滲碳鋼的含碳量一般在0.10%～0.25%之間，滲碳鋼的含碳量一般在0.25%以下，有的含碳量達(dá)到0.35%。滲碳零件大多為比較重要的零件，滲碳零件要求在滲碳、淬火和低溫回火后心部保持一定的韌性，通常用滲碳鋼制造。由于低碳鋼強(qiáng)度較低，淬透性差，長(zhǎng)時(shí)間滲碳后晶粒容易長(zhǎng)大，故重要的零件（如汽車、拖拉機(jī)齒輪等）都用合金滲碳鋼，它們要求力學(xué)性能和可靠性較高。(1)鋼的滲碳方法和特點(diǎn)滲碳是機(jī)械制造行業(yè)應(yīng)用最廣泛的一種化學(xué)熱處理方法，它是將低碳鋼（滲碳鋼）在富碳的介質(zhì)中加熱到高溫(一般為900～950℃)，使活性碳原子滲入鋼的

從我國(guó)熱處理設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)來看，箱式爐和井式爐在國(guó)內(nèi)熱處理企業(yè)還占有40%的比例，其加熱介質(zhì)為空氣。由于空氣中的氧氣、二氧化碳和水蒸氣等氧化性氣體在一定的溫度下與零件表面的碳等發(fā)生反應(yīng)，使零件表面出現(xiàn)氧化和脫碳，因此應(yīng)盡可能采取措施加以避免，有的采用在爐內(nèi)放入木炭等方法，具有一定的效果。對(duì)于只能進(jìn)行空氣加熱的設(shè)備來說，如不采取一定的保護(hù)措施，勢(shì)必造成表面的氧化脫碳，因此要選用下述的手段來加以控制。在空氣等氧化性氣氛中實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼鐵零件的加熱，除氧氣外，不含水汽的氫氣對(duì)表面沒有影響，但當(dāng)含水量在0.05%左右時(shí)，將會(huì)造成

鋼的熱處理應(yīng)當(dāng)在還原性氣氛中進(jìn)行，在加熱過程中能保護(hù)工件，免于氧化、脫碳的爐氣即為保護(hù)氣氛，作為淬火加熱工序應(yīng)確保零件的表面狀態(tài)沒有發(fā)生改變，下面為熱鍛模具、結(jié)構(gòu)鋼零件保護(hù)加熱時(shí)，通常的保護(hù)氣氛的成分詳見表1。表1   部分保護(hù)氣氛的成分比例零件在加熱過程中，為保護(hù)零件免于氧化和脫碳，在具有還原性的氣氛中完成熱處理，可以獲得無氧化、不脫碳的光亮表面，提高了表面質(zhì)量，同時(shí)也省去了酸洗、拋丸或噴砂工序，提高的作業(yè)效率、明顯降低了生產(chǎn)成本，因此國(guó)內(nèi)外關(guān)于保護(hù)氣氛的熱處理爐已經(jīng)得到了推廣和應(yīng)用。保護(hù)氣氛的種類很多

金屬的化學(xué)性能是指在其與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成新物質(zhì)的性能。一般根據(jù)金屬的特性將其分為三個(gè)方面，如下所述。(1)耐腐蝕性是指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。金屬在放置和使用過程中如果產(chǎn)生了腐蝕，不僅使金屬材料本身受到損壞，嚴(yán)重的腐蝕將造成金屬構(gòu)件和零件的早期失效，引起重大的質(zhì)量事故。在現(xiàn)代社會(huì)提高金屬材料的耐腐蝕性，不僅能夠節(jié)約材料、延長(zhǎng)金屬材料的使用壽命，而且可降低事故發(fā)生的概率，因此具有重要的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)效益。(2)抗氧化性是指金屬材料在加熱過程中抵抗氧化作用的能力，一般而言金

合金工具鋼采用一位數(shù)字表示平均含碳量的千分之幾，其余同合金結(jié)構(gòu)鋼的表示方法一致，含碳量大于1%不予標(biāo)出。該類鋼淬火后具有高的硬度，用于制造切削刀具、量具和模具等。值得注意的是合金工具鋼中的冷作模具鋼和熱作模具鋼，這兩類鋼在工具制造業(yè)中占有重要的位置。冷作模具鋼可承受很大的壓力、彎曲力、沖擊負(fù)荷和摩擦，具有高的硬度、良好的耐磨性、一定的韌性和抗疲勞強(qiáng)度、高的淬透性。小型模具多用低合金工具鋼，大型模具采用Cr12、Cr12MoV等高碳高鉻工具鋼，它們具有高的硬度和耐磨性以及熱處理微變形性；熱作模具鋼在高溫下工作，承受很

鍍錫薄鋼板簡(jiǎn)稱鍍錫板，俗稱馬口鐵，是兩面鍍有錫的低碳薄鋼板。以熱浸工藝鍍錫的稱熱浸鍍錫板；以電鍍工藝鍍錫的稱電鍍錫板。電鍍錫板未加涂料的稱電素鐵；電鍍錫板加上涂料的稱涂料鍍錫板（涂料鐵）。(1)鍍錫板的結(jié)構(gòu)鍍錫板是由鋼基、錫鐵合金、錫層、氧化膜和油膜五層構(gòu)成。(2)鍍錫板的性能①機(jī)械性能：鍍錫原板要具備一定的機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)良的成型性能好形狀穩(wěn)定性，能夠經(jīng)受制作空罐和其他制品的成型加工。用洛氏硬度計(jì)測(cè)定其硬度拉伸和加彈試驗(yàn)測(cè)定其成型特征，杯突實(shí)驗(yàn)主要測(cè)定板料的塑性、延展性。耐蝕性是鍍錫板最重要的性能。鍍錫板大量用作食品

鐵碳相圖中基本組織有鐵素體、奧氏體、滲碳體、石墨、珠光體。其中室溫相有鐵素體、滲碳體、珠光體、石墨，奧氏體是高溫相。室溫相鐵素體是軟韌的相，其基本力學(xué)性能：σb=10~24MPa，σs=10~18MPa，硬度=50~80HB，δ=30%~50%，ψ=70%~80%，ak=160~200J/cm2。滲碳體是脆性相，其基本力學(xué)性能：硬度=800HB，δ≈0。珠光體的性能介于鐵素體和滲碳體之間，取決于珠光體得分散程度，粗珠光體的力學(xué)性能：硬度=130HB, σb≈735MPa, δ≈2

碳是提高鋼的強(qiáng)度和硬度的最有效的元素，根據(jù)合金元素與鋼中碳的作用，分為碳化物形成元素和非碳化物形成元素兩大類。碳化物形成元素是可以形成各種類型的碳化物，其結(jié)合力的強(qiáng)弱依次為Ti、Zr、V、Nb、W、Mo、Cr、Mn和Fe等，除了形成Fe3C外，合金元素與碳結(jié)合形成特殊碳化物。合金碳化物有的比滲碳體硬度高、組織穩(wěn)定，具有比一般碳鋼更加耐磨的特點(diǎn)，通過適當(dāng)?shù)囊睙?、熱加工和熱處理，以獲得要求的組織、形態(tài)、大小和碳化物的分布，就能充分發(fā)揮合金元素的作用。非碳化物形成元素在鋼中不能與碳化合，它們通常以原子的狀態(tài)分布于奧氏體和

鋁合金在剛淬火后，強(qiáng)度和硬度并不高，塑性很好；但放置幾天后，強(qiáng)度和硬度會(huì)顯著提高，而塑性則明顯下降。鋁合金的這種淬火后力學(xué)性能隨時(shí)間延長(zhǎng)而顯著提高的現(xiàn)象，稱為時(shí)效硬化現(xiàn)象，這一過程稱為時(shí)效。鋁沒有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，在近鋁端處亦沒有共析轉(zhuǎn)變，只有固態(tài)溶解度隨溫度變化的曲線。將鋁合金固溶處理時(shí)，高溫下的過飽和α固溶體被原封不動(dòng)地保留到室溫。但是這種過飽和固溶體在室溫下處于不平衡狀態(tài)，有脫溶分解和析出強(qiáng)化相而趨于穩(wěn)定的傾向。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，強(qiáng)化相逐漸脫溶而使合金強(qiáng)度硬度提高，即所謂時(shí)效硬化。時(shí)效有自然時(shí)效和人工時(shí)效兩種方式。

在金屬以及合金中，原子是依靠熱振動(dòng)而進(jìn)行規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置，即完成原子的遷移過程，通常稱為金屬以及合金的擴(kuò)散。擴(kuò)散是一個(gè)重要的現(xiàn)象，例如合金的均勻化、冷變形金屬的再結(jié)晶、鋼的化學(xué)熱處理等均是受到擴(kuò)散過程的影響而完成的。在金屬晶體中的原子永遠(yuǎn)在它的平衡位置上進(jìn)行不停的熱振動(dòng)，如果金屬中出現(xiàn)成分不均勻而有濃度梯度（或化學(xué)梯度）時(shí)，原子獲得了該位置的動(dòng)能，從而發(fā)生原子有選擇性的遷移即擴(kuò)散。金屬的擴(kuò)散機(jī)理有以下幾種觀點(diǎn)。①交換  原子的擴(kuò)散是通過與周圍原子位置的對(duì)換而進(jìn)行的，該觀點(diǎn)未

鑄鐵是指含碳量大于2.11%的鐵碳合金，含碳量在2.11%～6. 67%鐵碳合金稱為生鐵。鋼與鐵的主要區(qū)別在于含碳量的不同，鋼的含碳量在0. 20%～2.11%，而合金鋼則是在碳鋼中加入合金元素構(gòu)成的鋼種，如鉻、鎢、鉬、釩、鈦、錳、硅等合金元素。鑄鐵中含有硅、錳、硫、磷等元素，常用鑄鐵的含碳量在2.5%～4.0%。其本身具有良好的流動(dòng)性和成型性，成本低廉，因此廣泛用于機(jī)械制造業(yè)、交通運(yùn)輸、冶煉等行業(yè)，例如機(jī)床床身、民用鑄鐵件、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體、汽缸套、汽車的前粱和后橋、冶金工業(yè)中的鋼錠模、模底板、軋輥、軸承座、高壓

鍍鉻薄鋼板又稱鍍鉻無錫鋼板，簡(jiǎn)稱鍍鉻板，是為節(jié)約用錫而發(fā)展的一種鍍錫板代用材料。(1)鍍鉻板的結(jié)構(gòu)鍍鉻板是由鋼基板、鉻層、氧化鉻層和油膜層構(gòu)成。(2)鍍鉻板的性能和使用情況①鍍鉻板的抗蝕性能比鍍錫板稍差。鍍鉻板的鉻層和氧化鉻層厚度比鍍錫板錫層和氧化膜層大20多倍，這薄膜不能保護(hù)鋼基免受強(qiáng)酸強(qiáng)堿的侵蝕，但對(duì)弱酸弱堿倒是能起保護(hù)作用。為保險(xiǎn)起見，使用前必須內(nèi)外涂料。②鍍鉻板對(duì)有機(jī)涂料的附著力特別好，比鍍錫板對(duì)各種涂料的附著力普遍都增加3-6倍。例如環(huán)氧酚醛涂料214#，兩涂一烘，在鍍錫板表面附著力5～6MPa時(shí)已算良好

零件熱處理的主要目的是獲得所需要的金相組織和性能。將鋼加熱到一定溫度和保溫一定的時(shí)間，得到細(xì)小而均勻的奧氏體組織，隨后選擇不同冷卻方式和速度進(jìn)行冷卻，可得到的組織和性能有很大的差異。因此掌握奧氏體在各種冷卻速度下的組織轉(zhuǎn)變特征，能幫助我們選擇合適的冷卻方法。鋼的加熱方式、加熱速度和保溫時(shí)間對(duì)奧氏體的晶粒度影響很大，因此在具體的零件的熱處理過程中要采取合理的措施，確保零件滿足熱處理的技術(shù)要求。隨著零件冷卻速度的加大，鋼的強(qiáng)度增加，而塑性和韌性明顯下降，因此把成分相同的材料同時(shí)加熱到奧氏體狀態(tài)，以不同的冷卻方法淬火處理

采用化學(xué)成分介于T7~T8鋼的熱軋方坯(90mm×90mm×120mm)鍛制直徑小于120mm鋼球用于球磨機(jī)，要求除表面硬度大于60HRC外，鋼球整體還應(yīng)具有一定的韌性。為簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，提高經(jīng)濟(jì)效益，采用鍛后余熱淬火熱處理。鋼球初鍛溫度為1050℃，終鍛溫度為850℃。鍛后利用鍛造余熱進(jìn)行水淬，水溫40~60℃，淬火后開裂的鋼球超過50%。1．失效分析對(duì)料坯和開裂鋼球的斷面進(jìn)行了宏觀檢驗(yàn)。原材料方坯斷面平整，表現(xiàn)出明顯的脆斷特征。開裂鋼球的斷裂面位于鋼球的中心面上。斷面中間為木紋狀斷口，而在

零件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮有利于控制熱處理變形，考慮以下幾點(diǎn)：(1)盡可能避免截面相差懸殊的工件結(jié)構(gòu)圖1為一模具，材料為T10A，硬度要求58~62HRC。采用堿浴冷卻，則乙處有軟點(diǎn)；水淬油冷，則甲處變形嚴(yán)重。后改為圖2所示結(jié)構(gòu)，冷卻易于均勻。這時(shí)采用堿浴淬火，獲得了均勻的硬度，并克服了甲處變形嚴(yán)重的缺點(diǎn)。圖1       模具                        

鈦合金淬火和時(shí)效熱處理的目的是提高鈦合金的強(qiáng)度和硬度。α鈦合金和含β穩(wěn)定化元素較少的（α+β）鈦合金，自β相區(qū)淬火時(shí)，發(fā)生無擴(kuò)散型的馬氏體轉(zhuǎn)變r(jià)→α′。α′為B穩(wěn)定化元素在α-Ti中的過飽和固溶體。α′馬氏體與α的晶體結(jié)構(gòu)相同，具有密排六方晶格。α′硬度低、塑性好，是一種不平衡組織，加熱時(shí)效時(shí)分解成α相和β相的混合物，強(qiáng)度、硬度升高。β鈦合金和含穩(wěn)定化元素較多的（α+β）鈦合金，淬火后β相變成介穩(wěn)定的β相，加熱時(shí)效時(shí)，介穩(wěn)定β相析出彌散的α相，使合金的強(qiáng)度和

根據(jù)生產(chǎn)工藝特點(diǎn)鋁合金分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩種，而形變鋁合金又有熱處理不可強(qiáng)化的和熱處理能強(qiáng)化的鋁合金。(1)形變鋁合金它可分為防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金和鍛鋁合金等，它們具有各自的特點(diǎn)，應(yīng)用范圍有所不同。形變鋁合金經(jīng)過軋制、擠壓等熱態(tài)和冷態(tài)的壓力加工，制成板、棒、線、管等各種型材。①防銹鋁合金  屬于鋁-錳系和鋁-鎂系合金，具有適中的強(qiáng)度和優(yōu)良的塑性，良好的耐蝕性等。是可進(jìn)行熱處理強(qiáng)化的鋁合金，用于制作耐蝕性好的容器、油箱、深沖零件等。其牌號(hào)用“LF”+一組

該類鋼均為高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金鋼，其鋼號(hào)的表示方法同合金工具鋼和高速工具鋼一致，如5Cr21Mn9Ni4N、1Cr18Ni9Ti、1Cr23Ni13等。特殊性能鋼按性能分為不銹耐酸鋼、耐熱鋼兩類。①不銹耐酸鋼  是一類有一定的力學(xué)性能，保證有耐腐蝕性能的特殊鋼種，根據(jù)金相組織的類型分為以下五種。a．鐵素體型不銹鋼  為低碳鉻不銹鋼，含碳量低，含鉻量在13%~15%，多用于制作氣輪機(jī)葉片、硝酸工廠和食品企業(yè)的設(shè)備等。b．馬氏體型不銹鋼  為含碳較高的鉻不銹鋼，熱處理

鋼與鑄鐵是在機(jī)械制造中應(yīng)用最為廣泛的金屬材料，盡管鋼鐵的種類多、成分各不相同，但其共同點(diǎn)是以鐵和碳兩種元素為主而組成的鐵碳合金。Fe-Fe3C相圖是表示在極其緩慢加熱（或冷卻）情況下，不同成分的鐵碳合金在不同溫度下具有的狀態(tài)或組織的圖形，在鐵碳合金中，碳可以溶解在鐵中形成固溶體，也可與鐵組成化合物，而化合物與固溶體還可結(jié)合成機(jī)械混合物等，鐵碳合金中出現(xiàn)以下幾種基本組織。①鐵素體F  是碳溶解于α-Fe品格間隙中形成的間隙固溶體，為體心立方晶格，含碳量愈低則鐵素體的數(shù)量越多，碳在α-Fe中的溶解度

(1)晶體結(jié)構(gòu)它反映了原子在空間中的排列情況，如果排列的密度大，則原子遷移需要克服的阻力增大，此時(shí)擴(kuò)散系數(shù)減小，原子的擴(kuò)散會(huì)異常地困難。而金屬中出現(xiàn)空位或點(diǎn)缺陷，則原子擴(kuò)散的阻力減小，原子的遷移速度加快，擴(kuò)散速度增大。實(shí)踐證明面心立方晶格與體心立方晶格相比排列密度大，因此γ-Fe的擴(kuò)散系數(shù)比α-Fe小。(2)原子的尺寸在固溶體中溶質(zhì)與溶劑的原子尺寸差越大，則畸變能增大，使原子處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，原子的擴(kuò)散阻力減小，從而加快了擴(kuò)散的速度。(3)擴(kuò)散系數(shù)和溫度原子的擴(kuò)散規(guī)律為隨溫度的升高擴(kuò)散系數(shù)增大，也就是說溫度升高，擴(kuò)