這是一個(gè)關(guān)于金屬材料及熱處理PPT課件，主要介紹工程材料的分類、金屬材料的性能、鐵碳合金和鐵碳相圖、鐵碳合金和鐵碳相圖。精品課程金屬材料與熱處理工程材料的分類 當(dāng)今社會科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，新材料層出不窮，但到目前為止，在機(jī)械工業(yè)中使用最多的材料仍然是金屬材料，其主要原因是因?yàn)樗�具�?yōu)良的使用性能和加工工藝性能。概述 1.在實(shí)際工業(yè)中，廣泛使用的不是前述的單組元材料，而是由二組元及以上組元組成的多元系材料。多組元的加入，使材料的凝固過程和凝固產(chǎn)物趨于復(fù)雜，這為材料性能的多變性及其選擇提供了可能。 2.二元系相圖是研究二元體系在熱力學(xué)平衡條件下，相與溫度、成分之間關(guān)系的工具，它已在金屬、陶瓷，以及高分子材料中得到廣泛的應(yīng)用. 3.在多元系中，二元系是最基本的，也是目前研究最充分的體系。第3章 鐵碳合金和鐵碳相圖本章課程目的要求 通過講授鐵碳合金相圖，使學(xué)生掌握：合金相圖是表示在極緩慢冷卻 (或加熱)條件下，不同成分的鐵碳合金在不同的溫度下所具有的組織或狀態(tài)的一種圖形。從中可以了解碳鋼和鑄鐵的成分(含碳量)，組織和性能之間的關(guān)系。它不僅是我們選擇材料和判定有關(guān)熱加工工藝的依據(jù)，而且是鋼和鑄鐵熱處理的理論基礎(chǔ)。鐵碳合金和鐵碳相圖 3.1 鐵碳合金中的組元和基本相 3.2 Fe-Fe3C相圖 3.3 典型鐵碳合金的平衡結(jié)晶過程及組織 3.4 鐵碳合金的成分－組織－性能關(guān)系 3.5 鐵碳相圖在工業(yè)中的應(yīng)用鐵碳合金中的組元和基本相 滲碳體：鐵和碳的金屬化合物（即Fe3C）屬于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物，硬而脆，強(qiáng)度很低，耐磨性好，是一個(gè)亞穩(wěn)定的化合物，在一定溫度下可分解為鐵和石墨 珠光體（P）：鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，是兩者呈層片相間的組織，即層片狀組織特征，可以通過熱處理得到另一種珠光體的組織形態(tài) Fe-Fe3C相圖恒溫轉(zhuǎn)變線包晶反應(yīng)： HJB水平線 LB＋H（1495°） AJ 包晶反應(yīng)僅可能在含碳量0.09～0.53％的鐵碳合金中，其結(jié)果生成生成奧氏體 主要轉(zhuǎn)變線 GS線－不同含碳量的合金，有奧氏體開始析出鐵素體（冷去時(shí)）或鐵素體全部溶于奧氏體（加熱時(shí)）的轉(zhuǎn)變線，常用A3表示 ES線－碳在奧氏體中的固溶體，歡迎點(diǎn)擊下載金屬材料及熱處理PPT課件哦。

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精品課程金屬材料與熱處理工程材料的分類 當(dāng)今社會科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，新材料層出不窮，但到目前為止，在機(jī)械工業(yè)中使用最多的材料仍然是金屬材料，其主要原因是因?yàn)樗�具�?yōu)良的使用性能和加工工藝性能。概述 1.在實(shí)際工業(yè)中，廣泛使用的不是前述的單組元材料，而是由二組元及以上組元組成的多元系材料。多組元的加入，使材料的凝固過程和凝固產(chǎn)物趨于復(fù)雜，這為材料性能的多變性及其選擇提供了可能。 2.二元系相圖是研究二元體系在熱力學(xué)平衡條件下，相與溫度、成分之間關(guān)系的工具，它已在金屬、陶瓷，以及高分子材料中得到廣泛的應(yīng)用. 3.在多元系中，二元系是最基本的，也是目前研究最充分的體系。第3章 鐵碳合金和鐵碳相圖本章課程目的要求 通過講授鐵碳合金相圖，使學(xué)生掌握：合金相圖是表示在極緩慢冷卻 (或加熱)條件下，不同成分的鐵碳合金在不同的溫度下所具有的組織或狀態(tài)的一種圖形。從中可以了解碳鋼和鑄鐵的成分(含碳量)，組織和性能之間的關(guān)系。它不僅是我們選擇材料和判定有關(guān)熱加工工藝的依據(jù)，而且是鋼和鑄鐵熱處理的理論基礎(chǔ)。鐵碳合金和鐵碳相圖 3.1 鐵碳合金中的組元和基本相 3.2 Fe-Fe3C相圖 3.3 典型鐵碳合金的平衡結(jié)晶過程及組織 3.4 鐵碳合金的成分－組織－性能關(guān)系 3.5 鐵碳相圖在工業(yè)中的應(yīng)用鐵碳合金中的組元和基本相 滲碳體：鐵和碳的金屬化合物（即Fe3C）屬于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物，硬而脆，強(qiáng)度很低，耐磨性好，是一個(gè)亞穩(wěn)定的化合物，在一定溫度下可分解為鐵和石墨 珠光體（P）：鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，是兩者呈層片相間的組織，即層片狀組織特征，可以通過熱處理得到另一種珠光體的組織形態(tài) Fe-Fe3C相圖恒溫轉(zhuǎn)變線包晶反應(yīng)： HJB水平線 LB＋H（1495°） AJ 包晶反應(yīng)僅可能在含碳量0.09～0.53％的鐵碳合金中，其結(jié)果生成生成奧氏體 主要轉(zhuǎn)變線 GS線－不同含碳量的合金，有奧氏體開始析出鐵素體（冷去時(shí)）或鐵素體全部溶于奧氏體（加熱時(shí)）的轉(zhuǎn)變線，常用A3表示 ES線－碳在奧氏體中的固溶體。常用A cm表示，含碳量大于0.77％的鐵碳合金，自1148°冷至727°從奧氏體析出滲碳體，稱二次滲碳體 PQ線－碳在鐵素體中的固溶線，鐵碳合金由727°冷卻至室溫時(shí)，將從鐵素體析出滲碳體，稱為三次滲碳體典型鐵碳合金的平衡結(jié)晶過程及組織 按組織分區(qū)的鐵碳合金相圖鐵碳合金的成分－組織－性能 關(guān)系 3.5 鐵碳相圖在工業(yè)中的應(yīng)用 第4章 金屬及合金的塑性變形與再結(jié)晶金屬及合金的塑性變形與再結(jié)晶金屬與合金的塑性變形 單晶體金屬的塑性變形 （1）滑移的概念切應(yīng)力作用下原子面之間相對錯(cuò)動(dòng)一個(gè)原子間距 （2）滑移線和滑移帶滑移留下的痕跡 （3）滑移系滑移面數(shù)與滑移方向數(shù)的乘積：晶體滑移總是沿原子最密集排列的晶面和晶向進(jìn)行。不同的晶體結(jié)構(gòu)中最密集排列的晶面和晶向是不同的: BCC：是（110）<111> 滑移系數(shù) 6×2＝12 FCC: 是（111）<110> 4×3＝12 HCP：是（0001）<1120> 1×3＝3 滑移系數(shù)目越多，晶體越容易變形同滑移系數(shù)目，則滑移方向越多越容易變形 孿生多晶體的塑性變形 晶界原子排列較不規(guī)則，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，使形抗力增大。 　晶粒小 → 晶界多 → 變形抗力大 → 強(qiáng)度，硬度↑（細(xì)晶強(qiáng)化） 　晶粒小 → 變形分散，應(yīng)力集中小 → 塑性↑，韌性↑ 晶粒大小與屈服強(qiáng)度的關(guān)系： σs=σi+kyd(-1/2) _____霍爾配奇公式 合金的塑性變形合金的塑性變形 1.單相固溶體的塑性變形：溶質(zhì)原子的溶入導(dǎo)致晶格畸變，從而產(chǎn)生固容強(qiáng)化 2.兩相合金的塑性變形： 1）脆性相在塑性相界面上分布導(dǎo)致合金強(qiáng)度、塑性下降；（網(wǎng)狀二次滲碳體） 2）脆性相以片層狀在塑性相基體上分布導(dǎo)致合金強(qiáng)化（珠光體）； 3）脆性相以顆粒狀在塑性相基體上彌散分布導(dǎo)致合金強(qiáng)化。 4.2 塑性變形對金屬組織和性能的影響 對內(nèi)能的影響——產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力 對性能的影響 金屬與合金的回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)再結(jié)晶 預(yù)變形度的影響晶粒長大回復(fù)退火與再結(jié)晶退火金屬的熱加工熱加工對金屬組織和性能的影響熱加工金屬晶粒組織控制第5章 鋼的熱處理鋼的熱處理 5.1　鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變 1．奧氏體的形成 —— Fe，C原子擴(kuò)散和晶格改變的過程。影響A轉(zhuǎn)變速度的因素 5.2　鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變： 1. 過冷A的等溫轉(zhuǎn)變高溫P轉(zhuǎn)變過程 —— 晶格改變和Fe，C原子擴(kuò)散。 P 型組織 —— F + 層片狀 Fe3C 中溫轉(zhuǎn)變（550℃ ~ MS） —— C原子擴(kuò)散， Fe原子不擴(kuò)散 馬氏體（M）轉(zhuǎn)變特點(diǎn) M 的形態(tài) M 的性能亞（過）共析鋼過冷A的等溫轉(zhuǎn)變 2. 過冷A的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變連續(xù)冷卻 轉(zhuǎn)變產(chǎn)物亞共析鋼 連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變過共析鋼 連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變溫度 對共析鋼 硬度 和 韌性 的影響　鋼的普通熱處理 1．退火 擴(kuò)散退火　　 加熱至略低于固相線 目的：使成分、組織均勻再結(jié)晶退火： 　　 加熱溫度 TR + 30～50℃ 目的：消除加工硬化去應(yīng)力退火 　　 加熱溫度＜ Ac1 ， 　 　一般為 500～650℃ 目的：　消除冷熱加工后的內(nèi)應(yīng)力 ２．正火 3．淬火（蘸火）冷卻介質(zhì)鋼的淬透性 4．回火回火產(chǎn)物的組織形態(tài)比較 回火時(shí)性能的變化 　鋼的表面熱處理表面淬火 　鋼的化學(xué)熱處理鋼的滲 C —— 氣體、固體滲 C 滲碳后的的熱處理 鋼的氮化小結(jié) “ 鋼的熱處理 ” 練習(xí)題 “ 鋼的熱處理 ” 練習(xí)題 第6章 合金鋼合金鋼 6.2 合金鋼的分類和編號 6.2.1.3 按平衡狀態(tài)或退火組織分類 6.2.2　合金鋼的牌號表示方法 6.2.2.2 合金工具鋼的牌號表示方法 6.3 合金元素在鋼中的作用 6.3.1 合金元素在鋼中存在的形式 （1）一部分合金元素可溶于鐵素體中形成合金鐵素體（2）一部分合金元素則會溶于滲碳體中形成合金滲碳體（3）與碳相互作用形成碳化物 一般將合金元素分為非碳化物形成元素和碳化物形成元素兩類： 碳化物形成元素有（按強(qiáng)弱次序排列）：鈦、鋯、鈮、釩、鎢、鉬、鉻、錳、鐵。 非碳化物形成元素有：鎳、硅、鋁、鈷等， （4）以游離形式存在（Cu、Pb等） 6.3.1.1 合金元素對鐵素體的影響由于合金元素與鐵在原子尺寸和晶格類型等方面存在著一定的差異，所以當(dāng)合金元素溶人時(shí)，會使鐵素體的晶格發(fā)生不同程度的畸變，使其塑性變形抗力明顯增加，強(qiáng)度和硬度提高。合金元素與鐵的原子尺寸和晶格類型相差愈大，引起的晶格畸變愈大，產(chǎn)生的固溶強(qiáng)化效應(yīng)愈大。此外，合金元素常常分布在位錯(cuò)附近，降低了位錯(cuò)的可動(dòng)性，增大了位錯(cuò)的滑移抗力，也提高了強(qiáng)度和硬度。 6.3.1.2 合金元素對滲碳體和特殊碳化物的影響 合金元素是溶人滲碳體，還是形成特殊碳化物，是由它們與碳親和能力的強(qiáng)弱程度所決定的。 （1）強(qiáng)碳化物形成元素鈦、鋯、鈮、釩等，傾向于形成特殊碳化物。 （2）中強(qiáng)碳化物形成元素鎢、鉬、鉻等，可形成滲碳體類型碳化物，又可形成特殊碳化物。 （3）弱碳化物形成元素錳，一般形成合金滲碳體 6.3.2 合金元素對Fe—Fe3C相圖的影晌 6.3.2.1 合金元素對r相區(qū)的影響 6.3.2.2 合金元素對S點(diǎn)和E點(diǎn)的影響 擴(kuò)大r區(qū)元素錳、鎳等會使S點(diǎn)和E點(diǎn)向左下方移動(dòng)；縮r區(qū)元素鉻、硅等會使S點(diǎn)和E點(diǎn)向左上方移動(dòng)， 6.3.3 合金元素對鋼在加熱和冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變的影響 6.3.3.1 合金元素對鋼在加熱轉(zhuǎn)變時(shí)的影響 (1)對奧氏體化的影響強(qiáng)碳化物形成元素鈦、鈮、鋯延緩?qiáng)W氏體化過程。非碳化物形成元素鎳、鈷等促進(jìn)奧氏體轉(zhuǎn)變。 (2)對奧氏體晶粒尺寸的影響 除錳以外的大多數(shù)合金元素都有阻礙奧氏體晶粒長大的趨勢強(qiáng)碳化物形成元素鈦、鋯、鈮、釩的作用尤為明顯 非碳化物形成元素硅、鎳、銅等對奧氏體晶粒長大影響不大 6.3.3.2 含金元素對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響 （1）對“C”曲線的影響： 除鈷以外的大多數(shù)合金元素都不同程度地使C曲線右移，增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性，提高鋼的淬透性（只有當(dāng)合金元素完全溶人奧氏體中才會產(chǎn)生以上的作用）。 （2）對Ms點(diǎn)的影響： 除鈷、鋁以外，大多數(shù)合金元素溶人奧氏體中會降低鋼的Ms點(diǎn)，增加了鋼中的殘余奧氏體的數(shù)量 6.4 合金結(jié)構(gòu)鋼 6.4.1 普通低合金結(jié)構(gòu)鋼 6.4.2 易切削鋼 6.4.3 滲碳鋼用來制造滲碳零件的鋼稱為滲碳鋼 6.4.4 調(diào)質(zhì)鋼 6.4.5 彈簧鋼 6.4.6 滾動(dòng)軸承鋼 6.5 合金工具鋼 6.5.1 刃具鋼高合金工具鋼 （高速鋼）高速鋼的碳含量較高，一般為(0.70％-1.50％)C。合金含量超過15%。典型鋼號：W18Cr4V，W6Mo5Cr4V2 熱處理特點(diǎn) ：高速鋼淬火后要在560℃回火三次。淬火溫度接近熔點(diǎn)性能特點(diǎn)：高硬度高紅硬性、高耐磨性能應(yīng)用：制造車刀、銑刀、拉刀等刃具工藝流程：下料→鍛造→球化退火→粗加工→最終熱處理→精加工 6.5.2 模具鋼低合金冷作模具鋼低合金工具鋼 ：低合金工具鋼碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)大都在(0.75％-1.5％)C之間，合金元素：Cr、Si、Mn、W 。典型鋼號：9SiCr、9Mn2V、CrWMn、GCr15 熱處理特點(diǎn) ：預(yù)先熱處理采用球化退火，最終熱處理一般是淬火+低溫回火。 性能特點(diǎn)：高硬度、高耐磨性能應(yīng)用：制造形狀簡單，承載小的冷作模具工藝流程：下料→鍛造→球化退火→粗加工→最終熱處理→精加工 高合金冷作模具鋼高合金工具鋼 ：高合金工具鋼碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)大都在(0.75％-1.5％)C之間，合金元素：Cr、V、Mo 。典型鋼號：Cr12、Cr12MoV 熱處理特點(diǎn) ：預(yù)先熱處理采用球化退火，最終熱處理一般是淬火+低溫回火。 性能特點(diǎn)：高硬度、高耐磨性能應(yīng)用：制造形狀復(fù)雜，承載大的冷作模具工藝流程：下料→鍛造→球化退火→粗加工→最終熱處理→精加工 低合金熱作模具鋼低合金熱作模具 ：平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)大都在(0.4％-0.5％)C之間，合金元素：Cr、Ni、Mn、Mo 。典型鋼號：5CrNiMo、5CrMnMo 熱處理特點(diǎn) ：預(yù)先熱處理采用退火，最終熱處理一般是淬火+高溫回火。 性能特點(diǎn)：高強(qiáng)度、高熱疲勞性能應(yīng)用：制造熱鍛模具工藝流程：下料→鍛造→退火→粗加工→最終熱處理→精加工 6.5.3 量具鋼 6.6　特殊性能鋼 第7章 鑄 鐵 鑄 鐵 7.1　概 述 （2）組織：鑄鐵中C、Si含量較高，C大部分、甚至全部以游離狀態(tài)石墨（G）形式存在。 （3）性能：鑄鐵的缺點(diǎn)是由于石墨的存在，使它的強(qiáng)度、塑性及韌性較差，不能鍛造，優(yōu)點(diǎn)是其接近共晶成分，具有良好的鑄造性；由于游離態(tài) 石墨存在，使鑄鐵具有高的減摩性、切削加工性和低的缺口敏感性。目前，許多重要的機(jī)械零件能夠用球墨鑄鐵來代替合金鋼。 2.分類根據(jù)C的存在形式，可以將鑄鐵分為：（1）白口鑄鐵：C全部以滲碳體形式存在，如共晶鑄鐵組織為Ld′，斷口白亮，硬而脆，很少應(yīng)用；（2）灰口鑄鐵：C大部分或全部以石墨形式存在，如共晶鑄鐵組織為F+G、F+P+G、P+G，斷口暗灰，廣泛應(yīng)用；（3）麻口鑄鐵：C大部分以滲碳體形式存在，少部分以石墨形式存在，如共晶鑄鐵組為Ld′+P+G，斷口灰白相間，硬而脆，很少應(yīng)用。 根據(jù)石墨形態(tài)，灰口鑄鐵可以分為： （1）普通灰口鑄鐵：G呈片狀； （2）孕育鑄鐵：G呈細(xì)片狀； （3）可鍛鑄鐵：G呈團(tuán)絮狀； （4）蠕墨鑄鐵：G呈蠕蟲狀； （5）球墨鑄鐵：G呈球狀。根據(jù)金屬基體組織不同，灰口鑄鐵又可分為：F、F+P及P灰口鑄鐵。 7.1.2 鑄鐵的石墨化 1. Fe-G相圖 下圖為Fe-C雙重相圖 G為六方晶格如右圖。基面上原子以共價(jià)鍵結(jié)合，基面之間原子以范氏鍵結(jié)合，因此鑄鐵的強(qiáng)度、硬度、塑性及韌性極低。從熱力學(xué)講，G為穩(wěn)定態(tài)，而Fe3C為亞穩(wěn)態(tài)。在冷卻速度非常緩慢或加入石墨化元素，可促使碳按石墨轉(zhuǎn)變。但是，當(dāng)冷卻速度較快時(shí)，由于成分起伏及結(jié)構(gòu)起伏（L、A和Fe3C的成分更接近）的原因，也可析出滲碳體。 2. 鑄鐵石墨化過程鑄鐵中G的形成過程稱為石墨化過程，大致分為兩個(gè)階段。（1）第一階段：從L相中析出的一次石墨（GⅠ）和共晶轉(zhuǎn)變形成的共晶G，以及Fe3CⅠ和共晶Fe3C分解出的G；（2）第二階段：在共晶溫度至共析溫度之間析出的二次石墨（GⅡ）和共析G以及Fe3CⅡ和共析Fe3C分解出的G。高溫時(shí)，石墨化過程進(jìn)行比較完全；低溫時(shí)，若冷卻速度較快，石墨化過程將部分或全部被抑制。因此，灰口鑄鐵在室溫下將可能得到P+G、F+P+G、F+G等組織。 3. 影響鑄鐵石墨化因素主要化學(xué)成分、冷卻速度及鐵水處理等因素。 （1）化學(xué)成分合金元素可以分為促進(jìn)石墨化元素和阻礙石墨化元素，順序?yàn)椋篈l、C、Si、Ti、Ni、P、Co、Zr、Nb、W、Mn、S、Cr、V、 Fe、Mg、Ce、B等。其中，Nb為中性元素，向左促進(jìn)程度加強(qiáng)，向右阻礙程度加強(qiáng)。C和Si是鑄鐵中主要的強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化元素，為綜合考慮它們的影響，引入碳當(dāng)量CE = C% + 1/3Si%，一般CE≈4%，接近共晶點(diǎn)。S是強(qiáng)烈阻礙石墨化元素，降低鑄鐵的鑄造和力學(xué)性能，控制其含量。 （2）冷卻速度 冷速越快，不利于鑄鐵的石墨化，這主要取決于澆注溫度、鑄型材料的導(dǎo)熱能力及鑄件壁厚等因素。冷速過快，第二階段石墨化難以充分進(jìn)行。 右圖給出C、Si總量和冷卻速度對鑄鐵組織的影響，稱為Greiner組織圖，分析之。 7.1.3石墨與基體對鑄鐵性能的影響 1.G的數(shù)量、大小、形狀及分布（1）數(shù)量：G破壞基體連續(xù)性，減小承載面積，是應(yīng)力集中和裂紋源，故G越多，抗拉強(qiáng)度、塑性及韌性越低； （2）大�。涸酱�，局部承載面積越小，越細(xì)，應(yīng)力集中越大，均使性能下降，故有適合尺寸（長度0.03~0.25mm）； （3）分布：越均勻，性能越好； （4）由片狀至球狀，強(qiáng)度、塑性及韌性均提高。 2.基體 F基體塑性和韌性好，P基體強(qiáng)度、硬度及耐磨性高。 3. G對其他性能的影響（如前）。 7.2 常用鑄鐵 7.2.1灰口鑄鐵 灰口鑄鐵中的G呈片狀分布，分為普通灰口鑄鐵和孕育鑄鐵。 1.灰口鑄鐵的牌號、成分與組織（1）牌號：新標(biāo)準(zhǔn)GB5612-85，HT（灰鐵）+三位數(shù)字（最低σb），表7-1。其中，HT100為F基，HT150為F+P基，HT200~250為P基，HT250~350為孕育鑄鐵。（2）成分：2.5~3.6%C，1.1~2.5%Si，0.6~1.2%Mn及少量S和P。（3）組織：G呈片狀，按基體分為F、F+P及P灰口鑄鐵，分別適用于低、中、較高負(fù)荷，如下圖。 2.灰口鑄鐵的性能與應(yīng)用 由于粗大片狀的G存在，灰口鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、塑性及韌性低，但其鐵水流動(dòng)性好、凝固收縮小、缺口敏感性小、抗壓強(qiáng)度高、切削加工性好，并且具有減摩及消震作用。 3.灰口鑄鐵的孕育處理 加入0.3~0.8%硅鐵，經(jīng)孕育劑處理的孕育鑄鐵具有更高的性能，用于制造承受高載荷的另構(gòu)件。 4.灰口鑄鐵的熱處理 只能改變基體，而不能改變G的形態(tài)和分布，強(qiáng)化效果不如鋼和球墨鑄鐵。（1）消除內(nèi)應(yīng)力退火（人工時(shí)效） 為消除內(nèi)應(yīng)力引起的變形或開裂，將鑄件緩慢加熱（60~100℃/h）至500~550℃保溫一點(diǎn)時(shí)間（每10mm保溫2h），然后隨爐緩冷（20~40℃/h）至150~200℃出爐空冷。（2）高溫石墨化退火 為消除表面或薄壁處的白口組織，降低硬度，改善切削加工性，將鑄件加熱至850~950℃保溫1~4h（A+G），使部分滲碳體分解為G，然后隨爐緩冷至400~500℃以下出爐空冷。高溫退火得到F或F+P基灰口鑄鐵。 （3）正火 為消除白口和提高強(qiáng)度、硬度及耐磨性，將鑄件加熱至850~950℃，保溫1~3h，然后出爐空冷，最后得到P基灰口鑄鐵。 （4）表面淬火 為提高表面強(qiáng)度、硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，通過表面淬火使鑄件表層得到細(xì)M和石墨的硬化層。一般選用孕育鑄鐵，基體最好為P組織。 7.2.2可鍛鑄鐵 由一定成分的白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火使?jié)B碳體分解為團(tuán)絮狀G的一種高強(qiáng)度灰口鑄鐵，分為黑心可鍛鑄鐵（F基）、珠光體可鍛鑄鐵（P基）及白心可鍛鑄鐵（表層氧化脫碳，少用）�？慑戣T鐵的強(qiáng)度、韌性，特別是塑性高于普通灰口鑄鐵，實(shí)際不能鍛造。 1.可鍛鑄鐵的牌號、成分與組織（1）牌號： 按GB978-67，KT（可鐵）+ H、Z、B（黑心、珠光體、白心）+ 三位數(shù)字（最低σb）+ 二位數(shù)字（最低δ）。（2）成分： 可鍛鑄鐵由兩個(gè)矛盾的工藝組成，即先得到白口鐵，再經(jīng)石墨化退火得到可鍛鑄鐵。因此，要適當(dāng)降低石墨化元素C、Si和增加阻礙石墨化元素Mn、Cr，化學(xué)成分為：2.4~2.8%C，0.8~1.4%Si，0.3~0.6%Mn（珠光體可鍛鑄鐵1.0~1.2%）。 （3）組織：基體為F和P，G為團(tuán)絮狀，如下圖 2.可鍛鑄鐵的石墨化退火（1）黑心可鍛鑄鐵： 將白口鐵加熱至950~1000℃，保溫約15h，共晶Fe3C→A+團(tuán)絮狀G。從高溫冷卻至720~750℃，A→GⅡ，在這個(gè)溫度區(qū)間以3~5℃/h速度通過共析溫區(qū)，A→F+團(tuán)絮狀G；也可在略低于共析溫度保溫15~20h，共析Fe3C→F+團(tuán)絮狀G，最后得到F可鍛鑄鐵。 （2）P可鍛鑄鐵：加熱后冷卻至800~860℃，A→GⅡ，然后出爐空冷使共析Fe3C不分解，最后得到P可鍛鑄鐵，如下圖 3.可鍛鑄鐵的性能與應(yīng)用 F可鍛鑄鐵塑性及韌性較好，P可鍛鑄鐵強(qiáng)度、硬度及耐磨性較高。 7.2.3球墨鑄鐵 始于1948年，我國于1950年開始研制鎂石墨鑄鐵。由于G呈球狀分布，球墨鑄鐵的性能遠(yuǎn)優(yōu)于其他鑄鐵，應(yīng)用甚廣。 1.球墨鑄鐵的牌號、成分與組織（1）牌號： 按GB1348-78，QT（球鐵）+ 三位數(shù)字（最低σb）+ 兩位數(shù)字（最低δ）。 （2）成分： 強(qiáng)烈石墨化元素C、Si含量較高，CE≈4.5~4.7%，屬于過共晶，含碳量過低，球化不良，含碳量過高，G漂浮。一般采取“高碳低硅原則”。阻礙石墨化元素Mn，有利與形成P基體，含量較低。S、P限制很嚴(yán)。由球化劑殘留的微量Mg及RE�；瘜W(xué)成分一般為：3.6~3.9%C，2.0~3.0%Si，0.6~0.7%Mn。 （3）組織： G呈球狀分布于金屬基體中，每個(gè)球是由若干個(gè)錐形石墨單晶體組成，這些單晶體是由共同的結(jié)晶核心沿徑向生長而成�；�體有F、F+P、P或通過熱處理得到S、T、下B、M等，如下圖。 2. 球墨鑄鐵的球化處理與孕育處理 將球化劑加入鐵水中（一般放入澆包底部）的操作過程稱為球化處理。常用的球化劑有鎂、稀土及稀土鎂合金。鎂和稀土為強(qiáng)烈阻礙石墨化元素，為防止白口，同時(shí)進(jìn)行孕育處理，孕育劑一般選用硅鐵。 3. 球墨鑄鐵的性能與應(yīng)用 球鐵具有優(yōu)良的機(jī)械性能，G的圓整度好、球徑小、分布均勻，性能越高。在“以鑄代鍛，以鐵代鋼”方面有廣泛應(yīng)用。 4.球墨鑄鐵的熱處理 球鐵的機(jī)械性能除與G有關(guān)外，主要取決于基體。通過熱處理可以改變基體組織，提高性能。由于球鐵中含有較多的C、Si、Mn等元素，決定了其熱處理具有如下特點(diǎn)： （1）G參與了相變過程； （2）共晶（析）溫度高于碳鋼，奧氏體化溫度和時(shí)間均高于碳鋼； （3）可以大幅度調(diào)整F和A的相對量，得到不同比例的F和P基體組織。 （1）退火 （a）消除內(nèi)應(yīng)力退火：如前。 （b）高溫石墨化退火：將鑄件加熱至900~950℃保溫1~4h（第一階段石墨化），然后爐冷至600~650℃出爐空冷。 （c）低溫石墨化退火：將鑄件加熱至720~760℃保溫3~6h，然后爐冷至600℃出爐空冷。 目的是消除自由滲碳體（高溫退火）或共析滲碳體（低溫退火）， 得到F球鐵，降低硬度，提高切削加工性。 （2）正火 （a）高溫正火（完全A化正火）：將鑄件加熱至Afc1+50~70℃（880~900℃）保溫1~3h，使基體全部A化，然后出爐空冷，獲得P球鐵。冷卻時(shí)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，采用550~600℃保溫2~4h空冷的回火消除，圖7-8。 （b）低溫正火（不完全A化正火）：將鑄件加熱至共析溫度區(qū)間Asc1~Afc1（820~860℃）保溫1~3h，使基體部分A化，然后出爐空冷，獲得P+F球鐵。若內(nèi)應(yīng)力較大，采用同樣的回火消除。 目的是細(xì)化組織，提高強(qiáng)度、硬度及耐磨性。 （3）調(diào)質(zhì) 將鑄件加熱至Afc1+30~50℃（860~900℃）保溫2~4h，然后油淬，再經(jīng)550~600℃回火4~6h，獲得回火S基體+球狀G組織。 目的是提高綜合機(jī)械性能。 （4）等溫淬火 將鑄件加熱至Afc1+30~50℃（860~900℃）保溫一段時(shí)間，然后淬入Ms以上某一溫度的鹽浴中等溫一段時(shí)間（一般250~350℃，30~90min），使過冷A轉(zhuǎn)變?yōu)橄翨基體組織。 目的是提高綜合力學(xué)性能。 7.2.4特殊性能鑄鐵 在普通鑄鐵基礎(chǔ)上加入某些合金元素，形成具有特殊性能的合金鑄鐵。 1.耐磨鑄鐵（1）無潤滑條件下使用的耐磨鑄鐵（抗磨鑄鐵） （a）白口鑄鐵，強(qiáng)度和韌性差，不能直接使用； （b）合金白口鑄鐵，包括P合金白口鑄鐵和M合金白口鑄鐵； （c）激冷鑄鐵，形成表面為白口，心部為灰口的組織； （d）稀土鎂中錳球墨鑄鐵，提高了強(qiáng)度和韌性，組織為M或下B+A′+K+球狀G，表7-4。Mn的作用：阻礙石墨化元素；擴(kuò)大γ區(qū)元素，降低Ms點(diǎn)；提高淬透性。 （2）有潤滑條件下使用的耐磨鑄鐵（減摩鑄鐵） 獲得P基體組織，而G為良好的潤滑劑，主要有高磷鑄鐵：在普通灰鑄鐵中加入0.4~0.7%P，形成高硬度呈斷續(xù)網(wǎng)狀分布的磷共晶。 2.耐熱鑄鐵 鑄鐵耐熱性：在高溫下鑄鐵抵抗“氧化”和“生長”的能力。生長是指鑄鐵在反復(fù)加熱和冷卻時(shí)產(chǎn)生的不可逆體積長大現(xiàn)象，原因有氧化性氣體沿G片界面或裂紋滲入發(fā)生內(nèi)氧化；滲碳體在高溫下分解為G；基體組織發(fā)生相變。提高耐熱性的主要途徑： （1）加入Cr、Al、Si形成氧化膜，獲得單相F基體； （2）加入Ni、Mn、Cu獲得單相A基體； （3）加入Cr、V、Mo、Mn阻礙石墨化元素，以免高溫時(shí)滲碳體分解為G； （4）加入球化劑使G球化。耐熱合金鑄鐵主要類型有硅系耐熱鑄鐵，如RT（熱鐵） Si5.5（5~6%Si）和RQTSi5.5；鋁系耐熱鑄鐵；鋁硅系耐熱鑄鐵；鉻系耐熱鑄鐵。xoB紅軟基地

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