机械制造基础复习
亚共析钢 T=Ac3+（30～50℃) 全部转成奥氏体
共析、过共析钢T=Ac1+（30～50℃) 部分转成奥氏体 2）淬火冷却介质及冷却方法。
碳素钢的常用冷却介质是水溶液，而合金钢常用油作为冷却介质。 3）钢的淬硬性与淬透性
钢的淬硬性是指在规定条件下，决定钢材淬硬化所能达到的最高硬度。
钢的淬透性是指在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。
2.3.2钢的回火
工件淬火后通常获得马氏体加残余奥氏体组织，这种组织不稳定，存
在很大的内应力，因此必须回火。回火为仅能消除应力，稳定工作尺寸，而且能获得良好的性能组合
钢件淬硬后，再加热到Ac1点以下某一温度，保温一定时间后冷却到
室温的热处理工艺，称为回火。
分为低温回火，中温回火，高温回火三种。
1）低温回火（150～250℃）
低温回火的组织为回火马氏体，硬度一般为60HRC，主要用于高碳
钢和合金钢。
2）中温回火（350～500℃）
中温回火后的组织为回火托氏体，硬度为35～45HRC，主要用于各
种弹簧和模具。
3）高温回火（500～650℃）
高温回火后的组织为回火索氏体，硬度为28～33HRC，主要用于各种重要的结构件，特别是交变载荷下工作的连杆，螺柱，齿轮和轴类工件。
2.4 钢的表面热处理 2.4.1 钢的表面淬火
表面淬火是一种不改变层化学成分，而改变表层组织的局部热处理方法。
常用的有感应加热表面淬火法和火焰加热表面淬火法两种。
1）感应加热表面淬火
感应加热表面淬火，是利用电磁感应、集肤效应、涡流和电阻热等电磁原理，使工件表层快速加，并快速冷却的热处理工艺。 2）火焰加热表面淬火
火焰加热表面淬火是利用乙炔------氧或其它可燃气体火焰（约
3000℃以上），将工件表面迅速加热到淬火温度，然后立即喷水冷却的热处理工艺。
2.4.2钢的化学热处理
化学热处理是将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分，组织和性能的热处理工艺。
1）钢的渗碳
为了增加钢件表层的含碳量和一定的碳浓度梯度，将钢件在渗碳
6
机械制造基础复习
介质中加热并保温，使碳原子渗入表面层的化学热处理工艺称为渗碳。 2）钢的渗氮
在一定温度下（一般在钢的临界点温度以下）使活性氮原子渗入
钢件表面的化学热处理工艺称为渗氮。 3）碳氮共渗
碳氮共渗是在一定温度下同时将碳、氮渗入工件表层奥氏体中并
以渗碳为主的化学热处理工艺。
2.4.3 钢的热处理新工艺简介。 1）强韧化处理。 2）形变热处理。 3）真空热处理。 4）激光热处理。
第3章 常用工程材料 3.1工业用钢 3.1.2碳素钢
碳素钢简称碳钢，它是含碳量小于2％的铁碳合金。
碳钢可分为碳素结构，优质碳素结构钢，碳素铸钢和碳素工具钢。
1）碳素结构钢。
碳素结构钢的硫、磷的质量分数较高（P≤0.045，S≤0.055），大部分用于工程构，小部分用于机械零件。 以Q235钢在工业上应用最多。（Q195、Q215、Q255、Q275） 2）优质碳素结构钢
这类钢的硫、磷的质量分数≤0.035％，广泛用于较重要的机械零件。
以45号钢应用最广。（08、10、15、20、、、、60、65） 3）碳素铸钢
碳素铸钢是冶炼后直接铸造成毛坯或零件的，适用于形状复杂且
韧性、强度要求较高的零件。 Ψc一般在0.15％～0.60％。
形号例如：ZG200-400（ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570） 4）碳素工具钢
碳素工具钢的含量为0.7％～1.3％
形号例如：T12（T7、T8、T8Mn、T9、T10、、、T13）
3.1.3 合金钢
所谓合金钢是为了改善或提高钢的性能，在碳钢基础上特意地加入一种或数种合金元素所制成的钢，常用的合金元素有Si、Cr、Mn、Ni、W、Mo、Ti和V等。
合金钢根据用途不同可分为三类：合金结构钢，合金工具钢和特殊性能钢。
1）合钢结构钢
①普通低合金钢
7
机械制造基础复习
低合金钢是在低碳钢的基础上，加入少量合金元素发展起来
的。具有良好的焊接性，较好的韧性，塑性，强度显著高于相同碳量的碳钢。
主要牌号：Q295，Q345，Q390、Q420等，其中Q345钢应用最 广泛
主要用于：大桥，巨轮，压力容器 ②渗碳钢
渗碳钢主要用于制造高耐磨性，并承受动载荷的零件。 主要牌号：15、20Cr、20CrMnTi、18Cr2Ni4W 主要用于：齿轮，活塞。
③调质钢
调质钢为中碳成分，经淬火和高温回火调质处理后，且有
高强度和良好韧性，即具有良好的综合力学性能。
主要牌号：45、40Cr、35SiMn、38CrMoAlA 主要用于：传动轴、曲轴。 ④弹簧钢
弹簧钢采用中高碳成分以保证强度，通过淬火中温回火的
热处理，以满足高弹性极限，疲劳极限和足够韧性的要求。 主要牌号:65、65Mn、60Si2Mn、50CrVA
⑤滚动轴承钢
滚动轴承钢是制造各类滚动轴承的滚动体内、外套圈的专用钢。
主要牌号:GCr9、GCr15
2）合金工具钢
合金工具钢主要用于制造刃具、模具和量具等。 ①刃具钢：刃具切削时受切削力作用且切削发热，还会有一定的冲击和震动。 主要牌号:Cr06、9SiCr。
②模具钢：冷模具钢（Cr12、Cr12MoV等）热模具钢（5CrMnMo、5CrNiMo等 ③量具钢：要求较高的硬度（不小于56HRC）和耐磨性。CrWMn的淬透性较高，GCr15耐磨性、尺寸稳定性较好，多用于制造高精度块规，螺旋塞头、千分尺。 3）特殊性能钢
①不锈钢：马氏体型不锈钢（Cr13型，1Cr13应用最广）铁素体型不锈钢（Cr17型，1Cr17应用最广）、奥氏体型不锈钢（18-8型，1Cr18Ni9Ti应用最广）
②耐热钢：耐热钢常分为热化学稳定钢（3Cr18Ni25Si2等)和热强钢（Cr12型、Cr13型、1Cr18Ni9Ti、1Cr17等）。 ③耐磨钢
3.2 铸 铁
铸铁是指Wc为2％～4％的铁碳合金，并且还含有较多的Si、Mn、S、P等元素
3.2.1 铸铁的石墨化
铸铁的石墨化就是铸铁中碳原子析出和形成成石墨的过程。
1）铸铁冷却和加热时的石墨化过程。
8
机械制造基础复习
铸铁冷却时的石墨化过程应包括：从液体中析出一次石墨；由共晶反应而生成的共晶石墨，由奥氏体中析出二次石墨，由共析反应而生成的共析石墨。
铸铁加热时的石墨化过程：亚稳定的渗碳体，当在比较高的温度下长时间加热时会发生分解，产生石黑化，即Fe3C→3Fe+Co。 2）影响铸铁石墨化的因素
① 化学成分的影响
碳、硅、磷对石墨化有不同的影响。其中，碳、硅、磷是促进石墨化的元素，锰、硫是阻碍石墨化的元素。 ② 冷却速度的影响
铸件冷却速度越缓慢，越有利于石墨化过程充分进行。
3.2.2 常用铸铁
1）灰铸铁：灰铸铁牌号是由“HT”
灰铸铁的组织是由片状石墨和钢的基体两部分组成。钢的基体
则可分为铁素体、铁素体+珠光体。珠光体三种。
灰铸铁的性能与普通碳钢相比，具有力学性能低，耐磨性与
消震性好和工艺性能好等特性。
常用的灰铸铁牌号是：HT150、HT200。
2）球墨铸铁：球墨铸铁牌号由“QT”球墨铸铁中石墨呈球状。
球墨铸铁兼有钢的高强度和灰铸铁的优良铸造性能，是一
种有发展
途的铸造合金，用来制造受力复杂、力学性能要求高的铸件。 常用的球墨铸铁牌号是：QT400-15、QT600-3。
3）蠕墨铸铁：蠕墨铸铁的牌号“RuT”其中碳主要以蠕虫状形态存在，其中墨形状介于片状和球状之间。
4）可锻铸铁：可锻铸铁的牌号“KT”及其后的H（表示黑心可锻铸铁）或Z（表示珠光体可锻铸铁）可锻铸铁的石墨呈团絮状。 常用的可锻铸铁牌号是：KTH350-10、KTH450-06。
3.2.3合金铸铁
常用合金铸铁有耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁。
3.3其他合金 3.3.1铝及其合金
1）工业纯铝：工业上使用的纯铝，其纯度为99.7％～98％ 。 工业纯铝的牌号为：1070A、1060‘1050A。
铝具有面心立方晶格，无同素异构转变，熔点为600℃
2）铝合金的分类及热处理特点 3）
9
机械制造基础复习
第4章. 铸造成形 4.1 概 述 4.1.1铸造成形的实质
将熔化的金属或合金浇注到铸型中，经冷却凝固后获得一定形状和性能的零件或毛坯的成形方法称为铸造。 4.1.2铸造成形的主要特点及应用
1.成形方便、适应性强。 2.生产成本低。 3.铸造生产的缺点。
铸件组织粗大，内部常出现缩孔、缩松、气孔、砂眼等缺陷，其力学性能不如同类材料的锻件高。
4.2铸造成形工艺基础
合金的铸造性能主要是指流动性、收缩性、偏析和吸气性等。 4.2.1合金的流动性和充型能力
1.流动性概念
液态金属的流动能力称为流动性。若流动性不好，充型能力就差，铸件容易产生浇不到、冷隔、夹渣、气孔和缩松等缺陷。
2.影响流动性的因素。
1）不同的铸造合金具有不同的流动性。灰铸铁流动性最好，硅黄铜、铝硅合金次之，而铸钢的流动性最差。
2）同种合金中，成份不同的合金具有不同的结晶特点，流动性也不同。 合金结晶温度范围愈宽，液相线和固相线距离愈大，凝固层内表面愈参差不齐，这样流动阻为就愈大，流动性就愈差。
此外，合金液的粘度，结晶潜热、热导率等物理性能也对流动性有影响。
3.合金的充型能力。
合金的充型能力是指液态合金充满铸型腔，获得形状完整、轮廓清晣铸件的能力。若充型能力不足，易产生浇不到、冷隔等缺陷，造成废品。 4.影响充型能力的影素。 （1）铸型的影响。
1）铸型的蓄热能力，即铸型从金属液中吸收和储存热量的能力。 2）铸型温度，提高铸型温度，减少铸型和金属液之间的温差，减缓冷却速度，可提高合金的充型能力。
3）铸型中的气体，在金属液的热作用下，型腔中的气体膨胀、型砂中的水分汽化、有机物燃烧，都将增加型腔内的压力。 （2）浇注条件的影响。
浇注条件主要是指浇注温度和充型压力。
1）浇注温度对合金的充型能力有着决定性的影响。
2）充型压力，液态合金在流动方向上所受的压力越大，其充型能力就越好。
4.2.2合金的收缩
1.合金收缩过程的三个阶段 （1）液态收缩 （2）凝态收缩
10