第一篇制造工程工藝基礎(chǔ)培訓(xùn)課程課件

第一篇制造工程工藝基礎(chǔ)第一篇制造工程工藝基礎(chǔ)1優(yōu)選第一篇制造工程工藝基礎(chǔ)優(yōu)選第一篇制造工程工藝基礎(chǔ)2金屬材料的分為黑色金屬材料、有色金屬材料及粉末冶金材料等。

金屬是一種具有光澤（也就是對(duì)可見光強(qiáng)烈反射）、富有延展性、容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性質(zhì)的物質(zhì)。1金屬材料金屬材料的分為黑色金屬材料、有色金屬材料及粉末冶金材料31.2金屬熱處理方法1.3鋼鐵材料1.4有色金屬材料與粉末合金1.1金屬材料的性能返回目錄1.2金屬熱處理方法1.3鋼鐵材料1.44金屬材料性能（propertiesofmetalmaterials）包括物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能和工藝性能。1.1

金屬材料的性能金屬材料的力學(xué)性能

金屬的力學(xué)性能（mechanicalproperty）：是指金屬材料在外力作用下所表現(xiàn)出來的特性，性能指標(biāo)：強(qiáng)度、塑形、硬度、韌性等。金屬材料性能（propertiesofmetalmat5強(qiáng)度（strength）材料在外力（載荷）作用下，抵抗變形和斷裂的能力。1.拉伸試樣（GB6397-86）強(qiáng)度強(qiáng)度（strength）材料在外力（載荷）作用下，抵62.力——伸長(zhǎng)曲線彈性變形階段屈服階段頸縮現(xiàn)象拉伸試驗(yàn)中得出的拉伸力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系曲線。強(qiáng)化階段播放暫停2.力——伸長(zhǎng)曲線彈性變形階段屈服階段頸縮現(xiàn)象拉伸試驗(yàn)中得73概念1）彈性極限（elasticlimit）

在拉伸試驗(yàn)過程中，金屬材料在外力作用下開始產(chǎn)生塑性變形時(shí)的應(yīng)力，用符號(hào)σe表示。2）屈服點(diǎn)（yieldpoint）

在拉伸試驗(yàn)過程中，載荷不增加，試樣仍能繼續(xù)伸長(zhǎng)時(shí)的應(yīng)力，用符號(hào)σs表示。FeA0σe=FsA0σs=3概念1）彈性極限（elasticlimit）83概念3）抗拉強(qiáng)度（tensilestrength）材料在斷裂前所能承受的最大應(yīng)力，用符號(hào)σb表示。σb=FbA0金屬材料強(qiáng)度在機(jī)械設(shè)計(jì)中的意義。3概念3）抗拉強(qiáng)度（tensilestrength）材9塑性（plasticity）材料在外力（載荷）作用下，抵抗變形和斷裂的能力。塑性l1-l0l0×100%δ=S0-S1S0Ψ=×100%1）伸長(zhǎng)率（δ

）2）斷面收縮率（Ψ

）塑性（plasticity）材料在外力（載荷）作用下105%時(shí)，鋼號(hào)中一般只標(biāo)出元素符號(hào)，而不標(biāo)明含量，當(dāng)合金元素平均含量≥1.磁性材料（magneticmaterials）已經(jīng)廣泛的用在我們的生活之中，例如將永磁材料用作馬達(dá)，應(yīng)用于變壓器中的鐵心材料，作為存儲(chǔ)器使用的磁光盤，計(jì)算機(jī)用磁記錄軟盤等。優(yōu)點(diǎn)硬度高、耐磨性好、熱硬性好，抗壓強(qiáng)度和彈性模量高；第一篇制造工程工藝基礎(chǔ)橡膠是一種高彈性的高分子化合物（分子量一般在10萬以上）,因而具有其它材料所沒有的高彈性.C的存在形式：石墨，斷口為灰黑色。11%<Wc<6.形狀記憶合金是一種具有形狀記憶效應(yīng)的金屬材料，它是在低溫下改變形狀，一旦受熱后就恢復(fù)到原狀的合金。按生膠來源分為天然橡膠和合成橡膠。金屬材料性能（propertiesofmetalmaterials）包括物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能和工藝性能。例如18Cr2Ni4WA。2）完全抗磁性—超導(dǎo)體內(nèi)磁通為零（2）滲氮(nitriding)滲氮俗稱氮化，是指在一定溫度下使活性氮原子滲入工件表面的熱處理工藝。工業(yè)陶瓷又分為工程結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷。淬火處理之后，再進(jìn)行回火處理。a.斷面收縮率：伸長(zhǎng)率：試樣拉斷后，標(biāo)距的伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距的百分比。試樣拉斷后，頸縮處的橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比。l1——試樣拉斷后的標(biāo)距,mm;l0——試樣的原始標(biāo)距,mm。S0——試樣原始橫截面積,mm2；S1——頸縮處的橫截面積,mm2

。5%時(shí)，鋼號(hào)中一般只標(biāo)出元素符號(hào)，而不標(biāo)明含量，當(dāng)合金元素平11硬度

硬度（hardness）：金屬材料抵抗集中載荷作用的能力。1）布氏硬度布氏硬度=

FA凹=0.102×2FπD[D-（D2-d2）?]硬度硬度（hardness）：金屬材料抵抗集中載荷122）洛氏硬度20~671500N120°金剛石圓錐體HRC25~1001000N1.588mm鋼球HRB70~85600N120°金剛石圓錐體HRA常用洛氏硬度標(biāo)度的試驗(yàn)范圍2）洛氏硬度20~671500N120°金剛石圓錐體HRC213沖擊韌度

沖擊韌度（impacttoughness）：金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。沖擊韌度沖擊韌度（impacttoughness）14金屬材料的其它性能1）金屬材料物理性能（physicalproperty）包括密度、熔點(diǎn)、熱膨脹性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和磁性等。2）金屬材料的化學(xué)性能（chemicalproperty）：是指金屬在化學(xué)作用下所表現(xiàn)的性能。

3）金屬材料工藝性能（technologicalproperty）：指材料承受各種加工、處理的能力的那些性能。返回金屬材料的其它性能1）金屬材料物理性能（physi15熱處理（heattreatment）是將金屬在固態(tài)下通過加熱、保溫和冷卻，改變金屬的組織，從而改變金屬性能的一種工藝方法。1.2

金屬熱處理方法零件預(yù)備熱處理最終熱處理去應(yīng)力處理熱處理（heattreatment）是將金屬在固態(tài)下通過加16如：KTH350-10、KTZ600-3常用的耐磨鋼有ZGMn13、ZG30Mn2Si等。粒子增強(qiáng)復(fù)合材料是將粒子高度彌散地分布在基體中，使其阻礙導(dǎo)致塑性變形的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和分子鏈運(yùn)動(dòng)。脫氧方法符號(hào)F表示沸騰鋼；性近于零，是鑄造性能最好，應(yīng)用最可鍛鑄鐵的牌號(hào)和機(jī)械性能磨床、銑床、車床的主軸；例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。優(yōu)點(diǎn)：硬度大，抗壓強(qiáng)度高；層疊增強(qiáng)復(fù)合材料是指在基體中含中溫回火350oC~500oC性能硬而脆，難以切削加工。b.l0——試樣的原始標(biāo)距,mm。采用四位字符牌號(hào)，第一位數(shù)字表示鋁合金的組別；人工合成的復(fù)合材料是由基體材料（高韌性和低強(qiáng)度）和增強(qiáng)材料（硬度高和脆性大）組成。只適宜加工形狀簡(jiǎn)單的小尺寸零件。目的正火目的與退火相似，是為了提高零件的綜合力學(xué)性能，對(duì)要求不高的零件用正火代替退火工藝是比較經(jīng)濟(jì)的，可以作為最終熱處理工藝。一、碳素鋼（carbonsteel）退火

概念：將鋼加熱到一定溫度并保溫一段時(shí)間，然后使它慢慢冷卻，稱為退火（annealing）。目的：

①是為了消除組織缺陷，改善組織使成分均勻化以及細(xì)化晶粒，提高鋼的力學(xué)性能，減少殘余應(yīng)力；

②同時(shí)可降低硬度，提高塑性和韌性，改善切削加工性能。如：KTH350-10、KTZ600-3退火概念：將17概念正火（normalizing）是將工件加熱到臨界溫度以上，保溫之后從爐中取出，然后在空氣中自然冷卻的熱處理方法。目的正火目的與退火相似，是為了提高零件的綜合力學(xué)性能，對(duì)要求不高的零件用正火代替退火工藝是比較經(jīng)濟(jì)的，可以作為最終熱處理工藝。概念：淬火（quechhardening）是將工件加熱到臨界溫度以上，保溫一段時(shí)間，然后快速冷卻下來的一種熱處理方法。淬火處理之后，再進(jìn)行回火處理。目的：是改善零件的使用性能和延長(zhǎng)使用壽命。

正火淬火注意：工件淬火之后應(yīng)該立即進(jìn)行回火處理才能使用。

概念：淬火（quechhardening）是將工件加熱到臨18概念將已經(jīng)淬火的鋼重新加熱到一定溫度，再用一定方法冷卻稱為回火（termpring）。目的是消除淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，降低硬度和脆性，以取得預(yù)期的力學(xué)性能。分類低溫回火150oC~250oC中溫回火350oC~500oC高溫回火500oC~650oC回火多與淬火、正火配合使用。回火概念將已經(jīng)淬火的鋼重新加熱到一定溫度，再用一定方法冷卻稱為回19為了兼顧零件表面和心部?jī)煞N不同性能要求,生產(chǎn)中廣泛采用表面熱處理的方法,即表面淬火和化學(xué)熱處理。1.表面淬火（surfacehardening）指僅改變鋼的表層組織的局部熱處理工藝，而零件心部組織和性能并不發(fā)生變化。種類火焰加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火表面熱處理為了兼顧零件表面和心部?jī)煞N不同性能要求,生產(chǎn)中廣20感應(yīng)加熱表面淬火

感應(yīng)加熱表面淬火212.化學(xué)熱處理(thermochemicaltreatment):將鋼置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入其表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。

分類（1）滲碳(carburizing):將鋼放入滲碳的介質(zhì)中加熱并保溫，使活性碳原子滲入鋼的表層的工藝稱為滲碳。（2）滲氮(nitriding)滲氮俗稱氮化，是指在一定溫度下使活性氮原子滲入工件表面的熱處理工藝。

2.化學(xué)熱處理(thermochemicaltreatme22化學(xué)熱處理

返回化學(xué)熱處理返回23

習(xí)慣上把碳含量＞2.11%的歸類于鐵，碳含量＜2.11%的歸類于鋼。

1.3

鋼鐵材料

鋼是用生鐵（煉鋼生鐵）或生鐵加一部分廢鋼煉成的鋼中含碳量低于2.11%，并使其雜質(zhì)（主要指S、P）含量降低到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。習(xí)慣上把碳含量＞2.11%的歸類于鐵，碳24高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料。硬度（hardness）：金屬材料抵抗集中載荷作用的能力。橡膠是一種高彈性的高分子化合物（分子量一般在10萬以上）,因而具有其它材料所沒有的高彈性.粉未合金（powdermetal）:是將金屬粉未(或摻入部分非金屬粉未)經(jīng)過成形和燒結(jié)，制成金屬材料或機(jī)械零件的一種加工工藝方法。層疊增強(qiáng)復(fù)合材料是指在基體中含粒子增強(qiáng)復(fù)合材料是將粒子高度彌散地分布在基體中，使其阻礙導(dǎo)致塑性變形的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和分子鏈運(yùn)動(dòng)。球墨可鍛鑄鐵的牌號(hào)和機(jī)械性能橡膠是一種高彈性的高分子化合物（分子量一般在10萬以上）,因而具有其它材料所沒有的高彈性.11%，并使其雜質(zhì)（主要指S、P）含量降低到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。性能硬而脆，難以切削加工。天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠等?；鹧婕訜岜砻娲慊鹪嚇永瓟嗪?，標(biāo)距的伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距的百分比。3）抗拉強(qiáng)度（tensilestrength）優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)輕、比強(qiáng)度高；二、合金鋼（alloysteel）①是為了消除組織缺陷，改善組織使成分均勻化以及細(xì)化晶粒，提高鋼的力學(xué)性能，減少殘余應(yīng)力；缺點(diǎn)脆性大，強(qiáng)度不高。層疊增強(qiáng)復(fù)合材料是指在基體中含合金工具鋼，當(dāng)平均碳含量≥1.化學(xué)熱處理(thermochemicaltreatment):將鋼置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入其表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。鋼1、鋼的分類按化學(xué)成份分類

一、碳素鋼（carbonsteel）指鋼中除鐵、碳外，還含有少量錳、硅、硫、磷等元素的鐵碳合金。

二、合金鋼（alloysteel）為了改善鋼的性能，在冶煉碳素鋼的基礎(chǔ)上，加入一些合金元素而煉成的鋼，如鉻鋼、錳鋼、鉻錳鋼、鉻鎳鋼等。

高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、25按冶煉質(zhì)量分類一、根據(jù)鋼在冶煉過程中，硫、磷的去除程度，可以分為a.普通鋼b.優(yōu)質(zhì)鋼c.高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼二、根據(jù)鋼在冶煉過程中脫氧方法的使用，可以分為a.沸騰鋼b.鎮(zhèn)靜鋼c.半鎮(zhèn)靜鋼按鋼的用途分類根據(jù)鋼的用途可以分為a.結(jié)構(gòu)鋼b.工具鋼c.特殊性能鋼

按冶煉質(zhì)量分類262、鋼的編號(hào)與用途一、碳素結(jié)構(gòu)鋼由Q+數(shù)字+質(zhì)量等級(jí)符號(hào)+脫氧方法符號(hào)組成。它的鋼號(hào)冠以“Q”，代表鋼材的屈服點(diǎn)，后面的數(shù)字表示屈服點(diǎn)數(shù)值，單位是Mpa。質(zhì)量等級(jí)符號(hào)分別為A、B、C、D。脫氧方法符號(hào)F表示沸騰鋼；b表示半鎮(zhèn)靜鋼Z表示鎮(zhèn)靜鋼。例如Q235AF，表示屈服點(diǎn)σs為235MPa的A級(jí)碳素結(jié)構(gòu)鋼，且為沸騰鋼。

2、鋼的編號(hào)與用途27第一篇制造工程工藝基礎(chǔ)培訓(xùn)課程課件28二、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼號(hào)開頭的兩位數(shù)字表示鋼的碳含量，以平均碳含量的萬分之幾表示。

例如平均碳含量為0.45%的鋼，鋼號(hào)為“45”，它不是順序號(hào)，所以不能讀成45號(hào)鋼；錳含量較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，應(yīng)將錳元素標(biāo)出，例如50Mn。二、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼29三、合金結(jié)構(gòu)鋼鋼號(hào)由開頭的兩位數(shù)字表示鋼的含碳量，以平均碳含量的萬分之幾表示，隨后的元素符號(hào)表示鋼中的合金元素，以百分之即表示。當(dāng)平均合金含量＜1.5%時(shí)，鋼號(hào)中一般只標(biāo)出元素符號(hào)，而不標(biāo)明含量，當(dāng)合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%??時(shí)，在元素符號(hào)后面應(yīng)標(biāo)明含量，可相應(yīng)表示為2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。

三、合金結(jié)構(gòu)鋼30四、工具鋼鋼號(hào)中的數(shù)字表示碳含量，以平均碳含量的千分之幾表示。碳素工具鋼，例如“T8”表示平均碳含量為0.8%合金工具鋼，當(dāng)平均碳含量≥1.0%時(shí)，不標(biāo)出碳含量；當(dāng)平均碳含量＜1.0%時(shí)，以千分之幾表示，合金元素含量的表示方法，基本上與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。

四、工具鋼31五、特殊性能鋼

具有特殊物理或化學(xué)性能，用來制造除要求具有一定的機(jī)械性能外，還要求具有特殊性能的零件。例如，能抵抗大氣腐蝕的鋼稱為不銹鋼常用的有“2Cr13”鋼的平均碳含量為0.2%；

耐熱鋼在高溫下不易氧化并有較好的高溫強(qiáng)度，常用的有高溫抗氧化鋼1Cr13Si3，高溫?zé)釓?qiáng)鋼15CrMo等；

耐磨鋼在強(qiáng)烈摩擦條件下抗磨損能力強(qiáng)。常用的耐磨鋼有ZGMn13、ZG30Mn2Si等。

五、特殊性能鋼32

鑄鐵

鑄鐵是碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.11%<Wc<6.69%

、并常含有較多的硅、錳、硫、磷等元素的鐵碳合金。鑄鐵的性能：

強(qiáng)度、塑性、韌性較低，不能進(jìn)行鍛造。但鑄造性能好；切削加工性良好；減摩性好；減震性好；低的缺口敏感性。

根據(jù)碳在鑄鐵中存在形式不同，可分四大類：白口鑄鐵、灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵鑄鐵鑄鐵是碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.11%<Wc<33一、白口鑄鐵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?；诣T鐵抗拉強(qiáng)度低于鋼、而塑性和韌性近于零，是鑄造性能最好，應(yīng)用最廣泛的鑄鐵材料?；铱阼T鐵的牌號(hào)，HT+三位數(shù)字，數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度。如，HT200表示σb≥200N/mm2的灰口鑄鐵。二、灰口鑄鐵一、白口鑄鐵C的存在形式：滲碳體(Fe3C)，斷口為白色。34三、可鍛鑄鐵先將鑄鐵澆注成白口鑄鐵,然后進(jìn)行高溫石墨化退火,使?jié)B碳體分解得到團(tuán)絮狀石墨?？慑戣T鐵較高的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌性，可以部分代替碳鋼?？慑戣T鐵不可鍛。三、可鍛鑄鐵先將鑄鐵澆注成白口鑄鐵,然后進(jìn)行高溫石墨化退火,35可鍛鑄鐵以“KT”表示，黑心可鍛鑄鐵用“KTH”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：KTH350-10、KTZ600-3可鍛鑄鐵的牌號(hào)和機(jī)械性能

可鍛鑄鐵以“KT”表示，黑心可鍛鑄鐵用“KTH”表示，珠光體36四、球墨鑄鐵在澆注前向鐵水中加入一定量的球化劑而直接獲得球狀石墨,得到球墨鑄鐵。球墨鑄鐵具有與鋼相近的力學(xué)性能，可代替鋼和合金鋼使用。四、球墨鑄鐵在澆注前向鐵水中加入一定量的球化劑而直接獲得球狀37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。如:QT420-10、QT600-2、QT800-2球墨可鍛鑄鐵的牌號(hào)和機(jī)械性能

機(jī)械性能

牌號(hào)基體bMPa0.2MPa5%akkJ/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返回用“QT”標(biāo)明，其后兩組數(shù)值表示最低抗拉強(qiáng)度和延伸率。球墨可381.4

有色金屬材料與粉末合金有色金屬材料(non-ferrousmetalmaterials)：除黑色金屬(鋼、鐵)以外的所有金屬。性能特點(diǎn):具有獨(dú)特的物理、化學(xué)性能。

有色金屬材料1.4有色金屬材料與粉末合金有色金屬材料(non-fe391、鋁及其合金

鋁及其合金是航空工業(yè)中的主要結(jié)構(gòu)材料，是有色金屬中應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)材料。純鋁呈銀白色，具有優(yōu)良的加工工藝性能、電導(dǎo)性、熱導(dǎo)性和耐大氣腐蝕能力。鋁通過添加硅、銅、鎂等合金元素制成鋁合金，使得力學(xué)性能得到提高。分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。

1、鋁及其合金鋁及其合金是航空工業(yè)中的主要結(jié)構(gòu)材料40(1)形變鋁合金牌號(hào)。采用四位字符牌號(hào)，第一位數(shù)字表示鋁合金的組別；第二位字母：原始合金的改型情況，最后兩位數(shù)字：表示鋁合金的強(qiáng)度值。例：LY12。形變鋁合金

防銹鋁合金硬鋁合金超硬鋁合金鍛鋁合金(1)形變鋁合金牌號(hào)。采用四位字符牌號(hào)，第一位數(shù)字表示鋁合金41鑄造鋁合金Al-Si系鑄造鋁合金(硅鋁明)Al-Cu系鑄造鋁合金Al-Mg系鑄造鋁合金Al-Zn系鑄造鋁合金(2)鑄造鋁合金牌號(hào)。用“Z+Al+元素符號(hào)+數(shù)字”表示。數(shù)字是主加合金元素百分含量。例：ZAlSi9Mg。鑄造鋁合金Al-Si系鑄造鋁合金(硅鋁明)Al-Cu系鑄造422、銅及其合金

純銅呈紫紅色，具有良好的電導(dǎo)性、熱導(dǎo)性、耐蝕性、抗磁性和加工工藝性能。

純銅主要用于制作電線、電纜、導(dǎo)熱材料及配置合金。銅中添加其他合金元素稱為銅合金，可以分為黃銅、青銅和白銅。

2、銅及其合金純銅呈紫紅色，具有良好的電導(dǎo)性、熱43（1）白銅是銅鎳合金，主要用來制作精密機(jī)械和儀表中的耐蝕零件、熱電偶等，價(jià)格高。（2）黃銅是銅鋅合金，以改善切削加工性、提高耐蝕性、鑄造性能和力學(xué)性能等。（3）青銅是以錫為主要添加元素的銅基合金，錫青銅的耐磨性好、無磁性和冷脆現(xiàn)象，可用于制作軸承、軸套等耐磨零件及彈簧等彈性元件。（1）白銅是銅鎳合金，主要用來制作精密機(jī)械和儀表中的耐蝕零件44可鍛鑄鐵的牌號(hào)和機(jī)械性能先將鑄鐵澆注成白口鑄鐵,然后進(jìn)行高溫石墨化退火,使?jié)B碳體分解得到團(tuán)絮狀石墨?；诣T鐵抗拉強(qiáng)度低于鋼、而塑性和韌粉未合金（powdermetal）:是將金屬粉未(或摻入部分非金屬粉未)經(jīng)過成形和燒結(jié)，制成金屬材料或機(jī)械零件的一種加工工藝方法。普通瓷、氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷等。脫氧方法符號(hào)F表示沸騰鋼；球墨可鍛鑄鐵的牌號(hào)和機(jī)械性能由Q+數(shù)字+質(zhì)量等級(jí)符號(hào)+脫氧方法符號(hào)組成。層疊增強(qiáng)復(fù)合材料是指在基體中含金屬是一種具有光澤（也就是對(duì)可見光強(qiáng)烈反射）、富有延展性、容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性質(zhì)的物質(zhì)。2）屈服點(diǎn)（yieldpoint）3）抗拉強(qiáng)度（tensilestrength）2）屈服點(diǎn)（yieldpoint）一般采用鐵基粉末制備機(jī)械零件。缺點(diǎn)脆性大，強(qiáng)度不高。如，HT200表示σb≥200N/mm2的灰口鑄鐵。材料在斷裂前所能承受的最大應(yīng)力，用符號(hào)σb表示。軟磁材料易于磁化，也易于退磁，廣泛用于電工和電子設(shè)備。b.汽車、拖拉機(jī)床底盤零件；粉未合金（powdermetal）:是將金屬粉未(或摻入部分非金屬粉未)經(jīng)過成形和燒結(jié)，制成金屬材料或機(jī)械零件的一種加工工藝方法。1粉末合金結(jié)構(gòu)材料一般采用鐵基粉末制備機(jī)械零件。優(yōu)點(diǎn)：尺寸準(zhǔn)確，無需切削加工；缺點(diǎn)：塑性、韌性相對(duì)較差。只適宜加工形狀簡(jiǎn)單的小尺寸零件。

粉末合金可鍛鑄鐵的牌號(hào)和機(jī)械性能粉未合金（powdermetal）45硬質(zhì)合金（hardmetal）:將一些難熔金屬化合物粉未和粘結(jié)劑混合，加壓成形，再經(jīng)燒結(jié)而成的一種粉未冶金材料。優(yōu)點(diǎn)硬度高、耐磨性好、熱硬性好，抗壓強(qiáng)度和彈性模量高；缺點(diǎn)脆性大，強(qiáng)度不高。應(yīng)用較多的為碳化鎢合金、碳化鈦硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金。2硬質(zhì)合金返回主頁(yè)硬質(zhì)合金（hardmetal）:將一些難熔金屬化合物粉未和46

除了金屬材料以外，工業(yè)制造還廣泛采用非金屬材料和復(fù)合材料。2非金屬材料與復(fù)合材料2.1

非金屬材料

高分子材料和陶瓷材料是常用的非金屬材料。除了金屬材料以外，工業(yè)制造還廣泛采用非金屬材料和復(fù)合材47高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料。機(jī)械工程中用的高分子材料主要是各種人工合成有機(jī)高分子化合物。高分子材料高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、48（1）塑料的分類

按樹脂在加熱和冷卻時(shí)所表現(xiàn)的性能分熱塑性塑料和熱固性塑料。按使用范圍分通用塑料、工程塑料和耐高溫塑料。一、工程塑料

塑料是以樹脂為主要組分，加入一些能改善使用性能和工藝性能的添加劑而制成的一種高分子材料。（1）塑料的分類按樹脂在加熱和冷卻時(shí)所表現(xiàn)的性能分熱49（2）塑料的性能特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)輕、比強(qiáng)度高；化學(xué)穩(wěn)定性好；良好的電絕緣性能；優(yōu)良的減摩性、耐磨性和自潤(rùn)滑性；消聲、減振性好；成形加工性好、方法簡(jiǎn)單、成本低、生產(chǎn)率高。缺點(diǎn)：塑料的強(qiáng)度、硬度不及金屬材料高，耐熱性和熱導(dǎo)性差、膨脹變形大、蠕變大、易老化等。（3）常用塑料聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、ABS等。（2）塑料的性能特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)輕、比強(qiáng)度高；化學(xué)穩(wěn)定性好；良50第一篇制造工程工藝基礎(chǔ)培訓(xùn)課程課件51（1）橡膠的分類按生膠來源分為天然橡膠和合成橡膠。按應(yīng)用范圍分為通用橡膠和特種橡膠。二、橡膠

橡膠是一種高彈性的高分子化合物（分子量一般在10萬以上）,因而具有其它材料所沒有的高彈性.因而也稱為彈性體。（1）橡膠的分類按生膠來源分為天然橡膠和合成橡膠。二、橡膠52（2）橡膠的性能特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：高彈性；一定的強(qiáng)度；耐磨性好；還具有良好的絕緣性、隔音性和吸振能力、一定的耐蝕性，缺點(diǎn)：老化。（3）常用的橡膠天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠等。（2）橡膠的性能特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：高彈性；一定的強(qiáng)度；耐磨性好；還53第一篇制造工程工藝基礎(chǔ)培訓(xùn)課程課件54（1）陶瓷的分類

按使用原料分為普通陶瓷和特種陶瓷。按用途不同分為日用陶瓷和工業(yè)陶瓷。工業(yè)陶瓷又分為工程結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷。

陶瓷是以天然硅酸鹽或人工合成的無機(jī)化合物為原料，用粉末冶金法生產(chǎn)的由金屬和非金屬的無機(jī)化合物構(gòu)成的多晶固體材料。

陶瓷（1）陶瓷的分類按使用原料分為普通陶瓷和特種陶瓷。陶55（2）陶瓷的性能特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：硬度大，抗壓強(qiáng)度高；熔點(diǎn)高，耐高溫、熱硬性高；結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐腐蝕；絕緣性能好。缺點(diǎn)：抗拉強(qiáng)度低、脆性大；抗熱振性能比較差，熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)差。（3）常用的陶瓷材料普通瓷、氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷等。（2）陶瓷的性能特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：硬度大，抗壓強(qiáng)度高；熔點(diǎn)高，耐高溫56第一篇制造工程工藝基礎(chǔ)培訓(xùn)課程課件572）完全抗磁性—超導(dǎo)體內(nèi)磁通為零球墨可鍛鑄鐵的牌號(hào)和機(jī)械性能2）屈服點(diǎn)（yieldpoint）第一篇制造工程工藝基礎(chǔ)化學(xué)熱處理(thermochemicaltreatment):將鋼置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入其表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。4有色金屬材料與粉末合金缺點(diǎn)脆性大，強(qiáng)度不高。層疊增強(qiáng)復(fù)合材料是指在基體中含0%時(shí)，不標(biāo)出碳含量；形狀記憶合金是一種具有形狀記憶效應(yīng)的金屬材料，它是在低溫下改變形狀，一旦受熱后就恢復(fù)到原狀的合金。脫氧方法符號(hào)F表示沸騰鋼；橡膠是一種高彈性的高分子化合物（分子量一般在10萬以上）,因而具有其它材料所沒有的高彈性.2）屈服點(diǎn)（yieldpoint）火焰加熱表面淬火金屬是一種具有光澤（也就是對(duì)可見光強(qiáng)烈反射）、富有延展性、容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性質(zhì)的物質(zhì)。強(qiáng)度、塑性、韌性較低，不能進(jìn)行鍛造。如，HT200表示σb≥200N/mm2的灰口鑄鐵。（3）常用的陶瓷材料注意：工件淬火之后應(yīng)該立即進(jìn)行回火處理才能使用。11%<Wc<6.鋁通過添加硅、銅、鎂等合金元素制成鋁合金，使得力學(xué)性能得到提高。

復(fù)合材料（compositematerials）是指用人工的方法將一種或幾種材料均勻地與另一種材料結(jié)合而成的多相材料。人工合成的復(fù)合材料是由基體材料（高韌性和低強(qiáng)度）和增強(qiáng)材料（硬度高和脆性大）組成。性能特點(diǎn)：比強(qiáng)度和比模量高；抗疲勞性能好；減振性能好；高溫性能好和斷裂安全性能高。常用復(fù)合材料：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、層疊復(fù)合材料和顆粒復(fù)合材料等。2.2

復(fù)合材料2）完全抗磁性—超導(dǎo)體內(nèi)磁通為零復(fù)合材料（composit58纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是指以各種金屬和非金屬作為基體，以各種纖維作為增強(qiáng)材料的復(fù)合材料。它的性能取決于纖維的特性、含量和排布方式。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是指以各種金屬和非金屬作為基體，以各種纖維作59第一篇制造工程工藝基礎(chǔ)培訓(xùn)課程課件60粒子增強(qiáng)復(fù)合材料是將粒子高度彌散地分布在基體中，使其阻礙導(dǎo)致塑性變形的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和分子鏈運(yùn)動(dòng)。粒子增強(qiáng)復(fù)合材料粒子增強(qiáng)復(fù)合材料是將粒子高度彌散地分布在基體中，使其阻礙導(dǎo)致61層疊增強(qiáng)復(fù)合材料是指在基體中含有多重層片狀高強(qiáng)高模量增強(qiáng)復(fù)合物的復(fù)合材料。層疊增強(qiáng)復(fù)合材料返回主頁(yè)層疊增強(qiáng)復(fù)合材料是指在基體中含層疊增強(qiáng)復(fù)合材料返回主頁(yè)62磁性材料（magneticmaterials）已經(jīng)廣泛的用在我們的生活之中，例如將永磁材料用作馬達(dá)，應(yīng)用于變壓器中的鐵心材料，作為存儲(chǔ)器使用的磁光盤，計(jì)算機(jī)用磁記錄軟盤等。

而通常認(rèn)為，磁性材料是指由過度元素鐵、鈷、鎳及其合金等能夠直接或間接產(chǎn)生磁性的物質(zhì)。磁性材料按使用分為軟磁材料、永磁材料和超導(dǎo)磁材料等。第3章功能材料3.1

磁性材料第3章功能材料3.1磁性材料63第一篇制造工程工藝基礎(chǔ)培訓(xùn)課程課件64軟磁材料軟磁材料是矯頑力小于0.8KA/m的磁性材料，也就是具有低矯頑力和高磁導(dǎo)率的磁性材料。典型的軟磁材料就是可以用最小的外磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)最大的磁化強(qiáng)度。軟磁材料易于磁化，也易于退磁，廣泛用于電工和電子設(shè)備。

軟磁材料按成分分類：軟磁金屬材料、鐵氧體軟磁材料和非晶態(tài)磁性合金。軟磁材料軟磁材料是矯頑力小于0.8KA/m的磁性材料，65硬磁材料硬磁材料是指磁化后不易退磁而能長(zhǎng)期保留磁性的一種鐵氧體材料，也就是能產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。硬磁材料具有高度最大磁能積、高的矯頑力、高的剩余磁通密度和高的穩(wěn)定性。

硬磁材料按成分分類：稀土硬磁材料、金屬硬磁材料和鐵氧體硬磁材料等。硬磁材料硬磁材料是指磁化后不易退磁而能長(zhǎng)期保留磁性的一種66超導(dǎo)材料具有在一定條件下呈現(xiàn)出電阻為零以及排斥磁力線的性質(zhì)的材料。超導(dǎo)特征1）超導(dǎo)電性—某低溫下電阻為零2）完全抗磁性—超導(dǎo)體內(nèi)磁通為零

3.2

超導(dǎo)材料金屬材料的超導(dǎo)電性超導(dǎo)材料具有在一定條件下呈現(xiàn)出電阻為零以及排斥磁力線的性67超導(dǎo)材料的應(yīng)用超導(dǎo)材料的應(yīng)用68a.二、合金鋼（alloysteel）火焰加熱表面淬火層疊增強(qiáng)復(fù)合材料是指在基體中含沖擊韌度（impacttoughness）：金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。11%<Wc<6.球墨可鍛鑄鐵的牌號(hào)和機(jī)械性能強(qiáng)度、塑性、韌性較低，不能進(jìn)行鍛造。球墨可鍛鑄鐵的牌號(hào)和機(jī)械性能缺點(diǎn)脆性大，強(qiáng)度不高。概念：將鋼加熱到一定溫度并保溫一段時(shí)間，然后使它慢慢冷卻，稱為退火（annealing）。粒子增強(qiáng)復(fù)合材料是將粒子高度彌散地分布在基體中，使其阻礙導(dǎo)致塑性變形的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和分子鏈運(yùn)動(dòng)。有多重層片狀高強(qiáng)高模量增強(qiáng)復(fù)合高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料。l1——試樣拉斷后的標(biāo)距,mm;一、碳素鋼（carbonsteel）有多重層片狀高強(qiáng)高模量增強(qiáng)復(fù)合軟磁材料易于磁化，也易于退磁，廣泛用于電工和電子設(shè)備?；诣T鐵抗拉強(qiáng)度低于鋼、而塑性和韌3.3形狀記憶合金a.3.3形狀記憶合金69形狀記憶合金是一種具有形狀記憶效應(yīng)的金屬材料，它是在低溫下改變形狀，一旦受熱后就恢復(fù)到原狀的合金。形狀記憶效應(yīng)某些熱彈性馬氏體相變的合金材料，處于馬氏體狀態(tài)時(shí)，進(jìn)行一定限度的變形或變形誘發(fā)馬氏體后，在隨后的加熱過程中，當(dāng)超過馬氏體相消失的溫度時(shí)，變形材料就能恢復(fù)到變形前的形狀和體積，這種現(xiàn)象稱為形狀記憶效應(yīng)。金屬材料的形狀記憶效應(yīng)形狀記憶合金是一種具有形狀記憶效應(yīng)的金屬材料，它是在低溫70形狀記憶合金機(jī)理溫度升高引起，熱彈性馬氏體發(fā)生相變，具有可逆性。

形狀記憶合金機(jī)理溫度升高引起，熱彈性馬氏體發(fā)生相變，具有71形狀記憶合金的應(yīng)用形狀記憶合金的應(yīng)用72工程方面的應(yīng)用：最早用于制作管接頭和緊固件。工程方面的應(yīng)用：最早用于制作管接頭和緊固件。73航天：鎳鈦系合金→制造人造衛(wèi)星天線（卷入衛(wèi)星體內(nèi)，當(dāng)衛(wèi)星進(jìn)入軌道后，借助于太陽(yáng)熱能或其他熱源能在太空展開）航天：鎳鈦系合金→制造人造衛(wèi)星天線（卷入衛(wèi)星體內(nèi)，當(dāng)74第一篇制造工程工藝基礎(chǔ)第一篇制造工程工藝基礎(chǔ)75優(yōu)選第一篇制造工程工藝基礎(chǔ)優(yōu)選第一篇制造工程工藝基礎(chǔ)76金屬材料的分為黑色金屬材料、有色金屬材料及粉末冶金材料等。

金屬是一種具有光澤（也就是對(duì)可見光強(qiáng)烈反射）、富有延展性、容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性質(zhì)的物質(zhì)。1金屬材料金屬材料的分為黑色金屬材料、有色金屬材料及粉末冶金材料771.2金屬熱處理方法1.3鋼鐵材料1.4有色金屬材料與粉末合金1.1金屬材料的性能返回目錄1.2金屬熱處理方法1.3鋼鐵材料1.478金屬材料性能（propertiesofmetalmaterials）包括物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能和工藝性能。1.1

金屬材料的性能金屬材料的力學(xué)性能

金屬的力學(xué)性能（mechanicalproperty）：是指金屬材料在外力作用下所表現(xiàn)出來的特性，性能指標(biāo)：強(qiáng)度、塑形、硬度、韌性等。金屬材料性能（propertiesofmetalmat79強(qiáng)度（strength）材料在外力（載荷）作用下，抵抗變形和斷裂的能力。1.拉伸試樣（GB6397-86）強(qiáng)度強(qiáng)度（strength）材料在外力（載荷）作用下，抵802.力——伸長(zhǎng)曲線彈性變形階段屈服階段頸縮現(xiàn)象拉伸試驗(yàn)中得出的拉伸力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系曲線。強(qiáng)化階段播放暫停2.力——伸長(zhǎng)曲線彈性變形階段屈服階段頸縮現(xiàn)象拉伸試驗(yàn)中得813概念1）彈性極限（elasticlimit）

在拉伸試驗(yàn)過程中，金屬材料在外力作用下開始產(chǎn)生塑性變形時(shí)的應(yīng)力，用符號(hào)σe表示。2）屈服點(diǎn)（yieldpoint）

在拉伸試驗(yàn)過程中，載荷不增加，試樣仍能繼續(xù)伸長(zhǎng)時(shí)的應(yīng)力，用符號(hào)σs表示。FeA0σe=FsA0σs=3概念1）彈性極限（elasticlimit）823概念3）抗拉強(qiáng)度（tensilestrength）材料在斷裂前所能承受的最大應(yīng)力，用符號(hào)σb表示。σb=FbA0金屬材料強(qiáng)度在機(jī)械設(shè)計(jì)中的意義。3概念3）抗拉強(qiáng)度（tensilestrength）材83塑性（plasticity）材料在外力（載荷）作用下，抵抗變形和斷裂的能力。塑性l1-l0l0×100%δ=S0-S1S0Ψ=×100%1）伸長(zhǎng)率（δ

）2）斷面收縮率（Ψ

）塑性（plasticity）材料在外力（載荷）作用下845%時(shí)，鋼號(hào)中一般只標(biāo)出元素符號(hào)，而不標(biāo)明含量，當(dāng)合金元素平均含量≥1.磁性材料（magneticmaterials）已經(jīng)廣泛的用在我們的生活之中，例如將永磁材料用作馬達(dá)，應(yīng)用于變壓器中的鐵心材料，作為存儲(chǔ)器使用的磁光盤，計(jì)算機(jī)用磁記錄軟盤等。優(yōu)點(diǎn)硬度高、耐磨性好、熱硬性好，抗壓強(qiáng)度和彈性模量高；第一篇制造工程工藝基礎(chǔ)橡膠是一種高彈性的高分子化合物（分子量一般在10萬以上）,因而具有其它材料所沒有的高彈性.C的存在形式：石墨，斷口為灰黑色。11%<Wc<6.形狀記憶合金是一種具有形狀記憶效應(yīng)的金屬材料，它是在低溫下改變形狀，一旦受熱后就恢復(fù)到原狀的合金。按生膠來源分為天然橡膠和合成橡膠。金屬材料性能（propertiesofmetalmaterials）包括物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能和工藝性能。例如18Cr2Ni4WA。2）完全抗磁性—超導(dǎo)體內(nèi)磁通為零（2）滲氮(nitriding)滲氮俗稱氮化，是指在一定溫度下使活性氮原子滲入工件表面的熱處理工藝。工業(yè)陶瓷又分為工程結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷。淬火處理之后，再進(jìn)行回火處理。a.斷面收縮率：伸長(zhǎng)率：試樣拉斷后，標(biāo)距的伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距的百分比。試樣拉斷后，頸縮處的橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比。l1——試樣拉斷后的標(biāo)距,mm;l0——試樣的原始標(biāo)距,mm。S0——試樣原始橫截面積,mm2；S1——頸縮處的橫截面積,mm2

。5%時(shí)，鋼號(hào)中一般只標(biāo)出元素符號(hào)，而不標(biāo)明含量，當(dāng)合金元素平85硬度

硬度（hardness）：金屬材料抵抗集中載荷作用的能力。1）布氏硬度布氏硬度=

FA凹=0.102×2FπD[D-（D2-d2）?]硬度硬度（hardness）：金屬材料抵抗集中載荷862）洛氏硬度20~671500N120°金剛石圓錐體HRC25~1001000N1.588mm鋼球HRB70~85600N120°金剛石圓錐體HRA常用洛氏硬度標(biāo)度的試驗(yàn)范圍2）洛氏硬度20~671500N120°金剛石圓錐體HRC287沖擊韌度

沖擊韌度（impacttoughness）：金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。沖擊韌度沖擊韌度（impacttoughness）88金屬材料的其它性能1）金屬材料物理性能（physicalproperty）包括密度、熔點(diǎn)、熱膨脹性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和磁性等。2）金屬材料的化學(xué)性能（chemicalproperty）：是指金屬在化學(xué)作用下所表現(xiàn)的性能。

3）金屬材料工藝性能（technologicalproperty）：指材料承受各種加工、處理的能力的那些性能。返回金屬材料的其它性能1）金屬材料物理性能（physi89熱處理（heattreatment）是將金屬在固態(tài)下通過加熱、保溫和冷卻，改變金屬的組織，從而改變金屬性能的一種工藝方法。1.2

金屬熱處理方法零件預(yù)備熱處理最終熱處理去應(yīng)力處理熱處理（heattreatment）是將金屬在固態(tài)下通過加90如：KTH350-10、KTZ600-3常用的耐磨鋼有ZGMn13、ZG30Mn2Si等。粒子增強(qiáng)復(fù)合材料是將粒子高度彌散地分布在基體中，使其阻礙導(dǎo)致塑性變形的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和分子鏈運(yùn)動(dòng)。脫氧方法符號(hào)F表示沸騰鋼；性近于零，是鑄造性能最好，應(yīng)用最可鍛鑄鐵的牌號(hào)和機(jī)械性能磨床、銑床、車床的主軸；例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。優(yōu)點(diǎn)：硬度大，抗壓強(qiáng)度高；層疊增強(qiáng)復(fù)合材料是指在基體中含中溫回火350oC~500oC性能硬而脆，難以切削加工。b.l0——試樣的原始標(biāo)距,mm。采用四位字符牌號(hào)，第一位數(shù)字表示鋁合金的組別；人工合成的復(fù)合材料是由基體材料（高韌性和低強(qiáng)度）和增強(qiáng)材料（硬度高和脆性大）組成。只適宜加工形狀簡(jiǎn)單的小尺寸零件。目的正火目的與退火相似，是為了提高零件的綜合力學(xué)性能，對(duì)要求不高的零件用正火代替退火工藝是比較經(jīng)濟(jì)的，可以作為最終熱處理工藝。一、碳素鋼（carbonsteel）退火

概念：將鋼加熱到一定溫度并保溫一段時(shí)間，然后使它慢慢冷卻，稱為退火（annealing）。目的：

①是為了消除組織缺陷，改善組織使成分均勻化以及細(xì)化晶粒，提高鋼的力學(xué)性能，減少殘余應(yīng)力；

②同時(shí)可降低硬度，提高塑性和韌性，改善切削加工性能。如：KTH350-10、KTZ600-3退火概念：將91概念正火（normalizing）是將工件加熱到臨界溫度以上，保溫之后從爐中取出，然后在空氣中自然冷卻的熱處理方法。目的正火目的與退火相似，是為了提高零件的綜合力學(xué)性能，對(duì)要求不高的零件用正火代替退火工藝是比較經(jīng)濟(jì)的，可以作為最終熱處理工藝。概念：淬火（quechhardening）是將工件加熱到臨界溫度以上，保溫一段時(shí)間，然后快速冷卻下來的一種熱處理方法。淬火處理之后，再進(jìn)行回火處理。目的：是改善零件的使用性能和延長(zhǎng)使用壽命。

正火淬火注意：工件淬火之后應(yīng)該立即進(jìn)行回火處理才能使用。

概念：淬火（quechhardening）是將工件加熱到臨92概念將已經(jīng)淬火的鋼重新加熱到一定溫度，再用一定方法冷卻稱為回火（termpring）。目的是消除淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，降低硬度和脆性，以取得預(yù)期的力學(xué)性能。分類低溫回火150oC~250oC中溫回火350oC~500oC高溫回火500oC~650oC回火多與淬火、正火配合使用?；鼗鸶拍顚⒁呀?jīng)淬火的鋼重新加熱到一定溫度，再用一定方法冷卻稱為回93為了兼顧零件表面和心部?jī)煞N不同性能要求,生產(chǎn)中廣泛采用表面熱處理的方法,即表面淬火和化學(xué)熱處理。1.表面淬火（surfacehardening）指僅改變鋼的表層組織的局部熱處理工藝，而零件心部組織和性能并不發(fā)生變化。種類火焰加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火表面熱處理為了兼顧零件表面和心部?jī)煞N不同性能要求,生產(chǎn)中廣94感應(yīng)加熱表面淬火

感應(yīng)加熱表面淬火952.化學(xué)熱處理(thermochemicaltreatment):將鋼置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入其表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。

分類（1）滲碳(carburizing):將鋼放入滲碳的介質(zhì)中加熱并保溫，使活性碳原子滲入鋼的表層的工藝稱為滲碳。（2）滲氮(nitriding)滲氮俗稱氮化，是指在一定溫度下使活性氮原子滲入工件表面的熱處理工藝。

2.化學(xué)熱處理(thermochemicaltreatme96化學(xué)熱處理

返回化學(xué)熱處理返回97

習(xí)慣上把碳含量＞2.11%的歸類于鐵，碳含量＜2.11%的歸類于鋼。

1.3

鋼鐵材料

鋼是用生鐵（煉鋼生鐵）或生鐵加一部分廢鋼煉成的鋼中含碳量低于2.11%，并使其雜質(zhì)（主要指S、P）含量降低到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。習(xí)慣上把碳含量＞2.11%的歸類于鐵，碳98高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料。硬度（hardness）：金屬材料抵抗集中載荷作用的能力。橡膠是一種高彈性的高分子化合物（分子量一般在10萬以上）,因而具有其它材料所沒有的高彈性.粉未合金（powdermetal）:是將金屬粉未(或摻入部分非金屬粉未)經(jīng)過成形和燒結(jié)，制成金屬材料或機(jī)械零件的一種加工工藝方法。層疊增強(qiáng)復(fù)合材料是指在基體中含粒子增強(qiáng)復(fù)合材料是將粒子高度彌散地分布在基體中，使其阻礙導(dǎo)致塑性變形的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和分子鏈運(yùn)動(dòng)。球墨可鍛鑄鐵的牌號(hào)和機(jī)械性能橡膠是一種高彈性的高分子化合物（分子量一般在10萬以上）,因而具有其它材料所沒有的高彈性.11%，并使其雜質(zhì)（主要指S、P）含量降低到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。性能硬而脆，難以切削加工。天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠等?；鹧婕訜岜砻娲慊鹪嚇永瓟嗪?，標(biāo)距的伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距的百分比。3）抗拉強(qiáng)度（tensilestrength）優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)輕、比強(qiáng)度高；二、合金鋼（alloysteel）①是為了消除組織缺陷，改善組織使成分均勻化以及細(xì)化晶粒，提高鋼的力學(xué)性能，減少殘余應(yīng)力；缺點(diǎn)脆性大，強(qiáng)度不高。層疊增強(qiáng)復(fù)合材料是指在基體中含合金工具鋼，當(dāng)平均碳含量≥1.化學(xué)熱處理(thermochemicaltreatment):將鋼置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入其表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。鋼1、鋼的分類按化學(xué)成份分類

一、碳素鋼（carbonsteel）指鋼中除鐵、碳外，還含有少量錳、硅、硫、磷等元素的鐵碳合金。

二、合金鋼（alloysteel）為了改善鋼的性能，在冶煉碳素鋼的基礎(chǔ)上，加入一些合金元素而煉成的鋼，如鉻鋼、錳鋼、鉻錳鋼、鉻鎳鋼等。

高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、99按冶煉質(zhì)量分類一、根據(jù)鋼在冶煉過程中，硫、磷的去除程度，可以分為a.普通鋼b.優(yōu)質(zhì)鋼c.高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼二、根據(jù)鋼在冶煉過程中脫氧方法的使用，可以分為a.沸騰鋼b.鎮(zhèn)靜鋼c.半鎮(zhèn)靜鋼按鋼的用途分類根據(jù)鋼的用途可以分為a.結(jié)構(gòu)鋼b.工具鋼c.特殊性能鋼

按冶煉質(zhì)量分類1002、鋼的編號(hào)與用途一、碳素結(jié)構(gòu)鋼由Q+數(shù)字+質(zhì)量等級(jí)符號(hào)+脫氧方法符號(hào)組成。它的鋼號(hào)冠以“Q”，代表鋼材的屈服點(diǎn)，后面的數(shù)字表示屈服點(diǎn)數(shù)值，單位是Mpa。質(zhì)量等級(jí)符號(hào)分別為A、B、C、D。脫氧方法符號(hào)F表示沸騰鋼；b表示半鎮(zhèn)靜鋼Z表示鎮(zhèn)靜鋼。例如Q235AF，表示屈服點(diǎn)σs為235MPa的A級(jí)碳素結(jié)構(gòu)鋼，且為沸騰鋼。

2、鋼的編號(hào)與用途101第一篇制造工程工藝基礎(chǔ)培訓(xùn)課程課件102二、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼號(hào)開頭的兩位數(shù)字表示鋼的碳含量，以平均碳含量的萬分之幾表示。

例如平均碳含量為0.45%的鋼，鋼號(hào)為“45”，它不是順序號(hào)，所以不能讀成45號(hào)鋼；錳含量較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，應(yīng)將錳元素標(biāo)出，例如50Mn。二、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼103三、合金結(jié)構(gòu)鋼鋼號(hào)由開頭的兩位數(shù)字表示鋼的含碳量，以平均碳含量的萬分之幾表示，隨后的元素符號(hào)表示鋼中的合金元素，以百分之即表示。當(dāng)平均合金含量＜1.5%時(shí)，鋼號(hào)中一般只標(biāo)出元素符號(hào)，而不標(biāo)明含量，當(dāng)合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%??時(shí)，在元素符號(hào)后面應(yīng)標(biāo)明含量，可相應(yīng)表示為2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。

三、合金結(jié)構(gòu)鋼104四、工具鋼鋼號(hào)中的數(shù)字表示碳含量，以平均碳含量的千分之幾表示。碳素工具鋼，例如“T8”表示平均碳含量為0.8%合金工具鋼，當(dāng)平均碳含量≥1.0%時(shí)，不標(biāo)出碳含量；當(dāng)平均碳含量＜1.0%時(shí)，以千分之幾表示，合金元素含量的表示方法，基本上與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。

四、工具鋼105五、特殊性能鋼

具有特殊物理或化學(xué)性能，用來制造除要求具有一定的機(jī)械性能外，還要求具有特殊性能的零件。例如，能抵抗大氣腐蝕的鋼稱為不銹鋼常用的有“2Cr13”鋼的平均碳含量為0.2%；

耐熱鋼在高溫下不易氧化并有較好的高溫強(qiáng)度，常用的有高溫抗氧化鋼1Cr13Si3，高溫?zé)釓?qiáng)鋼15CrMo等；

耐磨鋼在強(qiáng)烈摩擦條件下抗磨損能力強(qiáng)。常用的耐磨鋼有ZGMn13、ZG30Mn2Si等。

五、特殊性能鋼106

鑄鐵

鑄鐵是碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.11%<Wc<6.69%

、并常含有較多的硅、錳、硫、磷等元素的鐵碳合金。鑄鐵的性能：

強(qiáng)度、塑性、韌性較低，不能進(jìn)行鍛造。但鑄造性能好；切削加工性良好；減摩性好；減震性好；低的缺口敏感性。

根據(jù)碳在鑄鐵中存在形式不同，可分四大類：白口鑄鐵、灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵鑄鐵鑄鐵是碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.11%<Wc<107一、白口鑄鐵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。灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度低于鋼、而塑性和韌性近于零，是鑄造性能最好，應(yīng)用最廣泛的鑄鐵材料?；铱阼T鐵的牌號(hào)，HT+三位數(shù)字，數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度。如，HT200表示σb≥200N/mm2的灰口鑄鐵。二、灰口鑄鐵一、白口鑄鐵C的存在形式：滲碳體(Fe3C)，斷口為白色。108三、可鍛鑄鐵先將鑄鐵澆注成白口鑄鐵,然后進(jìn)行高溫石墨化退火,使?jié)B碳體分解得到團(tuán)絮狀石墨?？慑戣T鐵較高的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌性，可以部分代替碳鋼。可鍛鑄鐵不可鍛。三、可鍛鑄鐵先將鑄鐵澆注成白口鑄鐵,然后進(jìn)行高溫石墨化退火,109可鍛鑄鐵以“KT”表示，黑心可鍛鑄鐵用“KTH”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：KTH350-10、KTZ600-3可鍛鑄鐵的牌號(hào)和機(jī)械性能

可鍛鑄鐵以“KT”表示，黑心可鍛鑄鐵用“KTH”表示，珠光體110四、球墨鑄鐵在澆注前向鐵水中加入一定量的球化劑而直接獲得球狀石墨,得到球墨鑄鐵。球墨鑄鐵具有與鋼相近的力學(xué)性能，可代替鋼和合金鋼使用。四、球墨鑄鐵在澆注前向鐵水中加入一定量的球化劑而直接獲得球狀111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。如:QT420-10、QT600-2、QT800-2球墨可鍛鑄鐵的牌號(hào)和機(jī)械性能

機(jī)械性能

牌號(hào)基體bMPa0.2MPa5%akkJ/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返回用“QT”標(biāo)明，其后兩組數(shù)值表示最低抗拉強(qiáng)度和延伸率。球墨可1121.4

有色金屬材料與粉末合金有色金屬材料(non-ferrousmetalmaterials)：除黑色金屬(鋼、鐵)以外的所有金屬。性能特點(diǎn):具有獨(dú)特的物理、化學(xué)性能。

有色金屬材料1.4有色金屬材料與粉末合金有色金屬材料(non-fe1131、鋁及其合金

鋁及其合金是航空工業(yè)中的主要結(jié)構(gòu)材料，是有色金屬中應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)材料。純鋁呈銀白色，具有優(yōu)良的加工工藝性能、電導(dǎo)性、熱導(dǎo)性和耐大氣腐蝕能力。鋁通過添加硅、銅、鎂等合金元素制成鋁合金，使得力學(xué)性能得到提高。分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。

1、鋁及其合金鋁及其合金是航空工業(yè)中的主要結(jié)構(gòu)材料114(1)形變鋁合金牌號(hào)。采用四位字符牌號(hào)，第一位數(shù)字表示鋁合金的組別；第二位字母：原始合金的改型情況，最后兩位數(shù)字：表示鋁合金的強(qiáng)度值。例：LY12。形變鋁合金

防銹鋁合金硬鋁合金超硬鋁合金鍛鋁合金(1)形變鋁合金牌號(hào)。采用四位字符牌號(hào)，第一位數(shù)字表示鋁合金115鑄造鋁合金Al-Si系鑄造鋁合金(硅鋁明)Al-Cu系鑄造鋁合金Al-Mg系鑄造鋁合金Al-Zn系鑄造鋁合金(2)鑄造鋁合金牌號(hào)。用“Z+Al+元素符號(hào)+數(shù)字”表示。數(shù)字是主加合金元素百分含量。例：ZAlSi9Mg。鑄造鋁合金Al-Si系鑄造鋁合金(硅鋁明)Al-Cu系鑄造1162、銅及其合金

純銅呈紫紅色，具有良好的電導(dǎo)性、熱導(dǎo)性、耐蝕性、抗磁性和加工工藝性能。

純銅主要用于制作電線、電纜、導(dǎo)熱材料及配置合金。銅中添加其他合金元素稱為銅合金，可以分為黃銅、青銅和白銅。

2、銅及其合金純銅呈紫紅色，具有良好的電導(dǎo)性、熱117（1）白銅是銅鎳合金，主要用來制作精密機(jī)械和儀表中的耐蝕零件、熱電偶等，價(jià)格高。（2）黃銅是銅鋅合金，以改善切削加工性、提高耐蝕性、鑄造性能和力學(xué)性能等。（3）青銅是以錫為主要添加元素的銅基合金，錫青銅的耐磨性好、無磁性和冷脆現(xiàn)象，可用于制作軸承、軸套等耐磨零件及彈簧等彈性元件。（1）白銅是銅鎳合金，主要用來制作精密機(jī)械和儀表中的耐蝕零件118可鍛鑄鐵的牌號(hào)和機(jī)械性能先將鑄鐵澆注成白口鑄鐵,然后進(jìn)行高溫石墨化退火,使?jié)B碳體分解得到團(tuán)絮狀石墨?；诣T鐵抗拉強(qiáng)度低于鋼、而塑性和韌粉未合金（powdermetal）:是將金屬粉未(或摻入部分非金屬粉未)經(jīng)過成形和燒結(jié)，制成金屬材料或機(jī)械零件的一種加工工藝方法。普通瓷、氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷等。脫氧方法符號(hào)F表示沸騰鋼；球墨可鍛鑄鐵的牌號(hào)和機(jī)械性能由Q+數(shù)字+質(zhì)量等級(jí)符號(hào)+脫氧方法符號(hào)組成。層疊增強(qiáng)復(fù)合材料是指在基體中含金屬是一種具有光澤（也就是對(duì)可見光強(qiáng)烈反射）、富有延展性、容易導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性質(zhì)的物質(zhì)。2）屈服點(diǎn)（yieldpoint）3）抗拉強(qiáng)度（tensilestrength）2）屈服點(diǎn)（yieldpoint）一般采用鐵基粉末制備機(jī)械零件。缺點(diǎn)脆性大，強(qiáng)度不高。如，HT200表示σb≥200N/mm2的灰口鑄鐵。材料在斷裂前所能承受的最大應(yīng)力，用符號(hào)σb表示。軟磁材料易于磁化，也易于退磁，廣泛用于電工和電子設(shè)備。b.汽車、拖拉機(jī)床底盤零件；粉未合金（powdermetal）:是將金屬粉未(或摻入部分非金屬粉未)經(jīng)過成形和燒結(jié)，制成金屬材料或機(jī)械零件的一種加工工藝方法。1粉末合金結(jié)構(gòu)材料一般采用鐵基粉末制備機(jī)械零件。優(yōu)點(diǎn)：尺寸準(zhǔn)確，無需切削加工；缺點(diǎn)：塑性、韌性相對(duì)較差。只適宜加工形狀簡(jiǎn)單的小尺寸零件。

粉末合金可鍛鑄鐵的牌號(hào)和機(jī)械性能粉未合金（powdermetal）119硬質(zhì)合金（hardmetal）:將一些難熔金屬化合物粉未和粘結(jié)劑混合，加壓成形，再經(jīng)燒結(jié)而成的一種粉未冶金材料。優(yōu)點(diǎn)硬度高、耐磨性好、熱硬性好，抗壓強(qiáng)度和彈性模量高；缺點(diǎn)脆性大，強(qiáng)度不高。應(yīng)用較多的為碳化鎢合金、碳化鈦硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金。2硬質(zhì)合金返回主頁(yè)硬質(zhì)合金（hardmetal）:將一些難熔金屬化合物粉未和120

除了金屬材料以外，工業(yè)制造還廣泛采用非金屬材料和復(fù)合材料。2非金屬材料與復(fù)合材料2.1

非金屬材料

高分子材料和陶瓷材料是常用的非金屬材料。除了金屬材料以外，工業(yè)制造還廣泛采用非金屬材料和復(fù)合材121高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料。機(jī)械工程中用的高分子材料主要是各種人工合成有機(jī)高分子化合物。高分子材料高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、122（1）塑料的分類

按樹脂在加熱和冷卻時(shí)所表現(xiàn)的性能分熱塑性塑料和熱固性塑料。按使用范圍分通用塑料、工程塑料和耐高溫塑料。一、工程塑料

塑料是以樹脂為主要組分，加入一些能改善使用性能和工藝性能的添加劑而制成的一種高分子材料。（1）塑料的分類按樹脂在加熱和冷卻時(shí)所表現(xiàn)的性能分熱123（2）塑料的性能特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)輕、比強(qiáng)度高；化學(xué)穩(wěn)定性好；良好的電絕緣性能；優(yōu)良的減摩性、耐磨性和自潤(rùn)滑性；消聲、減振性好；成形加工性好、方法簡(jiǎn)單、成本低、生產(chǎn)率高。缺點(diǎn)：塑料的強(qiáng)度、硬度不及金屬材料高，耐熱性和熱導(dǎo)性差、膨脹變形大、蠕變大、易老化等。（3）常用塑料聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、ABS等。（2）塑料的性能特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)輕、比強(qiáng)度高；化學(xué)穩(wěn)定性好；良124第一篇制造工程工藝基礎(chǔ)培訓(xùn)課程課件125（1）橡膠的分類按生膠來源分為天然橡膠和合成橡膠。按應(yīng)用范圍分為通用橡膠和特種橡膠。二、橡膠

橡膠是一種高彈性的高分子化合物（分子量一般在10萬以上）,因而具有其它材料所沒有的高彈性.因而也稱為彈性體。（1）橡膠的分類按生膠來源分為天然橡膠和合成橡膠。二、橡膠126（2）橡膠的性能特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：高彈性；一定的強(qiáng)度；耐磨性好；還具有良好的絕緣性、隔音性和吸振能力、一定的耐蝕性，缺點(diǎn)：老化。（3）常用的橡膠天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠等。（2）橡膠的性能特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：高彈性；一定的強(qiáng)度；耐磨性好；還127第一篇制造工程工藝基礎(chǔ)培訓(xùn)課程課件128（1）陶瓷的分類

按使用原料分為普通陶瓷和特種陶瓷。按用途不同分為日用陶瓷和工業(yè)陶瓷。工業(yè)陶瓷又分為工程結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷。

陶瓷是以天然硅酸鹽或人工合成的無機(jī)化合物為原料，用粉末冶金法生產(chǎn)的由金屬和非金屬的無機(jī)化合物構(gòu)成的多晶固體材料。

陶瓷（1）陶瓷的分類按使用原料分為普通陶瓷和特種陶瓷。陶129（2）陶瓷的性能特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：硬度大，抗壓強(qiáng)度高；熔點(diǎn)高，耐高溫、熱硬性高；結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐腐蝕；絕緣性能好。缺點(diǎn)：抗拉強(qiáng)度低、脆性大；抗熱振性能比較差，熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)差。（3）常用的陶瓷材料普通瓷、氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷等。（2）陶瓷的性能特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：硬度大，抗壓強(qiáng)度高；熔點(diǎn)高，耐高溫