精密機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2-2

1、一、鋼鐵材料（黑色金屬）1、碳鋼 含碳2以下的鐵碳合金、少量雜質(zhì) 按質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類(lèi)： 低碳鋼（0.25%）、中碳鋼（0.25%0.6%）、 高碳鋼（0.6%） 按質(zhì)量等級(jí)分類(lèi)（S、P的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制）： 普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼 按質(zhì)量和用途分類(lèi)： 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼第三節(jié) 常用工程材料碳鋼的牌號(hào)及應(yīng)用1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼主要保證力學(xué)性能 牌號(hào)： Q+數(shù)字（屈服點(diǎn)數(shù)值Mpa） 一般不需熱處理，鋼廠(chǎng)供應(yīng)狀態(tài)下直接使用。一般用途，生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)質(zhì)量控制無(wú)特殊規(guī)定。 Q195、Q215、Q235鋼的含碳量低，焊接性、塑性、韌性好，有一定強(qiáng)度，常軋制成薄板、鋼筋、焊接鋼管

2、等，用于橋梁、建筑等結(jié)構(gòu)或制造普通鉚釘、螺釘、螺母等零件。 Q255、Q275鋼的含碳量比上述高點(diǎn)，故其強(qiáng)度較高，塑性、韌性較好，可進(jìn)行焊接。通常軋制成型鋼、條鋼、鋼板作結(jié)構(gòu)件以及制造簡(jiǎn)單機(jī)械的連桿、齒輪、聯(lián)軸節(jié)和銷(xiāo)子等零件。第三節(jié) 常用工程材料2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼同時(shí)保證化學(xué)成分和力學(xué)性能 牌號(hào)： 兩位數(shù)字（碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬(wàn)分之幾） 主要用來(lái)制造機(jī)器零件，在生產(chǎn)過(guò)程中需特別控制質(zhì)量，一般要經(jīng)過(guò)熱處理提高力學(xué)性能。 08、10鋼，塑性、韌性高，具有優(yōu)良的冷成形性能和焊接性能，常冷軋成薄板，用來(lái)制作儀表外殼、汽車(chē)和拖拉機(jī)上的冷沖壓件，如汽車(chē)車(chē)身、拖拉機(jī)駕駛室等。 15、20、25鋼用來(lái)制作尺寸較小

3、、負(fù)荷較輕、表面要求耐磨、心部強(qiáng)度要求不高的滲碳零件，如活塞銷(xiāo)等。 30、35、40、45、50經(jīng)熱處理（淬火+高溫回火）后可獲得良好的綜合力學(xué)性能，即具有較高的強(qiáng)度和較高的塑性、韌性，用來(lái)制造齒輪、軸類(lèi)、套筒等零件。 55、60、65鋼熱處理（淬火+中溫回火）后具有高的彈性極限，主要用來(lái)制造負(fù)荷不大、尺寸較小的彈簧。第三節(jié) 常用工程材料3）碳素工具鋼 牌號(hào)： T+數(shù)字（碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分之幾） 碳素工具鋼經(jīng)熱處理（淬火+低溫回火）后具有高硬度，用于制造各種要求高硬度和高耐磨性（碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般大于0.7%）的工具，如量具、刀具、磨具等。如T8，T12A（A表示高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼）。第三節(jié) 常

4、用工程材料第三節(jié) 常用工程材料碳鋼特點(diǎn)總結(jié)：具有較好的機(jī)械性能和工藝性能，并且產(chǎn)量大、價(jià)格較低。但淬透性較低、回火抗力較差、屈強(qiáng)比低。 對(duì)于受力不大，基本上承受靜載荷的精密機(jī)械零件，均可選用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼；當(dāng)零件受力較大，承受變應(yīng)力或沖擊載荷時(shí)，可選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。 2、合金鋼 人為加入Mn（錳）、 Ni （鎳）、Si（硅）、Cr（鉻）、W（鎢）、B（硼）、Ti（鈦）、Mo（鉬）、V（釩）、Nb（鈮）、Co（鈷）、RE（稀土）等。 具有高的強(qiáng)度、韌性、硬度，高的淬透性、高溫強(qiáng)度和熱硬性，以及某些特殊性能（如耐腐蝕性、耐磨、電磁性能等）。 但在壓力加工、切削加工、焊接工藝性方面比碳鋼稍差，且成

5、本較高。 第三節(jié) 常用工程材料第三節(jié) 常用工程材料合金鋼低合金鋼wAE10%合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼工程結(jié)構(gòu)用鋼（低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼）機(jī)械零件用鋼滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、軸承鋼、易切鋼合金工具鋼刃具鋼低合金刃具鋼、高速鋼模具鋼冷作模具鋼、熱作模具鋼量具鋼特殊性能鋼不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、低溫鋼3、鑄鐵： 強(qiáng)度、塑性及韌性較差；良好的鑄造性能、減摩性能、吸振性能、切削加工性能生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低廉。 灰鑄鐵：HT，C自由狀態(tài)的片狀石墨形式 灰鑄鐵的抗壓強(qiáng)度高于抗拉強(qiáng)度，還具有良好的消震性。但脆性很大，不宜承受沖擊載荷，適于制作只承受靜載荷、在受壓狀態(tài)下工作的零件，如汽缸、汽缸套、底座、機(jī)床床身、法蘭等。

6、 由于石墨的存在，使機(jī)件具有良好的耐磨性。 球墨鑄鐵：QT，C球狀石墨形式，較高的強(qiáng)度和耐磨性 ，良好的塑性和韌性。 球墨鑄鐵強(qiáng)度高，良好的塑性和韌性，綜合力學(xué)性能接近于鋼，成本比鋼低廉，同時(shí)還具有與灰鑄鐵類(lèi)似的優(yōu)良性能。在一些機(jī)件受力復(fù)雜、綜合性能要求較高，但無(wú)較大沖擊力的場(chǎng)合下，可成功取代某些鋼件，如曲軸、凸輪軸、齒輪、軸套等。第三節(jié) 常用工程材料二、非鐵金屬1、銅及其合金：較高的力學(xué)性能，良好的耐蝕性、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能 工業(yè)純銅 強(qiáng)度低、硬度低、塑性很好 黃銅（銅鋅二元合金）普通黃銅 H+銅平均含量 如H70 強(qiáng)度高于純銅，很好的變形加工性能，較好的鑄造性能和對(duì)大氣和海水的抗蝕能力。常用于

7、制作軸瓦、耐腐蝕零件、形狀復(fù)雜的冷沖零件和深拉零件。 青銅 錫青銅，其強(qiáng)度、硬度、耐磨性和耐腐蝕性均高于黃銅，并有良好的彈性。含錫量小于8%的錫青銅適用于壓力加工，含錫量超過(guò)10%的錫青銅適于鑄造；無(wú)錫青銅是銅與鋁、鈹、錳等元素的合金。其力學(xué)性能以及耐腐蝕、耐磨性能得到改善。如鋁青銅的強(qiáng)度和硬度高，且價(jià)格便宜，常用來(lái)制造承受重載、耐磨的機(jī)械零件；鈹青銅經(jīng)熱處理后，其強(qiáng)度、硬度、比例極限和疲勞極限均能有較大的提高，以及其他優(yōu)良性能，是制造某些彈性機(jī)械元件的極好材料，但成本較高。第三節(jié) 常用工程材料2、鋁及其合金： 純鋁、變形鋁合金、鑄造鋁合金 鋁資源豐富，其密度小，熔點(diǎn)低，導(dǎo)熱、導(dǎo)電性均良好，塑

8、性高，導(dǎo)磁性差。鋁和鋁合金有相當(dāng)好的抗大氣腐蝕的能力，但強(qiáng)度不高。 鋁合金通過(guò)加入合金元素、熱處理可以提高其強(qiáng)度和得到其它優(yōu)良性能（如耐熱性、耐腐蝕性等）。鋁合金的比強(qiáng)度高（飛機(jī)骨架、蒙皮等），塑性好（薄壁、形狀復(fù)雜、尺寸精度高的零件）。鋁合金不耐磨，可鍍鉻提高耐磨能力。 變形鋁合金：防銹鋁，硬鋁-中等強(qiáng)度的構(gòu)件和零件，超硬鋁-受力大的重要構(gòu)件，鍛鋁合金； 鑄造鋁合金（熔點(diǎn)一般600C）：制品應(yīng)用廣（氣缸體、活塞、風(fēng)扇葉片、儀表外殼等）。第三節(jié) 常用工程材料3、鈦及其合金 鈦和鈦合金的密度都很小（4.5103kg/m3），比鋁高，但強(qiáng)度比鋁高兩倍（高的比強(qiáng)度）。高低溫性能好（500C，-253

9、C），并具有良好的抗腐蝕性（大氣、海水、硫酸、鹽酸、硝酸、氫氧化鈉等介質(zhì)中都很穩(wěn)定）。鈦還具有“親生物”性（在人體內(nèi)，能抵抗分泌物的腐蝕且無(wú)毒，對(duì)任何殺菌方法都適應(yīng)）。 切削性能差，易粘刀。價(jià)格昂貴。 工業(yè)鈦合金按使用狀態(tài)組織不同，可分為鈦合金、鈦合金、（+ ）鈦合金（應(yīng)用最高，可通過(guò)熱處理強(qiáng)化，得到優(yōu)良的力學(xué)性能，且生產(chǎn)工藝較簡(jiǎn)單）。 是航空、航天、化工、造船、機(jī)電、醫(yī)療衛(wèi)生和國(guó)防等部門(mén)應(yīng)用廣泛的一種工業(yè)新金屬。第三節(jié) 常用工程材料三、非金屬1、工程塑料 以天然或人造樹(shù)脂為主要成分，再加入各種添加劑制成的高分子有機(jī)物。 分類(lèi)：熱固性塑料 酚醛塑料、環(huán)氧樹(shù)脂 熱塑性塑料 尼龍，聚四氟乙烯、AB

10、S塑料 特點(diǎn)：低強(qiáng)度、低剛度、低硬度，密度小，比強(qiáng)度高（于金屬材料），良好的抗蝕性（耐酸、堿、油、水等），優(yōu)良的電絕緣性（電器工具、殼體、支架多采用），耐磨、自潤(rùn)滑性好（可在液體、半干和干摩擦狀態(tài)下有效工作，制造軸承、軸瓦等），工藝性好（易熱壓成形，部分熱固性塑料有較好的切削加工性），生產(chǎn)率高，加工成本低，此外還減振、隔音、防潮、易粘接等。 但耐熱性差，易發(fā)生蠕變，導(dǎo)熱性差，易老化。第三節(jié) 常用工程材料2、橡膠 高彈性（彈性材料、密封材料、減振防振材料、傳動(dòng)材料）、良好的絕緣性（導(dǎo)線(xiàn)、電纜絕緣件、熱縮管）、耐磨性、隔音性和阻尼性（廣泛用來(lái)制作輪胎、傳送帶、電纜、電線(xiàn)、密封墊圈以及減震件）。 最大缺點(diǎn) 易老化，難回收（污染）。需盡量避免氧化、光照和高低溫，非工作期間盡量處于松弛狀態(tài)，避免與酸、堿、汽油、有機(jī)溶劑等的接觸。第三節(jié) 常用工程材料3、人工合成礦物1）剛玉 俗稱(chēng)寶石（Al2O3），很硬（僅次于鉆石）。在儀器儀表和鐘表行業(yè)多使用紅寶石微型軸承，因其彈性模量、硬度很高，故可將軸承孔加工得十分光潔，使之與鋼制軸頸之間的摩擦系數(shù)很小，則工作時(shí)摩擦損耗很小，可長(zhǎng)期保持原始精度，提高