第四章機(jī)械工程材料

1、第4章機(jī)械工程材料,,知識(shí)梳理,4—1鋼鐵材料一、非合金鋼（碳素鋼）二、合金鋼三、鑄鐵與鑄鋼,,4—2鋼的熱處理一、鋼的退火與正火二、鋼的淬火三、鋼的回火四、鋼的表面熱處理,,4—3有色金屬材料一、鋁及鋁合金二、銅及銅合金三、軸承合金,,4—4非金屬材料一、工程塑料二、橡膠三、復(fù)合材料四、膠粘劑五、陶瓷,4—1鋼鐵材料,機(jī)械工程上常用的材料有：鋼鐵材料、有色金屬材料和非金屬材料鋼鐵材料是鋼和鑄鐵的統(tǒng)稱(chēng)。

2、鋼是以鐵為主要元素，含碳量一般在2%以下，并含有其他元素的材料。鑄鐵是含碳量大于2.11%的鐵碳合金。通常含碳量2%是鋼和鑄鐵的分界線。根據(jù)化學(xué)成分分，鋼分為非合金鋼、合金鋼和低合金鋼。,,一、非合金鋼（碳素鋼或碳鋼）1.含碳量：小于2%的鐵碳合金。2.含有的元素：有益元素：錳、硅（由煉鋼加入脫氧劑帶入鋼中的）有害元素：硫、磷（由原料進(jìn)入鋼中的）硫具有熱脆性；磷具有冷脆性。,,3.分類(lèi)（1）按鋼的含碳量分類(lèi)低碳鋼：

3、含碳量WC≤0.25%中碳鋼：含碳量WC＞0.25%~0.6%高碳鋼：含碳量WC≥0.6%,,（2）按鋼的質(zhì)量分類(lèi)（根據(jù)鋼中雜質(zhì)硫和磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來(lái)劃分）普通鋼：WS≤0.035%，WP ≤0.035%優(yōu)質(zhì)鋼：WS ≤0.030% ，WP ≤0.030%高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：WS ≤0.020%，WP ≤0.025%,,（3）按用途分類(lèi)碳素結(jié)構(gòu)鋼：用于制造金屬結(jié)構(gòu)、零件碳素工具鋼：由于制造刃具、量具和模具。（4）按脫氧方式分類(lèi)沸騰

4、鋼（脫氧不完全的鋼）鎮(zhèn)靜鋼（完全脫氧的鋼）半鎮(zhèn)靜鋼（介于上面兩者之間）,,4.碳素結(jié)構(gòu)鋼凡是用于制造機(jī)械零件盒各種工程構(gòu)件的鋼都為結(jié)構(gòu)鋼，根據(jù)質(zhì)量分為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。,,（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼a.用途：一般工程結(jié)構(gòu)、日常生活用品和普通機(jī)械零件，是各類(lèi)鋼中用量最大的一類(lèi)。b.牌號(hào)：代表屈服點(diǎn)的字母（Q）、屈服點(diǎn)數(shù)值(Mpa)、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)（A\B\C\D）、脫氧方法（F\b\Z\TZ)其中Z和TZ可以省略。質(zhì)量

5、等級(jí)中D級(jí)最好,這與后面的學(xué)習(xí)要區(qū)分。,,,這些構(gòu)件在常溫有沖擊載荷條件下工作，可選用相應(yīng)牌號(hào)的B級(jí)鋼，在低溫有沖擊載荷條件下工作或重要焊接構(gòu)件可選用C、D級(jí)。在各種牌號(hào)中，Q235應(yīng)用的最多。c.舉例：Q235—AF解釋?zhuān)罕硎厩c(diǎn)值不小于235MPa,質(zhì)量等級(jí)為A級(jí)，脫氧方式為沸騰鋼的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。,,提問(wèn)：1.說(shuō)出下列數(shù)字字母的含義，并說(shuō)明鋼種Q215——DbQ235——AF2. 下列普通碳素結(jié)構(gòu)鋼中質(zhì)量等級(jí)最好的

6、是___A.Q235-AF B.Q235-BF C.Q235-CF D.Q235-DF,,3.普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼分類(lèi)的依據(jù)是______A.合金元素含量的高低 B.含碳量的高低C.S、P含量的高低 D.用途4.使鋼產(chǎn)生熱脆性的元素是————A.S B.Si C.

7、P D.Mn5.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由______、_______、_________、________四部分組成。,,（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼1.大多數(shù)用于制造機(jī)械零件，可以進(jìn)行熱處理以改善和提高其力學(xué)性能。2.牌號(hào)表示：牌號(hào)以0.01%為單位，用兩位數(shù)字表示鋼中平均碳含量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)。如果優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中含錳量較高（含錳量在0.7%~1.0%）還應(yīng)該在表明含碳量的兩位數(shù)字后面，附以漢字“錳”或“Mn”的元素符號(hào)。,,

8、3.例題45表示平均碳含量為0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。20Mn表示平均碳含量為0.20%，含錳量較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。注意：碳含量的成分，用數(shù)字乘以0.01%既得。,,練習(xí)1.08屬于哪種鋼——————A.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 B.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼C.碳素工具鋼 D.合金鋼2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中，當(dāng)某種元素含量在0.7%~1.0%時(shí)還應(yīng)標(biāo)出，這種元素是——A.Si

9、 B.W C.Mn D.S,,3.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)是以_____為單位，用____位數(shù)字表示平均碳含量的______數(shù)。4.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼一般用于制造————A.機(jī)械零件 B.生活用品 C.焊接、栓接等構(gòu)件 D.量具5.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的質(zhì)量比普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的質(zhì)量_________,因?yàn)楫?dāng)中的_______含量少。,,（3）碳素工具鋼

10、1.用途：用于制造刃具、量具、模具。2.工具鋼的碳含量都在0.7%以上，都是優(yōu)質(zhì)的或高級(jí)優(yōu)質(zhì)高碳鋼3.牌號(hào)表示：拼音字母“T”加數(shù)字表示其中“T”表示碳素工具鋼，表示平均碳含量的千分?jǐn)?shù)，即0.1%；若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼則還應(yīng)在牌號(hào)后面加上字母A,,,4.例題T8表示平均碳含量為0.8%的碳素工具鋼T10A表示平均碳含量為1.0%的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼注意：碳含量用數(shù)字乘以0.1%可得，這里的A與普通碳素結(jié)構(gòu)鋼中的A級(jí)不同

11、。,,練習(xí)1.說(shuō)出下列字母數(shù)字代表的含義T12AT92.T13A鋼是一種_______鋼A.低碳 B.中碳 C.高碳,,3.下列材料中質(zhì)量最好的是_____A.Q235—AF B.20 C.40Mn D.T10A4.碳素工具鋼的碳含量一般都在_____以上，都是優(yōu)質(zhì)或高級(jí)優(yōu)質(zhì)_____鋼。5.碳素工具鋼的牌號(hào)是用拼音字母_____加___表示，其

12、中拼音字母代表________,后面所加的表示_________.若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)則還應(yīng)在鋼的牌號(hào)后面加________.,,二、合金鋼1.定義在碳鋼的基礎(chǔ)上加入其他元素的鋼，加入的其他元素就叫做合金元素。2.常用的合金元素硅（Si）錳（Mn）鉻（Cr）鎳（Ni）鎢（W）鉬（Mo）釩（V）鈦（Ti),,3.合金元素的作用通過(guò)與鋼中的鐵和碳發(fā)生作用，合金元素之間的相互作用提高了鋼的力學(xué)性能，改善鋼的熱處理工藝性能。4.合金鋼的分類(lèi)

13、按用途分類(lèi)：合金結(jié)構(gòu)鋼：用于制造重要的機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu),,合金工具鋼：用于制造重要的刃具、量具和模具。特殊性能鋼：具有特殊物理、化學(xué)性能的鋼。5.合金鋼的牌號(hào)表示（1）合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)用兩位數(shù)字加元素符號(hào)表示,,解釋?zhuān)浩渲袃晌粩?shù)字表示鋼的平均碳含量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)，元素符號(hào)表示鋼中所含的合金元素，而后面數(shù)字表示該元素平均含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。當(dāng)合金元素含量小于1.5%時(shí)，牌號(hào)中只標(biāo)明元素符號(hào)，而不標(biāo)明含量，如果含量大于1.5%、2.5%

14、、3.5%等，則相應(yīng)地在元素符號(hào)后面標(biāo)出2、3、4等。,,例：60Si2Mn表示平均碳含量為0.6%，含硅量約為2%，含錳量小于1.5%的合金結(jié)構(gòu)鋼。練習(xí)20CrMnTi,,(2)合金工具鋼牌號(hào)表示：用一位數(shù)字表示平均碳含量的千分?jǐn)?shù)，若碳含量大于或等于1.00%時(shí)則不予標(biāo)出，加元素符號(hào)及含量.例題9SiCr表示平均碳含量為0.9%，含硅和錳量均小于1.5%的合金結(jié)構(gòu)鋼,,Cr12MoV表示平均碳含量大于1.00%，鉻含量

15、約為12%，鉬和釩含量均小于1.5%的合金工具鋼。練習(xí):9Mn2CrWMn,,（3）特殊專(zhuān)用鋼（滾珠軸承鋼）1.牌號(hào)：為了表示鋼的用途在鋼號(hào)前面冠以漢語(yǔ)拼音，而不標(biāo)明含碳量。例如：滾珠軸承鋼，“G”為“滾”的漢語(yǔ)拼音字首，還應(yīng)注意，在滾珠軸承鋼中，鉻元素符號(hào)后面的數(shù)字表示鉻含量的千分?jǐn)?shù)，其他元素仍然用百分?jǐn)?shù)表示。,,例如：GCr15SiMn表示鉻含量為1.5%，硅、錳含量均小于1.5%的滾珠軸承鋼。5.合金鋼一般都為優(yōu)質(zhì)鋼

16、，若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，則在鋼號(hào)后面加“A”。如38CrMoALA表示平均碳含量為0.38%，鉻、鉬、鋁的含量均小于1.5%的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。,,6.合金結(jié)構(gòu)鋼按用途分：工程結(jié)構(gòu)用鋼和機(jī)械制造用鋼（1）工程結(jié)構(gòu)用鋼（普通低合金結(jié)構(gòu)鋼/普低鋼）用途：制造各種工程結(jié)構(gòu)，如橋梁、建筑、船舶、車(chē)輛、高壓容器等。形成：在普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素制成的鋼,,優(yōu)點(diǎn)：普低鋼比相同含量的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼強(qiáng)度高的多，而且還具有良好的塑

17、性、韌性、焊接性和較好的耐磨性，因此，采用普低鋼代替普通碳素結(jié)構(gòu)鋼可減輕結(jié)構(gòu)重量，保證使用可靠，節(jié)約鋼材，如普低鋼16Mn代替Q235鋼，一般節(jié)約鋼材25%~30%。主加元素：Mn（0.8%~1.8%）合金元素總量一般不超過(guò)3%。加工：普低鋼大多數(shù)在熱軋狀態(tài)下產(chǎn)生的，加工中常采用冷彎、冷卷和焊接成構(gòu)件后不再進(jìn)行熱處理,,（2）機(jī)械制造用鋼用途：制造各種機(jī)械零件形成：在優(yōu)質(zhì)或高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入合金元素制成的合金結(jié)構(gòu)鋼。

18、熱處理：這類(lèi)鋼一般都要經(jīng)過(guò)熱處理才能發(fā)揮其性能，因此這類(lèi)鋼的性能與使用都與熱處理相關(guān)。分類(lèi)：按用途和熱處理特點(diǎn)分為合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼等。,,（1）合金滲碳鋼用途：汽車(chē)、拖拉機(jī)的變速齒輪、十字軸以及內(nèi)燃機(jī)凸輪軸等，要求零件的表面具有高硬度、高耐磨性，而心部具有足夠的韌性。碳含量：0.1%~0.25%熱處理：滲碳后淬火和低溫回火代表鋼：20CrMnTi,,(2)合金調(diào)制鋼用途：用于重載、受沖擊條件下工作的零件，

19、如機(jī)床主軸、汽車(chē)后橋半軸、連桿等。碳含量：0.25%~0.50%熱處理：淬火后高溫回火代表鋼：40Cr,,(3)合金彈簧鋼用途：制造各種彈簧的專(zhuān)用合金結(jié)構(gòu)鋼碳含量：0.45%~0.75%熱處理：淬火后中溫回火,,7.滾珠軸承鋼用途：a.制造各種滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體和內(nèi)外套圈的專(zhuān)用鋼。b.其化學(xué)成分和主要性能特點(diǎn)與低合金工具鋼相似，生產(chǎn)中常用它制造刃具、冷沖模具、量具以及性能要求與滾珠軸承鋼相似的零件元素含量：碳含量0.95

20、%~1.15% 鉻含量0.6%~1.65%代表鋼：GCr15 GCr15SiMn,,練習(xí)1.GCr15中鉻元素的含量為_(kāi)____A.0.15% B.1.5% C.15%2.生產(chǎn)機(jī)床的主軸選擇下列_____鋼A.20CrMnTi B.40Cr C.60Si2Mn3.生產(chǎn)高速、摩擦強(qiáng)烈的汽車(chē)變速齒輪選擇下列______鋼 A.20CrMnTi

21、 B.T12A C.60Si2Mn,,8.合金工具鋼（1）合金刃具鋼分為低合金刃具鋼和耐磨鋼1）低合金刃具鋼形成：在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素（一般為3%~5%）形成的一類(lèi)鋼。紅硬性：250℃以下保持高硬度。代表鋼：9CrSi CrWMn用途：制造絲錐、板牙、鉸刀等,,2）高速鋼特點(diǎn)：具有高的硬度、紅硬性和耐磨性紅硬性：600℃合金元素總量：10%~25%，具有較

22、高的淬透性。種類(lèi)：鎢系高速鋼（W18Cr4V) 鉬系高速鋼（W6Mo5Cr4V2),,用途：制造切削速度較高的刃具（車(chē)刀、鉆頭等）和形狀復(fù)雜、負(fù)荷較重的成形刀具（銑刀、拉刀等）還可以用于制造冷沖模、冷擠壓模以及某些耐磨零件。,,（2）合金模具鋼模具鋼是指用于制造沖壓、熱鍛、壓鑄等成形模具的鋼。根據(jù)工作條件不同，可分為冷變形模具鋼和熱變形模具鋼。1）冷變形模具鋼用于制造使金屬在冷態(tài)下變形的模具如：冷沖模、

23、冷壓模,,2）熱變形模具鋼用于制造使金屬在高溫下成形的模具，如熱鍛模、壓鑄模等代表鋼：5CrMnMo和5CrNiMo制作熱鍛模 3Cr2W8制造熱擠壓模和熱鑄模（3）合金量具鋼要求：高硬度、高耐磨性和高的尺寸穩(wěn)定性鋼種：CrWMn GCr15,,練習(xí)1.制造切削速度較高的、負(fù)荷較重、形狀復(fù)雜的刀具用_____鋼A.碳素工具鋼 B.低合金工具鋼 C.高速鋼2

24、.制造尺寸較大、摩擦強(qiáng)烈、熱變形小的模具選用_____A.T12 B.CrWMn C.Cr12,,9.特殊性能鋼（1）不銹耐酸鋼（不銹鋼）指在腐蝕介質(zhì)中具有高的腐蝕能力的鋼。常用鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼1）鉻不銹鋼作用：可抗大氣、海水、蒸汽等的銹蝕。常用Cr13型，牌號(hào)1Cr13、 2Cr13、3 Cr13、 4Cr13鋼中鉻含量約為13%，碳含量13%，碳含量為0.1%~0.4%,,其中1C

25、r13、2 Cr13用于制造汽輪機(jī)葉片、水壓機(jī)閥等；3 Cr13、4 Cr13用于制造彈簧、軸承、醫(yī)療器械以及在弱腐蝕條件下工作而要求高強(qiáng)度的耐蝕零件。2）鉻鎳不銹鋼用途：用于制造在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中工作的設(shè)備，如吸收塔、貯槽、管道及容器等,,牌號(hào)：0Cr18Ni9 1Cr18Ni9前一牌號(hào)碳含量WC≤0.08%后一牌號(hào)碳含量WC≤0.14%化學(xué)成分：平均鉻含量為18%，鎳含量為8%~11%（2）耐熱鋼鋼的耐熱性是高溫抗氧化

26、性和高溫強(qiáng)度的總稱(chēng)。耐熱鋼通常分為抗氧化鋼和熱強(qiáng)鋼。,,1）抗氧化鋼（不起皮鋼）特點(diǎn)：高溫下有較好的抗氧化能力并有一定強(qiáng)度。用途：用于制造長(zhǎng)期工作在高溫下的零件，如各種加熱爐底板、滲碳箱常用：4Cr9Si2 1Cr13SiAL2)熱強(qiáng)剛特點(diǎn)：在高溫下有良好的抗氧化能力并具有較高的高溫強(qiáng)度。,,常用：15CrMo是典型的鍋爐用鋼，可制造在300~500℃下長(zhǎng)期工作的零件；4Cr14Ni4WMo可制造在600℃以下工

27、作的零件，如汽輪機(jī)葉片，大型發(fā)電機(jī)排氣閥。耐熱鋼中加入合金元素鉻、硅、鋁可提高高溫氧化性，加入合金元素鎢、鉬、釩等可提高高溫強(qiáng)度。,,（3）耐磨鋼指高耐磨性的高錳鋼主要化學(xué)成分：碳含量1.0%~1.3% 錳含量11%~14% 鋼號(hào)：Mn13用途：制造鐵路道岔、拖拉機(jī)履帶、挖土機(jī)鏟齒等。,,練習(xí)1.生產(chǎn)貯存酸罐選擇下列_____鋼A.W18Cr4V

28、 B.1C r18Ni9Ti C.Cr122.特殊性能鋼主要有_____、______、_____、_______,在不銹鋼中有大量的______、____.3.耐磨鋼常用的鋼號(hào)是_________。,,三、鑄鐵與鑄鋼鑄鐵的碳含量大于2.11%的鐵碳合金，在實(shí)際生產(chǎn)中，一般鑄鐵的碳含量為2.5%~4.0%，硅含量為0.8%~3%，錳、硫、磷的含量也比碳鋼高，有時(shí)也加入一定量的合金元素，獲得合金鑄鐵，以改善鑄鐵的某

29、些性能鑄鐵具有良好的鑄造性、耐磨性、減振性和切削加工性，生產(chǎn)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，經(jīng)合金化后具有良好的耐蝕性或耐熱性。但鑄鐵的塑性、韌性較差只能用鑄造法成形。,,1.碳在鑄鐵中的存在形式有：滲碳體和石墨2.鑄鐵的類(lèi)型有：白口鑄鐵、灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵。3.白口鑄鐵1）碳的存在形式：滲碳體2）特點(diǎn)：斷口呈白亮色，硬而脆，不易切削加工，在機(jī)械工業(yè)中很少直接應(yīng)用。4.灰鑄鐵1）碳存在的形式：石墨,,2）石墨的形態(tài)：片狀3）應(yīng)

30、用：廣泛地用來(lái)制作各種承受壓力和要求消振的床身、機(jī)架、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的箱體、殼體和經(jīng)受摩擦的導(dǎo)軌、缸體等。4）牌號(hào)：HT加數(shù)字組成。其中HT是“灰”和“鐵”的漢語(yǔ)拼音首字母表示灰口鑄鐵，數(shù)字表示其最低的抗拉強(qiáng)度。,,5）例題HT150表示最低抗拉強(qiáng)度為150MPa的灰鑄鐵。6）熱處理：用熱處理的方法來(lái)提高灰鑄鐵的強(qiáng)度、塑性等力學(xué)性能效果不大。通常對(duì)灰鑄鐵進(jìn)行熱處理的目的是減少鑄件中的應(yīng)力，消除鑄件薄壁部分的白口組織，提高鑄件工作表面的

31、硬度和耐磨性等。7）常用的熱處理方法：去應(yīng)力退火、表面淬火（如機(jī)床床身導(dǎo)軌）,,5.可鍛鑄鐵1）碳的存在形式：石墨2）石墨的形態(tài)：団絮狀3）形成：將一定成分的白口鑄鐵經(jīng)過(guò)退火處理，使?jié)B碳體分解，形成団絮狀石墨的鑄鐵。4）用途：廣泛用作汽車(chē)、拖拉機(jī)的前后輪殼、管道彎頭、三通等形狀復(fù)雜、尺寸不大、強(qiáng)度和韌性要求較高的零件。,,6.球墨鑄鐵1）碳的存在形式：石墨2）石墨的形態(tài)：球狀3）形成：在澆注前往鐵水中加入適量的球化劑和孕

32、育劑即球化處理，澆注后可使石墨呈球狀分布。4）球墨鑄鐵具有鑄鐵和鋼的優(yōu)點(diǎn)。5）用途：柴油機(jī)曲軸、減速箱齒輪以及軋鋼機(jī)的軋輥。,,6）牌號(hào)：QT加兩組數(shù)字其中QT代表“球”與“鐵”的漢語(yǔ)拼音字首，代表球墨鑄鐵，兩組數(shù)字分別表示最低抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。7）例題QT400—18表示最低抗拉強(qiáng)度為400MPa，伸長(zhǎng)率為18%的球墨鑄鐵。8）球墨鑄鐵是鑄鐵中性能最好的。,,7.鑄鋼1）將熔煉好的鋼液直接鑄成零件或毛坯，這種鑄件稱(chēng)為鑄鋼

33、件。2）用途：制造成形復(fù)雜、綜合力學(xué)性能較高的零件。3）分類(lèi)：碳素鑄鋼和合金鑄鋼4）碳素鑄鋼（鑄造碳鋼/鑄鋼）碳含量：0.15%~0.60%牌號(hào)：ZG加兩組數(shù)字組成,,兩組數(shù)字，前一組表示屈服強(qiáng)度不低于，后一組表示抗拉強(qiáng)度或強(qiáng)度極限不低于。例題ZG200—400表示屈服強(qiáng)度不低于200MPa,抗拉強(qiáng)度或強(qiáng)度極限不低于400MPa的鑄鋼。5）合金鑄鋼ZG35SiMn、ZG40Cr、ZG35CrMnMo兩位數(shù)字表示碳含量

34、的萬(wàn)分?jǐn)?shù)。,,6）鑄鋼的特點(diǎn)：流動(dòng)性差，常采用提高澆注溫度的方法改善流動(dòng)性；鑄鋼件的晶粒粗大，常采用正火或退火處理，細(xì)化晶粒，消除缺陷組織和鑄造應(yīng)力。,,練習(xí)1.可鍛鑄鐵中石墨存在的形態(tài)是______2.碳在鑄鐵中存在的形態(tài)有_____、______.3.鑄鐵中力學(xué)性能最好的是______。4.下列鋼中_____是鑄造用鋼A.40Cr B.ZG40Cr C.GCr155.生產(chǎn)要承受重載荷的

35、軸類(lèi)零件的毛坯，要采用________A.鑄鐵毛坯 B.鑄鋼毛坯 C.鍛造毛坯,4—2鋼的熱處理,一、鋼的熱處理1.定義：指采用適當(dāng)?shù)姆绞綄摶蜾撝乒ぜM(jìn)行加熱、保溫、冷卻，以期獲得預(yù)期的組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。,保溫,冷卻,加熱,溫度,時(shí)間,,2.作用：通過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚?，不僅能充分發(fā)揮鋼材的潛能，提高工件的使用性能和壽命，而且還可以改善工件的加工工藝性能3.根據(jù)加熱和冷卻的方法不同，工業(yè)中熱處理大致分為：普

36、通熱處理：即退火、正火、淬火、回火（四把火）表面熱處理：包括表面淬火（感應(yīng)加熱淬火、火焰淬火）、化學(xué)熱處理（滲碳、氮化）,,二、鋼的退火1.定義將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間，然后緩慢冷卻（隨爐冷卻）的熱處理工藝。2.目的降低硬度，利于切削加工；提高塑性和韌性，利于冷變形加工；改善鋼的性能或?yàn)橐院蟮臒崽幚碜龊媒M織準(zhǔn)備；消除鋼中的殘余內(nèi)應(yīng)力，防止變形和開(kāi)裂3.效率：低,,三、鋼的正火1.定義將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)

37、間后出爐空冷的熱處理工藝。比退火的冷卻速度快2.適用：碳素鋼及合金含量不高的合金鋼3.目的細(xì)化組織，用于低碳鋼，可提高硬度，改善切削加工性；,,用于中碳鋼和性能要求不高零件，可代替調(diào)質(zhì)處理；用于高碳鋼，可消除網(wǎng)狀碳化物，為球化退火做組織準(zhǔn)備。4.正火與退火相比，鋼在正火后的強(qiáng)度、硬度高于退火，而且操作簡(jiǎn)便，生產(chǎn)周期短，成本低，在可能的情況下宜用正火代替退火。,,四、鋼的淬火1.定義將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間，然后快

38、速冷卻的熱處理工藝。2.常見(jiàn)的冷卻介質(zhì)：水（鹽水）冷淬火、油冷淬火等。3.目的：提高鋼的硬度、強(qiáng)度和耐磨性4.淬火后必須配以適當(dāng)?shù)幕鼗?，才能獲得理想的力學(xué)性能。,,4.是強(qiáng)化鋼材的重要熱處理5.淬火工藝的兩個(gè)重要概念1）淬硬性定義：指鋼經(jīng)淬火后能達(dá)到的最高硬度。影響因素：鋼中的碳含量，碳含量越高，獲得的硬度越高。2）淬透性定義：鋼經(jīng)淬火后獲得淬硬層深度的能力，淬透性越好，淬硬層愈厚。,,影響因素：鋼的化學(xué)成分和淬火冷卻

39、方式一般來(lái)說(shuō)，相同碳含量的碳素鋼與合金鋼的淬硬性沒(méi)有差別，而合金鋼的淬透性高于碳素鋼。因此有些合金鋼如高速鋼，可以采用空氣冷卻淬火。,,五、回火1,。定義：將淬火鋼重新加熱到低于727℃的某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后空冷到室溫的熱處理工藝。2.目的：減少或消除工件淬火時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定組織，以滿(mǎn)足工件使用需要性能。3.回火是熱處理工藝的最后一道工序。4.分類(lèi),,1）低溫回火（150~250℃）低溫回火的目的是降低淬火應(yīng)力，

40、提高韌性，并保持高硬度和耐磨性。主要用于高碳工具鋼和合金刃具、量具、滾動(dòng)軸承、冷作模具和要求硬而耐磨的零件2）中溫回火（250~500℃）目的是使淬火鋼件具有高的彈性極限、屈服強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)捻g性。主要用于彈性零件（彈簧、發(fā)條）和熱鍛模具,,3）高溫回火（500~650℃）目的是獲得硬度、強(qiáng)度、韌性、塑性，具有較好的綜合力學(xué)性能。生產(chǎn)中把淬火和高溫回火相結(jié)合的熱處理稱(chēng)為調(diào)質(zhì)處理，簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)處理廣泛用于螺栓、連桿、齒輪、曲軸等

41、重要結(jié)構(gòu)零件。,,六、鋼的表面熱處理在沖擊載荷和摩擦條件下工作的零件（如齒輪等），要求表面具有高的硬度和耐磨性，而心部具有足夠的塑性和韌性。這一工件表面和心部不同的性能要求，難于從選材和熱處理解決，而表面熱處理能滿(mǎn)足這類(lèi)零件的要求。常用的表面熱處理方法有表面淬火和化學(xué)熱處理兩種。,,1.表面淬火1）火焰表面淬火定義：用乙炔——氧或煤氣——氧的混合氣體燃燒的火焰，噴射在零件表面上，快速加熱，使工件表層迅速達(dá)到淬火溫度，而后立即噴水

42、冷卻的一種方法。適用：碳鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼特點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，速度快，變形小，適用于局部磨損的工件，如軸、齒輪、軌道等。用于特大件更經(jīng)濟(jì)。,,2）感應(yīng)加熱表面淬火定義：把工件放在感應(yīng)器（變磁場(chǎng)）中，依靠工件表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，使工件表面瞬時(shí)升到淬火溫度，并立即噴水冷卻，使之獲得淬硬的表層的熱處理工藝。特點(diǎn)：迅速（幾秒到幾十秒），而且硬度高，氧化變形小，操作簡(jiǎn)便，容易機(jī)械化、自動(dòng)化，適用于大批量生產(chǎn)，如齒面淬火。,,2.化學(xué)熱處理1）定義

43、將鋼或鋼制工件放在,4—3有色金屬材料,在工業(yè)生產(chǎn)中，除鋼鐵材料以外的金屬材料，統(tǒng)稱(chēng)為有色金屬。目前有色金屬的產(chǎn)量和用量雖不及鋼鐵材料，但由于它們具有某些獨(dú)特性能和優(yōu)點(diǎn)，而使其成為工業(yè)生產(chǎn)中必不可缺少的材料。,,一、鋁及鋁合金1.純鋁純鋁是一種銀白色的金屬。它具有下列特性①質(zhì)輕、密度較小，是輕金屬之一，常用作各種輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的基本組元；②導(dǎo)電、導(dǎo)熱性良好。導(dǎo)電性?xún)H次于銀和銅③抗大氣腐蝕性能好；④塑性好，易于承受各種壓力加工

44、而制成多種型材與制品。但是強(qiáng)度、硬度較低，故工業(yè)上常通過(guò)合金化來(lái)提高其強(qiáng)度，用作結(jié)構(gòu)材料,,分類(lèi)：高純度鋁和工業(yè)純鋁高純度鋁又稱(chēng)為化學(xué)純鋁，其純度科大99.99%，主要用于科學(xué)研究和某些特殊用途；牌號(hào)L01、L01、L03、LO4，編號(hào)越大，純度越高。,,工業(yè)純鋁的純度不及高純度鋁，其常見(jiàn)雜質(zhì)為鐵和硅。這類(lèi)鋁主要用于制成管、棒、線等型材以及配制鋁合金的原料。純度98.0%~99.0%牌號(hào)L1、L2、L3、L4、L5，牌號(hào)越大，純

45、度越低,,2.鋁合金由于純鋁的強(qiáng)度很低，不宜用來(lái)制作結(jié)構(gòu)零件。在鋁中加入適量的硅、銅、鎂、錳等合金元素，可以得到較高強(qiáng)度的鋁合金，且仍具有密度小、耐蝕性好、導(dǎo)熱性好的特點(diǎn)。鋁合金按其成分和工藝特點(diǎn)分為形變鋁合金和鑄造鋁合金。,,（1）形變鋁合金形變鋁合金按其主要性能和用途，分為防銹鋁（LF）、硬鋁（YL）、超硬鋁（LC）、鍛鋁（LD）。1）防銹鋁它是鋁-錳或鋁-鎂系合金特點(diǎn)：強(qiáng)度高于純鋁，并有良好的塑性，耐蝕性較好，。用

46、途：制造耐蝕性高的容器、防銹及受力小的構(gòu)件，如油箱、導(dǎo)管及日用器具。,,2）硬鋁它是鋁-銅-鎂系合金。特點(diǎn)：經(jīng)適當(dāng)熱處理后，強(qiáng)度、硬度顯著提高。但是耐蝕性不如純鋁。用途：制造飛機(jī)零部件及儀表零件3）超硬鋁它是鋁-銅-鎂-鋅系合金特點(diǎn)：經(jīng)適當(dāng)熱處理后，強(qiáng)度、硬度較高，是鋁合金中強(qiáng)度最高的。用途：制造飛機(jī)上受力較大的構(gòu)件，如飛機(jī)的大梁。,,4）鍛鋁它是鋁-銅-鎂-硅系合金。特點(diǎn)：其力學(xué)性能與硬鋁相近，但具有較好的鍛造性能，

47、故稱(chēng)為鍛鋁用途：制造航空儀表工業(yè)中形狀復(fù)雜，要求強(qiáng)度高的鍛件。,,（2）鑄造鋁合金根據(jù)化學(xué)成分，分為鋁-硅系、鋁-銅系、鋁-鎂系、鋁-鋅系鑄造鋁合金，其中鋁-硅系鑄造鋁合金應(yīng)用最為廣泛。特點(diǎn)：具有優(yōu)良的鑄造性能，抗蝕性好用途：用于制造輕質(zhì)、耐蝕、形狀復(fù)雜的零件，如活塞、儀表外殼、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。,,鑄造鋁合金代號(hào)用“鑄”“鋁”兩字的漢語(yǔ)拼音字首ZL加三位數(shù)字表示，第一為數(shù)字表示合金類(lèi)別（1為鋁-硅系，2為鋁-銅系，3為鋁-鎂系，4為

48、鋁-鋅系），第二、三位數(shù)字表示合金順序號(hào)。例題：ZL105表示5號(hào)鋁-硅系鑄造鋁合金。,,練習(xí)1.純鋁具有_______、________、_______和__________特性。2.純鋁分為_(kāi)______和_______.3.鋁合金按其成分和工藝特點(diǎn)可分為_(kāi)______和_________。4.形變鋁合金按其主要性能和用途，分為_(kāi)____、______、_______和_______.代號(hào)分別為_(kāi)____、______、

49、_______和_______.,,5.防銹鋁是______合金A.AL-Gu-Mg B.AL-Mn或AL-Mg C.AL-Si6.生產(chǎn)受力較大的鋁合金構(gòu)件要選用_____A.防銹鋁 B.硬鋁 C.超硬鋁7.鋁合金中________強(qiáng)度最低。,,二、銅及銅合金1.純銅（紫銅/電解銅）特點(diǎn)：玫瑰紅色，外觀為紫紅色，具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐蝕性，強(qiáng)度不高，硬度很低，塑性

50、較好，易于冷、熱壓力加工。用途：制作導(dǎo)電材料及配制銅合金的原料工業(yè)上使用的純銅，銅含量為99.5%~99.95%牌號(hào)：T1、T2、T3、T4數(shù)字為順序號(hào)，順序號(hào)越大，其雜質(zhì)含量越高。,,2.銅合金根據(jù)主加元素不同，可分為黃銅、青銅、白銅。工業(yè)上最常用的事黃銅和青銅（1）黃銅（響銅）主加元素：鋅類(lèi)別：普通黃銅和特殊黃銅,,1）普通黃銅組成：僅由銅和鋅組成牌號(hào)：H加數(shù)字其中H代表黃銅，數(shù)字為銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。如H70表示平

51、均銅含量為70%的銅鋅合金。普通黃銅的常用牌號(hào)：H80，金黃銅，可作飾品；H70，三七黃銅，彈殼黃銅，制造彈殼、散熱器等,,H62四六黃銅，是普通黃銅中強(qiáng)度最高的一種，同時(shí)具有好的熱塑性、切削加工性、焊接性和耐蝕性，價(jià)格較便宜，故工業(yè)上應(yīng)用較多，如制造彈簧、墊圈、金屬網(wǎng)等。2）特殊黃銅形成：在普通黃銅中加入其他合金元素所組成的銅合金。常加：錫、硅、鉛、鋁等，分別稱(chēng)為錫黃銅、硅黃銅、鉛黃銅等。,,牌號(hào)：H加主加元素的化學(xué)符號(hào)和

52、數(shù)字表示，其數(shù)字分表表示銅和加入元素的百分?jǐn)?shù)。如Pb59-1表示平均銅含量為59%，鉛含量1%，其余為鋅的鉛黃銅。常用的特殊黃銅鉛黃銅Pb59-1，主要用于鑄造大型軸套、墊圈等錳黃銅HMn58-2，主要制造在腐蝕條件下工作的零件，如氣閥、滑閥等。,,（2）青銅組成：銅與鋅或鎳意外的元素組成。分類(lèi)：根據(jù)化學(xué)成分不同分為普通青銅（錫青銅）特殊青銅（無(wú)錫青銅）兩類(lèi)。普通青銅是人類(lèi)歷史上應(yīng)用最早的合金，如銅鏡、鐘鼎之類(lèi)。特點(diǎn)

53、：耐磨、耐蝕和良好的鑄造性用途：制造渦輪、軸承和彈簧、工藝品等。,,牌號(hào)：Q加主加元素的化學(xué)符號(hào)、含量百分?jǐn)?shù)和數(shù)字（其他加入元素的百分?jǐn)?shù)）。如QAL7鑄造青銅牌號(hào)用鑄字的漢語(yǔ)拼音首字母Z和基體金屬的化學(xué)元素符號(hào)銅，以及主加化學(xué)元素和輔加元素符號(hào)、名義百分含量的數(shù)字組成。如：ZGuSn10P1為鑄造青銅，平均錫含量為10%，含磷1%。,,（3）白銅組成：銅鎳合金特點(diǎn)：色白，表面很光亮，不易銹蝕，用途：制造精密儀器、儀表中耐蝕

54、零件及電阻器、熱電偶等。,,練習(xí)1.銅合金按主加元素不同分為_(kāi)____、______、_______，其中黃銅的主加元素為_(kāi)____。應(yīng)用最廣的銅合金是_____和_____.2.生產(chǎn)機(jī)床上的一些滑動(dòng)軸承可選用____A.黃銅 B.青銅 C.白銅3. Pb59-1表示_____A.灰鑄鐵 B.鉛黃銅 C.鉛青銅,,三、軸承合金作用：制造滑動(dòng)軸承軸瓦及其內(nèi)襯的合金特點(diǎn)：高

55、的抗壓強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，足夠的塑性和韌性，良好的磨合能力，減摩性和耐磨性。常用：錫基、鉛基、鋁基軸承合金1.錫基軸承合金（錫基巴氏合金）組成：以錫為基礎(chǔ)，加入銻、銅等元素組成的合金,,特點(diǎn)：硬度適中，減摩性性好，足夠的塑性、韌性，良好的耐蝕性、導(dǎo)熱性，膨脹系數(shù)小。疲勞強(qiáng)度低，熔點(diǎn)較低，其工作溫度不宜高于150℃用途：汽車(chē)、拖拉機(jī)、汽輪機(jī)等機(jī)械中的高速軸上應(yīng)用較廣。牌號(hào)：鑄字的漢語(yǔ)拼音首字母Z和基體金屬的化學(xué)元素符號(hào)錫，以及主加化

56、學(xué)元素和輔加元素符號(hào)、名義百分含量的數(shù)字組成。,,如：ZSnSb11Gu6表示平均錫量為11%，銅量6%的錫基軸承合金。2.鉛基軸承合金（鉛基巴氏合金）組成：以鉛、銻為基礎(chǔ)，加入錫、銅等元素組成的合金特點(diǎn)：硬度、強(qiáng)度、韌性、減摩性均低于錫基軸承合金，由于價(jià)格便宜，在盡可能的情況下采用。,,用途：用于中低速度的、中等負(fù)荷的軸承牌號(hào)同錫基軸承合金常用牌號(hào)：ZPbSb10Sn16Gu23.鋁基軸承合金常用：鋁銻鎂和高錫鋁基軸承

57、合金鋁銻鎂軸承合金一鋁為基礎(chǔ)，加入4%銻和0.3%~0.7%鎂所組成配合金。用途：低速柴油機(jī)等軸承上使用。,,高錫鋁基軸承合金一鋁為基礎(chǔ)，加入20%錫和1%銅所組成的合金。鋁基軸承合金的特點(diǎn)：原料豐富，價(jià)格便宜，導(dǎo)熱性好，高的疲勞強(qiáng)度，良好的耐熱、耐磨和耐蝕性，能承受較大壓力與速度，用它可代替巴氏合金。其中以高錫鋁基軸承合金應(yīng)用最廣，用于汽車(chē)、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)的軸承。,,練習(xí)1.軸承合金用于制造滑動(dòng)軸承的_____和____.