《機械工程材料》-機械工業(yè)出版社-第3版 內(nèi)容總結(jié)

1、機械工程材料機械工業(yè)出版社第3版目錄第一章 機械零件的失效分析第二章 碳鋼第三章 鋼的熱處理第四章 合金鋼第五章 鑄鐵第六章 有色金屬及其合金第七章 高分子材料第八章 陶瓷材料第九章 復(fù)合材料第十章 功能材料第十一章 材料改性新技術(shù)第十二章 零件的選材及工藝路線第十三章 工程材料在典型機械和生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用第一章 機械零件的失效分析第一節(jié) 零件在常溫靜載下的過量變形失效：零件若失去設(shè)計要求的效能變形：材料在外力作用下產(chǎn)生的形狀或尺寸的變化彈性變形：能夠恢復(fù)的變形塑性變形：不能恢復(fù)的變形一、工程材料在靜拉伸時的應(yīng)力-應(yīng)變行為1.低碳鋼的應(yīng)力-應(yīng)變行為變形過程：彈性變形、屈服塑性變形、均勻塑性變形

2、、不均勻集中塑性變形2.其他類型材料的應(yīng)力-應(yīng)變行為純金屬脆性材料高彈性材料二、靜載性能指標(biāo)1.剛度和強度指標(biāo)（1）剛度 指零（構(gòu)）件在受力時抵抗彈性變形的能力單向拉伸（或壓縮）時：E=/= ，即EA=F/純剪切時：G=/= ，即GA=F/彈性模量E（或切變模量G）是表征材料剛度的性能指標(biāo)（2）強度指材料抵抗變形或斷裂的能力指標(biāo)有：比例極限p，彈性極限e，屈服強度s，抗拉強度b，斷裂強度k2.彈性和塑性指標(biāo)（1）彈性指材料彈性變形大小彈性能u：應(yīng)力-應(yīng)變曲線下面彈性變形階段部分所包圍的面積u=ee=（2）塑性指材料斷裂前發(fā)生塑性變形的能力斷后伸長率： 斷面收縮率： 越大，材料塑性越好3.硬度指

3、標(biāo)表征材料軟硬程度的一種性能布氏硬度HBW（硬質(zhì)合金球為壓頭）洛氏硬度HRC（錐角為120°的金剛石圓錐體為壓頭）維氏硬度HV（錐角為136°的金剛石四棱錐體為壓頭）三、過量變形失效零件的最大彈性變形量l或（扭轉(zhuǎn)角）必須小于許可的彈性變形量。即ll或材料的彈性模量E(或切變模量G)越高，零件的彈性變形量越小，剛度越好通常材料的熔點越高，彈性模量也越高彈性模量對溫度很敏感，隨溫度升高而降低第二節(jié) 零件在靜載荷沖擊載荷下的斷裂一、 韌斷和脆斷的基本概念韌性斷裂:斷裂前發(fā)生明顯宏觀塑性變形脆性斷裂：斷裂前不發(fā)生塑性變形斷裂過程均包含裂紋形成和擴展兩個階段二、 沖擊韌性及衡量指標(biāo)A

4、K 、aK沖擊韌性：材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的能力沖擊吸收功AK，單位J沖擊韌度aK=AK/FK ，單位J·cm-2 。 FK為斷口處截面積材料的沖擊吸收功隨試驗溫度降低而降低（低溫脆性現(xiàn)象）三、 斷裂韌性及衡量指標(biāo) KIC斷裂韌度KIC ，材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展的能力。單位MPa·m1/2或MN·m-3/2裂紋尖端應(yīng)力場強度因子KI、零件裂紋半長度a、零件工作應(yīng)力之間的關(guān)系：KI=Ya1/2Y=12，為零件中裂紋的幾何因子。當(dāng)KIKIC時，零件發(fā)生低應(yīng)力脆性斷裂當(dāng)KIKIC時，零件安全可靠KI =KIC，是零件發(fā)生低應(yīng)力脆性斷裂的臨界條件最大承載

5、能力 c=零件允許存在的裂紋最大尺寸2acac =( KIC/Y)2四、 影響脆斷的因素因素有：加載方式、材料本質(zhì)、溫度、加載速度、應(yīng)力集中及零件尺寸1.加載方式和材料本質(zhì)零件在外力作用下，內(nèi)部個點應(yīng)力狀態(tài)可用三個主應(yīng)力表示。1>2>3max=(1-3)/2max=1-v(2+3)v為泊松比軟性系數(shù) =max/max越大，應(yīng)力狀態(tài)越軟，脆斷傾向越小。2.溫度和加載速度3.應(yīng)力集中4.零件尺寸零件截面積尺寸越大，越易發(fā)生脆斷。第三節(jié) 零件在交變載荷下的疲勞斷裂一、疲勞的基本概念疲勞斷裂：零件在交變載荷下經(jīng)過較長時間的工作而發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。二、疲勞斷口的特征三階段：裂紋形成、擴展和最后

6、斷裂斷口形貌：疲勞源區(qū)、疲勞裂紋擴咱區(qū)、最后斷裂區(qū)三、疲勞抗力指標(biāo)及其影響因素第四節(jié) 零件磨損失效基本類型：粘著磨損、磨粒磨損、腐蝕磨損、麻點磨損（即接觸疲勞）第五節(jié) 零件的腐蝕失效高溫氧化腐蝕、電化學(xué)腐蝕、應(yīng)力腐蝕第二章 碳鋼第一節(jié) 純鐵的組織和性能一、純鐵的結(jié)晶1.過冷現(xiàn)象和過冷度過冷現(xiàn)象：實際結(jié)晶過程中，實際開始結(jié)晶溫度Tn總是低于理論結(jié)晶溫度To的現(xiàn)象。過冷度T=To-Tn冷卻速度越大，過冷度越大2.結(jié)晶過程形核與長大二、純鐵的晶體結(jié)構(gòu)1.晶體結(jié)構(gòu)的基本概念晶體結(jié)構(gòu)類型：體心立方結(jié)構(gòu)、面心立方結(jié)構(gòu)、密排六方結(jié)構(gòu)2.晶體缺陷點缺陷、線缺陷、面缺陷3.純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變液態(tài) 15

7、38 -Fe體心立方 1394 -Fe面心立方 912-Fe體心立方鐵素體：碳溶于-Fe中形成的間隙固溶體奧氏體：碳溶于-Fe中形成的間隙固溶體第三節(jié) Fe-Fe3C相圖相圖：表示合金在緩慢冷卻的平衡狀態(tài)下相或組織與溫度、成分間關(guān)系的圖形符號 溫度 wc(%) 說明A 1538 0 純鐵熔點B 1495 0.53 包晶反應(yīng)時液態(tài)合金的濃度C 1148 4.30 共晶點，D 1227 6.69 滲碳體熔點（計算值）E 1148 2.11 碳在-Fe中的最大溶解度F 1148 6.69 滲碳體G 912 0 -Fe-Fe同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點（A3）H 1495 0.09 碳在-Fe中的最大溶解度J 14

8、95 0.17 包晶點K 727 6.69 滲碳體N 1394 0 -Fe-Fe同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點（A4）P 727 0.0218 碳在-Fe中的最大溶解度S 727 0.77 共析點Q 室溫 0.0008 碳在-Fe中的溶解度(1)包晶轉(zhuǎn)變（HJB線）H+LBJ 1495(2)共晶轉(zhuǎn)變（ECF線）LcE+Fe3C 1148Ld萊氏體E+Fe3C(3)共析轉(zhuǎn)變（PSK線）sp+Fe3C 727P珠光體p+Fe3C典型鐵碳合金結(jié)晶過程1）工業(yè)純鐵（wc<0.0218%）鐵素體和少量三次滲碳體2)鋼（wc為0.02182.11%）亞共析鋼（wc<0.77%）鐵素體和珠光體共析鋼（wc=0.

9、77%）珠光體過共析鋼（wc>0.77%）珠光體和二次滲碳體3)白口鑄鐵（wc為2.11%6.69%）壓共晶白口鑄鐵（wc<4.3%）珠光體、二次滲碳體和萊氏體共晶白口鑄鐵（wc=4.3%）萊氏體過共晶白口鑄鐵（wc>4.3%）一次滲碳體和萊氏體第六節(jié) 壓力加工對鋼組織和性能的影響一、冷壓力加工對鋼組織和性能的影響組織變化：各晶粒會被拉長或壓扁為細條或纖維狀，稱為纖維組織。滲碳體阻礙變形。性能變化：硬度、強度升高，塑性、韌性降低。（加工硬化）二、冷變形鋼在加熱過程中組織和性能的變化隨加熱溫度升高：（1）回復(fù)去應(yīng)力退火（2）再結(jié)晶內(nèi)應(yīng)力完全消除。再結(jié)晶退火（3）晶粒長大三、熱壓

10、力加工對鋼組織和性能的影響1.熱加工與冷加工的區(qū)別熱加工：高于再結(jié)晶溫度的壓力加工冷加工：低于再結(jié)晶溫度的壓力加工2.熱壓力加工鋼的組織和性能鋼的熱加工是在奧氏體狀態(tài)下進行的，晶粒細小，鋼中夾雜物會沿變形方向分布成“流線”，縱向力學(xué)性能顯著大于橫向。第七節(jié) 碳鋼的分類、牌號及用途1.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q+數(shù)字一般不經(jīng)熱處理Q195、Q215、Q235薄板、鋼筋、焊接鋼管，用于橋梁、建筑等結(jié)構(gòu)，制造普通鉚釘、螺釘、螺母Q255、Q275 軋制成型鋼、條鋼、鋼板作結(jié)構(gòu)件，連桿、齒輪、聯(lián)軸器、銷2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 兩位數(shù)字一般要經(jīng)過熱處理08、08F、10、10F，冷軋成薄板。儀表外殼、汽車和拖拉機上

11、的冷沖壓件，如汽車車身、拖拉機駕駛室。15、20、25，活塞銷、樣板30、35、40、45、50，（淬火+高溫回火）軸類零件，如40、45鋼常用于汽車、拖拉機的曲軸、連桿、一般機床主軸、機床齒輪等55、60、65 ，（淬火+中溫回火）彈簧3.碳素工具鋼 T+數(shù)字熱處理（淬火+低溫回火）第三章 鋼的熱處理第一節(jié) 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變用鋁脫氧的鋼為本質(zhì)細晶粒鋼，用Si、Mn脫氧為本質(zhì)粗晶粒鋼鋼加熱時缺陷：過熱、氧化、脫碳本質(zhì)粗晶粒鋼：有些鋼的奧氏體晶粒隨加熱溫度升高會迅速長大本質(zhì)細晶粒鋼：有寫鋼的奧氏體晶粒不容易長大，加熱到更高溫度時才開始迅速長大。第二節(jié) 奧氏體轉(zhuǎn)變圖馬氏體：轉(zhuǎn)變在連續(xù)冷卻過程中在M

12、sMf溫度范圍內(nèi)進行的。奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖，奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖，臨界冷卻速度：v臨冷卻速度線恰好與奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖中的轉(zhuǎn)變開始線相切，表示奧氏體在冷卻時中途不發(fā)生轉(zhuǎn)變，而直接轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織的最小冷卻速度。第三節(jié) 鋼的普通熱處理一、退火將工件加熱到臨界點以上或在臨界點以下某一溫度保溫一定時間后，以十分緩慢的冷卻速度進行冷卻1.完全退火加熱至AC3以上3050，保溫一定時間后十分緩慢地冷卻至500以下，然后空冷。室溫下組織：鐵素體，珠光體目的：改善組織，細化晶粒，降低硬度，改善切削加工性2.球化退火加熱至AC1以上3050，保溫一定時間后十分緩慢地冷卻至600以下，然后空冷。得到組織：球狀珠光體

13、目的:降低硬度，改善切削加工性，并為淬火做準(zhǔn)備3.去應(yīng)力退火緩慢加熱至500650，保溫一段時間，緩慢冷卻至200以下，然后空冷組織和性能無明顯變化，殘留應(yīng)力得到松弛二、正火加熱至AC3或Accm以上3080，保溫后，空冷。與退火區(qū)別：冷卻速度較快，組織較細，目的：細化組織，適當(dāng)提高硬度和強度三、淬火加熱至AC1或AC3以上3050，保溫一定時間后快速冷卻，以獲得馬氏體（或下貝氏體）。目的：獲得馬氏體（或下貝氏體）淬火冷卻速度必須大于臨界冷卻速度v臨淬火方法：單液淬火法、雙夜淬火法、分級淬火法、等溫淬火法淬透性：鋼在淬火時獲得淬硬層深度大小的能力淬透性測定：臨界直徑法、頂端淬火法影響淬透性的因

14、素：臨界冷卻速度v臨，奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖位置越靠右，則v臨越小，淬透性越大。淬透性最好的碳鋼是共析鋼四、回火將淬火鋼重新加熱至A1點以下某一溫度，保溫一定時間后冷卻至室溫目的：降低淬火鋼的脆性，減小或消除內(nèi)應(yīng)力，使組織趨于穩(wěn)定并獲得所需力學(xué)性能（1）低溫回火 150250得到 回火馬氏體組織M回,高硬度和高耐磨性，內(nèi)應(yīng)力和脆性降低應(yīng)用于工模具和滾動軸承，滲碳和表面淬火的零件（2）中文回火 350500得到 回火托氏體T回，具有一定的韌性和高的彈性極限及屈服強度各類彈簧（3）高溫回火 500650 （調(diào)質(zhì)處理）得到 回火索氏體S回，適當(dāng)?shù)膹姸?，足夠的塑性和韌性，良好的綜合力學(xué)性能軸、齒輪、連桿、螺

15、栓第四節(jié) 鋼的表面熱處理一、表面淬火將工件表面快速加熱到奧氏體區(qū)，在熱量尚未傳到心部時立即迅速冷卻，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二、表面化學(xué)熱處理 “表硬心韌”1.滲碳使工件熱處理后表面具有高的硬度和耐磨性，而心部具有一定的強度和較高的韌性固體滲碳、液體滲碳、氣體滲碳鍛造正火機械加工滲碳淬火低溫回火精加工成品2.滲氮提高工作表面硬度，耐磨性，疲勞強度和耐蝕性以及熱硬性滲氮后不再進行淬火、回火處理鍛造退火（或回火）粗加工調(diào)質(zhì)半精加工去應(yīng)力退火粗磨滲氮精磨（或研磨）成品3.碳氮共滲第五節(jié) 鋼的特種熱處理一、真空熱處理二、可控氣氛熱處理三、形變熱處理第四章 合金

16、鋼第一節(jié) 概述一、合金元素在鋼中的作用1.合金元素改善鋼的熱處理工藝性能（1）細化奧氏體晶粒（2）提高淬透性（3）提高回火抗力，產(chǎn)生二次硬化，防止第二類回火脆性回火抗力：淬火鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力2.合金元素提高鋼的使用性能（1）合金元素使鋼得到強化固溶強化，第二相強化，細晶強化（2）合金元素使鋼獲得特殊性能1）形成穩(wěn)定的單相組織2）形成致密氧化膜和金屬間化合物二、合金鋼的分類及牌號1.合金結(jié)構(gòu)鋼牌號：數(shù)字+合金元素符號+數(shù)字前面數(shù)字表示鋼的平均碳的質(zhì)量分數(shù)的萬分數(shù)后面數(shù)字表示合金元素平均質(zhì)量分數(shù)的百分數(shù)，當(dāng)合金元素的平均質(zhì)量分數(shù)<1.5%時，牌號中只標(biāo)明合金元素，而不標(biāo)含量。

17、例如：wc為0.37%0.44%、wCr為0.8%1.1%，牌號40Grwc為0.57%0.65%，wSi為1.5%2.0%，wMn為0.6%0.9%，牌號60Si2Mn高碳鉻軸承鋼：牌號前標(biāo)G，后面數(shù)字表示平均鉻的質(zhì)量分數(shù)的千分數(shù)例如：GCr15的鋼平均wCr為1.5%含S、P量較低（wS<0.02%、wp<0.03%）的高級優(yōu)質(zhì)鋼，牌號最后加A例如：38CrMoAlA低合金剛強度結(jié)構(gòu)鋼，牌號：Q+數(shù)字+質(zhì)量等級（A、B、C、D、E）例如：Q345E表示屈服點345MPa的E級低合金剛強度結(jié)構(gòu)鋼2.合金工具鋼牌號：數(shù)字+合金元素符號+數(shù)字前面數(shù)字表示平均碳的質(zhì)量分數(shù)的千分數(shù)，如果

18、wC1%時不標(biāo)例如：9Mn2V，其wC為0.9%，CrWMn，其wC>1.0%但高速鋼例外，平均wC<1%時也不標(biāo)例如：wC為0.7%0.8%，wW為17.5%19.0%，wCr為3.8%4.4%、wV為1.0%1.4%的高速鋼牌號W18Cr4V3.特殊性能鋼牌號表示與合金鋼相同。但當(dāng)鋼中wC0.03% 及wC0.08%時，在牌號前分別加00、0例如：00Gr18Ni10其wC0.03% ，0Gr18其wC0.08%低合金鋼：合金元素總質(zhì)量分數(shù)5%中合金鋼：合金元素總質(zhì)量分數(shù)5%10%高合金鋼：合金元素總質(zhì)量分數(shù)>10%第二節(jié) 合金結(jié)構(gòu)鋼低合金剛強度結(jié)構(gòu)鋼、合金滲碳鋼、合金調(diào)

19、質(zhì)鋼、合金彈簧鋼、高碳軸承鋼一、低合金剛強度結(jié)構(gòu)鋼碳含量較低（wC0.2%）性能特點：良好的塑性和韌性，及焊接性能、較高強度、良好的耐大氣腐蝕性熱處理：通常在熱軋空冷后使用，有時在焊接后進行一次正火處理后使用，其組織為鐵素體+珠光體。牌號：Q295（09MnV、09MnNb、09Mn2、12Mn）橋梁、車輛、容器、油罐Q345(12MnV、14MnNb、16Mn、16MnRE、18Nb)橋梁、車輛、船舶、壓力容器、建筑結(jié)構(gòu)Q390(15MnV、15MnTi、16MnNb)橋梁、船舶、起重設(shè)備、壓力容器Q420(15MnVN、14MnVTiRE)橋梁、高壓容器、大型船舶、電站設(shè)備、管道Q460中

20、溫高壓容器（<120）、鍋爐、石油化工高壓厚壁容器（<100）二、合金滲碳鋼碳含量較低，wC 為0.10%0.25%較高的強度和韌性，較好的淬透性，優(yōu)良的工藝性能牌號：（1）低淬透性合金滲碳鋼20Mn2、20MnV、20Cr、20Crv用于制造尺寸較小的零件，小齒輪、活塞銷（2）中淬透性合金滲碳鋼20CrMn、20CrMnTi、20MnTiB、20CrMnMo用于制造承受高速、中速、沖擊和在劇烈摩擦條件下工作的零件，汽車、拖拉機的變速箱齒輪、離合器（3）高淬透性合金滲碳鋼18Cr2Ni4WA用于制造大截面、高負荷以及要求高耐磨性及良好韌性的重要零件，飛機、坦克的曲軸、齒輪及內(nèi)燃機車

21、的主動牽引齒輪熱處理一般都是滲碳后直接進行淬火和低溫回火。三、合金調(diào)質(zhì)鋼指經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理（淬火+高溫回火）后使用的中碳合金結(jié)構(gòu)鋼wC為0.25%0.50%有足夠的強度和塑性、韌性，具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能牌號：（1）低淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼40Cr、40MnB用于制造截面尺寸較小或載荷較小的零件，連桿螺栓、機床主軸、內(nèi)燃機曲軸（2）中淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼35CrMo、38CrSi用于制造截面尺寸較大、載荷較大的零件，火車發(fā)動機曲軸、連桿（3）高淬透性合金調(diào)質(zhì)鋼38CrMoAlA、40CrNiMoA用于制造截面尺寸大、載荷大的零件，精密機床主軸、汽輪機主軸、航空發(fā)動機曲軸、連桿熱處理：淬火+高溫回火組織：回火

22、索氏體四、合金彈簧鋼淬透性好、耐回火性好、脫碳敏感性小、具有高的彈性極限、屈服強度、抗拉強度和屈強比及較高的疲勞強度與足夠的塑性、韌性牌號：（1）含Si、Mn元素的合金彈簧鋼60Si2Mn用于制造截面尺寸25mm的彈簧，汽車、拖拉機、火車的板彈簧和螺旋彈簧（2）含Cr、V元素的合金彈簧鋼50CrVA用于制造截面尺寸30mm、并在350400溫度下工作的重載彈簧，閥門彈簧、內(nèi)燃機的氣閥彈簧熱處理：淬火+中溫回火。組織：回火托氏體熱處理后常采用噴丸處理（1）冷成形彈簧截面尺寸<10mm的小型彈簧，鐘表、儀表中螺旋彈簧、發(fā)條、彈簧片，壓縮機直流閥閥片及閥彈簧工藝路線：冷拉（冷軋）鋼絲（鋼帶）或

23、淬火+中溫回火鋼絲（鋼帶）冷卷（冷沖壓）成形去應(yīng)力退貨成品（2）熱成形彈簧截面尺寸>10mm的大型彈簧或形狀復(fù)雜的彈簧，汽車、拖拉機、火車的板彈簧和螺旋彈簧工藝路線：扁鋼（圓鋼）下料加熱壓彎（卷繞）成形淬火+中溫回火噴丸成品五、軸承鋼wC為0.95%1.05%，wCr為0.35%1.95%具有高的硬度和高的彈性極限及高的接觸疲勞和適當(dāng)?shù)捻g性，并具有一定的耐蝕能力牌號：（1）高碳鉻軸承鋼GCr4、GCr15淬透性低，用于制作中、小型滾動軸承及冷沖模、量具、絲杠GCr15SiMn、GCr15SiMo、GCr18Mo淬透性高，用于制作大型滾動軸承（2）高碳無鉻軸承鋼GMnMoVRE、GSiMo

24、MnV性能與用途與GCr15相同熱處理：滾動軸承的加工工藝路線：軋制或鍛造球化退火機加工淬火低溫回火磨削成品 冷處理 時效 時效六、超高強度鋼b>1500MPa的鋼有著與鋁合金相近的比強度，足夠的耐熱性，一定的塑性、沖擊韌性、斷裂韌性、良好的切削性能、焊接性能、價格低于鈦合金牌號：（1）低合金超高強度鋼主要用于制造飛機上一些符合很大的零件，如主起落架的支柱、輪叉、機翼主梁（2）中合金超高強度鋼制造超音速飛機中承受中溫的強力構(gòu)件、軸類和螺栓等零件（3）高合金超高強度鋼馬氏體時效鋼火箭發(fā)動機殼體與機匣、空間運載工具的扭力棒懸掛體、高壓容器等第三節(jié) 合金工具鋼一、工具的服役條件1.刃具用來進行

25、切削加工的工具車刀、鉸刀、刨刀、鉆頭2.模具用于進行壓力加工的工具分冷作模具和熱作模具兩大類3.量具機械加工過程中控制加工精度的測量工具卡尺、千分尺、螺旋測微器、量塊、塞尺及樣板二、常用合金工具鋼及其熱處理合金工具鋼分為：高碳低合金工具鋼，高碳高合金工具鋼、中碳合金工具鋼1.高碳低合金工具鋼淬透性和耐回火性與韌性均比碳素工具鋼好預(yù)先熱處理：球化退火。最終熱處理：淬火+低溫回火如果要求工具尺寸穩(wěn)定，還需增加冷處理和時效處理2.高碳高合金工具鋼優(yōu)異的淬透性、耐回火性、熱硬性、耐磨性（1）高速鋼用于制造高速切削刀具的鋼種預(yù)先熱處理為球化退火最終熱處理為淬火+高溫回火W18Cr4V ,W6Mo5Cr4

26、V2 （2）高鉻鋼制作承受重負荷、形狀復(fù)雜、要求變形小、耐磨性高、熱硬性好的模具材料淬火和回火工藝有兩種：1）低溫淬火及低溫回火2）高溫淬火及高溫回火3.中碳合金工具鋼制造熱作模具，如熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模5CrNiMo ,5CrMnMo ,3Cr2W8V三、新型合金工具鋼1.基體鋼2.冷作模具鋼3.熱作模具鋼第四節(jié) 特殊性能鋼指具有特殊物理、化學(xué)、力學(xué)性能的鋼種不銹鋼、耐熱鋼、低溫鋼、耐磨鋼一、不銹鋼和鎳基耐蝕合金1.常用不銹鋼及熱處理（1）馬氏體型不銹鋼淬透性好，只在氧化性介質(zhì)中有較好的耐蝕性1Cr13、2Cr13、調(diào)質(zhì)處理3Cr13、4Cr13、9Cr18淬火低溫回火（2）鐵素體型不銹

27、鋼耐蝕性、塑性、焊接性均優(yōu)于馬氏體不銹鋼，但強度偏低0Cr13、1Cr17、1Cr28退火或正火（3）奧氏體型不銹鋼高的耐蝕性，還有高的塑性、低溫韌性、加工硬化能力與良好的焊接性能0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti缺點：容易產(chǎn)生晶間腐蝕（4）奧氏體-鐵素體型不銹鋼雙相不銹鋼較好的耐蝕性，較高的抗應(yīng)力腐蝕能力、抗晶間腐蝕能力及良好的焊接性能1Cr21Ni5Ti、1Cr17Mn9Ni3Mo3Cu2N、1Cr18Mn10Ni5Mo3N（5）沉淀硬化型不銹鋼用作高強度、高硬度，耐腐蝕的化工機械設(shè)備、零件以及航天用的設(shè)備、零件0Cr17Ni7Al、0Cr15Ni7Mo2Al2.常用

28、鎳基耐蝕合金及熱處理鎳和鎳基耐蝕合金能彌補不銹鋼的不足（1）鍛造鎳商業(yè)純鎳。具有優(yōu)良的耐腐蝕性，在大多數(shù)腐蝕介質(zhì)中都不受侵蝕，強度較高，塑性和韌性好，耐高溫，耐低溫。用于制作與強酸、強堿接觸的泵殼、容器，火箭、導(dǎo)彈耐蝕零件（2）鎳-銅合金蒙乃爾合金優(yōu)異的耐蝕性，較高的強度和硬度，通常在固溶處理或固溶+時效處理后使用用于制作與氫氟酸接觸的零件（3）鎳-鉻-鐵合金因科鎳合金優(yōu)良的耐蝕性，高的室溫強度，高溫強度及輻照穩(wěn)定性通常固溶+時效處理后使用用于制作高溫下要求耐蝕的受力零件二、耐熱鋼和高溫鋼指在高溫下具有高熱穩(wěn)定性和熱強性的特殊鋼和合金耐熱鋼：馬氏體型、鐵素體型、奧氏體型、沉淀硬化型高溫合金：鐵

29、基、鎳基、鈷基、鈮基、鉬基三、低溫鋼工作溫度在0以下的零件和結(jié)構(gòu)件的鋼種韌脆轉(zhuǎn)變：使用溫度低于某一溫度時，材料的沖擊韌度顯著下降的現(xiàn)象韌脆轉(zhuǎn)變溫度低溫鋼有：低碳錳鋼、鎳鋼、奧氏體不銹鋼四、耐磨鋼高碳鑄鋼、硅錳結(jié)構(gòu)鋼、高碳工具鋼、軸承鋼第五章 鑄鐵鑄鐵：碳的質(zhì)量分數(shù)大于2.11%并含有Si、Mn、S、P、等元素的多元鐵基合金。第一節(jié) 鑄鐵的石墨化一、石墨化過程第一階段，液態(tài)石墨化階段，LCE+G共晶第二階段，中間石墨化階段，自奧氏體中析出二次石墨G第三階段，低溫石墨化階段，SP+G共析二、影響石墨化的因素1.化學(xué)成分的影響：鑄鐵中C和Si是促進石墨化的元素，他們的含量越高，石墨化過程越易進行2.

30、冷卻速度的影響：冷卻速度越慢，越有利于石墨化過程的進行第二節(jié) 各類鑄鐵的特點及應(yīng)用一、鑄鐵的分類1.按石墨化程度分類（1）灰口鑄鐵是第一和第二階段石墨化過程充分進行而得到的鑄鐵，其中碳主要以石墨形式存在，斷口呈灰暗色。（2）白口鑄鐵是三個階段石墨化過程全部被抑制，完全按照Fe-Fe3C相圖進行轉(zhuǎn)變而得到的鑄鐵，其中碳幾乎全部以Fe3C形式存在，斷口呈銀白色。2.按石墨形態(tài)分類（1）灰鑄鐵 HT*石墨呈片狀（2）可鍛鑄鐵 KT*-*石墨呈團絮狀（3）球墨鑄鐵 QT* 石墨呈球狀（4）蠕墨鑄鐵 RuT*石墨呈蠕蟲狀三、合金鑄鐵1.高強度合金鑄鐵2.耐熱合金鑄鐵3.耐蝕合金鑄鐵4.耐磨合金鑄鐵第六章

31、 有色金屬及其合金第一節(jié) 鋁及鋁合金鋁合金的強化途徑：冷變形（加攻硬化）、變質(zhì)處理（細晶強化）、熱處理（時效強化）變形鋁合金：鋁銅合金，鋁錳合金，鋁鎂合金，鋁鋅合金，鋁鋰合金，第二節(jié) 鎂及鎂合金變形鎂合金：Mg-Mn系變形鎂合金、Mg-Al-Zn系變形鎂合金、Mg-Zn-Zr系變形鎂合金第三節(jié) 銅及銅合金1.加工銅合金（1）加工黃銅（2）加工青銅2.鑄造銅合金（1）鑄造黃銅（2）鑄造青銅第十二章 典型零件選材及工藝路線一、齒輪（1）機床齒輪40、45 ,40Cr、40MnB、45Mn2工藝路線：下料鍛造正火粗加工調(diào)質(zhì)半精加工高頻感應(yīng)加熱表面淬火+低溫回火精磨成品正火處理 可使組織均勻化，消除鍛

32、造應(yīng)力，調(diào)整硬度改善切削加工性。調(diào)質(zhì)處理 可使齒輪具有較高的綜合力學(xué)性能，提高齒心強度和韌性，減小淬火變形。高頻感應(yīng)加熱表面淬火 可提高齒輪表面硬度和耐磨性，提高齒面接觸疲勞強度低溫回火 在不降低表面硬度的情況下消除淬火應(yīng)力、防止產(chǎn)生磨削裂紋和提高輪齒抗沖擊的能力（2）汽車、拖拉機齒輪合金滲碳鋼20CrMnTi ,20CrMnMo ,20MnVB工藝路線：下料鍛造正火機械加工滲碳、淬火+低溫回火噴丸磨加工成品正火處理 可使組織均勻化，消除鍛造應(yīng)力，調(diào)整硬度改善切削加工性滲碳 提高齒面碳的質(zhì)量分數(shù)淬火可提高齒輪表面硬度和耐磨性，提高齒面接觸疲勞強度低溫回火 消除淬火應(yīng)力、防止產(chǎn)生磨削裂紋和提高輪

33、齒抗沖擊的能力，噴丸 提高齒面硬度，增加表面殘留壓應(yīng)力，從而提高接觸疲勞強度二、軸（1）機床主軸45鋼 ,40Cr工藝路線：下料鍛造正火粗加工調(diào)質(zhì)半精加工局部表面淬火低溫回火精磨成品正火處理 可細化組織，調(diào)整硬度改善切削加工性調(diào)質(zhì)處理 獲得高的綜合力學(xué)性能和疲勞強度局部表面淬火及低溫回火 獲得局部高硬度和耐磨性（2）內(nèi)燃機曲軸低速內(nèi)燃機，正火態(tài)45鋼或球墨鑄鐵中速內(nèi)燃機，調(diào)質(zhì)態(tài)45鋼或球墨鑄鐵，調(diào)質(zhì)態(tài)中碳低合金鋼40Cr ,45Mn2 ,50Mn2高速內(nèi)燃機，高強度合金鋼35CrMo ,42CrMo ,18Cr2Ni4WA工藝路線：下料鍛造正火粗加工調(diào)質(zhì)半精加工軸頸表面淬火低溫回火精磨成品用球

34、墨鑄鐵工藝路線：熔煉鑄造正火+高溫回火機械加工軸頸表面淬火低溫回火成品（3）汽輪機主軸45鋼，35CrMo，25CrMoVA ,27Cr2MoVA工藝路線：鋼錠鍛造第一次正火去氫處理第二次正火高溫回火機械加工成品第一次正火 消除鍛造應(yīng)力，使組織均勻第二次正火 獲得細片狀珠光體，提高高溫強度高溫回火 消除正火應(yīng)力三、汽輪機葉片1Cr13 ,2Cr13 ,20CrMo，25Mn2V工藝路線:下料模鍛退火機械加工調(diào)質(zhì)熱整形去應(yīng)力退火機械加工葉片根鍍硬鉻拋光磁粉探傷成品第十三章 工程材料在典型機械和生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用氣門彈簧 50CrV 淬火、中溫回火、表面噴丸板簧 60Si2Mn、50CrMnA、70

35、Si3MnA，淬火、中溫回火、表面噴丸牌號普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q195 ,Q215 ,Q235 ,Q255 ,Q275優(yōu)質(zhì)碳素鋼08F ,10F ,08 ,10 ,15 ,20 ,25 ,30 ,35 ,40 ,45 ,50 ,55 ,60 ,65碳素工具鋼T7 ,T7A ,T8 ,T8A ,T10 ,T10A ,T12 ,T12A低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼Q295(A/B) ,Q345(A/B/C/D/E) ,Q390(A/B/C/D/E) ,Q420(A/B/C/D/E) ,Q460(C/D/E)合金滲碳鋼20Mn2 ,20Cr ,20MnV ,20CrMn ,20CrMnMo ,20CrMnTi ,2

36、0MnTiB ,20Cr2Ni4 ,18Cr2Ni4WA合金調(diào)質(zhì)鋼45Mn2 ,40MnB ,40MnVB ,35SiMn ,40Cr ,38CrSi ,40CrMn ,30CrMnSi ,35CrMo ,38CrMoAlA ,40CrNi ,37CrNi3 ,37SiMn2MoV ,40CrMnMo ,25Cr2Ni4WA ,40CrNiMoA ,45CrNiMoVA合金彈簧鋼65 ,65Mn ,60Si2Mn ,60Si2CrA ,50CrVA ,55CrMnA ,60CrMnA ,60CrMnBA ,30W4Cr2VA軸承鋼GCr4 ,GCrl5 ,GCr15SiMn , GCr15SiMo ,GC