《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》主教材第1章零件材料與熱處理工藝的確定（1）2用來制作有用器件的物質(zhì)，是人類生產(chǎn)和生活所必須的物質(zhì)基礎(chǔ)。人類對材料的認識逐步深入材料治銅煉鐵各種新材料簡單地利用天然材料使用熱處理工藝歷史學(xué)家按照人類所使用的材料將人類歷史劃分為：1.舊石器時代

古猿到原始人的漫長進化過程中：石器、骨器2.新石器時代能對石料選擇、切割、磨制、鉆孔、雕刻，獲得較為銳利的磨制石器。3.青銅器時代公元前6000年進入青銅器時代34.鐵器時代公元前1500年，人類借助風(fēng)箱，發(fā)明了在高溫下用木炭還原優(yōu)質(zhì)鐵礦石生產(chǎn)鐵的方法，并在半熔狀態(tài)下進行鍛造制作各種器具和武器，開創(chuàng)了鐵器時代。5.鋼鐵新時代到了1８世紀，人類發(fā)現(xiàn)鋼鐵在高溫下也具有高強度這一事實后，便出現(xiàn)了以鋼鐵為結(jié)構(gòu)材料的蒸汽機。鋼鐵的使用標志著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，人類開始由農(nóng)業(yè)經(jīng)濟社會進入所謂工業(yè)經(jīng)濟的文明社會。6.新材料時代

二十世紀五、六十年代鋼鐵基本達到鼎盛時期，之后其他新材料快速發(fā)展：有機合成材料、復(fù)合材料、陶瓷材料、功能材料等。4是指在機械、船舶、化工、建筑、車輛、儀表、航空航天等工程領(lǐng)域中用于制造工程構(gòu)件和機械零件的材料?？煞譃橐韵滤念悾簷C械工程材料1.金屬材料①黑色金屬—鐵和鐵基合金(鋼、鑄鐵等)②有色金屬—黑色金屬以外的所有金屬及其合金2．高分子材料

①塑料—分熱塑性和熱固性塑料②合成纖維—由單體聚合成再經(jīng)過機械處理成纖維材料③橡膠—經(jīng)硫化處理后具有優(yōu)良彈性的聚合物④膠粘劑—分樹脂型、橡膠型和混合型53．陶瓷材料①普通陶瓷—主要為硅、鋁氧化物的硅酸鹽材料②特種陶瓷—高熔點的氧化物、碳化物、氮化物等燒結(jié)材料③金屬陶瓷—用生產(chǎn)陶瓷的工藝來制取的金屬與碳化物或其它化合物的粉末制品4．復(fù)合材料由兩種或兩種以上的材料組合成的材料。①按基體相種類分：聚合物基、金屬基、陶瓷基、石墨基等②按用途分：結(jié)構(gòu)、功能、智能復(fù)合材料6知識目標掌握金屬材料常用的性能指標。掌握常用金屬材料的分類、牌號、特點及應(yīng)用。掌握常用非金屬材料的分類、代號、特點及應(yīng)用。掌握鋼熱處理的特點、方法及應(yīng)用。能力目標能根據(jù)零件的使用要求選擇合適的材料。能根據(jù)零件的使用要求制定熱處理工藝，并能進行正火、退火、淬火、回火等常規(guī)熱處理操作。7工作任務(wù)81.1金屬材料的力學(xué)性能

引言：1.金屬材料的性能使用性能

指材料在使用過程中所表現(xiàn)的性能，主要包括力學(xué)性能、物理性能（）和化學(xué)性能（耐酸、堿性、抗氧化性等）。工藝性能指在制造機械零件的過程中，材料適應(yīng)各種冷、熱加工和熱處理的性能.

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。

2.力學(xué)性能(又稱機械性能)

指材料在外力作用下表現(xiàn)出來的性能，主要有強度、彈性、塑性、硬度、沖擊韌度和疲勞強度等。9§1.1.1

強度１.材料的拉伸曲線材料拉伸實驗（1）OE段：直線、彈性變形（2）HB段：水平線（略有波動）,明顯的塑性變形,屈服階段，作用的力基本不變，試樣連續(xù)伸長。（3）BM段：強化階段（4）MK段：局部頸縮階段在M點出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，即試樣局部截面明顯縮小，試樣承載能力降低，拉應(yīng)力達到最大值，之后拉應(yīng)力下降，在K點試樣斷裂。材料拉伸實驗的意義低碳鋼拉伸曲線B10圓形拉伸試樣按GB/T228.1-2010制成拉伸實驗11電子式萬能材料實驗機(播放視頻）12強度指材料抵抗塑性變形和斷裂的能力。２.強度的指標（1）屈服強度試樣發(fā)生屈服而力首次下降前的最大應(yīng)力。FH——試樣發(fā)生屈服而力首次下降前的最大載荷（N)S0

——試樣原始橫截面積（mm2

）ReH=

FH/S0

①上屈服強度ReH

13②下屈服強度ReL

（相當(dāng)于舊國標σs）試樣在屈服期間，不計初始瞬時效應(yīng)時的最小應(yīng)力（即不計圖中a點所對應(yīng)的應(yīng)力）。FL——試樣在屈服期間，不計初始瞬時

效應(yīng)時的最小載荷（N)S0

——試樣原始橫截面積（mm2

）ReL=

FL/S0

14（2）抗拉強度Rm

（舊國標用σb

表示）指試樣拉斷前所能承受的最大拉應(yīng)力。其物理意義是在于它反映了最大均勻變形的抗力。Rm=

Fm/S0

當(dāng)材料的內(nèi)應(yīng)力R

＞Rm時，材料將產(chǎn)生斷裂。Rm常用作脆性材料的選材和設(shè)計的依據(jù)。Fm

——試樣斷裂前能承受的最大載荷（N）15

塑性是材料在外載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力。評定指標是斷后伸長率和斷面收縮率。（1）斷后伸長率A（注：舊國標用δ表示）（2）斷面收縮率Z

(注：舊國標用Ψ表示)

指試樣拉斷后標距的伸長量與原始標距的百分比。指試樣拉斷后縮頸處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。A=(Lu-L0)/L0

×100%L0——原始標距（本實驗L0=100）

Lu——拉斷后的試樣標距。將斷口密合在一起，用卡尺直接量出。Z=(S0-Su)/S0×100%S0——試樣原始橫截面積（mm2）。

SU——試樣斷后最小橫截面積（mm2），用卡尺直接量出。

§1.1.2

塑性16引言：1.定義：指材料局部表面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，其物理含義與試驗方法有關(guān)。2.硬度的測試方法（1）布氏硬度（2）洛氏硬度（3）維氏硬度

（4）里氏硬度一般來說，硬度越高，耐磨性越好，強度也較高測量硬度的目的?近似估算材料的抗拉強度和耐磨性，及判斷其工藝性能。§1.1.3

硬度17（1）布氏硬度試驗（布氏硬度計）

原理:用一定直徑的球體（硬質(zhì)合金球或淬火鋼球）以規(guī)定的試驗力壓入待測材料表面，保持規(guī)定時間并達到穩(wěn)定狀態(tài)后卸除試驗力，測量材料表面壓痕直徑，以計算硬度的一種壓痕硬度試驗方法。１.布氏硬度布氏硬度計布氏硬度試驗原理圖

式中，F(xiàn)—試驗力（N）；S—永久壓痕球形表面積（mm2）。18（2）布氏硬度值用載荷與壓痕球形表面積的比值表示。如：120HBS500HBW

注：現(xiàn)行布氏硬度試驗標準GB/T231.1-2009金屬布氏硬度試驗已取消鋼球壓頭，全部改用硬質(zhì)合金壓頭，即全部為HBW。（3）優(yōu)缺點

①測量值較準確，重復(fù)性好，可測組織不均勻材料（鑄鐵）

②可測的硬度值不高

③不能測試成品與薄件

④測量費時，效率低(4)測量范圍

主要用于測量各種未經(jīng)淬火的鋼、退火、正火狀態(tài)的鋼；結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)件；鑄鐵、有色金屬、質(zhì)地輕軟的軸承合金及非金屬材料等。(播放視頻）19(1)洛氏硬度試驗（洛氏硬度計）

原理:用金剛石圓錐或淬火鋼球，在規(guī)定試驗力的作用下壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定時間后卸除試驗力，用測量的殘余壓痕深度增量來計算硬度的一種壓痕硬度試驗。

2.洛氏硬度洛氏硬度測量原理圖

洛氏硬度計

20(2)洛氏硬度值

用測量的殘余壓痕深度表示，可從表盤上直接讀出。如：50HRC

(3)優(yōu)缺點①試驗簡單、方便、迅速②壓痕小，可測成品，薄件③數(shù)據(jù)不夠準確，應(yīng)測3~4點取平均值④不應(yīng)測組織不均勻材料，如鑄鐵。(播放視頻）式中，K—常數(shù)。當(dāng)用金剛石圓錐做壓頭時，K=100；當(dāng)用淬火鋼球做壓頭時，K=130。21(4)測量范圍

硬度符號壓頭總載荷（kgf）表盤上刻度顏色適用硬度值范圍使用范圍HRA金鋼石圓錐60黑

色20~95硬質(zhì)合金、滲碳層、表面淬火層等HRBW(HRBS)直徑為1.5875mm碳化鎢合金球（鋼球）100紅

色20~100有色金屬、退火及正火鋼等HRC金鋼石圓錐150黑

色20~70調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等注：HRC適用范圍20~70HRC，相當(dāng)于225~650HBW。若硬度高于此范圍則用洛式硬度A標尺HRA；若硬度低于此范圍則用洛式硬度B標尺HRB。22(1)維氏硬度試驗

原理:用夾角為136°的金剛石四棱錐體壓頭，使用很小試驗力F（49.03-980.07N）壓入試樣表面，測出壓痕對角線長度d，進而算出壓痕表面積，最后求出壓痕表面積上的平均壓力。(2)維氏硬度值

用壓痕表面積上的平均壓力表示。如：640HV。

(4)測量范圍

常用于測薄件、鍍層、化學(xué)熱處理后的表層等。3.維氏硬度(3)優(yōu)缺點①測量準確，應(yīng)用范圍廣（硬度從極軟到極硬）

②可測成品與薄件

③試樣表面要求高，費工。23(1)里氏硬度計的測量原理

隨著單片機技術(shù)的發(fā)展，1978年，瑞士人Leeb博士首次提出了一種全新的測硬方法，它的基本原理是具有一定質(zhì)量的沖擊體在一定的試驗力作用下沖擊試樣表面，測量沖擊體距試樣表面1mm處的沖擊速度與回彈速度，利用電磁原理，感應(yīng)與速度成正比的電壓。里氏硬度值以沖擊體回彈速度與沖擊速度之比來表示。計算公式如下：

HL=1000×VB/VA

式中：HL——里氏硬度值

VB——沖擊體回彈速度

VA——沖擊體沖擊速度4.里氏硬度里氏硬度計24里氏硬度計有七種不同沖擊裝置：簡要說明：

D型：常規(guī)測量G型：厚重及表面較粗糙的鑄鍛件

DC型：測量孔或圓柱筒內(nèi)DL型：測量細長窄槽

C型：測量小輕薄部件及表面硬件層E型：測量硬度極高的材料

D+15型：測量溝槽或凹入的表面25（2）里氏硬度計的測量方法1.加載：向下推動加載套鎖住沖擊體2.定位：將沖擊裝置支承環(huán)按選定的測量方向緊壓在試樣表面上，沖擊方向應(yīng)與試驗面垂直3.測量：按動沖擊裝置上部的釋放按鈕，進行測量26里氏硬度計能支持多種硬度制式，即刻顯示硬度測量值的同時，還可以在不同硬度制式間自由轉(zhuǎn)換。不同硬度制式的不同測量范圍如下表：里氏HLD170-960洛氏CHRC20-68布氏HB19-651維氏HV80-976肖氏HS30-100洛氏AHRA59-85洛氏BHRB13-10027(4)里氏硬度的特點①里氏硬度計屬動載測試法里氏考察的是沖擊體反彈與沖擊的速度，通過速度修正，可在任意方向上使用，使用非常方便。②里氏硬度計體積小、重量輕，便于現(xiàn)場硬度檢測里氏硬度計的硬度傳感器小如一只筆，可用手直接操作，無需工作臺，無論是大、重型工件，還是幾何尺寸復(fù)雜的工件，都能容易地檢測。而通常使用的布、洛、維氏硬度計．由于體積龐大，不便于在現(xiàn)場使用，特別是需測試大、重型工件時，由于硬度計工作臺無法容納，所以根本無法檢測。

③測量范圍廣，可以進行多種金屬材料測量。④要求試樣有一定的質(zhì)量和厚度，不適于測試小工件。⑤里氏硬度在國際上還沒有被普遍接受，迄今還沒有被國際標準化組織（ISO）采納，試驗數(shù)據(jù)在國際上還缺乏來自獨立的第三方或國際組織方面的監(jiān)督與復(fù)核。28沖擊韌性（ak

）：材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。ak=沖擊破壞所消耗的功Ak/標準試樣斷口截面積S

ak值低的材料叫做脆性材料，斷裂時無明顯變形，有金屬光澤，呈結(jié)晶狀。ak值高，有明顯塑性變形，屬韌性材料，斷口呈灰色纖維狀，無光澤。式中，Ak=mg(h1-h2)

單位為焦耳/厘米2（J/cm2）

用Ak或ak

表示

§1.1.4沖擊韌性29沖擊韌性實驗Ak=mg(h1-h2)夏比沖擊試驗機30(播放視頻）沖擊試驗機311.疲勞的概念

許多機械零件，如軸、齒輪、軸承、葉片、彈簧等零件，在工作過程中各點的應(yīng)力隨時間作周期性的變化，這種隨時間作周期性變化的應(yīng)力稱為交變應(yīng)力(也稱循環(huán)應(yīng)力)。在交變應(yīng)力作用下，雖然零件所承受的應(yīng)力低于材料的屈服點，但經(jīng)過較長時間的工作會產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂，該過程稱為金屬的疲勞。

§1.1.4疲勞強度322.疲勞破壞的特征及原因特征：在疲勞破壞前，并沒有明顯的塑性變形，往往具有突發(fā)性，容易造成重大損失。疲勞破壞是機械零件失效的主要原因之一。椐統(tǒng)計，在機械零件失效中大約有80%以上屬于疲勞破壞。原因：機械零件之所以產(chǎn)生疲勞斷裂，是由于材料表面或內(nèi)部有缺陷（夾雜、劃痕、尖角等）。這些地方的局部應(yīng)力大于屈服強度，從而產(chǎn)生局部塑性變形而導(dǎo)致開裂，這些微裂紋隨應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸擴展，直到最后承載的截面大大減少，以致不能承受所加載荷而突然斷裂。333.疲勞強度實驗證明，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有如圖所示的規(guī)律。由圖所知，當(dāng)σ低于某一值時，曲線與橫坐標平行，表示材料可經(jīng)無限次循環(huán)而不斷裂，這一應(yīng)力稱疲勞強度或疲勞極限。用σ－1表示光滑試樣對稱彎曲疲勞強度。一般鋼的循環(huán)基數(shù)取107次，有色金屬取108次。34一、鋼鐵材料的生產(chǎn)過程鐵礦石生鐵鋼錠型材1、生鐵的冶煉原料：鐵礦石燃料：焦炭熔劑：石灰石設(shè)備：高爐2、鋼的冶煉原料：生鐵、廢鋼燃料：焦炭熔劑：石灰石；氧化劑，脫氧劑設(shè)備：電弧爐

鑄鐵軋制、擠壓、拉拔、鍛造等壓力加工方法（鋼板、型鋼、鋼管）1.2常用的金屬材料§1.2.1非合金鋼35煉

鐵

36120噸轉(zhuǎn)爐煉鋼時的情景37煉鐵和煉鋼的比較38高爐39高爐結(jié)構(gòu)圖40電弧爐41板材的生產(chǎn)42圓鋼的生產(chǎn)43管材的生產(chǎn)44H型鋼的生產(chǎn)45圓鋼鋼管46鋼板扁鋼47角鋼槽鋼工字鋼H型鋼48

二．鋼的分類與牌號鋼非合金鋼(碳素鋼)低合金鋼（<5%）合金鋼中合金鋼（5~10%）

(按合金元素總量分)

高合金鋼（>10%）（1）按含碳量分低碳鋼0.0218%<C<0.25%中碳鋼0.25%≤C≤0.6%高碳鋼0.6%<C<2.11%（2）按質(zhì)量和用途分碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼易切削結(jié)構(gòu)鋼鑄鋼１、鋼的分類49２、鋼的牌號及其應(yīng)用（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號：Q+屈服強度數(shù)值＋質(zhì)量等級符號＋脫氧方法符號例如：Q235,Q195AF，Q275等。脫氧方法符號：F—沸騰鋼b—半鎮(zhèn)靜鋼Z—鎮(zhèn)靜鋼TZ—特殊鎮(zhèn)靜鋼用途：薄板，鐵絲，釘，小軸，螺栓等。50牌號等級σb/MPa舊標準用途Q195——315～390A1用于制造承載較小的零件、鐵絲、鐵圈、墊鐵、開口銷、拉桿、沖壓件以及焊接件等。Q215A335～410A2用于制造拉桿、套圈、墊圈、滲碳零件以及焊接件等。BC2Q235A375～460A3A、B級用于制造金屬結(jié)構(gòu)件、心部強度要求不高的滲碳件或碳氮共滲件、拉桿、連桿、吊鉤、車鉤、螺栓、螺母、套筒、軸以及接件；C、D級用于制造重要的焊接結(jié)構(gòu)件。BB3C——D——Q255A410～510A4用于制造轉(zhuǎn)軸、心軸、吊鉤、拉桿、搖桿、楔等強度要求不高的零件。BC4Q275——490～610C5用于制造軸類、鏈輪、齒輪、吊鉤等強度要求高的零件。常用碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號用途51（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號：用兩位數(shù)字表示，該數(shù)字表示鋼中平均含碳量的萬倍。例如：08，20，45，60等。用途：用作各種較重要的機器零件如：齒輪、主軸等。08強度低,塑性好,大多用做薄板、沖壓件。52常用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號用途鋼組牌號熱處理類硬度HBS

（≤）用途普通錳含量鋼15正火148用于制造受力不大，韌性要求較高的零件、緊固件、沖壓件以及不要求熱處理的低負荷零件，例如螺栓、螺釘、拉條、法蘭盤等。正火

回火99～143普通錳含量鋼20正火156用于制造不經(jīng)受很大應(yīng)力而要求很高韌性的機械零件，例如杠桿、軸套、螺釘、起重鉤等。還可用于制造表面硬度高而主部有一定強度和韌性的滲碳零件。正火

回火103～15645正火197～241用于制造要求強度較高，韌性中等的零件，通常在調(diào)質(zhì)、正火狀態(tài)下使用，表面淬火硬度一般在40～50HRC，例如齒輪、齒條、鏈輪、軸、鍵、銷、壓縮機及泵的零件和軸輥等?？纱鏉B碳鋼制造齒輪、軸、活塞銷等，但要用超高頻淬火或火焰表面淬火。正火

回火156～217

217～255普通錳含量鋼60

229～255具有相當(dāng)高的強度和彈性，但淬火時有產(chǎn)生裂傾向，僅小型零件才能施行淬火，大型零件多采用正火。用于制造軸、彈簧、墊圈、離合器、凸輪等。冷變形時塑性較低。較高錳含量鋼20Mn正火197此鋼為高錳低碳滲碳鋼?？捎糜谥圃焱馆嗇S、齒輪、聯(lián)軸器、鉸鏈、拖桿等。此鋼焊接性能尚可。65Mn正火229～269此鋼的強度較高，淬透性碳素彈簧鋼好，脫碳傾向性小，但對過熱敏感，容易產(chǎn)生淬火裂紋，并有回火脆性，適于制造螺旋彈簧、板簧、彈簧墊圈、彈簧環(huán)和片及冷拔鋼絲和發(fā)條等。53（3）碳素工具鋼牌號：用“T+數(shù)字”表示，T表示“碳”，數(shù)字表示鋼中平均含碳量的千倍。如：T8，T9等。

T8：表示碳的平均含碳量為0.8%的碳素工具鋼常用碳素工具鋼的牌號、性能和用途牌號性能用途T7具有良好的韌性，但耐磨性不高適于制作切削軟材料的刃具和承受沖擊負荷的工具，如木工工具、鐮刀、鑿子等。T8具有較好的韌性和較高的硬度適于制作沖頭、剪刀，也可制作木工工具。T10耐磨性較好應(yīng)用范圍較廣，適于制作切削條件較差、耐磨性要求較高的金屬切削工具，以及冷沖模具和測量工具，如車刀、刨刀、銑刀、搓絲板、拉絲模、刻紋鑿子、卡尺和塞規(guī)等。T12硬度高、耐磨性好，但是韌性低用于制作不受沖擊的，要求硬度高、耐磨性好的切削工具和測量工具，如刮刀、鉆頭、鉸刀、擴孔鉆、絲錐、板牙和千分尺等。T13硬度極高，但韌性低，不能承受沖擊載荷只適于制作切削高硬度材料的刃具和加工堅硬巖石的工具，如銼刀、刻刀、拉絲模具、雕刻工具等。54（4）易切削用鋼在鋼中加入一定數(shù)量的一種或一種以上的硫、磷、鉛、鈣、硒、碲等易切削元素，以改善其切削性。這類鋼可用較高的切削速度和較大的切削深度進行切削加工。主要用在自動機床上加工大批量的零件，如螺釘，螺母等,又稱自動機床加工用鋼。其牌號如：Y20,表示易切削結(jié)構(gòu)鋼，其平均含碳量為0.2%。

55（5）鑄造碳鋼（簡稱鑄鋼）用于澆注成鑄件的鋼。強度高于各類鑄鐵，同時具有良好的塑性和韌性，適于制造形狀復(fù)雜、強度和韌性要求高的零件，如火車輪、大齒輪等。

牌號：ZG+屈服強度值－抗拉強度值如：ZG230-450。56三．雜質(zhì)對鋼性能的影響（1）硅和錳的影響

有益元素。不但可以溶于F中，產(chǎn)生強化作用，使鋼的強度和硬度提高；而且Mn能消除硫?qū)︿摰奈：?。?）磷的影響

有害元素，使鋼產(chǎn)生冷脆性。（3）硫的影響

有害元素，使鋼產(chǎn)生熱脆性。57鋼的質(zhì)量等級鋼按質(zhì)量分類是根據(jù)其有害元素P和S的含量：普通質(zhì)量鋼（0.045%P，0.05%S）優(yōu)質(zhì)鋼（0.035%P，0.035%S）高級優(yōu)質(zhì)鋼（0.025%P，0.025%S）碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼的質(zhì)量等級符號分類也是按其有害元素P和S的含量

A

B

C

D

P、S減少581.為什么要開發(fā)合金鋼？①非合金鋼的不足：淬透性低（碳鋼）強度低，屈強比低無特殊性能回火穩(wěn)定性↑→同一回火溫度下，合金鋼硬度、強度↑同一回火硬度時，合金鋼回火℃↑，韌性↑機械性能高→省料、減重②合金鋼的主要優(yōu)點

一概述具有某些特殊性能

加入鉻、錳等合金元素的使鋼具有耐高溫、耐熱、耐磨、不生銹等特殊性能。淬透性好→可制造大型零件§1.2.2

合金鋼59與C的親和力：強

弱2.常見的合金元素TiZrNbVWMo

CrMn

Fe

CoNiCuSiAl弱碳化物形成元素強碳化物形成元素非碳化物形成元素合金元素對基本相的影響：非碳化物形成元素溶入F固溶強化弱碳化物形成元素形成合金滲碳體較硬，耐磨，比Fe3C更穩(wěn)定強碳化物形成元素形成特殊碳化物高熔點，硬，耐磨，最穩(wěn)定603、合金鋼的分類合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼特殊性能鋼：機器合金結(jié)構(gòu)鋼

：工程合金結(jié)構(gòu)鋼

：普通低合金結(jié)構(gòu)鋼

不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼合金刃具鋼：

合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼合金彈簧鋼、合金軸承鋼合金模具鋼

：

合金量具鋼：

低合金刃具鋼、高合金刃具鋼、高速鋼冷作模具鋼、熱作模具鋼

塑料模具鋼沒有專用鋼種.61（1）合金結(jié)構(gòu)鋼：兩位數(shù)字+合金元素符號+數(shù)字平均含碳量的萬分數(shù)合金元素含量的百分數(shù)（<1.5%不注，1.5-2.5%注2，…）（2）合金工具鋼特殊鋼一位數(shù)字+合金元素符號+數(shù)字平均含碳量的千分數(shù)（≥1%時不注，高速鋼不注）

合金元素含量的百分數(shù)<1.5%不注，1.5-2.5%注2，…4、合金鋼的牌號例如：

9SiCr,Cr12,5CrMnMo高速鋼：W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2例如：60Si2Mn,09Mn2,40Cr等。62（4）特殊用途鋼：滾動軸承鋼——牌號前加“G”（滾）

（GCr15——含Cr量的千分數(shù)）（3）高級優(yōu)質(zhì)鋼：牌號后加“A”

注意與碳素結(jié)構(gòu)鋼的質(zhì)量等級符號區(qū)別！63二、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其強化了鐵素體，提高了強度；V，Ti等元素使晶粒細化，使韌性提高。

牌號：Q+屈服強度數(shù)值＋質(zhì)量等級符號例如：Q295（09Mn2）,Q345(舊標準：16Mn)，Q390等。在建筑、橋梁、車輛、船舶中廣泛應(yīng)用,以Q345應(yīng)用最廣。船舶橋梁64國家體育場—鳥巢建造鳥巢所用鋼材－Q460EZ35652、合金滲碳鋼

含碳量為0.1%--0.2%,以保證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，使晶粒細化，耐磨性提高。

主要用于表面要求硬而耐磨，心部具有足夠強度和韌性的零件，如：汽車變速箱的齒輪等。變速齒輪常用牌號：20Cr（20）,20CrMnTi,18Cr2Ni4W

淬透性：低中高適用：一般齒輪中載變速齒輪重載重要大齒輪（舉例：

機床汽車飛機）663、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化鐵素體。具有良好的綜合力學(xué)性能廣泛用于制造汽車、拖拉機、機床和其它機器上的各種重要零件，如齒輪、軸類件、連桿等。曲軸

連桿

常用的牌號有:40Cr、40MnB、35CrMo、38CrMoAlA等。674、合金彈簧鋼

它具有高的彈性、疲勞強度及沖擊韌度。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

常用鋼號：（65、65Mn），55Si2Mn、60Si2Mn

適用：小尺寸的沙發(fā)彈簧大尺寸的汽車板簧685、滾動軸承鋼

主要用來制造滾動軸承的滾動體（滾珠、滾柱、滾針）、內(nèi)外套圈等，屬專用結(jié)構(gòu)鋼。

碳質(zhì)量分數(shù)一般為0.95%--1.10%，以保證其高硬度、高耐磨性和高強度。鉻為基本合金元素，鉻含量為0.40%--1.65%。高碳低鉻。如：GCr15表示鉻含量的千倍常用的牌號有:GCr15、GCr15SiMn等。69三、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、絲錐、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

絲錐銑刀70合金刃具鋼的種類及牌號

(1)低合金刃具鋼

(2)高速鋼

最高工作溫度不超過300℃。

①高碳：碳質(zhì)量分數(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，并防止加熱時過熱，保持細小的晶粒。

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600℃時，其硬度無明顯下降。

①高碳：碳質(zhì)量分數(shù)在0.70%以上，最高可達1.5%左右；

②加入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，細化晶粒。

（如：9SiCr、9Mn2V）（如：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2

）712.合金量具鋼

用途：量具鋼用于制造各種測量工具，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，在存放和使用過程中，尺寸不發(fā)生變化。螺紋規(guī)

游標卡尺千分尺72量具用鋼的選用舉例

量具種類鋼的牌號平樣板或卡板10、20或50、55、60、60Mn、65Mn一般量規(guī)、卡規(guī)與塊規(guī)T8A、T10A、T12A高精度量規(guī)、卡規(guī)與塊規(guī)9SiCr、CrWMn(低變形鋼)高精度且形狀復(fù)雜的量規(guī)與塊規(guī)9SiCr、CrWMn、GCr15抗蝕量具4Cr13、7Cr17、9Cr18(不銹鋼)733.合金模具鋼合金模具鋼按其用途分為冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼三大類。

冷作模具鋼

用途：冷作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200℃～300℃。性能要求：①高硬度，58～62HRC;②高耐磨性;③足夠的韌性和疲勞強度常用牌號：GCr15（或T10）——尺寸小、形狀簡單的模具

9SiCr,9Mn2V,CrWMn——形狀復(fù)雜模具

Cr12,Cr12MoV——大型復(fù)雜模具

74熱作模具鋼

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，工作時型腔表面溫度可達600℃以上。性能要求：①高硬度，40～44HRC;②高耐磨性;③高溫時有足夠的韌性和疲勞強度

常用牌號：5CrNiMo——中小型熱鍛模

5CrMnMo——中大型熱鍛模

3Cr2W8V——壓鑄模熱鍛模75塑料模具鋼

用途：在低溫加熱狀態(tài)，將細粉或顆粒狀塑料壓制成型。工作溫度不超過200℃。如：3Cr2Mo、3Cr2NiMo等性能要求：①在200℃時具有足夠的強度和韌性;②較高的耐磨性和耐蝕性;③良好的加工性、拋光性、焊接性及熱處理性能。76四、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、耐熱鋼等。1.不銹鋼

能抵抗大氣、酸、堿或其它介質(zhì)腐蝕的鋼。

不銹鋼在石油化工、國防工業(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

77馬氏體型不銹鋼

如：10Cr13、20Cr13、30Cr13、40Cr13

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)性能要求較高,耐蝕性要求較低的零件.如醫(yī)用手術(shù)器械、量具、刀剪、不銹鋼軸承及彈簧等。78不銹鋼刀剪材料介紹(1)5Cr15MoV、7Cr17MoV、8Cr13MoV

高碳高合金馬氏體不銹鋼材料，其鋒利的持久性、防銹性和韌性都很高，國外刀具廠家大量用做高檔刀剪產(chǎn)品。(2)3Cr13、4Cr13MoV

中檔刀具材料(3)三合鋼

外層側(cè)面采用耐蝕性優(yōu)良的低碳不銹鋼、中間芯部材料則是高碳合金鋼，通過熱處理淬火后，外層由于采用的是低碳不銹鋼材料，硬度值較低，修磨起來比較省力，也比較方便。用三合鋼做的刀，由于有復(fù)合層保護，故不易崩口、卷刃，中間芯部的高碳合金鋼使刀具具有高硬度。用三合鋼做的菜刀，鋒利易磨且不易生銹，價格比前兩種材料也更便宜。79瑞士軍刀傳奇品質(zhì)

始創(chuàng)于1884，隨著不銹鋼生產(chǎn)技術(shù)的進步，1921維氏開始采用不銹鋼生產(chǎn)刀具，在公司的商標中又添加了法語Inoxydable(意為不生銹的)，后來又縮略為Inoxyd，最后和公司的名稱合拼為VICTORINOX。80鐵素體型不銹鋼

這類鋼的鉻質(zhì)量分數(shù)為17%～30%，碳質(zhì)量分數(shù)低于0.15%.主要用作耐蝕性要求很高而強度要求不高的構(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，但切削加工性較差。

如：10Cr17、10Crl7Mo等如：12Cr17Mn6Ni5N(201)、06Cr19Ni10(304)、06Cr17Ni12Mo2

(316)

等81常用不銹鋼的牌號用途牌號國標牌號用途30406Cr19Ni10是一種通用型不銹鋼，廣泛地用于制作要求良好綜合性能（耐腐蝕和成型性）的設(shè)備和機件。30112Cr17Ni7在形變時呈現(xiàn)出明顯的加工硬化現(xiàn)象，用于要求較高強度的各種場合。30212Cr18Ni9是含碳量更高的304不銹鋼的變種，通過冷軋可使其獲得較高的強度。303303SeY12Cr18Ni9Y12Cr18Ni9Se分別含有硫和硒的易切削不銹鋼，用于要求易切削和表而光浩度高的場合。303Se不銹鋼也用于制作需要熱鐓的機件，因為在這類條件下，這種不銹鋼具有良好的可熱加工性。30538410Cr18Ni12不銹鋼含有較高的鎳，其加工硬化率低，適用于對冷成型性要求高的各種場合。30931031433006Cr23Ni1306Cr25Ni20鎳、鉻含量都比較高，為的是提高鋼在高溫下的抗氧化性能和蠕變強度。30S5和310S是309和310不銹鋼的變種，所不同者只是碳含量較低，為的是使焊縫附近所析出的碳化物減至最少。330不銹鋼有著特別高的抗?jié)B碳能力和抗熱震性．31631706Cr17Ni12Mo206Cr19Ni13Mo3含有鋁，因而在海洋和化學(xué)工業(yè)環(huán)境中的抗點腐蝕能力大大地優(yōu)于304不銹鋼。其中，316型不銹鋼有變種，包括低碳不銹鋼316L、含氮的高強度不銹鋼316N以及合硫量較高的易切削不銹鋼316F。32134734806Cr18Ni11Ti分別以鈦，鈮加鉭、鈮穩(wěn)定化的不銹鋼，適宜作高溫下使用的焊接構(gòu)件。348是一種適用于核動力工業(yè)的不銹鋼，對鉭和鉆的合量有著一定的限制。常用不銹鋼的鑒別822.耐熱鋼高溫閥門

鍋爐鋼的耐熱性包括高溫抗氧化性和高溫強度兩方面的綜合性能。常用耐熱鋼的牌號主要有：15CrMo主要用于300～

500℃條件工作的鍋爐、石油熱裂裝置；4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo用于制造高溫閥門，又稱為閥門鋼；12Cr13、06Cr18Ni11Ti既是不銹鋼又是良好的熱強鋼，可用來制

造高壓鍋爐的過熱器、化工高壓反應(yīng)器等。833.耐磨鋼

（就是高錳鋼如:ZGMn13—鑄鋼）

履帶

鐵軌分道叉

破碎機顎板挖掘機斗齒高錳鋼不能采用壓力加工和切削加工成形，通常都是直接鑄造成零件，經(jīng)淬火后使用。主要用于嚴重摩擦和強烈撞擊條件下工作的零件。如：84

引言:1.何為鑄鐵？

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

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

箱體啟動閥§1.2.3鑄鐵852.鑄鐵分幾類？（1）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?；铱阼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。白口鑄鐵與灰口鑄鐵斷口比較86（2）根據(jù)石墨在鑄鐵中存在的形態(tài)，鑄鐵又可分為：①

灰鑄鐵：石墨呈片狀②可鍛鑄鐵：石墨呈團絮狀④蠕墨鑄鐵：石墨呈蠕蟲狀③球墨鑄鐵：石墨呈球狀87一灰鑄鐵１.灰鑄鐵的組織

灰鑄鐵有鐵素體、珠光體、(鐵素體+珠光體)+石墨三種基本組織。F+片狀石墨（F+P）+片狀石墨P+片狀石墨882.灰鑄鐵的牌號HT+三位數(shù)字，數(shù)字表示最低抗拉強度。3.灰鑄鐵的熱處理如：HT150，HT200，HT250

熱處理只能改變基體組織，不能改變石墨的形態(tài)和分布，對提高性能效果不大。其常用的熱處理的方法為：（1）去應(yīng)力退火：消除內(nèi)應(yīng)力（2）高溫退火：消除白口組織（3）表面淬火：提高表面硬度、耐磨性和疲勞強度。89

由于石墨片對鋼基體產(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，使其抗拉強度低于鋼、而塑性和韌性近于零，屬于脆性材料。4.灰鑄鐵的性能與應(yīng)用

灰鑄鐵的抗壓強度與鋼相近，因此普通灰鑄鐵廣泛用作承受壓力載荷的零件和結(jié)構(gòu)，如機座、機床床身、滑動軸承等。減速器外殼

灰鑄鐵毛坯

此外，灰鑄鐵具有非常優(yōu)良的鑄造性能和減振性能。90常用灰鑄鐵的牌號與用途HT200——表示灰鑄鐵，σb≥200N/mm2

（壁厚增加，強度降低）性能指標抗拉強度σb(N/mm2)

延伸率δ(%)沖擊韌性αk(J/cm2)

硬度(HBS)鑄鋼灰鑄鐵400~650100~35010~250~0.520~600~5160~230148~298牌號基體組織用途HT100鐵素體低負荷和不重要的零件，如手柄、蓋板、重錘等。HT150鐵素體+珠光體受中等負荷的零件，如機座、支架、箱體、帶輪等。HT200珠光體受較大負荷的重要零件，如汽缸、床身、活塞、中等壓力閥體、齒輪箱、飛輪等?；诣T鐵與鑄鋼機械性能的比較91二可鍛鑄鐵１.生產(chǎn)方法

先澆注成白口鑄鐵,然后進行高溫石墨化退火,使?jié)B碳體分解得到團絮狀石墨。２.可鍛鑄鐵的組織可鍛鑄鐵有珠光體和鐵素體兩種基體。

92３.可鍛鑄鐵的牌號４.可鍛鑄鐵的性能及應(yīng)用

可鍛鑄鐵有較高的強度、塑性和沖擊韌性，可以部分代替碳鋼?？慑戣T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)字表示最低抗拉強度和最低斷后伸長率。

如：KT350-10、KTZ600-3可鍛鑄鐵的牌號和機械性能

93三球墨鑄鐵１.生產(chǎn)方法

在澆注前往鐵水中加入一定量的球化劑獲得球狀石墨，從而得到球墨鑄鐵.２.球墨鑄鐵的組織94３.球墨鑄鐵的牌號用“QT”標明，其后兩組數(shù)值表示最低抗拉強度和最低斷后伸長率。QT420-10、QT600-2、QT800-2如:

4.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

球墨鑄鐵曲軸

95性能指標抗拉強度σb(N/mm2)屈服強度σs(N/mm2)延伸率δ(%)

硬度(HBS)45鋼（正火）珠光體球鐵（正火）690815410640263＜229229~321常用球墨鑄鐵的牌號與用途QT500-7——表示球墨鑄鐵，σb≥500N/mm2,δ≥7%牌號基體組織用途QT450-10鐵素體農(nóng)機具零件、中低壓閥門、輸氣管道QT600-3鐵素體+珠光體負荷大、受力復(fù)雜的零件，如汽車、拖拉機曲軸，連桿，凸輪軸，蝸桿、蝸輪，軋鋼機軋輥、大齒輪。QT700-2珠光體QT800-2珠光體高強度齒輪鋼與球墨鑄鐵機械性能比較96四蠕墨鑄鐵

１.生產(chǎn)方法

在一定成分的鐵水中加入適量的蠕化劑而煉成的，其方法與程序與球墨鑄鐵基本相同。

２.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)，其石墨片的長厚比較小，端部較鈍。呈蠕蟲狀。97性能：蠕墨鑄鐵是一種新型高強鑄鐵材料。它的強度接近于球墨鑄鐵，并且有一定的韌性、較高的耐磨性；同時又有和灰鑄鐵一樣的良好的鑄造性能和導(dǎo)熱性。

３.蠕墨鑄鐵的牌號、性能和應(yīng)用

牌號：蠕墨鑄鐵以“RuT”表示，其后的數(shù)字表示最低抗拉強度。

如：RuT300、RuT420

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

排氣管

進氣管

98五.特殊性能鑄鐵

在鑄鐵中加入某些合金元素，可以得到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

（加Al、Si、Cr

）扇形擴散器高溫托架襯板彎管99一、非鐵金屬材料除鋼、鑄鐵外的其他金屬的總稱。1.鋁及鋁合金

①純鋁

具有銀白色金屬光澤，面心立心晶格，密度為2.72g/cm3,熔點為660℃。具有良好的塑性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐腐蝕能力。純鋁強度低，σb＝80~100MPa能承受各種冷、熱加工處理代表牌號主要有：1070A(L1)、1060(L2)、1050A(L3)、1035

(L4)、1200(L5)

等，編號越大，純度越低(舊牌號)。工業(yè)中常用于配制鋁合金或制作強度要求不高但具有導(dǎo)熱、耐大氣腐蝕的器皿，如熱交換器、散熱器等?！?.2.4非鐵金屬材料100鋁材的生產(chǎn)101鋁錠厚鋁板102②鋁合金

在純鋁中加入適量的銅、硅、錳、鎂、鋅等元素形成合金，并經(jīng)冷變形處理和熱處理后可獲得良好的力學(xué)性能。分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類．常用的變形鋁合金防銹鋁具有很好的耐蝕性，但不能進行熱處理強化。常用的牌號有5A05(LF5)、5A06(LF6)、5A12(LF12)等，用于焊接油箱、油管、焊條、鉚釘?shù)?。硬鋁強度較高，耐蝕性較差。常用的牌號有2A01(LY1)、2A11(LY11)、2A12(LY12)等，用于中、高等強度結(jié)構(gòu)件。超硬鋁強度高，耐蝕性差。常用的牌號有7A04(LC4)、7A09(LC9)等，用于受力構(gòu)件，如飛機大梁、起落架等。鍛鋁強度與硬鋁相當(dāng)，有良好的鍛造性能，常用的牌號有2A50(LD5)、2A14(LD10)、6063(

LD31)等。主要用于形狀復(fù)雜的鍛件。103各種鋁型材104鋁合金門框型材材質(zhì)：6063、6061105常用的鑄造鋁合金鋁硅合金具有良好的鑄造性能，密度小，常用于制造要求重量輕、形狀復(fù)雜的工件。常用的牌號有ＺＡlSi12（簡單硅鋁明）鋁銅合金具有較高的耐熱性，適于內(nèi)燃機氣缸頭、活塞等在較高溫度下工作的工件。鋁鎂合金具有較高的耐蝕性，適于艦船配件等在大氣或海水中工作的工件。鋁鋅合金鑄造性能好，強度高，適于制造汽車、飛機上形狀復(fù)雜的工件。106鋁鑄件107牌號格式為：XXXX第1位是數(shù)字，用以區(qū)分組別第2位數(shù)字表示合金元素或雜質(zhì)極限含量的控制情況.如果第2位為0,則表示其雜質(zhì)極限含量無特殊控制;如果是1-9,則表示對一項或一項以上的單個雜質(zhì)或合金元素極限含量有特殊控制.后兩位用于區(qū)分同一組別系列內(nèi)的材料牌號，沒有特殊意義注：第一位為1時，則最后兩位表示鋁的純度為：99.XX%純鋁及鋁合金組別牌號系列組別1XXX純鋁（鋁含量不小于99.00%）2XXX以銅為主要合金元素的鋁合金3XXX以錳為主要合金元素的鋁合金4XXX以硅為主要合金元素的鋁合金5XXX以鎂為主要合金元素的鋁合金6XXX以鎂和硅為主要合金元素并以Mg2Si相為強化相的鋁合金7XXX以鋅為主要合金元素的鋁合金8XXX以其他合金元素為主要合金元素的鋁合金9XXX備用合金組③純鋁及變形鋁合金的牌號108常用純鋁及變形鋁合金的牌號及用途牌號舊牌號用途1050AL3食品、化學(xué)和釀造工業(yè)用擠壓盤管，各種軟管，煙花粉1060L2要求抗蝕性與成形性均高的場合，但對強度要求不高，化工設(shè)備是其典型用途5A05LF5焊接結(jié)構(gòu)件，飛機蒙皮骨架5A06LF6焊接結(jié)構(gòu)，冷模鍛零件，焊拉容器受力零件，飛機蒙皮骨部件2A11LY11飛機的中等強度的結(jié)構(gòu)件、螺旋槳葉片、交通運輸工具與建筑結(jié)構(gòu)件。航空器的中等強度的螺栓與鉚釘2A12LY12航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、鉚釘?shù)?，建筑與交通運輸工具結(jié)構(gòu)件7A04LC4飛機蒙皮、螺釘、以及受力構(gòu)件如大梁桁條、隔框、翼肋、起落架等2A50LD5形狀復(fù)雜的中等強度零件6061

LD30要求有一定強度、可焊性與抗蝕性高的各種工業(yè)結(jié)構(gòu)性，如制造卡車、塔式建筑、船舶、電車、家具、機械零件、精密加工等用的管、棒、型材、板材6063LD31建筑型材，灌溉管材以及供車輛、臺架、家具、欄柵等用的擠壓材料109代號格式為：ZLXXX如：ZL101、ZL201ZL表示鑄鋁第一個數(shù)字表示不同類的鋁合金

1—鋁硅合金

2—鋁銅合金

3—鋁鎂合金

4—鋁鋅合金后面兩位數(shù)字表示同類鋁合金的不同代號。④鑄鋁的代號110鑄造鋁合金的主要代號及用途類別代號用途鋁硅合金ZL101形狀復(fù)雜的零件，如飛機、儀器零件、抽水機殼體ZL104形狀復(fù)雜工作溫度為200℃以下的零件，如電動機殼體、氣缸體ZL105形狀復(fù)雜工作溫度為250℃以下的零件，如風(fēng)冷發(fā)動機的氣缸頭、機匣、油泵殼體ZL107強度和硬度較高的零件ZL110活塞及高溫下工作的其它零件鋁銅合金

ZL201砂型鑄造工作溫度為175～300℃的零件，如內(nèi)燃機氣缸頭、活塞ZL203中等載荷、形狀比較簡單的零件鋁鎂合金ZL301大氣或海水中工作的零件，承受沖擊載荷，外形不太復(fù)雜的零件，如艦船配件、氨用泵體等ZL303鋁鋅合金ZL401結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的汽車、飛機、儀器零件，也可制造日用品ZL4021112.銅及銅合金

①工業(yè)純銅

銅是工業(yè)上極為重要的有色金屬材料之一，其熔點比鐵低。

又稱紫銅，面心立心晶格，密度為8.96g/cm3,熔點為1083℃具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性具有良好的塑性，易于熱壓和冷壓加工。在大氣和淡水中具有良好的耐腐蝕性．自然殺菌功效

純銅的強度不高（σb

＝200~240MPa），硬度較低，不宜作結(jié)構(gòu)材料。

主要用作導(dǎo)線、銅管等，常用牌號有T1、T2

、T3三種

，數(shù)字越大，純度越低。112②銅合金

按化學(xué)成份分，可分為黃銅、青銅、白銅三大類黃銅是銅與鋅的合金，分為加工黃銅和鑄造黃銅。常用加工黃銅的牌號有H68、H70、H80等，主要用作彈殼、管件和精密儀器等。銅的質(zhì)量百分數(shù)黃銅球閥

黃銅管件彈殼

113白銅是銅與鎳的合金。青銅是除了黃銅和白銅外的其他所有銅基合金

(1)錫青銅以錫為主加元素的銅合金，耐磨、耐蝕性好，常用于耐磨、耐蝕工件。常用牌號：QSn4-3其它合金元素的質(zhì)量百分數(shù)錫的質(zhì)量百分數(shù)青銅鑄件錫青銅基無油軸承114(２)鈹青銅以鈹為主加元素，常用于制造彈性元件、耐磨零件，如彈簧、軸承、墊圈等。常用牌號：QBe2.(３)鋁青銅以鋁為主加元素，耐磨、耐蝕性好，價格便宜。常用于制造耐磨、耐蝕工件，如齒輪、軸套、蝸輪等。常用牌號：QAl9-4.鈹?shù)馁|(zhì)量百分數(shù)鈹青銅沖壓件鋁的質(zhì)量百分數(shù)鐵的質(zhì)量百分數(shù)115常用加工銅合金的牌號與用途種類牌號用途普通黃銅H96用于冷凝器管、散熱器、散熱片及導(dǎo)電零件。H80用于薄壁管、波紋管等。H70用于機械和電器零件等。H68用于復(fù)雜的冷沖件、深沖件、散熱器外殼等H65用于小五金、小彈簧、螺釘和機器零件等H62用于鉚釘、銷釘、導(dǎo)管、螺母等錫青銅QSn4-3耐蝕耐磨件、抗磁元件及彈簧等。QSn4-4-2.5承受摩擦的零件，如軸套、軸承、圓盤等。QSn6.5-0.1彈簧接觸片，精密儀器中的耐磨、抗磁件。QSn6.5-0.4用于造紙銅網(wǎng)、彈簧、耐磨零件等。QSn7-0.2用于承受摩擦的工件，如軸承蝸輪及彈簧等。鋁青銅QAI5用于耐腐蝕彈性元件。QAI9-2在250℃以下蒸汽中工作的管配件。QAI9-4用于軸承、齒輪、閥座、船舶零件及電器元件。QAI7用于齒輪、摩擦輪、蝸輪傳動機構(gòu)等。QAI10-3-1.5用于高溫下工作的耐磨件，如軸承、齒輪、飛輪等。鈹青銅Qbe1.7用于重要彈簧、精密儀表的敏感元件等。Qbe2用于重要彈性元件，高速、高溫工作條件下的軸承。116組別

牌號化學(xué)成分w／%機械性能用

途SnAlPb其它

Cu鑄造方法

sb／MPad／%HB

錫青銅ZQSn109.0～

11.0

余量

SJ2002503108090水管附件、軸承ZQSn10-29.0～

11.0

Zn1.5～3.5余量

SJ2002501067080閥門、泵體、齒輪等載荷零件

ZQSn6-6-35.0～

7.0

2.0～

4.0Zn5.0～7.0余量

S

J

1802008106065中速中載軸承、螺母等耐磨零件，水管配件鋁青銅ZQAl10-3-15

9.0～

11.0

Fe2.0～4.0Mn1.0～2.0余量

S

J

4505001020110120較高載荷的軸承、軸套和齒輪ZQAl9-4

8.0～

10.0

Fe2.0～4.0余量

SJ4004501012100110壓下螺母、軸套鉛青銅ZQPb30

27.0～33.0

余量SJ－60－4－25高速高壓下工作的航空發(fā)動機及高速柴油機的軸承ZQPb12-8

11.0～13.0Sn7.0～9.0余量SJ150200636065冷軋機軸承ZQPb10-10

8.0～11.0Sn8.0～11.0余量SJ150200356570中等載荷的軸承、軸套以及雙金屬屬耐磨零件、耐酸鑄件常用鑄造青銅的牌號、成分、機械性能及用途117①

工業(yè)純鈦的基本性質(zhì)純鈦是灰白色金屬，密度小（4.507g/cm3），熔點高(1688℃)純鈦的強度低，比強度高，塑性、低溫韌性好，具有良好的加工工藝性能，切削加工性能與不銹鋼接近。純鈦（及鈦合金）耐蝕性好，遠優(yōu)于不銹鋼純鈦的性能受雜質(zhì)影響很大，少量雜質(zhì)即可顯著提高其強度。純鈦主要用于350℃以下的工件，強度要求不高的零件，如石油工業(yè)用的熱交換器、反應(yīng)器、海水凈化裝置及艦船零部件。牌號有：TA1、TA2、TA3，編號越大，純度越低。

3.鈦及鈦合金（選講）118

純鈦加入合金元素形成鈦合金。幾乎所有鈦合金中都含有鋁，因為鋁能提高鈦合金的強度、比強度和再結(jié)晶溫度。鈦合金可分為α型鈦合金、β型鈦合金和α+β型鈦合金3類。②

鈦合金α型鈦合金

強度低于其他兩類鈦合金，但高溫強度低溫韌性及耐蝕性優(yōu)越。常用的牌號有TA5、TA7等，以TA7最為常用。

主要用于制造飛機壓氣葉片、導(dǎo)彈的燃氣罐、超音速飛機的渦輪機匣及飛船上的高壓低溫容器等。119β型鈦合金這類合金的強度高，但冶煉工藝復(fù)雜，應(yīng)用受到限制。

β型鈦合金有TB2、TB3、TB4三個牌號，主要用于350℃以下工作的結(jié)構(gòu)件和緊固件，如飛機葉片、軸、彈簧、輪盤等。α+β型鈦合金兼具α型鈦合金和β型鈦合金的優(yōu)點，強度高，塑性好，具有優(yōu)良的熱強性、耐蝕性和低溫韌性。α+β型鈦合金共有9個牌號，其中以TC4應(yīng)用最廣用量最大，主要用于制造400℃以下的飛機葉片、火箭發(fā)動機外殼、火箭和導(dǎo)彈的液氫燃料箱部件及艦船殼體等。1204.

軸承合金

用來制造滑動軸承中的軸瓦及內(nèi)襯的合金。①錫基軸承合金又稱錫基巴氏合金，是Sn-Sb-Cu系合金。由美國人巴比特發(fā)明而得名。因其呈白色，又稱白合金。摩擦系數(shù)小，具有良好的塑性、耐腐蝕性及導(dǎo)熱性適用于制造重要軸承，如汽輪機、內(nèi)燃機、渦輪機中的高速軸承。

汽輪機推力聯(lián)合軸承121又稱鉛基巴氏合金，是Pb-Sb-Sn-Cu系合金。性能略低于錫基軸承合金，但由于價格便宜，故常用作低速、低載荷的軸瓦材料一般工作溫度不超過120℃②鉛基軸承合金鉛基巴氏合金軸瓦122二、硬質(zhì)合金1.組成用高硬度、高熔點的金屬碳化物和金屬粘結(jié)劑(如Co、Ni、Mo等)，經(jīng)過高壓成形，并在1500℃左右的高溫下燒結(jié)而成的粉末治金材料。2.性能硬質(zhì)合金的硬度高達89—95HRA，耐磨性很好，耐熱性可達800—1000℃缺點是抗彎強度低、脆性大、怕振動、怕沖擊、制造工藝性差。1233.硬質(zhì)合金的分類、牌號鎢鈷類硬質(zhì)合金(YG/K)鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金(YT/P)鎢鉭(鈮)鈷類硬質(zhì)合金(YA)鎢鈦鉭(鈮)鈷類硬類硬質(zhì)合金(YW/M)碳化鈦基硬質(zhì)合金(YN)4.硬質(zhì)合金的應(yīng)用主要用于制造高速切削刀具124機械工程材料分類小結(jié)金屬鋼鐵鑄鐵——

鋼白口鑄鐵、灰口鑄鐵(灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵)非合金鋼—（碳鋼）碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、易切削鋼、鑄鋼合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼、合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、滾動軸承鋼、合金彈簧鋼合金工具鋼合金刃具鋼高速鋼合金模具鋼合金量具鋼特殊性能鋼——不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼非鐵金屬——

銅、鋁、鈦、鋅、…，軸承合金，硬質(zhì)合金序號零件名稱性能要求材料牌號熱處理工藝1箱蓋2銘牌3鉆頭4工作臺5底座6螺栓7齒條8手柄桿底座螺栓工作臺鉆頭銘牌箱蓋齒條手柄桿工作任務(wù)：請確定以下臺鉆零件的材料牌號。126

塑料是高分子合成材料，以合成樹脂為基礎(chǔ)，加入添加劑制成。1.塑料的組成合成樹脂塑料的主要組成部分，決定塑料的基本特性。添加劑主要有填充劑（如石棉纖維、玻璃纖維）、增塑劑、固化劑、穩(wěn)定劑(防老化劑)、潤滑劑，用來提高塑料的強度、可塑性和防止過早老化等。1.3常用的非金屬材料§1.3.1塑料1272.塑料的特性密度小，僅為鋼鐵的1/8~1/4．耐腐蝕一般能耐酸、堿的腐蝕，聚四氟乙烯能耐王水的腐蝕。絕緣性能好良好的減摩性和耐磨性強度和剛度低，耐熱性差，大多數(shù)塑料只能在100℃以下使用易老化，易燃燒改性塑料聚四氟乙烯管128

①按使用范圍分

通用塑料產(chǎn)量大、價格低、用途廣，占塑料總產(chǎn)量的3/4以上。大多用于生活用品，包裝材料，以及要求不高的工程制品。主要有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)等

工程塑料具有較高的強度、剛度、韌性、耐熱和耐蝕性，絕緣性較好。主要用在機械設(shè)備和工程結(jié)構(gòu)中作結(jié)構(gòu)材料。常見品種主要有ABS塑料、酚醛塑料（PF）、聚酰胺(PA)、聚四氟乙烯(PTFE)、有機玻璃(PMMA)、環(huán)氧塑料(EP)

3.塑料的分類129

②按樹脂熱性能分

熱塑性塑料受熱時軟化冷卻后硬化的過程能反復(fù)進行。對于這類塑料，在加工過程中產(chǎn)生的邊角料及廢品可以回收摻入原料中使用屬于熱塑性塑料的有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、有機玻璃、聚酰胺（尼龍）、聚碳酸酯(PC)、ABS等.聚丙烯盒基體為聚碳酸酯尼龍件130聚氯乙烯排水管聚乙烯藥用塑料瓶有機玻璃板飲料瓶PET吹塑成型ABS塑料安全帽聚苯乙烯發(fā)泡飯盒131熱固性塑料受熱時軟化冷卻后硬化的過程不能反復(fù)進行。屬于熱固性塑料的有酚醛、環(huán)氧、氨基塑料、有機硅塑料等。酚醛腳輪環(huán)氧塑料絕緣撐條有機硅絕緣子132工程材料常識:常用塑料種類及用途

ABS：聚苯-丁二烯-丙烯腈共聚物，俗名工程塑料，可做齒輪、軸承、儀表盤殼、冰箱襯里及各種容器、管道，也可作小車車身及擋泥板、扶手等。PVC：俗名聚氯乙烯，可做供水管道、家用管道、薄膜、雨衣、商用機器殼體、醫(yī)療器械等。它適于擠出成型。POM：聚甲醛，俗名賽鋼，是塑料中力學(xué)性能最接近金屬材料的品種之一，且尺寸穩(wěn)定性好、耐水、耐油、耐化學(xué)藥品及耐磨。其制品80%以上用于代替銅、鋅、錫、鋁等有色金屬，用于制作齒輪、軸承等。PE

高壓聚乙烯：薄膜、軟管、塑料瓶低壓聚乙烯：化工設(shè)備、管道等。PET聚對苯二甲酸乙二醇脂，常用作薄膜片材，高透明、環(huán)保無毒，堅硬和韌性都要比PE強，用于各類食品、藥品、無毒無菌的包裝材料；包裝瓶：碳酸氣飲料、啤酒瓶、食用油瓶、調(diào)味品瓶、藥品瓶、化妝品瓶等。PTFE聚四氟乙烯（塑料王）主要用于減摩密封零件、電氣設(shè)備、腐蝕介質(zhì)過濾器等。133PA：俗名尼龍無毒、質(zhì)輕、具有優(yōu)良的機械強度、耐磨性及較好的耐腐蝕性，廣泛應(yīng)用于代替銅等金屬在機械、化工、儀表、汽車等工業(yè)中制造軸承、齒輪、泵葉及其他零件。聚酰胺熔融紡成絲后有很高的強度，主要做合成纖維并可作為醫(yī)用縫線。PMMA：有機玻璃（俗稱亞加力Acrylic）塑料中有五種透明材料，而PMMA是其中一種透明度最高，工件切割時有醋酸味，加工變形容易，用開水浸泡能整形變彎。缺點：表面易劃傷，硬度偏低，彎曲時容易龜裂，價格比ABS高20%以上。可用作儀器設(shè)備的防護罩、燈罩等。EP：環(huán)氧塑料塑料模具、精密量具、飛機漆、罐頭涂料、