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文檔簡介

企業(yè)內(nèi)培教材之一

浙江新杰克縫紉機股份有限公司

在我們浙江新杰克縫紉機股份有限公司內(nèi)部,流傳著一句人人皆知的企

業(yè)名言——“學(xué)習(xí)是永不折舊的投資在公司高層領(lǐng)導(dǎo)“打造學(xué)習(xí)型企業(yè)”

的倡導(dǎo)和率先垂范下,廣大員工結(jié)合自己的工作認(rèn)真實踐、積極學(xué)習(xí),在不

斷地提高專業(yè)素質(zhì)和職業(yè)水準(zhǔn),對推動企業(yè)在生產(chǎn)管理、產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計、

制造、創(chuàng)新水平的提高發(fā)揮了一定的積極作用。

繼公司自行編印《縫制機械基礎(chǔ)》等企業(yè)內(nèi)培教材后,常務(wù)副總經(jīng)理阮

林彬同志又召集相關(guān)部門人員、組建《通用機械基礎(chǔ)》編寫小組。劉志英

經(jīng)理為該教材搜集、提供了大量的基礎(chǔ)資料?,王恒敏高級工程師不但參加具

體章節(jié)的編寫、還從全方位給予本教材具體的修訂建議。在大家的共同努力

下,《通用機械基礎(chǔ)》目前已基本定稿。為強化該教材學(xué)習(xí)效果,我們還集錄

了《實用機械知識問答1000例》。

該教材適用于本司各級工程技術(shù)人員、質(zhì)量管理人員和生產(chǎn)管理人員學(xué)

習(xí)系統(tǒng)的機械基礎(chǔ)知識參考,亦可作為與此相關(guān)的各級管理干部、專業(yè)技術(shù)

人員等級評定的試題庫之一。

在編寫過程中,我們得到了公司各部門的大力協(xié)助,在此深表感謝!

因時間倉促、水平有限,文中不妥處一定難免,請各位同仁提出寶貴修

改意見。

特此致謝!

《通用機械基礎(chǔ)》編寫小組

二00八年九月

目錄

第1章機械工程材料基本知識OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO

1.1金屬材^4的力宇性能OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO

1.1.15雖度OOOOOOOCOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO

1?1.2'性0000000000000000000000000000000000

1?1?3oooooooooooooooooooooooooooooooooo

1.2吊材/I*oooooooooooooooooooooooooooooooo

1?2?1oooooooooooooooooooooooooooooooooooo

1.2.2oooooooooooooooooooooooooooooooooo

1.2.3步岡oooooooooooooooooooooooooooooooooo

1*2.4oooooooooooooooooooooooo

1?3鋼鐵材料的現(xiàn)場鑒別OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO

1?3.1^7知J7去oooooooooooooooooooooooooooo

1?3.2色i力U?去oooooooooooooooooooooooooooo

1.3.3斷口觀金力!J法oooooooooooooooooooooooo

1?3?4日力ll7去oooooooooooooooooooooooooooo

1?4鋼LI'J吊用熱處理OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOQOOOO

1?4?1oooooooooooooooooooooooooooooooooo

1?4.2.IEVCoooooooooooooooooooooooooooooooooo

1?4.3.?卒yC.oooooooooooooooooooooooooooooooooo

1?4?4?[dloooooooooooooooooooooooooooooooooo

1?4?5.面'玄1(史1oooooooooooooooooooooooooooo

第二章機械制造過程基礎(chǔ)知識。。。。。。。。。。。。。

2.1機械制造工藝方法與工藝過程。。。。。。。。。

2.1.1機械加工工藝過程及其組成。。。。。。。。

2.1.2機械裝配工藝過程。OOOOOOOOOOO

2.1.3生產(chǎn)類型及其工藝特點。。。。。。。。。。

2.2機械加工方法。。。。。。。。。。。。。。。。c

2.2.1零件制造工藝方法的分類。。。。。。。。。

2.2.2零件表面的切削加工成形方法。。。。。。。

2.2.3切削加工的成形運動。。。。。。。。。。。

2.2.4典型表面加工方法。。。。。。。。。。。。

2.2.5切削用量與切削層截面參數(shù)。。。。。。。。

2.3基裝夾。。0000000000000000

2.3.1oooooooooooooooooo

2.3.2.」J牛OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOQOOOO

2.4\\LJMooooooooooooooooooo

2.4.1八點ZE.位原則。。?!??!恪恪??!恪!!恪恪!?。。<

2.4.2欠(立與li彳立00000000000000000(

2.4.3。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。<

2.5與^5具-0000000000000000000000

2.5.1機械加—系統(tǒng)。。。。。0。。。。。。。。。。<

2?5,2?。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。<

2.5.3機床的結(jié)構(gòu)與性能指標(biāo)。。。。。。。。。。。。。。,

2.6切削刀:oooooooooooooooooooooo

2.6.1刀具切削部分的組成。。。。。。。。。。。。。。。<

2.6.2刀>^[坐^F系。。。。。。0。。。。。0。。0。。。<

2.6.3JJ具相^王角度?!恪恪!恪?。°。°°°°?!?。?!悖?/p>

2.6.4刀;1]材和I。oooooooooooooooooooc

2.7零件結(jié)構(gòu)工藝性。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

2.7.1ooooooooooooooooooooooo

2.7.2零件機械加工結(jié)構(gòu)工藝性。。。。。。。。。。。。。。

2.7.3零件裝配和維修結(jié)構(gòu)工藝性。。。。。。。。。。。。。

第3章機械加工質(zhì)量及其控制。。。。。。。。。。。。。。。。。

3.1機械加工質(zhì)量概述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

3.1.1機械加工質(zhì)量的概念。。。。。。。。。。。。。。。

3.1.2機械加精度。。。00。。0。。0。。。。0。。

3.1.3機械加工精度的獲得方法。。。。。。。。。。。。。

3.1.4機械加工表面質(zhì)量對零件使用性能的影響。。。。。。

3.2機械加工精度的影響因素及其控制。。。。。。。。。。。,

3.2.1機械加工工藝系統(tǒng)的原始誤差。。。。。。。。。。<

3.2.2敏感方向。。。。。。。。。。。。。。。。。。

3.2.3工藝系統(tǒng)原始誤差對加工精度的影響。。。。。。。。

3.2.4加工過程中原始誤差對加工精度的影響及其控制。。。,

3.3機床幾何誤差及其對加工精度的影響。。。。。。。。。。。

3.3.1主軸回轉(zhuǎn)運動精度。。。。。。。。。。。。。。。。<

3.3.2導(dǎo)軌導(dǎo)向精00000000000000000;

3.3.3成形運動間位置關(guān)系精度。。。。。。。。。。。。。<

3.4工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度的影響。。。。。。。。。。。

3.4.1工藝系統(tǒng)的剛度。。。。。。。。。。。。。。。。。

3.4.2工藝系統(tǒng)的剛度對加工精度的影響。。。。。。。。。,

343減小工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度影響的措施。。。。。

3.5工藝系統(tǒng)的熱變形對加工精度的影響。。。。。。。。。。。

3.5.1工藝系統(tǒng)的熱源。。。。。。。。。。。。。。。。。

3.5.2工藝系統(tǒng)熱變形對加工精度的影響。。。。。。。。。,

3.5.3控制工藝系統(tǒng)熱變形的主要措施。。。。。。。。。。,

3.6機_L_15^的統(tǒng)11分析。0。0。0。。。。。00。。00。

3.6.1加工誤差的性質(zhì)。。。。。。。。。。。。。。。。。<

3.6.2分布圖分析法?!恪恪恪恪恪恪!恪?。°°°°°°。<

3.6.3點圖分析法?!恪恪!恪!恪恪恪!恪?。°°?!??!恪?。

3.7保證和提圖加工精度的途徑。。。。。。。。。。。。。。。。

3.7.1i大差預(yù)防技術(shù)°°°。。。?!恪恪恪恪!恪恪?。°°°

4.7.2差補彳哀技術(shù)?!恪恪恪恪恪恪!??!恪??!恪恪恪!恪恪?/p>

3.8影響加工表面粗糙度及表層金屬力學(xué)物理性能的工藝因素。。。,

3.8.1切削加工表面粗糙度。。。。。。。。。。。。。。。。

3.8.2磨削加工后的表面粗糙度。。。。。。。。。。。。。。。

3.9機械加工過程中的振動及其控制。。。。。。。。。。。。。。

3.9.1機械加工過程中振動的危害。。。。。。。。。。。。。

3.9.2強迫振動及其控制措施。。。。。。。。。。。。。。。。

3.9.3自激振動及其產(chǎn)生機理。。。。。。。。。。。。。。。

4.9.4自激振動的控制措施。。。。。。。。。。。。。。。。

第4章機械加工工藝過程設(shè)計。。。。。。。。。。。。。。。。。。

4.1制定機械加工工藝規(guī)程的步驟和方法。。。。。。。。。。。。

4.1.1機械加工工藝規(guī)程及其作用。。。。。。。。。。。。。

4.1.2機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計原則。。。。。。。。。。。。

4.1.3加工工藝規(guī)程的設(shè)計步驟。。。。。。。。。。。。。。。

4.2定位基準(zhǔn)的選擇。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

4.2.1粗基準(zhǔn)的選擇。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

4.2.2精基準(zhǔn)選擇原則。。。。。。。。。。。。。。。。。。

4.2.3定位基準(zhǔn)選擇實例分析。。。。。。。。。。。。。。。。

4.3L乙止管線I^Kj。00000000000000000000(

4.3.1加工經(jīng)濟精度與加工方法的選擇。。。。。。。。。。。

4.3.2典型表面的加工路線。。。。。。。。。。。。。。。。

4.3.3加工階段的劃分。。。。。。。。。。。。。。。。。。

4.3.4加工順序的安排。。。。。。。。。。。。。。。。。。

4.4加工余量、工序尺寸及工序公差的確定。。。。。。。。。。。,

4.4.1加工余里.的概,&oooooooooooooooooo

4.4.2影響加工余量的因素。。。。。。。。。。。。。。。。。

4.4.3確定加—L余JSL的方法。000。。。00。0。0。000

4.5211乙、J。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

4.5.1尺寸鏈概述°。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

4.5.2尺寸鏈的極值計算方法。。。。。。。。。。。。。。。

4.6I.乙過程經(jīng)分析。°?!恪!!恪?。°。?!恪!!?。°°。,

4.6.1時間定°°°°。°°?!恪恪恪恪恪!恪恪恪恪恪恪?/p>

4.6.2提iWl生產(chǎn)效率的途徑。。。。。。。。。。。。00。。。

4.6.3工藝方案技術(shù)經(jīng)濟分析。。。。。。。。。。。。。。。。

第五章機器的裝配工藝。。。。0。。。。。。00。。00。。000

5.1oooooooooooooooooooooooooc

5.1.1機器的裝配工藝過程°。。。。。。。。。。。。。。。。

5.1.2不同生產(chǎn)類型裝配工藝的特點與組織形式。。。。。。。

5.2裝配工乙規(guī)程設(shè)力卜°?!??!恪?。。?!恪恪?。?!恪?。。。°<

5.2.1裝配工藝規(guī)程的設(shè)計原則和基本內(nèi)容。。。。。。。。。。。。。。。

5.2.2裝配工藝規(guī)程的設(shè)計步驟。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

第1章機械工程材料基本知識

1.1金屬材料的力學(xué)性能

任何機械零件或工具,在使用過程中往往要受到各種外力的作用。如起重機上的鋼索,受

到懸吊物拉力的作用;柴油機上的連桿在傳遞動力時,不僅受到拉力的作用、而且還受到?jīng)_擊

力的作用;軸類零件要受到彎矩、扭力的作用等。

金屬材料必須具有一種承受載荷而不超過許可變形或不被破壞的能力,這種能力就是材料

的力學(xué)性能。如彈性、強度、硬度、塑性和韌性等都就是用來衡量金屬材料力學(xué)性能的指標(biāo)。

1.1.1強度

強度是指金屬材料在靜載荷作用下抵抗變形和斷裂的能力,一般用單位面積所承受的載荷

即力表示、符號為。、單位為MPa。

強度指標(biāo)有屈服強度和抗拉強度之分。屈服強度是指金屬材料在外力作用下產(chǎn)生屈服現(xiàn)象

時的應(yīng)力或開始出現(xiàn)塑性變形時的最低應(yīng)力值、用缶表示;抗拉強度是指金屬材料在拉力的作

用下,被拉斷前所能承受的最大應(yīng)力值、用外表示。

對于大多數(shù)機械零件,工作時不允許產(chǎn)生塑性變形。所以,屈服強度是零件強度設(shè)計的依

據(jù);對于因斷裂而失效的零件,用抗拉強度作為其強度設(shè)計的依據(jù)。

1.1.2塑性

塑性是指金屬材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不斷裂的能力。

塑性指標(biāo)有伸長率和斷面收縮率。伸長率指試樣拉斷后的伸長量與原來長度之比的百分率、

用符號d表示;斷面收縮率指試樣拉斷后斷面縮小的面積與原來截面積之比、用”表示。

伸長率和斷面收縮率越大,其塑性越好;反之,塑性越差。

良好的塑性是金屬材料進行壓力加工和保證機械零件工作安全、不發(fā)生突然脆斷的必要條

件。

1.1.3硬度

硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物體壓入的能力。硬度的測試方法很多,生產(chǎn)中常用的

硬度測試方法有布氏硬度測試法和洛氏硬度試驗方法。

(-)布氏硬度試驗法

布氏硬度試驗法是用一直徑為D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球作為壓頭,在載荷P的作用下壓

入被測試金屬表面并保持一定時間后卸載所測量金屬表面形成的壓痕直徑d決定的面積所承受

的平均壓力作為被測金屬的布氏硬度值。布氏硬度指標(biāo)有HBS和HBW,前者所用壓頭為淬火

鋼球,適用于布氏硬度值低于450的金屬材料,如退火鋼、正火鋼、調(diào)質(zhì)鋼及鑄鐵、有色金屬

等;后者壓頭則為硬質(zhì)合金,適用于布氏硬度值為450-650的金屬材料,如淬火鋼等。布氏硬

度測試法因壓痕較大,故不宜測試成品件或薄片金屬的硬度。

(二)洛氏硬度試驗法

洛氏硬度試驗法是用一錐頂角為120。的金剛石圓錐體或直徑為(|)1.558mm(1/16英寸)的

淬火鋼球為壓頭,以一不定的載荷壓入被測試金屬材料表面,根據(jù)壓痕深度可直接在洛氏硬度

計的指示盤上讀出硬度值。常用的洛氏硬度指標(biāo)有HRA、HRB和HRC三種。

采用120。金剛石圓錐體為壓頭,施加壓為600N時,用HRA表示。其測量范圍為60?85,

適于測量合金、表面硬化鋼及較薄零件。

采用例.588mm淬火鋼球為壓頭,施加壓力為1000N時,用HRC表示,其測量硬度值范圍

為25?100,適于測量有色金屬、退火和正火鋼及鍛鐵等。

采用120。金剛石圓錐體為壓頭,施加壓力為1500N時,用HRC表示,其測量硬度值范圍

為20?67,適于測量淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等。

洛氏硬度測試,操作迅速、簡便,且壓痕小不損傷工件表面,故適于成品檢驗。

硬度是材料的重要力學(xué)性能指標(biāo)。一般材料的硬度越高,其耐磨性越好。材料的強度越高,

塑性變形抗力越大,硬度值也越高。

1.1.4沖擊韌性

金屬材料抵抗沖擊載荷的能力稱為沖擊韌性,用恁表示,單位為J/cn?。

沖擊韌性常用一次擺錘沖擊彎曲試驗測定,即把被測材料做成標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣,用擺錘一次沖斷,

測出沖斷試樣所消耗的沖擊AK.然后用試樣缺口處單位截面積F上所消耗的沖擊功利表示沖擊

韌性。

四值越大,則材料的韌性就越好。四值低的材料叫做脆性材料?,耿值高的材料叫韌性材料。

很多零件,如齒輪、連桿等,工作時受到很大的沖擊載荷,因此要用四值高的材料制造。鑄鐵

的爆值很低,灰口鑄鐵以值近于零,不能用來制造承受沖擊載荷的零件。

1.2常用金屬材料

金屬材料來源豐富,并具有優(yōu)良的使用性能和加工性能,是機械工程中應(yīng)用最普遍的材料,

常用以制造機械設(shè)備、工具、模具,并廣泛應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)中。

金屬材料大致可分為黑色金屬兩大類。黑色金屬通常指鋼和鑄鐵;有色金屬是指黑色以外的金

屬及其合金,如銅合金、鋁及鋁合金等。

1.2.1鋼

鋼分為碳素鋼(簡稱碳鋼)和合金兩大類。

碳鋼是指含碳量小于2.11%并含有少量硅、鎰、硫、磷雜質(zhì)的鐵碳合金。工業(yè)用碳鋼的含

碳量一般為0.05%?1.35%。

為了提高鋼的力學(xué)性能、工藝性能或某些特殊性能(如耐腐蝕性、耐熱性、耐磨性等),冶

煉中有目的地加入一些合金元素(如Mn、Si、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti等),這種鋼稱為合金

鋼。

(-)碳鋼

1.碳鋼的分類

碳鋼的分類方法有多種,常見的有以下三種。

(1)按鋼的含碳量多少分類分為三類:

低碳鋼,含碳量<0.25%;

中碳鋼,含碳量為0.25%?0.60%;

高碳鋼,含碳量>0.60%。

(2)按鋼的質(zhì)量(即按鋼含有害元素S、P的多少)分類分為三類:

普通碳素鋼,鋼中S、P含量分別W0.055%和0.045%;

優(yōu)質(zhì)碳素鋼,鋼中S、P含量均W0.040%;

高級碳素鋼,鋼中S、P含量分別W0.030%和0.035%。

(3)按鋼的用途分類分為兩類:

碳素結(jié)構(gòu)鋼,主要用于制造各種工程構(gòu)件和機械零件;

碳素工具鋼,主要用于制造各種工具、量具和模具等。

2.碳鋼牌號的表示方法

(1)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號由屈服點"屈''字漢語拼音第一個字母Q、屈服點數(shù)值、

質(zhì)量等級符號(A、B、C、D)及脫氧方法符號(F、b、Z)等四部分按順序組成。其中質(zhì)量等

級按A、B、C、D順序依次增高,F(xiàn)代表沸騰鋼,b代表鎮(zhèn)靜鋼,Z代表鎮(zhèn)靜鋼等。如Q235-A.F

表示屈服強度為235Mpa的A級沸騰碳素結(jié)構(gòu)鋼。

(2)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號用兩位數(shù)字表示。這兩位數(shù)字代表鋼中的平

均含碳量的萬分之幾。例如45鋼,表示平均含碳量為0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。08鋼,表示平

均含碳量為0.08%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。

(3)碳素工具鋼碳素工具鋼的牌號是用碳字漢語拼音字頭T和數(shù)字表示。其數(shù)字表示鋼

的平均含碳量的千分之幾。若為高級優(yōu)質(zhì),則在數(shù)字后面加“A”。例如,T12鋼,表示平均含碳

量為1.2%的碳素工具鋼。T8鋼,表示平均含碳量為0.8%的碳素工具鋼。T12A,表示平均含碳

量為1.2%的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。

3.碳鋼的用途舉例

Q195、Q215,用于鉀釘、開口銷等及沖壓零件和焊接構(gòu)件。

Q235、Q255,用于螺栓、螺母、拉桿、連桿及建筑、橋梁結(jié)構(gòu)件。

Q275,用于強度較高轉(zhuǎn)軸、心軸、齒輪等。

Q345,用于船舶、橋梁、車輛、大型鋼結(jié)構(gòu)。

08鋼,含碳量低,塑性好,主要用于制造冷沖壓零件。

10、20鋼,常用于制造沖壓件和焊接件。也常用于制造滲碳件。

35、40、45、50鋼屬中碳鋼,經(jīng)熱處理后可獲得良好的綜合力學(xué)性能,主要用制造齒輪、

套筒、軸類零件等。這幾種鋼在機械制造中應(yīng)用非常廣泛。

T7、T8鋼,用于制造具有較高韌性的工具,如沖頭、鑿子等。

T9、T10、T11鋼,用作要求中等韌性、高硬度的刃具,如鉆頭、絲錐、鋸條等。

T12、T13鋼,用于要求更高硬度、高耐磨性的鍵刀、拉絲模具等。

(二)合金鋼

合金鋼的分類方法有多種,常見的有以下兩種。

(1)按用途分為三類:

合金結(jié)構(gòu)鋼,用于制造各種性能要求更高的機械零件和工程構(gòu)件;

合金結(jié)構(gòu)鋼,用于制造各種性能要求更高的刃具、量具和模具;

特殊性能鋼,具有特殊物理和化學(xué)性能的鋼,如不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等。

(2)鐵合金元素含量分為三類:

低合金鋼,合金元素總含量小于5%;

中合金鋼,合金元素總含量為5%~10%;

高合金鋼,合金元素總含量大于10%。

2.合金鋼牌號的表示方法

合金鋼是按鋼材的含碳量以及所含合金元素的種類和數(shù)量編號的。

①鋼號首部是表示含碳量以及所含合金結(jié)構(gòu)鋼與碳素結(jié)構(gòu)鋼相同,以萬分之一的碳作為單

位,如首部數(shù)字為45,則表示平均含碳量為0.45%;合金工具鋼以千分之一的碳作為單位,如

首部數(shù)字為5,則表示平均含碳量為0.5%。

②在表示含碳量的數(shù)字后面,用元素的化學(xué)符號表示出所含的合金元素。合金元素的含量

以百分之幾表示,當(dāng)平均含量小于1.5%時,只標(biāo)明元素符號,不標(biāo)含量。如25Mn2V,表示平

均含碳量為0.25%,含鎰量約為2%,含鋼量小于1.5%的合金結(jié)構(gòu)鋼。又如9SiCr,表示平均含

碳量為0.9%,含硅、鋁都少于1.5%的合金工具鋼。

③對于含碳量超過10%的合金工具鋼,則在牌號中不表示含碳量。如CrWMn鋼,表示含

碳量大于1.0%并含有銘、鴇、錦三種合金元素的合金工具鋼。但也有特例,高速鋼的含碳量小

于1.0%,牌號中也不表示含碳量。如W18Cr4V鋼,其含碳量僅為0.7%?0.8%。

④特殊性能鋼牌號中也不表示方法基本上與合金工具鋼相同。如2Crl3,表示平均含碳量

為0.2%,含銘量約為13%的不銹鋼。

⑤有些特殊用鋼,則用專門的表示方法,如滾動軸承鋼,其牌號以G表示,不標(biāo)含碳量,

倍的平均含量用千分之幾表示。如GCH5,表示含銘量為1.5%的滾動軸承鋼。

⑥對于高級優(yōu)質(zhì)鋼,在鋼號末尾加-個"A”字,如38CrMoAIA。

3.合金鋼的用途舉例

09MnNb、16Mn、15MnTi鋼屬低合金結(jié)構(gòu)鋼,用于制造橋梁、車輛、鍋爐、油罐、建筑結(jié)

構(gòu)和化工容器等。

14MnVTiRe、14MnMoV、18MnNb、14CrMnMoVB鋼用于制造大型船舶、重要橋梁、電站

設(shè)備及鍋爐、化工、石油等中高壓容器。

20Cr、20MnV鋼,適于制造滲碳小齒輪、小軸、活塞銷等。

20CrMnTi鋼,常用于制造汽車、拖拉機上的齒輪。

18Cr2Ni4WA>15CrMn2SiMo>20Cr2Ni4A鋼,常用于制造大型滲碳齒輪和軸類件。

40MnB、40Cr、35CrMo、40CrMnMo鋼,用于制造重要調(diào)質(zhì)件,如主軸、曲軸、連連桿和

齒輪等機械零件。

65Mn、60Si2Mn鋼屬彈簧鋼,主要用于制造截面小于25mm的彈簧,如車箱板簧和機車板

簧、扭桿簧等。

GCM5、GsiMnMoV鋼屬軸承鋼,主要用于制造滾動軸承的內(nèi)圈、外圈和滾動體,也可用

于制造冷沖模、冷軋輻等。

CrWMn、CrMn、9Mn2V鋼,用于制造測量工具,如卡尺、千分尺、量規(guī)、塊規(guī)塞規(guī)等。

W18Cr4V、W6Mo5c4V2鋼,用于制造高速切削的刃具,如鉆頭、銃刀、滾刀、拉刀、被

刀車刀等。

5CrMnMo>3Cr2W8V鋼,屬熱模具鋼,用于制造熱鍛模、熱壓模、壓鑄模等。

Crl2、Crl2MoV鋼,屬冷模具鋼,用于制造冷沖模具、冷切剪刀具等。

lCrl3、2Crl3、3Crl3、4Crl3鋼,屬馬氏體不銹鋼,用于制造抗弱腐蝕性介質(zhì)并承受沖擊

載荷的零件,還可用來制造具有較高硬度和耐磨性的醫(yī)療工具等。

lCrl8Ni9,lCrl8Ni9Ti鋼,屬奧氏體不銹鋼,用于制造耐硝酸、冷磷酸、有機酸及鹽、堿

溶液腐蝕的設(shè)備零件。

Mnl3鋼,屬耐磨鋼,用于制造拖拉機鏈軌板、挖掘機鏟齒、球磨機襯板、鐵路道岔等。

15CrMo、4CrlOSi2Mo鋼,屬耐熱鋼,用于制造在高溫下工作的零件或構(gòu)件。

1.2.2鑄鐵

鑄鐵是含碳量大于2.11%的鐵碳合金,它含有比碳鋼更多的硅、錦、硫、磷等雜質(zhì)。工業(yè)

上常用的鑄鐵含碳量為2.5%?4.0%。

根據(jù)鑄鐵中碳的存在形式不同,鑄鐵可分為白口鑄鐵可分為白口鑄鐵和灰口鑄鐵兩大類。

(-)白口鑄鐵

白口鑄鐵中的碳幾乎全部以Fe3形式存在,斷口呈銀白色,性能硬而脆,很難進行切削加工,

工業(yè)上極少用來制造機械零件。主要用作煉鋼原料或用于可鍛鑄鐵的毛坯。

(二)灰口鑄鐵

灰口鑄鐵中的碳大部分或全部以自由狀態(tài)的石墨形式存在,斷口呈暗灰色。根據(jù)灰口鑄鐵

中石墨存在形式不同,它又可分為普通灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵等。

1.普通灰口鑄鐵

簡稱灰U鑄鐵,其石墨形態(tài)呈片狀。由于片狀石墨的存在,割裂了金屬基體組織,減少了

承載的有效面積,因此其綜合力學(xué)性能較低,但其減振性、耐磨性、鑄造性及切削加工性較好,

主要用于制造承受壓力的床身、箱體、機座、導(dǎo)軌等零件。

灰口鑄鐵牌號的表示方法為“HT”加數(shù)字,其中“HT”是灰鐵兩字漢語拼音的第一個字母,數(shù)

字表示最低抗拉強度。常用的灰口鑄鐵牌號為HT100、HT150、HT200、HT250、HT300等。

2.可鍛鑄鐵

可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火后而得到,其后墨形態(tài)呈團絮狀。由于其石墨呈團絮

狀,對金屬基體的割裂作用減小,故其抗拉強度、塑性、韌性都比灰L」鑄鐵高,主要用于制造

一些形狀比較復(fù)雜而在工作中承受一定沖擊載荷的薄壁小型零件,如管接頭、農(nóng)具等。

可鍛鑄鐵的牌號由“KTH”或“KTZ”加兩組數(shù)字組成。其中“KT”是可鐵兩字漢語拼音第一個

字母,后面的“H”表示黑心可鍛鑄鐵,“Z”表示珠光體可鍛鑄鐵。其后面的兩組數(shù)字分別表示材

料的最低抗拉強度數(shù)值和最小伸長率數(shù)值。其主要牌號有KTH350-10、KTZ550-04等。

3.球墨鑄鐵

球墨鑄鐵中石墨形態(tài)呈球狀。由于球狀石墨對金屬基體的割裂作用更小,因此它具有較高

的強度、塑性和韌性,所以應(yīng)用較廣,在某些情況下可替代中碳鋼使用。主要用于制造受力較

復(fù)雜、負荷較大的機械零件,如曲軸、連桿、齒輪、凸輪軸等。

球墨鑄鐵的牌號由“QT”加兩組數(shù)字組成。其中“QT”是球鐵兩字漢語拼音的第一個字母,兩

組數(shù)字分別表示最低抗拉強度數(shù)值和最小伸長率數(shù)值。主要牌號有QT500-7、QT800-2等。

1.2.3鑄鋼

鑄鋼也是一種重要的鑄造合金,其應(yīng)用僅次于鑄鐵。鑄鋼件的力學(xué)性能優(yōu)于各類鑄件,并

具有優(yōu)良的焊接性能,適于采用鑄焊聯(lián)合工藝制造重型鑄件。生產(chǎn)上鑄鋼主要用于制造形狀復(fù)

雜、難于鍛造而又需承受沖擊載荷的零部件。如機車車架、火車車輪、水壓機的缸和立柱、大

型齒輪、軋鋼機機架等。

常用的鑄鋼有碳素鑄鋼和合金鑄鋼兩大類,其中碳素鑄鋼應(yīng)用較廣,約占鑄鋼件的80%。

一般工程用鑄鋼的牌號由“ZG”加兩組數(shù)字表示。其中“ZG”為鑄鋼二字漢語拼音第一個字

母,后面兩位數(shù)字分別表示材料的最小屈服強度值和最小抗拉強度值。如ZG200-400、

ZG270-500、ZG340-640等。

1.2.4銅合金及鋁合金

銅、鋁合金是工業(yè)上最常用的有色合金。因具有某些特殊的使用性能,使其成為現(xiàn)代工業(yè)

技術(shù)中不可缺少的材料。

(-)銅合金

在純銅中加入某些合金元素(如鋅、錫、鋁、鉞、鎰、硅、銀、磷等),就形成了銅合金。

銅合金具有較好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐腐蝕性,同時具有較高強度和耐磨性。

根據(jù)成分不同,銅合金分為黃銅和青銅等。

1.黃銅是以鋅為主要合金元素的銅合金。按照化學(xué)成分,黃銅分為普通銅和特殊黃銅兩種。

(1)普通黃銅普通黃銅是銅鋅二元合金。由于塑性好,適于制造板材、棒材、線材、管

材及深沖零件,如冷凝管、散熱管及機械、電器零件等。銅的平均含量為62%和59%的黃銅也

可進行鑄造,稱為鑄造黃銅。

(2)特殊黃銅為了獲得更高的強度、抗蝕性和良好的鑄造性能,在銅鋅合金中加入鋁、

硅、鎰、鉛、錫等元素,就形成了特殊黃銅。如鉛黃銅、錫黃銅、鋁黃銅、硅黃銅、鎰黃銅等。

鉛黃銅的切削性能優(yōu)良,耐磨性好,廣泛用于制造鐘表零件,經(jīng)鑄造制作軸瓦和襯套。

錫黃銅的耐腐蝕性能好,廣泛用于制造海船零件。

鋁黃銅中的鋁能提高黃銅的強度和硬度以及在大氣中的抗蝕性,鋁黃銅用于制造耐蝕零件。

硅黃銅中的硅能提高銅的力學(xué)性能、耐磨性的耐蝕性,硅黃銅主要用于制造海船零件及化

工機械零件。

2.青銅

青銅原指銅錫合金,但工業(yè)上都習(xí)慣稱含鋁、硅、鉛、鍍、錦等的銅合金也為青銅,所以

青銅實際上包括錫青銅、鋁青銅、鋁青銅、鍍青銅、硅青銅、鉛青銅等。青銅也分為壓力加工

青銅和鑄造青銅兩類。

(1)錫青銅以錫為主要合金元素的銅基合金稱錫青銅。工業(yè)中使用的錫青銅,錫含量大

多在3%?14%之間。錫含量小于5%錫青銅適于冷加工使用;錫含量為5%?7%的錫青銅適于

熱加工;錫含量大于10%的錫青銅適于鑄造。錫青銅在造船、化工、機械、儀表等工業(yè)中廣泛

應(yīng)用,主要用以制造軸承、軸套等耐磨零件和彈簧等彈性元件以及抗蝕、抗磁零件等。

(2)鋁青銅以鋁為主要合金元素的銅基合金稱鋁青銅。鋁青銅的力學(xué)性能比黃銅和錫青

銅高。實際應(yīng)用的鋁青銅的鋁含量在5%?12%之間,含鋁為5%?7%的鋁青銅塑性最好,適于

冷加工使用。鋁含量大于7%?8%后,強度增加,但塑性急劇下降,因此多在鑄態(tài)或經(jīng)熱加工

后使用。鋁青銅的耐磨性以及在大氣、海水、海水碳酸和大多數(shù)有機酸中的耐蝕性,均比黃銅

和錫青銅高。鋁青銅可制造齒輪、軸套、蝸輪等高強度抗磨零件以及高耐蝕性彈性元件。

(3)被青銅以鍍?yōu)榛驹氐你~合金稱被青銅。鍍青銅的含鍍量為1.7%?2.5%。被青

銅的彈性極限、疲勞極限都很高,耐磨性和抗蝕性優(yōu)異,具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性,還具有

無磁性、受沖擊時不產(chǎn)生火花等優(yōu)點。鍍青銅主要用于制作精密儀器的重要彈簧、鐘表齒輪、

高速高壓下工作的軸承、襯套以及電焊機電極、防爆工具、航海羅盤等重要機件。

(-)鋁合金

鋁中加入合金元素就形成了鋁合金。鋁合金具有較高的強度和良好的加工性能。根據(jù)成分

及加工特點,鋁合金分為形變鋁合金和鑄造鋁合金。

1.形變鋁合金

形變鋁合金包括防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金等。因其塑性好,故常利用壓力加工

方法制造沖壓件、鍛件等,如鉀釘、焊接油箱、管道、容器、發(fā)動機葉片、飛機大梁及起落架、

內(nèi)燃機活塞等。

2.鑄造鋁合金

鑄造鋁合金是用于制造鋁合金鑄件的材料,按主要合金元素的不同,鑄造鋁合金分為鋁硅

合金、鋁銅合金、鋁鎂合金和鋁鋅合金。

(1)鋁硅鑄造鋁合金鋁硅合金是應(yīng)用最廣的鑄造鋁合金,通常稱為硅鋁明。其鑄造性能

好,比重小,并有相當(dāng)好的抗蝕性和耐熱性,適于制造形狀復(fù)雜的零件,如泵體、電動機殼體、

發(fā)動機的氣缸頭、活塞以及汽車、飛機、儀器上的零件,也可制造日用品。

(2)鋁銅鑄造鋁合金鋁銅合金的強度較高,耐熱性較好,鑄造性能較差,常用于鑄造內(nèi)

燃機氣缸頭、活塞等零件,也可作為結(jié)構(gòu)材料鑄造承受中等載荷、形狀較簡便的零件。

(3)鋁鎂鑄造鋁合金鋁鎂合金強度高、比重小,有良好的耐蝕性,但鑄造性能不好,多

用于制造承受沖擊載荷、在腐蝕性介質(zhì)中工作、外形簡單的零件,如艦般配件、氨用泵體等。

(4)鋁鋅鑄造鋁合金鋁鋅合金價格便宜、鑄造性能優(yōu)良、強度較高,但抗蝕性差、熱裂

傾向大,常用于制造汽車、拖拉機發(fā)動機零件及形狀復(fù)雜的儀器元件,也可用于制造日用品。

1.3鋼鐵材料的現(xiàn)場鑒別

鋼鐵材料品種繁多,性能各異,因此對鋼鐵材料的鑒別是非常必要的。常用的鑒別方法有

火花鑒別法、色標(biāo)鑒別法、斷口鑒別法和音色鑒別法等。

1.3.1火花鑒別法

根據(jù)鋼鐵材料在磨削過程中所出現(xiàn)的火花爆裂形狀、流線、色澤、發(fā)火點等特點區(qū)別鋼鐵

材料化學(xué)成分差異的方法,稱為火花鑒別法。

火花鑒別專用電動砂輪機的功率為0.20?0.75kW,轉(zhuǎn)速高于3000r/mino所用砂輪粒度為

40?60目,中等硬度,直徑為(pl50?200mm。磨削時施加壓力以20?60N為宜,輕壓看合金

元素,重壓看含碳量。

火花鑒別的要點是:詳細觀察火花的火束粗細、長短、花次層疊程度和它的色澤變化情況。

注意觀察組成火束的流線形態(tài),火花束根部、中部及尾部的特殊情況和它的運動規(guī)律,同時還

要觀察火花爆裂形態(tài)、花粉大小和多少。

(一)火花組成

(1)火花束火花束是指被測材料在砂輪上磨削時產(chǎn)生的全部火花,常由根部、中部、尾

部組成,見圖1-1。

根部」_中部

圖1-1火花束

(2)流線從砂輪上直接射出的好像直線的火流稱為流線。每條流線都由節(jié)點、爆花和尾

花組成,見圖1-2。

圖L2火花束的構(gòu)成

(3)節(jié)點節(jié)點就是流線上火花爆裂的原點,呈明亮點。

(4)爆花爆花就是節(jié)點處爆裂的火花。鋼的化學(xué)成分不同,尾花的形狀也不同。通常,

尾花可分為狐尾尾花、槍尖尾花、菊花狀尾花、羽狀尾花等。

(二)常用鋼鐵材料的火花特征

碳是鋼鐵材料火花的基本元素,也是火花鑒別法測定的主要成分。由于含碳量的不同,其

火花形狀不同。

1.碳素鋼火花的特征

①通常低碳鋼火花束較長,流線少,芒線稍粗,多為一次花,發(fā)光一般,帶暗紅色,無花

粉。圖1-4為20鋼的火花特征。

圖1-420鋼的火花特征

②中碳鋼火花束稍短,流線較細長而多,爆花分叉較多,開始出現(xiàn)二次、三次花,花粉較

多,發(fā)光較強,顏色橙。圖1-5為45鋼的火花特征。

圖1-545鋼的火花特征

③高碳鋼火花束較短而粗,流線多而細,碎花、花粉多,又分叉多且多為三次花,發(fā)光較

亮。圖1-6為T12鋼的火花特征。

圖1-6T12鋼的火花特征

2.鑄鐵的火花特征

鑄鐵的火花束很粗,流線較多,一般為二次花,花粉多,爆花多,尾部漸粗下垂成弧形,

合金鋼的火花特征與其含有的合金元素有關(guān)。一般情況下,銀、硅、鋁、鴇等元素抑制火

花爆裂,而錦、鈿鋁等元素卻可助長火花爆裂。所以對合金鋼的鑒別難掌握。

一般銘鋼的火花束白亮,流線稍粗而長,爆裂多為一次花、花型較大,呈大星形,分叉多

而細,附有碎花粉,爆裂的火花心較明亮。

銀珞不銹鋼的火花束細,發(fā)光較暗,爆裂為一次花,五、六根分叉,呈星形,尖端微有爆

裂。

高速鋼火花束細長,流線數(shù)量少,無火花爆裂,色澤呈暗紅色,根部和中部為斷續(xù)流線,

尾花呈弧狀。

1.3.2色標(biāo)鑒別法

生產(chǎn)中為了表明金屬材料的牌號、規(guī)格等,常做一定的標(biāo)記,如涂色、打印、掛牌等。金

屬材料的涂色標(biāo)志是表示鋼號、鋼種的,涂在材料一端的端面或端部。具體的涂色方法在有關(guān)

標(biāo)準(zhǔn)中做了詳細規(guī)定,現(xiàn)舉例如下:

碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235鋼為紅色;

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼20鋼為棕色加綠色,45鋼為白色加棕色;

合金結(jié)構(gòu)鋼20CrMnTi鋼為黃色加黑色,40CrMo鋼為綠色加紫色;

銘軸承鋼GCrl5鋼為藍色;

高速鋼W18Cr4V鋼為棕色加藍色;

不銹鋼1Crl8Ni9Ti鋼為綠色國藍色;

熱作模具鋼5CrMnMo鋼為紫色加白色。

1.3.3斷口宏觀鑒別法

材料或零部件因受某些物理、化學(xué)或機械作用的影響而導(dǎo)致破斷,此時所形成的自然表面

稱為斷口。生產(chǎn)現(xiàn)場根據(jù)斷口的自然形態(tài)判定材料的韌脆性,從而推斷材料含碳量的高低。若

斷口呈纖維狀,無金屬光澤,,顏色發(fā)暗,無結(jié)晶顆粒,且斷口邊緣有明顯的塑性變形特征,則

表明鋼材具有良好的塑性和韌性,含碳量較低。若斷口齊平,呈銀灰色,且具有明顯的金屬光

澤和結(jié)晶顆粒,則表明屬脆性材料。而過共析鋼或合金經(jīng)淬火后,斷口呈亮灰色,具有綢緞光

澤,類似于細瓷器斷I」特征。常用鋼鐵材料的斷I」特點大致如下:

低碳鋼不易敲斷,斷口邊緣有明顯的塑性變形特征,有微量顆粒;

中碳鋼的斷口邊緣的塑性變形特征沒有低碳鋼明顯,斷口顆粒較細、較多;

高碳鋼的斷口邊緣無明顯塑性變形特征,斷口顆粒很細密;

鑄鐵極易敲斷,斷口無塑性變形,晶粒粗大,呈暗灰色。

1.3.4音色鑒別法

根據(jù)鋼鐵敲擊時發(fā)出的聲音不同,以區(qū)別鋼和鑄鐵的方法稱為音色鑒別法。

敲擊時,發(fā)出比較清脆聲音的材料為鋼,發(fā)出較低沉聲音的材料為鑄鐵。

為了準(zhǔn)確地鑒別材料,在以上幾種現(xiàn)場鑒別的基礎(chǔ)上,一般還可采用化學(xué)分析、金相檢驗以及

硬度試驗等手段進行鑒別。

1.4鋼的常用熱處理

熱處理就是通過對固態(tài)金屬的加熱、保溫和冷卻,來改變金屬的顯微組織及其形態(tài),從而

提高或改善金屬的機械性能的一種方法。鑄造、鍛壓、焊接和機加工的目的是使零件成形或改

變其形狀,而熱處理的目的是改變金屬材料的組織和性能,而不要求改變零件的形狀和尺寸,

各種機械零件中,大多數(shù)或絕大多數(shù)都要經(jīng)過熱處理才投入使用。鋼的熱處理對提高和改善零

件的機械性能發(fā)揮著十分重要的作用。

熱處理方法很多,常用的有退火、正火、淬火、回火和表面熱處理等。熱處理既可以作為

預(yù)先熱處理以消除上一道工序所遺留的某些缺陷,為下一道工序準(zhǔn)備好條件;也可作為最終熱

處理進一步改善材料的性能,從而充分發(fā)揮材料的潛力,達到零件的使用要求。因此,不同的

熱處理工序常穿插在零件制造過程的各個熱、冷加工工序中進行。

任何一種熱處理的工藝過程,都包括下列三個步驟:

(1)以一定速度把零件加熱到規(guī)定的溫度。這個溫度范圍根據(jù)不同的金屬材料?、不同的熱

處理要求而定。

(2)在此溫度下保溫,使工件全部或局部熱透。

(3)以某種速度把工件冷卻下來。

鋼的熱處理工藝規(guī)范如圖1-8所示。通過控制加熱溫度和冷卻速度,可以在很大范圍內(nèi)改

變金屬材料的性能。

時間

圖1-8鋼的熱處理工藝曲線

1.4.1退火

退火是把工件加熱到適當(dāng)?shù)臏囟龋▽μ间撘话慵訜嶂?80?900C),保溫一定時間后隨爐子

降溫而冷卻的熱處理方法。

工具鋼和某些重要結(jié)構(gòu)零件的合金鋼有時硬度較高,鑄、鍛、焊后的毛坯有時硬度不均勻,

存在著內(nèi)應(yīng)力。為了便于切削加工,并保持加工后的精度,常對工件施以退火處理。

退火后的工件硬度較低,消除了內(nèi)應(yīng)力,同時還可以使材料的內(nèi)部組織均勻細化,為進行

下一步熱處理

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