金屬材料與熱處理 教學(xué)PPT課件,金屬材料與熱處理,教學(xué)PPT課件,金屬材料,熱處理,教學(xué),PPT,課件 金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理項(xiàng)目一項(xiàng)目一 金屬材料的性能金屬材料的性能項(xiàng)目導(dǎo)入項(xiàng)目導(dǎo)入金屬材料是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的基本材料，廣泛應(yīng)用于制造生產(chǎn)和生活用具，金屬材料之所以獲得廣泛的應(yīng)用，是由于它具有許多良好的性能。在機(jī)械制造過(guò)程中，為了設(shè)計(jì)制造具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，必須了解和掌握金屬材料的各種性能，以便使機(jī)械產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、選材和制造等方面體現(xiàn)出最優(yōu)化。01目錄CONTENT認(rèn)識(shí)金屬材料認(rèn)識(shí)金屬材料畫(huà)低碳鋼拉伸曲線圖畫(huà)低碳鋼拉伸曲線圖金屬材料的沖擊試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)金屬材料的沖擊試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)020403測(cè)試鋼的硬度測(cè)試鋼的硬度CONTENT金屬的其他性能金屬的其他性能05任務(wù)一認(rèn)識(shí)金屬材料認(rèn)識(shí)金屬材料 金屬材料具有比其他材料優(yōu)越的性能，廣泛的應(yīng)用于機(jī)械制造、工程建設(shè)，交通、石 油化工、農(nóng)業(yè)、國(guó)防等領(lǐng)域，所以我們認(rèn)識(shí)金屬材料具有重要意義。學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)具有識(shí)別金屬材料的初步能力。結(jié)合實(shí)際情況能確定出不同設(shè)備承受的載荷性質(zhì)。任務(wù)描述任務(wù)描述認(rèn)識(shí)金屬及金屬材料。初步了解金屬材料的分類(lèi)。了解各種載荷的含義。一、金屬材料的基本概念金屬是指具有特殊的光澤、良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，一定的強(qiáng)度和塑性的物質(zhì)，如鐵、錳、鋁、銅等。金屬元素是指具有金屬特性的元素稱(chēng)金屬元素。在化學(xué)元素周期表中，約四分之三是 屬于金屬元素。金屬材料是由金屬元素或以金屬元素為主而形成的，并具有一般金屬特性的材料通稱(chēng)為金屬材料。二、金屬材料的分類(lèi)金屬材料黑色金屬材料碳素鋼合金鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼鑄造碳鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼特殊性能鋼黑色金屬材料黑色金屬材料黑色金屬材料黑色金屬材料銅及銅合金鋁及鋁合金鈦及鈦合金軸承合金鑄鐵有色金屬材料硬質(zhì)合金三、金屬材料的性能金屬材料的性能包括使用性能和工藝性能兩方面。使用性能是指金屬材料在使用條件下所表現(xiàn)出來(lái)的性能。包括:物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能等。工藝性能是指金屬在制造加工過(guò)程中反映出來(lái)的各種性能。包括:鑄造性能、鍛造性、焊接性能、熱處理性和切削加工性。四、金屬材料的載荷金屬材料在加工及使用過(guò)程中所受的外力稱(chēng)為載荷。根據(jù)載荷作用性質(zhì)的不同，它可以分為靜載荷、沖擊載荷及交變載荷三種。（1）靜載荷是指大小不變或變化過(guò)程緩慢的載荷。（2）沖擊載荷是指在短時(shí)間內(nèi)以較高速度作用于零件上的載荷。（3）交變載荷是指大小、方向或大小和方向隨時(shí)間發(fā)生周期性變化的載荷。根據(jù)作用形式不同，載荷又可分為拉伸載荷、壓縮載荷、彎曲載荷、剪切載荷和扭轉(zhuǎn)載荷等。四、金屬材料的載荷任務(wù)二畫(huà)低碳鋼拉伸曲線圖畫(huà)低碳鋼拉伸曲線圖在建筑工地、港口碼頭、工廠車(chē)間等地方，同學(xué)們經(jīng)常會(huì)看到用一根或幾根鋼絲繩就可以提起幾噸甚至上百?lài)嵉呢浳?。由此可?jiàn)，鋼絲繩能承受由這些貨物所產(chǎn)生的力即拉力，這說(shuō)明金屬材料應(yīng)具有一定的抗拉強(qiáng)度才會(huì)具有使用價(jià)值。學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)在老師的監(jiān)護(hù)下會(huì)做拉伸試驗(yàn)。會(huì)畫(huà)低碳鋼的拉伸曲線圖。任務(wù)描述任務(wù)描述強(qiáng)度的含義和計(jì)算。塑性的含義和計(jì)算。理解拉伸曲線各階段含義。一、認(rèn)識(shí)低碳鋼低碳鋼是生活中常見(jiàn)的一種優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均小于0.25%。塑性、韌性較高，冷擠壓性能和焊接性能好、抗拉強(qiáng)度為253500 MPa，伸長(zhǎng)率 A14%。低碳鋼一般軋成角鋼、槽鋼、工字鋼、鋼管、鋼板，用于制作各種建筑構(gòu)件、容器、箱體、爐 體和農(nóng)用機(jī)具等。優(yōu)質(zhì)低碳鋼軋成薄板，制作汽車(chē)駕駛室、發(fā)動(dòng)機(jī)罩等深沖制品;制成棒材，制作強(qiáng)度要求不高的機(jī)械零件。二、低碳鋼的拉伸實(shí)驗(yàn)拉伸實(shí)驗(yàn)是用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定制成的金屬試樣，把試樣裝夾在拉伸試驗(yàn)機(jī)上，在軸向靜拉伸力的作用下使它不斷產(chǎn)生變形，直到斷裂為止。利用拉伸試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)可以確定材料的彈性極限、伸長(zhǎng)率、彈性模量、比例極限、拉伸強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、屈服強(qiáng)度和其他拉伸性能指標(biāo)。（1）測(cè)定拉伸曲線的試樣和設(shè)備（2）認(rèn)識(shí)低碳鋼拉伸曲線二、低碳鋼的拉伸實(shí)驗(yàn)拉伸試驗(yàn)常用的標(biāo)準(zhǔn)試樣截面為圓形。根據(jù)GB/T 2282010要求制成圓柱形拉伸試樣。根據(jù)標(biāo)距長(zhǎng)度和直徑之間的關(guān)系，試樣可分為長(zhǎng)試樣和短試樣兩種，長(zhǎng)試樣l0 =10d0，短試樣l0=5d0。拉伸試驗(yàn)機(jī)也叫材料拉伸試驗(yàn)機(jī)、萬(wàn)能拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)。主要用于各種金屬、非金屬及復(fù)合材料進(jìn)行力學(xué)性能指標(biāo)的測(cè)試。如檢測(cè)金屬材料的最大承載拉力、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)變形、延伸率等技術(shù)指標(biāo)。在拉伸試驗(yàn)機(jī)上，試樣從變形到拉斷，可以通過(guò)自動(dòng)記錄設(shè)備把拉力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系用曲線表示出來(lái)，該曲線即為拉伸曲線。二、低碳鋼的拉伸實(shí)驗(yàn)由拉伸曲線可以看出，低碳鋼在外力作用下所引起的變形和失效的過(guò)程大致可以分為彈性變形階段、屈服階段、強(qiáng)化階段、縮頸階段四個(gè)階段。（1）oe彈性變形階段 隨著載荷增加，拉力在e點(diǎn)以下，試樣變形完全是彈性的，此時(shí)如卸載，試樣即恢復(fù)原狀。隨載荷的存在而產(chǎn)生，隨載荷的去除而消失的變形稱(chēng)為彈性變形。Fe為能恢復(fù)原始形狀和尺寸的最大拉伸力。二、低碳鋼的拉伸實(shí)驗(yàn)（2）es屈服階段 當(dāng)載荷超過(guò)Fe時(shí)，若卸載的話，試樣的伸長(zhǎng)只能部分恢復(fù)，而保留部分殘余變形。這種不能隨載荷的去除而消失的變形稱(chēng)為塑性變形。當(dāng)載荷增加到Fs時(shí),鑄鐵的力伸長(zhǎng)曲線圖上出現(xiàn)平臺(tái)或鋸齒狀，這種在載荷不增加或略有減少的情況下，試樣繼續(xù)發(fā)生變形的現(xiàn)象叫做屈服，F(xiàn)s稱(chēng)為屈服載荷，屈服后，材料將殘留較大的塑性變形。二、低碳鋼的拉伸實(shí)驗(yàn)（3）sb強(qiáng)化階段 在屈服階段以后，欲使試樣繼續(xù)伸長(zhǎng)，必須不斷加載。隨著塑性變形的增加，試樣變形抗力也逐漸增加，這種現(xiàn)象稱(chēng)為形變強(qiáng)化（或稱(chēng)為冷作硬化）。Fb為試樣拉伸試驗(yàn)時(shí)的最大載荷。（4）bz縮頸階段 當(dāng)載荷達(dá)到最大值Fb后，試樣的直徑發(fā)生局部收縮，稱(chēng)為“縮頸”。試樣所需要的載荷也隨之降低，這時(shí)伸長(zhǎng)主要集中在縮頸部位，直至斷裂。三、彈性和剛度三、彈性和剛度四、強(qiáng)度四、強(qiáng)度四、強(qiáng)度五、塑性五、塑性任務(wù)三 測(cè)試鋼的硬度測(cè)試鋼的硬度在日常生活中，我們用手錘錘擊鉛塊和鋼塊，或用劃針在鉛塊和鋼塊劃線，就會(huì)發(fā)現(xiàn)在鉛塊上留下的痕跡比在鋼塊上留下的痕跡要深，這是為什么呢?這是因?yàn)殇摫茹U塊硬，那么，如何知道材料的硬度呢?這就需要通過(guò)硬度試驗(yàn)測(cè)定。學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)在老師的監(jiān)護(hù)下會(huì)做硬度試驗(yàn)。知道各種硬度值符號(hào)含義。任務(wù)描述任務(wù)描述硬度的含義。理解硬度的相關(guān)公式。熟悉不同硬度測(cè)試方法的特點(diǎn)和應(yīng)用。一、布氏硬度 一、布氏硬度 2.布氏硬度值的表示方法 布氏硬度值的表示方法為:硬度值+HBW+球直徑+試驗(yàn)力+規(guī)定時(shí)間。試驗(yàn)力保持時(shí)間1015 s時(shí)不標(biāo)注。例如:530HBW 5/750表示用直徑5 mm的硬質(zhì)合金球在7355 N（750 kgf）的試驗(yàn)力作用下，保持101 5s時(shí)測(cè)得的布氏硬度值為530。又如:170 HBS 10/1000/30表示用直徑10 mm的鋼球在9807 N（1000 kgf）的試驗(yàn)力作用下保持30s測(cè)得的布氏硬度值為170。做布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，壓頭球體的直徑（D）、試驗(yàn)力（F）及試驗(yàn)力保持時(shí)間（t），應(yīng)根據(jù)被測(cè)金屬材料的種類(lèi)、硬度值的范圍及金屬的厚度進(jìn)行選擇。常用的壓頭直徑（D）有1、2、2.5、5和10 mm五種，試驗(yàn)力（F）在9807 N29.42 kN范圍內(nèi)。試驗(yàn)力保持時(shí)間，一般黑色金屬為1015 s;有色金屬為30 s;布氏硬度值小于35時(shí)為60s。二、洛氏硬度1.洛氏硬度試驗(yàn)原理 洛氏硬度試驗(yàn)采用以錐角為120的金剛石錐體或直徑為1.588 mm的淬火鋼球壓頭，壓入試樣表面，保持規(guī)定時(shí)間后卸除主試驗(yàn)力，以測(cè)量壓痕深度來(lái)計(jì)算洛氏硬度值。二、洛氏硬度洛氏硬度試驗(yàn)時(shí)，先在樣品表面施加100 N的預(yù)載荷，其壓入深度為h0，此時(shí)表盤(pán)上的指針指向零點(diǎn)。然后再加上主載荷（500 N、900 N、1400 N），壓頭壓入表面的深度為h1，表盤(pán)上的指針逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)到相應(yīng)的刻度。在主載荷的作用下，樣品表面的變形包括彈性變形和塑性變形兩部分，卸除主載荷后，表面變形中的彈性部分將回復(fù)，壓頭將回升一段距離，即（h1-e），表盤(pán)上的指針將相應(yīng)地回轉(zhuǎn)。最后，在試件表面留下的殘余壓痕深度為e。e值越大，被測(cè)金屬的硬度越低。為了符合數(shù)字越大，硬度越高的習(xí)慣，將一個(gè)常數(shù)K減去e來(lái)表示硬度的大小，并用0.002 mm壓痕深度作為一個(gè)硬度單位，由此獲得洛氏硬度值，用符號(hào)HR表示。二、洛氏硬度二、洛氏硬度2.常用洛氏硬度標(biāo)尺及適用范圍 為了用一臺(tái)硬度計(jì)測(cè)定不同硬度的金屬材料，可根據(jù)所加的載荷和壓頭不同組成不同的洛氏硬度標(biāo)尺，每一種標(biāo)尺用一個(gè)字母在洛氏硬度符號(hào)HR后面注明。常用的洛氏硬度標(biāo)尺有HRA、HRB、HRC三種。HRA主要用于高硬度表面、硬質(zhì)合金的硬度測(cè)試，HRB主要用于退火鋼、鑄鐵、非鐵金屬的硬度測(cè)試，HRC主要用于淬火鋼的硬度測(cè)試。三、維氏硬度 三、維氏硬度維氏硬度的表示方法為:硬度值+HV+試驗(yàn)力數(shù)值+規(guī)定時(shí)間，試驗(yàn)力保持時(shí)間在 10 s15 s時(shí)不標(biāo)注。如640 HV 30/20表示在294 N作用下保持20 s后測(cè)得的維氏硬度值為640。維氏硬度的優(yōu)點(diǎn)是試驗(yàn)時(shí)加載小，壓痕深度淺，可測(cè)量較薄的材料，也可測(cè)量零件表面淬硬層的硬度，其測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。缺點(diǎn)是生產(chǎn)率比洛氏硬度試驗(yàn)低，不宜于成批生產(chǎn)檢驗(yàn)，故在生產(chǎn)中直接使用較少。任務(wù)四金屬材料的沖擊試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)金屬材料的沖擊試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)生產(chǎn)中許多機(jī)器零件，是在沖擊載荷下工作的，如沖床的沖頭、鍛錘的錘桿、沖模和鍛模等，因此，制造這類(lèi)零件所用的材料，不能用靜載荷下的性能指標(biāo)來(lái)衡量，而必須考慮材料抵抗沖擊載荷的能力。學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)在老師的監(jiān)護(hù)下做沖擊試驗(yàn)。根據(jù)疲勞特征，討論如何減少疲勞源。討論哪些措施可以提高零件的疲勞強(qiáng)度。任務(wù)描述任務(wù)描述沖擊韌度的含義。理解沖擊韌度公式。理解疲勞的含義及危害性。一、沖擊韌性金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力稱(chēng)為沖擊韌性。目前，常用一次擺錘沖擊彎曲試驗(yàn)來(lái)測(cè)定金屬材料的沖擊韌性。1.沖擊試樣 為使試驗(yàn)結(jié)果有可比性，必須采用標(biāo)準(zhǔn)試樣。常用的試樣有10 mm10 mm55 mm的U形缺口和V形缺口試樣。一、沖擊韌性2.沖擊試驗(yàn)的原理及方法 沖擊試驗(yàn)是利用能量守恒定律原理:試樣被沖斷過(guò)程中吸收的能量等于擺錘沖擊試樣前后的勢(shì)能差。試驗(yàn)步驟:（1）將待測(cè)的金屬材料加工成標(biāo)準(zhǔn)試樣。（2）把標(biāo)準(zhǔn)試樣放在試驗(yàn)機(jī)的支座上，放置時(shí)試樣缺口應(yīng)背向擺錘的沖擊方向。（3）將具有一定重量 G 的擺錘升至一定的高度H1，使其獲得一定的勢(shì)能（GH1）。（4）使擺錘自由落下，將試件沖斷。一、沖擊韌性一、沖擊韌性一、沖擊韌性3.小能量多次沖擊試驗(yàn) 在實(shí)際工作中，承受沖擊載荷的機(jī)械零件，很少因一次大能量沖擊而遭破壞，絕大多數(shù)金屬材料或零件是在小能量多次沖擊作用下而破壞的。如沖模的沖頭、鑿巖機(jī)風(fēng)鎬上的活塞等。它們的破壞是由于多次沖擊損傷的積累。對(duì)于這樣的零件，用沖擊韌度來(lái)做為設(shè)計(jì)依據(jù)是不符合實(shí)際的。小能量多次沖擊試驗(yàn)采用PC 150型落錘式多次沖擊試驗(yàn)機(jī)。其試驗(yàn)原理如圖所示，試件在沖頭多次沖擊下斷裂時(shí)，經(jīng)受的沖擊次數(shù)（N），代表金屬的抗沖擊能力。二、疲勞強(qiáng)度 1.疲勞現(xiàn)象 許多機(jī)械零件，如:軸、齒輪、軸承、彈簧等，在工作中各點(diǎn)的應(yīng)力隨時(shí)間作周期性變化，這種隨時(shí)間作周期性變化的應(yīng)力稱(chēng)交變應(yīng)力。在交變應(yīng)力的作用下。雖然零件所承受的應(yīng)力低于材料的屈服點(diǎn)，但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的工作后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的現(xiàn)象稱(chēng)為金屬的疲勞。疲勞破壞是機(jī)械零件失效的主要原因之一，并且在疲勞破壞前沒(méi)有明顯的塑性變形，斷裂是突然發(fā)生的，因此，具有很大的危險(xiǎn)性，造成的事故大多數(shù)是災(zāi)難性的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在機(jī)械零件失效中大約80%以上屬于疲勞破壞。二、疲勞強(qiáng)度 2.疲勞破壞的特征 盡管交變載荷有不同的類(lèi)型，但疲勞破壞有以下共同特點(diǎn):（1）疲勞斷裂時(shí)并沒(méi)有明顯的宏觀塑性變形，斷裂前沒(méi)有預(yù)兆，而是突然破壞。（2）引起疲勞斷裂的應(yīng)力常常低于材料的屈服點(diǎn)。（3）疲勞斷裂的宏觀斷口由三部分組成，即:疲勞源區(qū)、疲勞擴(kuò)展區(qū)和瞬時(shí)斷裂區(qū)。對(duì)于韌性材料，一般三個(gè)區(qū)均可較明顯;脆性材料，整個(gè)斷口齊平光亮，三個(gè)區(qū)用肉眼難以觀察到。二、疲勞強(qiáng)度 3.疲勞強(qiáng)度 金屬材料在循環(huán)應(yīng)力的作用下能經(jīng)受無(wú)限多次的循環(huán)，而不斷裂的最大應(yīng)力稱(chēng)為金屬材料的疲勞強(qiáng)度。即循環(huán)次數(shù)值 N 無(wú)窮大時(shí)，所對(duì)應(yīng)的最大應(yīng)力值稱(chēng)疲勞強(qiáng)度，用符號(hào) Rr 表示。對(duì)于金屬材料，常用旋轉(zhuǎn)彎曲試驗(yàn)方法測(cè)定在對(duì)稱(chēng)應(yīng)力循環(huán)條件下材料的疲勞極限 R-1。試驗(yàn)時(shí)用多組試件，在不同的交變應(yīng)力測(cè)定試件發(fā)生斷裂的周次（N），繪制 R-N 曲線。對(duì)于金屬材料，當(dāng)應(yīng)力降到某值后，R-N曲線趨于水平直線，此直線對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為疲勞極限。二、疲勞強(qiáng)度 一般鋼鐵材料取循環(huán)周次為107次時(shí)，能承受的最大循環(huán)應(yīng)力為疲勞極限，有色金屬、不銹鋼取108周次。影響金屬的疲勞強(qiáng)度的因素很多，比如工作條件、表面質(zhì)量、材料成分、組織和殘余應(yīng)力等。提高零件疲勞強(qiáng)度的措施:（1）在零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中盡量避免尖角、缺口和截面突變，以免產(chǎn)生應(yīng)力集中而出現(xiàn)疲勞裂紋。（2）改善零件表面粗糙度，減少缺口效應(yīng)，提高疲勞強(qiáng)度。（3）采用表面處理，如高頻淬火、表面形變強(qiáng)化（噴丸、滾壓等）、化學(xué)熱處理（滲碳、滲氮等）。（4）改善材料表層的殘余應(yīng)力狀態(tài)。（5）提高零件表面加工質(zhì)量，盡量減少表面缺陷（夾雜、氧化、脫碳等）和表面加工損傷（刀痕、擦傷、磨痕等），減少疲勞源。任務(wù)五金屬的其他性能金屬的其他性能前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了金屬材料的力學(xué)性能，金屬材料僅有良好的力學(xué)性能是不夠的，還必須具有良好的工藝性能，了解金屬材料的其他性能，是為了得到生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、質(zhì)量良好、成本低廉的工件。學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)熟悉材料的物理和化學(xué)性能。理解金屬材料的工藝性能含義。任務(wù)描述任務(wù)描述金屬材料的物理性能和化學(xué)性能。金屬材料的工藝性能。一、金屬的物理性能 金屬材料的物理性能是指物體本身固有的性能。它包括物體的密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性和磁性等。1.密度 金屬材料的密度是指在一定溫度下單位體積金屬材料的質(zhì)量。密度是金屬材料的特性之一，不同的金屬材料密度是不同的，在體積相同的情況下，金屬材料的密度越大，其質(zhì)量也越大，金屬材料的密度大小直接影響到由它所制造設(shè)備的自重。一般將密度小于5103 kg/m3的金屬稱(chēng)輕金屬，密度大于5103 kg/m3的金屬稱(chēng)重金屬。一、金屬的物理性能 2.熔點(diǎn) 金屬材料從固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度稱(chēng)為熔點(diǎn)。純金屬都有它固有的熔點(diǎn)，合金的熔點(diǎn)取決于它的化學(xué)成分，如鋼和鑄鐵雖然都是鐵碳合金，但由于其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不一樣，其熔點(diǎn)也各不相同。熔點(diǎn)是金屬材料和合金在冶煉、鑄造、焊接等工藝的重要參數(shù)。熔點(diǎn)高的金屬材料稱(chēng)難熔金屬（如鎢、鉬、釩等）可以用來(lái)制造耐高溫零件，它們?cè)诨鸺?dǎo)彈燃?xì)廨啓C(jī)和噴氣飛機(jī)等方面有廣泛的應(yīng)用。熔點(diǎn)低的金屬稱(chēng)易熔金屬（如錫、鉛、鉍等），它們可以用來(lái)制造熔斷器、焊接釬料和防火、高壓安全閥等零件。一、金屬的物理性能 3.導(dǎo)熱性 金屬材料傳導(dǎo)熱量的能力稱(chēng)為導(dǎo)熱性。金屬材料導(dǎo)熱能力的大小常用熱導(dǎo)率表示。金屬材料的熱導(dǎo)率越大，其導(dǎo)熱性越好。一般來(lái)說(shuō)，金屬材料越純，其導(dǎo)熱能力越大，合金的導(dǎo)熱能力比純金屬的差，金屬材料中，導(dǎo)熱能力以銀為最好，銅、鋁次之。導(dǎo)熱性好的金屬材料其散熱性也良好，如在制造散熱器、熱交換器等零件時(shí)，就選用散熱好的金屬材料。在制訂焊接、鑄造、鍛造和熱處理工藝時(shí)，也必須考慮金屬的導(dǎo)熱性，以防止金屬材料在加熱或冷卻過(guò)程中形成較大的內(nèi)應(yīng)力，以避免金屬材料發(fā)生變形和開(kāi)裂。一、金屬的物理性能 4.導(dǎo)電性 金屬材料能夠傳導(dǎo)電流的性能稱(chēng)為導(dǎo)電性，金屬是良好的導(dǎo)電體，各種金屬的導(dǎo)電性不同，導(dǎo)電性的好壞，取決于它的電阻率，電阻率越小，導(dǎo)電性越好，金屬的導(dǎo)電能力以銀最好，銅、鋁次之。合金的導(dǎo)電性比純金屬差。導(dǎo)電性好的金屬材料適于做導(dǎo)電材料如電線、電纜、電氣儀表等。導(dǎo)電性差的適于做電熱元件如電熱絲、電熱棒、電熱板等。一、金屬的物理性能 一、金屬的物理性能 6.磁性 金屬材料在磁場(chǎng)中受到磁化的性能稱(chēng)為磁性。具有導(dǎo)磁能力的金屬都能被磁鐵所吸 引，據(jù)金屬材料在磁場(chǎng)中受的磁化程度不同，分為鐵磁材料（如鐵、鈷等）、順磁材料（如錳、鉻等）、抗磁材料（如銅、鋅等）三類(lèi)，順磁性和抗磁性材料也稱(chēng)弱磁性材料。鐵磁性材料的磁性不是固定不變的，鐵磁性物質(zhì)只有在居里溫度以下才具有鐵磁性;在居里溫度以上，由于受到晶體熱運(yùn)動(dòng)的干擾，原子磁矩的定向排列被破壞，使得鐵磁性消失，這時(shí)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判?。如純鐵當(dāng)溫度高于770 以上就會(huì)失去磁性。所以純鐵的居里點(diǎn)是770。鐵磁性材料可用于制造變壓器、電動(dòng)機(jī)、測(cè)量?jī)x表等，抗磁性材料可用來(lái)制造避免電磁場(chǎng)干擾的零件和結(jié)構(gòu)材料。二、金屬的化學(xué)性能1.耐腐蝕性 金屬材料在常溫下抵抗氧、水蒸氣及其他化學(xué)介質(zhì)腐蝕破壞作用的能力，稱(chēng)耐腐蝕性。腐蝕作用對(duì)金屬材料的危害性很大，它不僅使金屬材料本身受到損傷，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使金屬構(gòu)件遭到破壞，引起重大事故。因此提高金屬材料的耐腐蝕性能，對(duì)于節(jié)約金屬、延長(zhǎng)金屬材料的使用壽命，具有現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)意義。2.抗氧化性 金屬材料在加熱時(shí)抵抗氧化作用的能力，稱(chēng)為抗氧化性。金屬材料的氧化隨溫度升高而加速，如鋼材在鑄造、鍛造、熱處理、焊接等熱加工作業(yè)時(shí)，氧化比較嚴(yán)重。這不僅造成材料過(guò)量的損耗，也可形成各種缺陷。為此，常在工件的周?chē)斐梢环N保護(hù)氣氛，避免金屬材料的氧化。二、金屬的化學(xué)性能3.化學(xué)穩(wěn)定性 化學(xué)穩(wěn)定性是金屬材料的耐腐蝕性和抗氧化性的總稱(chēng)。金屬材料在高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性稱(chēng)為熱穩(wěn)定性，在高溫條件下工作的設(shè)備（如工業(yè)用的鍋爐、加熱設(shè)備、汽輪機(jī)等）上的部件需要選擇熱穩(wěn)定性好的材料來(lái)制造。三、金屬的工藝性能金屬材料僅有良好的力學(xué)性能是不夠的，還必須具有良好的工藝性能，只有這樣才能得到生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、質(zhì)量良好、成本低廉的零件。工藝性能是指金屬材料對(duì)不同加工工藝方法的適應(yīng)能力。包括:鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能等。工藝性能直接影響到零件制造工藝和質(zhì)量，是選材和制定零件工藝路線必須考慮的因素之一。三、金屬的工藝性能1.鑄造性能 金屬及合金在鑄造工藝中獲得優(yōu)良鑄件的能力，叫鑄造性能。衡量鑄造性能的指標(biāo)主要有流動(dòng)性、收縮性和偏析等。三、金屬的工藝性能（1）流動(dòng)性 金屬熔化后的流動(dòng)能力稱(chēng)為流動(dòng)性。它主要受金屬化學(xué)成分和澆注溫度等的影響。流動(dòng)性好的金屬容易充滿鑄型，從而獲得外形完整、尺寸精確、輪廓清晰的鑄件。（2）收縮性 金屬在凝固和冷卻過(guò)程中，其體積和尺寸減小的現(xiàn)象稱(chēng)為收縮性。收縮性不僅影響尺寸精度，還會(huì)產(chǎn)生縮孔，疏松、內(nèi)應(yīng)力、變形和開(kāi)裂等缺陷。（3）偏析傾向 金屬凝固后，內(nèi)部化學(xué)成分和組織的不均勻現(xiàn)象。偏析嚴(yán)重會(huì)使鑄件各部分的力學(xué)性能有很大差異，降低了鑄件質(zhì)量。三、金屬的工藝性能2.鍛造性能 用鍛壓成形方法獲得優(yōu)良鍛件的難易程度稱(chēng)為鍛造性能。鍛造性能的好壞同金屬的塑性和變形抗力有關(guān)。塑性越好，變形抗力越小，金屬的鍛造性能越好。如黃銅和鋁合金在室溫下就有良好的鍛造性。碳鋼在加熱狀態(tài)下鍛造性能較好。鑄鐵則不能鍛造。三、金屬的工藝性能3.焊接性能 焊接性能是指金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性，也就是在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。焊接性能主要同金屬材料的化學(xué)成分有關(guān)（其中碳的影響最大）。如低碳鋼具有良好的焊接性，高碳鋼、鑄鐵的焊接性能較差。三、金屬的工藝性能4.切削加工性能 金屬材料接受切削加工的難易程度稱(chēng)為切削加工性能。衡量車(chē)削加工性能的指標(biāo)是工件切削后的表面粗糙度及刀具壽命。影響切削加工性的因素主要有工件的化學(xué)成分、組織狀態(tài)、硬度、韌性、導(dǎo)熱性和變形強(qiáng)化等。一般認(rèn)為金屬材料有適當(dāng)?shù)挠捕龋?70230 HBS）和足夠的脆性時(shí)易切削。所以鑄鐵比鋼切削加工性好，一般碳鋼比高合金鋼切削加工性好。改變鋼的化學(xué)成分和進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚恚歉纳其撉邢骷庸ば阅艿闹饕緩?。謝謝金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理項(xiàng)目二項(xiàng)目二 金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶項(xiàng)目導(dǎo)入項(xiàng)目導(dǎo)入通過(guò)學(xué)習(xí)金屬的性能，我們知道不同的金屬材料具有不同的力學(xué)性能，即使是同一種金屬材料，在不同的條件下其力學(xué)性能也是不同的，金屬力學(xué)性能的這些差異，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，是由其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)所決定的，研究金屬材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律，是了解金屬材料性能，正確選用材料，合理確定金屬材料成型加工方法的基礎(chǔ)。01目錄CONTENT金屬晶體的堆積方式金屬晶體的堆積方式純金屬的結(jié)晶純金屬的結(jié)晶合金的相結(jié)構(gòu)合金的相結(jié)構(gòu)020403純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變CONTENT任務(wù) 一金屬晶體的堆積方式金屬晶體的堆積方式物質(zhì)是由原子組成的，在物質(zhì)的內(nèi)部，原子的堆積方式不同，其性能也不同，根據(jù)原子排列的特征，固態(tài)物質(zhì)可分為晶體和非晶體兩類(lèi)。學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)會(huì)識(shí)別晶體結(jié)構(gòu)。知道金屬晶格的缺陷對(duì)材料性能的影響。任務(wù)描述任務(wù)描述晶體的概念和特點(diǎn)。金屬晶格常見(jiàn)類(lèi)型。金屬晶格的缺陷。一、晶體與非晶體 在自然界中除了一些少數(shù)的物質(zhì)（如普通玻璃、松香等）以外，包括金屬在內(nèi)的絕大多數(shù)固體都是晶體。1.晶體 晶體是指在物質(zhì)的內(nèi)部，凡原子在空間呈有序、有規(guī)則排列的稱(chēng)為晶體。如:金剛石、石墨和一切固態(tài)金屬及其合金等均屬晶體。晶體的特點(diǎn):（1）原子在三維空間呈有規(guī)律的周期性重復(fù)排列。（2）晶體具有固定的熔點(diǎn)。（3）晶體的性能隨著原子的排列方位而改變，在不同的方向上具有不同的性能，呈各向異性。一、晶體與非晶體2.非晶體 在物質(zhì)的內(nèi)部，凡原子呈無(wú)序堆積狀況的稱(chēng)為非晶體。如:普通玻璃、石蠟、松香、樹(shù)脂、瀝青等都是常見(jiàn)的非晶體。非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn)，呈各向同性。二、晶體結(jié)構(gòu)的概念1.晶格 晶體內(nèi)部原子是按一定的幾何規(guī)律排列的，為了便于理解，把原子看成是一個(gè)小球，則金屬晶體就是由這些小球有規(guī)律地堆積而成的物體。為了描述晶體的結(jié)構(gòu)，我們把構(gòu)成晶體的原子簡(jiǎn)化成一個(gè)點(diǎn)，再用假想的線段將這些代表原子的各點(diǎn)連接起來(lái)，就構(gòu)成了有明顯規(guī)律性的空間格架。這種用來(lái)描述原子在晶體中排列規(guī)律的空間格架，稱(chēng)為晶格。二、晶體結(jié)構(gòu)的概念2.晶胞 由于晶體中原子的排列是有規(guī)律的，晶胞是由許多形狀、大小相同的最小幾何單元重復(fù)堆積而成的，能夠完整地反映晶格特征的最小幾何單元稱(chēng)為晶胞。晶胞 的大小及幾何形狀用晶胞的三條棱邊長(zhǎng)度 a、b、c和三條棱邊之間的夾角、六個(gè)參數(shù)來(lái)描述，其中晶胞的各棱邊長(zhǎng)為 a、b、c，稱(chēng)為晶格常數(shù)。當(dāng)晶格常數(shù) a=b=c，棱邊交角=90時(shí)，這種晶胞稱(chēng)為簡(jiǎn)單立方晶胞。三、金屬晶格的類(lèi)型金屬的晶格類(lèi)型很多，但絕大多數(shù)（85%）金屬屬于以下三種晶格:1.體心立方晶格 它的晶胞是一個(gè)立方體，原子位于立方體的八個(gè)頂角上和立方體的中心。屬于這種晶格類(lèi)型的金屬有鉻、釩、鎢、鉬及-Fe等。2.面心立方晶格 它的晶胞也是一個(gè)立方體，原子位于立方體的八個(gè)頂角上和立方體六個(gè)面的中心。屬于這種晶格類(lèi)型的金屬有鋁、銅、鉛及-Fe等。3.密排六方晶格 它的晶胞是一個(gè)正六棱柱體，原子排列在柱體的每個(gè)頂角及上、下底面的中心，另外三個(gè)原子排列在柱體內(nèi)，如圖2 15所示。屬于這種晶格類(lèi)型的金屬有鎂、鋅、鈹?shù)?。三、金屬晶格的?lèi)型四、金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)在實(shí)際使用的金屬材料中，由于加進(jìn)了其他類(lèi)型的原子及材料在冶煉后的凝固過(guò)程中受到各種因素的影響，使本來(lái)有規(guī)律排列的原子堆積方式受到干擾，不像理想晶體那樣規(guī)則。晶體中出現(xiàn)的各種不規(guī)則的原子堆積現(xiàn)象稱(chēng)為晶體缺陷。常見(jiàn)的晶體缺陷有以下幾種。1.空位、間隙原子和置換原子 如果晶格上應(yīng)該有原子的地方?jīng)]有原子，在那里就會(huì)出現(xiàn)“空洞”，這種原子堆積上的缺陷叫“空位”。在晶格的某些空隙處出現(xiàn)多余的原子或擠入外來(lái)原子的現(xiàn)象，叫間隙原子。異類(lèi)原子占據(jù)晶格的結(jié)點(diǎn)位置的現(xiàn)象，稱(chēng)為置換原子。四、金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)2.位錯(cuò) 晶體中某處有一列或若干列原子發(fā)生有規(guī)律的錯(cuò)排現(xiàn)象叫位錯(cuò)?？梢哉J(rèn)為位錯(cuò)是由于晶體中局部晶體滑移造成的，滑移的方式不同，可形成不同類(lèi)型的位錯(cuò)，金屬中常見(jiàn)的位錯(cuò)是刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)。由于位錯(cuò)的存在，造成金屬晶格畸變，對(duì)金屬的性能如強(qiáng)度、塑性、疲勞及原子擴(kuò)散、相變過(guò)程等產(chǎn)生重要的影響。四、金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)3.晶界和亞晶界 實(shí)際金屬為多晶體，由大量外形不規(guī)則的小晶體即晶粒組成，每一個(gè)晶?？梢詾閱尉w，所有晶粒的結(jié)構(gòu)完全相同，但彼此的位向不同，位向差為幾度或幾十度。晶粒與晶粒之間的接觸界面稱(chēng)為晶界。晶界處的原子排列是不規(guī)則的，原子處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)證明，即使在一顆晶粒內(nèi)部，其晶格位向也不像理想晶體那樣完全一致，而是分隔許多尺寸很小、位向差很小的小晶塊，它們互相嵌鑲成一顆晶粒，這些小晶塊稱(chēng)為亞晶粒。亞晶粒之間的界面稱(chēng)為亞晶界。亞晶界處的原子排列與晶界相似，也是不規(guī)則的。四、金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)任務(wù)二純金屬的結(jié)晶純金屬的結(jié)晶大多數(shù)金屬材料制件都是通過(guò)熔化、冶煉和澆注等工序獲得的。金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程稱(chēng)為凝固。由于固態(tài)金屬是晶體。故金屬的凝固過(guò)程稱(chēng)為金屬的結(jié)晶，金屬的結(jié)晶過(guò)程決定了金屬材料的性能。學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)會(huì)畫(huà)純金屬的冷卻曲線。熟悉金屬的結(jié)晶過(guò)程。任務(wù)描述任務(wù)描述純金屬的結(jié)晶過(guò)程。晶粒大小對(duì)金屬力學(xué)性能的影響，細(xì)化晶粒的方法。一、純金屬的冷卻曲線與過(guò)冷度純金屬的結(jié)晶是在恒溫下進(jìn)行的，通常采用熱分析法測(cè)量其結(jié)晶溫度。將金屬熔化成液體，以緩慢的速度冷卻，每隔一定時(shí)間測(cè)量一次溫度，將記錄下來(lái)的數(shù)據(jù)描繪在溫度時(shí)間坐標(biāo)圖中，獲得純金屬的冷卻曲線。一、純金屬的冷卻曲線與過(guò)冷度由冷卻曲線可見(jiàn)，液體金屬隨著冷卻時(shí)間的延長(zhǎng)，它所含的熱量不斷向外散失，溫度也不斷下降，當(dāng)降到a點(diǎn)時(shí)，液體金屬開(kāi)始結(jié)晶，由于結(jié)晶過(guò)程中釋放出來(lái)的結(jié)晶潛熱，補(bǔ)償了散失在空氣中的熱量，因而溫度并不隨時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，直到 b點(diǎn)結(jié)晶終了時(shí)才繼續(xù)下降。ab兩點(diǎn)之間的水平線段即為結(jié)晶階段，它所對(duì)應(yīng)的溫度就是純金屬的結(jié)晶溫度。理論上金屬冷卻的結(jié)晶溫度與加熱時(shí)熔化溫度二者應(yīng)在同一溫度，即金屬的理論結(jié)晶溫度（T0）。實(shí)際上液態(tài)金屬總是冷卻到理論結(jié)晶溫度以下才開(kāi)始結(jié)晶，實(shí)際結(jié)晶溫度（T1）低于理論結(jié)晶溫度（T0）這一現(xiàn)象稱(chēng)為“過(guò)冷現(xiàn)象”。理論結(jié)晶溫度和實(shí)際結(jié)晶溫度之差稱(chēng)為過(guò)冷度（T=T0-T1）。過(guò)冷度的大小與金屬的本性以及冷卻速度有關(guān)，冷卻速度越快，金屬的結(jié)晶溫度越低，過(guò)冷度T越大。一、純金屬的冷卻曲線與過(guò)冷度二、純金屬的結(jié)晶過(guò)程金屬的結(jié)晶過(guò)程從微觀的角度看，當(dāng)液體金屬冷到實(shí)際結(jié)晶溫度后，開(kāi)始從液體中形成一些尺寸極小的、原子呈規(guī)則排列的晶體晶核，隨著時(shí)間的推移，這種已形成的晶核不斷長(zhǎng)大，同時(shí)液態(tài)金屬的其他部位也產(chǎn)生新的晶核，新晶核又不斷長(zhǎng)大，直到液態(tài)金屬全部消失，結(jié)晶結(jié)束。因此，液態(tài)金屬的結(jié)晶是形核和晶核長(zhǎng)大的基本過(guò)程。二、純金屬的結(jié)晶過(guò)程結(jié)晶開(kāi)始時(shí)，液體中的原子或原子集團(tuán)先后按一定的晶格類(lèi)型排列成微小的晶核，隨著晶核的長(zhǎng)大，逐漸形成了晶體的棱角，由于棱邊和角部的散熱條件優(yōu)于其他部位，又便于原子擴(kuò)散，因而優(yōu)先成長(zhǎng)。晶核的長(zhǎng)大先長(zhǎng)出干枝，再長(zhǎng)出分枝，當(dāng)成長(zhǎng)的枝晶與相鄰晶體的枝晶互相接觸時(shí)，晶體就向著尚未凝固的部位生長(zhǎng)，直到枝晶間的金屬液全部凝固為止。最后形成了許多互相接觸而外形不規(guī)則的晶體。這些外形不規(guī)則而內(nèi)部原子排列規(guī)則的小晶體稱(chēng)為晶粒。由于每個(gè)晶粒的方位不同，使它們相遇時(shí)不能合為一體，這些晶粒與晶粒之間的分界面稱(chēng)晶界。二、純金屬的結(jié)晶過(guò)程結(jié)晶后，只有一個(gè)晶粒的晶體稱(chēng)為單晶體，單晶體中原子排列位向是完全一 致的，其性能是各向異性。常見(jiàn)的單晶體如單晶硅、單晶石英。單晶硅用于制造半導(dǎo)體器件、太陽(yáng)能電池等。石英晶體是一種重要的電子材料。如果結(jié)晶后的晶體是由許多位向不同的晶粒組成的，則稱(chēng)多晶體。由于多晶體內(nèi)部晶粒位向互不一致，它們自身的各向異性彼此抵消，故顯示出各向同性，亦稱(chēng)為“偽各向同性”。三、晶粒大小對(duì)金屬力學(xué)性能的影響金屬晶粒大小對(duì)金屬力學(xué)性能有較大的影響，在常溫下工作的金屬，其強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性，一般是隨晶粒細(xì)化而有所提高的。為了提高金屬的力學(xué)性能，必須控制金屬結(jié)晶后的晶粒大小，金屬晶粒的大小取決于結(jié)晶時(shí)的形核率（N單位時(shí)間、單位體積內(nèi)所形成的晶核數(shù)目）與晶核的長(zhǎng)大速度 G。形核率 N 大，而長(zhǎng)大速度 G 相對(duì)小，則晶粒愈細(xì)，即 N 與 G 的比值大則晶粒細(xì)。因此，細(xì)化晶粒的根本途徑是控制形核率及長(zhǎng)大速度。三、晶粒大小對(duì)金屬力學(xué)性能的影響常用的細(xì)化晶粒方法有以下幾種:1.增加過(guò)冷度 隨著過(guò)冷度的增加，形核率和長(zhǎng)大速度都會(huì)增加，但形核率增加比長(zhǎng)大速度增加要快，所以產(chǎn)生的晶核數(shù)目增加。因此，通過(guò)加快冷卻速度，即增加過(guò)冷度，可使晶粒細(xì)化。這種方法只適用于中、小型鑄件，對(duì)于大型鑄件則需要用其他方法使晶粒細(xì)化。三、晶粒大小對(duì)金屬力學(xué)性能的影響2.變質(zhì)處理 在液態(tài)金屬結(jié)晶前，特意加入某些合金，造成大量可以成為非自發(fā)晶核的固態(tài)質(zhì)點(diǎn)，使結(jié)晶時(shí)的晶核數(shù)目大大增加，從而提高了形核率，細(xì)化晶粒，這種處理方法即為變質(zhì)處理。如在鋼液中加入鈦、鋁等，鑄鐵中加入硅、鈣等均能起到細(xì)化晶粒的作用。3.附加振動(dòng) 在結(jié)晶時(shí)、對(duì)金屬液體施以機(jī)械振動(dòng)、電磁振動(dòng)、超聲波振動(dòng)等方法，可使金屬在結(jié)晶初期形成的晶粒破碎，以增加晶核數(shù)目，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。四、金屬鑄錠的組織影響金屬結(jié)晶的因素很多，除了過(guò)冷度和未熔雜質(zhì)兩個(gè)重要因素之外，熔化和澆注溫度、冷卻條件等因素也對(duì)結(jié)晶過(guò)程產(chǎn)生一定的影響。下面以鑄錠組織為例。說(shuō)明冷卻條件對(duì)鑄錠結(jié)晶過(guò)程的影響。金屬鑄錠的結(jié)晶雖是大體積液態(tài)金屬結(jié)晶，同樣也遵循結(jié)晶的基本規(guī)律，但是，結(jié)晶是在鑄錠模中進(jìn)行的。由于冷卻條件不同，鑄錠組織從表面到心部是由三層外形不同的晶粒組成的。四、金屬鑄錠的組織1.細(xì)晶區(qū) 由于金屬鑄模的溫度較低，散熱快，當(dāng)液態(tài)金屬剛注入錠模時(shí)，其表層受到模壁的強(qiáng)烈冷卻，造成了很大的過(guò)冷度，形核率很高，而且模壁的粗糙表面對(duì)形核有一定的促進(jìn)作用。因此，鑄錠表層獲得了細(xì)小的等軸晶粒，組織比較致密。表面細(xì)晶區(qū)的組織特點(diǎn)是晶粒細(xì)小，組織致密，化學(xué)成分均勻，力學(xué)性能較好。四、金屬鑄錠的組織2.柱狀晶區(qū) 隨著細(xì)晶區(qū)的形成，模壁溫度不斷升高，鑄錠的冷卻速度逐漸減慢。由于結(jié)晶潛熱的釋放，使細(xì)晶區(qū)前沿液體的過(guò)冷度減小，形核變得困難，因而細(xì)晶區(qū)的前沿晶粒繼續(xù)向液體中生長(zhǎng)。由于垂直于模壁方向散熱速度最快，故凡是枝晶軸垂直于模壁的晶粒優(yōu)先得到成長(zhǎng)，而且這種定向成長(zhǎng)也不至于因相互抵觸受到限制，從而形成了柱狀晶區(qū)。柱狀晶區(qū)的組織特點(diǎn)是組織比較致密，并且彼此定向排列，故呈現(xiàn)各向異性。在柱狀晶的接觸面常存在有金屬夾雜和低熔點(diǎn)雜質(zhì)而成為脆弱界面，在壓力加工時(shí)容易開(kāi)裂，因此，鑄錠一般不希望得到柱狀晶，生產(chǎn)上常采用振動(dòng)澆注和變質(zhì)處理等方法抑制柱狀晶的擴(kuò)展。但對(duì)于鋁、銅等有色金屬，反而希望得到柱狀組織，因?yàn)檫@種組織致密，具有良好力學(xué)性能。四、金屬鑄錠的組織3.等軸晶區(qū) 隨著柱晶區(qū)的發(fā)展，模壁溫度繼續(xù)升高，散熱速度越來(lái)越慢。散熱的方向性也不明顯，錠模中心的剩余液態(tài)金屬的溫度逐漸趨于均勻，最終幾乎同時(shí)達(dá)到過(guò)冷狀態(tài)。同時(shí)由于種種原因，剩余液態(tài)金屬中聚集了一些未熔雜質(zhì)，以及從柱狀晶上被沖刷下來(lái)的枝晶碎塊，漂移到鑄錠中心區(qū)域，它們都可成為剩余液體的晶核，在均勻而緩慢的冷卻條件下長(zhǎng)大，最后形成粗大的等軸晶區(qū)。等軸晶區(qū)的組織特點(diǎn)是晶粒粗大，組織疏松，力學(xué)性能差。綜上所述，金屬鑄錠的組織是不均勻的，從表面至心部分別為細(xì)小的等軸晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和粗大的等軸晶區(qū)，通常外層較薄，其他兩個(gè)晶區(qū)較大。在鑄錠中經(jīng)常存在著各種鑄造缺陷，如縮孔、疏松、氣泡和偏析等。任務(wù)三純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變大多數(shù)金屬結(jié)晶后，其晶格不再發(fā)生變化，但也有少數(shù)金屬（如鐵、鉻、錫、鈷、鈦等），在結(jié)晶后，繼續(xù)冷卻時(shí)晶格類(lèi)型會(huì)發(fā)生變化。學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)會(huì)畫(huà)純鐵的冷卻曲線。知道純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變過(guò)程。任務(wù)描述任務(wù)描述畫(huà)純鐵的冷卻曲線。理解純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變過(guò)程。一、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變金屬在固態(tài)下，隨溫度的變化由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象稱(chēng)為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的金屬有鐵、錫、鈷、鈦、錳等。以不同晶格形式存在的同一金屬元素的晶體稱(chēng)為該金屬的同素異晶體。同一金屬的同素異晶體按其穩(wěn)定存在的溫度，由低溫到高溫依次用希臘字母、等表示。二、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 液態(tài)純鐵在1538 進(jìn)行結(jié)晶，得到具有體心立方晶格的-Fe。繼續(xù)冷卻到 1394 發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，-Fe轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎骄Ц竦?Fe，再冷卻到912 又發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，-Fe轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方晶格的-Fe。如再繼續(xù)冷卻到室溫，晶格類(lèi)型不再發(fā)生變化。這些轉(zhuǎn)變可以用下式表示:二、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變與液態(tài)金屬的結(jié)晶過(guò)程有許多相似之處:有一定的轉(zhuǎn)變溫度，轉(zhuǎn)變時(shí)有過(guò)冷現(xiàn)象;放出和吸收潛熱;轉(zhuǎn)變過(guò)程也是一個(gè)形核和晶核長(zhǎng)大的過(guò)程同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時(shí)，新晶格的晶核最容易在晶界處形成，這與晶界處原子活動(dòng)能力較高，有利于重新改組晶格有關(guān)。新晶格的長(zhǎng)大，是借助于原晶體中原子逐漸轉(zhuǎn)移到新晶體的表面上來(lái)，新晶體的分界面逐漸向舊晶體遷移的方式進(jìn)行的，轉(zhuǎn)變到原晶體全部消失為止。任務(wù)四合金的相結(jié)構(gòu)合金的相結(jié)構(gòu)作為工業(yè)用的金屬材料，純金屬的強(qiáng)度、硬度和耐磨性較差，而且品種有限，價(jià)格較高，故應(yīng)用較少，工業(yè)上應(yīng)用的金屬材料一般都是合金。合金除了具有金屬特性外，還具有優(yōu)良的力學(xué)性能、物理、化學(xué)性能，這是純金屬所不及的。學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)根據(jù)合金的相，會(huì)識(shí)別合金。了解合金的基本類(lèi)型。任務(wù)描述任務(wù)描述合金的含義及基本概念。合金相結(jié)構(gòu)分類(lèi)及特點(diǎn)。一、基本概念 1.合金 合金是由兩種或兩種以上元素組成的具有金屬特性的物質(zhì)。組成合金的元素可以全部是金屬元素，如黃銅（由銅和鋅組成），也可以是金屬元素與非金屬元素，如碳鋼（由鐵和碳組成）。2.組元 組成合金最基本的獨(dú)立物質(zhì)稱(chēng)為組元，簡(jiǎn)稱(chēng)元。組元可以是金屬元素、非金屬元素或穩(wěn)定的化合物。根據(jù)合金中組元數(shù)目的多少，合金可分為二元合金、三元合金和多元合金。例如普通的黃銅是由銅和鋅兩個(gè)組元組成的二元合金。硬鋁是由鋁、銅和鎂或鋁、銅、錳組成的三元合金。二、合金的晶體結(jié)構(gòu)根據(jù)合金中各組元間的相互作用，合金中相的晶體結(jié)構(gòu)可分為固溶體、金屬化合物和機(jī)械混合物三種類(lèi)型。1.固溶體 固溶體是一種組元的原子溶入另一組元的晶格中所形成的均勻固相。溶入的元素稱(chēng)為溶質(zhì)，而基體元素稱(chēng)為溶劑。固溶體仍然保持溶劑的晶格類(lèi)型。根據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑晶格中所處位置的不同，固溶體又分為置換固溶體和間隙固溶體。二、合金的晶體結(jié)構(gòu)（1）間隙固溶體 溶質(zhì)原子分布于溶劑晶格間隙之中而形成的固溶體，稱(chēng)為間隙固溶體。由于溶劑晶格的空隙很小，故能夠形成間隙固溶體的溶質(zhì)原子通常都是一些原子半徑小于1埃的非金屬元素，如碳、氫等非金屬元素溶入鐵中形成的固溶體即屬于間隙固溶體。由于溶劑晶格的間隙有限，所以間隙固溶體能溶解的溶質(zhì)原子數(shù)量也是有限的。（2）置換固溶體 溶質(zhì)原子置換了溶劑晶格節(jié)點(diǎn)上某些原子而形成的固溶體，稱(chēng)為置換固溶體。二、合金的晶體結(jié)構(gòu)（3）固溶體的溶解度 固溶體的溶解度是指溶質(zhì)原子在固溶體中的極限濃度。根據(jù)溶解度的不同，固溶體又可分為有限固溶體和無(wú)限固溶體。溶解度有一定限度的固溶體稱(chēng)為有限固溶體，而無(wú)限互溶的固溶體稱(chēng)為無(wú)限固溶體。在置換固溶體中，溶質(zhì)在溶劑中的溶解度主要取決于組成元素的原子半徑、化學(xué)元素周期表中的位置及晶格類(lèi)型等。當(dāng)兩者原子半徑差別較小，周期表中位置相近、晶格類(lèi)型相同的置換固溶體，才有可能形成無(wú)限固溶體。而間隙固溶體由于間隙有限，只能形成有限固溶體。二、合金的晶體結(jié)構(gòu)在固溶體中由于溶質(zhì)原子的溶入而使溶劑晶格發(fā)生畸變。晶格畸變 阻礙了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，使晶格間的滑移變得困難，從而提高了合金抵抗塑性變形的能力，使金屬 材料的強(qiáng)度、硬度升高，而塑性、韌性下降，這種現(xiàn)象稱(chēng)為固溶強(qiáng)化。它是提高金屬材料力學(xué)性能的重要途徑之一。二、合金的晶體結(jié)構(gòu) 2.金屬化合物 合金組元間發(fā)生相互作用而形成一種具有金屬特性的物質(zhì)稱(chēng)為金屬化合物。金屬化合物的組成一般用分子式來(lái)表示。金屬化合物的晶格類(lèi)型和性能完全不同于任一組元，它的一般特點(diǎn)是熔點(diǎn)高、硬度高、脆性大。合金中含有金屬化合物后，其強(qiáng)度、硬度和耐磨性有所提高，而塑性、韌性則下降。它也是合金中的重要組成相。二、合金的晶體結(jié)構(gòu) 3.機(jī)械混合物 兩種或兩種以上的相，按一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)組成的物質(zhì)稱(chēng)為機(jī)械混合物。混合物的組成部分可以是純金屬、固溶體或化合物各自的混合，也可以是它們之間的混合?；旌衔镏懈鹘M成相仍保持自己原有的晶格類(lèi)型和性能。整個(gè)機(jī)械混合物的性能取決于各組成相的性能，并與各組成相的數(shù)量、形態(tài)、大小和分布狀況密切相關(guān)。絕大多數(shù)合金材料都是機(jī)械混合物這種組織狀態(tài)。謝謝金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理項(xiàng)目四項(xiàng)目四 碳鋼碳鋼項(xiàng)目導(dǎo)入項(xiàng)目導(dǎo)入碳鋼主要指碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2.11%的鐵碳合金。碳鋼具有較好的力學(xué)和工藝性能，且冶煉方便，價(jià)格低廉，所以在機(jī)械制造、建筑、交通運(yùn)輸及其他各個(gè)工業(yè)部門(mén)中得到了廣泛的應(yīng)用。01目錄CONTENT鋼中常存元素的作用鋼中常存元素的作用認(rèn)識(shí)碳鋼認(rèn)識(shí)碳鋼02CONTENT任務(wù)一鋼中常存元素的作用鋼中常存元素的作用 碳鋼中不僅有鐵和碳兩個(gè)主要元素，一些雜質(zhì)元素也會(huì)存在于碳鋼中，這些雜質(zhì)元素即來(lái)自于煉鋼的原料中，在冶煉過(guò)程中也會(huì)不可避免地帶入一些，如Si、Mn、P、S、非金屬夾雜物及氧、氮、氫等元素。它們對(duì)碳鋼的組織和性能有較大的影響。學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)會(huì)判斷有害元素對(duì)碳鋼的影響。任務(wù)描述任務(wù)描述熟悉常存元素對(duì)碳鋼的影響。一、錳的影響錳來(lái)自于作為煉鋼原料的生鐵及脫氧劑。錳有很好的脫氧能力，還能與硫形成MnS，用以消除硫的有害作用。這些反應(yīng)產(chǎn)物大部分進(jìn)入爐渣而被除去，小部分殘留于鋼中成為非金屬夾雜物。此外，在室溫下錳能溶于鐵素體，對(duì)鋼有一定強(qiáng)化作用。錳也能溶于滲碳體中，形成合金滲碳體。但錳作為少量雜質(zhì)存在時(shí)，它對(duì)鋼的性能影響不顯著。一般認(rèn)為錳是一種有益元素，在鋼中錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般小于0.8%。二、硅的影響硅也來(lái)自生鐵與脫氧劑。在室溫下硅能溶于鐵素體，對(duì)鋼有一定的強(qiáng)化作用。但硅作為少量雜質(zhì)存在時(shí)，它對(duì)鋼的性能影響也不顯著。所以，硅也是一種有益元素，碳鋼中硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般均小于0.5%。三、硫的影響 硫是在煉鐵時(shí)由礦石和燃料帶到鋼中的有害元素。它在鋼中與鐵生成化合物FeS，F(xiàn)eS與鐵形成共晶體（Fe+FeS），它的熔點(diǎn)低（985）。當(dāng)鋼材加熱到10001200 進(jìn)行軋制或鍛造時(shí)，沿晶界分布的Fe-FeS共晶體已經(jīng)熔化，各晶粒間的連接被破壞，導(dǎo)致鋼材開(kāi)裂，這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱脆性。防止熱脆的方法是往鋼中加入適當(dāng)?shù)腻i。由于錳與硫的化學(xué)親和力大于鐵與硫的化學(xué)親和力，所以在含錳高的鋼中，硫便與錳反應(yīng)生成硫化錳，錳的熔點(diǎn)為1600，高于加熱溫度，并在高溫下具有一定的塑性，故不會(huì)產(chǎn)生熱脆。在一般工業(yè)鋼中，含錳量常為含硫量的510倍。此外，含硫量高時(shí)，還會(huì)使鋼在鑄造應(yīng)力作用下產(chǎn)生熱裂紋，也會(huì)使焊接件在焊縫處產(chǎn)生熱裂紋。在焊接時(shí)產(chǎn)生二氧化硫氣體，使焊縫產(chǎn)生氣孔和縮松。在切削加工中，MnS能 起斷屑作用，改善鋼的切削加工性。四、磷的影響一般說(shuō)來(lái)磷是有害的雜質(zhì)元素，它是礦石和生鐵等煉鋼原料帶入的。由于磷具有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用，形成脆性很大的化合物（Fe3P），這種化合物使鋼的強(qiáng)度、硬度都顯著提高，但劇烈的降低鋼的韌性，尤其是低溫韌性，成為冷脆。此外，磷還具有嚴(yán)重的偏析傾向，并且在-Fe和-Fe中的擴(kuò)散速度很小，很難用熱處理的方法消除。在一定的條件下，磷也具有一定的有益作用。例如，由于它降低了鐵素體的韌性，可以用來(lái)提高鋼的切削加工性。它與銅共存時(shí)，可以顯著提高鋼的抗大氣腐蝕能力。五、氮的影響一般認(rèn)為，鋼中的氮是有害元素，但是氮作為鋼中的合金元素，其作用已日益受到重視。氮的有害作用主要是通過(guò)淬火時(shí)效和應(yīng)變時(shí)效造成的，它降低了鋼的塑性和韌性。解決的方法是往鋼中加入足夠數(shù)量的鋁，鋁能與氮結(jié)合成氮化鋁，這樣就可以減弱或完成消除這兩種在較低溫度發(fā)生的時(shí)效現(xiàn)象。此外，氮化鋁還能阻礙加熱時(shí)奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，從而起到細(xì)化晶粒作用。六、氫的影響鋼中的氫是由銹蝕含水的爐料或從含有水蒸氣的爐氣中吸入的。此外，在含氫的還原性氣氛中加熱鋼材，酸洗及電鍍等，氫均可被鋼件吸引，并通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)入鋼內(nèi)。氫的危害是很大的。一是引起氫脆，即在低于鋼材強(qiáng)度極限的應(yīng)力作用下，經(jīng)一定的時(shí)間后，在無(wú)任何預(yù)兆的情況下，突然斷裂。鋼的強(qiáng)度越高，對(duì)氫脆的敏感性越大。二是導(dǎo)致鋼內(nèi)產(chǎn)生大量細(xì)微裂紋缺陷白點(diǎn)。白點(diǎn)使鋼材的延伸率顯著下降，尤其是斷面收縮率和沖擊韌性降低的更多，有時(shí)接近于零。七、氧的影響 氧在鋼中的溶解度很小，幾乎全部以FeO、MnO、SiO2、Al2O3等氧化物形式存在，而且往往形成復(fù)合氧化物及硅酸鹽。這些非金屬夾雜物的存在，降低了鋼的疲勞強(qiáng)度，使鋼的性能下降，其影響程度與夾雜物的大小數(shù)量、分布有關(guān)。八、非金屬夾雜物的影響非金屬夾雜物是鋼在冶煉和澆注過(guò)程中懸浮在鋼液表面的爐渣或由煉鋼爐、出鋼槽和鋼包等內(nèi)壁剝落的耐火材料或其他夾雜物在鋼液凝固前未及時(shí)清除而留在鋼中形成的夾雜物。例如氧化物、硫化物、硅酸鹽、氮化物等。非金屬夾雜物會(huì)使鋼的疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性、塑性和耐腐蝕性降低。還會(huì)使鋼在鍛造、冷加工、淬火加熱和焊接過(guò)程中發(fā)生開(kāi)裂;還會(huì)使鋼在軋制后表面質(zhì)量以及磨削后零件表面粗糙度降低。任務(wù)二認(rèn)識(shí)碳鋼認(rèn)識(shí)碳鋼生產(chǎn)中使用的碳鋼品種很多，性能千差萬(wàn)別，為了便于使用、生產(chǎn)和研究，了解碳鋼的分類(lèi)、牌號(hào)、主要性能和用途對(duì)學(xué)習(xí)碳鋼有著重要的意義。學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)了解碳鋼不同分類(lèi)的依據(jù)。會(huì)分析各種鋼牌號(hào)的含義。知道各種鋼的性能和用途。任務(wù)描述任務(wù)描述碳鋼的分類(lèi)。碳鋼的牌號(hào)、成分、性能和用途。一、碳素鋼的分類(lèi)碳鋼的分類(lèi)方法很多，常用的分類(lèi)方法有以下幾種:1.按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類(lèi) （1）低碳鋼 wc0.25%。（2）中碳鋼 0.25%0.60%。2.根據(jù)有害元素硫、磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類(lèi)，有:（1）普通鋼 wS0.050%，wP0.045%。（2）優(yōu)質(zhì)鋼 wS0.035%，wP0.035%。（3）高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 wS0.025%，wP0.025%。（4）特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼 wS0.015%，wP0.025%。一、碳素鋼的分類(lèi)3.按冶煉時(shí)脫氧程度的不同分類(lèi) （1）沸騰鋼F 沸騰鋼是脫氧程度不完全的鋼。鋼液在熔煉末期僅用錳鐵進(jìn)行脫氧，鋼液中殘留的氧，在鋼錠模內(nèi)繼續(xù)和碳反應(yīng)生成CO，使鋼液沸騰。這種鋼錠不產(chǎn)生集中縮孔，切頭損失少，但鋼的成份不均勻，組織不夠致密，質(zhì)量較差。（2）鎮(zhèn)靜鋼Z 鎮(zhèn)靜鋼是脫氧程度完全的鋼。鋼液在澆注前用錳鐵、硅鐵和鋁進(jìn)行充分脫氧，鋼水在鋼錠模中平靜的凝固。這種鋼化學(xué)成分均勻，組織比較致密，質(zhì)量較高。但鋼錠頭部形成集中縮孔。軋制時(shí)需切除，鋼的損失多。（3）特殊鎮(zhèn)靜鋼TZ 一、碳素鋼的分類(lèi)4.按鋼的用途分 （1）碳素結(jié)構(gòu)鋼 用于制造各種工程結(jié)構(gòu)（船舶、橋梁、車(chē)輛壓力容器等）和各種機(jī)器零件（軸、齒輪、各種連接件等）的鋼種為結(jié)構(gòu)鋼。其中用于制造工程結(jié)構(gòu)的鋼又稱(chēng)為工程或構(gòu)件用鋼，它包括質(zhì)量等級(jí)A、B、C、D四級(jí)。（2）碳素工具鋼 用于制造各種加工工具的鋼種。根據(jù)工具的不同用途，可分為刃具鋼、磨具鋼、量具鋼等。二、碳素鋼的牌號(hào)、主要性能及用途 我國(guó)的鋼材編號(hào)是采用國(guó)際化學(xué)符號(hào)和漢語(yǔ)拼音并用的原則。即:化學(xué)元素采用國(guó)際化學(xué)元素符號(hào)表示，如Si、Mn、Cr、W等。其中只有稀土元素，由于其含量不多但種類(lèi)卻不少，不易全部一一分析出來(lái)，因此用“Re”表示其總質(zhì)量分?jǐn)?shù)。產(chǎn)品名稱(chēng)、用途、冶煉和澆注方法等，采用漢語(yǔ)拼音字母來(lái)表示。1.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 特點(diǎn):冶煉容易，工藝性好，價(jià)格便宜，產(chǎn)量大，在性能上能滿足一般工程結(jié)構(gòu)及普通零件的要求，應(yīng)用普遍。如:型材（圓鋼、角鋼、槽鋼等）用于廠房、橋梁、船舶等建筑結(jié)構(gòu)或一些受力不大的機(jī)械零件。（如:螺釘、螺母、鉚釘?shù)龋┨妓亟Y(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由四部分組成:二、碳素鋼的牌號(hào)、主要性能及用途 質(zhì)量等級(jí)符號(hào)用A、B、C、D表示，其中A級(jí)硫、磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，D級(jí)的硫、磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低。A級(jí)鋼是保證力學(xué)性能的鋼。B級(jí)鋼是保證化學(xué)成分的鋼。C級(jí)鋼是既保證力學(xué)性能又保證化學(xué)成分的鋼，常用于制造較重要的結(jié)構(gòu)件。有的碳素結(jié)構(gòu)鋼還添加微量的鋁或鈮（或其他碳化物形成元素）形成氮化物或碳化物微粒，以限制晶粒長(zhǎng)大，使鋼強(qiáng)化，節(jié)約鋼材。在中國(guó)和某些國(guó)家，為適應(yīng)專(zhuān)業(yè)用鋼的特殊要求，對(duì)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分和性能進(jìn)行調(diào)整，從而發(fā)展了一系列普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的專(zhuān)業(yè)用鋼（如橋梁、建筑、鋼筋、壓力容器用鋼等）。二、碳素鋼的牌號(hào)、主要性能及用途 Q195、Q215、Q235，塑性較好，焊接性好，強(qiáng)度不高，一般軋制成為各種型鋼和板帶材，不僅被用作工程結(jié)構(gòu)上，比如橋梁、高壓線塔、建筑構(gòu)架和金屬構(gòu)件等，而且被用作制造受力不大的機(jī)器零件，例如鉚釘、螺釘、螺母、軸套和某些農(nóng)機(jī)零件等。Q255、Q275的強(qiáng)度比較高，可用于制造例如鏈輪、拉桿、小軸活塞銷(xiāo)和輕軌?mèng)~尾板等受力中等的零件。二、碳素鋼的牌號(hào)、主要性能及用途 2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼特點(diǎn):它是按化學(xué)成分和力學(xué)性能供應(yīng)的，鋼中的含硫、磷及非金屬夾雜物少，鋼的品質(zhì)較高，塑性和韌性都比普通碳素結(jié)構(gòu)鋼要好。出廠時(shí)不僅保證了化學(xué)成分，而且保證了力學(xué)性能，常用來(lái)制造重要的機(jī)械零件。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)用兩位數(shù)字表示，這兩位數(shù)字表示該鋼中平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬(wàn)分之幾。如45表示平均 wc=0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼根據(jù)鋼中錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不同分為普通含錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鋼（Mn=0.35%0.80%）和較高含錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鋼（Mn=0.7%1.2%）。含錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的鋼在牌號(hào)后標(biāo)出元素符號(hào)“Mn”。如50Mn表示平均 wc=0.5%的含錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼及專(zhuān)門(mén)用途的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，應(yīng)在鋼號(hào)后特別標(biāo)出，如“20鍋”或“20g”，即平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.20%的鍋爐鋼。二、碳素鋼的牌號(hào)、主要性能及用途 08F25鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，屬于低碳鋼，這類(lèi)鋼的強(qiáng)度、硬度較低，塑性、韌性及焊接性能良好。主要用于制作沖壓件，焊接結(jié)構(gòu)件及強(qiáng)度要求不高的機(jī)械零件及滲碳件。如:壓力容器、小軸、銷(xiāo)子、法蘭盤(pán)、螺釘?shù)?。二、碳素鋼的牌?hào)、主要性能及用途（1）10、15、20鋼，塑性好，具有較好的焊接性能和冷沖壓性能，宜于制作各種冷沖壓件，焊接件以及尺寸不大，承受載荷較小的滲碳件。（2）3055鋼屬于中碳鋼。這類(lèi)鋼具有較高的強(qiáng)度和硬度，其塑性和韌性隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而逐步降低，切削性能良好。經(jīng)調(diào)質(zhì)后能獲得較好的綜合力學(xué)性能。用來(lái)制作受力較大的機(jī)械零件。如:連桿、齒輪、聯(lián)軸器等。（3）60以上的鋼屬于高碳鋼。這類(lèi)鋼具有較高的強(qiáng)度、硬度和彈性，但焊接性能不好。切削性稍差，冷變形塑性差。主要用來(lái)制造具有較高強(qiáng)度、耐磨性和彈性的零件。如:彈簧墊圈、板簧和螺旋彈簧等。二、碳素鋼的牌號(hào)、主要性能及用途 3.碳素工具鋼 特點(diǎn):高硬度和高耐磨性。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均在0.70%以上。用于制造刀具、模具和量具的鋼。如圖4 6為碳素工具鋼制品。牌號(hào):在鋼號(hào)前加“碳”或“T”以表示碳素工具鋼，其后跟以表示含碳量的千分之幾的數(shù)字，如平均含碳量c=0.8%的鋼，其鋼號(hào)為“碳8”或“T8”。含錳量較高的，在鋼號(hào)后標(biāo)以“錳”或“Mn”，如“碳8錳”或“T8Mn”、如為優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，則在其鋼號(hào)后加“高”或“A”，如“碳8高”或“T8A”。二、碳素鋼的牌號(hào)、主要性能及用途 4.鑄造碳鋼 特點(diǎn):用于制造形狀復(fù)雜、力學(xué)性能要求較高的機(jī)械零件。廣泛用于制造重型機(jī)械的某些零件。如:軋鋼機(jī)機(jī)架、水壓機(jī)橫梁、鍛錘、砧座等。牌號(hào):用“鑄鋼”兩漢字的漢語(yǔ)拼音字母字頭“ZG”加兩組數(shù)字，第一組數(shù)字代表屈服點(diǎn)，第二組數(shù)字代表抗拉強(qiáng)度值。如ZG270500表示屈服點(diǎn)不小于270 MPa，抗拉強(qiáng)度不小于500 MPa的鑄造碳鋼。二、碳素鋼的牌號(hào)、主要性能及用途 不同牌號(hào)的鑄造碳鋼用于不同使用要求的零件。ZG200-500:有良好的塑性、韌性和焊接性，用于受力不大，要求具有一定韌性的零件。如:機(jī)座、變速箱體等。ZG230-450:有一定的強(qiáng)度和較好的塑性、焊接性良好，切削性能尚可，用于受力不大、要求具有一定韌性的零件。如:砧座、軸承蓋、閥體、外殼等。ZG270-500:有較高的強(qiáng)度和較好的塑性、鑄造性能良好，焊接性能尚好，切削性良好，用途廣泛。主要用于軸承座、缸體、軋鋼機(jī)機(jī)架、連桿、曲軸等。ZG310-570:強(qiáng)度和可切削性良好，塑性、韌性較低。用于負(fù)荷較高的零件，如:大齒輪、缸體、制動(dòng)輪、輥?zhàn)拥?。ZG340-640:有高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，可切削性中等，焊接性較差，流動(dòng)性好，裂紋敏感性較大。用于齒輪、棘輪等。謝謝