控制軋制和控制冷卻工藝是一項節(jié)約合金，簡化工序，節(jié)約能源消耗的先進軋鋼技術。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。由于它具有形變強化和相變強化的綜合作用，所以既能提高鋼材強度又能改善鋼材的韌性和塑性。控制軋制( Controlled rolling)是在熱軋過程中通過對金屬加熱制度、變形制度和溫度制度的合理控制，使熱塑性變形與固態(tài)相變結合，以獲得細小晶粒組織，使鋼材具有優(yōu)良的綜合力學性能的軋制新工藝。對于低碳鋼、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)，細化變形奧氏體晶粒，經(jīng)過奧氏體

(1)力學性能 灰鑄鐵的組織相當于以鋼為基體再加片狀石墨?；w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化，因此其基體的強度與硬度不低于相應的鋼。片狀石墨的強度、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)生應力集中，當鑄鐵件受拉力或沖擊力作用時容易產(chǎn)生脆斷。因此，灰鑄鐵的抗拉強度、疲勞強度、塑性、韌性遠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，對基體的割裂作用和應力集

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，當它以極緩慢的速度冷卻，并全部按Fe-G相圖進行結晶時，鑄鐵的石墨化過程可分為以下三個階段。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變時析出共晶石墨，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。從共晶結晶至共析結晶階段，稱二次結晶階段。包括奧氏體沿E′S

鑄鐵是碳質量分數(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)設備、熔煉工藝簡單，且價格低廉，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，因此，是目前應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)質鋼材，同時還大大降低了生產(chǎn)成本，從而使鑄鐵的應用范圍更為廣泛。鑄鐵中的碳是以化合態(tài)的滲

某些機器零件在復雜應力條件下工作時，表面和心部承受不同的應力狀態(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，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，又改變表面化學成分的化學熱處理工藝。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、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力。因此，要求零件表面具有高的強度、硬度和耐磨性，要求心部具有一定的強度

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、氣體保護焊、等離子弧焊、電子束焊等方法進行。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，采用氬弧焊能有效地保證質量。因為氬弧焊能保護熔池不被氧化，而且熱源熱量集中，能減少變形，并保證焊透。焊接時，可用特制的含硅、錳等脫氧元素的紫銅焊絲進行焊接，也可用一般的紫銅絲或從焊件上剪料作焊絲，但此時必須使用熔劑來溶解銅的氧化物，以保證焊接質量。焊接紫銅和錫青銅所用熔劑主要成分為硼砂和硼酸，焊接鋁青銅時所用溶劑主要成分是氯化物和氟化物。氣焊時應采用嚴格的中性焰，

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，其焊接特點如下。(1)難熔合  銅及銅合金的導熱性很強，焊接時熱量很快從加熱區(qū)傳導出去，導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，并且由于導熱性好，使焊接熱影響區(qū)變寬，導致焊件易產(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?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變過程稱為“奧氏體化”。加熱時形成的奧氏體的化學成分、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，研究鋼在加熱時的組織轉變規(guī)律，控制加熱規(guī)范以改變鋼在高溫下的組織狀態(tài)，對于充分挖掘鋼材性能潛力、保證熱處理產(chǎn)品質量具有重要意義。共析鋼中奧氏體的形成由下列四個基本過程組成：奧氏體形核、奧氏體長大、剩余滲碳體溶

(1)合金元素對過冷奧氏體等溫轉變圖的影響  大多數(shù)合金元素（除鈷外）均能溶入奧氏體，使原子的擴散速度降低，奧氏體穩(wěn)定性增大，使等溫轉變圖位置右移，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變圖位置右移，而且對等溫轉變圖形狀也有影響。含有非碳化物形成元素及弱碳化物形成元素的低合金鋼，其等溫轉變圖形狀與碳素鋼相似，具有一個鼻尖。當碳化物形成元素溶入奧氏體后，由于它們對推遲珠光

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構以獲得工件所要求性能的一種熱加工技術。鋼在加熱和冷卻過程中的組織轉變規(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（表面淬火和化學熱處理）及形變熱處理等。按照熱處理在零件整個生產(chǎn)工藝過程中位置和作用的不同，熱處理工藝又分為預備熱處理和最終熱處理。退火和正火是生產(chǎn)上應用很廣泛的預備熱處理工

1、加熱溫度的確定淬火加熱溫度的選擇應以得到細小均勻的奧氏體晶粒為原則，以便淬火后獲得細小的馬氏體組織。淬火溫度主要根據(jù)鋼的臨界點確定，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，使鋼的硬度和強度降低。但淬火溫度也不能超過Ac3點過高，以防奧氏體晶粒粗化。對于低碳鋼、低碳低合金鋼，如果采用加熱溫度略低于Ac3點的亞溫淬火，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

正火是將鋼加熱到Ac3（或Accm）以上適當溫度，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，鋼的強度、硬度也較高，塑性、韌性較好，綜合力學性能較高.  正火過程的實質是完全奧氏體化加偽共析轉變。當鋼中碳的質量分數(shù)為wc=0.6%~1. 4%時，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。碳的質量分數(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當根據(jù)鋼種，冷、熱加工工藝，零件的使用性能及經(jīng)濟性綜合考慮。碳質量分數(shù)wc<0.25%的低碳鋼，通常采用正火代替退火。因為較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，因含碳質量分數(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。碳質量分數(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。由于碳素鋼容易冶煉，價格低廉，工藝性好，具有較好的使用性能，能滿足許多場合的需要，因而在機械工程領域得到廣泛應用。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元素。對鋼的性能影響較大的雜質元素有錳、硅、硫、磷等四種，稱為常存雜質。它們對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，鋼件與周圍加熱介質相互作用往往會產(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，并嚴重影響淬火冷卻速度，進而使淬火工件出現(xiàn)軟點或硬度不足等新的缺陷。工件表面脫碳會降低淬火后鋼的表面硬度、耐磨性，并顯著降低其疲勞強度。因此，淬火加熱時，在獲得均勻化奧氏體的同時，必須注意防止氧化和脫碳現(xiàn)象。在空氣介質爐中加熱時，防止氧化和脫碳最簡單的方法是在爐子升溫加熱時向爐內(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)足夠高的屈服強度及良好的塑性、韌性  采用普通低合金結構鋼的主要目的是，減輕金屬結構的重量，提高可靠性。因此，要求其有較高的屈服強度，較低的脆性轉折溫度，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）強化鐵素體，加入鋁、釩、鈦等細化鐵素體晶粒，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），使細小化合物從固溶體中析出，產(chǎn)生彌散強化作用。所以低合金高強度結構鋼在熱軋或正火后具有高的強度，其屈服強度一般在300MPa以上，當錳的質量分數(shù)WMn<

在碳素鋼的基礎上，有目的地在冶煉的過程中加入一定量的合金元素。含有合金元素的鋼叫做合金鋼。常用的合金元素有：錳（wMn>1.0%）、硅（wSi>0.5%）、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、鋯、鋁、硼、稀土( RE)等。根據(jù)我國資源情況，富產(chǎn)元素有硅、錳、鉬、鎢、釩、鈦、硼及稀土元素。選用合金時，應優(yōu)先考慮采用我國資源豐富的鋼種。合金鋼與碳素鋼相比，具有較高的綜合力學性能、良好的熱處理工藝性能，并具有特殊的物理、化學性能。雖然合金鋼的生產(chǎn)工藝過程復雜、成本較高，但由于其具有優(yōu)良的性能，能夠滿足不同工作條件下的產(chǎn)品

鋼的熱處理多數(shù)是在連續(xù)冷卻條件下進行的，因此連續(xù)冷卻轉變圖對熱處理生產(chǎn)具有直接指導作用。1)從連續(xù)冷卻轉變圖上可以獲得真實的鋼的臨界淬火速度。鋼的臨界淬火速度與連續(xù)冷卻轉變圖的形狀和位置有關。若某鋼連續(xù)冷卻轉變圖中珠光體轉變孕育期較短，而貝氏體轉變孕育期較長，那么該鋼的臨界淬火速度可用與珠光體開始轉變線相切的冷卻曲線對應的冷卻速度表示。反之，對于珠光體轉變孕育期比貝氏體長的鋼件，其臨界淬火速度可用與貝氏體開始轉變線相切的冷卻曲線表示。對于亞共析鋼、低合金鋼及過共析鋼，臨界淬火速度則取決于抑制先共析鐵素體或抑制先共析

(1)鋼的碳氮共滲  向鋼件表層同時滲入碳和氮的過程稱為碳氮共滲。碳氮共滲方法有液體和氣體碳氮共滲兩種。液體碳氮共滲使用的介質氰鹽是劇毒物質，污染環(huán)境，故逐漸為氣體碳氮共滲所替代。根據(jù)共滲溫度不同，碳氮共滲可分為高溫( 900~950℃)、中溫(700~ 880℃)及低溫(500~ 570℃)三種。目前工業(yè)上廣泛應用的是中溫和低溫氣體碳氮共滲。其中低溫氣體碳氮共滲主要是提高耐磨性及疲勞強度，而硬度提高不多，故又稱為軟氮化，多用于工模具。中溫氣體碳氮共滲多用于結構零件。(2)鋼的滲硼 &