機械制造基礎(chǔ)教學(xué)案卷

?機械制造根底?教學(xué)案卷對象：交通運輸時間：2021/02-2021/07沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院趙秀榮10/18/20234常用金屬材料4-1常用黑色金屬材料4-2常用有色金屬材料4-3非金屬材料4-4新型材料10/18/20234-1常用黑色金屬材料〔一〕碳鋼碳鋼也稱碳素鋼〔Carbonsteel〕，是含碳量低于2.11％〔一般低于1.35％〕的鐵碳合金的總稱。常含有錳、硅、磷、硫、氫、氧等雜質(zhì)。10/18/20234-1常用黑色金屬材料1、按含碳量分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼；2、按用途可分為碳素結(jié)構(gòu)鋼〔包括普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素滲碳鋼、碳素調(diào)質(zhì)鋼和碳素彈簧鋼〕、碳素工具鋼和鑄鋼.10/18/20234-1常用黑色金屬材料3、按硫、磷等有害雜質(zhì)的含量可分為普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼和高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼；按退火組織可分為亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼。

10/18/20234-1常用黑色金屬材料隨含碳量增加碳素鋼的強度、硬度、耐磨性升高，塑性。韌性和焊接性降低。碳素鋼在工業(yè)上用途極廣，產(chǎn)量占鋼的總產(chǎn)量的80％左右，具有生產(chǎn)工藝簡單。生產(chǎn)本錢低等優(yōu)點。10/18/20234-1常用黑色金屬材料A碳素結(jié)構(gòu)鋼〔Constructionalcarbonsteel〕碳素結(jié)構(gòu)鋼是用作工程結(jié)構(gòu)和機器零件的碳素鋼?？煞譃槠胀ㄌ妓亟Y(jié)構(gòu)鋼〔也叫碳素結(jié)構(gòu)鋼〕和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。前者對含碳量、性能范圍以及硫、磷等有害雜質(zhì)含量限制較寬。10/18/20234-1常用黑色金屬材料根據(jù)交貨的保證條件又分為甲類鋼〔A類鋼，保證力學(xué)性能〕、乙類鋼〔B類鋼，保證化學(xué)成分〕和特類鋼〔C類鋼，既保證力學(xué)性能又保證化學(xué)成分〕。目前使用較多的是含有0.20％左右碳鋼如Q235，主要用于工程結(jié)構(gòu)。10/18/20234-1常用黑色金屬材料為適應(yīng)專業(yè)用鋼的特殊要求，對碳素鋼的成分和性能作適當(dāng)調(diào)整，開展了橋梁、建筑、鋼筋、壓力容器等專門用鋼。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的硫、磷和其他非金屬夾雜物含量較低，根據(jù)含碳量和用途不同又可分為三類：〔1〕小于0.25%碳的低碳鋼，主要用作深沖件、滲碳鋼、鍋爐等。10/18/20234-1常用黑色金屬材料〔2〕含有0.25％～0.60％碳的中碳鋼，多在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用，制造各種機械零件。〔3〕大于0.60％碳的高碳鋼，多用于制造彈簧、齒輪、軋輥等。根據(jù)合錳量不同，又分為普通含錳量〔0.25％～0.80％〕和較高合錳量〔0.70％～1.20％〕兩組。10/18/20234-1常用黑色金屬材料〔1〕普通碳素結(jié)構(gòu)鋼碳含量ωc＝0.06％～0.38％，用于建筑及其他工程結(jié)構(gòu)的鐵碳含金稱普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。此類鋼的冶煉簡單、價格低廉，能夠滿足一般工程結(jié)構(gòu)與普通機械結(jié)構(gòu)零件的性能要求，用量很大。此類鋼強度不高，但工藝性〔如焊接性，冷成形性〕優(yōu)良。通常以各種規(guī)格〔圓鋼、方鋼、工字鋼、鋼筋等〕、熱軋空冷狀態(tài)供貨。一般不進行熱處理。10/18/20234-1常用黑色金屬材料普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用如下：

Q195、Q215：用于制造釘子、鉚釘、墊塊、地腳螺釘、煙筒以及輕負荷的焊接結(jié)構(gòu)件。

Q235、Q255：用于制造鋼筋、鋼板；制作小軸、拉桿、螺栓、螺母、法蘭等不重要的農(nóng)業(yè)機械零件；10/18/20234-1常用黑色金屬材料

Q235C、Q235D用于質(zhì)量要求高的重要焊接件。Q275：用于重要的建筑、橋梁等工程的焊接件；制作拉桿、連桿、轉(zhuǎn)軸、心軸、齒輪和鍵等。10/18/20234-1常用黑色金屬材料〔2〕優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼是碳含量ωc=0.05％～0.90%、錳含量ωMn=0.25%～1.2%的鐵碳合金。主要用于機械結(jié)構(gòu)中的零件與構(gòu)件，因此，也稱機械結(jié)構(gòu)的非合金鋼。該類鋼均要進行熱處理后才能使用。如45、40Mn10/18/20234-1常用黑色金屬材料B碳素工具鋼碳素工具鋼(Carbontoolsteel)碳含量為ωc=0.65％～1.35％，是用于制造工具的碳素鋼。性能特點：高的硬度、耐磨性；切削工藝性好；淬透性低，易變形；價格廉價。10/18/20234-1常用黑色金屬材料碳素工具鋼中的S、P含量較少，屬優(yōu)質(zhì)或高級優(yōu)質(zhì)鋼〔后面加“A〞符號〕。預(yù)先熱處理為球化退火，最終熱處理為淬火、低溫回火。如T13、T13A10/18/20234-1常用黑色金屬材料C鑄鋼〔Caststeel〕，用鋼水直接澆注成零件毛坯的鋼稱為鑄鋼一般用于制造形狀復(fù)雜或大型的，難以鍛造而又要求具有較高的強度和塑性，并承受沖擊載荷的零件。10/18/20234-1常用黑色金屬材料鑄造碳鋼的牌號用字母“ZG〞和兩組數(shù)字表示，第一組數(shù)字代表屈服點的值，第二組數(shù)字代表抗拉強度值。ZG250：10/18/20234-1常用黑色金屬材料〔二〕合金鋼合金鋼，是為了得到或改善某些性能，在碳素鋼根底上參加一種或多種合金元素所得到的鋼。常用的合金元素有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、鈮、鈷、鋯、銅、硼、稀土等。磷、硫、氮等在某些情況下也可起合金元素作用。10/18/20234-1常用黑色金屬材料合金鋼中由于含有不同數(shù)量和種類的合金元素，再采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，就可以分別具有較高的

強度、韌性、淬透性、耐磨性、耐熱性、耐蝕性、耐低溫性、紅硬性、磁性等特殊性能。10/18/20234-1常用黑色金屬材料1、合金鋼按用途可分為合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼和特殊性能鋼；2、按合金元素總含量可分為低合金鋼〔ωMe＝5％以下〕、中合金鋼〔ωMe＝5％～10％〕高合金鋼〔ωMe＝10％以上〕；

10/18/20234-1常用黑色金屬材料3、按主要合金元素可分為鉻鋼、鋅鋼、錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鎳鋁鋼等4、按合金的金相組織可分為鐵素體鋼、珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼、奧氏體鋼以及亞共析鋼、過共析鋼等。10/18/20234-1常用黑色金屬材料合金鋼與碳素鋼相比，生產(chǎn)工藝較復(fù)雜，價格也較貴，但由于性能優(yōu)異，故應(yīng)用廣泛，并能節(jié)約金屬，減輕機器或結(jié)構(gòu)的重量。10/18/20234-1常用黑色金屬材料A合金結(jié)構(gòu)鋼(Constructionalalloysteel)合金結(jié)構(gòu)鋼包括低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼、合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼、滾動軸承鋼。10/18/20234-1常用黑色金屬材料〔1〕低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的根底上參加少量合金元素〔ωMe＜3％〕制成的。合金元素的主要作用是固溶強化和細晶強化。10/18/20234-1常用黑色金屬材料低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼承載大、自重輕、強度高，大都經(jīng)過塑性變形與焊接加工，并長期在一定的腐蝕介質(zhì)中工作。主要用于房屋構(gòu)架、橋梁、船舶、車輛、鐵道、高壓容器、石油天然氣管線等工程結(jié)構(gòu)件。

10/18/20234-1常用黑色金屬材料常用的低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用如下：Q295〔09Mn2、09MnNb、09MnV、〕:用于制造車輛沖壓件、建筑結(jié)構(gòu)容器、低壓鍋爐汽包、中低壓化工容器、薄板沖壓件、儲油罐、輸油管、車輛、油船、有低溫要求低工程構(gòu)件等。10/18/20234-1常用黑色金屬材料Q345〔12MnV、14MnNb、16Mn、18Nb、用于制造車輛、機械零件、船舶、橋梁、管道、鍋爐、壓力容器及礦山電廠設(shè)備、廠房鋼架等承受動載荷各種合金件等。Q390〔15MnTi、16MnNb、10MnPNbRE:用于制造中高壓鍋爐汽包、中高壓化工容器、大型船舶、橋梁、車輛、起重機及其它較高載荷各種爐件等。10/18/20234-1常用黑色金屬材料Q420〔15MnVN、16MnVTiRE〕：用于制造大型焊接結(jié)構(gòu)、大型橋梁、管道、液氨罐車、高壓容器電站設(shè)備、大型船舶等。Q460：可淬火回火處理。用于制造大型挖掘機、起重運輸機械、鉆井平臺等。10/18/20234-1常用黑色金屬材料(2)合金滲碳鋼(Alloycarburizingsteel)這類鋼碳含量低于0.25%，以確保零件的心部有足夠的塑性和韌性，同時也是為了能夠進行外表滲碳。參加的合金元素有Cr、Ni、Mn、B、W、Mo、V、Ti等；可提高鋼的淬透性并起到細化晶粒的作用。10/18/20234-1常用黑色金屬材料經(jīng)滲碳、淬火——低溫回火，鋼的外表具有高的硬度和耐磨性，心部具有足夠的強度、塑性和韌性。適用于要求承受交變應(yīng)力和摩擦作用的同時也能承受一定的沖擊載荷條件下工作的機械零件，如齒輪、凸輪、活塞銷等。常見鋼種15Cr、20Cr、20CrMnTi、20CrMnMo、20Cr2Ni4等10/18/20234-1常用黑色金屬材料〔3〕合金調(diào)質(zhì)鋼(Alloyheatrefinedsteel)合金調(diào)質(zhì)鋼主要用于制造在重載和沖擊載荷作用下的一些重要的受力件，要求高強度的同時，還要求有高的塑性和韌性等綜合力學(xué)性能。只有中碳合金結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后才能到達上述要求，因此稱合金調(diào)質(zhì)鋼。10/18/20234-1常用黑色金屬材料合金調(diào)質(zhì)鋼碳含量為0.25％～0.45％，碳含量過高、過低均不能滿足經(jīng)調(diào)質(zhì)后獲得良好綜合力學(xué)性能的要求。參加的合金元素有Mn、Si、Cr、Ni、B、V、Mo、W等，主要作用是提高淬透性，強化鐵素體和細化晶粒，W、Mo可防止產(chǎn)生高溫回火脆性。具有良好的綜合力學(xué)性能和適宜的淬透性。10/18/20234-1常用黑色金屬材料合金調(diào)質(zhì)鋼原始組織為珠光體時，預(yù)先熱處理可采用正火〔或退火〕處理；當(dāng)原始組織為馬氏體時，預(yù)先熱處理可采用高溫回火處理。該類鋼最終熱處理均采用淬火后在5O0～650℃的高溫回火工藝即調(diào)質(zhì)處理工藝。常用合金調(diào)質(zhì)鋼的牌號、力學(xué)性能見書表。10/18/20234-1常用黑色金屬材料〔4〕合金彈簧鋼合金彈簧鋼(Alloyspringsteel)專門制造大截面的受到較大沖擊、振動、周期性扭轉(zhuǎn)、彎曲等交變載荷作用下一些重要的彈性元件，它可以吸收振動能、沖擊能或儲存能量，以驅(qū)動機件運動。10/18/20234-1常用黑色金屬材料根據(jù)彈簧的工作條件，要求合金彈簧鋼具有高的彈性極限、高的屈強比〔σs／σb〕、高的疲勞強度和足夠的塑性、韌性，同時還要求良好的淬透性和外表質(zhì)量。在一些特殊條件下，還要求有一定的耐熱性和耐腐蝕性。10/18/20234-1常用黑色金屬材料合金彈簧鋼的碳含量必須是中、高碳的〔ωc＝0.45～0.7％〕，以保證得到高的彈性。參加的合金元素有Si、Mn、Cr、Mo、W、V等，目的是為了提高合金彈簧結(jié)構(gòu)鋼的彈性極限和淬透性，并起到細化晶粒的作用，W、Mo還可降低高溫回火脆性，提高耐回火性。10/18/20234-1常用黑色金屬材料(5)滾動軸承鋼(Ballbearingsteel)滾動軸承運轉(zhuǎn)時，內(nèi)外套圈和滾動體之間為點接觸或線接觸，接觸力很大，并承受周期性交變載荷，損壞的主要形式是外表小塊疲勞剝落和磨損。因此軸承鋼應(yīng)具有高的硬度和一定數(shù)量的耐磨性。為了保證軸承鋼在淬火后能得到最高的硬度和一定數(shù)量的耐磨碳化物，軸承鋼的含碳量為1％左右。10/18/20234-1常用黑色金屬材料滾動軸承鋼的合金元素以Cr為主，其主要作用是提高鋼的淬透性、減少過熱敏感性，并形成一定數(shù)量的細粒狀碳化物。Cr參加量為0.4％～1.65％，含量過高會增加剩余奧氏體量，降低硬度。對于大型軸承，為進一步增大淬透性，還常參加Si、Mn等元素。10/18/20234-1常用黑色金屬材料常用滾動軸承鋼的牌號、化學(xué)成分、熱處理及用途見書表4-7。滾動軸承鋼也可作為工具鋼使用，用于制造絲錐、板牙、鉸刀和量具等。

10/18/20234-1常用黑色金屬材料B合金工具鋼(Alloytoolsteel)合金工具鋼按其用途分為合金刃具鋼、合金模具鋼和合金量具鋼三類，但各類鋼之間實際應(yīng)用的界限并不嚴格。例如，某些低合金刃具鋼除作刀具外，也可作冷沖模具或量具。10/18/20234-1常用黑色金屬材料〔1〕合金刃具鋼(Alloycutlerysteel)合金刃具鋼用于制造各種切削刀具，其刃部不僅和切屑發(fā)生強烈摩擦產(chǎn)生高熱，而且還要承受較大的切削力作用以及沖擊和震動。因此，合金刃具鋼除了必須具有高硬度和耐磨性、足夠的強度和韌性外，還應(yīng)具有在高溫下仍然可保持高硬度的能力，即所謂的熱硬性，也稱紅硬性10/18/20234-1常用黑色金屬材料常用合金刃具鋼有低合金工具鋼和高速鋼a低合金工具鋼低合金工具鋼的含碳量為0.9％～1.1％，參加的合金元素有Cr、Mn、Si、W、V等，合金元素含量不超過5％。其主要作用是提高淬透性，增加回火穩(wěn)定性和二次硬化，使鋼在300～400℃時仍能保持60HRC以上的硬度，其切削速度可到達10～15m/min。如：9SiCr、CrWMn、CrMn、9Mn2V10/18/20234-1常用黑色金屬材料b高速鋼(High-speedsteel)用于高速切削〔切削速度=25～55m／s〕、參加的合金元素總量＞10％的高合金刃具鋼稱高速工具鋼，簡稱高速鋼。高速鋼碳含量為0.75％～1.65％，合金總量在10％～25％，主要合金元素有W、Cr、V、Mo、Co、Al等。10/18/20234-1常用黑色金屬材料

W、Mo、V等在鋼中形成特殊碳化物，當(dāng)加熱后，這些元素溶入奧氏體，在淬火后560℃左右回火時，基體會析出大量彌散分布的特殊碳化物，使硬度不但不會降低反而升高，即所謂的二次硬化現(xiàn)象。10/18/20234-1常用黑色金屬材料高速鋼中合金元素Cr可提高鋼的淬透性；

Co元素可提高淬火溫度，使更多的二次硬化元素溶入奧氏體，間接促使淬火回火后二次硬化產(chǎn)生。10/18/20234-1常用黑色金屬材料高速鋼具有較高的熱硬性，在600℃時仍能保持高硬度〔＞58HRC〕；淬透性好，空冷可得到馬氏體；耐磨性高。鑄態(tài)下有大量萊氏體存在，又稱萊氏體鋼。10/18/20234-1常用黑色金屬材料常用高速鋼鋼種：W18Cr4V：ωC/%為0.7～0.8室溫硬度為HRC63～66，而500℃為56，600℃為48.5。一般用于高速車刀、刨刀、鉆頭、銑刀等。10/18/20234-1常用黑色金屬材料〔2〕合金模具鋼(Alloydiesteel)模具是鑄造、鍛造和冷沖壓等生產(chǎn)過程中常用的加工工具，模具材料及其熱處理是保證模具使用性能和壽命的重要條件。合金模具鋼分為冷模具鋼和熱模具鋼兩種。10/18/20234-1常用黑色金屬材料a冷模具鋼用于制造在冷態(tài)下使金屬變形的模具材料稱為冷模具鋼。常用的冷變形模具有沖裁模、彎曲模、拉伸模等，這類模具在工作中必須具有高硬度〔55～62HRC〕和耐磨性以及足夠的韌性和疲勞強度。10/18/20234-1常用黑色金屬材料常用的冷模具鋼有：T9、T10、9Mn2V、CrWMn、Cr12、Cr12MoV、6SiCr等。T9、T10為碳素工具鋼，也可作為冷模具鋼使用，適用于受力不大、形狀簡單、尺寸較小的模具。10/18/20234-1常用黑色金屬材料9Mn2V、CrWMn適用于受力不大、形狀較復(fù)雜、尺寸較大的模具。Cr12、Cr12MoV適用于制造受力較大、技術(shù)要求較高的冷變形模具，6SiCr適用于制造沖擊力較大而刃口又比較薄弱的切邊模等。10/18/20234-1常用黑色金屬材料b熱模具鋼常用的熱變形模具有壓鑄模、熱鍛模、熱擠壓模等。這些模具工作外表溫度可達600℃以上，在工作中不僅承受著巨大的機械應(yīng)力，而且在冷熱交替作用下又要承受很大的熱應(yīng)力。因此，對熱模具鋼要求有較高的紅硬性、熱疲勞抗力以及足夠的韌性。10/18/20234-1常用黑色金屬材料熱模具鋼的含碳量一般為0.3％～0.6％，為了強化鐵素體和提高淬透性，還參加Cr、Mn、Si等元素。同時還需參加一定量的Mo、W等元素，以防止回火脆性。常用的熱模具鋼有5CrMnMo、5CrNiMo、3CrW8V、5SiMn等。10/18/20234-1常用黑色金屬材料〔3〕合金量具鋼(Alloygaugesteel)合金量具鋼用于制造各種測量工具，如千分尺、卡尺、塊規(guī)、塞規(guī)等。對量具鋼的要求是具有高的硬度與耐磨性、高的韌性以及尺寸穩(wěn)定性。量具鋼含碳量較高〔0.9％～1.5％〕，以保證足夠的硬度〔62HRC以上〕和耐磨性。10/18/20234-1常用黑色金屬材料合金量具鋼中參加Cr、W、Mn等以提高淬透性，使剩余奧氏體穩(wěn)定性增加，在使用過程中不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，保證尺寸的穩(wěn)定。同時這些元素形成大量合金碳化物，進一步提高了耐磨性。10/18/20234-1常用黑色金屬材料形狀簡單、精度較低的量具，如量規(guī)、卡尺、塞規(guī)等可采用T10A、T12A、9SiCr制造。也常用15、20、20Cr鋼經(jīng)滲碳熱處理，或50、55、60Mn、65Mn鋼經(jīng)高頻感應(yīng)淬熾熱處理來制造精度不高、使用中常用碰撞的樣板、卡規(guī)及大型量具。10/18/20234-1常用黑色金屬材料

精度要求高的量具如量規(guī)、塊規(guī)及形狀復(fù)雜的樣板常采用熱變形小的微變形合金工具鋼，如CrMn、CrWMn、GCr15等制造。10/18/20234-1常用黑色金屬材料C特殊性能鋼(1)耐磨鋼〔Water-resistingsteel〕有些機器零件，如拖拉機和坦克的履帶板、挖掘機鏟齒、破碎機顎板等在工作時承受強烈沖擊和嚴重磨損，要求材料應(yīng)具有很高的韌性和耐磨性。10/18/20234-1常用黑色金屬材料

目前廣泛采用的耐磨鋼是高錳鋼，其牌號有ZGMn13等，其含碳量為1.0％～1.3％，含錳量為12％～14％。

10/18/20234-1常用黑色金屬材料Mn是擴大Fe-Fe3C相圖中奧氏體區(qū)的元素，

當(dāng)鋼中含Mn量≥12％時，可使其在常溫下呈現(xiàn)單一的奧氏體組織。所以高錳鋼也稱為奧氏體鋼。為了防止高錳鋼在冷卻過程中碳化物從奧氏作中析出，導(dǎo)致鋼的脆性增大，必須通過水韌處理消除碳化物，使鋼保持單一的奧氏作組織。10/18/20234-1常用黑色金屬材料所謂水韌處理(Watertoughening)就是將高錳鋼加熱到1050～1100℃，保溫一定時間，使碳化物完全溶入奧氏體中，然后在40℃左右的水中激冷.由于冷卻很快，碳化物來不及析出，使鋼得到純奧氏體組織，此時鋼的硬度很低〔190～220HBS〕，但韌性卻很高。10/18/20234-1常用黑色金屬材料水韌處理后所獲得的奧氏體鋼是不穩(wěn)定的，一經(jīng)劇烈的沖擊變形，那么會產(chǎn)生顯著的加工硬化，且隨沖擊變形程度的增加，硬度急劇上升。與此同時，還發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變并析出碳化物，硬度迅速上升到450～500HBW，形成厚7～20mm的硬化層，而基體卻仍然保持高韌性的奧氏體。由上述分析可知，高錳鋼的高抗磨性產(chǎn)生于對它的巨大沖擊力，否那么它是不耐磨的。10/18/20234-1常用黑色金屬材料

高錳鋼水韌處理后，不可進行回火，如果加熱超過300℃，在極短時間內(nèi)奧氏體便會析出大量碳化物，使鋼變脆。高錳鋼的切削加工性能很差，零件都是在鑄造成形后，經(jīng)水韌處理直接使用。10/18/20234-1常用黑色金屬材料〔2〕不銹鋼〔Stainlesssteel〕不銹鋼是指對腐蝕具有很高抗力的鋼。金屬腐蝕有兩種形式：一種是由單純的化學(xué)反響造成的化學(xué)腐蝕，如鋼在高溫下的氧化；另一種是由于電流作用引起的電化學(xué)腐蝕，金屬在電解質(zhì)溶液中可形成腐蝕原電池產(chǎn)生電流，使陽極金屬被腐蝕。零件的腐蝕大局部屬于電化學(xué)腐蝕。10/18/20234-1常用黑色金屬材料具有兩相組織結(jié)構(gòu)的金屬，由于不同相的電極電位不同，在有電解質(zhì)溶液環(huán)境中，金屬內(nèi)部將構(gòu)成許多腐蝕原電池，使金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕。不銹鋼的抗腐蝕原那么是：使金屬盡可能保持均勻的單相組織，減少金屬內(nèi)部形成原電池的可能性.10/18/20234-1常用黑色金屬材料在形成了原電池情況下，盡可能減少金屬各相電極電位差并通過合金化，盡可能提高合金本身的電極電位；參加合金元素在鋼的外表形成穩(wěn)定的鈍化膜，隔絕腐蝕介質(zhì)。10/18/20234-1常用黑色金屬材料常用的不銹鋼分為以下幾種類型：a馬氏體型不銹鋼主要鋼種有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13，通常稱為Cr13型不銹鋼。鋼號前數(shù)字是該鋼種的序號，代表平均含碳量的千分之幾，Cr含量為12％～14％。

10/18/20234-1常用黑色金屬材料鋼中參加Cr，一方面能提高基體的電極電位〔含Cr量必須大于12％〕，另一方面Cr在氧化性介質(zhì)中極易生成鈍化膜，使鋼的耐蝕性大大提高。Cr13型不銹鋼不是單相組織，可以進行熱處理強化，其耐蝕性主要依靠鈍化。10/18/20234-1常用黑色金屬材料1Cr13、2Cr13主要制作耐蝕結(jié)構(gòu)零件，如汽輪機葉片、化油器針閥等。3Cr13、4Cr13耐蝕性較差，主要用于制作手術(shù)器械、量具、彈簧等。

10/18/20234-1常用黑色金屬材料b鐵素體型不銹鋼

主要鋼種是1Cr17。Cr是縮小相圖奧氏體區(qū)的元素，當(dāng)Cr增大至17％時，鋼中沒有奧氏體—鐵素體轉(zhuǎn)變，始終保持單相鐵素體。這類鋼耐蝕性優(yōu)于Cr13型不銹鋼，主要用作吸收塔、熱交換器、酸槽、管道等。

10/18/20234-1常用黑色金屬材料c奧氏體型不銹鋼當(dāng)鋼中含Cr18％、Ni8％時，鋼中便有穩(wěn)定的奧氏體組織產(chǎn)生。這類鋼還常參加Mo、Ti、Nb等元素進一步提高其抗蝕能力。常用牌號有0Cr18Ni9、1Crl8Ni9、2Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti等，簡稱為18－8型不銹鋼。10/18/20234-1常用黑色金屬材料〔3〕耐熱鋼(Heat-resistingsteel)耐熱鋼是指在高溫下能抗氧化并具有一定高溫強度的鋼。所謂抗氧化是在鋼中參加足夠的Cr、Si、Al等元素，使鋼在高溫下迅速氧化生成致密的高熔點氧化膜，阻止高溫氣體的繼續(xù)氧化。10/18/20234-1常用黑色金屬材料高溫強度是指金屬對蠕變的抵抗能力。當(dāng)金屬的工作溫度高于再結(jié)晶溫度，工作應(yīng)力超過金屬在該溫度下的彈性極限時，隨著時間的延長金屬發(fā)生極其緩慢的變形，這種現(xiàn)象稱為蠕變〔Creep〕。金屬對蠕變抗力愈大，表示金屬高溫強度愈高。在鋼中參加W、Mo、V等合金元素能明顯地提高鋼的高溫強度。10/18/20234-1常用黑色金屬材料15CrMo和12Cr1MoV是典型的鍋爐鋼，分別用來制造壁溫≤510℃和540℃的蒸汽導(dǎo)管等。4Cr9Si2和4Cr10Si2Mo又稱閥門鋼，分別用來制造≤700℃和750℃的汽車發(fā)動機和柴油機的排氣閥門等。10/18/20234-1常用黑色金屬材料1CrllMoV和1Cr12WMoV具有較高的高溫強度，組織穩(wěn)定，工藝性能好，分別用來制造在540℃和580℃以下工作的汽輪機和燃氣輪機葉片等。10/18/20234-1常用黑色金屬材料1Cr18Ni9Ti不銹鋼的抗氧化性可達700～900℃，在600℃左右有足夠的熱強度，在鍋爐及汽輪機制造方面用來制造610℃以下的過熱管道及構(gòu)件等。Cr9Mn12SiN和Cr22Ni4N可用于制造溫度在900～1200℃的熱處理爐底板、坩堝等。10/18/20234-1常用黑色金屬材料〔三〕鑄鐵〔Castiron〕鑄鐵是含碳量大于2.11％的鐵碳合金。此外它還含有硅、錳、硫、磷、鉬、鉻、鋁等化學(xué)元素。鑄鐵與鋼的主要區(qū)別，一是碳含量及硅含量高，并且碳多以石墨形式存在；二是硫、磷雜質(zhì)多。10/18/20234-1常用黑色金屬材料鑄鐵作為工程材料歷史悠久，并被廣泛應(yīng)用于各個工業(yè)部門。由于鑄鐵制造本錢低，又有良好的減振性、耐磨性、加工工藝性，在不少應(yīng)用中是不能被替代的。

10/18/20234-1常用黑色金屬材料鑄鐵的種類很多，可以有不同的分類。工業(yè)中通常是按照鑄鐵中碳的存在形式和石墨的形態(tài)劃分的，有白口鑄鐵、灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵。

10/18/20234-1常用黑色金屬材料白口鑄鐵中的碳全部或局部以滲碳體形式存在，斷口呈銀白色；灰口鑄鐵中的碳除了少量溶于基體外，其余的全部以石墨形式存在于鑄鐵中；10/18/20234-1常用黑色金屬材料可鍛鑄鐵中的碳全部或大局部以團絮狀石墨存在；球墨鑄鐵中的碳大局部以球狀石墨形式存在；蠕墨鑄鐵中的碳大局部以蠕蟲狀石墨形式存在。10/18/20234-1常用黑色金屬材料A灰口鑄鐵灰口鑄鐵〔Graycastiron〕在鑄鐵的總產(chǎn)量中占80％以上。它常用來制造各種機器的底座、機架、工作臺、機身、齒輪箱箱體、閥體及內(nèi)燃機的汽缸蓋、汽缸體等。10/18/20234-1常用黑色金屬材料〔1〕灰口鑄鐵的化學(xué)成分與顯微組織灰口鑄鐵的基體組織分為三種類型：鐵素體灰口鑄鐵〔組織：鐵素體+片狀石墨〕鐵素體-珠光體灰口鑄鐵〔組織：鐵素體+珠光體+片狀石墨〕珠光體灰口鑄鐵〔組織：珠光體+片狀石墨〕。10/18/20234-1常用黑色金屬材料鐵素體灰口鑄鐵鐵素體－珠光體灰口鑄鐵珠光體灰口鑄鐵灰口鑄鐵中石墨的形態(tài)、多少、分布及基體組織狀態(tài)，主要取決于石墨化程度，即取決于鑄鐵的化學(xué)成分和鑄件的冷卻速度。10/18/20234-1常用黑色金屬材料〔2〕灰口鑄鐵的牌號、性能及應(yīng)用灰口鑄鐵的牌號由“灰鐵〞二字的拼音字母的首字母〔HT〕后面加一組表示鑄鐵的最低抗拉強度〔單位為〔Mpa〕的數(shù)字組成。如HT250：最低抗拉強度250Mpa，基體為P，應(yīng)用于閥殼、油缸、汽缸、聯(lián)軸器、機體、齒輪、齒輪箱外殼、飛輪、襯筒、凸輪、軸承座等10/18/20234-1常用黑色金屬材料B可鍛鑄鐵(Malleablecastiron)可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵經(jīng)高溫、長時間的石墨化，使?jié)B碳體在固態(tài)下分解，而獲得的團絮狀石墨的鑄鐵。10/18/20234-1常用黑色金屬材料(1)可鍛鑄鐵的化學(xué)成分和組織可鍛鑄鐵中的碳和硅的含量不能太高，因為假設(shè)含碳量過高，由于它們都是強烈促進石墨化的元素，故鑄鐵的鑄態(tài)組織中就有片狀石墨形成，并在隨后退火過程中，從滲碳體分解的石墨將會附在片狀石墨上析出，而得不到團絮狀石墨。10/18/20234-1常用黑色金屬材料目前生產(chǎn)中可鍛鑄鐵的化學(xué)成分為ωc=2.2～2.8%、ωSi=1.2～2.0%、ωMn=0.4～1.2%、ωp≤0.1%、ωs≤0.2%。常見顯微組織是：鐵素體+石墨；珠光體+石墨10/18/2023894-1常用黑色金屬材料〔2〕可鍛鑄鐵的牌號性能及應(yīng)用牌號中“KT〞是“可鐵〞二字的漢語拼音的第一個字母，其后的“H〞表示黑心可鍛鑄鐵；“Z〞表示珠光體可鍛鑄鐵〔白心可鍛鑄鐵用“B〞表示〕。符號后面的兩組數(shù)字分別表示其抗拉強度和伸長率。10/18/20234-1常用黑色金屬材料KTH370—12：表示黑心可鍛鑄鐵，抗拉強度370，延伸率為12%。用于汽車、拖拉機前后輪殼、減速器殼、轉(zhuǎn)向節(jié)殼、制動器等。10/18/20234-1常用黑色金屬材料C球墨鑄鐵(Nodulargrapbitecastiron)球墨鑄鐵的球狀石墨對基體的割裂影響最小，因而具有很高的強度、良好的韌性、塑性和切削加工性，焊接性也較好?？梢栽谝欢ǚ秶鷥?nèi)代替鋼，所以開展很快。10/18/20234-1常用黑色金屬材料(1)球墨鑄鐵的化學(xué)成分和組織球墨鑄鐵的主要成分為：ωc=3.6～3.9％、ωSi=2.0％、ωMn=O.6～0.8％、ωs≤0.O4％、ωp≤0.1％、ωMg＝0.03％ωRE=0.O3～0.05％〔稀土〕。

10/18/20234-1常用黑色金屬材料球墨鑄鐵的生產(chǎn)過程是在一定成分的鐵液中參加一定量的孕育劑和球化劑〔稀土鎂等〕，使石墨變成球狀。10/18/20234-1常用黑色金屬材料

在生產(chǎn)中球墨鑄鐵的顯微組織有：鐵素體+石墨，鐵素體+珠光體+石墨，珠光體+石墨

10/18/2023954-1常用黑色金屬材料〔2〕球墨鑄鐵的牌號、性能及應(yīng)用球墨鑄鐵的牌號是以漢語拼音字頭“QT〞為標(biāo)志，其后兩組數(shù)字分別是最小抗拉強度和伸長率。由于球墨鑄鐵中的石墨呈球狀，因此，球墨鑄鐵的基體強度利用率可高達70～90%，而灰鑄鐵的基體強度利用率僅為30～50%。所以球墨鑄鐵的抗拉強度、塑性、韌性不僅高于其它鑄鐵，而且可與相應(yīng)組織的鑄鋼相媲美。如QT450-1010/18/20234-1常用黑色金屬材料球墨鑄鐵的疲勞極限接近一般中碳鋼；而沖擊疲勞強度那么高于中碳鋼；特別是球墨鑄鐵的屈服比鋼提高一倍。在一般機械設(shè)計中，材料的許用應(yīng)力是按屈服強度來確定的，因此，對于承受靜載荷的零件，用球墨鑄鐵代替鑄鋼，就可以減少機器重量。但球墨鑄鐵的塑性和韌性低于鋼。10/18/20234-1常用黑色金屬材料由于球墨鑄鐵通過熱處理可獲得不同的基體組織，使其性能在較大范圍內(nèi)變化。加上球墨鑄鐵的生產(chǎn)周期短，本錢低〔接近灰口鑄鐵〕，因此，球墨鑄鐵在機械制造業(yè)這得到廣泛的應(yīng)用，它成功地替代了不少的碳鋼、合金鋼和可鍛鑄鐵，用來制造一些受力復(fù)雜，強度、韌性和耐磨性要求高的零件。10/18/20234-1常用黑色金屬材料D蠕墨鑄鐵2O世紀80年代，開展起來了一種新型鑄鐵，因其石墨很象蠕蟲而命名。它的強度高于灰口鑄鐵。韌性和耐磨性良好；鑄造性能與灰鑄鐵相當(dāng)。蠕墨鑄鐵的化學(xué)成分要求與球墨鑄鐵相似，即要求高碳、高硅、低硫、低磷，并含有一定量的稀土與鎂?；w蠕蟲狀石墨10/18/2023994-1常用黑色金屬材料如RuT420、RuT380強度、硬度高，具有高的耐磨性和較高的導(dǎo)熱率，鑄件材質(zhì)中需參加合金元素或經(jīng)正火處理，可制造要求強度、耐磨性高的零件。用于活塞環(huán)、制動盤、鋼珠研磨盤、吸淤泵體等。10/18/20234-1常用黑色金屬材料E合金鑄鐵(Alloycastiron)。在鑄鐵中參加一定量的合金元素，生成的特殊性能鑄鐵，稱為合金鑄鐵〔1〕耐磨鑄鐵與抗磨鑄鐵工業(yè)生產(chǎn)中，常在兩種工作條件下對鑄件的耐磨、抗磨性提出了更高的要求。一種是在有潤滑條件下，另一種是在無潤滑即干磨擦條件下。前者如機床的導(dǎo)軌、軸承、活塞環(huán)與缸套等，要求耐磨性好；后者如球磨機的材板和磨球、軋輥、犁鏵等，要求抗磨性好。10/18/20234-1常用黑色金屬材料具有高碳共晶或過共晶的合金白口鑄鐵抗磨性高，但是脆性大，沖擊韌度差。常用的抗磨鑄鐵有KMTBCr2Mo1Cu及KMTBCr20Mo2Cu等。普通鑄鐵本身具有減摩耐磨功能，假設(shè)再參加一些合金元素，效果更好。10/18/20234-1常用黑色金屬材料球墨鑄鐵中的錳元素加大到ωMn=5％～9.5％，硅元素控制在ωSi=3.3％～5.0%范圍內(nèi)，經(jīng)球化和孕育處理，可得到含有馬氏體、大量剩余奧氏體及碳化物和球墨組織，到達高耐磨性能。10/18/20234-1常用黑色金屬材料〔2〕耐熱鑄鐵(Heat-resistingcastiron)工業(yè)生產(chǎn)中有不少鑄件是在高溫下工作的，如爐底板、換熱器、坩堝、爐條等。普通鑄鐵在高溫下工作壽命很低，參加Al、Si、Cr等合金元素生成相應(yīng)的氧化膜，保護內(nèi)部不繼續(xù)氧化。10/18/20234-1常用黑色金屬材料〔3〕耐蝕鑄鐵耐蝕鑄鐵被廣泛地應(yīng)用于化工、制藥、采礦部門的閥門、管道、貯罐等。普通鑄鐵耐蝕性能差，是由于石墨、滲碳體和鐵素體等相，它們在電解質(zhì)中的電極電位不同，形成微電池效應(yīng)而被腐蝕。10/18/20234-1常用黑色金屬材料普通鑄鐵耐蝕性能差，參加Si、Cr、Al、Mo、Cu、Ni等合金元素，鑄件外表形成致密的保護膜，而且也能降低基體的電極電位，使耐蝕性提高。常見的有高硅、高硅鋁、高鋁、高鉻等耐蝕鑄鐵可供選用，如STQAl15Si15等。10/18/20234-2常用有色金屬材料

〔一〕鋁合金鋁合金是使用了100多年的傳統(tǒng)材料，目前世界原鋁產(chǎn)量達1900萬噸。其中50％用來制取加工材與深加工產(chǎn)品。目前我國的鋁合金品種，約為美國的一半，規(guī)格缺乏美國的1/4。傳統(tǒng)的鋁合金有鑄造鋁合金和變形鋁合金兩大類。10/18/20234-2常用有色金屬材料

AAl-Li系合金鋰是最輕的金屬元素。鋁合金中添加百分之幾的鋰后，可獲得時效強化效果，質(zhì)量分數(shù)可降低10％，比模量可提高10％。但鋰的熔點很低，故鋁鋰合金冶煉很困難。波音747的外殼用鋁鋰合金，減輕了較多的質(zhì)量。飛機單位質(zhì)量的降低，其產(chǎn)生的經(jīng)濟效益是按幾何級數(shù)遞增的，因此鋁鋰合金是大有作為的。10/18/20234-2常用有色金屬材料

B超塑鋁合金超塑成形因變形可達百分之幾百，復(fù)雜的構(gòu)件可一次成形。飛機機身隔框、電氣外殼等都可采用鋁合金超塑成形以節(jié)約生產(chǎn)本錢。10/18/20234-2常用有色金屬材料

C粉末冶金鋁合金采用快速凝固制粉技術(shù)或機械合金化制粉，可獲得晶粒細化且成分均勻的過飽和微合金粉。它比熔鑄法合金成分均勻。10/18/20234-2常用有色金屬材料

D鋁合金功能膜鋁合金功能膜是利用氧化膜內(nèi)孔洞，充填別的材料以獲得所要求的功能。是近年來的研究熱點，應(yīng)用推廣較快。〔二〕銅合金銅合金(Copperalloy)按化學(xué)成分可分為黃銅、青銅和白銅三大類。10/18/20234-2常用有色金屬材料

A黃銅以鋅為主要合金元素的銅基合金稱為黃銅(Brass)。黃銅具有良好的力學(xué)性能、加工成型性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。而且色澤美麗，價格較低，是重有色金屬中應(yīng)用最廣的金屬材料。黃銅分普通黃銅和特殊黃銅兩大類。按生產(chǎn)方式分壓力加工黃銅和鑄造黃銅。10/18/20234-2常用有色金屬材料

(1)普通黃銅也叫二元黃銅，是Cu-Zn二元合金。黃銅的力學(xué)性能與鋅的質(zhì)量分數(shù)有極大關(guān)系，當(dāng)ωZn＜30～32％時，強度和塑性都隨鋅的質(zhì)量分數(shù)增加而提高。10/18/20234-2常用有色金屬材料當(dāng)鋅的質(zhì)量分數(shù)超過32％時因組織中?ˊ相的出現(xiàn)，塑性開始下降，但強度還在提高，在ωZn=45％附近到達最大值。因此工業(yè)用黃銅，鋅的質(zhì)量分數(shù)均在46%以下。其組織為α或α+?ˊ，分別稱α黃銅及α+?ˊ黃銅。10/18/20234-2常用有色金屬材料aα黃銅α黃銅又稱單相黃銅，具有較高的強度和優(yōu)良的冷變形性能，適用于在常溫下壓力加工形狀復(fù)雜的零件。常用代號有H90、H80、H70、H68，其中H70、H68又稱三七黃銅，由于它強度較高，塑性特別好，大量用作槍彈殼和炮彈筒，故有“彈殼黃銅〞之稱。10/18/20234-2常用有色金屬材料bα+?ˊ黃銅α+?ˊ黃銅又稱兩相黃銅，適宜熱壓力加工具有較高的強度和耐蝕性，常用代號有H62、H59，常用于制造散熱器、水管、油管、彈簧等。

10/18/20234-2常用有色金屬材料(2)特殊黃銅為了提高普通黃銅的耐蝕性、切削加工性、力學(xué)性能，在銅鋅二元合金的根底上參加其它合金元素所組成的多元合金，稱為特殊黃銅。常參加鉛、鋁、錳、鎳、錫、硅等，分別稱鉛黃銅、鋁黃銅……等。10/18/20234-2常用有色金屬材料合金元素參加黃銅后，一般都能提高其強度。參加鋁、錳、錫、硅可提高抗蝕性，參加硅還可改善鑄造性能，參加鉛能改善切削加工性能。10/18/20234-2常用有色金屬材料B青銅除黃銅、白銅以外的銅合金均稱為青銅〔Bronze〕。工業(yè)上常用的青銅有錫青銅、鋁青銅、鈹青銅等。〔1〕錫青銅以錫為主要添加元素的銅基合金稱錫青銅。錫青銅的主要特點是耐蝕、耐磨、強度高、彈性好等。10/18/20234-2常用有色金屬材料由于錫青銅外表生成由Cu2O對及2CuCO3?Cu〔OH〕2構(gòu)成的致密薄膜，因此錫青銅在大氣、海水、堿性溶液和其它無機鹽類溶液中有極高的耐蝕性，但在酸性溶液中抗蝕性較差。錫青銅結(jié)晶溫度區(qū)間較大，合金流動性差，鑄件的縮孔較嚴重，但線收縮小，熱裂傾向小，故錫青銅適宜鑄造形狀復(fù)雜、壁厚變化較大且致密性要求不高的零件。10/18/20234-2常用有色金屬材料為了改善錫青銅的鑄造性能、力學(xué)性能、耐磨性能、彈性性能和切削加工性，常參加鋅、磷、鎳等元素形成多元錫青銅。錫青銅常用牌號或代號有QSn4-3、QSn4-4-4、ZQSn10等。用于制作彈簧、軸瓦、襯套等耐磨零件。10/18/20234-2常用有色金屬材料〔2〕鋁青銅以鋁為主要合金元素的銅基合金稱鋁青銅，一般鋁的質(zhì)量分數(shù)為8.5～10.5％。鋁青銅具有良好的力學(xué)性能，耐蝕性和耐磨性，并能進行熱處理強化。有良好的鑄造性能，在大氣、海水、碳酸及大多數(shù)有機酸中具有比黃銅和錫青銅更高的抗蝕性，此外還有沖擊時不發(fā)生火花等特性。常用牌號或代號有QA15、QA19-4、ZCuAl11Fe3Mn2等。宜作機械、化工、造船及汽車工業(yè)中的軸套、齒輪、蝸輪、管路配件等件。10/18/20234-2常用有色金屬材料〔3〕鈹青銅以鈹為主要合金元素的銅基合金稱鈹青銅。一般鈹?shù)馁|(zhì)量分數(shù)為1.7～2.5％。鈹青銅有很高的強度、硬度、疲勞極限和彈性極限，而且耐蝕、耐磨、無磁性、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性好，受沖擊無火花等。在工藝方面，它承受冷、熱壓力加工的能力很強，鑄造性能亦好。常用代號有QBe2、QBe2.5等。10/18/20234-2常用有色金屬材料

鈹青銅主要用于制作高級精密的彈性元件，如彈簧、膜片、膜盤等，特殊要求的耐磨零件，如鐘表的齒輪和發(fā)條、壓力表游絲；高速、高溫、高壓下工作的軸承、襯套及礦山、煉油廠用的沖擊不帶火花的工具。鈹青銅價格較貴。10/18/20234-2常用有色金屬材料C白銅以鎳為主要合金元素的銅基合金稱白銅工業(yè)上應(yīng)用的白銅有普通白銅和特殊白銅。普通白銅是銅—鎳二元合金；特殊白銅是在銅—鎳合金根底上參加鋅、錳、鋁等合金元素，分別稱鋅白銅、錳白銅、鋁白銅等。白銅具有高的耐蝕性、優(yōu)良的冷、熱加工工藝性。因此，廣泛用于制造精密儀器、儀表化工機械及醫(yī)療器械中的關(guān)鍵零件。10/18/20234-2常用有色金屬材料〔三〕鈦合金鈦合金(Titaniumalloy)是近來快速開展的材料。鈦及鈦合金質(zhì)量分數(shù)小〔4.5g／cm3〕．強度大大高于鋼。比強度和比模量性能突出。波音777的起落架采用鈦合金制造，大大減輕了質(zhì)量，經(jīng)濟效益極為顯著。鈦的耐腐蝕性能優(yōu)異，是目前耐海水腐蝕的最好的材料。10/18/20234-2常用有色金屬材料鈦是制造工作溫度在500℃以下，如火箭低溫液氮燃料箱、導(dǎo)彈燃料罐、核潛艇船殼、化工廠反響釜等構(gòu)件的重要材料。我國鈦產(chǎn)量居世界第一，TiO2儲量約8億噸。特別在攀枝花、海南島資源非常豐富。鈦合金高溫強度差，不宜在高溫中使用。10/18/20234-2常用有色金屬材料〔四〕鎳及鎳合金鎳是重要的戰(zhàn)略性資源。鎳基高溫合金用以制造噴氣發(fā)動機渦輪盤及葉片。鎳銅系耐蝕合金可制造高壓充油電纜、油槽、醫(yī)療器材；鎳錳系是電真空材料；鎳中添加硅、鎢或鋯和鈣或鋇可做陰極材料等等。我國金川鎳礦的開發(fā)，為鎳基合金開展提供了必要的條件。10/18/20234-2常用有色金屬材料〔五〕鎂及鎂合金鎂在地殼中含量為2.77％，僅次于鋁和鐵，年產(chǎn)量約40萬噸。鎂及鎂合金的主要優(yōu)點是質(zhì)量分數(shù)小，比強度、比模量高，抗振能力強，可承受較大的沖擊載荷，同時，切削加工和拋光性能好，因而是航空航天、儀器儀表、交通運輸?shù)裙I(yè)部門的重要結(jié)構(gòu)材料。10/18/20234-2常用有色金屬材料鎂的化學(xué)性質(zhì)活潑，抗腐蝕性能差，熔煉技術(shù)復(fù)雜，冷變形困難，缺口敏感性大，因而阻礙了其開展。目前以鑄造鎂合金的應(yīng)用為主。近年來研究出的Mg－Li合金，質(zhì)量分數(shù)為1.3～1.65g／cm3，有超合金之稱。強度高，塑性、韌性好，易焊接，缺口敏感性小，是很有開展前途的變形鎂合金。10/18/20234-3非金屬材料

一、塑料(Plastics)〔一〕塑料的組成塑料是以合成樹脂為主要成分，參加適量的添加劑組成的。合成樹脂是由低分子化合物經(jīng)聚合反響所獲得的高分子化合物，如聚乙烯、聚氯乙稀、酚醛樹脂等，樹脂受熱可軟化，起粘結(jié)作用，塑料的性能主要取決于樹脂。絕大多數(shù)塑料是以所用樹脂名稱來命名的。10/18/20234-3非金屬材料塑料參加添加劑的目的是彌補塑料的某些性能的缺乏。添加劑有填料、增強材料、增塑劑、固化劑、潤滑劑、著色劑、穩(wěn)定劑、阻燃劑等?！捕乘芰系姆诸惡托阅芩芰习词褂眯阅芸煞譃橥ㄓ盟芰?、工程塑料和耐熱塑料三類。10/18/20234-3非金屬材料

通用塑料的價格低、產(chǎn)量高，約占塑料總產(chǎn)量的3/4以上。如聚乙烯、聚氯乙稀等。工程塑料是作為制造工程結(jié)構(gòu)件的塑料，其強度大、剛度高、韌性好。如聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯等。通用塑料改性后，也可作為工程塑料使用。10/18/20234-3非金屬材料耐熱塑料工作溫度高于150～200℃，但本錢高。典型的耐熱塑料有聚四氟乙烯、有機硅樹脂、芳香尼龍、環(huán)氧樹脂等。10/18/20234-3非金屬材料

按塑料受熱后的性能，可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。熱塑性塑料加熱時可熔融，并可屢次反復(fù)加熱使用。熱固性塑料經(jīng)一次成形后，受熱不變化，不軟化，不能回收再利用，只能塑壓一次。10/18/20234-3非金屬材料

二、陶瓷〔Ceramics〕〔一〕陶瓷的組織結(jié)構(gòu)與性能A陶瓷的組織結(jié)構(gòu)陶瓷是由金屬和非金屬元素的無機化合物所構(gòu)成的多晶固體材料，其結(jié)構(gòu)比金屬復(fù)雜得多，其顯微結(jié)構(gòu)可分為晶體相、玻璃相和氣相。它們各自的數(shù)量、形狀及分布對陶瓷的性能起著決定性的作用。10/18/20234-3非金屬材料

B陶瓷的性能陶瓷的質(zhì)量分數(shù)低，只有鋼的1/3，彈性模量比鋼高約2倍，缺口敏感性小，耐高溫〔目前到達1400℃〕，線膨脹系數(shù)比金屬低得多，硬度高于一般金屬，多為1000～5000HV。摩擦系數(shù)較低，熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好，電性能好，屬耐高溫耐腐蝕絕緣材料。10/18/20234-3非金屬材料

利用陶瓷的特殊結(jié)構(gòu)，可以制成半導(dǎo)體陶瓷、壓電陶瓷及磁性陶瓷等具有一定電性能的新型功能陶瓷；陶瓷韌性低，較脆，導(dǎo)熱性低于金屬，抗熱振性也差，難加工。10/18/20234-3非金屬材料

〔二〕常用陶瓷〔1〕普通陶瓷普通陶瓷為粘土—長石——石英所組成。這類陶瓷歷史悠久，其質(zhì)地堅硬，可耐高溫，具有良好的耐蝕性、絕緣性和工藝性，且本錢低廉。普通陶瓷中除日用陶瓷、建筑及衛(wèi)生陶瓷外，在工業(yè)上主要用于絕緣的電瓷和耐酸堿的化學(xué)瓷以及承受要求較低的結(jié)構(gòu)零件用瓷等。普通陶瓷是陶瓷中用量最大的一類。10/18/20234-3非金屬材料

〔2〕特種陶瓷采用純度較高的人工合成原料制成的新型陶瓷，因具有各種獨特的性能，稱為特種陶瓷。特種陶瓷有結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷和生物陶瓷三類。10/18/20234-3非金屬材料

a結(jié)構(gòu)陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷有氧化鋁陶瓷瓷、氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷等。氧化鋁陶瓷主要成分為Al2O3，可分為剛玉瓷、剛玉—莫來石瓷和莫來石瓷。10/18/20234-3非金屬材料

常用的剛玉瓷可用來制造高速切削刀具、量規(guī)、拉絲模、高溫坩堝、內(nèi)燃機火花塞、耐蝕農(nóng)用水泵等；氮化硅陶瓷的主要成分是Si3N4，可分為反響燒結(jié)氮化硅和熱壓燒結(jié)氮化硅兩種。反響燒結(jié)氮化硅常用于制造耐蝕水泵密封環(huán)、電磁泵管道、閥門、熱電偶套和高溫軸承等。10/18/20234-3非金屬材料

b功能陶瓷功能陶瓷是具有機、電、聲、熱、磁、彈性之間的耦合材料，是現(xiàn)代信息、自動化等工業(yè)的根底材料。在耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性等方面優(yōu)于金屬和有機高分子材料。又稱為電子陶瓷。10/18/20234-3非金屬材料

c生物陶瓷生物陶瓷始于20世紀60年代。與金屬材料、有機高分子材料相比，它具有與生物機體有較好的相容性和生物活性、耐侵蝕性、耐磨損性等獨特性能。10/18/20234-3非金屬材料

目前陶瓷的開展如下：a多相復(fù)合陶瓷包括纖維〔或晶須〕補強的陶瓷基復(fù)合材料，異相顆粒彌散的復(fù)相陶瓷；兩種或兩種以上主晶相組合的多相復(fù)合陶瓷及梯度功能復(fù)合材料。10/18/20234-3非金屬材料

b納米陶瓷先進陶瓷從目前的微米級〔從粉體到顯微結(jié)構(gòu)〕向納米級尺度開展，由于制備科學(xué)上的進步以及工藝上的可行性，已成為其開展趨勢之一。c陶瓷材料按使用性能設(shè)計已逐步擺脫以往的經(jīng)驗式的研究而步入按使用性能對陶瓷材料進行設(shè)計。10/18/20234-3非金屬材料

三、復(fù)合材料(Compositematerials)復(fù)合材料是由兩種或兩種以上材料，即基體材料和增強材料復(fù)合而成的一類多相材料。復(fù)合材料保存了組成材料各自的優(yōu)點，可獲得單一材料無法具備的優(yōu)良綜合性能。是按照性能要求而設(shè)計的一種新型材料。10/18/20234-3非金屬材料

復(fù)合材料區(qū)別于單一材料的顯著特征是材料性能的可設(shè)計性，即可以根據(jù)工程結(jié)構(gòu)的載荷分布、環(huán)境條件和使用要求，選擇相應(yīng)的基體、增強材料和它們各自所占的比例，以及選用不同的復(fù)合工藝，設(shè)計各種排列方向、層數(shù)以滿足構(gòu)件的強度、剛度、耐蝕、耐熱等要求。為結(jié)構(gòu)的最正確化設(shè)計提供廣闊的前景。10/18/20234-3非金屬材料

另一特征是材料與結(jié)構(gòu)一次成形，即在形成復(fù)合材料同時也得到了結(jié)構(gòu)件。這一特點使構(gòu)件零件數(shù)目減少，整體化程度提高；同時由于減少甚至取消了接頭，防止或減少了鉚、焊等工藝，從而減輕了構(gòu)件質(zhì)量，改善并提高了構(gòu)件的耐疲勞性和穩(wěn)定性等。10/18/20234-3非金屬材料

復(fù)合材料已成為當(dāng)前結(jié)構(gòu)材料開展的一個重要趨勢。玻璃纖維增強樹脂基為第一代復(fù)合材料；碳纖維增強樹脂基為第二代復(fù)合材料；金屬基、陶瓷基及碳基等夏合材料那么是目前正在開展的第三代復(fù)合材料。10/18/20234-3非金屬材料

復(fù)合材料的種類繁多，按基體分，有金屬基和非金屬基兩類。金屬基主要有鋁、鎂、鈦、銅等和它們的合金；非金屬基主要有合成樹脂、碳、石墨、橡膠、陶瓷和水泥等。按使用性能分，有結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料。10/18/20234-3非金屬材料

隨著高技術(shù)對材料耐熱等性能的苛刻要求，高性能樹脂基復(fù)合材料主要向耐熱、耐溶劑等方向開展。10/18/20234-4新型材料一、功能材料功能材料是指具有特殊的電、磁、光、熱、聲、力、化學(xué)性能和理化效應(yīng)的各種新材料，用以對信息和能量的感受、機測、傳導(dǎo)、輸運、屏蔽、絕緣、吸收、控制、記憶、存儲、顯示、發(fā)射、轉(zhuǎn)化和變換的目的。功能材料是現(xiàn)代高新技術(shù)開展的先導(dǎo)和物質(zhì)根底。10/18/20234-4新型材料按材料的功能特點，功能材料可分為力功能材料、聲功能材料、熱功能材料、光功能材料、電功能材料、磁功能材料、化學(xué)功能材料、核功能材料、生物醫(yī)學(xué)功能材料等。10/18/20234-4新型材料〔一〕傳感器用敏感材料傳感器通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件所組成。敏感材料按物理、化學(xué)和結(jié)構(gòu)特性可分為半導(dǎo)體、陶瓷、有機聚合物、金屬、復(fù)合材料等；按功能可分為力敏材料、熱敏材料、氣敏材料、濕敏材料、聲敏材料、磁敏材料、電化學(xué)材料、電壓敏材料、生物敏感材料等。10/18/20234-4新型材料〔二〕電功能材料電功能材料是指主要利用材料的電學(xué)性能和各種電效應(yīng)的材料。包括導(dǎo)電材料、超導(dǎo)電材料、電阻材料、電接點材料、電絕緣材料、電容器材料、電壓材料、熱釋電材料和光導(dǎo)電材料等。電功能材料廣泛用于電氣工程、電于技術(shù)和儀器儀表諸領(lǐng)域。10/18/20234-4新型材料〔三〕磁功能材料磁功能材料主要利用材料的磁性能和磁效應(yīng)，實現(xiàn)對能量和信息的轉(zhuǎn)換、傳遞、調(diào)制、存儲、檢測等功能。按其化學(xué)成分通常分為金屬磁性材料〔包括金屬間化合物〕和鐵氧體〔氧化物磁性材料〕兩大類。10/18/20234-4新型材料在工程技術(shù)中，常常按材料的磁性能、功能和用途將磁功能材料大致分類為軟磁材料〔變壓器磁芯、電感磁芯、磁頭磁芯等〕、磁記錄材料、磁記憶材料、熱磁效應(yīng)、磁致伸縮、磁光效應(yīng)、永磁材料等。它們廣泛用于機械、電力、電子、電信、儀器、儀表等領(lǐng)域。10/18/20234-4新型材料〔四〕新能源材料新能源材料是指在開發(fā)、利用新能源〔如太陽能、地?zé)崮?、潮汐能、原子能等〕和提高傳統(tǒng)能源利用率的技術(shù)中起關(guān)鍵作用的材料。包括各種能量轉(zhuǎn)換材料、儲能材料、能量輸運材料等。10/18/20234-4新型材料〔五〕光學(xué)功能材料光學(xué)功能材料的開展與信息技術(shù)密切結(jié)合。主要功能有光的發(fā)射和傳輸、光信息轉(zhuǎn)換、存儲、顯示、計算和光的吸收。光學(xué)晶體已成為光信息轉(zhuǎn)換、存儲及光計算領(lǐng)域的重要功能材料。光傳遞的信息容量是同軸電纜的10萬倍。一束激光可傳輸100億路或1000萬套電視節(jié)目。10/18/20234-4新型材料光導(dǎo)纖維已到達傳光2000km后功率損耗只有4.2dB的水平。世界上第一條長達6684km的跨大西洋海底光纜〔TAT－8工程〕業(yè)已完工，最多可同時通4萬條話路。光導(dǎo)到現(xiàn)在已開展了好幾代，中國的光導(dǎo)目前是第三代，其衰減理論值是0.16，光導(dǎo)材料是高純度石英玻璃與磷或鍺的摻雜物，其中繼距離是幾百千米，2000年到達了2500km。10/18/20234-4新型材料光記錄材料具有容量大、密度高、存取快速、可存儲數(shù)字和圖像信息的特點，在計算機領(lǐng)域開展迅速。顯示顯像材料以可見方式顯示信息。光吸收材料最重要的應(yīng)用是隱身材料，雷達吸波材料用于減少雷達對飛行器等的可探測性，到達隱身目的。紅外隱身、可見光隱身、聲隱身等材料均在開展。10/18/20234-4新型材料〔六〕熱功能材料具有獨特?zé)嵛锢硇阅芎蜔嵝?yīng)的材料稱為熱功能材料，用于制作發(fā)熱、致冷、感溫元件，或作為蓄熱、傳熱、絕熱介質(zhì)，應(yīng)用于各技術(shù)領(lǐng)域。當(dāng)材料同時兼有優(yōu)良的熱傳導(dǎo)、電導(dǎo)和適當(dāng)?shù)臒崤蛎浱匦院蛷姸刃阅軙r，又可用來制作集成電路、電子元器件等的基板、引線框架、諧振腔、雙金屬片等。10/18/20234-4新型材料〔七〕力學(xué)、聲學(xué)功能材料力學(xué)、聲學(xué)功能材料是指主要利用物質(zhì)的彈性、超彈性、內(nèi)耗性、形狀記憶效應(yīng)、磁致伸縮效應(yīng)、電致伸縮效應(yīng)等，制作彈性元件、發(fā)聲發(fā)振元件、形狀記憶元件、智能元件、減振和吸聲裝置等的材料。力學(xué)、聲學(xué)功能材料包括彈性合金、減振合金、吸聲材料、樂器材料、電聲材料、超聲材料、形狀記憶材料等。力學(xué)、聲學(xué)功能材料廣泛應(yīng)用于儀器儀表、機械制造、聲學(xué)工程等各領(lǐng)域。10/18/20234-4新型材料二、納米材料納米材料是20世紀80年代初開展起來的新材料領(lǐng)域，它具有奇特的性能和廣闊的應(yīng)用前景。納米材料又稱超微細材料，其粒子粒徑范圍在1‐100nm〔1nm=10-9m〕之間，即指至少在一維方向上受納米尺度〔0.l‐100nm〕調(diào)制的各種固體超細材料。納米技術(shù)是研究電子、原子和分子運動規(guī)律、特性的高新技術(shù)學(xué)科。10/18/20234-4新型材料納米材料按其結(jié)構(gòu)可以分為四類：具有原子蔟和原子束結(jié)構(gòu)稱零維納米材料具有纖維結(jié)構(gòu)的稱為一維納米材料；具有層狀結(jié)構(gòu)的稱為二維納米材料；晶粒尺寸至少一個方向在幾個納米范圍內(nèi)的稱為三維納米材料。還有就是以上各種形式的復(fù)合材料。

10/18/20234-4新型材料

按化學(xué)組分，可分為納米金屬、納米晶體、納米陶瓷、納米玻璃、納米高分子和納米復(fù)合材料。按材料物性，可分為納米半導(dǎo)體、納米磁性材料、納米非線性光學(xué)材料、納米鐵電體、納米超導(dǎo)材料、納米熱電材料等。按應(yīng)用，可分為納米電子材料、納米光電子材料、納米生物醫(yī)用材料、納米敏感材料、納米儲能材料等。10/18/20234-4新型材料〔一〕納米材料的開展20世紀90年代初，在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了一門全新的科學(xué)技術(shù)，即納米技術(shù)或稱納米科學(xué)技術(shù)。它包括納米材料學(xué)、納米生物學(xué)、納米電子學(xué)、納米機械學(xué)等等，它的目的是利用越來越小的精細技術(shù)生產(chǎn)出所需要的產(chǎn)品。研究發(fā)現(xiàn)，隨著物質(zhì)的超微化，其外表電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生了宏觀物體所不具有的外表效應(yīng)。10/18/20234-4新型材料超微粒材料具有一系列優(yōu)異的電、磁、光、力學(xué)、化學(xué)等宏觀特性，從而使其作為一種新型材料在電子、冶金、宇航、化工、生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，其年營業(yè)額已達500億美元，預(yù)計到2021年，納米技術(shù)的市場容量將達14400億美元。10/18/20234-4新型材料無論是美國的“星球大戰(zhàn)方案〞、“信息高速公路〞、歐共體的“尤里卡方案〞，還是日本的“高技術(shù)探索研究方案〞，以及我國的“863〞方案等，都把超微粒材料的研究列為重點開展工程。10/18/20234-4新型材料〔二〕納米材料的應(yīng)用及前景A在信息科學(xué)上的應(yīng)用納米電子學(xué)立足于最新的物理理論和最先進的工藝手段，按照全新的理念來構(gòu)造電子系統(tǒng)，并開發(fā)物質(zhì)潛在的儲存和處理信息的能力，實現(xiàn)信息采集和處理能力的革命性突破，納米電子學(xué)將成為21世紀信息時代的核心。10/18/20234-4新型材料

目前已研制出可以從閱讀硬盤上讀取信息的納米級磁讀卡機以及存儲容量為目前芯片上千倍的納米級存儲器芯片。又如國外的研究人員已經(jīng)著手研制體積只有針頭大小的計算機，這種納米計算機的各個部件比我們現(xiàn)在用于在磁盤驅(qū)動器上裝載信息的物理結(jié)構(gòu)小得多。因此，在不久之后的某一天，我們將能夠像今天下載軟件一樣從網(wǎng)絡(luò)里下載硬件。10/18/20234-4新型材料B在生物工程上的應(yīng)用雖然分子計算機目前只是處于理想階段，但科學(xué)家已經(jīng)考慮應(yīng)用幾種生物分子制造計算機的組件。該生物材料具有特異的熱、光、化學(xué)物理特性和很好的穩(wěn)定性。并且，其奇特的光學(xué)循環(huán)特性可用于儲存信息，從而起到代替當(dāng)今計算機信息處理和信息存儲的作用，它將使單位體積物質(zhì)的儲存和信息處理能力提高上百萬倍。10/18/20234-4新型材料美國伊利諾伊大學(xué)的科學(xué)家通過簡便易行的方法，制成帶狀納米級細管。這種細管可以用