钢的热处理应当在还原性气氛中进行，在加热过程中能保护工件，免于氧化、脱碳的炉气即为保护气氛，作为淬火加热工序应确保零件的表面状态没有发生改变，下面为热锻模具、结构钢零件保护加热时，通常的保护气氛的成分详见表1。表1   部分保护气氛的成分比例零件在加热过程中，为保护零件免于氧化和脱碳，在具有还原性的气氛中完成热处理，可以获得无氧化、不脱碳的光亮表面，提高了表面质量，同时也省去了酸洗、抛丸或喷砂工序，提高的作业效率、明显降低了生产成本，因此国内外关于保护气氛的热处理炉已经得到了推广和应用。保护气氛的种类很多

金属的化学性能是指在其与其他物质发生反应，生成新物质的性能。一般根据金属的特性将其分为三个方面，如下所述。(1)耐腐蚀性是指金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他化学介质腐蚀破坏作用的能力。金属在放置和使用过程中如果产生了腐蚀，不仅使金属材料本身受到损坏，严重的腐蚀将造成金属构件和零件的早期失效，引起重大的质量事故。在现代社会提高金属材料的耐腐蚀性，不仅能够节约材料、延长金属材料的使用寿命，而且可降低事故发生的概率，因此具有重要的经济意义和社会效益。(2)抗氧化性是指金属材料在加热过程中抵抗氧化作用的能力，一般而言金

合金工具钢采用一位数字表示平均含碳量的千分之几，其余同合金结构钢的表示方法一致，含碳量大于1%不予标出。该类钢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钢中的冷作模具钢和热作模具钢，这两类钢在工具制造业中占有重要的位置。冷作模具钢可承受很大的压力、弯曲力、冲击负荷和摩擦，具有高的硬度、良好的耐磨性、一定的韧性和抗疲劳强度、高的淬透性。小型模具多用低合金工具钢，大型模具采用Cr12、Cr12MoV等高碳高铬工具钢，它们具有高的硬度和耐磨性以及热处理微变形性；热作模具钢在高温下工作，承受很

镀锡薄钢板简称镀锡板，俗称马口铁，是两面镀有锡的低碳薄钢板。以热浸工艺镀锡的称热浸镀锡板；以电镀工艺镀锡的称电镀锡板。电镀锡板未加涂料的称电素铁；电镀锡板加上涂料的称涂料镀锡板（涂料铁）。(1)镀锡板的结构镀锡板是由钢基、锡铁合金、锡层、氧化膜和油膜五层构成。(2)镀锡板的性能①机械性能：镀锡原板要具备一定的机械强度、优良的成型性能好形状稳定性，能够经受制作空罐和其他制品的成型加工。用洛氏硬度计测定其硬度拉伸和加弹试验测定其成型特征，杯突实验主要测定板料的塑性、延展性。耐蚀性是镀锡板最重要的性能。镀锡板大量用作食品

铁碳相图中基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、石墨、珠光体。其中室温相有铁素体、渗碳体、珠光体、石墨，奥氏体是高温相。室温相铁素体是软韧的相，其基本力学性能：σb=10~24MPa，σs=10~18MPa，硬度=50~80HB，δ=30%~50%，ψ=70%~80%，ak=160~200J/cm2。渗碳体是脆性相，其基本力学性能：硬度=800HB，δ≈0。珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间，取决于珠光体得分散程度，粗珠光体的力学性能：硬度=130HB, σb≈735MPa, δ≈2

碳是提高钢的强度和硬度的最有效的元素，根据合金元素与钢中碳的作用，分为碳化物形成元素和非碳化物形成元素两大类。碳化物形成元素是可以形成各种类型的碳化物，其结合力的强弱依次为Ti、Zr、V、Nb、W、Mo、Cr、Mn和Fe等，除了形成Fe3C外，合金元素与碳结合形成特殊碳化物。合金碳化物有的比渗碳体硬度高、组织稳定，具有比一般碳钢更加耐磨的特点，通过适当的冶炼、热加工和热处理，以获得要求的组织、形态、大小和碳化物的分布，就能充分发挥合金元素的作用。非碳化物形成元素在钢中不能与碳化合，它们通常以原子的状态分布于奥氏体和

铝合金在刚淬火后，强度和硬度并不高，塑性很好；但放置几天后，强度和硬度会显著提高，而塑性则明显下降。铝合金的这种淬火后力学性能随时间延长而显著提高的现象，称为时效硬化现象，这一过程称为时效。铝没有同素异构转变，在近铝端处亦没有共析转变，只有固态溶解度随温度变化的曲线。将铝合金固溶处理时，高温下的过饱和α固溶体被原封不动地保留到室温。但是这种过饱和固溶体在室温下处于不平衡状态，有脱溶分解和析出强化相而趋于稳定的倾向。随着时间的延长，强化相逐渐脱溶而使合金强度硬度提高，即所谓时效硬化。时效有自然时效和人工时效两种方式。

在金属以及合金中，原子是依靠热振动而进行规则的运动，从一个位置移动到另一个位置，即完成原子的迁移过程，通常称为金属以及合金的扩散。扩散是一个重要的现象，例如合金的均匀化、冷变形金属的再结晶、钢的化学热处理等均是受到扩散过程的影响而完成的。在金属晶体中的原子永远在它的平衡位置上进行不停的热振动，如果金属中出现成分不均匀而有浓度梯度（或化学梯度）时，原子获得了该位置的动能，从而发生原子有选择性的迁移即扩散。金属的扩散机理有以下几种观点。①交换  原子的扩散是通过与周围原子位置的对换而进行的，该观点未

铸铁是指含碳量大于2.11%的铁碳合金，含碳量在2.11%～6. 67%铁碳合金称为生铁。钢与铁的主要区别在于含碳量的不同，钢的含碳量在0. 20%～2.11%，而合金钢则是在碳钢中加入合金元素构成的钢种，如铬、钨、钼、钒、钛、锰、硅等合金元素。铸铁中含有硅、锰、硫、磷等元素，常用铸铁的含碳量在2.5%～4.0%。其本身具有良好的流动性和成型性，成本低廉，因此广泛用于机械制造业、交通运输、冶炼等行业，例如机床床身、民用铸铁件、汽车发动机汽缸体、汽缸套、汽车的前粱和后桥、冶金工业中的钢锭模、模底板、轧辊、轴承座、高压

镀铬薄钢板又称镀铬无锡钢板，简称镀铬板，是为节约用锡而发展的一种镀锡板代用材料。(1)镀铬板的结构镀铬板是由钢基板、铬层、氧化铬层和油膜层构成。(2)镀铬板的性能和使用情况①镀铬板的抗蚀性能比镀锡板稍差。镀铬板的铬层和氧化铬层厚度比镀锡板锡层和氧化膜层大20多倍，这薄膜不能保护钢基免受强酸强碱的侵蚀，但对弱酸弱碱倒是能起保护作用。为保险起见，使用前必须内外涂料。②镀铬板对有机涂料的附着力特别好，比镀锡板对各种涂料的附着力普遍都增加3-6倍。例如环氧酚醛涂料214#，两涂一烘，在镀锡板表面附着力5～6MPa时已算良好

零件热处理的主要目的是获得所需要的金相组织和性能。将钢加热到一定温度和保温一定的时间，得到细小而均匀的奥氏体组织，随后选择不同冷却方式和速度进行冷却，可得到的组织和性能有很大的差异。因此掌握奥氏体在各种冷却速度下的组织转变特征，能帮助我们选择合适的冷却方法。钢的加热方式、加热速度和保温时间对奥氏体的晶粒度影响很大，因此在具体的零件的热处理过程中要采取合理的措施，确保零件满足热处理的技术要求。随着零件冷却速度的加大，钢的强度增加，而塑性和韧性明显下降，因此把成分相同的材料同时加热到奥氏体状态，以不同的冷却方法淬火处理

采用化学成分介于T7~T8钢的热轧方坯(90mm×90mm×120mm)锻制直径小于120mm钢球用于球磨机，要求除表面硬度大于60HRC外，钢球整体还应具有一定的韧性。为简化生产工艺，提高经济效益，采用锻后余热淬火热处理。钢球初锻温度为1050℃，终锻温度为850℃。锻后利用锻造余热进行水淬，水温40~60℃，淬火后开裂的钢球超过50%。1．失效分析对料坯和开裂钢球的断面进行了宏观检验。原材料方坯断面平整，表现出明显的脆断特征。开裂钢球的断裂面位于钢球的中心面上。断面中间为木纹状断口，而在

零件设计时应考虑有利于控制热处理变形，考虑以下几点：(1)尽可能避免截面相差悬殊的工件结构图1为一模具，材料为T10A，硬度要求58~62HRC。采用碱浴冷却，则乙处有软点；水淬油冷，则甲处变形严重。后改为图2所示结构，冷却易于均匀。这时采用碱浴淬火，获得了均匀的硬度，并克服了甲处变形严重的缺点。图1       模具                        

钛合金淬火和时效热处理的目的是提高钛合金的强度和硬度。α钛合金和含β稳定化元素较少的（α+β）钛合金，自β相区淬火时，发生无扩散型的马氏体转变r→α′。α′为B稳定化元素在α-Ti中的过饱和固溶体。α′马氏体与α的晶体结构相同，具有密排六方晶格。α′硬度低、塑性好，是一种不平衡组织，加热时效时分解成α相和β相的混合物，强度、硬度升高。β钛合金和含稳定化元素较多的（α+β）钛合金，淬火后β相变成介稳定的β相，加热时效时，介稳定β相析出弥散的α相，使合金的强度和

根据生产工艺特点铝合金分为形变铝合金和铸造铝合金两种，而形变铝合金又有热处理不可强化的和热处理能强化的铝合金。(1)形变铝合金它可分为防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金和锻铝合金等，它们具有各自的特点，应用范围有所不同。形变铝合金经过轧制、挤压等热态和冷态的压力加工，制成板、棒、线、管等各种型材。①防锈铝合金  属于铝-锰系和铝-镁系合金，具有适中的强度和优良的塑性，良好的耐蚀性等。是可进行热处理强化的铝合金，用于制作耐蚀性好的容器、油箱、深冲零件等。其牌号用“LF”+一组

该类钢均为高级优质合金钢，其钢号的表示方法同合金工具钢和高速工具钢一致，如5Cr21Mn9Ni4N、1Cr18Ni9Ti、1Cr23Ni13等。特殊性能钢按性能分为不锈耐酸钢、耐热钢两类。①不锈耐酸钢  是一类有一定的力学性能，保证有耐腐蚀性能的特殊钢种，根据金相组织的类型分为以下五种。a．铁素体型不锈钢  为低碳铬不锈钢，含碳量低，含铬量在13%~15%，多用于制作气轮机叶片、硝酸工厂和食品企业的设备等。b．马氏体型不锈钢  为含碳较高的铬不锈钢，热处理

钢与铸铁是在机械制造中应用最为广泛的金属材料，尽管钢铁的种类多、成分各不相同，但其共同点是以铁和碳两种元素为主而组成的铁碳合金。Fe-Fe3C相图是表示在极其缓慢加热（或冷却）情况下，不同成分的铁碳合金在不同温度下具有的状态或组织的图形，在铁碳合金中，碳可以溶解在铁中形成固溶体，也可与铁组成化合物，而化合物与固溶体还可结合成机械混合物等，铁碳合金中出现以下几种基本组织。①铁素体F  是碳溶解于α-Fe品格间隙中形成的间隙固溶体，为体心立方晶格，含碳量愈低则铁素体的数量越多，碳在α-Fe中的溶解度

(1)晶体结构它反映了原子在空间中的排列情况，如果排列的密度大，则原子迁移需要克服的阻力增大，此时扩散系数减小，原子的扩散会异常地困难。而金属中出现空位或点缺陷，则原子扩散的阻力减小，原子的迁移速度加快，扩散速度增大。实践证明面心立方晶格与体心立方晶格相比排列密度大，因此γ-Fe的扩散系数比α-Fe小。(2)原子的尺寸在固溶体中溶质与溶剂的原子尺寸差越大，则畸变能增大，使原子处于不稳定的状态，原子的扩散阻力减小，从而加快了扩散的速度。(3)扩散系数和温度原子的扩散规律为随温度的升高扩散系数增大，也就是说温度升高，扩

金属材料的固有属性即物理性能，其主要包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等，它是金属材料的基本性能，下面小编分别加以介绍。(1)密度是指物质单位体积的质量，单位为g/cm³（或kg/m³）。它是金属材料的特性之一，不同金属材料的密度是有区别的，密度越大则质量愈大。常用金属材料的密度见表1-1所列，通常将密度小于5×10³kg/m³的金属称为轻金属，密度大于5×10³kg/m³的金属称为重金属。测量金属的密度可以鉴别和确定某

金属材料的强度力学性能是指金属材料在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力，强度的大小用应力来表示。依据载荷作用方式的差异，强度又分为抗拉强度(σb)、抗压强度（σbc）、抗弯强度(σbb)、抗剪强度(τb)和抗扭强度(τt)等几种，在多数情况下以抗拉强度作为判别金属材料强度高低的指标。抗拉强度是通过拉伸试验而测定的，拉伸试验用静拉力对标准试样进行的轴向拉伸，同时测量连续的力和相应的伸长，直到断裂为止。根据测定的数值即可求出有关的力学性能。①屈服强度（或屈服点）  试样在拉伸过程中，在外力不再增加