工程材料及熱處理授課教師：李靜緒論WhatisMaterialsClassificationofMaterialsWhatisMaterialsScienceWhatisMaterialsEngineeringImportanceofMaterialsonProgressofhumanHistoryandModernScienceandTechnologyObjectiveandMethodsofLearningthisCourse我們的周圍到處都是材料我們的衣食住行的必備條件人類一切生活和生產(chǎn)活動的物質(zhì)基礎(chǔ)先于人類存在，并且與人類的出現(xiàn)和進(jìn)化有著密切的聯(lián)系一、什么是材料？具體地說，材料是用來制造各種產(chǎn)品的物質(zhì)，這些物質(zhì)用來生產(chǎn)和構(gòu)成功能更多、更強大的產(chǎn)品。金屬、陶瓷、玻璃、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體、塑料、橡膠、纖維、砂子、石塊，還有許多復(fù)合材料都屬于材料的范疇。礦物燃料、空氣和水，是否是材料？1.材料的定義Material：材料科學(xué)（工科）物質(zhì)科學(xué)（理科）材料是指具有滿足指定工作條件下使用要求的形態(tài)和物理性狀的物質(zhì)。Webster編者“NewInternationalDictionary（1971年）”中關(guān)于材料（Materials）的定義為：材料是指用來制造某些有形物體（如：機械、工具、建材、織物等的整體或部分）的基本物質(zhì)（如金屬、木料、塑料、纖維等）邁爾《新百科全書》中材料的含義：材料是從原材料中取得的，為生產(chǎn)半成品、工件、部件和成品的初始物料，如金屬、石塊、木料、皮革、塑料、紙、天然纖維和化學(xué)纖維等等。2.原料與材料原料（RawMaterials）由原料到材料。原料一般不是為獲得產(chǎn)品，而是生產(chǎn)材料，往往伴隨化學(xué)變化。材料的特點往往是為獲得產(chǎn)品，一般從材料到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)變過程不發(fā)生化學(xué)變化。3.材料與物質(zhì)材料與物質(zhì)(MaterialsandMatter)材料可由一種或多種物質(zhì)組成。同一物質(zhì)由于制備方法或加工方法不同可以得到用途各異、類型不同的材料。4.類別類別classifications材料可以根據(jù)化學(xué)組成、狀態(tài)、作用和使用領(lǐng)域分類。金屬材料化學(xué)組成分類無機非金屬材料components有機高分子材料功能材料作用分類Function結(jié)構(gòu)(工程)材料金屬材料(1)黑色金屬材料鋼Steel化學(xué)成分——碳素鋼、合金鋼品質(zhì)——普通、優(yōu)質(zhì)、高級優(yōu)質(zhì)鋼金相組織或組織結(jié)構(gòu)——珠光體、貝氏體、馬氏體和奧氏體用途——建筑工程、結(jié)構(gòu)、工具、特殊性能、專業(yè)用鋼冶煉方法——平爐、轉(zhuǎn)爐、電爐、沸騰爐鋼鑄鐵：灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、特殊性能鑄鐵(2)有色金屬五大類輕金屬（<4.5g/cm3）鋁、鎂、納、鈣重金屬(>4.58/cm3)銅、鎳、鉛、鋅貴金屬金、銀、鉑、銠類金屬（半）硅、硒、紳、硼稀有金屬鈦、鋰、鎢、鉬、鐳常用的稀有金屬材料有：Al、Cu、Zn、Sn、Pb、Mg、Ni……(3)基本特性PrincipalPropertiesa.

金屬鍵，常規(guī)法生產(chǎn)的為晶體結(jié)構(gòu)；b.

常溫下固體熔點較高；c.

金屬光澤；d.

純金屬范性大、展性、延性大；e.

強度較高；f.

導(dǎo)熱、導(dǎo)電性好；g.

空氣中易氧化。(4)用途Applicationa.

結(jié)構(gòu)材料:如機床,建筑機械設(shè)備、工程交通工具；b.

導(dǎo)體材料，電線芯（銅）c.

工具無機非金屬材料Inorganicnonmetals(1)分類（按成分，化學(xué)結(jié)構(gòu)和用途分四大類）混凝土（水泥）玻璃Glass硅及耐火材料Silicon陶瓷（器）Ceramics傳統(tǒng)陶瓷（天然硅酸鹽礦）：各中粘土燒制而成。(SilicateCeramics)特種陶瓷（人工化合物：氧化物、氮化物、硼化物、碳化物）(2)基本特性以陶瓷為例，有較大差別a.

離子鍵、共價鍵及其混合鍵；b.

硬而脆；c.

熔點高、耐高溫抗氧化d.

導(dǎo)熱、導(dǎo)電性差；e.

耐化學(xué)腐蝕性好；f.

耐磨；g.

成型方式為粉末制壞、燒制成型(3)用途建筑衛(wèi)生陶瓷：瓷磚、浴缸。工程陶瓷工程結(jié)構(gòu)陶瓷：反應(yīng)釜（耐酸、耐腐蝕）絕緣瓷瓶。功能陶瓷：磁性、導(dǎo)電。高分子材料Polymers,Macromolecules(1)分類按主鏈結(jié)構(gòu)Backbonechain碳鏈–C–C–C–雜鏈–C–N–C=O；–C–O–C–元素Si、P、B按使用性質(zhì)塑料Plastics橡膠Rubber天然、合成纖維Fiber天然、合成粘合劑Adhesive涂料Coating(2)基本性質(zhì)a.

共價鍵，部分范氏鍵b.

分子量大，無明顯熔點，有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg和粘流溫度Tf；c.

力學(xué)狀態(tài)有三態(tài)：玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)d.

比重小e.

絕緣性好f.

優(yōu)越的化學(xué)穩(wěn)定性g.

成型方法多(3)用途結(jié)構(gòu)材料：電視機殼體、冰箱殼體、軸承、機械零件絕緣材料：漆包線、電纜、絕緣版、電器零件建筑材料：貼面板、地貼包裝材料：塑料袋、薄膜、泡沫塑料涂裝：涂料粘合劑：粘合劑日用：織物（衣服）膠鞋運輸：輪胎，傳送帶復(fù)合材料Composites定義：由兩種以上組分組成，并且具有與其組成不同的新的性能的材料分類按性能：結(jié)構(gòu)復(fù)合材料功能復(fù)合材料按增強劑形狀及增強機理：粒子增強纖維增強按復(fù)合方式分類基體Matrix增強體Reinforcement金屬金屬、無機非金屬無機非金屬金屬、無機非金屬高分子(塑料、橡膠)金屬、無機非金屬、高分子(纖維)(2)基本性質(zhì)a.

抗疲勞性能良好；b.

結(jié)構(gòu)件減震性好；c.

比強度和比量高；d.

耐燒能性和耐高溫性能好e.

具有良好的減摩、耐摩和耐潤滑性能(3)用途無機--高分子:玻璃纖維增強塑料(玻璃鋼)——汽車,游艇，碳纖維增強塑料——飛機機翼、高爾夫球棍、撐桿跳桿金屬—陶瓷:飛機螺旋槳葉綜合金屬韌性，陶瓷耐高溫性高分子-高分子:橡膠增韌塑料抗沖ABS樹脂減震材料其它類型BiomaterialsBiomaterialsareemployedincomponentsimplantedintothehumanbodyforreplacementofdiseasedordamagedbodyparts.AdvancedmaterialsMaterialsthatareutilizedinhigh-technology(orhigh-tech)applicationsaresometimestermedadvancedmaterials.lasers,integratedcircuits,magneticinformationstorage,liquidcrystaldisplays(LCDs),fiberoptics,andthermalprotectionsystemsfortheSpaceShuttleOrbiter.二、材料的重要作用ImportanceofMaterialsfortheDevelopmentofHumanHistoryandScience&Technology材料是人類社會發(fā)展的巨大推動力，制造生產(chǎn)工具的物質(zhì)基礎(chǔ)是材料。石器時代——陶器時代——青銅時代——鐵期時代——復(fù)合材料自古以來，材料的發(fā)展水平就是人類社會文明程度的標(biāo)志.材料的使用和發(fā)展，與生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的水平密切相關(guān)。舉例1764年工業(yè)革命，第一部機器（手搖）1769年，水力紡紗機1782年，蒸汽機為動力的紡紗機，紡織業(yè)（動力）瓦特發(fā)動機、傳動機、工作機——機器系列機器制造鐵——冶煉業(yè)1945年電子管計算機，幾間大屋半導(dǎo)體——集成電路——小型芯片、液晶、分子器件、計算機（PC）手提電腦，掌上電腦目前材料品種：幾十萬種（手冊中）科學(xué)技術(shù)發(fā)展的三大支柱：80年代能源、材料、信息90年代信息技術(shù)、新材料、生物技術(shù)高速民航客機使用的復(fù)合材料，高比強、代替金屬、重量輕耐摩擦、熱氧穩(wěn)定、力學(xué)性能生物降解材料（環(huán)境保護(hù)），計算機、液晶顯示屏（低電壓）信息社會要術(shù)各種各樣光、電、磁、聲材料各種材料相互替換、復(fù)合、共性、特性，納米材料三、材料科學(xué)與工程的范疇和任務(wù)（1）學(xué)科建立EstablishmentofMaterialScienceandEngineering1960’s金屬材料——金相學(xué)——金屬學(xué)無機材料——無機化學(xué)——陶瓷學(xué)高分子材料——高分子化學(xué)——高分子物理(2)內(nèi)容和任務(wù)ContentsandObjective材料科學(xué)：從理論上研究金屬、無機非金屬和有機高分子等材料的成分、結(jié)構(gòu)、加工工藝同材料性能及材料應(yīng)用之間的相互關(guān)系。材料科學(xué)與工程：關(guān)于材料組成、結(jié)構(gòu)、制備工藝與其性能及使用過程間相互關(guān)系的知識開發(fā)及應(yīng)用的科學(xué)學(xué)科性質(zhì)：是介于基礎(chǔ)科學(xué)與應(yīng)用科學(xué)之間的應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)（邊緣學(xué)科）。合成與制備過程SynthesisandProcessing組成與結(jié)構(gòu)CompositionsandStructures性質(zhì)Properties（工程）（化學(xué)）（物理學(xué)）使用性能合成與制備過程SynthesisandProcessing組成與結(jié)構(gòu)CompositionsandStructures性質(zhì)Properties（工程）（化學(xué)）（物理學(xué)）使用性能Performance研究內(nèi)容科學(xué)性a.從化學(xué)角度出發(fā)，研究材料的化學(xué)組成、鍵性、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系b.從物理角度，闡述材料的組成原子、分子及其運動狀態(tài)與各物性之間的關(guān)系c.材料的制備工藝技術(shù)性d.材料的性能表征e.材料的應(yīng)用(3)材料工程MaterialsEngineering對于工程技術(shù)人員：如何選擇特定應(yīng)用環(huán)境下需要的材料，來滿足使用要求，如何按實際要求設(shè)計新材料，須弄清以下三個關(guān)系（材質(zhì)）——材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)與性能（內(nèi)部形態(tài)）——加工工藝與性能（使用環(huán)境，耐久性）——材料的性能與使用過程四、本課程的內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法緒論Introduction材料的定義、分類及基本內(nèi)容工程材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能包括強度、塑性、硬度、韌性、抗疲勞性和耐磨性等工程材料的基礎(chǔ)知識決定工程材料的性能的基本因素時他們內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)和組織狀態(tài)，本章以金屬材料為例，介紹與工程材料有關(guān)的微觀組織結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識金屬的塑性變形與再結(jié)晶在塑性變形的過程中，金屬組織和性能也發(fā)生了相應(yīng)的變化，因此，研究金屬塑性變形以及變形金屬在加熱過程中所發(fā)生的變化，對充分發(fā)揮金屬材料的力學(xué)性能有重要的意義。鋼的熱處理熱處理時將金屬或合金在固態(tài)下經(jīng)過加熱、保溫和冷卻等三個步驟，以改變其整體或表面的組織，從而獲得所需性能的一種工藝。金屬材料非金屬材料和復(fù)合材料高分子材料、陶瓷材料和復(fù)合材料常用機械工程材料的選用機械零件的設(shè)計包括零件結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇和工藝設(shè)計三個方面，選材或用材不當(dāng)是造成零件失效的重要原因主要參考書魏廣升，褚祥志.工程材料學(xué).北京：中國勞動出版社，1996崔占全，機械工程材料.哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2000吳承建主編.金屬材料學(xué).北京：冶金工業(yè)出版社，1999第一章工程材料的力學(xué)性能材料在不同的外界條件下使用的，如在載荷、溫度、介質(zhì)、電場等作用下將表現(xiàn)出不同的行為，即材料的使用性能。使用性能主要包括：力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能。力學(xué)性能是指材料在載荷(外力)作用下所表現(xiàn)出的行為。第一節(jié)材料的強度與塑性一、強度1.定義：強度是指材料在外力作用下對變形與斷裂的抵抗能力。通常強度是根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)(GB6397-1986)的規(guī)定進(jìn)行靜拉伸試驗測得的。2.拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線特點1）彈性變O-A2）塑性變形B-D3）斷裂點Ds=F/SeF=(LF-L0)/L03.力學(xué)性能指標(biāo)1）材料對彈性變形的抵抗能力-----------彈性模量E=應(yīng)力s/應(yīng)變e*彈性模量E反映了材料產(chǎn)生彈性變形的難易程度。（剛度）保證了材料不發(fā)生過量彈性變形。*彈性模量取決于材料本身。合金化、熱處理及冷熱變形影響不大。2）強度指標(biāo)a屈服點強度ss*s0.2：殘余變形量為0.2%時的應(yīng)力值二、塑性塑性是指材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力。一般用伸長率(δ)或斷面收縮率(Ψ)來反映材料塑性的好壞。δ=(L1-L0)/L0Ψ=(S0-S1)/S0意義：1.材料可通過局部塑性變形來削減應(yīng)力峰，緩解應(yīng)力集中，從而防止突然破壞。2.通過發(fā)生塑性變形和因此引起的形變強化，可提高抵抗過載的能力。3.如果零件失效前產(chǎn)生塑性變形，由于塑性變形可吸收大量能量，可使失效的破壞性降到最小。4.好的塑性有利于壓力加工成型工藝。第二節(jié)材料的硬度定義：表示材料表面局部區(qū)域內(nèi)抵抗變形或破壞的能力。意義：硬度能較敏感地反映材料的成分與組織結(jié)構(gòu)的變化，故可用來檢驗原材料和控制冷熱加工質(zhì)量。指標(biāo)種類：1.布氏硬度(HB)：2.洛氏硬度(HR)：3.其它硬度：維氏硬度(HV)、顯微硬度等。布氏硬度：1990瑞典工程師布利涅爾（Brinell）提出將一定直徑的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球，在規(guī)定載荷下壓入被測金屬的表面，并保持一定時間，然后卸除載荷，以金屬表面壓痕單位面積上所承受載荷的大小來確定被測金屬材料的硬度。說明：1.布氏硬度的單位為MPa,一般不標(biāo)出；2.淬火鋼球為壓頭測出的硬度值以HBS表示,適用于硬度值在450以下的材料;硬質(zhì)合金球為壓頭測出的硬度值以HBW表示，適用于硬度值在450-650的材料。如10mm淬火球在9.81kN載荷下，保持30s測得的布氏硬度值為150時，可標(biāo)注為150HBS10/1000/30。又如500HBW5/750表示用5mm的硬質(zhì)合金球在750kgf（7.335kN）載荷作用下保持10-15s測得的布氏硬度值為500。洛氏硬度：1919年美國洛克威爾提出。用金剛石圓錐體或淬火鋼球作為壓頭，在一定試驗力的先后作用下，將壓頭壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定的保持時間后，卸除主試驗力，用測量的殘余壓痕深度計算被測材料的硬度。測試洛氏硬度時，直接從表盤讀取數(shù)值即可。洛氏硬度的分類HRAHRBHRC壓頭:金剛石直徑金剛石圓錐體1.5875鋼球圓錐體總載荷/N:588.37980.671471.07應(yīng)用：高硬度較軟材料，淬火鋼材料，如如退火鋼，等硬材硬質(zhì)合金銅鋁等料范圍：60-88HRA20-100HRB20-70HRC維氏硬度(英國的維克斯Vickers公司)維氏硬度的試驗原理與布氏硬度的試驗原理相同，但維氏硬度試驗的壓頭不是鋼球，而是用兩面夾角為136°的金剛石四棱錐體作為壓頭。試驗時測出壓痕對角線長度以計算壓痕的表面積，以F/A的數(shù)值表示維氏硬度值。HV=1.8544F/d2(MPa)維氏硬度載荷?。?9.1，98.1，196.2，294.3，490.5，981N五種），壓痕深度淺，適應(yīng)于測量較薄的材料或表面硬化層的硬度，所以維氏硬度廣泛用來測定金屬鍍層、薄片金屬以及化學(xué)熱處理后的表面硬度。第三節(jié)材料的韌性和韌度韌性是指材料在塑性變形和斷裂的全過程中吸收能量的能力，是材料強度和塑性的綜合表現(xiàn)?；蛑覆牧系挚沽鸭y擴展的能力。韌度是衡量材料韌性的力學(xué)性能指標(biāo)。常用韌性指標(biāo)：（1）沖擊韌度（2）斷裂韌度沖擊韌度定義：沖擊韌度是指材料在沖擊加載下吸收塑性變形功和斷裂功的能力，它是用來評價材料在沖擊載荷作用下的脆斷傾向的。指標(biāo)：沖擊吸收功AK(單位J)；沖擊韌度ak(ak=AK/斷裂面截面積，單位J/cm2)。意義：用來反映材料對一次或少次數(shù)大能量沖擊破壞的抵抗能力和在此工作條件下材料對缺口的敏感性。試驗方法：一次擺錘沖擊試驗。沖擊功：Gh1-Gh2=G(h1-h2)J斷裂韌度定義：斷裂韌度表征了材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展的能力。斷裂韌度K1c：裂紋失穩(wěn)擴展時的應(yīng)力場強度因子，應(yīng)力場強度因子的臨界值。影響因素：材料本身的性質(zhì)有關(guān)，與材料的成分、成型工藝有關(guān)；而與裂紋的形狀、尺寸及外應(yīng)力的大小無關(guān)。第四節(jié)疲勞強度疲勞斷裂的概念零件在交變載荷作用下經(jīng)較長時間工作而發(fā)生斷裂的現(xiàn)象(交變載荷—大小、方向隨時間發(fā)生周期性循環(huán)變化的載荷。)疲勞斷裂的特點(1)斷裂時的應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料靜載下的抗拉強度，甚至屈服強度,疲勞斷裂屬低應(yīng)力脆斷。(2)斷裂前無論是韌性材料還是脆性材料均無明顯的塑性變形，是一種無預(yù)兆、突然發(fā)生的斷裂，因此危險性極大。疲勞斷裂的基本過程(1)裂紋的產(chǎn)生：由于材料本身的各種缺陷和結(jié)構(gòu)等原因，使零件受力時局部產(chǎn)生應(yīng)力集中，形成疲勞裂紋源，達(dá)到一定條件時，產(chǎn)生裂紋。(2)裂紋擴展：裂紋形成后，在交變應(yīng)力作用下將不斷擴展。(3)最后斷裂：隨著疲勞裂紋的擴展，有效承載面逐漸減小，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到材料的斷裂強度或斷裂韌度時，發(fā)生快速斷裂。疲勞抗力指標(biāo)疲勞極限(疲勞強度)----材料在“無數(shù)”次重復(fù)交變載荷的作用下而不破壞的最大應(yīng)力。當(dāng)交變應(yīng)力循環(huán)對稱時，疲勞極限用σ－1表示。注：試驗時，鋼材的循環(huán)次數(shù)以10-7為基數(shù)。影響疲勞極限的因素：(1)材料本質(zhì)：材料的成分、組織以及純度和夾雜物對疲勞極限有顯著影響。(2)零件表面狀況：疲勞裂紋源大多起始于零件的表面。零件表面的加工缺陷大大降低了疲勞極限。(3)載荷類型：載荷類型不同，疲勞極限不一樣。(4)工作溫度：溫度升高，裂紋易產(chǎn)生和擴展，故降低了疲勞極限。(5)腐蝕介質(zhì)：零件在腐蝕環(huán)境中，疲勞極限明顯降低。第2章工程材料基礎(chǔ)知識第一節(jié)金屬的晶體結(jié)構(gòu)一、晶體與非晶體----原子的排列對材料的影響1.晶體：晶體中的原子是有序排列，即原子或離子按一定的幾何形狀有規(guī)律的排列的物體。2.非晶體：晶體中原子的排列是無序的。3.與晶體有關(guān)的幾個概念晶格：把晶體中的原子假想為幾何的結(jié)點，用直線從其中心連接起來，使之構(gòu)成一個空間格子（空間點陣）。晶面：晶格中各種方位的原子面。晶向：晶格中由結(jié)點（原子）所組成的任一直線，則代表晶體空間的一個方向，這種方向稱為晶向。晶胞：構(gòu)成晶格的最基本的幾何單元稱為晶胞。晶格常數(shù)與夾角：晶胞的邊長大小的尺寸（a,b,c）稱為晶格常數(shù)。a，b，g。晶胞原子數(shù)：一個晶胞內(nèi)包含的原子數(shù)目。配位數(shù)：晶格中與任一原子處于等距且相距最近的原子數(shù)目。致密度：晶胞中原子的體積與晶胞體積之比。二、晶體的分類——原子的結(jié)合方式對材料的影響金屬晶體Na離子晶體Na+Cl-共價晶體C分子晶體Cl*Cl三、金屬晶體1.晶格的形式：（1)體心立方（2)面心立方（3)密排六方2.晶向指數(shù)的建立（1）建立坐標(biāo)系（2）確定坐標(biāo)值（3）化整并加中括號3.晶面指數(shù)的建立（1）建立坐標(biāo)系；（2）確定在坐標(biāo)軸上的截距。（2），1，2；（3）取倒數(shù)。1/2，1，1/2；（4）化整并加小括號（121）4.晶體的種類單晶：結(jié)晶方位完全一致的晶體。特點：各向異性多晶體：5.晶體的缺陷（1）點缺陷（2）線缺陷（3）面缺陷第二節(jié)合金及相結(jié)構(gòu)一基本知識：1.合金：有2種或2種以上的金屬元素或金屬元素與非金屬元素組成的具有金屬性質(zhì)的物質(zhì)。2.組元：組成合金的最簡單、最基本、能夠獨立存在的物質(zhì)。3.相：成分相同，結(jié)構(gòu)相同，并與其他部分以界面分開的均勻組成部分。二、合金中的相結(jié)構(gòu)固溶體：形成合金時，如果一種組元的晶格中可以包含其他組元，即新相的晶格結(jié)構(gòu)與某一組元的晶格相同，這種新相稱為固溶體。晶格與固溶體相同的組元稱為溶劑，其他組元稱為溶質(zhì)。化合物：形成合金時，新相的晶格結(jié)構(gòu)不同于任一組元的晶格，則新相是組元間形成的一種新的物質(zhì)，這種新相稱為化合物。（一）固溶體1.分類：置換固溶體和間隙固溶體2.特征：造成晶格畸變，固溶體的強度及硬度升高，物理性能也會發(fā)生變化?！倘軓娀ǘ┗衔?.分類：正常價化合物，電子價化合物及間隙化合物2.各種化合物的比較第三節(jié)金屬的結(jié)晶1、結(jié)晶的概念（1)過冷度DT：DT=T0-T1（2)理論結(jié)晶溫度To（3)實際結(jié)晶溫度T12、金屬的結(jié)晶過程包括兩個過程：形核與長大3、結(jié)晶的影響因素（1)過冷度DT(2)難容雜質(zhì)起到晶核的作用——細(xì)化晶粒4、金屬晶體的長大形態(tài)（1）隨液固界面距離的增大，在液相內(nèi)溫度升高（2）隨液固界面距離的增大，在液相內(nèi)溫度降低第四節(jié)二元合金相圖1.合金系：由給定的的組元可以配制成不同成分的合金，這些合金組成的合金系統(tǒng)稱為合金系。2.（相）平衡：在一定條件下，合金中參與結(jié)晶或相變過程中的各相之間的相對重量和相的濃度不再改變的狀態(tài)。3.相圖：不同溫度及成分下，合金中的合金相的構(gòu)成及相之間的平衡關(guān)系的圖形。又稱為平衡圖或狀態(tài)圖。第五節(jié)鐵碳合金相圖通過講授鐵碳合金相圖，使學(xué)生掌握：合金相圖是表示在極緩慢冷卻(或加熱)條件下，不同成分的鐵碳合金在不同的溫度下所具有的組織或狀態(tài)的一種圖形。從中可以了解碳鋼和鑄鐵的成分(含碳量)，組織和性能之間的關(guān)系。它不僅是我們選擇材料和判定有關(guān)熱加工工藝的依據(jù)，而且是鋼和鑄鐵熱處理的理論基礎(chǔ)。1538°1394°912°L?d-Fe?g-Fe?a-Fe體心立方面心立方體心立方1.鐵素體a-Fe+C體心立方F2.奧氏體g-Fe+C面心立方A3.滲炭體Fe34.珠光體鐵素體＋滲碳體P5.萊氏體萊氏體＋滲碳體Ld一、相圖分析91291215381394N0.772.114.436.69FeFe31495B1148C1227DEFHJKPSQ0.0218二、典型合金析晶過程分析工業(yè)純鐵：塑性較好，強度較低，具有鐵磁性，在一般的機器制造中很少應(yīng)用，常用的是鐵碳合金鐵素體（F）：碳溶于a-Fe中的一種間隙固溶體，體心立方晶體結(jié)構(gòu)，組織和性能與工業(yè)純鐵相同奧氏體（A）：碳溶于g-Fe中的一種間隙固溶體，具有面心立方晶體結(jié)構(gòu)，塑性好，變形抗力小，易于鍛造成型滲碳體：鐵和碳的金屬化合物（即Fe3C）屬于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物，硬而脆，強度很低，耐磨性好，是一個亞穩(wěn)定的化合物，在一定溫度下可分解為鐵和石墨珠光體（P）：鐵素體和滲碳體的機械混合物，是兩者呈層片相間的組織，即層片狀組織特征，可以通過熱處理得到另一種珠光體的組織形態(tài)五個單相區(qū)：ABCD以上-液相區(qū)（L）；AHNA-d固溶體區(qū)（d）；NJESGN-奧氏體區(qū)（A）；GPQ以上-鐵素體區(qū)（F）；DFKL-滲碳體區(qū)（Fe-Fe3C）七個兩相區(qū)（兩相鄰的單相區(qū)之間）：L+d，L+A，L+Fe3C，d+A，F(xiàn)+A，A+Fe3C，包晶反應(yīng)：HJB水平線LB＋dH（1495°）AJ包晶反應(yīng)僅可能在含碳量0.09～0.53％的鐵碳合金中，其結(jié)果生成生成奧氏體共晶反應(yīng)：ECF水平線Ae＋Fe3C（1148°）共晶反應(yīng)可在含碳量2.11～6.69％的鐵碳合金中，形成奧氏體與滲碳體的共晶混合物，稱為萊氏體，C點為共晶點，含碳量為4.3％,溫度1148度共析反應(yīng)：PSK線AsFp＋Fe3C（727°）所有含碳量超過0.0218％的鐵碳合金均能發(fā)生共析反應(yīng)。其結(jié)果形成鐵素體和滲碳體的共析和滲碳體的共析混合物，稱為珠光體（P）。根據(jù)杠桿定律可以求出鐵素體和滲碳體的相對重量為：F（％）＝(6.69-0.77)÷6.69×100％＝88％Fe3C（％）＝1－88％＝12GS線－不同含碳量的合金，有奧氏體開始析出鐵素體（冷去時）或鐵素體全部溶于奧氏體（加熱時）的轉(zhuǎn)變線，常用A3表示ES線－碳在奧氏體中的固溶體。常用Acm表示，含碳量大于0.77％的鐵碳合金，自1148°冷至727°從奧氏體析出滲碳體，稱二次滲碳體PQ線－碳在鐵素體中的固溶線，鐵碳合金由727°冷卻至室溫時，將從鐵素體析出滲碳體，稱為三次滲碳體1.亞共析鋼的組織是由鐵素體和珠光體組成，隨含碳量的增加。其組織中珠光體的數(shù)量隨之增加，因而強度、硬度也升高，塑性、韌性不斷下降。2.過共析鋼的組織是由珠光體和網(wǎng)狀二次滲碳體組成，隨著鋼中含碳量的增加，其組織中珠光體的數(shù)量不斷減少，而網(wǎng)狀二次滲碳體的數(shù)量相對增加，因強度、硬度上升，而塑性、韌性值不斷下降。但是，當(dāng)鋼中Wc﹥0.9％時，二次滲碳體將沿晶界形成完整的網(wǎng)狀形態(tài)，此時雖然硬度繼續(xù)增高，但因網(wǎng)狀二次滲碳體割裂基體，故使鋼的強度呈迅速下降趨勢。至于塑性和韌性，則隨著含碳量的增加而不斷降低鐵碳相圖在工業(yè)中的應(yīng)用1、在選材方面的應(yīng)用：根據(jù)零件的不同性能要求來合理地選擇材料。2、在鑄造生產(chǎn)上的應(yīng)用：參照鐵碳相圖可以確定鋼鐵的澆注溫度，通常澆注溫度在液相線以上50－60℃。純鐵和共晶白口鑄鐵的鑄造性能最好。3、在鍛壓生產(chǎn)上的應(yīng)用：鍛軋溫度控制在單相奧氏體區(qū)。4、在熱處理生產(chǎn)上的應(yīng)用：熱處理工藝的加熱溫度依據(jù)鐵碳相圖確定。第三章金屬的塑性變形與再結(jié)晶第一節(jié)金屬的塑性變形一、塑性變形的基本形式滑移：晶體在切應(yīng)力的作用下，一部分沿著一定晶面上的晶向相對于另一部分發(fā)生滑動，這種現(xiàn)象成為滑移孿生：晶體在外力的作用下以產(chǎn)生孿晶的方式而進(jìn)行的切變過程軟位向：當(dāng)滑移面法線與外力F的夾角ψ呈45°時，滑移最容易進(jìn)行，這種位向稱為軟位向。硬位向：當(dāng)滑移面與外力平行（ψ＝90°）或垂直（ψ＝0°）時，晶體不可能滑移，這種相位稱為硬位向。二、滑移一個滑移帶實際上是由一束平行滑移線組成帶與滑移線晶體的塑性變形就是眾多大小不同的滑移帶的綜合效果的宏觀上的體現(xiàn)三、滑移系滑移面總是原子排列最密的晶面滑移方向總是原子排列最密的方向密排面與面之間的距離最大，結(jié)合力最弱，最容易滑動四、滑移的機理五、實際金屬的塑性變形1.晶粒位向?qū)ψ冃蔚挠绊?.晶界對變形的影響3.多晶體塑性變形過程1.）具有軟位向晶粒的滑移系的開動——與滑移面和滑移方向成45°角的晶粒；2.）變形達(dá)到一定程度時，造成應(yīng)力集中，晶粒發(fā)生位向的轉(zhuǎn)動，滑移停止；3.）次軟位向晶粒發(fā)生滑移。4.）重復(fù)2和3，直至全部晶粒都發(fā)生變形。第二節(jié)冷塑性變形對金屬組織和性能的影響一、冷塑性變形對金屬組織結(jié)構(gòu)的影響1.晶粒變形2.亞結(jié)構(gòu)的形成亞晶粒的產(chǎn)生使晶體抵抗變形的能力增加是引起加工硬化的重要因素之一3.形變織構(gòu)當(dāng)金屬按一定的方向變形量很大時，多晶體中原來任意位向的各晶粒的取向會大致趨于一致，這種有序化結(jié)構(gòu)叫做“形變織構(gòu)”，又稱為“擇優(yōu)取向”二、冷塑性變形對金屬性能的影響2.產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力1.加工硬化缺點優(yōu)點2.產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力1.加工硬化缺點優(yōu)點提高金屬強度、硬度、耐磨性2）微觀內(nèi)應(yīng)力（第二類內(nèi)應(yīng)力）約占10％3）晶格畸變（第三類內(nèi)應(yīng)力）約占90％3.物理、化學(xué)性能的變化提高構(gòu)件的安全性使金屬變形均勻1）宏觀內(nèi)應(yīng)力（第一類內(nèi)應(yīng)力）約占1％第三節(jié)回復(fù)與再結(jié)晶一、回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長大金屬冷塑性變形后，產(chǎn)生了加工硬化現(xiàn)象，金屬晶體中缺陷密度增加，內(nèi)能升高，這種處于不穩(wěn)定狀態(tài)的組織有自發(fā)恢復(fù)到變形以前組織狀態(tài)的傾向。1.1.回復(fù)當(dāng)冷變形金屬的加熱溫度不太高時，內(nèi)部原子活動能力不大，只能作短距離擴散，這個過程稱為回復(fù)作用：消除加工硬化造成的部分內(nèi)應(yīng)力，改善理化性能。機理：當(dāng)加熱時，使點缺陷、位錯等做微量的遷移，缺陷降低，晶格畸變程度降低。特點：由于處理溫度較低，原子活動能力低，晶粒大小和形變變化不明顯。強度、塑性及硬度變化不大。2.再結(jié)晶當(dāng)冷變形金屬加熱溫度高于回復(fù)階段溫度后，原子的擴散能力進(jìn)一步增強，塑性變形時被破碎、拉長的晶粒全部被轉(zhuǎn)變呈均勻而細(xì)小的等軸晶粒，這個過程稱為“再結(jié)晶”特點：硬度、強度下降，塑性、顯著韌性提高，內(nèi)應(yīng)力基本消除，金屬恢復(fù)到變形前的性能。機理：新晶粒的形核及長大的過程。再結(jié)晶溫度：金屬經(jīng)大變形度（70~80%）的變形后，在規(guī)定的時間內(nèi)完成再結(jié)晶的最低溫度。T再@0.4T熔影響再結(jié)晶溫度的因素：1)雜質(zhì)和合金元素2）變形度變形量越大，再結(jié)晶溫度越低。----臨界變形度，最低再結(jié)晶溫度3）加熱速度與加熱保溫時間3.再結(jié)晶后晶粒的長大1）正常長大：隨溫度的升高或時間的延長而均勻地連續(xù)長大。2）反常長大（二次再結(jié)晶）：不連續(xù)不均勻地長大。第四節(jié)金屬的熱塑性加工一、熱加工的概念1.高于再結(jié)晶溫度的加工變形2.特點：1）加工硬化與再結(jié)晶軟化兩個過程同時存在。2）表面氧化現(xiàn)象，尺寸精度低。二、熱加工對組織及性能的影響1.粗大的柱狀晶及枝晶經(jīng)熱塑性變形后被擊碎并形成等軸細(xì)晶粒組織，改善了機械性能。2.鑄態(tài)組織中的一些缺陷，得已消除，從而使組織致密，性能提高。3.形成熱加工的“纖維組織”，又稱為“流線”，使金屬的性能具有明顯的各向異性。第4章鋼的熱處理材料的性能可以通過下面方法得以改善1.在鋼鐵的冶煉過程中，加入所需的合金元素；2.對材料進(jìn)行后續(xù)處理——熱處理熱處理：對金屬材料在不同的固態(tài)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行加熱、保溫和冷卻，以改變材料整體或表面組織，從而獲得所需性能的工藝。第一節(jié)鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變一、加熱溫度的確定亞共析鋼:Ac3+(20~40℃共析鋼:Ac1+(20~40℃過共析鋼:Accm+(20~40℃二、奧氏體的形成——以共析鋼為例F(0.0218)+Fe3C（6.69）——A（0.77奧氏體化過程:奧氏體晶核的形成奧氏體晶核的長大殘余Fe3C奧氏體成分均勻化影響奧氏體形成速度的因素a.加熱溫度和加熱速度b.原始組織(含碳量)c.合金元素影響奧氏體晶粒大小的因素a.加熱溫度和保溫時間。加熱溫度越高，保溫時間越長，晶粒就越粗大b.鋼的化學(xué)成分。碳含量增加，晶粒有長大的傾向；合金元素磷（P）、錳（Mn）促進(jìn)奧氏體晶粒長大，其它易形成穩(wěn)定難溶化合物的合金均阻礙奧氏體晶粒長大。第二節(jié)鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變一.過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線（C曲線）1.珠光體轉(zhuǎn)變——高溫轉(zhuǎn)變（A1~550℃２.貝氏體轉(zhuǎn)變——中溫轉(zhuǎn)變（550℃~Ｍs1）上貝氏體組織呈羽毛狀，為一束大致平行的鐵素體板條，碳化物呈棒狀或片狀分布在鐵素體板條間。強度較低，塑性和韌性都很差，不適用于機械零件．2）下貝氏體組織內(nèi)鐵素體呈針狀，碳化物細(xì)小均勻彌散分布在鐵素體內(nèi)。強度和硬度高，具有良好的塑性和韌性，綜合力學(xué)性能較好。3.馬氏體轉(zhuǎn)變——低溫轉(zhuǎn)變（Ｍs~Ｍf）馬氏體轉(zhuǎn)變是將奧氏體快速冷卻到Ms溫度以下得到的組織。馬氏體轉(zhuǎn)變的特點：（1）在較低的溫度下進(jìn)行，F(xiàn)e及C原子都不能進(jìn)行擴散，屬于非擴散型轉(zhuǎn)變。馬氏體實際是碳在α-Fe中的過飽和固溶體（2）馬氏體轉(zhuǎn)變的非恒溫性。奧氏體溫度降到Ms點以下任一溫度時，馬氏體轉(zhuǎn)變以極大速度進(jìn)行，但轉(zhuǎn)變很快停止。為了使轉(zhuǎn)變繼續(xù)進(jìn)行，必須繼續(xù)降低溫度。（3）馬氏體轉(zhuǎn)變是不完全的，總要殘留少量奧氏體。（4）奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體時體積增大，導(dǎo)致淬火工件的變形和開裂。馬氏體的組織形態(tài)（1）板條狀馬氏體：在低、中碳鋼及不銹鋼中形成的一種馬氏體。由許多馬氏體板條集合而成。馬氏體板條的立體形態(tài)可以是扁條狀，也可以是薄板狀。內(nèi)部存在大量位錯—位錯馬氏體（2）片狀馬氏體：常在中、高碳鋼析出。立體外形呈雙凸透鏡狀，與試樣磨面相截則呈針狀或竹葉狀，所以又稱針狀馬氏體。亞結(jié)構(gòu)主要為孿晶—孿晶馬氏體。二.奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線（C曲線）影響因素1.碳的影響2.合金元素的影響3.加熱溫度和保溫時間第三節(jié)鋼的普通熱處理一、退火：完全退火等溫退火球化退火去應(yīng)力退火完全退火：將鋼加熱到Ac3以上30℃~50等溫退火：將亞共析鋼加熱到Ac3以上30℃～50℃球化退火：將鋼件加熱到Ac1以上20~50度保溫，使片狀滲碳體發(fā)生不完全溶解而斷開，形成細(xì)小滲碳體，彌散分布在奧氏體基體上的過程。又稱不完全退火。主要目的是降低硬度，改善切削加工性能，并為以后的淬火做組織準(zhǔn)備。去應(yīng)力退火：將鋼件加熱到低于A1的溫度（500~600度）保溫，隨爐冷卻的過程。主要用來消除鋼件的內(nèi)應(yīng)力。（鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件和機械加工件）二、正火作用與特點：1）由于冷卻速度較退火快，所得的組織比退火時的要細(xì)；2）正火后的零件的強度和硬度比退火時高，且含碳量越高，差別越大；3）低碳鋼經(jīng)正火處理后的強度與硬度，與退火處理的差不多，但正火處理是在爐外進(jìn)行，不占用設(shè)備，生產(chǎn)率高，所以低碳鋼多采用正火代替退火處理。提高強度，提高硬度，便于切削加工。4）中碳鋼的正火可替代調(diào)質(zhì)處理，為高頻淬火作準(zhǔn)備。5）高碳鋼可消除網(wǎng)狀滲碳體，為球化退火做準(zhǔn)備。AA三、淬火：將鋼加熱到奧氏體化或部分奧氏體化的溫度，然后以大于臨界冷卻速度冷到MS點以下，使鋼發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。淬火的目的1.提高鋼的硬度和耐磨性2.獲得優(yōu)異的綜合力學(xué)性能3.獲得某些特殊的物理和化學(xué)性能淬火溫度的確定冷卻介質(zhì)：鹽水，水和油。鋼的淬火方法單液淬火僅在水或油等一種介質(zhì)中冷卻。操作簡單，易于實現(xiàn)機械化，但受介質(zhì)特性的限制，不適用形狀復(fù)雜的零件。雙液淬火水淬油冷。減小了變形與開裂的可能性，但要求較高的操作技術(shù)。分級淬火將鋼件放入溫度高于Ms點的恒溫鹽浴或堿浴中，保溫一段時間，使工件表面與心部溫度均勻一致后取出空冷，以獲得馬氏體組織。減小熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，有效的抑制變形和開裂，但由于冷卻能力小，工件尺寸不能太大。等溫淬火與分級淬火法相類似，只是在冷卻介質(zhì)中保溫足夠長的時間，轉(zhuǎn)變?yōu)橛懈邚婍g性的下貝氏體，然后空冷。適用于尺寸小、形狀復(fù)雜，強韌性要求高的工件。冷處理適用于Mf點低于零度的高碳鋼和合金鋼。鋼的淬透性與淬硬性1.淬透性的概念鋼的淬透性是指鋼在淬火后的淬硬層的深度。淬透層的深度：從表面到半馬氏體處。2.淬透性的測定方法——末端淬火法試樣：直徑25，長度100噴水口直徑12.5，自由水柱高603.鋼的淬硬性鋼在淬火后馬氏體組織所能達(dá)到的最高硬度稱為鋼的淬硬性淬火的目的（獲得馬氏體或下貝氏體，充分發(fā)揮材料性能潛力）1）提高鋼的硬度和耐磨性例如T8鋼（切削刀具），退火后硬度為163~187HBS（小于20HRC），經(jīng)淬火+低溫回火，硬度可達(dá)60~64HRC，且具有高的耐磨性。2）獲得優(yōu)異的綜合性能例如45鋼（軸類），正火后力學(xué)性能為：250HBS，σs=320MPa，σb=750MPa，δ=18%，αk=70J/cm2，經(jīng)淬火+高溫回火后，250HBS，σs=450MPa，σb=800MPa，δ=23%，αk=100J/cm2四、回火鋼的回火就是將淬火后的鋼重新加熱到A1點以下的某一溫度，保溫一段時間，然后冷卻的熱處理工藝。1.鋼的回火的作用消除淬火時因冷卻過快而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，降低淬火鋼的脆性，調(diào)整和改善性能。2.淬火鋼在回火時的組織轉(zhuǎn)變1）馬氏體的分解：在100℃以上，馬氏體就開始分解，其中的碳以ε-Fe2.4C的形式析出，飽和度降低，到350℃左右，馬氏體分解結(jié)束。此時的組織為極細(xì)的ε2）殘余奧氏體的分解：在200~300℃3）回火托氏體T回的形成：在250~400℃，ε-Fe2.4C轉(zhuǎn)變?yōu)闈B碳體，針狀，鐵素體和細(xì)粒狀的滲碳體組成的機械混合物稱為回火托氏體4）滲碳體的聚集長大和α相再結(jié)晶：在400度以上，滲碳體逐漸聚集長大，形成較大的粒狀滲碳體，到600度，滲碳體將迅速長大。3.回火的分類及應(yīng)用1）低溫回火（150~200度）：組織為回火馬氏體，是過飽和程度較小的鐵素體固溶體，主要是消除一定的內(nèi)應(yīng)力，不會降低鋼的硬度。2）中溫回火（350~500度）：組織為回火托氏體，粒狀滲碳體和針狀鐵素體組成，內(nèi)應(yīng)力大大減小，具有高的彈性極限、屈服極限及屈強比，但硬度有所降低。3）高溫回火（500~650度）：組織為回火索氏體，粒狀滲碳體和針狀鐵素體組成，可以消除鋼的內(nèi)應(yīng)力，獲得較高的韌性，但硬度更低。淬火后高溫回火的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理。第四節(jié)鋼的表面熱處理鋼的表面熱處理是使零件表面獲得高的硬度和耐磨性，而心部仍保持原來良好的韌性和塑性的一類熱處理方法。一、鋼的表面淬火表面淬火是將工件表面快速加熱到奧氏體區(qū)，在熱量尚未傳遞到心部時立即迅速冷卻，使表面得到一定深度的淬硬層，而心部仍保持原始組織的一種局部熱處理方法。1.火焰加熱表面淬火：氧-乙炔2.感應(yīng)加熱表面淬火：感應(yīng)電3.激光加熱表面淬火：激光束二、表面化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理是工件在特定的介質(zhì)中加熱保溫，使一種或幾種元素滲入工件表面，以改變表層的化學(xué)成分和組織，從而獲得所需機械性能和化學(xué)性能的工藝過程?；瘜W(xué)熱處理過程：1)由介質(zhì)中分解出滲入元素的活性原子；2)工件表面對活性原子的吸收；3)吸收原子在工件中的擴散?；瘜W(xué)熱處理工藝：滲碳、氮化、碳氮共滲、滲硼、滲鋁等第五節(jié)鋼的特種熱處理一.可控氣氛熱處理和真空熱處理二.形變熱處理三.氣相沉積技術(shù)第5章金屬材料第一節(jié)工業(yè)用鋼鋼的分類和牌號鋼的分類碳素鋼按含碳量來分：低碳鋼，含碳量≦0.25%；中碳鋼，含碳量在0.25~0.6%；高碳鋼，含碳量>0.6%。按鋼的質(zhì)量:普通碳素鋼(WS≦0.045%,Wp≦0.05%);優(yōu)質(zhì)碳素鋼(WS,Wp≦0.035%);高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼(WS,Wp≦0.025%)。按用途分：碳素結(jié)構(gòu)鋼；碳素工具鋼合金鋼又分為：合金結(jié)構(gòu)鋼：工程工件用鋼，機器零件用鋼；合金工具鋼：刃具鋼、模具鋼、量具鋼；特殊性能鋼：不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼。（二）鋼的牌號鋼材的牌號按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、合金元素的種類和數(shù)量以及質(zhì)量級別來編號的，依據(jù)國標(biāo)規(guī)定，鋼號中的化學(xué)元素采用國際化學(xué)元素符號表示，產(chǎn)品名稱、用途、冶煉和澆注方法等則采用漢語拼音字母表示。1.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：用代表屈服強度的字母Q、屈服強度值、質(zhì)量等級符號（A，B，C，D）以及脫氧方法符號（F，b，Z，TZ）等四部分按順序組成。質(zhì)量等級。A,B,C,D四級。A:表示一般質(zhì)量，S≦0.050%,P≦0.045%,不保證沖擊功；B:S,P≦0.045%,保證200C沖擊功≧27J;C:S,P≦0.040%,保證00C沖擊功≧27J;D:S,P≦0.035%,保證-200C沖擊功≧27J。Q235－A、F，表示屈服強度為235MPa的A級沸騰鋼。2.優(yōu)質(zhì)碳素鋼：特點：（1）與碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，對鋼中S,P等雜質(zhì)限制較嚴(yán)。S,P含量均不大于0.035%；（2）鋼的組織均勻致密，偏析程度小，質(zhì)量好；（3）供貨應(yīng)同時保證鋼材的化學(xué)成分和力學(xué)性能符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。鋼材按冶金質(zhì)量等級分為：（1）優(yōu)質(zhì)鋼，S,P含量均不大于0.035%；（2）高級優(yōu)質(zhì)鋼，符號A，（GAO）S,P含量均不大于0.030%；（3）特級優(yōu)質(zhì)鋼，符號E，（TE），P含量不大于0.025%,S不大于0.020%牌號標(biāo)準(zhǔn)(GB/T699-1999)（1）根據(jù)含碳量的大小。用平均含碳量的萬分?jǐn)?shù)來表示(兩位阿拉伯?dāng)?shù)字表示平均碳含量).如：平均含碳量為0.25%優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼——牌號表示為“25”（2）.沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼，在牌號后尾部分別加“F”和“b”.如：平均碳含量為0.08%的沸騰鋼——牌號表示為“08F”；平均碳含量為0.10%的半鎮(zhèn)靜鋼——牌號表示為“10b”（3）含錳量較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，在阿拉伯?dāng)?shù)字后面加錳元素符號“Mn”.如：平均碳含量為0.50%、錳含量為0.70-1.0%較高錳含量的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼——牌號表示為“50Mn”（4）高級優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，在牌號后加符號“A”;特級高級優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼在牌號后加符號“E”.如：平均碳含量為0.20%的高級優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼—牌號表示為“20A”平均碳含量為0.50%的特級優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼——牌號表示為“50E”3.碳素工具鋼：特點：（1）冷熱加工性能，耐磨性較好；（2）價格低廉，廣泛采用；（3）淬透性低，耐熱性差。牌號標(biāo)準(zhǔn)（GB1298-86）：（1）用漢字碳（T）+平均含碳量的千分?jǐn)?shù)來表示。如：碳7（T7）：平均含碳量為0.7%的碳素工具鋼；碳12（T12）：平均含碳量為1.2%的碳素工具鋼（2）高級優(yōu)質(zhì)鋼，牌號后加“A”，如：T11A：平均含碳量為1.1%的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼（3）含錳量較高的優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，在碳含量后面加錳元素符號“Mn”如：T8Mn，平均含碳量為0.8%的較高錳含量碳素工具鋼T8，表示平均碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8％的碳素工具鋼。4.合金結(jié)構(gòu)鋼：鋼號由“數(shù)字＋元素＋數(shù)字”三部分組成。合金鋼中常加入的合金元素：Mn、Si,、Cr、Mo,W、V、Ti、Nb、Zr、Ni、Co、RE等合金元素的分類，非碳化物形成元素：Ni,Co,Cu,Si,Al,N,B等；碳化物形成元素：Zr,Nb,Ti,V,W,Mo,Cr,Mn等。合金元素在鋼中的分布：①只溶于鐵素體中，不形成碳化物——如Ni,Si,Co②只形成碳化物——如V,Ti,Nb③既溶于鐵素體又可形成碳化物——（FeMn)3C、(FeCr)3C,Cr23C6④形成金屬間化合物——Ni3Al,Ni3Ti,FeTi等5合金工具鋼：牌號標(biāo)準(zhǔn)（GB/T3077-1999）（1）當(dāng)合金含量<1.5%時，元素符號后不表明數(shù)字。40Cr，含碳量0.37~0.45%，0.8~1.1%的鉻（2）平均含量等于或大于1.5%，2.5%，3.5%….時，用相應(yīng)的數(shù)字2，3，4表示。60Si2Mn--------含碳量0.57~0.65%，1.5-2.5的硅和0.6-1.5的錳（3）如果兩種鋼的化學(xué)成分相近，而成分中的一個主要成分含量不同時，即使平均含量<1.5%，在含量多的鋼號中要注明。（4）為區(qū)別優(yōu)質(zhì)鋼和高級優(yōu)質(zhì)鋼，高級優(yōu)質(zhì)鋼號后加注“高”或“A”，特級優(yōu)質(zhì)合金鋼加注“E”。50CrVA，30CrMoSiE。9CrSi鋼，表示平均含碳量分?jǐn)?shù)為0.9％，合金元素Cr、Si的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)都小于1.5的合金工具鋼。6.滾動軸承鋼：GCr15表示平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5％的滾動軸承鋼。7.特殊性能鋼：鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)≦0.03％及≦0.08時，鋼號前分別加00及0表示。如00Cr18Ni10，0Cr19Ni9。8.鑄鋼：ZG270-500表示屈服強度為270MPa、抗拉強度為500MPa的鑄鋼。第二節(jié)鑄鐵鑄鐵是碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.11％的鐵碳合金。主要有鐵、碳、硅、錳、硫、磷以及其他微量元素組成，具有優(yōu)良的鑄造性、切削加工性、減震性、吸震性和低的缺口敏感性，加之熔煉鑄造工藝簡單，價格低廉，所以是機械制造業(yè)中最重要的材料之一。一、鑄鐵的分類、代號及牌號（一）鑄鐵分類1.灰鑄鐵2.白口鐵3.球墨鑄鐵4.可鍛鑄鐵5.合金鑄鐵（二）代號及牌號鑄鐵的代號由表示該鑄鐵特征的漢語拼音字的第一個大寫字母組成，當(dāng)兩種鑄鐵名稱的代號字母相同時，可在該大寫字母后加小寫字母來區(qū)別，同一名稱的鑄鐵需要細(xì)分時，取其細(xì)分特點的漢語拼音第一個大寫字母排列在后面。鑄鐵的牌號由鑄鐵代號、合金元素符號及質(zhì)量分?jǐn)?shù)、力學(xué)性能所組成，牌號中的第一位是鑄鐵的代號，其后為合金元素的符號及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)，最后為鑄鐵的力學(xué)性能。二、鑄鐵的石墨化（一）石墨化過程鑄鐵中石墨的形成過程稱為石墨化（二）影響石墨化的因素1.化學(xué)成分:Al,C,Si,Ti,Cu,…Nb,W,Mn,Mo,S,Cr,V,Fe…促進(jìn)石墨化元素阻礙石墨化元素2.冷卻速度三、常用鑄鐵（一）灰鑄鐵-----片狀石墨1.成分、組織、性能和用途（1）成分：2.5-4.0%c,1.0-3.0%Si,0.5－1.4%Mn,S,P.（2）組織：片狀石墨分布在基體組織上。鋼+片狀石墨F基組織F+P基組織P基組織（3）性能F灰鑄鐵的強度、硬度和耐磨性都比較低，但塑性比較高。多用于制造低負(fù)荷不太重要的零件。P灰鑄鐵強度和硬度高、耐磨性好，但塑性低（比F）F+P灰鑄鐵性能介于兩者之間（4）用途：承受壓力和要求消震好的場合。2.牌號：GB9439-88HT100，HT150，HT200，HT250，HT350（二）球墨鑄鐵1.成分、組織、性能和用途（1）成分：球化劑和孕育劑（2）組織：球狀石墨分布在基體組織上。鋼+球狀石墨F基組織F+P基組織P基組織（3）性能：良好的鑄造性能，減磨性，可切削性，低的缺口敏感性，較高的疲勞強度和耐磨性。（4）用途：曲軸、連桿、活塞、機座等2.牌號：GB1348-88（三）可鍛鑄鐵1.工藝過程——白口鐵+高溫長時間退火2.牌號：GB9440-88KT350-10KT350-10KeduanzhuTie(可鍛鑄鐵)最低抗拉強度（MPa）最低延伸率3.具體牌號：黑心可鍛鑄鐵：KTH300-06,KTH350-10,KTH330-08珠光體可鍛鑄鐵:KTZ450-06,KTZ550-04,KTZ650-02白心可鍛鑄鐵:KTB350-04,KTB380-12,KTB400-054.特點：1）鑄造性能良好，強度高，塑性好，韌性大；2）生產(chǎn)周期長；3）鐵水成分要求嚴(yán)格。（四）合金鑄鐵第三節(jié)有色金屬及其合金一、鋁及鋁合金——上天用的最多的材料（一）工業(yè)純鋁（Al）1.特點1）質(zhì)量輕、比強度、比剛度大——飛機蒙皮、主框架2）具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，僅次于銀、銅、金而居第四位。3）耐蝕性好4）銀白色光澤5）塑性極好，無低溫脆性、無磁性、熔點低（660℃6）純鋁強度低2.應(yīng)用主要用于鋁箔、導(dǎo)線以及配制鋁合金（二）鋁合金1.變形鋁合金——可以通過壓力加工制成各種型材及成形零件的合金按性能不同可分為：1）防銹鋁合金主要有Al-Mg、Al-Mn系合金，合金含量少，塑性及耐蝕性好，易于成形及焊接，強度低，適于要求抗蝕及受力不大的零部件，如油箱、油管、鉚釘、日用器皿等。2）硬鋁合金主要為Al-Cu-Mg系合金，其強度高、但抗蝕性及焊接性較差，主要用于制造中等強度的飛行器的各種承力構(gòu)件，如飛機蒙皮、壁板、槳葉、硬鉚釘?shù)取?）超硬鋁合金屬Al-Zn-Mg-Cu系合金，為硬鋁中再加鋅、鉻、錳等合金制成，強硬度更高，為時效強化效果最高的鋁合金，其熱態(tài)塑性好，但耐蝕性差，主要用于工作溫度較低，受力較大的飛機大梁、螺旋槳葉等。4）鍛鋁合金主要為Al-Cu-Mg-Si系及耐熱性突出的Al-Cu-Mg-Fe-Ni系鋁合金，具有良好的熱塑性、鑄造性、耐蝕性及焊接性，機械性能與硬鋁相近，適于鍛壓成形，故稱鍛鋁。主要用于制造形狀復(fù)雜的鍛件，如導(dǎo)風(fēng)輪及飛機上的接頭、框架、建筑用鋁合金門窗型材，耐熱好的Al-Cu-Mg-Fe-Ni系還可用于噴氣發(fā)動機的壓氣機葉片、超音速飛機蒙皮等。2.鑄造鋁合金——合金含量較高、熔點較低，適于鑄造成形1）Al-Si系鑄造鋁合金具有優(yōu)良的鑄造性及較好的耐蝕性、耐熱及焊接性，適于制造各種形狀復(fù)雜的鑄鋁件，如內(nèi)燃機活塞、汽缸體、汽缸頭、轎車輪轂、儀表殼等，應(yīng)用量占50%以上。2）Al-Cu系鑄造鋁合金此類合金的強度特別是高溫強度較大，主要用在較高溫度（300℃3）Al-Mg系鑄造鋁合金此類合金屬于高強度和高耐蝕性的合金，密度小，抗沖擊，常用于外形較簡單、承受沖擊載荷、在腐蝕介質(zhì)工作的船艦配件、化工零件等。4）Al-Zn系鑄造鋁合金此類合金是最便宜的鋁合金，其鑄造性能好，強度較高，但耐蝕性較差，密度較大，主要用于受力較小，形狀復(fù)雜的儀器儀表件及建筑裝修用小配件。5）Al-Li系鑄造鋁合金近幾年開發(fā)的新型鋁合金，由于Li的加入使密度降低10%~20%，而Li對Al的強化效果十分明顯，使其比強度、比剛度大大提高，已達(dá)到部分取代硬鋁和超硬鋁的水平，且耐蝕及耐熱性較好，是航空航天工業(yè)的新型結(jié)構(gòu)材料。6）Al-RE系鑄造鋁合金Al-Si系合金中加入稀土RE，鑄造性好且耐熱性高，用它制成的內(nèi)燃機活塞的使用壽命比一般鋁合金活塞高七倍以上。二、銅及銅合金——最早應(yīng)用的金屬（一）純銅（Cu）1.新鮮斷面呈玫瑰紅色，表面形成氧化膜后呈紫紅色，故稱紫銅；2.歷史上使用最早，用途較廣；3.儲量有限，價格較貴；4.良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性（僅次于銀），5.在大氣、淡水、非氧化性酸液中具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性6.良好的塑性，易于冷熱加工；7.強度低，經(jīng)冷變形后可提高強度，但塑性顯著下降；8.性能受雜質(zhì)影響大。（二）銅合金1.黃銅——Cu-Zn合金H70——70%Cu：塑性好，強度較高，“彈殼黃銅”，炮彈彈筒、槍彈殼等H62、H59：強度較高、室溫塑性差，而熱塑性及鑄造性較好，適于制造受力件，如彈簧、墊圈、螺釘、水管、油管、散熱器等特殊黃銅：鉛黃銅（HPb74-3：鐘表零件）、鋁黃銅、硅黃銅、錫黃銅（HSn62-1：船舶零件螺旋槳）等2.青銅錫青銅（Cu-Sn）：“古代兵器”，良好的減摩性，抗磁性和低溫韌性，常用于制作彈簧、軸承、齒輪、電器抗磁零件、耐蝕零件及工藝品鋁青銅（Cu-Al）：價格低、色澤美觀，具有更高的強度、更高的耐磨性、耐蝕性和耐熱性。主要用于海水或高溫下工作的零件，如彈簧、船用螺旋槳、齒輪、軸承等。鈹青銅（Cu-Be）：性能最好，銅合金之“王”，常用于制造電接觸器、防爆礦用工具、電焊機電極、航海羅盤、精密彈簧、高速高壓軸等。3.白銅——Cu-Ni合金普通白銅：B19——19%Ni：制造海水和蒸汽環(huán)境中工作的精密儀器零件和熱交換器等，特殊白銅：鋅白銅：精密儀器零件、醫(yī)療器械等錳白銅：低溫?zé)犭娕肌⒆冏杵骷凹訜崞鞯热?、鈦及鈦合金——又輕又強的材料（一）純鈦（Ti）1.銀白色金屬，密度?。?.5g/cm3），2.熔點高1668℃3.在高溫易與O、C、N、H等元素形成穩(wěn)定的化合物，提煉困難4.比強度最高5.耐蝕性強（在海水中10年無明顯腐蝕現(xiàn)象)6.低溫韌性好7.飛機、航天、導(dǎo)彈等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用（二）鈦合金1.α型鈦合金（TA）：Al、O、N、C等合金加入，強度較低，但高溫強度、低溫韌性及耐蝕性優(yōu)于其他鈦合金。主要用于500℃2.β型鈦合金（TB）：Cr、Mo、V、Fe、Ni等合金加入，塑性好，易冷成型，主要用于飛機上使用溫度不高但要求高強度的零部件，如彈簧、緊固件、軸等。3.α+β型鈦合金（TC）：強度高，塑性好，具有良好的耐熱、耐蝕及低溫韌性，綜合性能突出，應(yīng)用最廣，主要用于400℃四、鎂及鎂合金——綠色金屬（一）純鎂（Mg）1.呈銀白色，密度?。?.74g/cm3），2.抗蝕性差，極易氧化3.塑性低，冷變形能力差（二）鎂合金（形變鎂合金和鑄造鎂合金）鎂合金密度小、比強度和比剛度高、導(dǎo)熱和導(dǎo)電性好，兼有良好的阻尼減震和電磁屏蔽性能，易于加工成型，廢料容易回收，制成電子裝置中的結(jié)構(gòu)件，如移動通訊、手提計算機等的殼體，可以滿足產(chǎn)品的輕、薄、小型化、高集成度等要求，用以替代塑料；做成汽車輪轂、變速箱殼體等，可以滿足輕量化、節(jié)能、減震、降噪要求，因此，鎂合金被譽為“21世紀(jì)綠色工程金屬”。五、鎳及鎳合金——耐熱又耐蝕的材料（一）純鎳（Ni）1.銀白色金屬，密度為8.9g/cm3，2.熔點高1455℃3.強度較高，塑性較好，導(dǎo)熱性差，電阻較大，4.在空氣、水、海、鹽溶液、堿液中，有極強的耐蝕性（二）鎳合金熱電偶Ni-Si（負(fù)極）、Ni-Cr（正極）Ni-Cu（蒙乃爾合金）Ni68Cu28Al：無低溫脆性、無磁性，焊接性好，易于冷熱成型。適于作低溫設(shè)備、高溫耐堿、耐海水及耐氫氟酸腐蝕設(shè)備，如換熱設(shè)備、反應(yīng)釜、容器等。Ni-Cr（因科內(nèi)爾合金）Cr23Ni63Fe14Al：焊接性、冷熱成型性及耐蝕性好，并有優(yōu)良的抗高溫氧化性能，耐硝酸腐蝕性突出。主要用于高溫工作的受力零件及設(shè)備，也可制作耐蝕零件，如加熱器、核動力蒸發(fā)器、電爐絲、冷凝器、硝酸生產(chǎn)設(shè)備的耐蝕零件及1000℃Ni-Mo（哈氏合金）Mo28Ni65Fe5：抗高溫腐蝕能力，優(yōu)良的高溫綜合力學(xué)性能，能在較高的溫度及應(yīng)力下工作，耐鹽酸腐蝕性突出，常用于耐鹽酸等腐蝕的設(shè)備零件以及650℃六、滑動軸承合金（巴氏合金）（一）錫基軸承合金膨脹系數(shù)小，減摩性好，導(dǎo)熱性、塑性、耐蝕性好，疲勞強度差，工作溫度低（<150℃用途：制造汽車、拖拉機、汽輪機等高速軸瓦。（二）鉛基軸承合金硬度、強度和韌性比錫基軸承合金差，價格便宜，工作溫度小于120用途：（低負(fù)荷、低速使用）汽車、拖拉機的曲軸軸承及電動機、破碎機軸承（三）銅基軸承合金常用：鉛青銅、錫青銅、鋁青銅、銻青銅疲勞強度高，導(dǎo)熱性、塑性好，摩擦系數(shù)小用途：高速發(fā)動機、柴油機的軸承（四）鋁基軸承合金特點：常用：鋁錫系、鋁銻系、鋁石墨系價格低、原料豐富，比重輕，導(dǎo)熱性好、疲勞強度和抗蝕性好，膨脹系數(shù)大，易與軸咬合用途：高速、重載汽車和拖拉機的發(fā)動機軸承七、稀有金屬Li、Be、Ga、Ge、U、In、Mo、V、Ti、Nb等Li（鋰）：手機電池Th（釷）、U（鈾）：核燃料Y（釔）：超導(dǎo)材料Ge（鍺）：半導(dǎo)體材料W（鎢）、Ti（鈦）、Ta（鉭）：硬質(zhì)合金第六章非金屬材料和復(fù)合材料第一節(jié)高分子材料高分子材料是由成千上萬個小分子單體通過聚合反應(yīng)以共價鍵結(jié)合起來的長鏈分子而構(gòu)成的。一、高分子材料的制備方法聚合反應(yīng)：加成聚合反應(yīng)；縮合聚合反應(yīng)：小分子析出以酚醛制品為例二、高分子分子鏈的結(jié)構(gòu)形態(tài)（共價鍵）三、固體高分子的聚集態(tài)（分子鏈之間的幾何排列）三、固體高分子的聚集態(tài)（分子鏈之間的幾何排列）無定型高聚物結(jié)晶型高聚物四、高分子材料的性能特點①.密度?。?~2×103Kg/m3），有利于材料輕量化。②.強度低，但比強度高，能夠代替部分金屬材料制造多種機器零部件。③.低的彈性模量和高彈性，取決于大分子鏈的柔性。④.優(yōu)良的電絕緣性能。⑤.優(yōu)良的減摩、耐磨和自潤滑性能。⑥.優(yōu)良的耐腐蝕性能。⑦.優(yōu)良的透光性。⑧.可加工性好。三大缺點：不耐熱（低于300℃五、高分子材料的分類及應(yīng)用1.塑料塑料是以合成樹脂為主要成分的有機高分子材料，其中除主要成分樹脂外，再加入用以改善性能的各種添加劑，在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫ο掠跀D壓機、注射機等設(shè)備和模具中塑制成各種形狀規(guī)格的制品。（1）結(jié)構(gòu)最簡單的塑料—聚乙烯（PE）高壓聚乙烯：分子支鏈多，分子量、結(jié)晶度和相對密度低、半透明狀，質(zhì)地柔軟，耐沖擊，常用于制作塑料薄膜、軟管、塑料瓶等包裝材料。低壓聚乙烯：分子支鏈少，分子量、結(jié)晶度和相對密度較高、乳白色，質(zhì)地較硬，耐磨、耐蝕、絕緣性好，可作化工耐蝕管道、閥、襯板、承載不高的齒輪、軸承以及電絕緣護(hù)套等。保溫瓶殼、洗發(fā)水瓶、圓珠筆芯、茶杯、奶瓶等（2）第一種熱塑性的全能塑料—聚氯乙烯（PVC）特點：強度、硬度、剛度均高于PE，并有耐燃、自熄的特點，但熱穩(wěn)定性、耐寒、耐老化性差，一般在-15~60℃應(yīng)用：常溫常壓下的容器、板材、管道；建筑上制作門窗、天花板、電線套管、墻紙；純PVC透明，氣密性好，用于飲料、藥品、化妝品的硬質(zhì)外包裝；PVC軟塑料常用于農(nóng)用薄膜、雨衣、桌布；另外還大量用于電線絕緣護(hù)套、插頭插座殼、玩具、密封條等?！猛咀顝V的通用塑料。（3）最輕且價廉的塑料—聚丙烯（PP）特點：力學(xué)性能、耐熱性（150℃應(yīng)用：汽車上儀表盤、方向盤等；以及日用的微波爐餐具、椅子、安全帽；電器方面電話機、電視機外殼；PP膜可作香煙、食品的包裝膜、包裝帶等。（4）最鮮艷且成形性特好的塑料—聚苯乙烯（PS）特點：極易染成鮮艷顏色、透明度好，有光澤，可成型形突出，電絕緣性好，剛性好，脆性大，戶外長期使用易變黃變脆。應(yīng)用：各類電器配件、殼體、一般光學(xué)儀器、燈罩、玩具、建筑廣告裝飾板、磁帶盒、筆桿等（5）強韌易成形的白色塑料—ABS：丙烯腈（Acrylonitrile）、丁二烯（Butadiene）、苯乙烯（Styrene）特點：綜合性能好，價格低、堅韌、質(zhì)硬且具剛性的材料。應(yīng)用：電視機、洗衣機、計算機等殼體；汽車上儀表盤、方向盤、擋泥板、手柄等，也可用于化工管道、板材等（6）最透明的塑料—聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）“有機玻璃”特點：透光率好，耐紫外線和大氣老化，強度高，成形性好，良好的染色性，表面硬度差、易劃傷起毛。應(yīng)用：透明裝飾面板、儀表板、容器、包裝盒、燈罩、眼鏡、工藝品等，也可用于飛機窗玻璃、防彈玻璃、風(fēng)擋等。（7）透明“金屬”—聚碳酸酯（PC）特點：優(yōu)良的抗沖擊性和透明度，集剛、硬、韌、透明為一體的典型塑料。阻燃性好，自熄性材料。高溫下易開裂。應(yīng)用：光盤、燈罩、防護(hù)玻璃、手機殼體、精密儀器中齒輪、相機零件、太空杯、餐具等。PC膜可用于錄音（像）帶。（8）塑料王—聚四氟乙烯（PTEE或F4）特點：最優(yōu)良的耐高、低溫性能（-260~250℃應(yīng)用：不粘鍋涂層、管道密封用生料帶，機械上減摩密封零件，電器上耐高頻絕緣零件、以及強腐蝕場合設(shè)備內(nèi)襯和零件。醫(yī)用材料中人造血管、人工心臟等。（9）強韌而耐磨耐油的塑料—聚酰胺（PA）“尼龍”特點：優(yōu)良的耐磨性、減摩性和自潤滑性。優(yōu)異的耐油性和氣體阻隔性；耐疲勞性好；吸濕性較大。應(yīng)用：汽車上輸油管、油箱；DVD的齒輪、螺母、軸承等；與HDPE復(fù)合，用于冷凍食品包裝；還大量用于拉鏈、打火機殼、頭盔、球拍線、魚線、輸血管等。（10）每天接觸的塑料—熱塑性聚酯（PET）特點：PET膜拉伸強度很高，可長期用于戶外，但耐熱性不高。應(yīng)用：PET膜和片材主要用于各種食品、藥品、精密儀器的高檔包裝、錄音帶、膠片、光盤、磁卡等；各種飲料瓶、礦泉水瓶等；各種電器元件外殼。（11）合成塑料的鼻祖—酚醛樹脂（PF）特點：一定強度、硬度，耐磨、絕緣性好、耐熱性好，但性脆。有毒。應(yīng)用：“電木”，燈頭、開關(guān)、插座、紐扣、剎車片、齒輪等2.橡膠橡膠是一種具有極高彈性及低剛度的高分子材料。（1）最早應(yīng)用的橡膠—天然橡膠（NR）特點：強度高、耐撕裂；彈性、耐磨性、耐寒性、耐堿性、氣密性、防水性、絕緣性及加工性能優(yōu)良，但耐熱、耐油及耐老化性差。應(yīng)用：各類輪胎、膠帶、膠管、膠鞋、氣球及醫(yī)療衛(wèi)生品等。（2）產(chǎn)量最大的合成橡膠—丁苯橡膠（SBR）特點：同天然橡膠相比質(zhì)地均勻、成本低、耐磨性及氣密性好，抗撕裂和耐老化性也較好，但強度和彈性差。應(yīng)用：各類輪胎、膠帶、膠管、膠鞋、硬質(zhì)膠輪等，改性后可替代天然橡膠。（3）“萬能”橡膠—氯丁橡膠（CR）特點：其物理、力學(xué)性能均可與天然橡膠相比擬，且具有良好的耐油、耐溶劑、耐氧化、耐老化、耐酸堿等性能，但耐寒性較差，密度較大。應(yīng)用：耐老化的電線電纜包皮、耐油耐蝕的膠管、輸送帶、礦井用橡膠制品、油罐襯里等。丁腈橡膠（NBR）：耐油性好（用于輸油管、耐油密封墊圈、耐油耐熱輸送帶、印刷膠輥等）順丁橡膠（BR）：彈性最好（制造輪胎、三角帶、橡膠彈簧、鞋底等）乙丙橡膠（EPM）：密度最小（用于建筑防水材料、車輛配件、蒸汽膠管、膠帶、電線絕緣層等）硅橡膠：最耐熱耐寒氟橡膠：最耐腐蝕第二節(jié)陶瓷材料從廣義上講陶瓷包含一切天然及合成的無機非金屬固體材料，如水泥、耐火材料、玻璃、石墨、天然石材、陶瓷等。從狹義上講是用天然或合成的粉體，經(jīng)成形和高溫?zé)Y(jié)制成的，由金屬和非金屬的無機化合物構(gòu)成的多晶固體材料。傳統(tǒng)陶瓷：天然硅酸鹽礦物（黏土、石英、長石等）先進(jìn)陶瓷：高純度的人工合成原料（氧化物、氮化物、碳化物等）一、陶瓷材料的制備方法原料預(yù)處理原料預(yù)處理配料坯料制備成形干燥施釉燒成后加工制品二、陶瓷材料的組織結(jié)構(gòu)特點晶相：硅酸鹽、氧化物和非氧化物玻璃相：低熔點非晶態(tài)物質(zhì)氣相：氣孔三、陶瓷材料的基本性能（1）結(jié)合鍵主要為離子鍵和共價鍵，因此陶瓷材料具有高的化學(xué)穩(wěn)定性，耐高溫、耐腐蝕、高強度等基本屬性。（2）陶瓷材料的彈性模量是各類材料中最高的（3）脆性材料，斷裂前無塑性變形，沖擊韌性極低，抗拉強度遠(yuǎn)低于抗壓強度。（4）硬度高，尤其是高溫硬度高。（5）熔點高，高溫強度好，高溫抗氧化性好，抗熔融金屬侵蝕性高。（6）導(dǎo)電能力在很大范圍內(nèi)變化。主要缺點：性脆、加工性能差、可靠性差四、常用陶瓷材料1.傳統(tǒng)陶瓷2.先進(jìn)陶瓷（1）氧化鋁陶瓷主要成分：Al2O3(>45%)剛玉瓷(90~99.5%)性能：耐高溫(在1600℃下長期使用)，強度高、硬度高、耐磨性好，用途：廣泛應(yīng)用于各類高溫、耐蝕和電氣絕緣工程。如坩堝、熱電偶保護(hù)套管、化工反應(yīng)爐管等。機械工程中用作高速切削刀具、磨料、內(nèi)燃機火花塞、拉絲模等。（2）碳化硅陶瓷（3）氮化硅陶瓷第三節(jié)復(fù)合材料復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)或不同組織的組分，以宏觀或微觀方式復(fù)合形成的新型材料，一般由基體組元和增強相或功能組元組成。復(fù)合材料復(fù)合材料基體組元增強相樹脂基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料纖維增強顆粒增強常用復(fù)合材料一、玻璃鋼：基體：樹脂；增強體：玻璃纖維性能：強度高、密度?。?/p>