機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)hfut第234章機(jī)械工程材料基礎(chǔ)2

1、第第3節(jié)節(jié) 鐵碳合金鐵碳合金2.3.1 鐵碳合金的基本組織和性能鐵碳合金的基本組織和性能pb-sn相圖簡(jiǎn)介相圖簡(jiǎn)介 組元：通常把組成合金的最簡(jiǎn)單、最基本、能夠獨(dú)立存在的物組元：通常把組成合金的最簡(jiǎn)單、最基本、能夠獨(dú)立存在的物質(zhì)稱為組元。組元在大多數(shù)情況下是元素，例如質(zhì)稱為組元。組元在大多數(shù)情況下是元素，例如pb和和sn；但在；但在所研究的范圍內(nèi)既不分解也不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的穩(wěn)定化合物也可所研究的范圍內(nèi)既不分解也不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的穩(wěn)定化合物也可成為組元，如成為組元，如fe3c。 合金系：由兩個(gè)或兩個(gè)以上組元按不同比例配制成的一系列不合金系：由兩個(gè)或兩個(gè)以上組元按不同比例配制成的一系列不同成分的合金，稱

2、為合金系，如同成分的合金，稱為合金系，如pb-sn;fe- fe3c。 相圖：用來(lái)表示合金系中各個(gè)合金的結(jié)晶過(guò)程的簡(jiǎn)明圖解稱為相相圖：用來(lái)表示合金系中各個(gè)合金的結(jié)晶過(guò)程的簡(jiǎn)明圖解稱為相圖，又稱狀態(tài)圖或平衡圖。圖，又稱狀態(tài)圖或平衡圖。 相平衡：在合金系中，參與結(jié)晶或相變過(guò)程中的各相之間的相對(duì)相平衡：在合金系中，參與結(jié)晶或相變過(guò)程中的各相之間的相對(duì)重量和相的濃度不再改變時(shí)所達(dá)到的一種平衡。重量和相的濃度不再改變時(shí)所達(dá)到的一種平衡。 第第3節(jié)節(jié) 鐵碳合金鐵碳合金2.3.1 鐵碳合金的基本組織和性能鐵碳合金的基本組織和性能aeb為液相線；為液相線；amenb為固相線；為固相線；a為為pb的熔點(diǎn)；的熔點(diǎn)

3、；b為為sn的熔點(diǎn)。的熔點(diǎn)。固溶體是以固溶體是以pb為溶劑，以為溶劑，以sn為溶質(zhì)，其溶解度曲線為為溶質(zhì)，其溶解度曲線為fm；固溶固溶體是以體是以sn為溶劑，以為溶劑，以pb為溶質(zhì)，其溶解度曲線是為溶質(zhì)，其溶解度曲線是ng。第第3節(jié)節(jié) 鐵碳合金鐵碳合金fefefec912c1394c1538000 純鐵液體（體心立方晶格）（體心立方晶格）（面心立方晶格）（面心立方晶格）（體心立方晶格）（體心立方晶格）2.3.1 鐵碳合金的基本組織和性能鐵碳合金的基本組織和性能1. 鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變 金屬在固態(tài)下發(fā)生的晶格結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變叫同素異晶金屬在固態(tài)下發(fā)生的晶格結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變叫同素異晶（構(gòu)）轉(zhuǎn)變。

4、金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變也是一種結(jié)晶過(guò)程，（構(gòu)）轉(zhuǎn)變。金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變也是一種結(jié)晶過(guò)程，有一定的轉(zhuǎn)變溫度和過(guò)冷度；也有晶核的形成和長(zhǎng)大兩有一定的轉(zhuǎn)變溫度和過(guò)冷度；也有晶核的形成和長(zhǎng)大兩個(gè)階段。故同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變又稱為重結(jié)晶。鐵的同素異構(gòu)個(gè)階段。故同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變又稱為重結(jié)晶。鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變?nèi)缦滤?。轉(zhuǎn)變?nèi)缦滤尽?2. 2.鐵素體（鐵素體（f f） 碳溶于碳溶于 中的固溶體，它保持體心立方晶格結(jié)構(gòu)。中的固溶體，它保持體心立方晶格結(jié)構(gòu)。其顯微組織其顯微組織如圖如圖1-151-15，溶解度（溶解度（0.008%0.008% 0.02%0.02%），故性質(zhì)接），故性質(zhì)接近純鐵，強(qiáng)度、硬度低，塑性、韌性好。近純

5、鐵，強(qiáng)度、硬度低，塑性、韌性好。 fe圖圖1-15鐵素體的顯微組織鐵素體的顯微組織3.3.奧氏體（奧氏體（a a）碳溶于碳溶于 中的固溶體，保持中的固溶體，保持面心立方晶格結(jié)構(gòu)。面心立方晶格結(jié)構(gòu)。其顯微組織其顯微組織如圖如圖1-1-1 61 6 ， 溶 解 度， 溶 解 度（0.77%0.77% 2.11%2.11%），），其強(qiáng)度和硬度略高其強(qiáng)度和硬度略高于鐵素體，塑性、于鐵素體，塑性、韌性較好。韌性較好。 fe圖圖1-16奧氏體的顯微組織奧氏體的顯微組織4.4.滲碳體（滲碳體（fefe3 3c c） 鐵和碳組成的金屬化合物，復(fù)雜斜方晶體結(jié)構(gòu)。含碳量鐵和碳組成的金屬化合物，復(fù)雜斜方晶體結(jié)構(gòu)。含

6、碳量為為6.69%6.69%，其硬度很高，塑性、韌性幾乎為零，脆性極大，其硬度很高，塑性、韌性幾乎為零，脆性極大，在一定條件下分解為鐵和石墨。在一定條件下分解為鐵和石墨。 5. 5.珠光體珠光體p p 珠 光 體珠 光 體 是是鐵素體和滲碳鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合體的機(jī)械混合物。其顯微組物。其顯微組織織如圖如圖1-171-17，珠光體強(qiáng)度較珠光體強(qiáng)度較高，塑性、韌高，塑性、韌性和硬度介于性和硬度介于滲碳體和鐵素滲碳體和鐵素體之間。體之間。 圖圖1-17 珠光體的顯微組織珠光體的顯微組織圖圖1-18萊氏體的顯微組織萊氏體的顯微組織6.6.萊氏體萊氏體ldld 萊氏體萊氏體在在7277270 0c

7、 c以上，以上，由奧氏體與滲碳體組成的由奧氏體與滲碳體組成的機(jī)械混合物，稱為高溫萊機(jī)械混合物，稱為高溫萊氏體氏體ldld；在；在7277270 0c c以下，以下，該組織轉(zhuǎn)變?yōu)橛芍楣怏w與該組織轉(zhuǎn)變?yōu)橛芍楣怏w與滲碳體組成的機(jī)械混合物，滲碳體組成的機(jī)械混合物，稱為低溫萊氏體稱為低溫萊氏體ldld。其顯。其顯微組織微組織如圖如圖1-181-18，其力學(xué)其力學(xué)性能與滲碳體相似，硬度性能與滲碳體相似，硬度較高，脆性較大。較高，脆性較大。 2.3.2 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖 鐵碳合金相圖：鐵碳合金相圖：表示在平衡狀態(tài)下鐵碳合金的化學(xué)成表示在平衡狀態(tài)下鐵碳合金的化學(xué)成分、相、組織與溫度的關(guān)系圖。利用它可以

8、研究鋼和鑄鐵分、相、組織與溫度的關(guān)系圖。利用它可以研究鋼和鑄鐵的內(nèi)部組織及其變化規(guī)律，從而為更好的利用它們，并為的內(nèi)部組織及其變化規(guī)律，從而為更好的利用它們，并為制定熱處理、壓力加工等工藝規(guī)程打下基礎(chǔ)。在工程中一制定熱處理、壓力加工等工藝規(guī)程打下基礎(chǔ)。在工程中一般研究的鐵碳合金狀態(tài)圖實(shí)際上都是鐵與滲碳體兩組元構(gòu)般研究的鐵碳合金狀態(tài)圖實(shí)際上都是鐵與滲碳體兩組元構(gòu)成的狀態(tài)圖，如圖成的狀態(tài)圖，如圖1-191-19所示。所示。 鋼：鋼：含碳量小于含碳量小于2.11%的鐵碳合金；的鐵碳合金； 鑄鐵：鑄鐵：含碳量大于含碳量大于2.11%的鐵碳合金。的鐵碳合金。 圖圖1-19 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖ll+

9、aaf+aff+ppp+fe3ciip+fe3cii+lda+fe3ciia+fe3cii+ldldldl+fe3cild+fe3cild+fe3ci 相圖上的特性線和點(diǎn)如下：相圖上的特性線和點(diǎn)如下： 2）aecfaecf線（固相線）線（固相線）。當(dāng)合金冷卻到此線時(shí)，金屬液全。當(dāng)合金冷卻到此線時(shí)，金屬液全部結(jié)晶為固相，在此線以下區(qū)域?yàn)楣滔唷２拷Y(jié)晶為固相，在此線以下區(qū)域?yàn)楣滔唷?1）acdacd線（液相線）線（液相線）。當(dāng)金屬液冷卻到此線時(shí)開始結(jié)晶，。當(dāng)金屬液冷卻到此線時(shí)開始結(jié)晶，在此線以上區(qū)域?yàn)橐合?。在此線以上區(qū)域?yàn)橐合唷?由于圖中左上角部分在實(shí)用中用處不大，故不予分析。由于圖中左上角部分在實(shí)

10、用中用處不大，故不予分析。3）a a點(diǎn)點(diǎn)。純鐵的熔點(diǎn)（。純鐵的熔點(diǎn)（153815380 0c c）。）。4 4）d d點(diǎn)點(diǎn)。滲碳體的熔點(diǎn)（。滲碳體的熔點(diǎn)（122712270 0c c）。）。 5 5）c c點(diǎn)點(diǎn)。共晶點(diǎn)，溫度。共晶點(diǎn)，溫度114811480 0c c，成分，成分4.3%c4.3%c。6.69%c32.11%c4.3%cc11484.3%ccfealdl06 6）ecfecf線（共晶線）線（共晶線）。含碳量在。含碳量在2.11%2.11%6.69%6.69%的鐵碳合金，的鐵碳合金，冷卻到此線時(shí)（冷卻到此線時(shí)（11481148度），將發(fā)生共晶反應(yīng)，同時(shí)結(jié)晶出度），將發(fā)生共晶反應(yīng)，同

11、時(shí)結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的共晶混合物萊氏體。奧氏體和滲碳體的共晶混合物萊氏體。 7 7）eses線線。是碳在。是碳在 中的溶解度曲線，中的溶解度曲線，e e點(diǎn)表示在點(diǎn)表示在114811480 0c c時(shí)碳在時(shí)碳在 中的最大溶解度為中的最大溶解度為2.11%2.11%。隨著溫度降。隨著溫度降低，溶解度下降，即含碳量大于低，溶解度下降，即含碳量大于0.77%0.77%的奧氏體冷卻過(guò)程的奧氏體冷卻過(guò)程中都將從奧氏體中析出滲碳體（次生滲碳體），常稱為中都將從奧氏體中析出滲碳體（次生滲碳體），常稱為a acmcm線線fefe8 8）gsgs線線。 是冷卻過(guò)程不同含碳量的奧氏體中析出鐵素體的是冷卻過(guò)程不同含

12、碳量的奧氏體中析出鐵素體的轉(zhuǎn)變線，常稱為轉(zhuǎn)變線，常稱為a a3 3線。線。共晶：共晶：指合金在一定的條件指合金在一定的條件( (溫度、成分溫度、成分) )下，下，由液體合金中同時(shí)結(jié)晶出兩種不同的晶體，由液體合金中同時(shí)結(jié)晶出兩種不同的晶體，而形成一種特殊的共晶體組織的轉(zhuǎn)變。而形成一種特殊的共晶體組織的轉(zhuǎn)變。即即 1010）pskpsk線（共析線）。線（共析線）。 含碳量在含碳量在0.02%0.02%6.69%6.69%的鐵碳合的鐵碳合金，冷卻到此線時(shí)（金，冷卻到此線時(shí)（7277270 0c c），將發(fā)生共析反應(yīng)，從奧氏），將發(fā)生共析反應(yīng)，從奧氏體中同時(shí)結(jié)晶出鐵素體和滲碳體的共析混合物珠光體。即體

13、中同時(shí)結(jié)晶出鐵素體和滲碳體的共析混合物珠光體。即a a1 1線。線。 9 9）s s點(diǎn)。共析點(diǎn)，點(diǎn)。共析點(diǎn)，溫度溫度7277270 0c c，成分，成分0.77%0.77%。共析轉(zhuǎn)變：共析轉(zhuǎn)變：指合金在一定條件下，由一種固相轉(zhuǎn)變成兩指合金在一定條件下，由一種固相轉(zhuǎn)變成兩個(gè)固相的機(jī)械混合物的過(guò)程。個(gè)固相的機(jī)械混合物的過(guò)程。 即：即： 6.69%c30.02%c0.77%c7270.77%ccfefpa0 c口訣 縱標(biāo)溫度橫成分 六點(diǎn)六線六組織 海平面上三燕飛 兩兩相加夾組織 海平面：psk線共析線 三燕飛：1）雄燕acd2）雌燕aecf、3）子燕gse六點(diǎn)特性點(diǎn)符特性點(diǎn)符號(hào)號(hào)溫度溫度/cc（%

14、%）含義含義a a153815380 0熔點(diǎn)：純鐵的熔點(diǎn)熔點(diǎn)：純鐵的熔點(diǎn)c c114811484.34.3共晶點(diǎn)：發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變共晶點(diǎn)：發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變l4.3l4.3ld(a2.11%+fe3cld(a2.11%+fe3c共晶共晶) )d d122712276.696.69熔點(diǎn)：滲碳體的熔點(diǎn)熔點(diǎn)：滲碳體的熔點(diǎn)e e114811482.112.11碳在碳在-fe-fe中的最大溶解度點(diǎn)中的最大溶解度點(diǎn)g g9129120 0同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)s s7277270.770.77共析點(diǎn)：發(fā)生共析轉(zhuǎn)變共析點(diǎn)：發(fā)生共析轉(zhuǎn)變a0.77%a0.77%p(f0.0218%+fe3cp(f0.0218%+f

15、e3c共析共析) )p p7277270.02180.0218碳在碳在-fe-fe中的最大溶解度點(diǎn)中的最大溶解度點(diǎn)q q室溫室溫0.00080.0008室溫下碳在室溫下碳在-fe-fe中的溶解度中的溶解度六線主要特性線 （1）ac線 液體向奧氏體轉(zhuǎn)變的開始線。即：la。（2）cd線 液體向滲碳體轉(zhuǎn)變的開始線。即：lfe3c。 acd線統(tǒng)稱為液相線，在此線之上合金全部處于液相狀態(tài)，用符號(hào)l表示。（3）ae線 液體向奧氏體轉(zhuǎn)變的終了線。（4）ecf水平線 共晶線。aecf線統(tǒng)稱為固相線，液體合金冷卻至此線全部結(jié)晶為固體，此線以下為固相區(qū)。（5）es線 又稱acm線，是碳在奧氏體中的溶解度曲線。即：

16、lfe3c。（6）gs線 又稱a3線，（7）gp線 奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的終了線。（8）psk水平線 共析線（727），又稱a1線。（9）pq線 碳在鐵素體中的溶解度曲線。六組織 三個(gè)單相： 1）鐵素體f 2）奧氏體a 3）滲碳體fe3c 二種機(jī)械混合物 1）珠光體（鐵素體和滲碳體） 2）萊氏體（高溫ld奧氏體和滲碳體：低溫ld珠珠光體與滲碳體光體與滲碳體） 液相l(xiāng)鋼中的雜質(zhì)元素及合金元素 硅：有益元素，使鋼硬度、強(qiáng)度、彈性均有提高，但塑性、韌性降低； 錳：有益元素，提高鋼材的強(qiáng)度和硬度； 硫：有害雜質(zhì)元素，鋼的熱脆性 磷：有害雜質(zhì)元素，冷脆性； 氧、氫、氮：氧化物嚴(yán)重降低鋼的疲勞強(qiáng)度；氫脆；氮

17、與鐵素體作用的藍(lán)脆現(xiàn)象。合金元素在鋼中的作用 合金元素對(duì)鋼中基本相的影響； 合金鐵素體的固溶強(qiáng)化和合金碳化物的彌散強(qiáng)化； 合金元素對(duì)鐵碳合金圖的影響；合金元素一般使s點(diǎn)和e點(diǎn)左移，s點(diǎn)左移，使合金鋼共析點(diǎn)的含碳量降低（wc0.77%)。e點(diǎn)左移，使e點(diǎn)的含碳量小于2.11%）。 合金元素對(duì)鋼熱處理的影響合金鋼加熱時(shí)晶粒一般不易長(zhǎng)大，淬透性及回火穩(wěn)定性顯著提高。2.3.3 鐵碳合金的組織轉(zhuǎn)變鐵碳合金的組織轉(zhuǎn)變 工業(yè)純鐵工業(yè)純鐵 含碳量小于含碳量小于0.0218%0.0218%的鐵碳合金，的鐵碳合金， 鋼鋼 含碳量在含碳量在0.0218%0.0218%2.11%2.11%的鐵碳合金，的鐵碳合金，

18、共析鋼共析鋼 含碳量等于含碳量等于0.77%0.77%， 亞共析鋼亞共析鋼 含碳量小于含碳量小于0.77%0.77%， 過(guò)共析鋼過(guò)共析鋼 含碳量位于含碳量位于0.77%0.77%2.11%2.11%， 白口鑄鐵白口鑄鐵 含碳量在含碳量在2.11%6.69%的鐵碳合金的鐵碳合金 共晶白口鑄鐵共晶白口鑄鐵 含碳量等于含碳量等于4.3% ， 亞共晶白口鑄鐵亞共晶白口鑄鐵 含碳量位于含碳量位于2.11%4.3% 過(guò)共晶白口鑄鐵過(guò)共晶白口鑄鐵 含碳量位于含碳量位于4.3%6.69% 圖圖1-19 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖fldll+aaf+af+ppp+fe3ciip+fe3cii+lda+fe3cii

19、a+fe3cii+ldldl+fe3cild+fe3cild+fe3ci1. 鋼的結(jié)晶過(guò)程鋼的結(jié)晶過(guò)程 為方便起見，按照鐵碳合金的分類，為方便起見，按照鐵碳合金的分類，把相圖分為鋼和白口鐵兩部分；如圖把相圖分為鋼和白口鐵兩部分；如圖1-20為經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化的鋼的鐵碳合金相圖。下面為經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化的鋼的鐵碳合金相圖。下面分析其結(jié)晶過(guò)程：分析其結(jié)晶過(guò)程：1）共析鋼）共析鋼（如圖（如圖i號(hào)合金）的結(jié)晶過(guò)程號(hào)合金）的結(jié)晶過(guò)程cfefpaall3727ttt0321c 其室溫組織為其室溫組織為珠光體珠光體，為層片狀組，為層片狀組織，具有較高的強(qiáng)度織，具有較高的強(qiáng)度 =800mpa，硬度，硬度hbs=230,塑性較低

20、塑性較低 =12%。b圖圖1-20 鋼的鐵碳合金相圖鋼的鐵碳合金相圖0.772.11c%2）亞共析鋼）亞共析鋼（如圖（如圖ii號(hào)合金）的結(jié)晶過(guò)程號(hào)合金）的結(jié)晶過(guò)程faaall321tttcfefpf3727t04c 其室溫組織為其室溫組織為鐵素體加珠光體鐵素體加珠光體，其顯，其顯微組織微組織如圖如圖1-21a；其性能介于鐵素體和珠；其性能介于鐵素體和珠光體之間；隨含碳量升高，珠光體量增多，光體之間；隨含碳量升高，珠光體量增多，故強(qiáng)度硬度增加，塑性韌性下降。故強(qiáng)度硬度增加，塑性韌性下降。3）過(guò)共析鋼）過(guò)共析鋼（如圖（如圖iii號(hào)合金）的結(jié)晶過(guò)程號(hào)合金）的結(jié)晶過(guò)程ii3tttcfeaaall321

21、cfefpcfe3ii3727t04c其室溫組織為其室溫組織為滲碳體加珠光體滲碳體加珠光體，其顯微組，其顯微組織織如圖如圖1-21b；隨含碳量升高，滲碳體量；隨含碳量升高，滲碳體量增多，故硬度增加，韌性下降。增多，故硬度增加，韌性下降。圖圖1-20 鋼的鐵碳合金相圖鋼的鐵碳合金相圖0.772.11c%圖圖1-21a 亞共析鋼顯微組織亞共析鋼顯微組織圖圖1-21b 過(guò)共析鋼顯微組織過(guò)共析鋼顯微組織 鑄鐵根據(jù)含碳量的不同可分為共晶白鑄鐵根據(jù)含碳量的不同可分為共晶白口鑄鐵（口鑄鐵（4.3%c）、亞共晶白口鑄鐵）、亞共晶白口鑄鐵（ 4.3%c）；其簡(jiǎn)化的鐵碳合金相圖如）；其簡(jiǎn)化的鐵碳合金相圖如圖圖1-

22、22所示，下面分別分析其結(jié)晶過(guò)程。所示，下面分別分析其結(jié)晶過(guò)程。2. 白口鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程白口鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程圖圖1-22 生鐵的鐵碳合金相圖生鐵的鐵碳合金相圖2.114.36.690c1）共晶白口鑄鐵）共晶白口鑄鐵（如圖（如圖v）的結(jié)晶過(guò)程）的結(jié)晶過(guò)程cfecfealdcfealdl3ii3tt3t211 cfecfepld3ii3727t02c其室溫組織為其室溫組織為萊氏體萊氏體。 其室溫組織為珠光體加萊氏體。顯其室溫組織為珠光體加萊氏體。顯微組織微組織如圖如圖1-23a。圖圖1-22 生鐵的鐵碳合金相圖生鐵的鐵碳合金相圖2.114.36.690c2）亞共晶白口鑄鐵）亞共晶白口鑄鐵（如圖（如圖

23、iv）的結(jié)晶過(guò)程的結(jié)晶過(guò)程cfealdaall3tt21cfecfealdcfea3ii3ii3tt32 cfecfepldcfep3ii3ii3t33）過(guò)共晶白口鑄鐵）過(guò)共晶白口鑄鐵（如圖（如圖iiv）的結(jié)晶過(guò)程）的結(jié)晶過(guò)程i33ti3tcfcfealdcfll21eei33ii3ttcfecfecfeald32 i33ii3tcfecfecfepld3 其室溫組織為滲碳體加萊氏體。顯其室溫組織為滲碳體加萊氏體。顯微組織微組織如圖如圖1-23b。圖圖1-23a 亞共晶白口生鐵的亞共晶白口生鐵的 室溫組織室溫組織圖圖1-23b 過(guò)共晶白口生鐵的室溫組織過(guò)共晶白口生鐵的室溫組織2.3.4 鐵碳合

24、金相圖的應(yīng)用鐵碳合金相圖的應(yīng)用 (1)(1)為選材提供成分依據(jù)（選材一般原則為選材提供成分依據(jù)（選材一般原則p43p43） fe- fe3c相圖反映了鐵碳合金組織和性能隨成分的變化規(guī)律。這樣，就可以根據(jù)零件的工作條件和性能要求來(lái)合理的選擇材料。例如，橋梁、船舶、車輛及各種建筑材料，需要塑性、韌性好的材料，可選用低碳鋼（c =0.1%0.25%）；對(duì)工作中承受沖擊載荷和要求較高強(qiáng)度的各種機(jī)械零件，希望強(qiáng)度和韌性都比較好，可選用中碳鋼（c =0.25%0.65%）；制造各種切削工具、模具及量具時(shí)，需要高的硬度、而耐磨性，可選用高碳鋼（c =0.77%1.44%）。對(duì)于形狀復(fù)雜的箱體、機(jī)器底座等，選

25、用熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好的鑄鐵材料。a a）在鑄造生產(chǎn)上的應(yīng)用）在鑄造生產(chǎn)上的應(yīng)用由由fe- fe3c相圖可見，共晶成分的鐵碳合金熔點(diǎn)相圖可見，共晶成分的鐵碳合金熔點(diǎn)低，結(jié)晶溫度范圍最小，具有良好的鑄造性能。低，結(jié)晶溫度范圍最小，具有良好的鑄造性能。因此，在鑄造生產(chǎn)中，經(jīng)常選用接近共晶成分的因此，在鑄造生產(chǎn)中，經(jīng)常選用接近共晶成分的鑄鐵。鑄鐵。 根據(jù)相圖可以知道各種成分的鋼和鑄鐵的結(jié)晶溫根據(jù)相圖可以知道各種成分的鋼和鑄鐵的結(jié)晶溫度，可確定合金的澆注溫度，知道合金的凝固溫度，可確定合金的澆注溫度，知道合金的凝固溫度范圍，判斷流動(dòng)性以及縮孔、縮松的傾向。共度范圍，判斷流動(dòng)性以及縮孔、縮松的傾向。共晶成分

26、的合金，結(jié)晶溫度較低，偏析較小，流動(dòng)晶成分的合金，結(jié)晶溫度較低，偏析較小，流動(dòng)性好，因而鑄造合金的成分常選用接近共晶成分。性好，因而鑄造合金的成分常選用接近共晶成分。 2.3.4 鐵碳合金相圖的應(yīng)用鐵碳合金相圖的應(yīng)用 2.3.4 鐵碳合金相圖的應(yīng)用鐵碳合金相圖的應(yīng)用 b).b).在鍛壓生產(chǎn)上的應(yīng)用在鍛壓生產(chǎn)上的應(yīng)用 鋼在室溫時(shí)組織為兩相混合物，塑性較差，變形困難。而奧氏體的強(qiáng)度較低，塑性較好，便于塑性變形。因此在進(jìn)行鍛壓和熱軋加工時(shí)，要把坯料加熱到奧氏體狀態(tài)。加熱溫度不宜過(guò)高，以免鋼材氧化燒損嚴(yán)重，但變形的終止溫度也不宜過(guò)低，過(guò)低的溫度除了增加能量的消耗和設(shè)備的負(fù)擔(dān)外，還會(huì)因塑性的降低而導(dǎo)致開

27、裂。所以，各種碳鋼較合適的鍛軋加熱溫度范圍是：始鍛軋溫度為固相線以下100200；終鍛軋溫度為750850。對(duì)過(guò)共析鋼，則選擇在psk線以上某一溫度，以便打碎網(wǎng)狀二次滲碳體。 鋼中有奧氏體組織時(shí)，塑性好，變形是抗力低，便于塑性變形，故常選擇單相奧氏體區(qū)域的適當(dāng)溫度范圍。 2.3.4 鐵碳合金相圖的應(yīng)用鐵碳合金相圖的應(yīng)用 c c）. .在焊接生產(chǎn)上的應(yīng)用在焊接生產(chǎn)上的應(yīng)用 焊接時(shí)，由于局部區(qū)域（焊縫）被快速加熱，所以從焊縫到母材各區(qū)域的溫度是不同的，由fe- fe3c相圖可知，溫度不同，冷卻后的組織性能就不同，為了獲得均勻一致的組織和性能，就需要在焊接后采用熱處理方法加以改善。 d).d).在熱

28、處理方面的應(yīng)用在熱處理方面的應(yīng)用 從fe- fe3c相圖知，鐵碳合金在固態(tài)加熱或冷卻過(guò)程中均有相的變化，所以鋼和鑄鐵可以進(jìn)行有相變的退火、正火、淬火和回火等熱處理。此外，奧氏體有溶解碳和其它合金元素的能力，而且溶解度隨溫度的提高而增加，這就是鋼可以進(jìn)行滲碳和其它化學(xué)熱處理的緣故。 相圖反映了不同成分的合金在緩慢加熱或冷卻時(shí)，所發(fā)生的組織轉(zhuǎn)變溫度，是制訂熱處理工藝的依據(jù)。思考題：思考題：1.1.何謂奧氏體、鐵素體、滲碳體、珠光體、萊氏體，它何謂奧氏體、鐵素體、滲碳體、珠光體、萊氏體，它們的性能如何？們的性能如何？2.2.試簡(jiǎn)述鐵碳合金狀態(tài)圖中試簡(jiǎn)述鐵碳合金狀態(tài)圖中c c點(diǎn)、點(diǎn)、s s點(diǎn)、點(diǎn)、ec

29、fecf線、線、pskpsk線、線、eses線和線和gsgs線的物理含義。線的物理含義。3.3.試分析含碳試分析含碳0.4%c0.4%c、0.77%c0.77%c、1.0%c1.0%c、3.0%c3.0%c、4.3%c4.3%c和和5.0%c5.0%c的合金在極緩慢冷卻時(shí)組織的轉(zhuǎn)變過(guò)程，并指出其的合金在極緩慢冷卻時(shí)組織的轉(zhuǎn)變過(guò)程，并指出其室溫組織。室溫組織。 第第4節(jié)節(jié) 常用工程材料常用工程材料2.4.1 2.4.1 常用工程材料的分類常用工程材料的分類 工工程程 材材料料金屬材料金屬材料碳素鋼碳素鋼合金鋼合金鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼碳素工具鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼合金工具鋼特

30、殊性能鋼特殊性能鋼鑄鐵：灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、可鍛鑄鐵鑄鐵：灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、可鍛鑄鐵有色金屬：銅合金、鋁合金等有色金屬：銅合金、鋁合金等非金屬材料非金屬材料高分子材料：塑料、橡膠、復(fù)合材料等高分子材料：塑料、橡膠、復(fù)合材料等陶瓷材料：普通瓷、氧化鋁陶瓷、氧化硅陶瓷、碳化硅陶陶瓷材料：普通瓷、氧化鋁陶瓷、氧化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硼陶瓷瓷、氮化硼陶瓷鋼鋼2.4.2.1 2.4.2.1 碳素鋼分類碳素鋼分類和牌號(hào)和牌號(hào)1 1）按鋼的含碳量分類：）按鋼的含碳量分類： 低碳鋼低碳鋼 中碳鋼中碳鋼 高碳鋼高碳鋼 %25. 0%04. 0cw%6 . 0%25. 0cwcw%6 . 0

31、2 2）按鋼的質(zhì)量分類）按鋼的質(zhì)量分類：有害雜質(zhì)硫、磷的含量：有害雜質(zhì)硫、磷的含量普通碳素鋼普通碳素鋼 優(yōu)質(zhì)碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼 高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼 %050. 0 %,045. 0spww%035. 0 %,035. 0spww%030. 0 %,035. 0spww2.4.2 常用金屬材料常用金屬材料1.分類分類3 3）按用途分為：按用途分為： 碳素結(jié)構(gòu)鋼：碳素結(jié)構(gòu)鋼： 制造各種機(jī)器零件及工程構(gòu)件，大都是低碳制造各種機(jī)器零件及工程構(gòu)件，大都是低碳鋼、中碳鋼，屬普通鋼、中碳鋼，屬普通碳素鋼或優(yōu)質(zhì)碳素鋼。碳素鋼或優(yōu)質(zhì)碳素鋼。 碳素工具鋼：碳素工具鋼： 制造各種刃具、量具和模具等，大都是高

32、碳制造各種刃具、量具和模具等，大都是高碳鋼，屬優(yōu)質(zhì)鋼或高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。鋼，屬優(yōu)質(zhì)鋼或高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。4 4）按冶煉時(shí)脫氧程度的不同分類）按冶煉時(shí)脫氧程度的不同分類沸騰鋼：不脫氧的鋼；沸騰鋼：不脫氧的鋼；鎮(zhèn)靜鋼：完全脫氧鋼；鎮(zhèn)靜鋼：完全脫氧鋼；半鎮(zhèn)靜鋼：半脫氧鋼。半鎮(zhèn)靜鋼：半脫氧鋼。 5）按金相組織分）按金相組織分亞共析鋼、共析鋼、過(guò)共析鋼。亞共析鋼、共析鋼、過(guò)共析鋼。2.2.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 含碳量在含碳量在0.06%0.06% 0.38%0.38%之間，硫、磷含量較高，在供應(yīng)之間，硫、磷含量較高，在供應(yīng)狀態(tài)下使用，不需熱處理。常用于一般工程結(jié)構(gòu)及普通零件。狀態(tài)下使用，不需熱處理。常用于一

33、般工程結(jié)構(gòu)及普通零件。其牌號(hào)（表示方法）由代表屈服點(diǎn)的字母其牌號(hào)（表示方法）由代表屈服點(diǎn)的字母q q、屈服點(diǎn)的數(shù)值、屈服點(diǎn)的數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)質(zhì)量等級(jí)符號(hào)(a(a、b b、c c、d)d)和脫氧方法符號(hào)和脫氧方法符號(hào)(f(f、b b、z z、tz)tz)組成。如組成。如q235-aq235-af f，表示其屈服點(diǎn)為，表示其屈服點(diǎn)為235mpa235mpa，質(zhì)量等級(jí)為，質(zhì)量等級(jí)為a a級(jí)，沸騰鋼。級(jí)，沸騰鋼。3.3.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 按化學(xué)成分和力學(xué)性能供應(yīng)，雜質(zhì)含量少，表面質(zhì)量、按化學(xué)成分和力學(xué)性能供應(yīng)，雜質(zhì)含量少，表面質(zhì)量、組織結(jié)構(gòu)的均勻性較好，需經(jīng)熱處理，用于重要的零件。其組織

34、結(jié)構(gòu)的均勻性較好，需經(jīng)熱處理，用于重要的零件。其牌號(hào)采用兩位數(shù)字來(lái)表示，表示該鋼號(hào)的平均含碳量的萬(wàn)分牌號(hào)采用兩位數(shù)字來(lái)表示，表示該鋼號(hào)的平均含碳量的萬(wàn)分之幾。根據(jù)含錳量不同分為普通含錳量（之幾。根據(jù)含錳量不同分為普通含錳量（0.25%0.25% 0.8%0.8%）和）和較高含錳量（較高含錳量（0.75%0.75% 1.2%1.2%）兩種，后者加）兩種，后者加“mnmn”，如，如2020鋼為鋼為含碳含碳0.2%0.2%，65mn65mn為含碳為含碳0.65%0.65%，較高含錳量。，較高含錳量。2.4.2.2 2.4.2.2 合金鋼分類和牌號(hào)合金鋼分類和牌號(hào) 1. 分類分類合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合

35、金工具鋼合金工具鋼特殊性能鋼特殊性能鋼建筑及工程用鋼或構(gòu)件用鋼建筑及工程用鋼或構(gòu)件用鋼機(jī)器制造用鋼機(jī)器制造用鋼滲碳鋼滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼彈簧鋼滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼刃具鋼刃具鋼模具鋼模具鋼量具鋼量具鋼不銹鋼不銹鋼耐熱鋼耐熱鋼耐磨鋼耐磨鋼磁鋼磁鋼1）按用途分）按用途分:2 2）按合金元素含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）分：）按合金元素含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）分：3 3）按所含合金元素種類分為：）按所含合金元素種類分為：鉻鋼、錳鋼、鎳鋼、鉻錳鋼、鉻鋼、錳鋼、鎳鋼、鉻錳鋼、硅錳鋼等。硅錳鋼等。4 4）按金相組織分為：）按金相組織分為：珠光體鋼、馬氏體鋼、貝氏體鋼、奧珠光體鋼、馬氏體鋼、貝氏體鋼、奧氏體鋼。氏體鋼。 低合金

36、鋼（合金元素總含量低合金鋼（合金元素總含量10%）2 2. .合金合金結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)鋼鋼1 1）低合金結(jié)構(gòu)鋼。）低合金結(jié)構(gòu)鋼。 q+q+ +質(zhì)量等級(jí)符號(hào)，如質(zhì)量等級(jí)符號(hào)，如q345cq345c；q q表示屈服點(diǎn)的表示屈服點(diǎn)的“屈屈”，345345表示屈服點(diǎn)數(shù)值，表示屈服點(diǎn)數(shù)值，c c表示質(zhì)量表示質(zhì)量等級(jí)，有等級(jí)，有a a、b b、c c、d d、e e五個(gè)等級(jí)。五個(gè)等級(jí)。 2 2）合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼。 數(shù)字?jǐn)?shù)字+ +化學(xué)元素符號(hào)化學(xué)元素符號(hào)+ +數(shù)字?jǐn)?shù)字，前面數(shù)字，前面數(shù)字表示鋼的平均含碳量，以萬(wàn)分之幾表示，后面數(shù)字表示表示鋼的平均含碳量，以萬(wàn)分之幾表示，后面數(shù)字表示該合金元素的平均含量，以百分之

37、幾表示，但低于該合金元素的平均含量，以百分之幾表示，但低于1.5%1.5%時(shí)不標(biāo)。若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在最后加時(shí)不標(biāo)。若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼在最后加“a a”字，字，如如60si2mn60si2mn，滾動(dòng)軸承鋼，滾動(dòng)軸承鋼，gcr15simngcr15simn。4 4. .特殊性能鋼特殊性能鋼 特殊性能鋼特殊性能鋼牌號(hào)為牌號(hào)為數(shù)字?jǐn)?shù)字+ +化學(xué)元素符號(hào)化學(xué)元素符號(hào)+ +數(shù)字?jǐn)?shù)字。前面數(shù)。前面數(shù)字表示鋼的平均含碳量，以千分之幾表示，但當(dāng)平均含碳字表示鋼的平均含碳量，以千分之幾表示，但當(dāng)平均含碳量小于等于量小于等于0.03%0.03%時(shí)標(biāo)為時(shí)標(biāo)為0000，小于等于，小于等于0.08%0.08%時(shí)標(biāo)為時(shí)標(biāo)為0 0

38、，如如2cr132cr13。 3.3.合金工具鋼合金工具鋼 合金工具鋼牌號(hào)為合金工具鋼牌號(hào)為數(shù)字?jǐn)?shù)字+ +化學(xué)元素符號(hào)化學(xué)元素符號(hào)+ +數(shù)字。前面數(shù)字。前面數(shù)字表示鋼的平均含碳量，以千分之幾表示，但高于數(shù)字表示鋼的平均含碳量，以千分之幾表示，但高于1.0%1.0%時(shí)不標(biāo)，高速鋼例外，其低于時(shí)不標(biāo)，高速鋼例外，其低于1.0%1.0%時(shí)也不標(biāo)，其余時(shí)也不標(biāo)，其余同合金結(jié)構(gòu)鋼，如同合金結(jié)構(gòu)鋼，如5crmnmo5crmnmo。 1. 1.鑄鐵鑄鐵 鑄鐵鑄鐵含碳量大于含碳量大于2.11%2.11%的鐵碳合金，一般含碳量的鐵碳合金，一般含碳量2.5%2.5% 4.0%4.0%，含有較多的硅、錳、硫、磷等雜

39、質(zhì)。，含有較多的硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)。 根據(jù)碳在鑄鐵中的存在形態(tài)可分為：根據(jù)碳在鑄鐵中的存在形態(tài)可分為： 1）白口鑄鐵。）白口鑄鐵。即生鐵即生鐵,碳除少量溶于鐵素體外，絕大部分碳除少量溶于鐵素體外，絕大部分以滲碳體形式存在，其斷口呈銀白色。特點(diǎn)是硬和脆，難以滲碳體形式存在，其斷口呈銀白色。特點(diǎn)是硬和脆，難以加工，但耐磨。一般不直接用來(lái)制造機(jī)器零件，常用作以加工，但耐磨。一般不直接用來(lái)制造機(jī)器零件，常用作煉鋼原料或制造可鍛鑄鐵件。煉鋼原料或制造可鍛鑄鐵件。 2 2）灰鑄鐵。）灰鑄鐵。碳主要以自由狀態(tài)的片狀石墨碳主要以自由狀態(tài)的片狀石墨形態(tài)存在，如圖形態(tài)存在，如圖1-241-24，斷口為暗灰色。強(qiáng)

40、，斷口為暗灰色。強(qiáng)度低，塑性差，但易切削，減摩消振性好，度低，塑性差，但易切削，減摩消振性好，且鑄造性能好，應(yīng)用最廣泛。且鑄造性能好，應(yīng)用最廣泛。 圖圖1-24片狀石墨片狀石墨2.4.2.3 2.4.2.3 鑄鐵和鑄鋼鑄鐵和鑄鋼 3 3）可鍛鑄鐵。）可鍛鑄鐵。碳主要以團(tuán)絮狀石墨形態(tài)存碳主要以團(tuán)絮狀石墨形態(tài)存在，如圖在，如圖1-251-25，因而有較高的塑性和韌性。，因而有較高的塑性和韌性。用于受沖擊和振動(dòng)的薄壁小件?？慑戣T鐵用于受沖擊和振動(dòng)的薄壁小件?？慑戣T鐵由白口鑄鐵經(jīng)高溫退火處理獲得。由白口鑄鐵經(jīng)高溫退火處理獲得。 圖圖1-25 團(tuán)絮狀石墨團(tuán)絮狀石墨4 4）球墨鑄鐵。）球墨鑄鐵。 鐵液在澆

41、注前經(jīng)球化處理，鐵液在澆注前經(jīng)球化處理，碳大部分或全部以自由狀態(tài)的球狀石墨存碳大部分或全部以自由狀態(tài)的球狀石墨存在，如圖在，如圖1-261-26，有時(shí)出現(xiàn)少量團(tuán)絮狀。強(qiáng)，有時(shí)出現(xiàn)少量團(tuán)絮狀。強(qiáng)度、塑性均高于可鍛鑄鐵，抗拉強(qiáng)度甚至度、塑性均高于可鍛鑄鐵，抗拉強(qiáng)度甚至高于碳鋼。高于碳鋼。 圖圖1-26球狀石墨球狀石墨2.2.鑄鋼鑄鋼1 1）鑄鋼件。）鑄鋼件。將鋼液直接鑄成零件毛坯，以后不再進(jìn)行鍛造將鋼液直接鑄成零件毛坯，以后不再進(jìn)行鍛造的鋼件。常用于要求較高而復(fù)雜的零件。的鋼件。常用于要求較高而復(fù)雜的零件。 2 2）含碳量。）含碳量。 鑄造碳鋼的含碳量在鑄造碳鋼的含碳量在0.20%0.20% 0.

42、60%0.60%之間，含之間，含碳量太高則塑性差，易冷裂，硫、磷含量在碳量太高則塑性差，易冷裂，硫、磷含量在0.040%0.040%以下。以下。 3 3）牌號(hào)。）牌號(hào)?！皕g+zg+兩組數(shù)字兩組數(shù)字”表示，數(shù)字分別表示最低屈服表示，數(shù)字分別表示最低屈服點(diǎn)和最低抗拉強(qiáng)度的值。如點(diǎn)和最低抗拉強(qiáng)度的值。如zg200-400zg200-400 。2.4.2.4 有色金屬有色金屬 純銅的性能特點(diǎn)：純銅的性能特點(diǎn)：具有很高的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，僅次于銀；化具有很高的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，僅次于銀；化學(xué)穩(wěn)定性高，抗大氣腐蝕性好，無(wú)磁性，塑性好，但強(qiáng)度低。學(xué)穩(wěn)定性高，抗大氣腐蝕性好，無(wú)磁性，塑性好，但強(qiáng)度低。 工業(yè)生產(chǎn)中通常稱

43、鐵和鐵基合金為黑色金屬，而把工業(yè)生產(chǎn)中通常稱鐵和鐵基合金為黑色金屬，而把鐵和鐵基合金以外的金屬稱為有色金屬。鐵和鐵基合金以外的金屬稱為有色金屬。1.銅及銅合金銅及銅合金 銅及其合金是人類應(yīng)用最早的金屬，目前工業(yè)上使銅及其合金是人類應(yīng)用最早的金屬，目前工業(yè)上使用的主要有工業(yè)純銅、黃銅、青銅。用的主要有工業(yè)純銅、黃銅、青銅。 1）工業(yè)純銅。）工業(yè)純銅。 純銅呈玫瑰紅色，因表面經(jīng)常形成一層紫純銅呈玫瑰紅色，因表面經(jīng)常形成一層紫紅色的氧化物，俗稱紅色的氧化物，俗稱紫銅，電解銅紫銅，電解銅。其熔點(diǎn)為。其熔點(diǎn)為108310830 0c c，密，密度為度為8.96g/cm8.96g/cm3 3，為面心立方晶

44、格。，為面心立方晶格。 牌號(hào)牌號(hào)：工業(yè)純銅工業(yè)純銅牌牌號(hào)為號(hào)為t+t+順序號(hào)，順序號(hào)，共有共有t1,t2, t3,t4t1,t2, t3,t4；序號(hào)越大，純度越低。序號(hào)越大，純度越低。 2 2）黃銅。）黃銅。 黃銅黃銅以鋅為主要合金元素的銅基合金。它具有良以鋅為主要合金元素的銅基合金。它具有良好的力學(xué)性能、加工成形性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，價(jià)格較低，好的力學(xué)性能、加工成形性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，價(jià)格較低，是重有色金屬中應(yīng)用最廣的金屬材料。可分為普通和特殊黃是重有色金屬中應(yīng)用最廣的金屬材料。可分為普通和特殊黃銅兩類，按加工方式分為壓力加工黃銅和鑄造黃銅銅兩類，按加工方式分為壓力加工黃銅和鑄造黃銅。 壓力加

45、工普通黃銅壓力加工普通黃銅：也叫二元黃銅，是：也叫二元黃銅，是cu-zncu-zn二元合金。二元合金。根據(jù)含鋅量分為（小于根據(jù)含鋅量分為（小于39%39%）單相（）單相（ ）黃銅、（）黃銅、（39%-45%39%-45%）雙相（雙相（ ）黃銅；）黃銅； 相是鋅溶于銅中的固溶體，溶解相是鋅溶于銅中的固溶體，溶解度隨溫度的下降而增大，為面心立方晶格，塑性好，可冷度隨溫度的下降而增大，為面心立方晶格，塑性好，可冷熱加工。熱加工。 相是以電子化合物相是以電子化合物cuzncuzn為基的固溶體，室溫下為基的固溶體，室溫下較脆，但加熱到較脆，但加熱到4504500 0c c以上時(shí)，塑性良好。其性能隨鋅含量

46、以上時(shí)，塑性良好。其性能隨鋅含量增加，起初強(qiáng)度塑性提高，而后由于出現(xiàn)了增加，起初強(qiáng)度塑性提高，而后由于出現(xiàn)了 相，強(qiáng)度繼相，強(qiáng)度繼續(xù)升高，但塑性下降，直至全部為續(xù)升高，但塑性下降，直至全部為 相時(shí)，強(qiáng)度塑性急劇相時(shí)，強(qiáng)度塑性急劇下降，如圖下降，如圖1-27所示。其牌號(hào)為所示。其牌號(hào)為h+銅的名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)，如銅的名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)，如h62。而。而h70、h68又稱為三七黃銅，因強(qiáng)度高，塑性好常又稱為三七黃銅，因強(qiáng)度高，塑性好常用來(lái)制作槍彈殼和炮彈筒，有用來(lái)制作槍彈殼和炮彈筒，有“彈殼黃銅彈殼黃銅”之稱。之稱。 壓力加工特殊黃銅壓力加工特殊黃銅：在銅：在銅鋅二元合金的基礎(chǔ)上加入其它鋅二元合金的基礎(chǔ)上加

47、入其它合金元素組成的多元合金。常合金元素組成的多元合金。常加入硅、鉛、鋁、錳等，稱為加入硅、鉛、鋁、錳等，稱為硅黃銅、鉛黃銅，鋁黃銅。鉛硅黃銅、鉛黃銅，鋁黃銅。鉛能改善切削加工性能，提高耐能改善切削加工性能，提高耐磨性，故鉛黃銅用于鐘表零件，磨性，故鉛黃銅用于鐘表零件，硅能顯著提高黃銅的機(jī)械性能、硅能顯著提高黃銅的機(jī)械性能、耐蝕性，具良好鑄造性能，用耐蝕性，具良好鑄造性能，用于船舶及化工零件。其牌號(hào)為于船舶及化工零件。其牌號(hào)為h+主加元素符號(hào)主加元素符號(hào)+銅及各銅及各合金元素的名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)，合金元素的名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)，如如hpb59-1。b圖圖1-27 黃銅的機(jī)械性能與含鋅量的關(guān)系黃銅的機(jī)械性能與

48、含鋅量的關(guān)系 鑄造黃銅：鑄造黃銅：采用鑄造方法來(lái)生產(chǎn)的黃銅。其代號(hào)為采用鑄造方法來(lái)生產(chǎn)的黃銅。其代號(hào)為zcu+zcu+合金元素合金元素1 1的化學(xué)符號(hào)及其名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)的化學(xué)符號(hào)及其名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)+ +合金元素合金元素2 2級(jí)級(jí)其 名 義 質(zhì) 量 分 數(shù)其 名 義 質(zhì) 量 分 數(shù) + + ， 如， 如 z c u z n 3 8z c u z n 3 8（zh62),zcuzn40pb2(zhpb59-1)zh62),zcuzn40pb2(zhpb59-1)。3）青銅）青銅。 除黃銅、白銅以外的銅合金均稱為青銅。工業(yè)上除黃銅、白銅以外的銅合金均稱為青銅。工業(yè)上常用的有錫青銅、鋁青銅、鈹青銅等。一般

49、都有高的耐蝕性、常用的有錫青銅、鋁青銅、鈹青銅等。一般都有高的耐蝕性、較高的導(dǎo)電導(dǎo)熱性及良好的切削加工性。分為較高的導(dǎo)電導(dǎo)熱性及良好的切削加工性。分為壓力加工青銅壓力加工青銅和鑄造青銅和鑄造青銅兩類。前者的代號(hào)為兩類。前者的代號(hào)為q+q+第一個(gè)主加元素的化學(xué)符第一個(gè)主加元素的化學(xué)符號(hào)及其名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)號(hào)及其名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)- -數(shù)字（其它合金元素的名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)字（其它合金元素的名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)），如數(shù)），如qsn4-3qsn4-3表示含錫表示含錫4%4%，含鋅，含鋅3%3%，后者的代號(hào)為，后者的代號(hào)為zcu+zcu+合合金元素金元素1 1的化學(xué)符號(hào)及其名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)的化學(xué)符號(hào)及其名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)+ +合金元素

50、合金元素2 2及其名義及其名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)+ +如如zcusn10zn2.zcusn10zn2. 錫青銅：錫青銅：以錫為主要添加元素的銅基合金。耐蝕、耐以錫為主要添加元素的銅基合金。耐蝕、耐磨、強(qiáng)度高、彈性好，常用牌號(hào)有磨、強(qiáng)度高、彈性好，常用牌號(hào)有qsn4-3qsn4-3等，用于彈簧、等，用于彈簧、軸瓦、襯套等耐磨零件。軸瓦、襯套等耐磨零件。 鋁青銅：鋁青銅：以鋁為主要合金元素的銅基合金。它有良好以鋁為主要合金元素的銅基合金。它有良好的力學(xué)性能，耐蝕、耐磨，有良好的鑄造性能，受沖擊無(wú)的力學(xué)性能，耐蝕、耐磨，有良好的鑄造性能，受沖擊無(wú)火花。常用牌號(hào)有火花。常用牌號(hào)有qal9-4qal9-4

51、，qal5qal5等，用于軸套、齒輪、蝸等，用于軸套、齒輪、蝸輪、管路配件等。輪、管路配件等。 鈹青銅：鈹青銅：以鈹為主要合金元素的銅基合金。有很高的以鈹為主要合金元素的銅基合金。有很高的強(qiáng)度、硬度疲勞極限和彈性極限，耐蝕、耐熱、無(wú)磁性、強(qiáng)度、硬度疲勞極限和彈性極限，耐蝕、耐熱、無(wú)磁性、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好，受沖擊無(wú)火花，冷熱加工，鑄造性能均好。導(dǎo)電導(dǎo)熱性好，受沖擊無(wú)火花，冷熱加工，鑄造性能均好。常用牌號(hào)有常用牌號(hào)有qbe2qbe2，主要用于制作高級(jí)精密的彈性元件，如，主要用于制作高級(jí)精密的彈性元件，如彈簧、膜片。特殊要求的耐磨零件，如鐘表的齒輪和發(fā)條，彈簧、膜片。特殊要求的耐磨零件，如鐘表的齒輪和發(fā)

52、條，高速高溫高壓下的軸承、襯套。高速高溫高壓下的軸承、襯套。 2.2.鋁及鋁合金鋁及鋁合金 1 1）工業(yè)純鋁。）工業(yè)純鋁。 其熔點(diǎn)為其熔點(diǎn)為660.37660.370 0c c，密度為，密度為2.7g/cm2.7g/cm3 3，為面，為面心立方晶格，呈銀白色。強(qiáng)度（心立方晶格，呈銀白色。強(qiáng)度（=80=80100mpa100mpa）和硬度）和硬度(20hbs)(20hbs)很低，塑性很低，塑性(=80%)(=80%)很高，有良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性。工很高，有良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性。工業(yè)純鋁為業(yè)純鋁為l1-l7l1-l7，其順序數(shù)越大，純度越低。，其順序數(shù)越大，純度越低。2 2）鋁合金鋁合金。 由于純鋁的強(qiáng)度

53、低，不宜作承力結(jié)構(gòu)材料，由于純鋁的強(qiáng)度低，不宜作承力結(jié)構(gòu)材料，向純鋁中加入適量的硅、銅、鎂、鋅、錳等元素，通過(guò)固向純鋁中加入適量的硅、銅、鎂、鋅、錳等元素，通過(guò)固溶強(qiáng)化，沉淀硬化及組織強(qiáng)化，而得到的高強(qiáng)度合金。溶強(qiáng)化，沉淀硬化及組織強(qiáng)化，而得到的高強(qiáng)度合金。 鋁合金的分類：鋁合金的分類：根據(jù)鋁合金的成分以及生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，根據(jù)鋁合金的成分以及生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，鋁合金可分為形變鋁合金和鑄造鋁合金。鋁合金的一般類鋁合金可分為形變鋁合金和鑄造鋁合金。鋁合金的一般類型相圖如圖型相圖如圖1-281-28所示，在所示，在d d點(diǎn)以左的合金，在加熱到點(diǎn)以左的合金，在加熱到dfdf線以線以上時(shí)，得到單相固溶體組織，

54、塑性好，適于壓力加工，故上時(shí)，得到單相固溶體組織，塑性好，適于壓力加工，故稱形變鋁合金；成分在稱形變鋁合金；成分在f f點(diǎn)以左的合金，冷卻時(shí)組織不隨溫點(diǎn)以左的合金，冷卻時(shí)組織不隨溫度變化，故不能熱處理強(qiáng)化，因而稱為熱處理不能強(qiáng)化鋁度變化，故不能熱處理強(qiáng)化，因而稱為熱處理不能強(qiáng)化鋁合金；在合金；在d d點(diǎn)以右為鑄造鋁合金。點(diǎn)以右為鑄造鋁合金。 形變鋁合金：形變鋁合金：在加熱時(shí)能在加熱時(shí)能形成單相的固溶體，塑性很好，形成單相的固溶體，塑性很好，適于冷熱壓力加工的鋁合金。適于冷熱壓力加工的鋁合金。又可分為：熱處理不能強(qiáng)化的又可分為：熱處理不能強(qiáng)化的鋁合金和熱處理能強(qiáng)化的鋁合鋁合金和熱處理能強(qiáng)化的鋁合

55、金。金。圖圖1-28鋁合金狀態(tài)圖的一般類型鋁合金狀態(tài)圖的一般類型 鑄造鋁合金：鑄造鋁合金：含有低熔點(diǎn)的共晶體，液態(tài)流動(dòng)性較高，含有低熔點(diǎn)的共晶體，液態(tài)流動(dòng)性較高，適于鑄造的鋁合金。它具有良好的力學(xué)性能，抗蝕性及良適于鑄造的鋁合金。它具有良好的力學(xué)性能，抗蝕性及良好的工藝性能。而且生產(chǎn)工藝較為簡(jiǎn)便，成本較低。用途好的工藝性能。而且生產(chǎn)工藝較為簡(jiǎn)便，成本較低。用途較廣。其合金代號(hào)為較廣。其合金代號(hào)為zl+zl+三位數(shù)字，第一位為合金系，三位數(shù)字，第一位為合金系，1 1位位鋁硅系，鋁硅系，2 2位鋁銅系，位鋁銅系，3 3位鋁鎂系，位鋁鎂系，4 4位鋁鋅系，后兩位為順位鋁鋅系，后兩位為順序號(hào)。序號(hào)。2

56、.4.3 2.4.3 非金屬材料非金屬材料 通常認(rèn)為除金屬材料以外的材料都是非金屬材料，主通常認(rèn)為除金屬材料以外的材料都是非金屬材料，主要有高分子材料、陶瓷材料要有高分子材料、陶瓷材料 。1.1.塑料塑料 塑料塑料以有機(jī)合成樹脂為主，加入適量的添加劑，在以有機(jī)合成樹脂為主，加入適量的添加劑，在一定溫度和壓力作用下加工成形的玻璃態(tài)高分子材料。一定溫度和壓力作用下加工成形的玻璃態(tài)高分子材料。 塑料的組成：塑料的組成：合成樹脂和某些添加劑。合成樹脂和某些添加劑。 樹脂：樹脂：它是低分子化合物經(jīng)聚合反應(yīng)形成的高分子化合它是低分子化合物經(jīng)聚合反應(yīng)形成的高分子化合物，是塑料的主要成分。其種類、性質(zhì)、含量等

57、對(duì)塑料的性物，是塑料的主要成分。其種類、性質(zhì)、含量等對(duì)塑料的性能起決定作用。塑料多以樹脂來(lái)命名。能起決定作用。塑料多以樹脂來(lái)命名。 添加劑：添加劑：是在塑料中，有目的加入的某些固態(tài)物質(zhì)，是在塑料中，有目的加入的某些固態(tài)物質(zhì)，以彌補(bǔ)樹脂自身性能的不足。以彌補(bǔ)樹脂自身性能的不足。 1 1）填料，為增加塑料的強(qiáng)度而加入的，如木粉、高嶺）填料，為增加塑料的強(qiáng)度而加入的，如木粉、高嶺土、石墨等。土、石墨等。 2 2）增塑劑，使大分子鏈的距離拉開，降低分子間的作）增塑劑，使大分子鏈的距離拉開，降低分子間的作用力，增加柔順性，如甲酸酯類化合物。用力，增加柔順性，如甲酸酯類化合物。 3 3）固化劑，在高聚物中

58、生成橫跨鏈，使分子交聯(lián)，樹）固化劑，在高聚物中生成橫跨鏈，使分子交聯(lián)，樹脂由線型結(jié)構(gòu)變成體型結(jié)構(gòu)，如乙二胺。脂由線型結(jié)構(gòu)變成體型結(jié)構(gòu)，如乙二胺。 4 4）穩(wěn)定劑，又稱防老化劑，一般加入量在千分之幾，）穩(wěn)定劑，又稱防老化劑，一般加入量在千分之幾，防止過(guò)早老化的作用，如硬脂酸鈣。防止過(guò)早老化的作用，如硬脂酸鈣。 5 5）其它，按性能要求加入一定量的潤(rùn)滑劑、染料、）其它，按性能要求加入一定量的潤(rùn)滑劑、染料、發(fā)泡劑、阻燃劑等。發(fā)泡劑、阻燃劑等。 塑料的分類塑料的分類： 1 1）按熱性能分為熱塑性塑料和熱固性塑料。）按熱性能分為熱塑性塑料和熱固性塑料。 熱塑性塑料熱塑性塑料：加熱軟化，可熔成粘稠狀的液體

59、，冷卻：加熱軟化，可熔成粘稠狀的液體，冷卻時(shí)硬化成所需的形狀。再加熱時(shí)又重新軟化。如聚氯乙烯，時(shí)硬化成所需的形狀。再加熱時(shí)又重新軟化。如聚氯乙烯，聚酰胺等。聚酰胺等。 熱固性塑料熱固性塑料：樹脂受熱先軟化，繼續(xù)加熱又硬固化，：樹脂受熱先軟化，繼續(xù)加熱又硬固化，大分子由線型結(jié)構(gòu)變成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，固化后加熱則不再大分子由線型結(jié)構(gòu)變成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，固化后加熱則不再軟化。如酚醛塑料。軟化。如酚醛塑料。 2 2）按應(yīng)用范圍分：通用塑料、工程塑料、特種塑料。）按應(yīng)用范圍分：通用塑料、工程塑料、特種塑料。 2.2.橡膠橡膠 橡膠橡膠是指在很寬的溫度范圍（是指在很寬的溫度范圍（-50-50 1501500 0

60、c c），均處），均處于高彈態(tài)，在很小的力作用下可發(fā)生很大的彈性變形，于高彈態(tài)，在很小的力作用下可發(fā)生很大的彈性變形，外力去除后能瞬間恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)的經(jīng)過(guò)硫化，并加入外力去除后能瞬間恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)的經(jīng)過(guò)硫化，并加入了配合劑的高分子材料。了配合劑的高分子材料。 橡膠的組成：橡膠的組成：生產(chǎn)中把未經(jīng)硫化的天然膠與合成膠生產(chǎn)中把未經(jīng)硫化的天然膠與合成膠稱為生膠，硫化后的膠稱為橡膠。為提高橡膠制品的性稱為生膠，硫化后的膠稱為橡膠。為提高橡膠制品的性能，常添加各種配合劑。能，常添加各種配合劑。 1 1）硫化劑。）硫化劑。使生膠分子相互交聯(lián)成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，天然使生膠分子相互交聯(lián)成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，天然橡膠中常加硫