碳量在铸造碳钢的含碳量在0.20%0.20%0.60%0.60%之间，含之间，含碳量太高则塑性差，易冷裂，硫、磷含量在碳量太高则塑性差，易冷裂，硫、磷含量在0.040%0.040%以下。以下。3 3）牌号。）牌号。“ZG+ZG+两组数字两组数字”表示