常用冷作模具钢的牌号、化学成分、热处理及用途如下。1)低合金冷作模具钢。这类钢的优点是价格便宜，加工性能好，能基本上满足模具的工作要求。其中应用较广泛的钢号有9Mn2V、9SiCr、CrWMn和GCr15等，与碳素工具钢相比，低合金模具钢具有较高的淬透性、较好的耐磨性和较小的淬火变形，因其耐回火性较好而可在稍高的温度下回火，故综合力学性能较佳，常用来制造尺寸较大、形状较复杂、精度较高的模具。2) Cr12型冷作模具钢。Cr12型模具钢是目前较常用的冷作模具钢，相对于碳素工具钢和低合金工具钢来说，这类钢具有更高的淬透

蠕墨铸铁的力学性能，介于基体组织相同的优质灰铸铁和球墨铸铁之间。当化学成分一定时。这类铸铁的强度比灰铸铁高，破坏时应变较大，具有一定的韧性。又由于石墨是相连接的，因此强度和韧性都不如球墨铸铁。蠕墨铸铁对断面的敏感性较灰铸铁要小。有资料表明，当断面增厚到200mm时，蠕墨铸铁的抗拉强度虽然下降了20%~30%，但其绝对值仍有300MPa左右，但当普通灰铸铁或高强度灰铸铁的断面增厚到100mm时，强度便要下降50%，其绝对值更低。蠕墨铸铁的抗拉强度对碳当量变化的敏感性比普通灰铸铁要小得多，甚至当珠光体或铁素体蠕墨铸铁的

1．热膨胀系数热膨胀系数应该很小以减小热应力，这主要取决于金相组织的类型。组织为马氏体、贝氏体和铁素体的所有钢通常具有相同的热膨胀系数，而奥氏体钢的热膨胀系数要大得多。2．导热性高的导热性可减小温度梯度，从而减小热应力。3．热屈服强度热屈服强度决定着塑性变形的大小，由于热裂是由热疲劳造成的，而塑性变形控制着疲劳破坏的程度，所以热屈服强度高，意味着塑性变形小，从而热疲劳破坏的程度低。具有较高热屈服强度的模具材料能很好地抵抗热裂纹的产生。4．抗回火性如果模具材料开始时热屈服强度较高，使用时由于接触高温逐渐软化，这样塑性

高速工具钢碳的质量分数为0.7%~1.65%，可以保证形成足够的合金碳化物，淬火加热时部分碳化物溶于奥氏体，保证了马氏体的高硬度，另一部分未溶碳化物则可阻碍奥氏体晶粒长大。高速工具钢中加入的钨、铝、铬、钒、钻等合金元素，可提高淬透性、热硬性及耐磨性。钨是提高热硬性的主要元素，它在高速工具钢中形成很稳定的合金碳化物( Fe4W2C)，淬火后形成含有大量钨（及其他合金元素）的马氏体，提高了马氏体的耐回火性；并且在560℃的回火过程中钨又以弥散的特殊碳化物(W2C)析出，可造成二次硬化，使钢具有高的热硬性；未溶的合金碳化

对于承受交变应力、对综合力学性能要求较高的球墨铸铁件，如连杆、曲柄等可采用调质处理。淬火加热温度为880~ 920℃，保温后一般采用油淬火得到细片马氏体，再经550~600℃回火，其组织为回火索氏体加球状石墨，调质处理后不仅强度高，抗拉强度可达800~ 1000MPa，而且塑性、韧性比正火状态好，但仅适用于小型铸件，尺寸过大时，内部淬不透，调质效果不好。球墨铸铁淬火后硬度可达到58~60HRC，但脆性大，必须进行回火，球墨铸铁的回火也分为低温回火(140~250℃)、中温回火(350~500℃)和高温回火(500~

耐热钢是指在高温下具有较好的抗氧化性并兼有高温强度的钢。它主要用于制造动力机械（如内燃机、汽轮机、燃气轮机），锅炉，石油、化工设备及航空航天设备中某些在高温下工作的零件或构件。(1)高温抗氧化性  金属的高温抗氧化性是指在高温下金属表面能迅速氧化形成一层致密的氧化膜，使金属不再继续氧化。一般钢铁材料在570℃以上的温度下表面容易氧化，这主要是由于在较高温度下钢表面生成疏松多孔的FeO，氧原子容易通过FeO向钢的内部进行扩散，使其不断被氧化，温度越高，氧化速度越快，致使零件被破坏。为了提高钢材在高

钢从奥氏体状态冷至Ms点以下所用的冷却介质叫做淬火冷却介质。淬火冷却介质冷却能力越大，钢的冷却速度越快，越容易超过钢的临界冷却速度，则工件越容易淬透，淬透层的深度越深。但是，冷却速度过大将产生巨大的淬火应力，易于使工件产生变形或开裂。650℃以上应当缓慢冷却，以尽量降低淬火热应力。650~400℃之间应当快速冷却，以通过过冷奥氏体最不稳定的区域，避免发生珠光体或贝氏体转变。在400℃以下Ms点附近的温度区域，应当缓慢冷却以尽量减小马氏体转变时产生的组织应力。常用淬火冷却介质有水、盐水或碱水溶液及各种矿物油等，其冷却

控制轧制和控制冷却工艺是一项节约合金，简化工序，节约能源消耗的先进轧钢技术。它能通过工艺手段充分挖掘钢材潜力，大幅度提高钢材综合性能。由于它具有形变强化和相变强化的综合作用，所以既能提高钢材强度又能改善钢材的韧性和塑性。控制轧制( Controlled rolling)是在热轧过程中通过对金属加热制度、变形制度和温度制度的合理控制，使热塑性变形与固态相变结合，以获得细小晶粒组织，使钢材具有优良的综合力学性能的轧制新工艺。对于低碳钢、低合金钢来说，采用控制轧制工艺主要是通过控制工艺参数，细化变形奥氏体晶粒，经过奥氏体

(1)力学性能 灰铸铁的组织相当于以钢为基体再加片状石墨。基体中含有比钢更多的硅、锰等元素，这些元素可溶入铁素体而使基体强化，因此其基体的强度与硬度不低于相应的钢。片状石墨的强度、塑性、韧性几乎为零，可近似地把它看成是一些微裂纹，它不仅割裂了基体组织的连续性，缩小了基体承受载荷的有效截面，而且在石墨的尖端容易产生应力集中，当铸铁件受拉力或冲击力作用时容易产生脆断。因此，灰铸铁的抗拉强度、疲劳强度、塑性、韧性远比相同基体的钢低很多。铸铁中石墨片的数量越多、石墨片越粗大、分布越不均匀，对基体的割裂作用和应力集

铸铁中的碳原子以石墨形式析出的过程称为石墨化。铸铁的石墨化可以按照Fe-G相图，由液态和固态中直接生成石墨；也可以按照Fe-Fe3C相图结晶出渗碳体，随后渗碳体在一定条件下分解出石墨。现以过共晶合金的铁液为例，当它以极缓慢的速度冷却，并全部按Fe-G相图进行结晶时，铸铁的石墨化过程可分为以下三个阶段。第一阶段石墨化。是指从过共晶铁液中析出一次石墨和在共晶转变时析出共晶石墨，以及由一次渗碳体及共晶渗碳体在高温下分解析出石墨的过程。第二阶段石墨化。从共晶结晶至共析结晶阶段，称二次结晶阶段。包括奥氏体沿E′S

铸铁是碳质量分数大于2.11%的铁合金，是将铸造生铁（部分炼钢生铁）在炉中重新熔化，并加入铁合金、废钢、回炉铁调整成分而得到的。铸铁由于其生产设备、熔炼工艺简单，且价格低廉，并具有优良的铸造性能、可加工性、减摩性及减振性等一系列性能特点，因此，是目前应用最广泛的铸造合金。特别是近年来由于稀土镁球墨铸铁的发展，更进一步打破了钢与铸铁的使用界限，不少过去是使用碳素钢和合金钢制造的零件如今已成功地用球墨铸铁来代替，这不仅节约了大量的优质钢材，同时还大大降低了生产成本，从而使铸铁的应用范围更为广泛。铸铁中的碳是以化合态的渗

某些机器零件在复杂应力条件下工作时，表面和心部承受不同的应力状态，往往要求零件表面和心部具有不同的性能。为此，除上述整体热处理外，还发展了表面热处理技术，其中包括只改变工件表面层组织的表面淬火工艺和既改变工件表面层组织，又改变表面化学成分的化学热处理工艺。表面淬火是将工件快速加热到淬火温度，然后迅速冷却，仅使表面层获得淬火组织的热处理方法。齿轮、凸轮、曲轴及各种轴类等零件在扭转、弯曲等交变载荷下工作，并承受摩擦和冲击，其表面要比心部承受更高的应力。因此，要求零件表面具有高的强度、硬度和耐磨性，要求心部具有一定的强度

为了提高钢的耐蚀性主要采取以下三种措施。(1)形成钝化膜在钢中加入大量的合金元素（常用铬），使金属表面形成一层致密的、牢固的氧化膜（如Cr2O3等），使钢与外界隔绝而阻止进一步氧化。(2)提高电极电位在钢中加入大量合金元素，使钢基体（铁素体、奥氏体、马氏体）的电极电位显著提高，从而提高其抵抗电化学腐蚀的能力。常加入的合金元素有铬、镍、硅等。(3)形成单相组织在钢中加入大量铬或铬合金元素，使钢能形成单相的铁素体或奥氏体组织，以阻止形成微电池，从而显著提高其耐蚀性。

铜和铜合金的焊接可用焊条电弧焊、气焊、埋弧焊、氩弧焊、气体保护焊、等离子弧焊、电子束焊等方法进行。由于铜的电阻很小，不宜采用电阻焊方法。焊接紫铜和青铜时，采用氩弧焊能有效地保证质量。因为氩弧焊能保护熔池不被氧化，而且热源热量集中，能减少变形，并保证焊透。焊接时，可用特制的含硅、锰等脱氧元素的紫铜焊丝进行焊接，也可用一般的紫铜丝或从焊件上剪料作焊丝，但此时必须使用熔剂来溶解铜的氧化物，以保证焊接质量。焊接紫铜和锡青铜所用熔剂主要成分为硼砂和硼酸，焊接铝青铜时所用溶剂主要成分是氯化物和氟化物。气焊时应采用严格的中性焰，

工业上用于焊接的有紫铜、黄铜和青铜。与低碳钢相比，焊接性较差，其焊接特点如下。(1)难熔合  铜及铜合金的导热性很强，焊接时热量很快从加热区传导出去，导致焊件温度难以升高，金属难以熔化，填充金属与母材不能良好熔合。另外，由于流动性好，造成焊缝成形能力差。(2)易变形开裂  铜及铜合金的线膨胀系数及收缩率都较大，并且由于导热性好，使焊接热影响区变宽，导致焊件易产生较大的变形。另外，铜及铜合金在高温液态下极易氧化，生成的氧化铜与铜形成低熔点共晶体沿晶界分布，使焊缝的塑性和韧性显著

大多数热处理过程，首先必须把钢加热到奥氏体状态，然后以适当的方式冷却以获得所期望的组织和性能。通常把钢加热获得奥氏体的转变过程称为“奥氏体化”。加热时形成的奥氏体的化学成分、均匀化程度及晶粒大小以及加热后溶入奥氏体中的碳化物等过剩相的数量和分布状况，直接影响钢在冷却后的组织和性能。因此，研究钢在加热时的组织转变规律，控制加热规范以改变钢在高温下的组织状态，对于充分挖掘钢材性能潜力、保证热处理产品质量具有重要意义。共析钢中奥氏体的形成由下列四个基本过程组成：奥氏体形核、奥氏体长大、剩余渗碳体溶

(1)合金元素对过冷奥氏体等温转变图的影响  大多数合金元素（除钴外）均能溶入奥氏体，使原子的扩散速度降低，奥氏体稳定性增大，使等温转变图位置右移，临界冷却速度减小，钢的淬透性提高。通常合金钢采用冷却能力较低的淬火冷却介质淬火（如油冷），就可以得到马氏体组织，从而减小零件的淬火变形和开裂倾向。合金元素不仅使等温转变图位置右移，而且对等温转变图形状也有影响。含有非碳化物形成元素及弱碳化物形成元素的低合金钢，其等温转变图形状与碳素钢相似，具有一个鼻尖。当碳化物形成元素溶入奥氏体后，由于它们对推迟珠光

钢的热处理工艺就是通过加热、保温和冷却的方法改变钢的组织结构以获得工件所要求性能的一种热加工技术。钢在加热和冷却过程中的组织转变规律为制定正确的热处理工艺提供了理论依据，为使钢满足性能要求，其热处理工艺参数的确定必须符合钢的组织转变规律。根据加热、冷却方式及获得的组织和性能的不同，热处理工艺可分为普通热处理（退火、正火、淬火和回火）、表面热处理（表面淬火和化学热处理）及形变热处理等。按照热处理在零件整个生产工艺过程中位置和作用的不同，热处理工艺又分为预备热处理和最终热处理。退火和正火是生产上应用很广泛的预备热处理工

1、加热温度的确定淬火加热温度的选择应以得到细小均匀的奥氏体晶粒为原则，以便淬火后获得细小的马氏体组织。淬火温度主要根据钢的临界点确定，亚共析钢通常加热至Ac3以上30~50℃，共析钢、过共析钢加热至Ac1以上30~50℃。亚共析钢淬火加热温度若在Ac1～Ac3之间，则淬火组织中除马氏体外，还保留一部分铁素体，使钢的硬度和强度降低。但淬火温度也不能超过Ac3点过高，以防奥氏体晶粒粗化。对于低碳钢、低碳低合金钢，如果采用加热温度略低于Ac3点的亚温淬火，则可获得铁素体加马氏体(5%~20%)双相组织，既可保证钢的一定

正火是将钢加热到Ac3（或Accm）以上适当温度，保温以后在空气中冷却得到珠光体型组织（一般为索氏体）的热处理工艺。与完全退火相比，二者的加热温度相同，但正火冷却速度较快，转变温度较低。因此，相同钢材正火后，铁素体量较少，珠光体组织较细，钢的强度、硬度也较高，塑性、韧性较好，综合力学性能较高.  正火过程的实质是完全奥氏体化加伪共析转变。当钢中碳的质量分数为wc=0.6%~1. 4%时，正火组织中不出现先共析相，只有伪共析珠光体或索氏体。碳的质量分数wc小于0.6%的钢，正火后除了伪共析体外，还有少量铁素