鋼在控制軋制變形過程中或變形之后，鋼組織的再結(jié)晶對鋼的控制軋制起決定性作用，其中控制軋制時變形溫度尤為重要。因此，根據(jù)鋼在控制軋制時所處的溫度范圍，將控制軋制分為以下三個階段。1)奧氏體再結(jié)晶區(qū)控制軋制（又稱Ⅰ型控制軋制）。如圖1a所示，奧氏體再結(jié)晶區(qū)控制軋制是將鋼加熱到奧氏體再結(jié)晶溫度以上進行軋制，使變形與再結(jié)晶（動態(tài)再結(jié)晶）同時進行，經(jīng)過變形和再結(jié)晶的不斷交替發(fā)生，使奧氏體晶粒逐步細化，變形后急冷至室溫，以固定變形時形成的組織，然后進行回火或時效。為了不使再結(jié)晶后的奧氏體晶粒長大，要嚴格控制臨近終軋的幾個道次的

碳素工具鋼主要用于制作各種小型工具。它的碳質(zhì)量分數(shù)為0. 65%～1. 35%。經(jīng)過淬火及低溫回火處理后可獲得高硬度、高耐磨性。碳素工具鋼分為優(yōu)質(zhì)級(WS≤0. 03%，Wp≤0.035%)和高級優(yōu)質(zhì)級（Ws≤0.02%，Wp≤0. 03%）兩大類。這類鋼號命名的方法是“碳”的漢語拼音“T”加上碳質(zhì)量分數(shù)的千分數(shù)。如T10，表示碳的質(zhì)量分數(shù)千分之十即1. 0%的碳素工具鋼。對于高級優(yōu)質(zhì)的碳素工具鋼須在鋼號尾部加“A”，如

熱作模具鋼是指用來制造熱態(tài)（指熱態(tài)下固體或液體）下對金屬或合金進行變形加工的模具的鋼，如制造熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄型等。熱作模具工作時通過擠、沖、壓等迫使熱金屬迅速變形，模具工作時承受強烈的摩擦，并承受較高溫度和大的沖擊力，另外模膛還受到熾熱金屬和冷卻介質(zhì)的交替反復作用而產(chǎn)生的熱應力，模膛表面容易產(chǎn)生熱疲勞裂紋。因此，要求熱作模具鋼在400~600℃應具有較高的強度、韌性，足夠的硬度和耐磨性，以及良好的淬透性、抗熱疲勞性和抗氧化性，同時還要求導熱性好，以避免模膛表面溫度過高。熱作模具鋼碳的質(zhì)量分數(shù)在0.3%~0.6

感應淬火是利用電磁感應原理，在工件表面產(chǎn)生密度很高的感應電流，產(chǎn)生表面效應或趨膚效應，并使工件迅速加熱至奧氏體狀態(tài)，隨后快速冷卻（通常采用噴射冷卻法）獲得馬氏體組織的淬火方法。感應圈用純銅管制作，內(nèi)通冷卻水。當工件表面在感應圈內(nèi)加熱到相變溫度時，立即噴水或浸水冷卻，實現(xiàn)表面淬火工藝。感應淬火和普通加熱淬火相比具有加熱速度快，加熱效率高，淬火變形小，工件質(zhì)量好，經(jīng)濟環(huán)保等優(yōu)點，因此得到廣泛應用。根據(jù)電流頻率，可將感應淬火分為三類：高頻感應淬火，常用電流頻率為80~1000kHz，可獲得的表面硬化層深度為0.5~2mm

鋼的均勻化退火是將鋼錠、鑄件或鍛坯加熱至略低于固相線的溫度長時間保溫，然后緩慢冷卻以消除化學成分不均勻現(xiàn)象的熱處理工藝，曾稱為擴散退火。其目的是消除鑄錠或鑄件在凝固過程中產(chǎn)生的枝晶偏析及區(qū)域偏析，使成分和組織均勻化。為使各元素在奧氏體中充分擴散，均勻化退火加熱溫度很高，通常為Ac3或Accm以上150~300℃，具體加熱溫度視偏析程度和鋼種而定。碳素鋼一般為1100~1200℃，合金鋼多采用1200~1300℃。保溫時間也與偏析程度和鋼種有關(guān)，通?？梢雷畲笥行Ы孛婊蜓b爐量大小而定，一般均勻化退火時間為10~15h。

鋁合金的物理處理方法是通過采用一些機械的方式對鋁合金表面進行預加工處理，使其獲得一種更加平整或粗糙的表面效果。在這里只有兩種情況才會采用物理加工方法：一是為了獲得平整而光滑的表面；二是為了獲得粗糙化的表面。前者是為了消除鋁合金材料或鋁合金工件在加工過程中所形成的各種表面缺陷，為后續(xù)加工提供一個合格的基準表面；后者可以通過粗糙化處理來掩蓋一些輕微的缺陷而得到一個可用于裝飾或功能用途的表面效果。鋁合金制品加工所用的材料可分為鑄造材料、鍛造材料及各種板材、型材、棒材等。其加工方法有鑄造法、壓鑄法、沖壓法、拉伸法、剪切法、

鑄鐵在結(jié)晶過程中的冷卻速度對石墨化的影響很大。若冷卻速度較大，因碳原子來不及擴散則石墨化難以充分進行，碳容易以滲碳體的形式存在，從而得到硬脆的白口組織；若冷卻速度較小，碳原子有充分的時間進行擴散，而有利于石墨化的進行。在鑄造生產(chǎn)中，冷卻速度的大小主要決定于澆注溫度、鑄件壁厚、鑄型材料等。澆注溫度較高，金屬液體在凝固前有足夠的熱量預熱鑄型，使鑄件在結(jié)晶過程中具有較低的冷卻速度，從而有利于石墨化的進行。對于薄壁鑄件，由于冷卻速度較快，容易得到白口組織，要獲得灰口組織就應增大壁厚或增加鑄鐵中碳、硅含量。相反厚大鑄件，為避

按對石墨化的作用不同，化學元素（主要是合金元素）可分為兩大類。第一類是促進石墨化的元素。如鑄鐵中的碳、硅等，其中碳、硅是強烈促進石墨化的元素。鑄鐵中碳、硅的含量越高，越有利于石墨化的進行。這是因為隨著碳的質(zhì)量分數(shù)的增加，液態(tài)鑄鐵中石墨晶核數(shù)目增多，故促進了石墨化；而硅與鐵原子結(jié)合力較強，從而削弱了鐵、碳原子間的結(jié)合力，而且還會使共晶點的碳的質(zhì)量分數(shù)降低，共晶轉(zhuǎn)變溫度升高，這都有利于石墨的析出。硅對石墨化的影響與其含量有關(guān)，鑄鐵中的硅質(zhì)量分數(shù)在3.0%以下時，促進石墨化的作用比較強烈，特別是硅質(zhì)量分數(shù)在1.0%~2.

火焰淬火法是將氧乙炔或氧煤氣的混合氣體燃燒的火焰，噴射在零件表面上，進行快速加熱，當達到淬火溫度后，立即噴水或用乳化液進行冷卻的一種方法，如圖所示?；鹧娲慊疬m用于碳質(zhì)量分數(shù)為0. 3%~0.7%的鋼，常用的有35鋼、45鋼，以及合金結(jié)構(gòu)鋼，如40Cr、65Mn等。如果含碳量太低，淬火后硬度低，而碳和合金元素含量過高，則容易淬裂?；鹧娲慊鸬拇阃笇由疃纫话銥?~ 6mm?；鹧娲慊鸬脑O(shè)備簡單、淬火速度快、變形小，適用于局部磨損的工件，如軸、齒輪、軌道、行車走輪等，用于特大件，更為經(jīng)濟有利。但火焰淬火容易過熱，淬火效果不穩(wěn)

正確選擇制造金屬型各部分的材料，是提高金屬型壽命及降低制造成本的主要手段。制造金屬型的材料一般應具有下列條件：1)具有足夠的高溫強度，即在高溫下不易被軟化、變形。2)具有一定的熱穩(wěn)定性，包括高溫下組織的抗生長性、抗氧化性、耐蝕性及高溫下不與鑄造合金熔接等性能。3)具有一定的抗疲勞強度，即在交變溫度作用下內(nèi)應力要小，不易產(chǎn)生翹曲、變形以及裂紋等缺陷。4)具有足夠的強度和韌性，能可靠地承受各種機械力的作用。5)鑄造性能及機械加工性能要好。6)材料來源廣泛，價格便宜。

奧氏體晶粒越細小，單位體積內(nèi)晶界面積越大，奧氏體分解時形核率越高，越會降低奧氏體的穩(wěn)定性，等溫轉(zhuǎn)變圖左移。鑄態(tài)原始組織不均勻，存在成分偏析，而經(jīng)軋制后，組織和成分變得均勻。因此在同樣的加熱條件下，鑄錠形成奧氏體很不均勻，而軋材形成的奧氏體則比較均勻，不均勻的奧氏體分解，使等溫轉(zhuǎn)變圖左移。奧氏體化溫度越低，保溫時間越短，奧氏體晶粒越細，未溶第二相越多，奧氏體碳含量和合金元素濃度越不均勻，越會促進奧氏體在冷卻過程中的分解，使等溫轉(zhuǎn)變圖左移。

隨著鑄鐵的廣泛應用，對鑄鐵性能的要求也越來越高。不但要求鑄鐵具有更高的力學性能，還要求其具有某種特殊的性能（如耐熱、耐磨、耐蝕等）。為滿足要求可在常用灰鑄鐵或球墨鑄鐵中加入一定量的合金元素，這些鑄鐵稱為特殊性能鑄鐵，又叫合金鑄鐵。特殊性能鑄鐵是在腐蝕介質(zhì)中、高溫條件下或劇烈摩擦、磨損等場合使用的鑄鐵。與相似條件下使用的合金鋼相比，熔煉鑄造更簡便，成本低廉，且有良好的使用性能。缺點是力學性能比合金鋼低，脆性較大，容易破裂。根據(jù)特殊性能鑄鐵的特性，可將其分為抗磨鑄鐵、耐熱鑄鐵和耐蝕鑄鐵。加熱爐爐底板、馬弗罐、廢氣管道、

金屬型常用的材料有鑄鐵、鑄鋼和銅合金。(1)鑄鐵鑄鐵是制造金屬型的主要材料，其優(yōu)點是成本低廉，鑄造和機械加工性能好，生產(chǎn)工藝簡單。缺點是導熱性、強度、伸長率較差，特別是在高溫下（425℃以上）的晶粒長大現(xiàn)象，導致力學性能下降，易產(chǎn)生裂紋及燒傷。在灰鑄鐵中加入一定量的鉻、銅、鉬等合金元素，可提高其性能和使用壽命。任何情況下制作金屬型的灰鑄鐵都不應含有一次滲碳體。孕育鑄鐵具有較高的力學性能和熱穩(wěn)定性，組織均一性好，同時對鑄件壁厚變化敏感性低。球墨鑄鐵具有良好的耐熱和耐蝕性能，比片狀石墨鑄鐵金屬型產(chǎn)生裂紋的可能性小，蠕墨

常用冷作模具鋼的牌號、化學成分、熱處理及用途如下。1)低合金冷作模具鋼。這類鋼的優(yōu)點是價格便宜，加工性能好，能基本上滿足模具的工作要求。其中應用較廣泛的鋼號有9Mn2V、9SiCr、CrWMn和GCr15等，與碳素工具鋼相比，低合金模具鋼具有較高的淬透性、較好的耐磨性和較小的淬火變形，因其耐回火性較好而可在稍高的溫度下回火，故綜合力學性能較佳，常用來制造尺寸較大、形狀較復雜、精度較高的模具。2) Cr12型冷作模具鋼。Cr12型模具鋼是目前較常用的冷作模具鋼，相對于碳素工具鋼和低合金工具鋼來說，這類鋼具有更高的淬透

蠕墨鑄鐵的力學性能，介于基體組織相同的優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間。當化學成分一定時。這類鑄鐵的強度比灰鑄鐵高，破壞時應變較大，具有一定的韌性。又由于石墨是相連接的，因此強度和韌性都不如球墨鑄鐵。蠕墨鑄鐵對斷面的敏感性較灰鑄鐵要小。有資料表明，當斷面增厚到200mm時，蠕墨鑄鐵的抗拉強度雖然下降了20%~30%，但其絕對值仍有300MPa左右，但當普通灰鑄鐵或高強度灰鑄鐵的斷面增厚到100mm時，強度便要下降50%，其絕對值更低。蠕墨鑄鐵的抗拉強度對碳當量變化的敏感性比普通灰鑄鐵要小得多，甚至當珠光體或鐵素體蠕墨鑄鐵的

1．熱膨脹系數(shù)熱膨脹系數(shù)應該很小以減小熱應力，這主要取決于金相組織的類型。組織為馬氏體、貝氏體和鐵素體的所有鋼通常具有相同的熱膨脹系數(shù)，而奧氏體鋼的熱膨脹系數(shù)要大得多。2．導熱性高的導熱性可減小溫度梯度，從而減小熱應力。3．熱屈服強度熱屈服強度決定著塑性變形的大小，由于熱裂是由熱疲勞造成的，而塑性變形控制著疲勞破壞的程度，所以熱屈服強度高，意味著塑性變形小，從而熱疲勞破壞的程度低。具有較高熱屈服強度的模具材料能很好地抵抗熱裂紋的產(chǎn)生。4．抗回火性如果模具材料開始時熱屈服強度較高，使用時由于接觸高溫逐漸軟化，這樣塑性

高速工具鋼碳的質(zhì)量分數(shù)為0.7%~1.65%，可以保證形成足夠的合金碳化物，淬火加熱時部分碳化物溶于奧氏體，保證了馬氏體的高硬度，另一部分未溶碳化物則可阻礙奧氏體晶粒長大。高速工具鋼中加入的鎢、鋁、鉻、釩、鉆等合金元素，可提高淬透性、熱硬性及耐磨性。鎢是提高熱硬性的主要元素，它在高速工具鋼中形成很穩(wěn)定的合金碳化物( Fe4W2C)，淬火后形成含有大量鎢（及其他合金元素）的馬氏體，提高了馬氏體的耐回火性；并且在560℃的回火過程中鎢又以彌散的特殊碳化物(W2C)析出，可造成二次硬化，使鋼具有高的熱硬性；未溶的合金碳化

對于承受交變應力、對綜合力學性能要求較高的球墨鑄鐵件，如連桿、曲柄等可采用調(diào)質(zhì)處理。淬火加熱溫度為880~ 920℃，保溫后一般采用油淬火得到細片馬氏體，再經(jīng)550~600℃回火，其組織為回火索氏體加球狀石墨，調(diào)質(zhì)處理后不僅強度高，抗拉強度可達800~ 1000MPa，而且塑性、韌性比正火狀態(tài)好，但僅適用于小型鑄件，尺寸過大時，內(nèi)部淬不透，調(diào)質(zhì)效果不好。球墨鑄鐵淬火后硬度可達到58~60HRC，但脆性大，必須進行回火，球墨鑄鐵的回火也分為低溫回火(140~250℃)、中溫回火(350~500℃)和高溫回火(500~

耐熱鋼是指在高溫下具有較好的抗氧化性并兼有高溫強度的鋼。它主要用于制造動力機械（如內(nèi)燃機、汽輪機、燃氣輪機），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)部進行擴散，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)生巨大的淬火應力，易于使工件產(chǎn)生變形或開裂。650℃以上應當緩慢冷卻，以盡量降低淬火熱應力。650~400℃之間應當快速冷卻，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點附近的溫度區(qū)域，應當緩慢冷卻以盡量減小馬氏體轉(zhuǎn)變時產(chǎn)生的組織應力。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