耐熱鋼是指在高溫下具有較好的抗氧化性并兼有高溫強(qiáng)度的鋼。它主要用于制造動(dòng)力機(jī)械（如內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)），鍋爐，石油、化工設(shè)備及航空航天設(shè)備中某些在高溫下工作的零件或構(gòu)件。(1)高溫抗氧化性  金屬的高溫抗氧化性是指在高溫下金屬表面能迅速氧化形成一層致密的氧化膜，使金屬不再繼續(xù)氧化。一般鋼鐵材料在570℃以上的溫度下表面容易氧化，這主要是由于在較高溫度下鋼表面生成疏松多孔的FeO，氧原子容易通過FeO向鋼的內(nèi)部進(jìn)行擴(kuò)散，使其不斷被氧化，溫度越高，氧化速度越快，致使零件被破壞。為了提高鋼材在高

鋼從奧氏體狀態(tài)冷至Ms點(diǎn)以下所用的冷卻介質(zhì)叫做淬火冷卻介質(zhì)。淬火冷卻介質(zhì)冷卻能力越大，鋼的冷卻速度越快，越容易超過鋼的臨界冷卻速度，則工件越容易淬透，淬透層的深度越深。但是，冷卻速度過大將產(chǎn)生巨大的淬火應(yīng)力，易于使工件產(chǎn)生變形或開裂。650℃以上應(yīng)當(dāng)緩慢冷卻，以盡量降低淬火熱應(yīng)力。650~400℃之間應(yīng)當(dāng)快速冷卻，以通過過冷奧氏體最不穩(wěn)定的區(qū)域，避免發(fā)生珠光體或貝氏體轉(zhuǎn)變。在400℃以下Ms點(diǎn)附近的溫度區(qū)域，應(yīng)當(dāng)緩慢冷卻以盡量減小馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)產(chǎn)生的組織應(yīng)力。常用淬火冷卻介質(zhì)有水、鹽水或堿水溶液及各種礦物油等，其冷卻

控制軋制和控制冷卻工藝是一項(xiàng)節(jié)約合金，簡(jiǎn)化工序，節(jié)約能源消耗的先進(jìn)軋鋼技術(shù)。它能通過工藝手段充分挖掘鋼材潛力，大幅度提高鋼材綜合性能。由于它具有形變強(qiáng)化和相變強(qiáng)化的綜合作用，所以既能提高鋼材強(qiáng)度又能改善鋼材的韌性和塑性?？刂栖堉? Controlled rolling)是在熱軋過程中通過對(duì)金屬加熱制度、變形制度和溫度制度的合理控制，使熱塑性變形與固態(tài)相變結(jié)合，以獲得細(xì)小晶粒組織，使鋼材具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能的軋制新工藝。對(duì)于低碳鋼、低合金鋼來說，采用控制軋制工藝主要是通過控制工藝參數(shù)，細(xì)化變形奧氏體晶粒，經(jīng)過奧氏體

(1)力學(xué)性能 灰鑄鐵的組織相當(dāng)于以鋼為基體再加片狀石墨。基體中含有比鋼更多的硅、錳等元素，這些元素可溶入鐵素體而使基體強(qiáng)化，因此其基體的強(qiáng)度與硬度不低于相應(yīng)的鋼。片狀石墨的強(qiáng)度、塑性、韌性幾乎為零，可近似地把它看成是一些微裂紋，它不僅割裂了基體組織的連續(xù)性，縮小了基體承受載荷的有效截面，而且在石墨的尖端容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，當(dāng)鑄鐵件受拉力或沖擊力作用時(shí)容易產(chǎn)生脆斷。因此，灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、塑性、韌性遠(yuǎn)比相同基體的鋼低很多。鑄鐵中石墨片的數(shù)量越多、石墨片越粗大、分布越不均勻，對(duì)基體的割裂作用和應(yīng)力集

鑄鐵中的碳原子以石墨形式析出的過程稱為石墨化。鑄鐵的石墨化可以按照Fe-G相圖，由液態(tài)和固態(tài)中直接生成石墨；也可以按照Fe-Fe3C相圖結(jié)晶出滲碳體，隨后滲碳體在一定條件下分解出石墨?，F(xiàn)以過共晶合金的鐵液為例，當(dāng)它以極緩慢的速度冷卻，并全部按Fe-G相圖進(jìn)行結(jié)晶時(shí)，鑄鐵的石墨化過程可分為以下三個(gè)階段。第一階段石墨化。是指從過共晶鐵液中析出一次石墨和在共晶轉(zhuǎn)變時(shí)析出共晶石墨，以及由一次滲碳體及共晶滲碳體在高溫下分解析出石墨的過程。第二階段石墨化。從共晶結(jié)晶至共析結(jié)晶階段，稱二次結(jié)晶階段。包括奧氏體沿E′S

鑄鐵是碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.11%的鐵合金，是將鑄造生鐵（部分煉鋼生鐵）在爐中重新熔化，并加入鐵合金、廢鋼、回爐鐵調(diào)整成分而得到的。鑄鐵由于其生產(chǎn)設(shè)備、熔煉工藝簡(jiǎn)單，且價(jià)格低廉，并具有優(yōu)良的鑄造性能、可加工性、減摩性及減振性等一系列性能特點(diǎn)，因此，是目前應(yīng)用最廣泛的鑄造合金。特別是近年來由于稀土鎂球墨鑄鐵的發(fā)展，更進(jìn)一步打破了鋼與鑄鐵的使用界限，不少過去是使用碳素鋼和合金鋼制造的零件如今已成功地用球墨鑄鐵來代替，這不僅節(jié)約了大量的優(yōu)質(zhì)鋼材，同時(shí)還大大降低了生產(chǎn)成本，從而使鑄鐵的應(yīng)用范圍更為廣泛。鑄鐵中的碳是以化合態(tài)的滲

某些機(jī)器零件在復(fù)雜應(yīng)力條件下工作時(shí)，表面和心部承受不同的應(yīng)力狀態(tài)，往往要求零件表面和心部具有不同的性能。為此，除上述整體熱處理外，還發(fā)展了表面熱處理技術(shù)，其中包括只改變工件表面層組織的表面淬火工藝和既改變工件表面層組織，又改變表面化學(xué)成分的化學(xué)熱處理工藝。表面淬火是將工件快速加熱到淬火溫度，然后迅速冷卻，僅使表面層獲得淬火組織的熱處理方法。齒輪、凸輪、曲軸及各種軸類等零件在扭轉(zhuǎn)、彎曲等交變載荷下工作，并承受摩擦和沖擊，其表面要比心部承受更高的應(yīng)力。因此，要求零件表面具有高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，要求心部具有一定的強(qiáng)度

為了提高鋼的耐蝕性主要采取以下三種措施。(1)形成鈍化膜在鋼中加入大量的合金元素（常用鉻），使金屬表面形成一層致密的、牢固的氧化膜（如Cr2O3等），使鋼與外界隔絕而阻止進(jìn)一步氧化。(2)提高電極電位在鋼中加入大量合金元素，使鋼基體（鐵素體、奧氏體、馬氏體）的電極電位顯著提高，從而提高其抵抗電化學(xué)腐蝕的能力。常加入的合金元素有鉻、鎳、硅等。(3)形成單相組織在鋼中加入大量鉻或鉻合金元素，使鋼能形成單相的鐵素體或奧氏體組織，以阻止形成微電池，從而顯著提高其耐蝕性。

銅和銅合金的焊接可用焊條電弧焊、氣焊、埋弧焊、氬弧焊、氣體保護(hù)焊、等離子弧焊、電子束焊等方法進(jìn)行。由于銅的電阻很小，不宜采用電阻焊方法。焊接紫銅和青銅時(shí)，采用氬弧焊能有效地保證質(zhì)量。因?yàn)闅寤『改鼙Ｗo(hù)熔池不被氧化，而且熱源熱量集中，能減少變形，并保證焊透。焊接時(shí)，可用特制的含硅、錳等脫氧元素的紫銅焊絲進(jìn)行焊接，也可用一般的紫銅絲或從焊件上剪料作焊絲，但此時(shí)必須使用熔劑來溶解銅的氧化物，以保證焊接質(zhì)量。焊接紫銅和錫青銅所用熔劑主要成分為硼砂和硼酸，焊接鋁青銅時(shí)所用溶劑主要成分是氯化物和氟化物。氣焊時(shí)應(yīng)采用嚴(yán)格的中性焰，

工業(yè)上用于焊接的有紫銅、黃銅和青銅。與低碳鋼相比，焊接性較差，其焊接特點(diǎn)如下。(1)難熔合  銅及銅合金的導(dǎo)熱性很強(qiáng)，焊接時(shí)熱量很快從加熱區(qū)傳導(dǎo)出去，導(dǎo)致焊件溫度難以升高，金屬難以熔化，填充金屬與母材不能良好熔合。另外，由于流動(dòng)性好，造成焊縫成形能力差。(2)易變形開裂  銅及銅合金的線膨脹系數(shù)及收縮率都較大，并且由于導(dǎo)熱性好，使焊接熱影響區(qū)變寬，導(dǎo)致焊件易產(chǎn)生較大的變形。另外，銅及銅合金在高溫液態(tài)下極易氧化，生成的氧化銅與銅形成低熔點(diǎn)共晶體沿晶界分布，使焊縫的塑性和韌性顯著

大多數(shù)熱處理過程，首先必須把鋼加熱到奧氏體狀態(tài)，然后以適當(dāng)?shù)姆绞嚼鋮s以獲得所期望的組織和性能。通常把鋼加熱獲得奧氏體的轉(zhuǎn)變過程稱為“奧氏體化”。加熱時(shí)形成的奧氏體的化學(xué)成分、均勻化程度及晶粒大小以及加熱后溶入奧氏體中的碳化物等過剩相的數(shù)量和分布狀況，直接影響鋼在冷卻后的組織和性能。因此，研究鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律，控制加熱規(guī)范以改變鋼在高溫下的組織狀態(tài)，對(duì)于充分挖掘鋼材性能潛力、保證熱處理產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。共析鋼中奧氏體的形成由下列四個(gè)基本過程組成：奧氏體形核、奧氏體長(zhǎng)大、剩余滲碳體溶

(1)合金元素對(duì)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖的影響  大多數(shù)合金元素（除鈷外）均能溶入奧氏體，使原子的擴(kuò)散速度降低，奧氏體穩(wěn)定性增大，使等溫轉(zhuǎn)變圖位置右移，臨界冷卻速度減小，鋼的淬透性提高。通常合金鋼采用冷卻能力較低的淬火冷卻介質(zhì)淬火（如油冷），就可以得到馬氏體組織，從而減小零件的淬火變形和開裂傾向。合金元素不僅使等溫轉(zhuǎn)變圖位置右移，而且對(duì)等溫轉(zhuǎn)變圖形狀也有影響。含有非碳化物形成元素及弱碳化物形成元素的低合金鋼，其等溫轉(zhuǎn)變圖形狀與碳素鋼相似，具有一個(gè)鼻尖。當(dāng)碳化物形成元素溶入奧氏體后，由于它們對(duì)推遲珠光

鋼的熱處理工藝就是通過加熱、保溫和冷卻的方法改變鋼的組織結(jié)構(gòu)以獲得工件所要求性能的一種熱加工技術(shù)。鋼在加熱和冷卻過程中的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律為制定正確的熱處理工藝提供了理論依據(jù)，為使鋼滿足性能要求，其熱處理工藝參數(shù)的確定必須符合鋼的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律。根據(jù)加熱、冷卻方式及獲得的組織和性能的不同，熱處理工藝可分為普通熱處理（退火、正火、淬火和回火）、表面熱處理（表面淬火和化學(xué)熱處理）及形變熱處理等。按照熱處理在零件整個(gè)生產(chǎn)工藝過程中位置和作用的不同，熱處理工藝又分為預(yù)備熱處理和最終熱處理。退火和正火是生產(chǎn)上應(yīng)用很廣泛的預(yù)備熱處理工

1、加熱溫度的確定淬火加熱溫度的選擇應(yīng)以得到細(xì)小均勻的奧氏體晶粒為原則，以便淬火后獲得細(xì)小的馬氏體組織。淬火溫度主要根據(jù)鋼的臨界點(diǎn)確定，亞共析鋼通常加熱至Ac3以上30~50℃，共析鋼、過共析鋼加熱至Ac1以上30~50℃。亞共析鋼淬火加熱溫度若在Ac1～Ac3之間，則淬火組織中除馬氏體外，還保留一部分鐵素體，使鋼的硬度和強(qiáng)度降低。但淬火溫度也不能超過Ac3點(diǎn)過高，以防奧氏體晶粒粗化。對(duì)于低碳鋼、低碳低合金鋼，如果采用加熱溫度略低于Ac3點(diǎn)的亞溫淬火，則可獲得鐵素體加馬氏體(5%~20%)雙相組織，既可保證鋼的一定

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正火是將鋼加熱到Ac3（或Accm）以上適當(dāng)溫度，保溫以后在空氣中冷卻得到珠光體型組織（一般為索氏體）的熱處理工藝。與完全退火相比，二者的加熱溫度相同，但正火冷卻速度較快，轉(zhuǎn)變溫度較低。因此，相同鋼材正火后，鐵素體量較少，珠光體組織較細(xì)，鋼的強(qiáng)度、硬度也較高，塑性、韌性較好，綜合力學(xué)性能較高.  正火過程的實(shí)質(zhì)是完全奧氏體化加偽共析轉(zhuǎn)變。當(dāng)鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為wc=0.6%~1. 4%時(shí)，正火組織中不出現(xiàn)先共析相，只有偽共析珠光體或索氏體。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)wc小于0.6%的鋼，正火后除了偽共析體外，還有少量鐵素

生產(chǎn)上退火和正火熱處理工藝的選擇應(yīng)當(dāng)根據(jù)鋼種，冷、熱加工工藝，零件的使用性能及經(jīng)濟(jì)性綜合考慮。碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)wc<0.25%的低碳鋼，通常采用正火代替退火。因?yàn)檩^快的冷卻速度可以防止低碳鋼沿晶界析出游離的三次滲碳體，從而提高沖壓件的冷變形性能，用正火可以提高鋼的硬度，改善低碳鋼的可加工性。wc=0.25%~0.5%的中碳鋼也可用正火代替退火，雖然接近上限碳含量的中碳鋼正火后硬度偏高，但尚能進(jìn)行切削加工，而且正火成本低、生產(chǎn)率高。wc=0.5%~0.75%的鋼，因含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，正火后的硬度顯著高于退火的情況，難

工業(yè)使用的鋼鐵材料中非合金鋼占有重要地位。碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.0218%~2.11%范圍內(nèi)的鐵碳合金為碳素鋼。碳素鋼除以鐵、碳為主要元素外，還含有少量的錳、硅、硫、磷等常存雜質(zhì)。由于碳素鋼容易冶煉，價(jià)格低廉，工藝性好，具有較好的使用性能，能滿足許多場(chǎng)合的需要，因而在機(jī)械工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。鋼是通過鐵礦石、生鐵或廢鐵冶煉而來的，由于原料和冶煉工藝的原因，碳素鋼中除鐵與碳兩種元素外，不可避免地還存有雜質(zhì)元素。對(duì)鋼的性能影響較大的雜質(zhì)元素有錳、硅、硫、磷等四種，稱為常存雜質(zhì)。它們對(duì)鋼的性能有一定影響，尤其是后兩種，是生產(chǎn)中

1)氧化和脫碳及其防止措施。淬火加熱時(shí)，鋼件與周圍加熱介質(zhì)相互作用往往會(huì)產(chǎn)生氧化和脫碳等缺陷。氧化使工件尺寸減小，表面粗糙度增大，并嚴(yán)重影響淬火冷卻速度，進(jìn)而使淬火工件出現(xiàn)軟點(diǎn)或硬度不足等新的缺陷。工件表面脫碳會(huì)降低淬火后鋼的表面硬度、耐磨性，并顯著降低其疲勞強(qiáng)度。因此，淬火加熱時(shí)，在獲得均勻化奧氏體的同時(shí)，必須注意防止氧化和脫碳現(xiàn)象。在空氣介質(zhì)爐中加熱時(shí)，防止氧化和脫碳最簡(jiǎn)單的方法是在爐子升溫加熱時(shí)向爐內(nèi)加入無水分的木炭，以改變爐內(nèi)氣氛，減少氧化和脫碳。此外，采用鹽爐加熱、用鑄鐵屑覆蓋工件表面，或是在工件表面熱涂

(1)足夠高的屈服強(qiáng)度及良好的塑性、韌性  采用普通低合金結(jié)構(gòu)鋼的主要目的是，減輕金屬結(jié)構(gòu)的重量，提高可靠性。因此，要求其有較高的屈服強(qiáng)度，較低的脆性轉(zhuǎn)折溫度，良好的室溫沖擊韌度和塑性。在普通低合金鋼中加入合金元素（主要是錳、硅）強(qiáng)化鐵素體，加入鋁、釩、鈦等細(xì)化鐵素體晶粒，增加珠光體量，以及加入能形成碳化物、氮化物的合金元素（釩、鈮、鈦），使細(xì)小化合物從固溶體中析出，產(chǎn)生彌散強(qiáng)化作用。所以低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼在熱軋或正火后具有高的強(qiáng)度，其屈服強(qiáng)度一般在300MPa以上，當(dāng)錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)WMn<