1、機械專業(yè)培訓(xùn)課,機械工藝設(shè)計規(guī)范 目 錄,機械工藝設(shè)計規(guī)范目 錄,1 材料選擇 2 圖紙標準化 3 公差設(shè)計準則 4 工藝設(shè)計準則 5 標準件設(shè)計準則 6 薄板件設(shè)計準則 7 焊接件設(shè)計準則 8 工藝流程設(shè)計 9 工藝審核 10 塑膠件設(shè)計準則 11 腐蝕設(shè)計準則,12 力學(xué)原理設(shè)計準則 13 運動部件設(shè)計準則 14 軸支承設(shè)計準則 便于裝配設(shè)計準則 16 工藝設(shè)計基礎(chǔ) 17 工裝設(shè)計 18 機械加工工藝 19 可靠性設(shè)計準則 20 熱應(yīng)力設(shè)計準則 21 鑄件設(shè)計準則,第一章 材料選擇,1.1 材料的分類 1.2 金屬材料的主要性能 1.3 非金屬材料的主要性能 1.4 通過熱處理改變材料的特

2、性 1.5 通過表面處理改變材料的特性 1.6 型材的種類 1.7 材料的選用原則 1.8 復(fù)合材料 1.9 功能材料 1.10 電磁材料 1.11 毛坯的規(guī)格與下料 1.12 原材料的性狀 1.13 材料的存放周轉(zhuǎn)與布局,1.1 材料的分類,. 材料分類：材料分為兩大類 金屬材料 黑金屬和有色金屬 非金屬材料 工程塑料、陶瓷、橡膠、光學(xué)纖維、納米材料等 鑄鐵 灰鑄鐵-HT200 球墨鑄鐵QT400-15 可鍛鑄鐵（黑心） KTH330-08 可鍛鑄鐵（白心）KTB380-12 1.1.1 黑金屬 鑄鋼：ZG200 鋼: 碳素結(jié)構(gòu)鋼 碳素工具鋼 合金結(jié)構(gòu)鋼 合金工具鋼 1.1.2 有色金屬 銅

3、：純銅T1 TU1 黃銅H62 錫黃銅HSn70-1 青銅QSn4-1 QBe2 鋁：純鋁L1 防銹鋁LF2 硬鋁LY11 鍛鋁LD2 鑄鋁ZL102 鎂：鎂 鎂合金MB變形 ZM鑄造 YM壓鑄 YM5航空用 1.1.3非金屬材料：工程塑料：熱固性塑料 熱塑性塑料 陶瓷：傳統(tǒng)陶瓷和新型陶瓷、 橡膠：天然橡膠 合成橡膠 光學(xué)纖維： 納米材料等,1.2 金屬材料的主要性能,1.2.1鋼按用途分類 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（Q195 Q215-屈服極限s=215） 碳素結(jié)構(gòu)鋼 (做各種機加的焊接的沖壓的折彎的結(jié)構(gòu) 件 ） 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（20、45） (含碳0.3%以下低碳鋼可做各種機加的焊接的沖壓的 碳素鋼

4、 折彎的結(jié)構(gòu)件，含碳0.30.6%的中碳鋼可做結(jié)構(gòu)件 （碳鋼） 但不適合焊接和折彎拉伸件） 優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼（T7、T8、T12） 碳素工具鋼 高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼（T12A） （可做一般工具，刀具，刃具，不復(fù)雜的沖模，塑料模）,熱模具鋼（5CrMnMo,3Cr2W8V,8407）-鍛模壓鑄模 量具鋼（Gcr15、CrWMn） 不銹鋼（1Cr13）-有防銹要求的機加件焊接件沖壓件折彎件1.2.1.鋼按用途分類 低合金結(jié)構(gòu)鋼（16Mn）-有強度要求的結(jié)構(gòu)件 合金滲碳鋼（20Cr、20CrMnTi）-表面有硬度，耐磨的結(jié)構(gòu)件 合金結(jié)構(gòu)鋼 合金調(diào)質(zhì)鋼（40Cr）-做各種軸，有強度要求的結(jié)構(gòu)件 合金彈簧鋼

5、（60Si2Mn，65Mn）-做各種彈簧 滾動軸承鋼（Gcr15）-做軸承零件 低合金刃具鋼（9Sicr） -刀具，刃具，沖頭 合金鋼 高速鋼（W18Cr4V）-刀具，刃具 合金工具鋼 冷模具鋼（9Mn2V，Cr12MoV）-刀具，刃具，沖頭 模具鋼 塑模鋼（CrWMn,P20,718H）-各種塑料模 特殊性能鋼 耐酸鋼（1Cr18Ni9Ti）-含C0.1%-做耐酸蝕，不被磁化的零件 耐磨鋼（ZGMn13）-有耐磨要求的運動零件。 耐熱鋼 (0Cr18Ni9)-有耐熱環(huán)境要求 的零件。,1.2.2鑄鐵的概念、特點和種類 概念鑄鐵是碳含量2.11%的鐵碳合金。 特點 與鋼相比b、塑性、韌性較低

6、具有優(yōu)良的鑄造性、可切削性，減振性 生產(chǎn)成本低 種類 灰鑄鐵 球墨鑄鐵 可鍛鑄鐵 蠕墨鑄鐵 合金鑄鐵,1.2.2五種鑄鐵的特點和應(yīng)用 灰鑄鐵 特點：碳多以片狀形式存在。具有高的抗壓強度、優(yōu)良的耐磨性和消振性，低的缺口敏感性。 應(yīng)用：HT150、HT200、HT300、HT350等主要用于制造汽車、拖拉機中的汽缸、汽缸套、機床的床身等承受壓力及振動的零件。其中HT300和HT350稱為變質(zhì)鑄鐵（或孕育鑄鐵），可制造壓力機的機身、重負荷機床的床身、高壓液壓筒等機件。 球墨鑄鐵 特點：球鐵中的石墨呈球狀，石墨球越細，球的直徑越小分布越均勻，則球鐵的力學(xué)性能越高。既有灰鑄鐵優(yōu)點，又具有中碳鋼的b，彎曲

7、疲勞強度及良好的塑性、韌性。另外還可以通過合金化及熱處理來提高它的性能。 應(yīng)用：QT400-18、QT400-15主要做汽車、拖拉機底盤零件。,1.2.2五種鑄鐵的特點和應(yīng)用 可鍛鑄鐵 特點：是由白口鑄鐵經(jīng)可鍛化退火而獲得團絮狀石墨的鑄鐵。強度、塑性及韌性比灰鑄鐵高，但不可鍛造。 應(yīng)用：KTH300-06適用于制造彎頭、三通；KTH330-08適用制造螺絲扳手、犁刀等；KTZ450-06適用制造凸輪軸、連桿、活塞環(huán)、萬向接頭等。 蠕墨鑄鐵 特點：碳主要以蠕蟲狀石墨形態(tài)存在，其形狀形似蠕蟲。其力學(xué)性能介于相同基本組織的灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間。其鑄造性能、減震能力以及導(dǎo)熱性能都優(yōu)于球鐵，并接近灰鑄鐵

8、。 應(yīng)用：RUT420適用于制造在熱循環(huán)載荷條件下工作的零件，如柴油機汽缸、剎車件等。 合金鑄鐵 特點：在熔煉時有意加入一些合金元素制成合金鑄鐵（或稱特殊性能鑄鐵）。與相似條件下使用的合金鋼相比，熔煉簡單，成本低廉。 種類：耐磨鑄鐵、耐熱鑄鐵和耐蝕鑄鐵,1.2.3.金屬的使用性能和工藝性能 使用性能：指金屬材料在正常工作條件下所表現(xiàn)出來的力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能。一般機械零件常以力學(xué)性能作為設(shè)計和選材的依據(jù)， 這是我們重點要掌握的內(nèi)容。 工藝性能：指材料在加工過程中反映出來的性能。（金屬材料使用某種工藝方法，如：機械加工性能、鑄造性能、壓力加工性能、焊接性能、熱處理性能等進行加工的難易程度

9、。）,1.2.4力學(xué)性能的概念及主要指標 金屬材料的力學(xué)性能：是指材料在外力作用下表現(xiàn)出來的性能。 表示金屬材料力學(xué)性能的主要指標有五個： 強度 塑性 硬度 沖擊韌性 抗疲勞性（或疲勞強度）,1.2.5強度的概念及分類 強度：是指材料在外力作用下抵抗變形和斷裂的能力。 根據(jù)外力作用方式，材料的強度可分為四種： 抗拉強度 （ b ）表示材料被拉斷前所承載的最大應(yīng)力。 b是零部件設(shè)計和評定材料時的重要強度指標。 抗壓強度 抗彎強度 抗剪強度 注：對拉伸過程中屈服現(xiàn)象不明顯的材料（如鑄鐵）按GB228-87規(guī)定以伸長率為0.2%時的應(yīng)力值作為它的條件屈服強度，用0.2表示,1.2.6金屬的塑性 是指

10、材料在外力作用下產(chǎn)生塑性 變形而不斷裂的能力。 表示塑性的兩個指標： 伸長率（ ） 斷面收縮率（ ） 注：當(dāng)材料的和 值愈高時表示材料的塑性愈好。一般達5%， 達10%就可滿足絕大多數(shù)零件的要求。,1.2.7硬度的概念及主要測定指標 硬度：是指金屬材料抵抗更硬的物體壓入表面的能力。 根據(jù)測定硬度方法的不同，可用布氏硬度（HB） 、洛氏硬度（HR）和維氏硬度（HV）等多種硬度指標表示材料的硬度。 布氏硬度（HBS）：用淬火鋼球做壓頭測出的硬度值。適用測量硬度小于450HBS材料。如結(jié)構(gòu)鋼、鑄鐵及有色金屬等。 布氏硬度（HBW) ：用硬質(zhì)合金球做壓頭測出的硬度值。適用測量硬度值不超過650HBS的

11、材料。此方法的優(yōu)點是：測量結(jié)果準確。缺點是：壓痕較大，不適用成品檢驗。 洛氏硬度（HRA、HRB、HRC)：常用的三種測試方法中HRC用得最多。常用于淬火鋼的檢驗。此方法的優(yōu)點是：操作簡便迅速，壓痕較小，可在工件上直接打硬度。缺點是：壓痕小，代表性差，所測 硬度值重復(fù)性差，分散度大。 維氏硬度（HV)：測量原理基本以布氏硬度相同.適用測量較薄的材料、表面硬化層及金屬鍍層的硬度。此方法的優(yōu)點是：所用載荷小，壓痕深度淺，測量精度高，范圍大。缺點是：操作復(fù)雜，效率低，不宜用做大批量檢測。由于壓痕小致使所測硬度重復(fù)性差，分散度大。,1.2.8沖擊韌性的概念及特點 沖擊韌性：是指在沖擊載荷作用下，金屬材

12、料抵抗變形和斷裂的能力。其值以“ak ”來表示。 沖擊韌性的特點： ak值越大，材料的韌性就越好，在受到?jīng)_擊時越不容易斷裂。 材料的沖擊韌性值可以用沖擊實驗方法測定。,1.2.9疲勞強度的概念及提高材料疲勞強度的方法 疲勞強度：是指材料經(jīng)無數(shù)次的應(yīng)力循環(huán)仍不斷裂的最大應(yīng)力，用來表示材料抵抗疲勞斷裂的能力。工程上規(guī)定，材料在循環(huán)應(yīng)力作用下達到某一基數(shù)而不斷裂，其最大應(yīng)力就作為該材料的疲勞極限。用“-1”表示。 提高材料疲勞強度的方法：在生產(chǎn)中常采用各種材料表面強化處理技術(shù)如：噴丸、滾壓、滲碳、滲氮和表面淬火等。此外，減小零件表面粗糙度也可以顯著地提高材料的疲勞極限。 材料的疲勞強度 可以用疲勞實

13、驗機進行測定。,1.2.10物 理 性 能 金屬材料主要的六種物理性能： 比重 熔點 熱膨脹性 導(dǎo)熱性 導(dǎo)電性 磁性 產(chǎn)品不同對其物理性能的要求也不同。例如： 飛機、導(dǎo)彈零件為減輕自重則選用比重小的，強度高的鋁合金制造。 電器零件要求導(dǎo)電性。 制造變壓器選用硅鋼片，要求具有良好磁性。 物理性能對加工工藝也有影響，如導(dǎo)熱性差的材料，在經(jīng)熱處理或鍛壓工藝加工的加熱速度應(yīng)緩慢些，防止產(chǎn)生裂紋。 在鑄造中，對熔點不同的材料，所選擇的澆注溫度也有所不同。熔點低的金屬，鑄造性能好，對鑄造工藝有利。,1.2.11化 學(xué) 性 能 化學(xué)性能概念：是指金屬及合金在常溫或高溫時抵抗各種化學(xué)作用的能力。 化學(xué)性能種類

14、：耐酸性、耐堿性和抗氧化性。,1.2.12工 藝 性 能 工藝性能概念：是指材料加工成形的難易程度。 工藝性能種類： 鑄造性能（可鑄性） 壓力加工性能（可鍛性） 焊接性能（可焊性） 機械加工性能（切削加工性） 熱處理工藝性能（熱處理性）,1.2.13結(jié)晶的概念及基本規(guī)律 結(jié)晶的概念：由液態(tài)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)晶體的過程。 結(jié)晶的基本規(guī)律：過冷現(xiàn)象 每一種金屬都有一個平衡結(jié)晶溫度 ，稱為理論結(jié)晶溫度用“TO”表示。 只有冷卻到低于TO溫度才能結(jié)晶，這種現(xiàn)象稱為“過冷度”。用“T”表示。 過冷度 理論結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度之差稱為過冷度。 影響“過冷度”的因素：冷卻速度 “冷卻速度”與“過冷度”之間的關(guān)

15、系： 冷卻速度越快，過冷度越大。,1.2.14結(jié)晶的過程和晶粒大小對金屬力學(xué)性能的影響 結(jié)晶的過程：結(jié)晶是在一定過冷度下，從無到有，從小到大的過程。即是形核-長大的過程。 晶粒大小對金屬力學(xué)性能的影響： 晶粒愈細，其金屬的強度愈高，塑性和韌性愈好。 細化晶粒的方法： 過冷度的影響（提高冷卻速度 ） 變質(zhì)處理在金屬液中加入某些雜質(zhì)，進行非自發(fā)形核，以細化晶粒。如在鑄鐵中加入硅鈣合金的處理。 采用機械振動、超聲波振動和電磁攪拌,1.2.15合金的概念及合金相結(jié)構(gòu)的分類 合金將兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬融合在一起，獲得的具有金屬性質(zhì)的物質(zhì)，稱為合金。 三種合金相結(jié)構(gòu)： 固溶體：合金各組元在固

16、態(tài)時具有相互溶解能力而形成的均勻固體，這種固體合金稱為固溶體。 化合物：合金各組元按一定原子數(shù)量比化和而成的一種新物質(zhì)。(它具有特殊晶格) 性能特點：熔點高，硬度、脆性大 機械混合物：組成合金的各組元在固態(tài)下以混合形式組合在一起組成物。 性能特點：具有比單一固溶體更高的硬度、強度、耐磨性和良好的切削加工性，但塑性和抗蝕性較差,1.2.16鐵碳合金在固態(tài)下的基本組織 鐵素體（F）碳在-Fe中形成的間隙固溶體。用符號“F”表示。 性能特點：強度、硬度不高，但塑性、韌性好。 奧氏體（A）碳在-Fe中形成的間隙固溶體，以符號 “A”表示。 性能特點：硬度低、塑性高、易于塑性成型。 滲碳體（Fe3C）是

17、Fe和C的化合物，分子式為Fe3C,含C量為6.69%。 性能特點：硬度高、脆性大、塑性和沖擊韌性幾乎等于零，在鋼中起強化作用。 珠光體（P）是F+Fe3C組成的機械混合物稱為珠光體，用“P”表示。 性能特點：機械性能介于Fe3C片和F片兩者之間，即強度較好，硬度適中并具有一定塑性。 萊氏體（Ld）是A+Fe3C組成的機械混合物稱為萊氏體。用“Ld”表示。 性能特點：硬度高，塑性差。,1.2.17鐵碳合金狀態(tài)圖 概念是表示在極緩慢冷卻（或加熱）情況下，不同成分的鐵碳合金在不同溫度所具有的組織或狀態(tài)的圖形。 Fe-Fe3C狀態(tài)圖中點、線的含義 特性點（見書P15表1-1） 特性線（見書P16）

18、Fe-C合金的分類 工業(yè)純鐵:含碳量小于0.0218%的鐵碳合金。室溫組織為F。 鋼：含碳量在0.0218% 2.11%的鐵碳合金。根據(jù)含碳量和室溫組織的不同可分為三種： 共析鋼-含碳量為0.77 %，室溫組織為P。 亞共析鋼-含碳量為0.02 % 0.77 %，室溫組織為F+P。 過共析鋼-含碳量為0.77 % 2.11 %，室溫組織為P+ Fe3C 。 生鐵：含碳量在2.11% 6.69%的鐵碳合金。根據(jù)含碳量和室溫組織的不同可分為三種： 共晶生鐵-含碳量為4.3 %，室溫組織為Ld。 亞共晶生鐵-含碳量為2.11% 4.3 %，室溫組織為P+Fe3C +Ld 。 過共晶生鐵-含碳量為4.

19、3 % 6.69%，室溫組織為Fe3c +Ld。,1.2.18含碳量對鐵碳合金平衡組織和性能的影響 碳對平衡組織的影響 隨著含碳量的增加，鐵碳合金的組織發(fā)生如下變化：工業(yè)純鐵（F）亞共析鋼（F+P）共析鋼（P）過共析鋼（P+Fe3C ）亞共晶生鐵（P+Fe3C +Ld）共晶生鐵（Ld）過共晶生鐵（Fe3c +Ld），從以上組織變化可看出，隨著含碳量的變化組織中不僅Fe3C的數(shù)量增加，而且Fe3C的存在形式也在變化。如共析Fe3C(分布在鐵素體內(nèi)的層片狀） Fe3C(沿奧氏體晶界分布的網(wǎng)狀） 共晶Fe3C（為萊實體的基體） Fe3C（分布在萊氏體上的粗大片狀） 碳對力學(xué)性能的影響 低碳鋼的組織多

20、為鐵素體，強度硬度較低，而塑性、韌性很高。 隨著含碳量的增加，鋼的組織中鐵素體量 不斷減少，而珠光體量不斷增加，導(dǎo)致強度，硬度提高，而塑性、韌性下降，當(dāng)鋼的含碳增到0.9%時，其組織大多數(shù)為珠光體，且有尚未成為網(wǎng)狀的滲碳體作為強化相，使其強度達最高。當(dāng)含C1.0%，由于網(wǎng)狀二次滲碳體的出現(xiàn)，導(dǎo)致鋼的強度下降。為了保證工業(yè)用鋼具有足夠的強度、硬度和適宜的塑性、韌性，其含碳量一般不超過1.3%1.4%。,1.2.19金屬在固態(tài)下轉(zhuǎn)變的性質(zhì)和種類 金屬在固態(tài)下轉(zhuǎn)變的性質(zhì)：一些金屬，如Fe 、Co 、Ti 、Mn等，在結(jié)晶之后的繼續(xù)冷卻時，還會出現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)變化，從一種晶體轉(zhuǎn)變成另一種晶體。 金屬在固態(tài)

21、下的兩種轉(zhuǎn)變： 同素異晶轉(zhuǎn)變金屬在固態(tài)下隨著溫度的改變由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格的變化。 磁性轉(zhuǎn)變磁性轉(zhuǎn)變不發(fā)生晶格類型轉(zhuǎn)變，而是發(fā)生磁性和無磁性轉(zhuǎn)變。鐵的磁性轉(zhuǎn)變溫度是768 ，低于此溫度鐵才具有磁性。,1.2.20鐵碳相圖的應(yīng)用 為選材提供成分依據(jù) 若零件要求塑性、韌性好，如建筑結(jié)構(gòu)、容器等，應(yīng)選用低碳鋼（含碳量小于0.25%） 若零件要求強度、塑性、韌性都好，如軸類等零件，應(yīng)選用中碳鋼（含碳為0.25%0.60%） 若零件要求硬度高、耐磨性好，如工具等，應(yīng)選用高碳鋼（含碳量大于0.60%.） 為制定熱加工工藝提供了依據(jù) 鑄造：根據(jù)相圖可以確定不同成分的鋼或鑄鐵的熔點，確定鑄造溫度；根據(jù)相

22、圖中 液相線和固相線之間的距離估計鑄造性能好壞，距離越小，鑄造性能越好，因此，共晶成分的鑄鐵常用來澆注鑄件，其流動性好，分散縮孔小，顯微偏析少。 鍛造：根據(jù)相圖可以確定鍛造溫度。鋼處于奧氏體狀態(tài)時，強度低、塑性高，便于塑性變形。因此鍛造或軋制溫度必須選擇在單相奧氏體區(qū)的適當(dāng)溫度范圍內(nèi)。實際生產(chǎn)中各種碳鋼 的始鍛和始軋溫度為11501250 ，終軋和終鍛溫度為750850 。 焊接：可根據(jù)相圖來分析碳鋼的焊接組織，并用適當(dāng)熱處理方法來減輕或消除組織不均勻性和焊接應(yīng)力。 熱處理：熱處理的加熱溫度都以相圖上的臨界點A1、A3、Acm為依據(jù).,1.2.21有 色 金 屬 概念除鋼鐵材料以外的金屬或合金

23、統(tǒng)稱為有色金屬（或稱為非鐵金屬。） 特點有色金屬及其合金與鋼鐵材料相比具有許多優(yōu)良特性 ，如特殊的電、磁、熱性能、耐腐蝕性及高的比強度等。 種類 鋁及鋁合金 銅及銅合金 鎂及鎂合金 鈦及鈦合金 鉛,鋅等,1.2.22鋁及鋁合金 一工業(yè)純鋁（含Al99.7%98%） 特點：密度小、強度低、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性好，抗大氣腐蝕性好。 應(yīng)用：制作導(dǎo)線、裝飾品（燈具）及日常生活用品等。 二鋁合金 變形鋁合金分為防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金、鍛鋁合金 鑄造鋁合金主要有Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系及等。 Al-Zn系,三 .變形鋁合金 防銹鋁合金5A05、3A21（LF5、LF21） 特點：抗蝕性

24、好、塑性好、易于變形加工、焊接性好，但切削性差。 應(yīng)用：容器、管道、飛機蒙皮、沖壓零件等。 硬鋁2A01、2A12（LY1、LY12） 特點：主要加入Cu、Mg、等元素，可通過時效處理提高其強度和硬度，又可以進行變形強化，但防腐蝕能力較低。 應(yīng)用：在航空工業(yè)應(yīng)用廣泛（如飛機蒙皮、擠壓螺旋槳、葉片等） 超硬鋁7A04（LC4） 特點：主要加入Cu、Mg、Zn等元素，硬度比硬鋁高，切削性能良好，但耐蝕性更差。 應(yīng)用：用于制造外形復(fù)雜的鍛件和模鍛件。如飛機的起落架。 鍛鋁2A50（LD5） 特點：在加熱狀態(tài)下有良好的塑性和耐熱性，具有良好的鍛造性能。 應(yīng)用：用于中等強度、形狀復(fù)雜的鍛件。,四. 鑄造

25、鋁合金 特點：鑄造性能好，可鑄造形狀復(fù)雜的零件毛坯。抗蝕性好和 良好的切削加工性能。 類型：根據(jù)加入元素不同分為四類 AlSi系 (ZL101) AlMg系(ZL301) AlCu系(ZL201) AlZn系(ZL401) 其中Al-Si系合金的力學(xué)性能和鑄造性能較好，得到廣泛應(yīng)用。 應(yīng)用：一般用來制造質(zhì)輕、耐蝕、形狀復(fù)雜、要求一定力學(xué)性能的零件。,1.2.23銅及銅合金 一特點銅具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，在冷態(tài)和熱態(tài)下具有良好的塑性。 二純銅工業(yè)純銅強度低，不宜做結(jié)構(gòu)材料，一般加工成棒、線、板、管等制品供應(yīng)，用于制造電線、電纜、電器零件及熔制各種銅合金。,銅 合 金 三黃銅是銅和鋅的

26、合金。 普通黃銅銅和鋅的合金。 單相黃銅如H68、H70；塑性好、強度低；大量用于 槍、炮彈殼、有“彈殼黃銅”之稱。 雙相黃銅如H62、H59；塑性好、適于熱加工；大量 用于水管、油管、散熱器等 特殊黃銅根據(jù)加入元素不同有鋁黃銅、鉛黃銅等。特別是鋁黃銅強度很高，塑性良好，抗蝕性也較高，如HAl159-3-2。 應(yīng)用：鐘表、船舶零件、渦輪、電機及化學(xué)工業(yè)中廣泛應(yīng)用,銅 合 金 四青銅是銅和錫的合金。 錫青銅以錫為主要加入元素的銅合金稱為錫青銅。如QSn4-3、QSn6.5-0.4。 應(yīng)用：主要用于制造彈性元件，軸承等耐磨零件，抗磁及耐蝕零件。 無錫青銅將含Al、鈹（Be）、鉛（Pb）、Mn、Si

27、等的銅合金稱為無錫青銅。 特點：強度高、耐磨性好，受沖擊力不產(chǎn)生火花。如：QAl15、QA19-4。 應(yīng)用： QAl15用于制造要求高耐蝕的彈簧及彈性元件； QA19-4用于制作齒輪、軸承、軸套等。 鈹青銅 特點：具有高的硬度、強度、耐磨性、彈性極限、抗蝕性、導(dǎo)電性，并且耐低溫、無磁性、受沖擊不起火花，以及良好的冷、熱加工性能。 應(yīng)用：各種精密儀表的重要彈性元件、耐磨零件（如鐘表、齒輪、軸承等）等。常用的鈹青銅有QBe2、QBe1.7。,1.2.24 有色金屬的熱處理,1.各種有色金屬鑄造件，鍛件，大的粗加工的機加件 都要進行去內(nèi)應(yīng)力的退火處理； 2.有的銅合金可以淬火：如鈹青銅做電器件的彈簧

28、比鋼好，它的淬火硬度可達 HRC45，如做插座的座簧，強度高、彈性好、耐蝕、不易起電?。?1.3 非金屬材料的主要性能,1.3.1工 程 塑 料 分類 按材料組成屬性的特點將材料劃分為三大類，即金屬材料、高分子材料、陶瓷材料。 常用的高分子材料包括工程塑料和橡膠材料。 工程塑料是指在工程中做結(jié)構(gòu)材料的塑料。 特點具有較高的強度或具備耐高溫、耐腐蝕、耐磨、質(zhì)量輕、易于加工成型等良好性能，因而可代替金屬做某些機械零件。 類型 熱固性工程塑料 熱塑性工程塑料,一. 熱塑性工程塑料 特點加熱可軟化熔融，冷卻后即成型固化，可多次反復(fù)使用，不影響性能。成型加工簡單，但鋼度和耐熱性較差。 種類 聚酰胺PI（

29、尼龍或錦龍） 聚甲醛是以聚甲醛樹脂為基的塑料，也是一種高強度工程塑料，其耐疲勞性在熱塑性塑料中是最高，它的價格低廉，且綜合性能好，可取代尼龍制作各種機器零件，尤其適用制允許使用潤滑油的齒輪軸承。 聚碳酸酯具有優(yōu)異的沖擊韌度和尺寸穩(wěn)定性，較好的耐低溫性能，良好的絕緣性和加工成型性?？芍谱鳈C械零件，還可制作防彈玻璃、燈罩及其他絕緣零件。 ABS塑料是一種“質(zhì)堅、性韌、剛性”大的優(yōu)良工程塑料?？芍谱髌嚨姆较虮P、儀表盤、齒輪手柄等。 聚四氟乙烯（塑料王） 聚氯乙烯各種日用型材,二. 熱固性工程塑料 特點耐熱性高，受壓不易變形；但柔性差，強度不高，成型工藝復(fù)雜，生產(chǎn)率低。材料不能重復(fù)使用。 種類 酚醛

30、塑料（電木）脆性大，常加入一些填充料，以提高其強度和彈性。常用作電器產(chǎn)品的殼體及開關(guān)。玻璃布層酚醛塑粉（玻璃鋼）可制作齒輪、軸套繼電器等。 環(huán)氧塑料是以環(huán)氧樹脂為基，再加入增塑劑、填料及固化劑等制成。具有比強度高、耐熱性、絕緣性和加工成型好等特點。但成本高，固化劑有毒。適用制造塑料模具、精密量具和各種絕緣材料等。,1.3.2 橡膠及橡膠制品,1.分類：天然橡膠和合成橡膠；按用途又可分為用于輪胎和鞋底要求耐磨性 和耐久性的通用橡膠，以及用于耐油防震密封的特殊橡膠 2.各種橡膠的特征與用途 氯丁橡膠 耐化學(xué)耐氣候耐熱性 一般工業(yè)用品 電線絕緣材料 丁二烯橡膠 耐熱，耐油，耐磨 O圈，燃料管，粘結(jié)劑

31、 硫化橡膠 耐油性，氣體不透性 燃氣罐密封料，道路標識貼紙 丙烯酸橡膠 耐氣候，耐熱性 ，耐油性 墊圈，汽車部件 氟化橡膠 耐化學(xué)藥品，耐油，耐熱性 航空，汽車和石油的密封墊 硅橡膠 耐氣候，耐熱性 ，耐磨性 墊圈，醫(yī)療 3.成型與型材 橡膠件一般都是模具成型; 型材很多:板材,棒材,管材,各種形式和各種尺寸的國標密封圈,O形圈及O形截面 的密封條,異形截面的密封條.,1.3.3 陶瓷的概念、特點及分類 一 陶瓷是無機非金屬材料，是用天然的或人工合成的粉狀化合 物，通過成型和高溫?zé)Y(jié)而制成的多晶固體材料。 二 特點具有高硬度、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕、 隔熱和絕緣性能好等特點 三 分類 :一般傳

32、統(tǒng)陶瓷和新型陶瓷 1.傳統(tǒng)陶瓷：日用陶瓷，建筑陶瓷，衛(wèi)生陶瓷，高（低）壓陶瓷，耐酸陶瓷，過濾陶瓷等。 2.新型陶瓷: 1） 結(jié)構(gòu)陶瓷 （1）氧化鋁陶瓷 （2）氮化硅陶瓷 （3）碳化硅陶瓷 （4）氮化硼陶瓷 （5）金屬陶瓷,氮化硅陶瓷 概念是以Si3N4為主要成分的陶瓷. 特點_硬度高，摩擦系數(shù)小,并有自潤滑性,是極好的耐磨材料;蠕變抗力高,熱膨脹系數(shù)小,抗熱振性在陶瓷中最好; 化學(xué)穩(wěn)定性好,能耐各種酸(除氫氟酸外)王水和堿的腐蝕;還具有優(yōu)異的電絕緣性能. 應(yīng)用主要用于耐磨,耐腐蝕,耐高溫零件,如石油,化工泵的密封環(huán)，熱電偶套管、刀具和高溫軸承等。,碳化硅陶瓷 概念碳化硅陶瓷中主晶相是SiC,也

33、是共價晶體. 特點 最大優(yōu)點是高溫強度高,導(dǎo)熱性好;其穩(wěn)定性,抗蠕變能力,耐磨性,耐腐蝕性好;而且耐放射元素的輻射. 應(yīng)用主要用于制作澆注金屬的澆道口，熱電偶套管、爐管,高溫軸承等。 氮化硼陶瓷 概念氮化硼陶瓷的主晶相是BN,也是共價晶體. 特點具有良好的耐熱性和導(dǎo)熱性,高溫絕緣性好,硬度低,可進行切削加工;有自潤滑性,耐磨性好. 應(yīng)用主要用于制作高溫軸承，高溫絕緣材料，坩堝、熱電偶套管等.,金屬陶瓷 概念是以金屬氧化物或金屬碳化物為主要成分,再加入適量的金屬粉末通過粉末冶金的方法制成,具有某些金屬性質(zhì)的陶瓷. 應(yīng)用它是制造刀具,模具和耐磨零件的重要材料.如: 減摩零件 ： 如含油軸承. 結(jié)構(gòu)

34、材料零件 ： 它是以碳鋼或合金鋼的粉末為原料制成的零件,精度較高,表面光潔好,不需或只需少量切削加工.如油泵齒輪,凸輪,襯套等. 高熔點金屬材料 ： 如鎢絲及高溫合金等. 金屬陶瓷硬質(zhì)合金： 它具有高硬度,高熱硬性,做切削刀具使用時,其耐磨性,壽命和切削速度優(yōu)于高速鋼,.主要用于制作切削刀具,冷拔模,冷沖模,冷擠壓模等. 鋼結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金 ： 它與鋼一樣可以加工,鍛造,焊接和熱處理.硬度高.可制造成各種形狀復(fù)雜的刀具,也可以制造成高溫下工作的模具和耐磨零件. 2）功能陶瓷 3）生物陶瓷,1.3.4光纖的用途、特點及應(yīng)用 用途是傳輸信息，有兩方面用途，一是光纖通信，二是光纖傳感。 特點及應(yīng)用 光纖

35、通信：具有信息容量大、體積小、重量輕、抗干擾能力強、保密性好和價格低等優(yōu)點。在電話通信、軍事通信、數(shù)據(jù)通信電視信號傳送、計算計網(wǎng)絡(luò)連接等已得到廣泛應(yīng)用。 光纖傳感：具有不受電磁場干擾、強度高、線徑細、耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)點。主要用來從被測物上提取和傳輸所需信息。 導(dǎo)光纖維：傳輸能量，把光能柔性地傳輸?shù)剿璧攸c，可在遠離光源處進行復(fù)雜工件的微加工和特殊處理。 應(yīng)用：材料的激光切割、焊接、熱處理等，在醫(yī)療方面用于“光學(xué)內(nèi)窺鏡和激光手術(shù)”。,1.3.5納米的概念、性能及應(yīng)用 概念納米是一個計量單位，一納米相當(dāng)于十億分之一米。當(dāng)物質(zhì)顆粒小到納米級后，這種物質(zhì)就稱為納米材料。 性能添加納米粉體的材料與相同組成

36、的普通粉體材料相比，材料的成分本身雖未改變，但活性增強，主要表現(xiàn)為高抗菌、防污 、耐磨、強度大，材料重量輕，只是鋼的十分之一，單它的強度卻是鋼的100倍。人們通過改變塑料、石油、紡織物的原子、分子排列，使它們具有 透氣、耐熱、高強度和良好的彈性等性征。 應(yīng)用 在陶瓷領(lǐng)域應(yīng)用：納米陶瓷具有像金屬一 樣的柔韌性和可加工性。在切削刀具、軸承、汽車發(fā)動機部件等方面廣泛應(yīng)用。 納米抗菌材料：應(yīng)用于冰箱、空調(diào)、保鮮技術(shù)等。 碳納米管：可制成能進行邏輯運算的納米芯片，使研制納米計算機獲得重大突破。 納米級電磁屏蔽材料：可實現(xiàn)手機信號的高保真、高清晰、提高信號抗干擾能力，同時大大降低電磁輻射。納米材料制作的液

37、晶顯示屏，耐磨抗裂，刀子、沙子不能劃傷它的表面。,1.4 通過熱處理改變材料的特性,1.4.1 熱處理工藝鋼的熱處理 改善鋼的性能的主要兩個途徑 調(diào)整鋼的化學(xué)成分 熱處理 鋼的熱處理鋼在固態(tài)下加熱到一定的溫度后保溫一定時間，再以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度進行冷卻，從而改變鋼的組織，以獲得所需性能的加工工藝。 熱處理工藝有許多種，但主要內(nèi)容是都有加熱保溫和冷卻三個階段,1.4.2熱處理的種類 常規(guī)熱處理：退火、正火、淬火、回火 火焰加熱表面淬火 表面淬火 感應(yīng)加熱表面淬火 表面熱處理 滲碳 化學(xué)熱處理 滲氮（氮化） 碳氮共滲,鋼在不同加熱和冷卻條件下的組織變化規(guī)律 鋼的鐵-碳狀態(tài)（平衡）圖中 Fe-Fe3c

38、合金相圖中的臨界點(A1、 A3 、Acm)是正確選擇熱處理加熱和冷卻時組織變化的主要依據(jù)。 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變 獲得較高力學(xué)性能的細晶粒組織的方法 （1）采用高溫、短時的加熱方法就可以獲得較高力學(xué)性能的細晶粒組織。 （2）在鋼中加入微量合金元素（如Al、Ti、V、W、Mo、Ni等）可阻礙A晶粒度長大。 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變 冷卻的方式：1、等溫冷卻 2、連續(xù)冷卻 鋼在回火時的轉(zhuǎn)變 鋼在淬火后的組織一般為馬氏體+殘余奧氏體，在不同溫度下回火時組織將發(fā)生變化。,鐵碳平衡圖,1.4.3 常規(guī)熱處理 常規(guī)熱處理：即常說的“四火”，包括退火、正火、淬火和回火 一. 退火的概念、目的和種類 概念將鋼（金屬或合

39、金）加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時間，然后緩慢冷卻（如爐冷）的熱處理工藝。 目的 降低硬度以利于切削加工 細化晶粒，改善組織，提高力學(xué)性能 消除零件中的內(nèi)應(yīng)力，防止變形與開裂 為最終熱處理（淬火、回火）做好組織準備 種類 完全退火、等溫退火、球化退火、均勻化退火（擴散退火）,1.4.4 淬火的概念、目的和方法 概念將鋼件加熱到Ac3或Ac1以上某一溫度，保持一定時間，然后以適當(dāng)速度冷卻獲得M組織的熱處理工藝。 目的在于提高鋼的強度、硬度和耐磨性，與回火配合后賦予工件最終的使用性能。 冷卻介質(zhì)在生產(chǎn)上最常用的是水和油。 方法 單液淬火 雙液淬火 分級淬火 等溫淬火 局部淬火 鋼的淬透性與淬硬性 鋼的

40、淬透性鋼在淬火后獲得M或淬硬層深度的能力。鋼的淬透性大小取決于鋼的臨界冷卻速度。合金元素（除Co外）都能提高鋼的淬透性。 鋼的淬硬性是指淬火成M后得到的最高硬度，它與鋼中含碳量有關(guān)。,1.4.5正火的概念及正火與退火的區(qū)別概念將鋼加熱到Ac3或Acm以上3050，保溫一定時間后，在空氣中冷卻的熱處理工藝。正火與退火的主要區(qū)別在于冷卻速度快，轉(zhuǎn)變溫度低。,1.4.6 回火的概念、目的和分類 概念鋼件淬火后，在加熱到Ac1點以下的某一溫度，保溫一段時間后冷卻到室溫的熱處理工藝。 目的減小工件淬火內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定工件組織和尺寸，提高工件的塑性和韌性，以滿足各種零件的使用要求。 分類根據(jù)回火溫度和對淬火力

41、學(xué)性能的要求，一般分三類 低溫回火（150 250 ），組織為回火馬氏體。 目的-是保證淬火后工件的高硬度和高耐磨性，降低淬火硬度，提高韌性。 應(yīng)用用于各種刀具、模具、量具、滾動軸承等。 中溫回火（350 500 ），組織為回火屈氏體。 目的-可顯著減小工件淬火內(nèi)應(yīng)力，提高彈性、屈服強度及一定的塑性和韌性。 應(yīng)用常用于彈簧和熱作模具的處理。 高溫回火（500 650 ），組織為回火索氏體。 目的-獲得較高的強度、良好的塑性與韌性。 應(yīng)用常用于軸、齒輪、連桿等的處理。 通常將淬火+高溫回火稱為“調(diào)質(zhì)處理”。,1.4.7 鋼的表面淬火 概念是將工件表面快速加熱到A區(qū)，在熱量未傳到心部時立即迅速冷卻

42、，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淬火方法。 方法 火焰加熱淬火 感應(yīng)加熱淬火 高頻感應(yīng)加熱（1001000KHZ) 中頻感應(yīng)加熱（0.510KHZ) 工頻感應(yīng)加熱（50HZ),1.4.8鋼的化學(xué)熱處理 1.概念是將工件置于某種化學(xué)介質(zhì)中，通過加熱、保溫和冷卻使介質(zhì)中某些元素滲入工件表面以改變工件表層的化學(xué)成分和組織，從而使其表面具有與心部不同性能的一種熱處理。 2.特點同時改變工件表層的成分、組織。 3.滲入介質(zhì)的物理化學(xué)過程和方法 三個階段: 滲入介質(zhì)的分解，工件表面吸收,滲入元素的擴散 化學(xué)熱處理的方法： 滲C，滲N，C-N共滲,1.4.9 鑄鐵的熱處理,強化鑄

43、鐵的方式 鑄鐵的力學(xué)性能主要受基本組織和石墨所控制，因此，在強化鑄鐵時從兩方面考慮： 改變石墨的數(shù)量大小、形狀和分布，盡量減少石墨的有害作用 通過合金化、熱處理或表面處理方法調(diào)整基體組織，提高性能，以改善鑄鐵的強韌性 1. 灰鑄鐵的熱處理 熱處理只能改變灰鑄鐵的基體組織，改變不了石墨的形態(tài)，因此，灰鐵經(jīng)熱處理提高其力學(xué)性能作用不大，生產(chǎn)中主要用于消除內(nèi)應(yīng)力和改善切削加工性能。常用的方法有三種： 消除內(nèi)應(yīng)力退火（人工時效） 消除鑄件白口、降低硬度退火或正火 表面淬火（表面熱處理）,2.球墨鑄鐵熱處理 與鋼一樣，球鐵可進行多種熱處理以改善組織性能。常用的熱處理方法根據(jù)目的不同有四種： 退火包括：a

44、.消除內(nèi)應(yīng)力退火b.高溫退火c.低溫退火 正火包括：a.高溫正火b.低溫正火 調(diào)質(zhì)處理 等溫淬火 3.可鍛鑄鐵的熱處理 可鍛鑄鐵的石墨化退火 將白口鑄鐵加熱（900 1000 ）后，長時間保（3040h），然后以一定的冷卻速度（200300 /h）冷卻到720 后再空冷。,4.蠕墨鑄鐵熱處理 目的為了調(diào)整基體組織，以獲得不同力學(xué)性能。 方法 正火：普通蠕鐵在鑄態(tài)時，基體是大量F，通過正火可增加P量，提高強度和耐磨性。 退火：為獲得85%以上的F基體，或清除薄壁處的游離滲碳體。 5.合金鑄鐵的熱處理 合金鑄鐵概念在灰鐵、球鐵、蠕墨鑄鐵中加入少量合金元素，顯著提高鑄鐵的耐熱、耐蝕、耐磨等特殊的物理

45、化學(xué)性能。 耐磨合金鑄鐵生產(chǎn)中在灰鐵中加入Ni、Cr等合金，采用“激冷”的辦法使鑄件表面獲得白口組織，心部仍保留灰鑄鐵組織，從而使鑄件既有高耐磨性，又有一定的強度和韌性。 應(yīng)用：可用于制造缸體、凸輪軸，并可進行感應(yīng)加熱淬火。,1.4.10. 通過熱處理改變鋼鐵材料性能的案例 1.鑄鋼件、鑄鐵件、各種鍛件、機加件粗加工后的退火處理，目的是：a去除內(nèi)應(yīng)力，減少以后變形;b去除硬點，便于機加工;c為最后淬火回火做準備。 2.各種零件淬火是為了獲得硬度和耐磨的性能；如軸類零件; 3.各種零件局部淬火是為了獲得零件內(nèi)部有韌性和拉伸強度，零件的表面有很好的硬度和耐磨的性能；如齒輪和齒輪軸； .零件表面要獲

46、得非常高的粗糙度也要淬火；如透明件塑料模的陰陽模必須淬火至以上才能拋光粗糙度至R0.2以上。 5.焊接件焊后也必須進行退火去內(nèi)應(yīng)力處理，避免變形和開裂；,1.4.11 有色金屬的熱處理 1.各種銅鑄造件，鋁鑄造件，鋁合金壓鑄件，鎂合金壓鑄件，有色合金鍛件都要進行去內(nèi)應(yīng)力的退火處理； 2.有的銅合金可以淬火：如鈹青銅做電器件的彈簧比鋼好，它的淬火硬度可達 HRC45，如做插座的座簧，強度高、彈性好、耐蝕、不易起電弧 1.4.12. 通過熱處理改變非金屬材料性能的案例 1. MC鑄造尼龍的鑄造件鑄造后和精加工前都要進行熱處理；目的：a.去內(nèi)應(yīng)力,b.避免精加工以后大的變形; 2. PC 聚碳酸酯零

47、件壓制后要放入烘箱內(nèi)熱處理，目的：a.去除內(nèi)應(yīng)力，b.穩(wěn)定內(nèi)部組織，c.避免以后大的變形和開裂; 3. 橡膠件壓制后要放入烘箱內(nèi)熱處理，目的：a.二次硫化使更多的橡膠分子聯(lián)接起來形成橋狀，b.穩(wěn)定內(nèi)部組織，增強了橡膠的彈性；c.避免以后大的變形和開裂;,1.5 通過表面處理改變材料的特性,1.5.1 表面處理概念： 1. 表面處理工程的含義： 在固體材料的表面，采用物理方法、化學(xué)方法，電化學(xué)方法、高真空方法、生物高分子方法等，對表面進行涂裝、處理、改性，形成具有特殊功能表面層或某種功能的覆蓋層。 上述從表層設(shè)計、選材、表面處理工藝、表層質(zhì)量控制與監(jiān)測、工程應(yīng)用及失效分析全過程稱之為表面工程。

48、2. 研究對象：固體材料表面層 3. 加工方法：物理方法、化學(xué)方法、電化學(xué)方法、高真空方法、生物高分子方法等。 4.手段：涂裝、處理、擴散及固定化。 5.研究目的：形成特殊功能的表面層和覆蓋層起到裝飾、防護、特殊功能作用。 總之，表面處理技術(shù)也可以劃分為：表面改性技術(shù)；薄膜技術(shù)；涂鍍層技術(shù)。,1.5.2 表面處理技術(shù)分類 1.電化學(xué)方法 利用電極反應(yīng)，在工件表面形成鍍層。 （1）電鍍-在電解質(zhì)液中，工件為陰極，在外電流作用下,使其表面形成鍍層的過程。鍍層可以是金屬,合金,半導(dǎo)體及各類固體顆粒，如鍍銅,鍍鎳,鍍銀。 （2）氧化-在電解質(zhì)液中，工件為陽極，在外電流作用下,使其表面形成氧化膜層的過程

49、稱為陽極氧化。如鋁合金的陽極氧化。 鋼鐵的氧化處理可以用化學(xué)或電化學(xué)方法?；瘜W(xué)方法是將工件放入氧化溶液中，依靠化學(xué)作用在工件表面形成氧化膜，如鋼鐵的發(fā)藍處理。 2.化學(xué)方法 利用化學(xué)物質(zhì)相互作用，在工件表面形成鍍覆層（無電流作用 ） (1) 化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理在電解質(zhì)溶液中，金屬工件在無外電流作用，由溶液中化學(xué)物質(zhì)與工件相互作用從而在其表面形成鍍層的過程，稱為化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理。如金屬表面的發(fā)藍、磷化、鈍化、鉻鹽處理等。 (2) 化學(xué)鍍在電解質(zhì)溶液中，工件表面經(jīng)催化處理，無外電流作用，在溶液中由于化學(xué)物質(zhì)的還原作用，將某些物質(zhì)沉積于工件表面而形成鍍層的過程，稱為化學(xué)鍍，如化學(xué)鍍鎳、化學(xué)鍍銅等。,3.

50、熱加工方法這種方法是在高溫條件下令材料熔融或熱擴散，在工件表面形成涂層。其主要方法是： (1) 熱浸鍍金屬工件放入熔融金屬中，令其表面形成涂層的過程，稱為熱浸鍍，如熱鍍鋅、熱鍍鋁等。 (2) 熱噴涂 將熔融金屬霧化，噴涂于工件表面，形成涂層的過程，稱為熱 噴涂，如熱噴涂鋅、熱噴涂鋁等 (3) 熱燙印將金屬箔加溫、加壓覆蓋于工件表面上，形成涂覆層的過程，稱為熱燙印，如熱燙印鋁箔等。 (4) 化學(xué)熱處理工件與化學(xué)物質(zhì)接觸、加熱，在高溫態(tài)下令某種元素進入工件表面的過程，稱為化學(xué)熱處理，如滲氮、滲碳等。 (5) 堆焊以焊接方式，令熔敷金屬堆集于工件表面而形成焊層的過程，稱為堆焊，如堆焊耐磨合金等。,4

51、. 真空法這種方法是在高真空狀態(tài)下令材料氣化或離子化沉積于工件表面而形成鍍層的過程。其主要方法是: (1) 物理氣相沉積在真空條件下，將金屬氣化成原子或分子，或者使其離子化成離子，直接沉積到工件表面，形成涂層的過程，稱為物理氣相沉積，其沉積粒子束來源于非化學(xué)因素，如蒸發(fā)鍍、濺射鍍、離子鍍等。 (2) 離子注入高電壓下將不同離子注入工件表面令其表面改性的過程，稱為離子注入，如注硼等。 (3) 化學(xué)氣相沉積低壓（有時也在常壓）下，氣態(tài)物質(zhì)在工件表面因化學(xué)反應(yīng)而生成固態(tài)沉積層的過程，稱為化學(xué)氣相鍍，如氣相沉積氧化硅、氮化硅等。,5. 其它方法主要是機械的、化學(xué)的、電化學(xué)的、物理的方法。其中的主要方法

52、是: (1) 涂裝用噴涂或刷涂方法，將涂料（有機或無機）涂覆于工件表面而形成涂層的過程，稱為涂裝，如噴漆、刷漆等。 (2) 沖擊鍍用機械沖擊作用在工件表面形成涂覆層的過程，稱為沖擊鍍，如沖擊鍍鋅等。 (3)激光表面處理用激光對工件表面照射，令其結(jié)構(gòu)改變的過程，稱為激光表面處理，如激光淬火、激光重熔等。 (4) 超硬膜技術(shù)以物理或化學(xué)方法在工件表面制備超硬膜的技術(shù)，稱為超硬膜技術(shù)。如金剛石薄膜，立方氮化硼薄膜等。 （5）電泳及靜電噴涂 A 電泳工件作為一個電極放入導(dǎo)電的水溶性或水乳化的涂料中，與涂料中另一電極構(gòu)成電解電路。在電場作用下，涂料溶液中已離解成帶電的樹脂離子，陽離子向陰極移動，陰離子向

53、陽極移動。這些帶電荷的樹脂離子，連同被吸附的顏料粒子一起電泳到工件表面，形成涂層，這一過程稱為電泳。 B靜電噴涂（我們目前常用的） 在直流高電壓電場作用下，霧化的帶負電的油漆粒子定向飛往接正電的工件上，從而獲得漆膜的過程，稱為靜電噴涂。,1.5.3 表面預(yù)處理工藝 1.表面預(yù)處理的意義要成功地使用涂裝層，表面預(yù)處理工作是其中最主要的環(huán)節(jié)。未經(jīng)涂裝的金屬或木材及其它表面部遭受了各種雜質(zhì)的腐蝕和污染，它們對涂裝層的附著力起不良影響，對器材進一步腐蝕起誘導(dǎo)作用。為了清除這些不利因素，增強涂裝層對金屬或非金屬表面的附著力，及防止膜下潛行腐蝕，各種器材在涂裝前都必須進行必要的表面預(yù)處理。在很多場合下往往

54、因為表面預(yù)處理不當(dāng)，涂裝層達不到預(yù)期的目的，導(dǎo)致經(jīng)濟上、工作上的浪費和損失。所以，要獲得涂裝層保護器材的滿意效果，除在應(yīng)用技術(shù)中必須正確地選擇材料和施工外，要求適當(dāng)?shù)谋砻骖A(yù)處理是很有必要的。 2. 表面預(yù)處理的分類： （1）清洗 A. 有機溶劑清洗在有機溶劑除油中，最常用的有：汽油、苯類、酮類及某些氯化烷烴、烯烴等。清洗過程實際上是物質(zhì)溶解過程，“物質(zhì)結(jié)構(gòu)相似者相溶”，即物質(zhì)在與其結(jié)構(gòu)相似的溶劑中容易溶解。 目前除油效果比較好的有機溶劑是氯化烷中的三氯乙烯，清洗力強，不易著火，沒有爆炸危險。,B. 鋼件和銅件的化學(xué)清洗化學(xué)清洗是利用堿溶液對油脂的皂化作用，以除去皂化性油脂；利用表面活性劑的乳化

55、作用，以除去非皂化性油脂。但因各種金屬如黑色金屬、有色金屬及某些輕金屬的性質(zhì)不同，清洗規(guī)范和操作方法也各有差異。常用的清洗規(guī)范操作方法有以下幾種 a. 黑色金屬可采用以氫氧化鈉和碳酸鈉為主的清洗 b. 有色金屬應(yīng)采用以碳酸鈉和磷酸三鈉為主的清洗，因為銅及銅合金易被 強堿腐蝕 C. 鑄鐵制品的化學(xué)清洗兩種化學(xué)清洗溶液均不適用于鑄鐵制品。鑄鐵的特點是表面粗糙并有不同程度的組織疏松、砂眼、氣孔等疵病，導(dǎo)致鑄鐵制品出水容易“泛銹”。采用磷酸三鈉、磷酸清洗和鉻酐鈍化以及三乙醇胺防銹等措施，解決了鑄鐵件清洗出水后的“泛銹”問題 D. 薄壁鋼殼件的化學(xué)清洗由于強酸強堿的侵蝕以及浸洗時間過長，鋼的結(jié)晶受到過腐

56、蝕，使延伸率等機械性能變壞，導(dǎo)致部分鋼殼在擠壓成型中破裂。酸洗后表面上總有灰黑色附灰不能洗掉，給磷化處理帶來困難，導(dǎo)致磷化膜附著不牢。根據(jù)資料介紹，如果要去掉鋼材表面的堅固氧化皮和污垢，并要求對鋼材基體無嚴重腐蝕作用。其處理方法，需要在不形成氫的氧化性介質(zhì)中進行。采用苛性高錳酸鹽的方法進行清洗，基本上消除了由于過腐蝕而產(chǎn)生麻坑，且降低了氫脆性，對鋼材內(nèi)部晶格侵蝕很輕，同時保證了尺寸精度，無超差現(xiàn)象。清洗較短時間，可獲得光潔表面。,E. 鋁和鋁合金及鋅、錫等兩性金屬的化學(xué)清洗 鋁及鋁合金和鋅錫等兩性金屬表面涂裝層的附著力是不夠好的，必須經(jīng)過清洗除油，退除自然氧化膜和轉(zhuǎn)化處理等方法進行處理，形成轉(zhuǎn)

57、化膜，才能保證涂裝層與基體金屬的結(jié)合力，并提高耐腐蝕性能。這類金屬一般不采用強堿清洗，強堿對這類金屬有強烈的腐蝕作用，最好采用磷酸三鈉、碳酸鈉、硅酸鈉和應(yīng)用金屬清洗劑等組成的混合溶液進行清洗 F. 水劑清洗除油 金屬制件在涂裝之前，一般采用汽油、煤油、苯、酮或柴油等進行清洗，不僅消耗大量能源，提高生產(chǎn)成本，而且極不安全。為此，我們采用水劑清洗代替有機溶劑。 水劑清洗液的組成的主要成分是油酸三乙醇胺、脂肪、醇聚氯乙烯醚和辛烷基酚聚氯乙烯醚。 由于含有多種有效助劑（如三氯乙烯、三聚磷酸鈉、苯駢三氮唑、穩(wěn)定劑等），故能增強洗凈力，且滿足工序間防銹要求。,(2) 磷化處理金屬制件的表面層參與化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)所形成的附著緊密的膜層，稱為化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。 磷化膜就是化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的一種。 鋼鐵禱件在以磷酸二氫鋅或以磷酸錳鐵鹽為基的溶液中，在一定條件下，與溶液在界面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一層緊密地附著在表面上的磷酸鹽膜，稱為磷化膜。其成膜過程稱為磷化處理，磷化膜的外觀由于基本材料和磷化工藝不同可由暗灰到黑灰色。 采用磷酸錳型和四合一綜合磷化 常用的磷化處理方法有浸漬法、噴淋法以及涂刷法 “四合一”磷化是在同一個磷化槽內(nèi)進行去油、除銹、磷化、鈍化的綜合工藝。采用這種工藝可減少設(shè)備和作業(yè)面積，提高勞動生產(chǎn)率，降低產(chǎn)品成本，便于實現(xiàn)自