機(jī)械制造

基礎(chǔ)參考書(shū)目金屬工藝學(xué)〔上、下冊(cè)〕鄧文英主編高等教育出版社

機(jī)械工程與技術(shù)SeropeKalpakjian/StevenR.Schmid機(jī)械工業(yè)出版社ManufacturingEngineeringandTechnology—HotprocessesManufacturingEngineeringandTechnology—Machining制造技術(shù)PNRao機(jī)械工業(yè)出版社ManufacturingTechnology—Foundry,FormingandWeldingManufacturingEngineeringandTechnology—MetalCutting&MachineTools緒論一、本課程的性質(zhì)和內(nèi)容二、機(jī)械制造技術(shù)的開(kāi)展及其作用三、本課程的學(xué)習(xí)目的和學(xué)習(xí)方法一、本課程的性質(zhì)和內(nèi)容1、本課程的性質(zhì)

2、本課程的內(nèi)容

機(jī)電類專業(yè)的主干專業(yè)根底課機(jī)械制造：將原材料制成零件的毛坯，將毛坯加工成機(jī)械零件，再將零件裝配成機(jī)器的整個(gè)過(guò)程。二、機(jī)械制造技術(shù)的開(kāi)展及其作用1、作用：機(jī)械制造技術(shù)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，是衡量一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志之一。2、機(jī)械制造技術(shù)的開(kāi)展史〔1〕人類社會(huì)的劃分是以材料為依據(jù)的〔2〕我國(guó)古代在材料和機(jī)械制造方面的輝煌成就

三、本課程的學(xué)習(xí)目的和學(xué)習(xí)方法1、目的〔1〕了解和掌握常用的工程材料；〔2〕了解和掌握鑄造、鍛造、焊接、切削加工和特種加工；〔3〕熟悉機(jī)械制造全過(guò)程，并了解現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)。2、學(xué)習(xí)方法1工程材料導(dǎo)論

1.1工程材料的性能1、工程材料的性能使用性能：指材料在使用過(guò)程中所表現(xiàn)的性能，主要包括力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能。工藝性能：指在制造機(jī)械零件的過(guò)程中，材料適應(yīng)各種冷、熱加工和熱處理的性能。2、工程材料力學(xué)性能

包括鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、沖壓性能、切削加工性能和熱處理工藝性能等。

指材料在外力作用下表現(xiàn)出來(lái)的性能，主要有強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度等。1強(qiáng)度與塑性拉伸試驗(yàn)：F<Fe：彈性變形Fe：彈性極限載荷Fe<F<Fs：發(fā)生局部塑性變形Fs：屈服載荷，S：屈服點(diǎn)Fs<F<Fb：明顯塑變，抗力增加F>Fb：載荷下降，變形增加Fk：斷裂，強(qiáng)度極限載荷。強(qiáng)度指材料抵抗塑性變形和斷裂的能力。一、強(qiáng)度的指標(biāo)2、抗拉強(qiáng)度指試樣拉斷前所承受的最大拉應(yīng)力。其物理意義是在于它反映了最大均勻變形的抗力。1、屈服強(qiáng)度當(dāng)材料的內(nèi)應(yīng)力σ＞σb時(shí)，材料將產(chǎn)生斷裂。σb常用作脆性材料的選材和設(shè)計(jì)的依據(jù)。

σs材料產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最小應(yīng)力Fs：試樣屈服時(shí)所承受的拉伸力〔N〕A0：試樣原始橫截面積〔mm〕1強(qiáng)度與塑性二、塑性指標(biāo)塑性是材料在靜載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力。評(píng)定指標(biāo)是斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率。1、斷后伸長(zhǎng)率2、斷面收縮率指試樣拉斷后標(biāo)距的伸長(zhǎng)量與原標(biāo)距長(zhǎng)度的百分比。指試樣拉斷后縮項(xiàng)處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。δ=(L1-L)/Lx100%L:標(biāo)距

L1:拉斷后的試件標(biāo)距。將斷口密合在一起，用卡尺直接量出。Ψ=(A0-A1)/A0x100%A0:試件原橫截面積。

A1:斷裂后頸縮處的橫截面積，用卡尺直接量出。

1強(qiáng)度與塑性2硬度1、定義：指材料局部外表抵抗塑性變形和破壞的能力。它是衡量材料軟硬程度的指標(biāo)，其物理含義與試驗(yàn)方法有關(guān)。2、硬度的測(cè)試方法〔1〕布氏硬度〔2〕洛氏硬度〔3〕維氏硬度

1、布氏硬度試驗(yàn)〔布氏硬度計(jì)〕原理:用一定直徑的球體〔淬火鋼球或硬質(zhì)合金球〕以相應(yīng)的試驗(yàn)力壓入待測(cè)材料外表，保持規(guī)定時(shí)間并到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)后卸除試驗(yàn)力，測(cè)量材料外表壓痕直徑，以計(jì)算硬度的一種壓痕硬度試驗(yàn)方法。2、布氏硬度值用球面壓痕單位面積上所承受有平均壓力表示。如：120HBS4、測(cè)量范圍

用于測(cè)量灰鑄鐵、結(jié)構(gòu)鋼、非鐵金屬及非金屬材料等.一、布氏硬度3、優(yōu)缺點(diǎn)〔1〕測(cè)量值較準(zhǔn)確，重復(fù)性好，可測(cè)組織不均勻材料〔鑄鐵〕〔2〕可測(cè)的硬度值不高〔3〕不測(cè)試成品與薄件〔4〕測(cè)量費(fèi)時(shí)，效率低2硬度1、洛氏硬度試驗(yàn)〔洛氏硬度計(jì)〕原理:用金剛石圓錐或淬火鋼球，在試驗(yàn)力的作用下壓入試樣外表，經(jīng)規(guī)定時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，用測(cè)量的剩余壓痕深度增量來(lái)計(jì)算硬度的一種壓痕硬度試驗(yàn)。2、洛氏硬度值用測(cè)量的剩余壓痕深度表示?？蓮谋肀P上直接讀出。根據(jù)所用壓頭計(jì)載荷的不同，分為HRA、HRB、HRC，其中HRC最為常用。如：50HRC

4、測(cè)量范圍

用于測(cè)量淬火鋼、硬質(zhì)合金等材料.二、洛氏硬度3、優(yōu)缺點(diǎn)〔1〕試驗(yàn)簡(jiǎn)單、方便、迅速〔2〕壓痕小，可測(cè)成品，薄件〔3〕數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，應(yīng)測(cè)三點(diǎn)取平均值〔4〕不應(yīng)測(cè)組織不均勻材料，如鑄鐵。2硬度1、維氏硬度試驗(yàn)原理:用夾角為136°的金剛石四棱錐體壓頭，使用很小試驗(yàn)力F〔〕壓入試樣外表，測(cè)出壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度d。2、維氏硬度值

用壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度表示。如：640HV。

4、測(cè)量范圍

常用于測(cè)薄件、鍍層、化學(xué)熱處理后的表層等。三、維氏硬度3、優(yōu)缺點(diǎn)〔1〕測(cè)量準(zhǔn)確，應(yīng)用范圍廣〔硬度從極軟到極硬〕〔2〕可測(cè)成品與薄件〔3〕試樣外表要求高，費(fèi)工。2硬度3韌性定義：金屬材料斷裂前吸收的變形能量。沖擊韌度：缺口處單位截面積上所吸收的沖擊功式中：ak－沖擊韌度;Ak－沖斷試樣所消耗的沖擊功;A－試樣缺口處的截面積cm2

沖擊韌度4疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度曲線

實(shí)驗(yàn)證明，金屬材料能承受的交變應(yīng)力σ與斷裂前應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N有如圖1-6所示的規(guī)律。由圖所知，當(dāng)σ低于某一值時(shí)，曲線與橫坐標(biāo)平行，表示材料可經(jīng)無(wú)限次循環(huán)而不斷裂，這一應(yīng)力稱疲勞強(qiáng)度或疲勞極限。用σ－1表示光滑試樣對(duì)稱彎曲疲勞強(qiáng)度。一般鋼的循環(huán)次數(shù)為107，有色金屬為108。思考題：1.將鐘表發(fā)條拉成一條直線，這是彈性變形還是塑性變形？2.縮頸發(fā)生在拉伸圖上那一點(diǎn)？如果式樣沒(méi)有出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，是否表示該式樣沒(méi)有塑性變形？3.以下情況應(yīng)采用那種硬度法來(lái)檢查其硬度？庫(kù)存鋼材硬質(zhì)合金刀頭鍛件臺(tái)虎鉗鉗口4.以下符號(hào)所表示的力學(xué)性能指標(biāo)的名稱和含義是什么？σbσsσr0.2σ-1δɑkHRCHBSHBW5.硬度和抗拉強(qiáng)度之間有沒(méi)有一定的關(guān)系？為什么？金屬溶液在凝固后一般都以晶質(zhì)狀態(tài)存在，即內(nèi)部原子由不規(guī)那么的排列轉(zhuǎn)變到規(guī)那么排列，形成晶體的過(guò)程。金屬的結(jié)晶過(guò)程是不斷形成晶核和晶核不斷長(zhǎng)大的過(guò)程，即由晶核的產(chǎn)生和長(zhǎng)大兩個(gè)根本過(guò)程組成的。1.2.1純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變1.2鐵碳合金1.金屬的結(jié)晶金屬的結(jié)晶1.2.1純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及其同素異晶轉(zhuǎn)變2.純鐵的晶體結(jié)構(gòu)將晶體中的每一個(gè)原子看成是一個(gè)點(diǎn)，再把相鄰原子中心用假想的直線聯(lián)接起來(lái)，使之形成晶格。從晶格中取出一個(gè)最根本的幾何單元，這個(gè)單元稱作晶胞。①體心立方晶格

屬于體心立方晶格類型的金屬有α-Fe〔912℃以下的純鐵〕、鉻、鉬、鎢等②面心立方晶格

屬于面心立方晶格類型的金屬有γ-Fe〔1394－912℃的純鐵〕、鋁、銅、銀等。2.純鐵的晶體結(jié)構(gòu)

3.純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變1.2.2鐵碳合金的根本組織a、合金的根本概念1、合金

合金是指由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬與非金屬元素組成的具有金屬特性的物質(zhì)。2、組元組成合金的根本的物質(zhì)稱為組元。3、相

相是指在金屬組織中化學(xué)成分、晶體結(jié)構(gòu)和物理性能相同的組分。4、組織組織泛指用金相觀察方法看到的由形態(tài)、尺寸不同和分布方式不同的一種或多種相構(gòu)成的總體。b、合金的組織

根據(jù)構(gòu)成合金各組元之間相互作用的不同，固態(tài)合金的組織可分為固溶體、金屬化合物和機(jī)械混合物。1、固溶體溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格中而仍保持溶劑晶格類型，稱為固溶體。2、奧氏體〔A〕：碳與γ-Fe形成的間隙固溶體。高溫組織，在大于727℃時(shí)存在。性能---塑性好，強(qiáng)度和硬度高于F。在鍛造、軋制時(shí)常要加熱到A，可提高塑性，易于加工。1、鐵素體〔F〕：碳與α-Fe形成的間隙固溶體性能---強(qiáng)度和硬度低，塑性和韌性好。鐵素體奧氏體2、金屬化合物金屬化合物是合金組元之間相互發(fā)生作用而形成具有金屬特性的一種組織。滲碳體〔Fe3C〕：鐵與碳形成的金屬化合物。性能---硬度高，脆性大。3、機(jī)械混合物機(jī)械混合物是合金中的一類復(fù)相混合物組織，不同的相均可互相組合形成機(jī)械混合物。珠光體〔P〕：F與Fe3C組成的機(jī)械混合物。性能---力學(xué)性能介于兩者之間。萊氏體〔Ld〕：A與Fe3C組成的機(jī)械混合物。性能---硬度高，塑性差。珠光體1.2.3鐵碳相圖分析1、概念：表示鐵碳合金在不同成分和溫度下的組織、性能以及它們之間相互關(guān)系的圖形。又稱鐵碳合金相圖或鐵碳合金平衡圖。是通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法建立起來(lái)的。2、作用：是研制新材料，制定合金熔煉、鑄造、壓力加工和熱處理等工藝的重要工具。

3.鐵碳合金相圖1、相圖的坐標(biāo)縱坐標(biāo)：代表溫度。橫坐標(biāo)：代表含碳量。2、幾個(gè)概念

純鐵鋼鑄鐵共析鋼亞共析鋼過(guò)共析鋼共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵過(guò)共晶白口鑄鐵3、特性點(diǎn)A點(diǎn)：純鐵的熔點(diǎn)1538℃C點(diǎn)：共晶點(diǎn)1148℃D點(diǎn)：滲碳體的熔點(diǎn)1227℃S點(diǎn)：共析點(diǎn)727℃G點(diǎn)：純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)912℃E點(diǎn)：C在γ-Fe中最大溶解度1148℃P點(diǎn)：C在α-Fe中最大溶解度727℃Q點(diǎn)：室溫時(shí)C在α-Fe中最大溶解度4、特性線ACD：液相線，液相冷卻至此開(kāi)始析出固相，固相加熱至此全部轉(zhuǎn)化為液相。AECF：固相線，液態(tài)合金至此線全部結(jié)晶為固相，固相加熱至此開(kāi)始轉(zhuǎn)化。GS：A開(kāi)始析出F的轉(zhuǎn)變線，加熱時(shí)F全部溶入A，又稱A3線。ES：C在A中的溶解度曲線，又稱Acm線。ECF：共晶線，含C量2.11%--6.69%的鐵碳合金至此發(fā)生共晶反響，結(jié)晶出A與Fe3C混合物---萊氏體Ld。PSK：共析線，含C量在0.0218%--6.69%的鐵碳合金至此反生共析反響，產(chǎn)生珠光體P，又稱A1線。亞共析鋼結(jié)晶過(guò)程4鐵碳相圖的應(yīng)用1、選用材料：由鐵碳相圖可知，合金中隨著含碳量的不同，其組織各不相同，從而導(dǎo)致其力學(xué)性能不同。因此，我們就可以根據(jù)機(jī)器零件所要求的性能來(lái)選擇不同含碳量的材料。2、判斷切削加工性能：低碳鋼中鐵素體較多，塑性好，加工性不好；中碳鋼中鐵素體含量比例適當(dāng)，鋼的硬度適當(dāng)，易于加工。3、制定熱加工工藝：在鑄造工藝方面，根據(jù)相圖可以確定適宜的熔化溫度和澆注溫度，含碳量為4.3%的鑄鐵鑄造性最好；在鍛造工藝方面，可以選擇鋼材的軋制和鍛造的溫度范圍應(yīng)在奧氏體區(qū)。4、應(yīng)用于熱處理生產(chǎn)：由相圖可知合金在固態(tài)加熱和冷卻過(guò)程中均有組織的變化，可以進(jìn)行熱處理。并且可以正確選擇加熱溫度。思考題：1.如果結(jié)晶時(shí)晶核不多而生長(zhǎng)速度較快，那么凝固后的晶粒是粗還是細(xì)？為什么？2.晶粒的粗細(xì)對(duì)金屬的機(jī)械性能有什么影響？3.什么是同素異晶轉(zhuǎn)變？室溫和1100℃時(shí)的純鐵晶格有什么不同？4.什么叫做鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體和萊氏體？它們各有什么特點(diǎn)？5.A1.A3和Acm各表示什么意義？6.試描述在緩慢冷卻的條件下,液態(tài)的0.3％碳素鋼從開(kāi)始凝固到溫室之間的組織變化。1.3金屬材料steel1530kgzinc26kgplastic55kgrubber60kglead15kgaluminum30kgglass52kgCastiron350kgcopper16kgAtypicalautomobilemaycontainthefollowingmaterials:1.3.1鋼1.鋼的分類(1)按化學(xué)成分碳素鋼合金鋼(2)按用途結(jié)構(gòu)鋼工具鋼特殊性能鋼(3)按質(zhì)量普通鋼S≤0.055%P≤0.045%優(yōu)質(zhì)鋼S≤0.045%P≤0.04%高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼S≤0.03%P≤0.03%

2.碳素鋼含碳量小于2.11%的鐵碳合金?；瘜W(xué)成分對(duì)碳素鋼性能的影響a.碳的影響強(qiáng)度、硬度增加塑性、韌性下降根據(jù)含碳量，碳素鋼可分為三類：低碳鋼<0.3％C中碳鋼0.3～0.6％C高碳鋼>0.6％Cb、硅和錳的影響：有益元素。不但可以溶于F中，產(chǎn)生強(qiáng)化作用，使鋼的強(qiáng)度和硬度提高；而且Mn能消除硫?qū)︿摰奈：?。c、磷的影響：

有害元素，使鋼產(chǎn)生冷脆性。d、硫的影響：有害元素，使鋼產(chǎn)生熱脆性?；瘜W(xué)成分對(duì)碳素鋼性能的影響(2)碳素鋼的分類、牌號(hào)a.碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)：Q215-AFQ235-B用途：工程結(jié)構(gòu)〔薄鋼板，鋼筋，鋼管，各種型材〕；要求不高的機(jī)器零件〔螺釘，螺栓，手柄，小軸〕；特點(diǎn)：塑韌性優(yōu)良。b.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

牌號(hào)：08,10,15……75,80,85用途：用來(lái)制造較重要的機(jī)器零件，一般都經(jīng)過(guò)熱處理。08～25：強(qiáng)度低，但塑性、韌性好，并具有良好的焊接性能。常做沖壓件、焊接件、滲碳件。用來(lái)制造螺釘、螺母、墊圈等沖壓件30～50：調(diào)質(zhì)后有良好的綜合機(jī)械性能。用作軸、連桿、絲杠、鍵。軸連桿絲杠55～85：熱處理后有良好的彈性。用作彈簧、軋輥、鋼絲繩。彈簧鋼絲繩c.碳素工具鋼牌號(hào)：T7，T7A……用途：各種刀具、刃具、量具。T7,T8：中等硬度，高韌性工具。沖頭、鑿子、鍛造工具、鏨子、錘子。T9～T11：高硬度、中等韌性工具。鉆頭、絲錐、鋼鋸條、小沖模。T12～T13：高硬度、耐磨性而韌性要求不高的工具。量具、銼刀、刮刀。碳素工具鋼回火穩(wěn)定性低，當(dāng)溫度大于200～250℃時(shí)，硬度急劇下降。因此只用作手動(dòng)切削工具。

銼刀錘子鋸條碳素鋼的缺點(diǎn)：硬度低高溫下強(qiáng)度、硬度低耐磨性、耐腐蝕性差

3合金鋼〔1〕合金元素對(duì)鋼性能的影響a、提高了鋼的力學(xué)性能b、提高了鋼的淬透性c、使鋼具有某些特殊性能鈦、釩等合金元素的參加提高了鋼的強(qiáng)度和硬度，細(xì)化了晶粒，也提高了塑性與韌性。鉻、硅、鎳、錳、硼等合金元素的參加提高鋼的淬透性。鉻、錳等合金元素的參加使鋼具有了耐高溫、耐熱、耐磨、不生銹等特殊性能。〔2〕合金鋼的分類與牌號(hào)〔3〕合金鋼的牌號(hào)a、合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)b、合金工具鋼的牌號(hào)兩位數(shù)字+合金元素符號(hào)+數(shù)字前兩位數(shù)字表示平均含碳量的萬(wàn)倍，后面數(shù)字表示合金元素的百倍。假設(shè)合金元素含量小于1.5％，那么不標(biāo)其含量。如60Si2Mn,40Cr等。其牌號(hào)表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼類似，但其含碳量超過(guò)1%時(shí)不標(biāo)出；當(dāng)含碳量小于1%前面數(shù)字表示含碳量的千倍。如：9SiCr,Cr12,5CrMnMo等。

但高速鋼不標(biāo)含碳量，只寫出合金元素符號(hào)及其含量。如:W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2a、合金結(jié)構(gòu)鋼1、普通低合金結(jié)構(gòu)鋼

低碳，合金含量小于3%。主加元素為Mn其強(qiáng)化了鐵素體，提高了強(qiáng)度；V，Ti等元素使晶粒細(xì)化，使韌性提高。在建筑、橋梁、車輛、船舶中應(yīng)用廣泛。以16Mn為最廣。船舶橋梁2、合金滲碳鋼

含碳量為0.1%--0.2%,以保障心部具有足夠的韌性，合金含量小于3%。主加元素為Cr、Mn、鈦、釩，提高了淬透性，使晶粒細(xì)化，耐磨性提高。主要用于外表要求硬而耐磨，心部具有足夠強(qiáng)度和韌性的零件，如：汽車變速箱的齒輪等。以20Cr、20CrMnTi為最廣。變速齒輪撥叉3、合金調(diào)質(zhì)鋼

含碳量為0.25%--0.5%,主加元素為Cr、Mn、Si、Ni等以提高淬透性和強(qiáng)化鐵素體.調(diào)質(zhì)鋼具有良好的綜合力學(xué)性能。

合金調(diào)質(zhì)鋼廣泛用于制造汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床和其它機(jī)器上的各種重要零件，如齒輪、軸類件、連桿等。

曲軸

連桿

4、合金彈簧鋼它具有高的彈性、疲勞強(qiáng)度及沖擊韌度。含碳量為0.5%--0.7%,主加元素為Cr、Mn、Si等以提高淬透性和彈性極限。

合金彈簧鋼是一種專用結(jié)構(gòu)鋼，主要用于制造各種彈簧和彈性元件。

拉力彈簧

離合器彈簧

5、滾動(dòng)軸承鋼主要用來(lái)制造滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體〔滾珠、滾柱、滾針〕、內(nèi)外套圈等，屬專用結(jié)構(gòu)鋼。碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.95%--1.10%，以保證其高硬度、高耐磨性和高強(qiáng)度。鉻為根本合金元素，鉻含量為0.40%--1.65%。高碳低鉻。如：GCr15b、合金工具鋼

合金工具鋼是制造刃具、量具和模具的鋼種。不僅有更高的硬度和耐磨性,還具有更高的紅硬性。1、合金刃具鋼

用途：主要用于制造各種金屬切削刀具，如車刀、銑刀、鉆頭等。

性能：〔1〕高硬度，60HRC以上；〔2〕高的耐磨性；〔3〕高熱硬性；〔4〕足夠的塑性和韌性。銑刀英制模板刀合金刃具鋼的種類及牌號(hào)

(1)低合金刃具鋼(2)高速鋼

最高工作溫度不超過(guò)300℃。

①高碳：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%--1.1%，以保證高硬度和高耐磨性。

②Cr、Mn、Si主要是提高鋼的淬透性，Si還能提高鋼的回火穩(wěn)定性；

W、V能提高硬度和耐磨性，并防止加熱時(shí)過(guò)熱，保持細(xì)小的晶粒。

高速鋼是高合金刃具鋼，具有很高的熱硬性，高速切削中刃部溫度達(dá)600℃時(shí)，其硬度無(wú)明顯下降。

①高碳：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.70%以上，最高可達(dá)1.5%左右，

②參加Cr、W、Mo、V等合金元素：

Cr提高淬透性。

W、Mo保證高的熱硬性。

V提高耐磨性，細(xì)化晶粒?！踩纾?SiCr、9Mn2V〕〔如：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2〕2、合金量具鋼

用途：量具用鋼用于制造各種測(cè)量工具，如卡尺、千分尺、塊規(guī)。性能要求：(1)高硬度〔大于56HRC〕和高耐磨性；

(2)高尺寸穩(wěn)定性，在存放和使用過(guò)程中，尺寸不發(fā)生變化。螺紋規(guī)

游標(biāo)卡尺千分尺量具用鋼的選用舉例

量具鋼號(hào)平樣板或卡板10、20或50、55、60、60Mn、65Mn一般量規(guī)與塊規(guī)T10A、T12A、9SiCr高精度量規(guī)與塊規(guī)Cr（刃具鋼）、CrMn、GCr15高精度且形狀復(fù)雜的量規(guī)與塊規(guī)CrWMn(低變形鋼)抗蝕量具4Cr13,9Cr18(不銹鋼)3、合金模具鋼合金模具鋼按其用途分為冷作模具鋼和熱作模具鋼兩大類。

冷作模具鋼

用途：冷模具用于制造各種冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模和拉絲模等，工作溫度不超過(guò)200℃～300℃。熱作模具鋼如：9Mn2V、CrWMn

用途：熱作模具鋼用于制造各種熱鍛模、熱壓模、熱擠壓模和壓鑄模等，工作時(shí)型腔外表溫度可達(dá)600℃以上。如：5CrMnMo、5CrNiMo

性能要求：①高硬度，58～62HRC;②高耐磨性;③足夠的韌性和疲勞抗力C、特殊性能鋼特殊性能鋼是指具有特殊物理和化學(xué)性能的一種高合金鋼.它主要包括不銹鋼,耐磨鋼等.1、不銹鋼

能抵抗大氣,酸,咸或其它介質(zhì)腐蝕的鋼。

不銹鋼在石油化工、國(guó)防工業(yè)和一些尖端科學(xué)技術(shù)及日常生活中都得到廣泛應(yīng)用，例如化工裝置中的各種管道、閥門和泵，醫(yī)療手術(shù)器械，防銹刃具和量具等。

根據(jù)不銹鋼室溫下組織的不同,常用的不銹鋼可分三種:馬氏體型不銹鋼

鐵素體型不銹鋼

奧氏體型不銹鋼

馬氏體型不銹鋼

如：1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13

不銹鋼船用螺旋槳不銹鋼剪刀含碳為0.1%--0.4%,含鉻為12%--13%.主要用于力學(xué)性能要求不高,耐蝕性要求較低的零件.如:鐵素體型不銹鋼

這類鋼的鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17%～30%，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.15%.主要用作耐蝕性要求很高而強(qiáng)度要求不高的構(gòu)件，例如容器和管道等。

奧氏體型不銹鋼

這類不銹鋼屬鉻鎳不銹鋼,碳含量很低〔約0.1%〕，耐蝕性很好。如：1Cr17、1Cr17Ti等如：0Cr18Ni9,1Cr18Ni9等2、耐磨鋼〔就是高錳鋼如:ZGMn13〕坦克、拖拉機(jī)履帶

鐵軌分道叉

破碎機(jī)顎板挖掘機(jī)斗齒1.3.2鑄鐵

鑄鐵是碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.11%、并常含有較多的硅、錳、硫、磷等元素的鐵碳合金。

用于制造機(jī)床的床身、床頭箱,發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸體、機(jī)器的底座等，是工程上最常用的金屬材料之一。

箱體啟動(dòng)閥1.鑄鐵分類根據(jù)碳在鑄鐵中存在形式不同，可分三大類：〔1〕白口鑄鐵〔2〕灰口鑄鐵〔3〕麻口鑄鐵C的存在形式：滲碳體(Fe3C)，斷口為白色。性能硬而脆，難以切削加工。主要用作煉鋼原料，高耐磨零件〔如軋輥、犁鏵等〕。C的存在形式：石墨，斷口為灰黑色。

C的存在形式：石墨+滲碳體，斷口為黑白色?；诣T鐵是鑄造性能最好，應(yīng)用最廣泛的鑄鐵材料。性能：脆性大，很少使用。根據(jù)石墨〔G〕在鑄鐵中存在形態(tài)，可分為：普通灰鑄鐵：石墨呈片狀可鍛鑄鐵：石墨呈團(tuán)絮狀蠕墨鑄鐵：石墨呈蠕蟲(chóng)狀球墨鑄鐵：石墨呈球狀2、灰口鑄鐵的種類一、灰鑄鐵的組織灰鑄鐵有鐵素體、珠光體、(鐵素體+珠光體)+石墨三種根本組織。F+片狀石墨〔F+P〕+片狀石墨P+片狀石墨a灰鑄鐵

由于石墨片對(duì)鋼基體產(chǎn)生的割裂作用，破壞了鋼基體的連續(xù)性、完整性，減少了鋼基體的有效面積，使其抗拉強(qiáng)度低于鋼、而塑性和韌性近于零，屬于脆性材料?；诣T鐵的性能：抗拉強(qiáng)度低優(yōu)異的鑄造性能優(yōu)良的減振性耐磨性好缺口敏感性小切削加工性能優(yōu)良二、灰鑄鐵的性能與應(yīng)用

但其抗壓強(qiáng)度與鋼相近，因此普通灰鑄鐵廣泛用于作承受壓力載荷的零件和結(jié)構(gòu)，如機(jī)座、機(jī)床床身、軸承等。葉輪

發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪

三、灰鑄鐵的牌號(hào)HT+三位數(shù)字，數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度。牌號(hào)鑄件壁厚/mm用途舉例2.5～1010～2020～3030～50HT1001301009080重錘、防護(hù)罩、蓋板等HT150175145130120機(jī)座、支架、箱體、法蘭、泵體、縫紉機(jī)件、閥體等HT200220195170160氣缸、齒輪、機(jī)床床身、飛輪、底架、中等壓力閥閥體等HT250270240220200機(jī)體、閥體、油缸、床身、凸輪、襯套等HT300—290250230齒輪、凸輪、剪床、壓力機(jī)床身、重型機(jī)械床身等HT350—340290260b、可鍛鑄鐵一、可鍛鑄鐵的組織可鍛鑄鐵有鐵素體和珠光體兩種基體，石墨呈團(tuán)絮狀。

二、可鍛鑄鐵的牌號(hào)三、可鍛鑄鐵的性能及應(yīng)用可鍛鑄鐵較高的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌性，可以局部代替碳鋼。可鍛鑄鐵不可鍛。鐵素體可鍛鑄鐵以“KT〞表示，珠光體可鍛鑄鐵以“KTZ〞表示。其后的兩組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度和延伸率。如：KT350-10、KTZ600-3可鍛鑄鐵的牌號(hào)和機(jī)械性能

c、球墨鑄鐵一、球墨鑄鐵的組織二、球墨鑄鐵的牌號(hào)三、球墨鑄鐵的和機(jī)械性能

用“QT〞標(biāo)明，其后兩組數(shù)值表示最低抗拉強(qiáng)度和延伸率。QT420-10、QT600-2、QT800-2如:

機(jī)械性能

牌號(hào)基體

b

MPa

0.2

MPa

5

%ak

kJ/m2HB應(yīng)用舉例QT400-17鐵素體40025017600≤179汽車、拖拉機(jī)床底盤零件；16-64大氣壓閥門的閥體、閥蓋QT420-10鐵素體42027010300≤207QT500-5鐵素體+球光體5003505－147～241機(jī)油泵齒輪QT600-2球光體6004202－2297～302柴油機(jī)、汽油機(jī)曲軸；磨床、銑床、車床的主軸；空壓機(jī)、冷凍機(jī)缸體、缸套QT700-2球光體7004902－2297～302QT800-2球光體8005602－2417～321五、球墨鑄鐵調(diào)質(zhì)和正火后的組織性能

機(jī)械性能熱處理工藝

顯微組織σb

MPa

5

%ak

kJ/m2

HB調(diào)質(zhì):980℃退火后,900℃油淬+580℃回火回火索氏體+石墨

800～1000

1.7～2.7

260～320

240～340正火:980℃退火后,

900℃正火+580℃去應(yīng)力退火珠光體+5%鐵素體+石墨

700

2.5

100

317～321

四、球墨鑄鐵的應(yīng)用

具有與鋼相近的力學(xué)性能，可代替鋼和合金鋼使用。球墨鑄鐵管道接口

d、蠕墨鑄鐵

一、蠕墨鑄鐵的組織蠕墨鑄鐵的石墨具有介于片狀和球狀之間的中間形態(tài)，其石墨片的長(zhǎng)厚比較小，端部較鈍。呈蠕蟲(chóng)狀。蠕墨鑄鐵是一種新型高強(qiáng)鑄鐵材料。它的強(qiáng)度接近于球墨鑄鐵，并且有一定的韌性、較高的耐磨性；同時(shí)又有和灰口鑄鐵一樣的良好的鑄造性能和導(dǎo)熱性。

二、蠕墨鑄鐵的牌號(hào)、性能和應(yīng)用

蠕墨鑄鐵以“RuT〞表示，其后的數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度。RuT300、RuT420

如：蠕墨鑄鐵已成功地用于高層建筑中高壓熱交換器、內(nèi)燃機(jī)汽缸和缸蓋、汽缸套、鋼錠模、液壓閥等鑄件。

牌號(hào)：性能：應(yīng)用：排氣管

進(jìn)氣管

特殊性能鑄鐵

在鑄鐵中參加某些合金元素，得到一些具有各種特殊性能的合金鑄鐵。1、耐磨鑄鐵〔加鉻〕2、耐熱鑄鐵〔Al、Si、Cr〕扇形擴(kuò)散器托架襯板彎管石墨呈片狀石墨呈團(tuán)絮狀石墨呈球狀石墨呈蠕蟲(chóng)狀何為石墨？

石墨是游離狀態(tài)的碳，其強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性很低，硬度僅為3—5HBS，伸長(zhǎng)率近于零。

鑄鐵的組織可以看成是在鐵或鋼的基體上夾雜著石墨，石墨對(duì)基體產(chǎn)生割裂作用。

因此，石墨的存在使鑄鐵的力學(xué)性能下降，其性能比鋼低，不能鍛造，且石墨的數(shù)量越多，越粗大，分布越不均勻，鑄鐵的力學(xué)性能越差。

但石墨的存在也賦予鑄鐵許多鋼所不及的優(yōu)良性能，如鑄造性能、減振性和減摩性等。鑄鐵的石墨化鑄鐵組織的類型取決于石墨化的程度?！?〕鑄鐵中碳原子析出并形成石墨的過(guò)程稱為石墨化。石墨化假設(shè)能充分或大局部進(jìn)行，那么能獲得灰口鑄鐵，反之將得到白口鑄鐵。石墨既可以從液體和奧氏體中析出，也可以通過(guò)滲碳體分解來(lái)獲得。Fe3C→3Fe＋C灰口鑄鐵和球墨鑄鐵中的石墨主要是從液體中析出；可鍛鑄鐵中的石墨那么完全由白口鑄鐵經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間退火，由滲碳體分解而得到?！?〕影響石墨化的因素冷卻速度：緩慢冷卻有利于石墨化；合金元素：C和Si強(qiáng)烈促進(jìn)，S強(qiáng)烈阻礙，Mn阻礙，P微弱促進(jìn)。1.3.3鑄鋼鑄造碳鋼/鑄造合金鋼鑄鋼的性能：強(qiáng)度高，優(yōu)良的塑性和韌性；焊接性能好；鑄造性能較差。應(yīng)用：ZGMnl3;ZGlCr18Ni9強(qiáng)度、塑性、韌性要求較高的機(jī)器零件，受沖擊載荷較大的工件坦克、拖拉機(jī)履帶

破碎機(jī)顎板1.3.4銅、鋁鑄造合金常用的有色金屬有Al、Cu、Zn、Pb、Mg等，它們的強(qiáng)度較低，主要是為了獲得某些特殊的物理、化學(xué)性能。(1)鑄造銅合金黃銅(Zn)；青銅；錫青銅，鋁青銅優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性；良好的耐磨性和耐蝕性軸套，蝸輪，泵體，管道配件(2)鑄造鋁合金鋁硅合金;鋁銅合金流動(dòng)性好，線收縮率低，氣密性好

內(nèi)燃機(jī)缸體，化油器，活塞，汽缸頭等思考題：1.填表：

2.倉(cāng)庫(kù)中混存了相同規(guī)格的20鋼、45鋼和T10鋼，請(qǐng)?zhí)岢鲆环N最為簡(jiǎn)便的區(qū)分方法。3.現(xiàn)擬制造如下產(chǎn)品，請(qǐng)從碳素鋼中選出適用的鋼號(hào)：

六角螺釘車床主軸鉗工鏨子液化石油氣罐活搬手臉盆自行車彈簧鋼銼門窗合頁(yè)鋼號(hào)所屬類別大致含碳量%性能特征用途舉例Q235-A.F

45

T10A

16Mn

鋼的熱處理引言：1、熱處理的概念

2、熱處理的目的

將固態(tài)鋼材采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱、保溫和冷卻以獲得所需組織與性能的工藝?！?〕提高鋼的力學(xué)性能〔2〕改善鋼的工藝性能鋼的熱處理原理根據(jù)工藝類型、工藝名稱和實(shí)現(xiàn)工藝的加熱將熱處理分為：1、整體熱處理2、外表熱處理外表淬火、氣相沉積3、化學(xué)熱處理：滲碳、氮化、碳氮共滲退火、正火、淬火、回火鋼的熱處理熱處理的理論依據(jù)鋼的熱處理第一節(jié)鋼的退火與正火1、概念：將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間，然后在爐中緩慢地冷卻的熱處理工藝。2、目的：1〕降低硬度，提高塑性，改善加工性能；2〕細(xì)化晶粒，消除組織缺陷；3〕消除內(nèi)應(yīng)力。一、鋼的退火鋼的熱處理3、分類：根據(jù)鋼的成分和處理目的的不同，可分為完全退火、球化退火和去應(yīng)力退火?！?〕完全退火1、定義：將鋼加熱Ac3以上30~50oC,完全奧氏體后，保溫一定時(shí)間隨之緩慢冷卻到500oC以下，出爐空冷。2、目的：細(xì)化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，以利于切削加工。3、適用范圍：亞共析鋼型材。鋼的熱處理〔2〕球化退火1、定義：將鋼加熱到Ac1以上20~30oC,保溫后隨爐緩冷至600oC，出爐空冷。2、目的：降低硬度、提高塑性、改善切削加工性能。3、適用范圍：主要用于過(guò)共析鋼及合金工具鋼。鋼的熱處理〔3〕去應(yīng)力退火1、定義：將鋼加熱到500--600oC,保溫后隨爐緩冷至200--300oC出爐空冷。又稱低溫退火。2、目的：消除鑄件、鍛件和焊接件的內(nèi)應(yīng)力?！矝](méi)有發(fā)生組織變化〕3、適用范圍：用于所有的鋼。鋼的熱處理二、鋼的正火1、概念：

將鋼件加熱到Ac3或Accm線以上30~50oC，保溫適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后，在空氣中冷卻的熱處理工藝。2、目的：1〕對(duì)低碳鋼，可細(xì)化晶粒，提高硬度，改善加工性能；2〕對(duì)中碳鋼，可提高硬度和強(qiáng)度，作為最終熱處理；3〕對(duì)高碳鋼，可為球化退火作準(zhǔn)備。鋼的熱處理退火與正火的加熱溫度范圍鋼的熱處理第二節(jié)鋼的淬火與回火2、目的：提高鋼的硬度、強(qiáng)度和耐磨性并保持足夠的韌性。1、概念：

將鋼件加熱到Ac3或Ac1以上某一溫度，保持一定時(shí)間后，快速冷卻的熱處理工藝。一、鋼的淬火鋼的熱處理3、淬火劑：水、礦物油、鹽水和堿水等。為了保證獲得所需淬火組織，又要防止變形和開(kāi)裂，必須采用已有的淬火介質(zhì)再配以各種冷卻方法才能解決。通常的淬火方法包括單液淬火、雙液淬火、分級(jí)淬火等，如下圖。4.淬火方法:鋼的熱處理4、淬火方法：〔1〕單液淬火：將加熱后的零件投入一種冷卻劑中冷卻至室溫。特點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。〔2〕雙液淬火：先水后油，或先油后空氣。特點(diǎn)：可防止變形與開(kāi)裂?！?〕分級(jí)淬火：先放入一定溫度的鹽浴或堿浴中，再空冷。特點(diǎn)：有效減小內(nèi)應(yīng)力，防止變形與開(kāi)裂；但只適于小尺寸工件。鋼的熱處理三、