金属材料及热处理剖析

1、 材料的性能可分为材料的性能可分为使用性能使用性能和和工艺性能工艺性能两个方面。两个方面。 使用性能使用性能 在正常工作条件下，材料应具备的性能。包括在正常工作条件下，材料应具备的性能。包括力学力学 性能（机械性能）性能（机械性能）、物理性能物理性能和和化学性能化学性能等。等。 工艺性能工艺性能 材料在加工制造中表现出的制造难易程度，包括材料在加工制造中表现出的制造难易程度，包括铸铸 造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能、热处理造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能、热处理 性能性能等。等。 在机械行业中选取材料时，一般将材料在机械行业中选取材料时，一般将材料 的力学性能作为主要依据。的

2、力学性能作为主要依据。 力学性能是指金属材料在力学性能是指金属材料在外力外力（载荷）（载荷） 作用下所表现出来的特性，主要包括：作用下所表现出来的特性，主要包括： 弹性、刚度、强度、塑性、硬度、冲击弹性、刚度、强度、塑性、硬度、冲击 韧度和疲劳强度韧度和疲劳强度等。等。 k b b 极限载荷点 F e e 弹性极限点 s S 屈服点 K 断裂点 l 应力应变曲线 s F e F b F o 材料的拉伸曲线材料的拉伸曲线 1 1、oeoe段段：直线、弹性变形：直线、弹性变形 2 2、eses段段：曲线、弹性变形：曲线、弹性变形+ +塑性变形塑性变形 5 5、b b点点出现缩颈现象，即试样局部出现

3、缩颈现象，即试样局部 截面明显缩小试样承载能力降低，截面明显缩小试样承载能力降低， 拉伸力达到最大值，而后降低，但拉伸力达到最大值，而后降低，但 变形量增大，变形量增大，K K点时试样发生断裂。点时试样发生断裂。 3 3、s ss s段段：水平线（略有波动）：水平线（略有波动） 明显的塑性变形屈服现象，作用明显的塑性变形屈服现象，作用 的力基本不变，试样连续伸长。的力基本不变，试样连续伸长。 4 4、s sb b曲线曲线：弹性变形：弹性变形+ +均匀塑性变形均匀塑性变形 s 刚度刚度、强度强度和和塑性塑性是根据拉伸试验测定出来的。是根据拉伸试验测定出来的。 弹性模量弹性模量E （刚度）：表示引

4、起单位变形时所需（刚度）：表示引起单位变形时所需 要的应力。即材料的要的应力。即材料的E越大，产生的弹性变形越越大，产生的弹性变形越 小，刚度越大。小，刚度越大。E值主要取决于材料的本性值主要取决于材料的本性; 1 1、刚度、刚度 表征金属材料抵抗表征金属材料抵抗弹性变形弹性变形的能力。的能力。 弹性极限弹性极限（ e e） 指金属材料能保持弹性变形的最大应力。指金属材料能保持弹性变形的最大应力。 2 2、强度、强度 是指金属在静载荷的作用下，是指金属在静载荷的作用下，抵抗塑性变形和断抵抗塑性变形和断 裂的裂的能力。能力。 （1 1）屈服强度）屈服强度（S） 指材料在外力作用下，产生屈服现象时

5、的最小应力。指材料在外力作用下，产生屈服现象时的最小应力。 它表征了材料抵抗微量塑性变形的能力。 屈服强度屈服强度 是塑性材料选材和评定的依据。是塑性材料选材和评定的依据。 （3 3）抗拉强度）抗拉强度（b ） 抗拉强度是材料在拉断前承受最大载荷时的应力。抗拉强度是材料在拉断前承受最大载荷时的应力。 它表征了材料在拉伸条件下所能承受的最大应力。 抗拉强度抗拉强度 是脆性材料选材的依据。是脆性材料选材的依据。 屈强比屈服强度与抗拉强度的比值 S S / b。 屈强比小，工程构件的可靠性高，说明即使外载荷或某些 意外因素使金属变形，也不至于立即断裂。但若屈强比过 小，则材料强度的有效利用率太低。

6、塑性塑性指金属材料在静载荷作用时，在指金属材料在静载荷作用时，在断断 裂前产生塑性变形的能力裂前产生塑性变形的能力，即，即产生永久变产生永久变 形而不引起破坏的能力。形而不引起破坏的能力。 （1 1）延伸率）延伸率 （2 2）断面收缩率）断面收缩率 %100 0 01 l ll %100 0 10 A AA 硬度硬度指金属材料抵抗外物压入其表面的能力，是衡量指金属材料抵抗外物压入其表面的能力，是衡量 金属材料软硬程度的一种力学性能指标。金属材料软硬程度的一种力学性能指标。 工程上常用的有工程上常用的有布氏硬度布氏硬度、洛氏硬度洛氏硬度和和维氏硬度。维氏硬度。 （1 1）布氏硬度）布氏硬度HBS

7、(HBW)HBS(HBW) 布氏硬度是在布氏硬度计上进行测量的，用布氏硬度是在布氏硬度计上进行测量的，用一定直径的钢球或硬质一定直径的钢球或硬质 合金球为压头合金球为压头，以相应的实验力压入试样表面，保持规定的时间后，卸，以相应的实验力压入试样表面，保持规定的时间后，卸 除实验力，在试样表面形成压痕，以压痕球形表面所承受的平均负荷作除实验力，在试样表面形成压痕，以压痕球形表面所承受的平均负荷作 为布氏硬度值，如图示。为布氏硬度值，如图示。 在做布氏试验时，只需测量出在做布氏试验时，只需测量出d d值即可从有关表格上查出相应的布氏硬度值。值即可从有关表格上查出相应的布氏硬度值。压头为压头为 钢球

8、时，为钢球时，为HBSHBS，适用于布氏硬度，适用于布氏硬度450450以下的材料；以下的材料；压头为硬质合金球时，为压头为硬质合金球时，为HBWHBW，适用，适用 于布氏硬度于布氏硬度650650以下的材料。以下的材料。 （2 2）洛氏硬度）洛氏硬度HRHR 洛氏硬度用洛氏硬度用HRAHRA、HRBHRB和和HRCHRC来表示。来表示。 HRCHRC采用采用顶角为顶角为120120的金刚石圆锥体为压头的金刚石圆锥体为压头，施加，施加 150kgf150kgf的外力，主要用于淬火钢等中等硬度材料的测定；的外力，主要用于淬火钢等中等硬度材料的测定； HRAHRA采用外加载荷为采用外加载荷为60k

9、gf60kgf，用于测量高硬度薄层，用于测量高硬度薄层, ,如硬质如硬质 合金、表淬层和渗碳层。合金、表淬层和渗碳层。 HRBHRB采用采用直径直径1.588mm1.588mm的钢球的钢球，100kgf100kgf的外加载荷，用于的外加载荷，用于 硬度较低的材料硬度较低的材料, ,如有色金属和退火、正火钢等。如有色金属和退火、正火钢等。 （3 3）维氏硬度（）维氏硬度（HVHV） 维氏硬度测试的基本原理与布氏硬度相同，但压头采用维氏硬度测试的基本原理与布氏硬度相同，但压头采用锥锥 面夹角面夹角136136的金刚石正四棱锥体的金刚石正四棱锥体，如图所示。，如图所示。 构件在低于屈服强度的构件在低

10、于屈服强度的交变交变应力作用下，经过较长时应力作用下，经过较长时 间工作，经一定循环次数后，无明显的塑性变形而发生突间工作，经一定循环次数后，无明显的塑性变形而发生突 然断裂的现象，称为然断裂的现象，称为疲劳或疲劳断裂疲劳或疲劳断裂。 金属材料的疲劳破坏，首先是在其薄弱部位，如在金属材料的疲劳破坏，首先是在其薄弱部位，如在应应 力集中力集中或或缺陷缺陷（划伤、夹渣、显微裂纹等）处产生微细裂（划伤、夹渣、显微裂纹等）处产生微细裂 纹，称疲劳源。在后续交变载荷的作用下，裂纹进一步扩纹，称疲劳源。在后续交变载荷的作用下，裂纹进一步扩 展，达到一定临界尺寸时，突然发生脆性断裂。展，达到一定临界尺寸时，

11、突然发生脆性断裂。 试验证明，金属材料能承受的交变应力与断裂前的应试验证明，金属材料能承受的交变应力与断裂前的应 力循环基数有关。当应力低到一定值时，材料可经无限次力循环基数有关。当应力低到一定值时，材料可经无限次 应力循环而不失效；此应力即为应力循环而不失效；此应力即为疲劳强度（疲劳极限）。疲劳强度（疲劳极限）。 对称弯曲疲劳极限用对称弯曲疲劳极限用-1-1表示表示 。 韧性韧性是指金属在断裂前吸收变形能量的能力，是指金属在断裂前吸收变形能量的能力， 它表示材料抗冲击的能力。它表示材料抗冲击的能力。 韧性常用的试验方法是韧性常用的试验方法是摆锤试验摆锤试验，它是在专门，它是在专门 的摆锤试验

12、机上进行的，如图所示。冲击试验缺口的摆锤试验机上进行的，如图所示。冲击试验缺口 底部单位横截面积上的冲击吸收功，称为底部单位横截面积上的冲击吸收功，称为冲击韧度冲击韧度 ，用符号，用符号k k表示，单位为表示，单位为J/cmJ/cm2 2。 材料的材料的k k值愈大，韧性就愈好；值愈大，韧性就愈好； 材料的材料的k k值愈小，材料的脆性愈大值愈小，材料的脆性愈大 热处理是采用适当的方法将固态金属或合金在一定热处理是采用适当的方法将固态金属或合金在一定 介质中介质中加热、保温和冷却，加热、保温和冷却，以改变其整体或表面组织，以改变其整体或表面组织， 从而获得所需性能的工艺方法。从而获得所需性能的

13、工艺方法。 热处理按目的、加热和冷却方法等的不同，分为三类。热处理按目的、加热和冷却方法等的不同，分为三类。 （1 1）整体热处理）整体热处理。特点是对工件进行整体加热至内外。特点是对工件进行整体加热至内外 温度相同，再用适当的方法冷却。常用的热处理方法有温度相同，再用适当的方法冷却。常用的热处理方法有退退 火、正火、淬火、回火火、正火、淬火、回火。 （2 2）表面热处理）表面热处理。特点是只对工件表面进行快速加热，。特点是只对工件表面进行快速加热， 目的是改变表层的组织和性能。常用的热处理方法有目的是改变表层的组织和性能。常用的热处理方法有感应感应 加热表面淬火、火焰加热表面淬火加热表面淬火

14、、火焰加热表面淬火。 （3 3）化学热处理）化学热处理。特点是同时改变工件表层和化学成。特点是同时改变工件表层和化学成 分、组织和性能。常用的热处理方法有分、组织和性能。常用的热处理方法有渗碳、渗氮、碳氮渗碳、渗氮、碳氮 共渗共渗等。等。 1 1退火退火 退火是将钢加热到退火是将钢加热到Ac3Ac3（亚共析钢）、（亚共析钢）、AccmAccm（过共析钢）（过共析钢） 以上某一温度范围，保温一定时间，然后缓慢冷却（一般以上某一温度范围，保温一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉随炉 冷却冷却），得到接近平衡状态组织的热处理工艺。），得到接近平衡状态组织的热处理工艺。 退火退火预备热处理预备热处理 降低

15、钢硬度降低钢硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工；，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工； 消除残余内应力消除残余内应力，以防工件变形和开裂；，以防工件变形和开裂； 改善组织，细化晶粒，改善组织，细化晶粒，改善切削加工性能改善切削加工性能或为以后热处理或为以后热处理 做准备。做准备。 2 2正火正火 正火是将工件加热到正火是将工件加热到Ac3Ac3（亚共析钢）或（亚共析钢）或AccmAccm（过共析（过共析 钢）以上钢）以上3030500C500C，保温适当时间，在自由流通的，保温适当时间，在自由流通的空气中冷却空气中冷却， 得到珠光体类组织的热处理工艺。得到珠光体类组织的热处理工艺。

16、正火主要目的：正火主要目的： 对对不太重要的零件不太重要的零件，可细化晶粒，组织均匀，提高机械性，可细化晶粒，组织均匀，提高机械性 能，作为能，作为最终热处理最终热处理； 对低碳钢可代替退火，可对低碳钢可代替退火，可提高硬度提高硬度，改善切削加工性改善切削加工性； 对于过共析钢或工具钢，可减少二次渗碳体，并使其不呈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。连续网状碳化物，便于球化退火。 3 3淬火淬火 淬火可淬火可提高工件的硬度和耐磨性提高工件的硬度和耐磨性，但淬火后出现内应力，但淬火后出现内应力， 材料变脆，须回火。淬火不同回火，获得各种需要的性能，材

17、料变脆，须回火。淬火不同回火，获得各种需要的性能， 是强化钢的主要方法是强化钢的主要方法 淬火介质：淬火冷却时所用的介质。钢的种类不同，淬淬火介质：淬火冷却时所用的介质。钢的种类不同，淬 火介质不同，常用介质：水、油。火介质不同，常用介质：水、油。 水水便宜，冷却能力较强，碳素钢件用的多。便宜，冷却能力较强，碳素钢件用的多。 油油冷却能力较水低、成本高，但可防止工件产生裂冷却能力较水低、成本高，但可防止工件产生裂 纹等缺陷，合金钢多用。纹等缺陷，合金钢多用。 4 4回火回火 （1 1）回火目的）回火目的 减少和消除淬火应力。减少和消除淬火应力。 稳定工件尺寸，防止变形和开裂稳定工件尺寸，防止变

18、形和开裂 。 获得工件所需的组织和性能，即获得要求的强度、硬度和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。韧性。 （2 2）回火的种类及应用）回火的种类及应用 工厂一般把淬火和高温回火叫工厂一般把淬火和高温回火叫调质处理调质处理。用于重要的零件如。用于重要的零件如 轴、齿轮、连杆和螺栓。轴、齿轮、连杆和螺栓。 回火方法 加热温度（） 力学性能特点应用范围硬度（HRC） 低温回火150250 高硬度、耐磨性刃具、量具、冷 冲模等 5865 中温回火350500高弹性、韧性弹簧、钢丝绳等3550 高温回火500650良好的综合力学 性能 连杆、齿轮及轴 类 2030 表面热处理是为

19、改变工件表面的组织和性能，表面热处理是为改变工件表面的组织和性能，仅对其表面仅对其表面 进行热处理进行热处理的工艺。表面淬火是最常用的表面热处理方法。的工艺。表面淬火是最常用的表面热处理方法。 1 1表面淬火表面淬火 表面淬火是将工件的表面层淬硬到一定深度，而心部仍表面淬火是将工件的表面层淬硬到一定深度，而心部仍 保持未淬火状态的一种局部淬火工艺方法。保持未淬火状态的一种局部淬火工艺方法。 表面淬火一般适用于表面硬而耐磨、心部具有较高韧性表面淬火一般适用于表面硬而耐磨、心部具有较高韧性 的零件，如曲轴、花键轴、凸轮、齿轮等。的零件，如曲轴、花键轴、凸轮、齿轮等。零件在表面淬火前零件在表面淬火前

20、 一般需进行正火或调质处理，表面淬火后要进行低温回火一般需进行正火或调质处理，表面淬火后要进行低温回火。 按加热方法的不同，表面淬火分为感应加热表面淬火、按加热方法的不同，表面淬火分为感应加热表面淬火、 火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火、电解加热表面淬火火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火、电解加热表面淬火 等。等。 2 2化学热处理化学热处理 化学热处理化学热处理是将工件置于活性介质中加热和保温，使介是将工件置于活性介质中加热和保温，使介 质中活性原子渗入工件表层，以改变其表面层的化学成分、组质中活性原子渗入工件表层，以改变其表面层的化学成分、组 织结构和性能的热处理工艺。织结构和性能的

21、热处理工艺。 根据渗入元素的类别，化学热处理可分为根据渗入元素的类别，化学热处理可分为渗碳、氮化、渗碳、氮化、 碳氮共渗碳氮共渗等。等。 化学热处理的主要目的，除化学热处理的主要目的，除提高钢件表面硬度提高钢件表面硬度，耐磨性耐磨性 以及疲劳极限外，也用于以及疲劳极限外，也用于提高零件的抗腐蚀性、抗氧化性提高零件的抗腐蚀性、抗氧化性，以，以 代替昂贵的合金钢。代替昂贵的合金钢。 钢是指钢是指含碳量在含碳量在2.11%2.11%的铁碳合金的铁碳合金。钢的品种多、。钢的品种多、 规格齐全、性能好、价格低，并且能用热处理的方规格齐全、性能好、价格低，并且能用热处理的方 法改善性能，是工业中应用最广的

22、材料。法改善性能，是工业中应用最广的材料。 钢中常存杂质元素主要是指钢中常存杂质元素主要是指锰、硅、硫、磷锰、硅、硫、磷等。这些元素在冶等。这些元素在冶 炼时或由原料、燃料带入钢中，它们的存在会对钢的性能产生影响炼时或由原料、燃料带入钢中，它们的存在会对钢的性能产生影响。 锰锰 脱氧，降低钢的脆性，合成脱氧，降低钢的脆性，合成MnSMnS消除消除S S的有害作用的有害作用 硅硅 脱氧，能溶于铁素体中起固溶强化作用，提高钢的强度和硬度。脱氧，能溶于铁素体中起固溶强化作用，提高钢的强度和硬度。 但降低塑性和韧性。但降低塑性和韧性。 硫硫 硫在钢中以硫在钢中以FeSFeS的形式存在，使钢变脆，产生的

23、形式存在，使钢变脆，产生热脆性热脆性。控制在。控制在0.050.05 以下，以下，MnSMnS对断屑有利。对断屑有利。 磷磷 可溶于铁素体中，使钢的强度、硬度显著增加。但使钢脆化，产可溶于铁素体中，使钢的强度、硬度显著增加。但使钢脆化，产 生生冷脆性冷脆性。 按照化学成分分为非合金钢（碳钢）、低合金钢和按照化学成分分为非合金钢（碳钢）、低合金钢和 合金钢；合金钢； 按用途分为结构钢、工具钢和特殊性能钢；按用途分为结构钢、工具钢和特殊性能钢； 按含碳量分为按含碳量分为低碳钢（低碳钢（cc0.25%0.25%）、）、 中碳中碳钢钢（c=0.25%c=0.25%0.60%0.60%）、高碳钢（）、高

24、碳钢（cc0.60%0.60%） 1 1钢的分类钢的分类 含碳量在含碳量在0.06%0.06% 0.38%0.38%之间，硫、磷含量较高，不需热之间，硫、磷含量较高，不需热 处理。处理。 常用于一般常用于一般工程结构及不太重要的普通零件和焊接件工程结构及不太重要的普通零件和焊接件。 其牌号由代表屈服点的字母其牌号由代表屈服点的字母Q Q、屈服点的数值、质量等级、屈服点的数值、质量等级 符号符号(A(A、B B、C C、D,D,表示质量由低到高表示质量由低到高, ,主要是以对冲击韧性主要是以对冲击韧性 的要求区分的要求区分 ) )和和脱氧方法脱氧方法符号符号(F(F、b b、Z Z、TZ)TZ)

25、组成。如组成。如 Q235-AFQ235-AF，表示其屈服点为，表示其屈服点为235MPa235MPa，质量等级为，质量等级为A A级，沸级，沸 腾钢。腾钢。 （1 1）普通碳素结构钢）普通碳素结构钢 （2 2）优质碳素结构钢）优质碳素结构钢 杂质含量少，表面质量、组织结构的均匀性较好，需经热杂质含量少，表面质量、组织结构的均匀性较好，需经热 处理，用于制作处理，用于制作曲轴、传动轴、齿轮、连杆等重要的零件曲轴、传动轴、齿轮、连杆等重要的零件。 其牌号采用其牌号采用两位数字两位数字来表示，表示该钢号的来表示，表示该钢号的平均含碳量的平均含碳量的 万分数万分数，如，如4545钢。钢。 这类钢按冶

26、金质量分为优质钢、高级优质钢（这类钢按冶金质量分为优质钢、高级优质钢（A A）、特级）、特级 优质钢（优质钢（E E）；）； 当含锰量较高时，在钢号后加当含锰量较高时，在钢号后加 “ “Mn”Mn”。如。如2020钢，表示平钢，表示平 均含碳为均含碳为0.2%0.2%；65Mn65Mn平均含碳量为平均含碳量为0.65%0.65%，为较高含锰量。，为较高含锰量。 高碳钢，高碳钢，c=0.65%c=0.65%1.35%1.35%。 其牌号由其牌号由字母字母“T”T” 和数字和数字组成，数字表示组成，数字表示碳含量的千分数碳含量的千分数， 如如T8T8。 碳素工具钢按质量分为优质碳素工具钢和高级优质

27、碳素工具碳素工具钢按质量分为优质碳素工具钢和高级优质碳素工具 钢两类。若牌号末尾加钢两类。若牌号末尾加“A”A”，则为高级优质碳素工具钢，如，则为高级优质碳素工具钢，如 T10AT10A。 这类钢经热处理后，具有较高的硬度和耐磨性，主要用于制这类钢经热处理后，具有较高的硬度和耐磨性，主要用于制 作低速切削刃具、量具和对热处理要求较低的一般模具。作低速切削刃具、量具和对热处理要求较低的一般模具。 （3 3）碳素工具钢）碳素工具钢 （4 4）铸钢）铸钢 含碳量为含碳量为c=0.15%c=0.15%0.6%0.6%。 其牌号首位为字母其牌号首位为字母“ZGZG” ，牌号其余部分有两种表示法：，牌号其

28、余部分有两种表示法： 其一，在其一，在“ZG”ZG”后面有后面有两组数字两组数字，第一组表示该牌号钢的，第一组表示该牌号钢的最低最低 屈服强度屈服强度，第二组数字表示，第二组数字表示最低抗拉强度最低抗拉强度。如。如ZG340-640ZG340-640。 其二，在其二，在“ZG”ZG”的后面用一组数字表示铸钢平均含碳量的万的后面用一组数字表示铸钢平均含碳量的万 分数（平均含碳量大于分数（平均含碳量大于1%1%时不标出），在含碳量后面依次排列时不标出），在含碳量后面依次排列 各主要合金元素符号及用整数表示的该元素含量的百分数。如各主要合金元素符号及用整数表示的该元素含量的百分数。如 ZG15Cr1

29、Mo1VZG15Cr1Mo1V，表示平均含碳量，表示平均含碳量c=0.15%c=0.15%、Cr=1%Cr=1%、Mo=1%Mo=1% 、VV0.9%0.9%的铸钢。的铸钢。 为了改善钢的组织和性能，在炼钢时有意加入一种或数种合为了改善钢的组织和性能，在炼钢时有意加入一种或数种合 金元素的钢称为合金钢。金元素的钢称为合金钢。 1 1、低合金结构钢（合金含量、低合金结构钢（合金含量3%2.11%的铁碳合金，铸铁有良好的铸造性、耐的铁碳合金，铸铁有良好的铸造性、耐 磨性、减震性、切削加工性等，且制造容易、价格便宜。磨性、减震性、切削加工性等，且制造容易、价格便宜。 根据根据 白口铸铁：白口铸铁：F

30、eFe3 3C C C C的的 麻口铸铁：麻口铸铁：FeFe3 3C+GC+G 存在存在 灰铸铁：片状灰铸铁：片状 形式形式 灰口铸铁：灰口铸铁：G G 球墨铸铁：球状球墨铸铁：球状 （根据（根据G G形态）形态） 可锻铸铁：团絮状可锻铸铁：团絮状 蠕墨铸铁：蠕虫状蠕墨铸铁：蠕虫状 1、按碳存在的形式分类、按碳存在的形式分类 （1）白口铸铁：）白口铸铁： 碳全部或大部分以碳全部或大部分以渗碳体（渗碳体（Fe3C）形式存在，断口呈形式存在，断口呈 银白色。银白色。 极硬且脆，很难切削加工，多制作耐磨零件。极硬且脆，很难切削加工，多制作耐磨零件。 （2）灰口铸铁：）灰口铸铁： 碳大部分或全部以碳大

31、部分或全部以游离的石墨形式游离的石墨形式存在，断口呈灰暗存在，断口呈灰暗 色。色。 强度低、塑性差，但铸造性能好，工业中应用最广的强度低、塑性差，但铸造性能好，工业中应用最广的 铸铁。铸铁。 （3）麻口铸铁：）麻口铸铁： 碳既以渗碳体形式存在，又以游离形式存在。断口上碳既以渗碳体形式存在，又以游离形式存在。断口上 黑白相间构成麻点。黑白相间构成麻点。 硬、脆、难加工，应用很少。硬、脆、难加工，应用很少。 2、按石墨的形式分类、按石墨的形式分类 灰口铸铁根据石墨形态可分为灰口铸铁根据石墨形态可分为 （普通）灰铸铁：石墨呈片状（普通）灰铸铁：石墨呈片状 可锻铸铁：石墨呈团絮状可锻铸铁：石墨呈团絮状

32、 球墨铸铁：石墨呈球状球墨铸铁：石墨呈球状 蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状 3、按化学成分分类、按化学成分分类 普通铸铁：常规元素铸铁普通铸铁：常规元素铸铁 合金铸铁：特殊性能铸铁，向普通铸铁中加入一定量合金铸铁：特殊性能铸铁，向普通铸铁中加入一定量 合金元素。合金元素。 （普通）灰铸铁（普通）灰铸铁 灰铸铁组织由灰铸铁组织由片状石墨片状石墨和金属基体组成。和金属基体组成。 牌号以牌号以“HTHT”加数字组成，数字表示最低的抗拉强度。加数字组成，数字表示最低的抗拉强度。 广泛地用来制作各种承受压力和要求消振性的广泛地用来制作各种承受压力和要求消振性的床身、机床身、机 架架、结构复

33、杂的、结构复杂的箱体箱体、壳体壳体和经受摩擦的和经受摩擦的导轨导轨、缸体缸体等等 可锻铸铁可锻铸铁 可锻铸铁是白口铸铁经石墨化退火而获得的一种铸铁可锻铸铁是白口铸铁经石墨化退火而获得的一种铸铁 。 铸铁中石墨呈铸铁中石墨呈团絮状团絮状分布分布 具有具有较高的塑性和韧性较高的塑性和韧性，因此称为可锻铸铁。实际不，因此称为可锻铸铁。实际不 可锻。可锻。 主要用于制造具有一定承载能力的结构件主要用于制造具有一定承载能力的结构件 KTH（铁素体基体）（铁素体基体）KTZ（珠光体基体）（珠光体基体）KTB（白心（白心 可锻铸铁）可锻铸铁） 球墨铸铁球墨铸铁 球墨铸铁是石墨呈球墨铸铁是石墨呈球体球体的灰铸

34、铁，简称球铁。的灰铸铁，简称球铁。 性能在铸铁中最好，综合力学性能接近钢性能在铸铁中最好，综合力学性能接近钢 ，比灰铸铁，比灰铸铁 及可锻铸铁具有高得多的强度、塑性和韧性，应用逐及可锻铸铁具有高得多的强度、塑性和韧性，应用逐 渐广泛。渐广泛。 QT+最低抗拉强度最低抗拉强度+最低伸长率。最低伸长率。 主要用于制造受力比较复杂的零件，如曲轴、齿轮、主要用于制造受力比较复杂的零件，如曲轴、齿轮、 连杆等连杆等 蠕墨铸铁蠕墨铸铁 石墨大部分呈石墨大部分呈蠕虫状蠕虫状，间有少量球状，间有少量球状， 力学性能明显优于灰铸铁、劣于球铁，加工性能等优力学性能明显优于灰铸铁、劣于球铁，加工性能等优 于球铁。兼

35、备灰铸铁和球墨铸铁的某些优点。于球铁。兼备灰铸铁和球墨铸铁的某些优点。 常用于生产汽缸套、汽缸盖、液压阀等铸件。常用于生产汽缸套、汽缸盖、液压阀等铸件。 RuT +最低抗拉强度最低抗拉强度 铝及铝合金铝及铝合金 1、纯铝、纯铝 用量最大的有色金属，银白色。用量最大的有色金属，银白色。 密度小（为铁的密度小（为铁的1/3 ），是一种轻金属材料。），是一种轻金属材料。 具有良好的具有良好的导电性、导热性导电性、导热性，导电性和导热性较好，仅次，导电性和导热性较好，仅次 于银和铜。于银和铜。 对大气有良好的耐蚀性（对大气有良好的耐蚀性（Al2O3），但对酸、碱、盐的耐），但对酸、碱、盐的耐 蚀性差；

36、蚀性差； 较好的塑性和加工工艺性，但强度和硬度较低，不适宜制较好的塑性和加工工艺性，但强度和硬度较低，不适宜制 造承受载荷的结构零件。造承受载荷的结构零件。 多用于制电线、电缆以及导热、抗蚀、轻载的用品或器皿多用于制电线、电缆以及导热、抗蚀、轻载的用品或器皿 牌号：牌号：L + 数字数字 数字愈大其纯度愈低；数字愈大其纯度愈低； 2、铝合金、铝合金 在铝中加入某些合金元素所形成的合金。最大特点比在铝中加入某些合金元素所形成的合金。最大特点比 强度高（强度强度高（强度/密度之比），可用作受力构件和零件。密度之比），可用作受力构件和零件。 （1）变形铝合金）变形铝合金 具有较高的强度和良好的塑性，

37、可以通过压力加工制具有较高的强度和良好的塑性，可以通过压力加工制 造各种型材。造各种型材。 1）防锈铝合金（）防锈铝合金（LF） 为为Al-Mn系、系、Al-Mg系合金，系合金，Mn、Mg的主要作用是固的主要作用是固 溶强化和提高耐蚀性。溶强化和提高耐蚀性。 LF + 序号，序号， LF是是“铝防铝防”的汉语拼音字首，例的汉语拼音字首，例LF5。 应用：主要用于制作蒙皮、容器和装饰等抗蚀构件。应用：主要用于制作蒙皮、容器和装饰等抗蚀构件。 2）硬铝（）硬铝（LY） Al-Cu-Mg系合金，加入元素铜、镁形成强化相。系合金，加入元素铜、镁形成强化相。 经时效处理，能获得相当高的强度，故称经时效处

38、理，能获得相当高的强度，故称“硬铝硬铝”； LY + 序号，序号， “LY”是是“铝硬铝硬”的汉语拼音字首；例的汉语拼音字首；例 LY11 主要用于制作发动机叶片、滑轮等有一定强度要求的主要用于制作发动机叶片、滑轮等有一定强度要求的 零件和构件零件和构件 3）超硬铝（）超硬铝（LC） Al-Cu-Mg-Zn系合金，加入元素铜、镁、锌形成更多的强化相。系合金，加入元素铜、镁、锌形成更多的强化相。 固溶处理固溶处理-人工时效，其室温强度最高人工时效，其室温强度最高 LC + 序号，序号， “LC”是是“铝超铝超”的汉语拼音字首，例的汉语拼音字首，例LC4。 多用于制造受力大的重要构件，如飞机大梁、

39、起落架等。多用于制造受力大的重要构件，如飞机大梁、起落架等。 4）锻铝（）锻铝（LD） Al-Cu-Mg-Si系和系和Al-Cu-Mg-Ni-Fe系合金，特点：多元素少量；系合金，特点：多元素少量； 且具有良好的热塑性、铸造和锻造性能，适合压力加工。且具有良好的热塑性、铸造和锻造性能，适合压力加工。 固溶处理固溶处理-人工时效强化后，仍保持较高强度。人工时效强化后，仍保持较高强度。 LD + 序号，序号， “LD”是是“铝锻铝锻”的汉语拼音字首；例的汉语拼音字首；例LD5。 多用于制造受重载荷的锻件和模锻件。多用于制造受重载荷的锻件和模锻件。 （3）铸造铝合金）铸造铝合金 具有良好的铸造性能和

40、抗蚀性，广泛应用于航空、仪表以具有良好的铸造性能和抗蚀性，广泛应用于航空、仪表以 及机械制造等工业部门。及机械制造等工业部门。 按照主加元素的不同，可以分为按照主加元素的不同，可以分为铝硅合金铝硅合金、铝铜合金铝铜合金、铝铝 镁合金镁合金和和铝锌合金铝锌合金。 铸造铝合金的牌号为铸造铝合金的牌号为ZL+三位数字三位数字表示，第一位数字表示表示，第一位数字表示 合金类别，如合金类别，如1表示铝硅合金、表示铝硅合金、 2表示铝铜合金、表示铝铜合金、3表示铝表示铝 镁金、镁金、4表示铝锌合金，后两位数字表示铝合金的顺序号表示铝锌合金，后两位数字表示铝合金的顺序号 。如。如ZL102表示表示2号铝硅铸

41、造铝合金。号铝硅铸造铝合金。 铜及铜合金铜及铜合金 1、纯铜、纯铜 纯铜（又称紫铜），纯铜（又称紫铜），具有良好的导电性、导热性。具有良好的导电性、导热性。 强度较低，但塑性极好，可加工成铜箔；但纯铜加工硬化指数高，强度较低，但塑性极好，可加工成铜箔；但纯铜加工硬化指数高， 故通过冷变形强化效果好；而且其低温韧性好，焊接性能优良。故通过冷变形强化效果好；而且其低温韧性好，焊接性能优良。 很好的化学稳定性，在大气、淡水、冷水中具有很好的耐腐蚀性；很好的化学稳定性，在大气、淡水、冷水中具有很好的耐腐蚀性； 在海水、氨盐、氯化物、碳酸盐及氧化性酸中抗蚀性差，表面产生在海水、氨盐、氯化物、碳酸盐及氧化

42、性酸中抗蚀性差，表面产生 绿色的碱式碳酸铜薄膜，即铜绿绿色的碱式碳酸铜薄膜，即铜绿 常用于制造电线、电缆、电刷、铜管、铜棒和配制合金，不适宜制常用于制造电线、电缆、电刷、铜管、铜棒和配制合金，不适宜制 造受力较大的机器零件。造受力较大的机器零件。 按其纯度不同有四个牌号按其纯度不同有四个牌号:T1（99.95%Cu）、）、T2（99 .90%Cu）、）、 T3（99.7%Cu）、）、T4（99.5%Cu） 2、铜合金、铜合金 通过合金元素固溶、淬火时效和形成过剩相来强化材 料，提高合金的性能。 主要固溶强化元素有主要固溶强化元素有Zn、Sn、Ai、Mn、Ni等；等；Be、 Ti、Zr、Cr等为常用的沉淀强化元素。等为常用的沉淀强化元素。 按化学成分分类：按化学成分分类：黄铜黄铜、青铜青铜和和白铜白铜三大类。三大类。 （1）黄铜）黄铜 在铜中主要加入合金元素在铜中主要加入合金元素锌锌所形成的合金。所形成的合金。 普通黄铜普通黄铜普通黄铜是