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机械制造基础
第一部分工程材料与热处理
第二章金属的组织结构
第一节金属的晶体结构与结晶
常见金属的晶体结构： 1、体心立方晶格； 2、面心立方晶格； 3、密排立方晶格金属的结晶过程就是由晶核的形成和晶粒的长大两个基本过程组成的。晶粒越细小，金属的强度、硬度越高，塑性、韧性越好。在不同的温度区间，金属的晶体结构具有不同的晶格类型，称为同素异晶转变同素异晶转变，是金属的一个重要性能。凡是具有同素异晶转变的金属及其合金。都可以用热处理的方法改变其性能
合金—是由两种或两种以上的金属或金属与非金属组成的。合金在固态时，合金组元互相溶解，即在某组元的晶格中含有其它组元的原子，这种新相称为固溶体金属化合物一般具有较复杂的晶体结构，熔点高，性能硬而脆。塑性、韧性几乎为零，所以很少单独使用。
当合金中含有金属化合物时，将使合金强度、硬度和耐磨性提高，而塑性降低。因此，化合物是许多合金材料的重要强化相，与固溶体适当配合，可提高金属的综合力学性能。
在合金中，由两或两种以上的相按一定的质量分数组成的物质叫做机械混合物。铁碳合金的基本组织： 1 ．铁素体（ F） 2 ．奥氏体（ A） 3 ．渗碳体（ Fe3C）
4．珠光体（ P）
1. 工业纯铁3 c< %
2. 钢3 c<（〜） % （亚共析、共析、过共析钢）
3. 白口铁3 c= （〜） % （亚共晶、共晶、过共晶白口铁）如图
300
240
200
s co H
100
0L
Id
200
160
120
80
40
ak
(J
Wc/%
3 2-20
含碳■对碳钢力学性能的影响
300
240
300
240
第四节碳钢、铸铁
杂质对碳钢性能的影响：锰，硅，硫，磷的影响，
1. 按钢中含碳量分有：
1）低碳钢；2）中碳钢；3 ）高碳钢。
2. 按冶金性质分有：
3. 按用途分有：
1）碳素结构钢；2）碳素工具钢。（属高碳钢）
1. 碳素结构钢；①牌号女口： Q235AF
低碳钢和中碳钢
2. 优质碳素结构钢
08、10、45等数字，表示钢中含碳质量份数的万倍。上面牌号即表示钢中含碳量分别为 %、
%、%等，
3.
碳素工具钢；
① 牌号用字母“ T” （ “碳”的汉语拼音首字母）+数字（数字表示钢中含碳量的千倍）。如T8,
表示含碳质量分数为 %的“碳”素工具钢。
② 用途：主要用于制造各种低速的***、工具、量具和模具。
4. 铸造碳钢在生产中有的零件形状复杂、力学性能要求高，难以用锻压或切削加工方法来制成。通常采用碳钢铸造。
①牌号女口： ZG270-500
由于铸钢中含碳量在（0. 15~ ）%范围内。
铸铁是指由铁、碳、硅组成的合金系的总称
铸铁分三类：
灰口铸铁：是工业上最常用的铸铁，按石黑存在的形式又分灰铸铁；球墨铸铁；可锻铸和里蠕墨铸铁。
白口铸铁碳主要以渗体存在
3 •白口铸铁，另一部分以渗碳体存在灰铸铁的牌号女口： HT200
6. 球墨铸铁
球墨铸铁的牌号如QT600-3
7. 可锻铸铁
3）可锻铸铁的牌号及应用
女口：“ KTH'表示“黑”心“可”锻铸“铁”；“ KTZ'表示“珠”光体“可”锻铸
“铁”；“ KTZ550- 4”
蠕墨铸铁的牌号如RUT420
團2-21 Ft-Fe, C相屬与热加工工艺規范的关系
铸跌温区
D
L一铸鉄成分
2,11
3
热处理 *温区
727
纟
铸钢成分 0
勰轧温一1218
wc/%
ffi 2-21 F^
第三章钢的热处理
热处理的定义：将固态金属采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构与
性能的工艺。
钢的热处理不仅可以改善其组织和性能，还可以改善其加工性能。更重要的是赋于零件的最终性能的关键工序。
将热处理工艺分为两类。整体热处理：包括退火、正火、淬火和回火等。表面热处理：包括表面淬火、渗碳、渗氮、碳氮共渗。
任何热处理过程都是由加热、保温和冷却三个阶段组成的
Wc/%
3-2
1R在加煤和冷却时的相变点
A
E
XV/%
ffl 3-2 钢在加热和冷却时的相变点