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。由于低碳鋼強度較低，淬透性差，長時間滲碳后晶粒容易長大，故重要的零件（如汽車、拖拉機齒輪等）都用合金滲碳鋼，它們要求力學性能和可靠性較高。(1)鋼的滲碳方法和特點滲碳是機械制造行業應用最廣泛的一種化學熱處理方法，它是將低碳鋼（滲碳鋼）在富碳的介質中加熱到高溫(一般為900～950℃)，使活性碳原子滲入鋼的

從我國熱處理設備的發展趨勢來看，箱式爐和井式爐在國內熱處理企業還占有40%的比例，其加熱介質為空氣。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生反應，使零件表面出現氧化和脫碳，因此應盡可能采取措施加以避免，有的采用在爐內放入木炭等方法，具有一定的效果。對于只能進行空氣加熱的設備來說，如不采取一定的保護措施，勢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現對鋼鐵零件的加熱，除氧氣外，不含水汽的氫氣對表面沒有影響，但當含水量在0.05%左右時，將會造成

鋼的熱處理應當在還原性氣氛中進行，在加熱過程中能保護工件，免于氧化、脫碳的爐氣即為保護氣氛，作為淬火加熱工序應確保零件的表面狀態沒有發生改變，下面為熱鍛模具、結構鋼零件保護加熱時，通常的保護氣氛的成分詳見表1。表1   部分保護氣氛的成分比例零件在加熱過程中，為保護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，提高了表面質量，同時也省去了酸洗、拋丸或噴砂工序，提高的作業效率、明顯降低了生產成本，因此國內外關于保護氣氛的熱處理爐已經得到了推廣和應用。保護氣氛的種類很多

金屬的化學性能是指在其與其他物質發生反應，生成新物質的性能。一般根據金屬的特性將其分為三個方面，如下所述。(1)耐腐蝕性是指金屬材料在常溫下抵抗氧、水蒸氣及其他化學介質腐蝕破壞作用的能力。金屬在放置和使用過程中如果產生了腐蝕，不僅使金屬材料本身受到損壞，嚴重的腐蝕將造成金屬構件和零件的早期失效，引起重大的質量事故。在現代社會提高金屬材料的耐腐蝕性，不僅能夠節約材料、延長金屬材料的使用壽命，而且可降低事故發生的概率，因此具有重要的經濟意義和社會效益。(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字表示平均含碳量的千分之幾，其余同合金結構鋼的表示方法一致，含碳量大于1%不予標出。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)鍍錫板的結構鍍錫板是由鋼基、錫鐵合金、錫層、氧化膜和油膜五層構成。(2)鍍錫板的性能①機械性能：鍍錫原板要具備一定的機械強度、優良的成型性能好形狀穩定性，能夠經受制作空罐和其他制品的成型加工。用洛氏硬度計測定其硬度拉伸和加彈試驗測定其成型特征，杯突實驗主要測定板料的塑性、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，粗珠光體的力學性能：硬度=130HB, σb≈735MPa, δ≈2

碳是提高鋼的強度和硬度的最有效的元素，根據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，其結合力的強弱依次為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、組織穩定，具有比一般碳鋼更加耐磨的特點，通過適當的冶煉、熱加工和熱處理，以獲得要求的組織、形態、大小和碳化物的分布，就能充分發揮合金元素的作用。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分布于奧氏體和

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

在金屬以及合金中，原子是依靠熱振動而進行規則的運動，從一個位置移動到另一個位置，即完成原子的遷移過程，通常稱為金屬以及合金的擴散。擴散是一個重要的現象，例如合金的均勻化、冷變形金屬的再結晶、鋼的化學熱處理等均是受到擴散過程的影響而完成的。在金屬晶體中的原子永遠在它的平衡位置上進行不停的熱振動，如果金屬中出現成分不均勻而有濃度梯度（或化學梯度）時，原子獲得了該位置的動能，從而發生原子有選擇性的遷移即擴散。金屬的擴散機理有以下幾種觀點。①交換  原子的擴散是通過與周圍原子位置的對換而進行的，該觀點未

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性和成型性，成本低廉，因此廣泛用于機械制造業、交通運輸、冶煉等行業，例如機床床身、民用鑄鐵件、汽車發動機汽缸體、汽缸套、汽車的前粱和后橋、冶金工業中的鋼錠模、模底板、軋輥、軸承座、高壓

鍍鉻薄鋼板又稱鍍鉻無錫鋼板，簡稱鍍鉻板，是為節約用錫而發展的一種鍍錫板代用材料。(1)鍍鉻板的結構鍍鉻板是由鋼基板、鉻層、氧化鉻層和油膜層構成。(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，這薄膜不能保護鋼基免受強酸強堿的侵蝕，但對弱酸弱堿倒是能起保護作用。為保險起見，使用前必須內外涂料。②鍍鉻板對有機涂料的附著力特別好，比鍍錫板對各種涂料的附著力普遍都增加3-6倍。例如環氧酚醛涂料214#，兩涂一烘，在鍍錫板表面附著力5～6MPa時已算良好

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間，得到細小而均勻的奧氏體組織，隨后選擇不同冷卻方式和速度進行冷卻，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、加熱速度和保溫時間對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要求。隨著零件冷卻速度的加大，鋼的強度增加，而塑性和韌性明顯下降，因此把成分相同的材料同時加熱到奧氏體狀態，以不同的冷卻方法淬火處理

采用化學成分介于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，要求除表面硬度大于60HRC外，鋼球整體還應具有一定的韌性。為簡化生產工藝，提高經濟效益，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行水淬，水溫40~60℃，淬火后開裂的鋼球超過50%。1．失效分析對料坯和開裂鋼球的斷面進行了宏觀檢驗。原材料方坯斷面平整，表現出明顯的脆斷特征。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

零件設計時應考慮有利于控制熱處理變形，考慮以下幾點：(1)盡可能避免截面相差懸殊的工件結構圖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；水淬油冷，則甲處變形嚴重。后改為圖2所示結構，冷卻易于均勻。這時采用堿浴淬火，獲得了均勻的硬度，并克服了甲處變形嚴重的缺點。圖1       模具                        

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

根據生產工藝特點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化的和熱處理能強化的鋁合金。(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，應用范圍有所不同。形變鋁合金經過軋制、擠壓等熱態和冷態的壓力加工，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，具有適中的強度和優良的塑性，良好的耐蝕性等。是可進行熱處理強化的鋁合金，用于制作耐蝕性好的容器、油箱、深沖零件等。其牌號用“LF”+一組

該類鋼均為高級優質合金鋼，其鋼號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性能，保證有耐腐蝕性能的特殊鋼種，根據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%，多用于制作氣輪機葉片、硝酸工廠和食品企業的設備等。b．馬氏體型不銹鋼  為含碳較高的鉻不銹鋼，熱處理

鋼與鑄鐵是在機械制造中應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合成機械混合物等，鐵碳合金中出現以下幾種基本組織。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量越多，碳在α-Fe中的溶解度

(1)晶體結構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，此時擴散系數減小，原子的擴散會異常地困難。而金屬中出現空位或點缺陷，則原子擴散的阻力減小，原子的遷移速度加快，擴散速度增大。實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的擴散系數比α-Fe小。(2)原子的尺寸在固溶體中溶質與溶劑的原子尺寸差越大，則畸變能增大，使原子處于不穩定的狀態，原子的擴散阻力減小，從而加快了擴散的速度。(3)擴散系數和溫度原子的擴散規律為隨溫度的升高擴散系數增大，也就是說溫度升高，擴