機(jī)械工程材料知識(shí)點(diǎn)

1、機(jī)械工程材料知識(shí)點(diǎn)第一章金屬材料的力學(xué)性能及其測(cè)定 金屬材料的力學(xué)性能是指材料在外加載荷作用下所表現(xiàn)出來(lái)的性能。任何機(jī)械零件或工具，在使用過(guò)程中，往往要受到各種形式外力的作用。如起重機(jī)上的鋼索，受到懸吊物拉力的作用；柴油機(jī)上的連桿，在傳遞動(dòng)力時(shí)，不僅受到拉力的作用，而且還受到?jīng)_擊力的作用；軸類(lèi)零件要受到彎矩、扭力的作用等等。這就要求金屬材料必須具有一種 承受機(jī)械載荷而不超過(guò)許可變形或不破壞的能力。這種能力就是材料的力學(xué)性能。載荷分為靜載荷（力的大小方向不變或變化很慢）和 交變載荷（力的大小方向周期性變化） 金屬表現(xiàn)來(lái)的諸如 疲腦強(qiáng)度、強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性 等特征就是用來(lái)衡量金屬材料材料在外力

2、作用下表現(xiàn)出力學(xué)性能的指標(biāo)。1.1強(qiáng)度強(qiáng)度是指金屬材料在靜載荷作用下抵抗變形和斷裂的能力。強(qiáng)度指標(biāo)一般用單位面積所承受的載荷即力表示，符號(hào)為d ,單位為MPa工程中常用的強(qiáng)度指標(biāo)有 （1）彈性極限（公式:（2）屈服點(diǎn)（公式:0對(duì)于高碳_ Rd 左鋼、鑄鐵一 和（3 ）抗拉強(qiáng)度（公式：屈服強(qiáng)度是指金屬材料在外力作用下，產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)1.1拉伸曲線(xiàn)圖力，或開(kāi)始出現(xiàn)塑性變形時(shí)的最低應(yīng)力值，用ds表示。抗拉強(qiáng)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db表示。對(duì)于大多數(shù)機(jī)械零件，工作時(shí)不允許產(chǎn)生塑性變形，所以屈服強(qiáng)度是零件強(qiáng)度設(shè)計(jì)的依據(jù)；對(duì)于因斷裂而失效的零件，而用抗拉強(qiáng)度作為

3、其強(qiáng)度設(shè)計(jì)的依據(jù)。1.2塑性塑性是指 材料在斷裂前產(chǎn)生永久變形的能力。工程中常用的塑性指標(biāo)有 斷后伸長(zhǎng)率（公式:）和斷面收縮率（公式:。伸長(zhǎng)率指試樣拉斷后的伸長(zhǎng)量與原來(lái)長(zhǎng)度之比的百分率，用符號(hào)S表示。斷面收縮率指試樣拉斷后，斷面縮小的面積與原來(lái)截面積之比，用 y表示。伸長(zhǎng)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(jìn)行壓力加工的必要條件，也是保證機(jī)械零件工作安全，不發(fā)生突然脆斷的必要條件。測(cè)量?jī)?yōu)缺點(diǎn)：斷后伸長(zhǎng)率：優(yōu)點(diǎn)測(cè)量方法簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、計(jì)算簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)材料必須規(guī)格一致。斷面收縮率：不受規(guī)格限制。缺點(diǎn)測(cè)量和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。試件分類(lèi)：長(zhǎng)試件（% =° ）、短試件

4、（% =百）、長(zhǎng)件（）、細(xì)長(zhǎng)件（）晶體：結(jié)構(gòu)具有周期性和對(duì)稱(chēng)性的固體，原子或分子排列規(guī)則。晶格：用假想的直線(xiàn)將原子中心連接起來(lái)所形成的三維空間格架。液態(tài)金屬在理論結(jié)晶溫度以下開(kāi)始結(jié)晶的現(xiàn)象稱(chēng)過(guò)冷。理論結(jié)晶溫度與實(shí)際結(jié)晶溫度的差?T稱(chēng)過(guò)冷度？T= TO - T11.3硬度及其測(cè)量硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物體壓入的能力。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(qiáng)度越高，塑性變形抗力越大，硬度值也越高。布氏硬度 是用單位壓痕面積的力作為布氏硬度值的計(jì)量即試驗(yàn)力除以壓痕表面積，符號(hào)用HBS（用淬火鋼球壓頭測(cè)量范圍450HBS以下）或HBV（用硬質(zhì)合金壓頭測(cè)量范圍65

5、0以下）mis 二 # 年.一kgf）JIBS HBW） =0 102> kgf'mm2（試駝力 F 取位用 N、表示，即：'''HR表示，其計(jì)算公式為:洛氏硬度是用壓痕深度作為洛氏硬度值的計(jì)量即，符號(hào)用淬火鋼球壓頭 多用于測(cè)定退火件、有色金屬等較軟材料的硬 度，壓入深度較深；金剛石壓頭多用于測(cè)定淬 火鋼等較硬材料的硬度，壓入深度較淺。采用 不同的壓頭與總試驗(yàn)力，組合成幾種不同的洛氏硬度標(biāo)尺。我國(guó)常用的是 HRA HRB HRC三 種，其中HRC應(yīng)用最廣。洛氏硬度無(wú)單位，須 標(biāo)明硬度標(biāo)尺符號(hào)，在符號(hào)前面寫(xiě)出硬度值， 如58HRG 76HRA 讀法，例如，4

6、5HRC表示用1- 1加上初載荷后壓頭的位置2- 2加上初載荷+主載荷后壓頭的位置3- 3卸去主載荷后壓頭的位置he：卸去主載的彈性恢復(fù)G標(biāo)尺測(cè)定的洛氏硬度值為 45。布氏硬度實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：是測(cè)定的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、穩(wěn)定、數(shù)據(jù)重復(fù)性強(qiáng)，常用于測(cè)定退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼、鑄鐵及 有色金屬的硬度。缺點(diǎn)：是對(duì)不同材料需要更換壓頭和改變載荷，且壓痕較大，壓痕直徑的測(cè)量也較麻煩，易損壞成品的表面，故不宜在成品上進(jìn)行試驗(yàn)。洛氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：是操作迅速、簡(jiǎn)便，硬度值可從表盤(pán)上直接讀出；壓痕較小，可在工件表面試驗(yàn)；可 測(cè)量較薄工件的硬度，因而廣泛用于熱處理質(zhì)量的檢驗(yàn)。缺點(diǎn)：是精確性較低，硬度值重復(fù)性差、

7、分散度大，通常需要在材料的不同部位測(cè)試數(shù)次，取其平均值來(lái)代表材料的硬度。此外，用不同標(biāo)尺測(cè)得的硬度值彼此之間沒(méi)有聯(lián)系，也不能直接進(jìn)行比較。維氏硬度也是以單位壓痕面積的力作為硬度值計(jì)量。試驗(yàn)力較小，壓頭是錐面夾角為136°的金剛石正四棱錐體，見(jiàn)圖所示。維氏硬度用符號(hào)HV表示。維氏硬度表示方法：在符號(hào)HV前方標(biāo)出硬度值，在 HV后面按試驗(yàn)力大小和試驗(yàn)力保持時(shí)間（1015s不標(biāo)出）的順序用數(shù)字表示試驗(yàn)條件。例如：640HV30Q維氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：是可測(cè)軟、硬金屬，特別是極薄零件和滲碳層、滲氮層的硬度，其測(cè)得的數(shù)值較準(zhǔn)確，并且不存在布氏硬度試驗(yàn)?zāi)欠N載荷與壓頭直徑比例關(guān)系的約束。此外

8、，維氏硬度也不存在洛氏硬度那樣不同標(biāo)尺的硬度無(wú)法統(tǒng)一的問(wèn)題，而且比洛氏硬度能更好地測(cè)定薄件或薄層的硬度。缺點(diǎn)：是硬度值的測(cè)定較為麻煩，工作效率不如洛氏硬度，因此不太適合成批生產(chǎn)的常規(guī)檢 驗(yàn)。1.4沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度沖擊韌性：金屬材料抵抗沖擊載荷而不破壞的能力。工程上常用一次擺錘沖擊彎曲試驗(yàn)來(lái)測(cè)定材料抵抗沖擊載荷的能力，即測(cè)定沖擊載荷試樣被折斷而消耗的沖擊功龜，單位為焦耳(J )。配_如。沖擊韌度 （）疲勞強(qiáng)度：材料在循環(huán)應(yīng)力的作用下， 在一處或幾處產(chǎn)生局部永久性積累損傷，經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后或突然發(fā)生完全斷裂的過(guò)程稱(chēng)為疲勞。疲勞強(qiáng)度用表示單位MPa第二章鐵碳合金合金是由兩種或兩種以上金屬元素或金屬

9、和非金屬組成的具有金屬特性的物質(zhì)合金中凡成分相同、 結(jié)構(gòu)相同、聚集態(tài)相同，并與其它部分有界面分開(kāi)的均勻組成部分稱(chēng) 為相固溶強(qiáng)化：固溶體中晶格畸變較大， 隨溶質(zhì)原子增加合金強(qiáng)度和硬度提高，塑性和韌性降低。以固溶體為基，彌散分布金屬間化合物， 可提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，即第二相質(zhì)點(diǎn)強(qiáng) 化 或稱(chēng)彌散強(qiáng)化。晶內(nèi)偏析：溶質(zhì)原子在液相能夠充分?jǐn)U散，在固相內(nèi)來(lái)不及擴(kuò)散， 以致固溶體內(nèi)先結(jié)晶的中心和后結(jié)晶的部分成分不同。一個(gè)枝晶范圍內(nèi)成分不均勻的現(xiàn)象稱(chēng)作枝晶偏析。冷速越大，枝晶偏析越嚴(yán)重。枝晶偏析會(huì)影響合金的力學(xué)、耐蝕、加工等性能。2.1金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶固態(tài)物質(zhì)按其原子排列規(guī)律的不同可分為 晶體與非晶體

10、兩大類(lèi)。原子呈規(guī)則排列的物質(zhì)稱(chēng)為 晶體，晶體具有固定的熔點(diǎn)，呈現(xiàn)規(guī)則的外形，并具有各向異性特征；原子呈不規(guī)則排列的物質(zhì)稱(chēng)為非晶體，非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn)。一、晶體結(jié)構(gòu)的基本概念在金屬晶體中，原子是按一定的幾何規(guī)律作周期性規(guī)則排列。是金屬的同素異構(gòu)現(xiàn)象。1 晶格這種抽象的、用于描述原子在晶體中規(guī)則排列方式的空間格子稱(chēng)為晶格。晶體中的每個(gè)點(diǎn)叫做結(jié)點(diǎn)。2晶胞晶體中原子的排列具有周期性的特點(diǎn)，因此，通常只從晶格中選取一個(gè)能夠完全反映晶格特征的、最小的幾何單元來(lái)分析晶體中原子的排列規(guī)律，這個(gè)最小的幾何單元稱(chēng)為晶胞。實(shí)際上整個(gè)晶格就是由許多大小、形狀和位向相同的晶胞在三維空間重復(fù)堆積排列而成的。二、常見(jiàn)金屬

11、的晶格類(lèi)型1.體心立方晶格 2.面心立方晶格 3.密排六方晶格體心立方晶格的金屬有鉻(Cr)、鎢(W)、鉬(Mo)、釩(V)、a鐵(a -Fe)等。 面心立方晶格的金屬有鋁 (AI)、銅(Cu)、鎳(Ni)、金(Au)、銀(Ag)、丫鐵(丫 -Fe)等。晶體缺陷按幾何形狀分為點(diǎn)缺陷、線(xiàn)缺陷、面缺陷，晶體缺陷對(duì)金屬的性能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都有Tg：平術(shù)結(jié)晁祈度(31植站乩徂度、1,=馳企風(fēng)荊實(shí)際結(jié)禺詛度理論冷卻沖敘很大影響。通常，晶體缺陷產(chǎn)生晶格畸變，使金屬的強(qiáng)度、硬度有所提高。純金屬結(jié)晶三、凝固與結(jié)晶的基本概念：凝固：物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)的過(guò)程。結(jié)晶：如果凝固的固態(tài)物質(zhì)是原子(或分子)作有規(guī)則排列 的

12、晶體，則這種凝固又稱(chēng)為結(jié)晶。 過(guò)程：首先形成晶核吸附 周?chē)后w中的原子長(zhǎng)大。 與此同時(shí)在液體中又有新的晶核產(chǎn) 生、長(zhǎng)大，直到全部結(jié)晶成液態(tài)金屬。也是液體中原子有序排列向遠(yuǎn)程有序排列的過(guò)程。過(guò)冷度是結(jié)晶的必要條件 。過(guò)冷度： T = To- T 1囤純金屬結(jié)晶是等溫結(jié)晶。四、金屬晶粒的大小及細(xì)化方法目的：以提高金屬的力學(xué)性能。方法：1.增加過(guò)冷度2.變質(zhì)處理3附加震動(dòng)純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變將導(dǎo)致金屬的體積發(fā)生變化，并產(chǎn)生較大的應(yīng)力。 純鐵具有同素異晶轉(zhuǎn)變的特性，因此才有可能通過(guò)不同的熱處理來(lái)改變鋼鐵的組織和性能。2.2合金的晶體結(jié)構(gòu)與二元合金相圖合金的基本概念(1) 合金：金屬或非

13、金屬通過(guò)熔煉或其他放法集合在一起具有金屬特性的材料。(2) 組元：組成合金的尊基本的獨(dú)立物質(zhì)稱(chēng)為組元，簡(jiǎn)稱(chēng)元。(3) 合金系：組成物質(zhì)相同，但組元比例不同。(4) 相：在合金中成分、結(jié)構(gòu)的組成部分成為相。(5) 組織：金屬材料的內(nèi)部微觀(guān)外貌。(6) 結(jié)構(gòu)：晶體中原之排列的幾何方式。合金的相結(jié)構(gòu)及合金的組織(1) 置換固溶體。溶質(zhì)原子替換部分溶劑原子占據(jù)溶劑晶格中一些節(jié)點(diǎn)位置所形成的固溶體。(2) 間隙固溶體原子融入溶劑間隙形成的。所有的金屬化合物都是脆硬相 合金組織(1) 由單相固溶體晶粒組成(2) 由單相的金屬化合物晶粒組成(3) 由兩種固溶體的混合物組成(4) 由固溶體和金屬化合物組成。2

14、.3 鐵碳合金的基本相Fe3C鐵素體、奧氏體、滲碳體均為單 項(xiàng)組織，稱(chēng)為鐵碳合金的基本相。1. 鐵素體(F或a)2.奧氏體(A或y) 3.滲碳體( 鐵素體+滲碳體=珠光體；奧氏體+滲碳體=萊氏體。 鐵碳合金相圖ACDi補(bǔ)相線(xiàn)35 2.6 衙化的鐵磷合金栢囲特性級(jí)Accra共晶綏共析繪CX* APGS含又北規(guī)山上，臺(tái)盤(pán)全駅恂機(jī)相【注畜咅金圾秤至射對(duì)開(kāi)姑結(jié)品出翦氏th議芬會(huì)> 金爆洩至CP數(shù)時(shí)，開(kāi)船結(jié)晶出洛段悴t稱(chēng)為一衣榕戰(zhàn)彈（FttCJ匚轂規(guī)下，合金全祁牡于因擁我態(tài):一Ml這到此也歴無(wú)，合金開(kāi)始館化凡建評(píng)匚盒:1幣的鐵戰(zhàn)合金，駆凈至諛凱fl"臚Crt+，均反生ftfiffSt，生

15、城更些怒敘徉 虧血姝詡書(shū)弐務(wù)今陀疼羽注J芒爐丁一遂蟲(chóng)4"*1 - - 1.亠，亠 13IEJ_3H *"25、 I 4 叫 4 3.j£. jfeft苕諾阪萄他碼煖; 小丹 url_ o 11 k.凡”呎46璃的詵戰(zhàn)斤金.翅凈至誼紅CZTCt時(shí)，均萼生共瞬血生盛輕劃 丄欽 洱討呼輻雜鶉cj碳在更氐怵嘩帕涪解址曲紋*在訂北P(pán)時(shí)喪氐怵理魯蠱k商帑誦握力+礦cl2_h虬SU J 豁膽障低.請(qǐng)戦遺減少1社代時(shí)毗皿苕乩妣Aomp勺會(huì)金學(xué)甲罕迸嚴(yán)富盟： 從塞氐休中開(kāi)始折;!j璟戟悴琢溝二肚潞置體縫£"字沖序勺段測(cè)f 感在姬住中的涪砂in線(xiàn)”杠2世時(shí)鐵卻朋肓

16、母燦J蹈麻能第號(hào)'也打6丫上丁毛麼厶 蒂31JK降低，涪碳加理夕至釦ui"吋譜匸匕仏cm訂并.件金由呻了£疑丹至該紅時(shí)從恢養(yǎng) 體中開(kāi)站析出據(jù)碳揮，帝為三氏灌盤(pán)怵|氏Un_gjLJfr町彌urn前.鐵咔的魚(yú)變?yōu)檩炇铣吹孽擦擞G ；姪出飩 :Aft虹J1料嘉碳在夷氐怖中的涪解扯nt織.在丨】汕七時(shí)九氐怵厲5黑型鐵嘰舍金的罄聽(tīng)過(guò)槿1）鐵碳合金的分類(lèi)_M鐵碳合金按其會(huì)碳雖和室溫平撕組織不同，分齒三大類(lèi)即匸業(yè)純鐵'.j<】）工業(yè)純鐵：WcXO函8%，室溫平衙組織為鐵素體歸艇玄訐 念j倨條.（么令芒 （2）鋼：0. om%<W2.11,按室溫平衡組織不同，又分

17、列三類(lèi)'百紐L秘醴共析鋼.wc=0. 77%，室溫平衡紐織為珠光休*P.,亞共析鋼0. Q218%<Wt<0. 77% t室溫平衡組織為珠光休十鐵棄休° 過(guò)共析鋼：0.77%（3）白口鑄鐵：。D_DdCD共晶白口鑄鐵:商亞共晶白口鑄鐵："1% £ % V 4.30% _D_DdD過(guò)共晶白口鑄鐵：4.30陀V 669軸_ D_Dd第三章 碳鋼的熱處理及鋼的合金化3.1奧氏體的形成過(guò)程加熱是熱處理的第一道工序，其目的是均勻的奧氏體組織，這種加熱轉(zhuǎn)變過(guò)程稱(chēng)為鋼的奧氏體化。最終目的是均勻細(xì)小的奧氏體晶粒。（1）A晶核形成。（2）A晶核長(zhǎng)大。（3）殘余的

18、溶解。（4）A的均勻化。鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變?cè)跓崽幚碇?，通常有兩種方式，即等溫冷卻與連續(xù)冷卻。等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能（1）珠光體轉(zhuǎn)變。分為珠光體（P、Ai650）、索氏體（S 650600）、托氏體（T、600550）。（2）貝氏體轉(zhuǎn)變。分為上貝氏體（Be、550350）、下貝氏體（Bd、350Ms）下貝氏體硬度 高、屬性韌性好，有良好的綜合力學(xué)性能。珠光體、貝氏體的轉(zhuǎn)變是通過(guò)鐵、碳原子的擴(kuò)散來(lái)完成的，所以都是擴(kuò)散行相變過(guò)程。 緩慢冷卻方法隨爐、空冷。連續(xù)冷卻方法水冷、油冷、風(fēng)冷、空冷。3.2鋼的普通熱處理方法（1）完全退火：加熱到AC3以上3050C，得到均一奧氏體組織后再緩冷轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w

19、組織的過(guò)程。對(duì)象：亞共析成分的鑄鐵、鍛件及扎件。目的：調(diào)整硬度，便于切削加工。消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工中變形。細(xì)化晶粒，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。（2）球化退火（不完全退火）：將鋼加熱到Ac1以上2030C,保溫一段時(shí)間，然后緩慢 冷卻，得到在鐵素體基體上均勻分布的球狀或顆粒狀碳化物的組織。球化退火目的及對(duì)象：使鋼中碳化物球化而進(jìn)行的退火工藝。球化退火主要適用于過(guò)共析鋼。降低硬度，提高韌性便于切削；消除內(nèi)應(yīng)力；獲得球狀珠光體，為淬火做組織準(zhǔn)備。球化退火的組織為鐵素體基體上分布著顆粒狀滲碳體的組織，稱(chēng)球狀珠光體，用P球表示。與片狀珠光體相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加熱時(shí)，奧氏體晶粒不易長(zhǎng)

20、大，冷卻時(shí)工件變形和開(kāi)裂傾向小。（3）去應(yīng)力退火（低溫退火）：稱(chēng)為無(wú)相變熱處理。目的：消除鍛件、鑄件、焊件及切削加工件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸。方法：加熱到Ac1以下，緩慢冷卻，后空冷。（4）均勻化退火（高溫退火）：主要用于合金鑄件。目的消除鋼的偏析，提高鋼的質(zhì)量。（5）正火：將鋼加熱到AC3或Accm以上奧氏體態(tài)，保溫一定時(shí)間，在靜止的空氣中冷卻，得到細(xì)珠光體類(lèi)型組織的熱處理工藝。正火、退火對(duì)高硬度材料硬度降低。正火的目的 對(duì)于低、中碳鋼（ 0.6C%）,目的與退火的相同。 調(diào)整硬度利于切削、消除內(nèi)應(yīng)力、細(xì)化晶粒。要改善切削性能，低碳鋼用正火，中碳鋼用退火或正火，高碳鋼用球 化退火。 對(duì)于過(guò)共析鋼

21、，用于消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作組織準(zhǔn)備。（6）淬火：將鋼加熱到Ac3或Ac1以上，保溫一定時(shí)間，以一定的速度冷卻，得到馬氏體 或下貝氏體組織的熱處理工藝。淬火目的是為獲得馬氏體組織，提高鋼的性能。根據(jù)加熱溫度不同淬火分為完全淬火和不完全淬火。（1）單介質(zhì)淬火（2）雙介質(zhì)淬火（3）分級(jí)淬火（4）貝氏體等溫淬火完全淬火：加熱到 Ac3以上，進(jìn)行淬火的過(guò)程。不完全淬火：加熱到 Ac1以上，得到奧氏體加未溶碳化物或鐵素體，再淬火的過(guò)程。件的淬火址理。（7）回火：是指將淬火鋼重新加熱到相變點(diǎn)以下的某溫度保溫后冷卻的工藝?；鼗鹗侵笇⒋慊痄摷訜岬?A1以下的某溫度保溫后冷卻的工藝。分類(lèi)：低溫回火（1

22、50250C馬氏）具有高強(qiáng)度、硬度、耐磨性，而塑形、任性較差。中溫 回火（350-500C托氏）具有高彈強(qiáng)度，并具有一定韌性。高溫回火（500-650C索氏）較好的綜合力學(xué)性?！按慊鸷蠹痈邷鼗鼗稹狈Q(chēng)為調(diào)質(zhì)處理回火的目的：（1）減少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力，防止變形或開(kāi)裂。（2）獲得所需要的力學(xué)性能。 淬火鋼一般硬度高，脆性大，回火可調(diào)整硬度、韌性。（3）穩(wěn)定尺寸。（8）奧氏體的形成也是形核和長(zhǎng)大的過(guò)程，分為三步。第一步奧氏體晶核形成及長(zhǎng)大；第 二步殘余Fe3C溶解；第三步奧氏體成分均勻化(9) 淬透性是指鋼在淬火時(shí)獲得淬硬層深度的能力。其大小是用規(guī)定條件下淬硬層深度來(lái) 表示淬火臨界直徑(Dk):圓柱鋼

23、棒在規(guī)定的淬火介質(zhì)中能全部淬透的最大直徑。(10) 淬硬性是指鋼淬火后所能達(dá)到的最高硬度，即硬化能力。(11) 淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變： 第一階段(80-200OC):馬氏體分解；第二階段(200-300OC) 殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變；第三階段(300-400OC):碳化物的轉(zhuǎn)變；第四階段(>400oC): a相狀 態(tài)的變化和碳化物的聚集長(zhǎng)大。第四章 常用工程材料4.1碳鋼、鑄鋼1) 碳鋼的分類(lèi)及牌號(hào)(1) 按含碳量：低碳鋼(W0；中碳鋼(Wc(2) 質(zhì)量等級(jí)：普通碳鋼；優(yōu)質(zhì)碳鋼；特殊質(zhì)量碳鋼。(3) 按用途：碳素結(jié)構(gòu)鋼；碳素工具鋼。曲用-期位數(shù)字”遷示、含糅竝牡卅的擾質(zhì)碳彫緒溝);高碳鋼(W

24、c)235MPah碳素結(jié)構(gòu)鋼（Q195-Q275進(jìn)率 20 ） Q195薄板;Q235(A3鋼)螺栓、螺母、銷(xiāo)子、螺紋鋼。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(0825制件材料、3055經(jīng)調(diào)制處理后制造齒輪、連桿、軸)用口 ( “區(qū)”酌權(quán)詬拼咅宇肯人 屈眼範(fàn)度逋、尊瓷 圾符號(hào) g 艮C.屢脫氧方怯花號(hào)佯亠 b)四榔頭、T10手鋸條、T12銼刀)碳素工具鋼 （T7T7AT13T13A/T72) 鑄鋼在冶煉時(shí)使碳集聚成石墨使鑄鋼具有自潤(rùn)滑性。由于鑄鐵中存在石墨使鑄鐵具有耐磨、耐壓、減震、低缺口敏感性(裂紋延伸速度)及優(yōu)良的鑄造性。熔煉簡(jiǎn)單，成本低廉。 常用鑄鐵灰鑄鐵(HT150HT350底座、床身；球墨鑄鐵(QT400

25、-18)力學(xué)性能最好，曲軸、機(jī)床主軸；可鍛鑄鐵(KTH350-10H 黑色、KTZ550-04Z 白色);蠕墨鑄鐵(RuT300-RuT380)齒 輪箱體；合金鑄鐵(RTCr16)4.2合金鋼1) 合金鋼的結(jié)構(gòu)及牌號(hào)(1) 含量：低(小于 5%中(5%10%、高(大于10%合金鋼(2) 用途：合金結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼(3) 元素種類(lèi)：硅(Si)、錳(Mn)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鋁(Al)、硼(B)、鎢(W)、鉬(Mo)、 釩(V)、鈦(Ti)。2) 低合金結(jié)構(gòu)鋼3) 合金結(jié)構(gòu)鋼(1) 合金滲碳鋼：I I極好，亠-緯較差。()。加工工藝：經(jīng)滲碳、淬火及低溫回火后具有表硬心韌的特點(diǎn)。(2

26、) 合金調(diào)制鋼：合金鋼經(jīng)調(diào)制處理Wc=0.30%0.50%(3) 合金彈簧鋼：淬火后中溫回火，高強(qiáng)度、高彈性及足夠的韌性。Wc=0.50%0.70%(4) 滾動(dòng)軸承鋼： Wc=0.95%1.15%具有高強(qiáng)度、高硬度及高耐磨性，常加入Cr、MnSi，以提高鋼的淬透性、硬度、耐磨性及耐蝕性。加工工藝：淬火后低溫回火。4) 合金工具鋼(1) 合金刀具鋼：1、低合金刀具鋼，2、高速鋼：經(jīng)反復(fù)鍛造后進(jìn)行退火處理，最終熱 處理淬火+多次高溫回火。(2) 量具鋼(3) 合金模具鋼：1、冷模具鋼淬火后低溫回火分為：碳素工具鋼，O 2低合金工具鋼常用來(lái)制造尺寸較大、形狀較復(fù)雜、精度較高的低負(fù)荷模具。O高鉻和中鉻

27、冷作模 具鋼用于尺寸大、形狀復(fù)雜、精度高的中重載冷作模具。高速鋼類(lèi)冷作模具鋼 用于大尺寸、復(fù)雜形狀、高精度的重載冷作模具。(4) 熱模具鋼：常用熱模具鋼的應(yīng)用見(jiàn)P62表4.145) 特殊性能鋼(1) 不銹剛：指在在自然環(huán)境或一定的工藝介質(zhì)中能抵抗腐蝕作用的鋼。1、鉻不銹剛。具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力，較強(qiáng)的硬度強(qiáng)度價(jià)格低廉，常用于食品、建筑、普通機(jī)械零件、 生活用品。2、鉻鎳不銹鋼。極強(qiáng)的抗腐蝕能力價(jià)格貴常用于醫(yī)療器械、醫(yī)療器具、化工容 器。常用不銹鋼牌號(hào)、熱處理、力學(xué)性能及用途見(jiàn)P63表4.15(2) 耐熱鋼(3) 耐磨剛4.3 粉末冶金1)硬質(zhì)合金1、鎢鉻類(lèi)YG具有較好的強(qiáng)度和韌性，刀磨性較好，

28、加工脆性材料2、鎢鉻鈦YT:具有較好的耐磨性和耐熱性，加工塑形材料。3、通用硬質(zhì)合金4、鋼結(jié)硬質(zhì)合金4.4 有色金屬及其合金1) 銅及銅合金(1) 純銅：一般用于導(dǎo)線(xiàn)、配置合金、鉗工工具。(2) 銅合金：分為黃銅、白銅和青銅。應(yīng)用較多黃銅和青銅1、黃銅：以鋅為主要添加元素O 1普通黃銅、02特殊黃銅2、青銅：O普通青銅02特殊青銅2) 鋁及鋁合金1、純鋁2、鋁合金：。1分類(lèi)：變形鋁合金、鑄造鋁合金O 2鋁合金熱處理特點(diǎn)：在自然條件下的時(shí) 效稱(chēng)為自然時(shí)效；在一定溫度下進(jìn)行的時(shí)效稱(chēng)人工時(shí)效。3、變形鋁合金：分為：防銹鋁、硬鋁、超硬鋁和鍛鋁。4、鑄造鋁合金3) 軸承合金：耐磨、耐壓、摩擦系數(shù)小。1、

29、性能要求(1) 一定強(qiáng)度和疲勞抗力，以承受較高的交變載荷。(2) 足夠的屬性和韌性，以抵抗沖擊和振動(dòng)并保證和軸的良好配合。(3) 較小的摩擦系數(shù)和良好的磨合能力，并能儲(chǔ)油。（4）良好的導(dǎo)熱性、抗蝕性低的膨脹系數(shù)，以防止升溫與軸咬合。2、常用軸承合金：O 1錫基軸承合金O 2鉛基軸承合金O 3其他軸承合金書(shū)本外知識(shí)構(gòu)件用剛構(gòu)件用鋼隨試驗(yàn)溫度的不斷降低，其屈服點(diǎn)顯著升高，并導(dǎo)致斷裂性質(zhì)變化，即由宏觀(guān) 塑性破斷過(guò)渡到宏觀(guān)脆性斷裂，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“冷脆”低碳構(gòu)件用鋼加熱到 Ac1以下進(jìn)行快冷（也稱(chēng)淬火）或塑性變形后，在放置過(guò)程中通常使 強(qiáng)度和硬度增高，而塑性和韌性降低，這種現(xiàn)象稱(chēng)為時(shí)效。塑性變形后的時(shí)效

30、稱(chēng)為應(yīng)變時(shí)效；淬火后的時(shí)效稱(chēng)為淬火時(shí)效；在自然條件下的時(shí)效稱(chēng)為自然時(shí)效；在一定溫度下進(jìn)行的時(shí)效稱(chēng)人工時(shí)效低碳鋼在300-400OC的溫度范圍內(nèi)反常的出現(xiàn) d b增高，而3、$降低的現(xiàn)象，稱(chēng)為藍(lán) 脆。機(jī)器零件用剛軸類(lèi)零件用剛 工作條件：承受交變應(yīng)力；相對(duì)滑動(dòng)產(chǎn)生摩擦；承受一定的沖擊載荷； 缺口（臺(tái)階等）。中碳碳素鋼制軸類(lèi)零件的加工工藝：鍛造一一預(yù)備熱處理（完全退火或正火）一一機(jī)械加工一一最終熱處理（完全淬火+高溫回火）一一精加工（磨削）一一裝配 齒輪用剛工作條件：1、通過(guò)齒面接觸而傳遞動(dòng)力， 接觸應(yīng)力下易產(chǎn)生接觸疲勞而形成 剝落。2、齒根承受反復(fù)彎曲應(yīng)力，易發(fā)生彎曲疲勞破壞3、兩齒輪齒面相對(duì)運(yùn)動(dòng)

31、而易產(chǎn)生摩擦磨損。高速運(yùn)轉(zhuǎn)齒輪間易產(chǎn)生膠合磨損。4、變速等情況下沖擊載荷易導(dǎo)致齒根斷裂。 齒輪工作的失效形式：齒根斷裂、彎曲疲勞、接觸疲勞與磨損。 滲碳鋼齒輪的加工工藝： 鍛造一正火一高溫回火（高合金鋼）一切削加工一鍍銅（不滲碳部 位）滲碳一淬火一冷處理（高合金鋼）一低溫回火一噴丸一精磨 感應(yīng)加熱表面淬火齒輪加工工藝：對(duì)于承受較大沖擊載荷 的齒輪：鍛造一完全退火一切削加工一調(diào)質(zhì)一精加工一感應(yīng)加熱表 面淬火一低溫回火；對(duì)于承受較小沖擊載荷 的齒輪：鍛造 一正火一切削加工一精加工一感應(yīng)加熱表面淬火 一低 溫回火 氮化齒輪工藝路線(xiàn)：鍛造 一完全退火一切削加工一調(diào)質(zhì)一精加工一氮化一研磨彈簧用鋼：最終熱

32、處理為淬火+中溫回火鉻滾動(dòng)軸承鋼：預(yù)備熱處理（正火+球化退火）目的：消除網(wǎng)狀二次滲碳體，細(xì)化晶粒最終熱處理：不完全淬火 +低溫回火 目的：獲得高硬度、強(qiáng)度和耐磨性工具材料（1）刃具鋼 工作條件：刀刃具有足夠的硬度能犁入金屬，大的切削壓力，可能導(dǎo)致車(chē) 刀變形和斷裂；與工件、切屑間的摩擦，可能導(dǎo)致刃口磨損；切削產(chǎn)生的熱量使刀具溫度 升高，可高達(dá)500 C;零件組織和尺寸的不均等，刀具受一定的沖擊載荷。 失效形式：卷刃、刃口崩斷、刃口磨損、整體斷裂等，以磨損為主。紅硬性：即高溫下保持高硬度的能力。 制造刃具鋼的鋼種：碳素刃具鋼、低合金刃具鋼和高速鋼。 預(yù)備熱處理：正火 +球化退火 正火目的：消除網(wǎng)狀

33、碳化物 （球化退火無(wú)法實(shí)現(xiàn)）球化 退火目的：1、降低硬度，便于加工；2、細(xì)化組織為淬火作組織準(zhǔn)備 ;3、消除應(yīng)力。 最終 熱處理：淬火+低溫回火高速鋼：W的作用：W以 Fe4W2C形式存在。1加熱時(shí)，部分溶于奧氏體，起穩(wěn)定作用（淬透性）；淬火后存在于馬氏體， 強(qiáng)化馬氏體和提高馬氏體回火穩(wěn)定性。鋼回火時(shí)（560oC左右），W2C析出并彌散分布，產(chǎn)生二次硬化效果。2、另一部分Fe4W2C不溶于奧氏體，可防奧氏體長(zhǎng)大，提高鋼耐磨性。 鍛造目的：打碎粗大的魚(yú)骨狀碳化物，使其均勻分布于基體中。 回火目的：主要為減少 A'消除內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定組織。常用560C三次回火?；鼗饡r(shí)的組織變化： 析出彌散小的 W Mo V的碳化物，產(chǎn)生二次硬化。 殘余奧氏體中，碳及合金元素含量下降，Ms點(diǎn)上升，回火冷卻時(shí)， A'轉(zhuǎn)變?yōu)镸稱(chēng)二次淬火。每次回火加熱都使前一次的淬火馬氏體回火 淬火工藝：加熱溫度遠(yuǎn)大于 Acl, 1280C模具鋼：按照被加工毛坯狀態(tài)分：冷作模具鋼和熱作模具鋼。量具鋼 的熱處理工藝：淬火