機(jī)械基礎(chǔ) 第三版 課件（郁志純） 模塊二 機(jī)械零件的材料

機(jī)械基礎(chǔ)模塊二機(jī)械零件的材料

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單元一金屬材料的性能金屬材料及應(yīng)用金屬材料的熱處理單元二單元三教學(xué)目標(biāo)一、目標(biāo)和要求（1）明確機(jī)械零件對(duì)材料的要求；（2）掌握金屬材料的力學(xué)性能和工藝性能；（3）了解金屬材料的物理和化學(xué)性能；二、重點(diǎn)和難點(diǎn)金屬材料的力學(xué)性能指標(biāo)第一節(jié)金屬材料的力學(xué)性能第二節(jié)金屬材料的工藝性能第三節(jié)金屬材料的物理和化學(xué)性能

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案例導(dǎo)入泰坦尼克號(hào)(Titanic)：20世紀(jì)初，由英國(guó)白星航運(yùn)公司制造的一艘巨大豪華客輪。是當(dāng)時(shí)世界上最大的豪華客輪，被稱為是“永不沉沒(méi)的”或是“夢(mèng)幻客輪”。但卻在1912年4月15日從南安普頓至紐約的處女航中，在北大西洋撞上冰山而沉沒(méi)，由于缺少足夠的救生艇，1500人葬生海底，造成了迄今為止最著名的一次航海事故。在后面對(duì)這次事故的分析調(diào)查中，技術(shù)人員認(rèn)為，沉船事故與船體使用的材料有很大的關(guān)系。首先當(dāng)時(shí)的煉鋼技術(shù)并不十分成熟，煉出的鋼鐵在現(xiàn)代的標(biāo)準(zhǔn)根本不能造船，泰坦尼克號(hào)上所使用的鋼板含有許多化學(xué)雜質(zhì)硫化鋅，加上長(zhǎng)期浸泡在冰冷的海水中，使得鋼板更加脆弱。另外，因?yàn)楫?dāng)時(shí)還沒(méi)有焊接技術(shù)，所有的船體都是鉚釘結(jié)構(gòu)的制造工藝而成的，導(dǎo)致整體剛度增強(qiáng)，但是抗彈性形變的的能力下降，再加上當(dāng)時(shí)正是冬季的北大西洋，溫度很低導(dǎo)致金屬變脆也有一定的關(guān)系。因此，掌握材料的性能和應(yīng)用，對(duì)我們起著至關(guān)重要的作用。第一節(jié)金屬材料的力學(xué)性能第二節(jié)金屬材料的工藝性能第三節(jié)金屬材料的物理和化學(xué)性能

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金屬材料的性能金屬材料在機(jī)械制造中應(yīng)用最為廣泛，為正確、合理地使用金屬材料，必須了解金屬材料的性能。金屬材料的性能包括使用性能和工藝性能。金屬材料的使用性能指在使用過(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的性能,包括物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能。金屬的物理性能是金屬固有的屬性,包括密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性等;金屬的化學(xué)性能是在化學(xué)介質(zhì)作用下所表現(xiàn)出來(lái)的性能,包括耐腐蝕性、化學(xué)穩(wěn)定性等；金屬的力學(xué)性能是在外力的作用下所表現(xiàn)出來(lái)的性能,包括強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性和疲勞強(qiáng)度等。金屬材料的工藝性能指在材料被加工成零件的難易程度,包括鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、熱處理性能和切削加工性能等。金屬材料的力學(xué)性能金屬材料在機(jī)械制造中應(yīng)用最為廣泛，為正確、合理地使用金屬材料，必須了解金屬材料的性能。金屬材料的性能包括使用性能和工藝性能。金屬力學(xué)性能是評(píng)定金屬材料質(zhì)量的主要依據(jù)，也是金屬構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)選材和強(qiáng)度計(jì)算的主要依據(jù)。強(qiáng)度1.強(qiáng)度概念強(qiáng)度是指金屬材料在靜載荷作用下抵抗塑性變形或斷裂的能力。載荷是指金屬材料所受的外力，靜載荷是指載荷大小或方向不隨時(shí)間變化或變化緩慢的載荷。金屬材料受到載荷作用時(shí)，發(fā)生幾何尺寸和形狀的變化稱為變形。金屬材料的變形可分為彈性變形和塑性變形。所謂彈性變形，是指材料受到載荷作用時(shí)產(chǎn)生變形，載荷卸除后恢復(fù)原狀的變形；而塑性變形則是指材料在載荷作用下發(fā)生變形，且當(dāng)載荷卸除后不能恢復(fù)的變形，故也叫永久變形。強(qiáng)度強(qiáng)度是材料的一項(xiàng)重要力學(xué)性能指標(biāo)，當(dāng)材料承受的載荷超出其強(qiáng)度范圍時(shí)，其結(jié)構(gòu)將發(fā)生破壞，導(dǎo)致機(jī)器無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至造成嚴(yán)重的事故，如自行車(chē)、連桿由于強(qiáng)度不足而發(fā)生斷裂的現(xiàn)象強(qiáng)度2.拉伸試驗(yàn)金屬材料的強(qiáng)度有專(zhuān)門(mén)的試驗(yàn)來(lái)測(cè)定，其中應(yīng)用最普遍的是拉伸試驗(yàn)，拉伸實(shí)驗(yàn)是指用靜拉伸力，對(duì)試樣進(jìn)行軸向拉伸，通過(guò)測(cè)量拉伸力和相應(yīng)的伸長(zhǎng)量，測(cè)量其力學(xué)性能的試驗(yàn)。材料進(jìn)行拉伸時(shí)，需要使用拉伸試驗(yàn)機(jī)和特制的試樣。常用試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)如圖，其中，d0表示原始直徑，L0表示原始標(biāo)距長(zhǎng)度，d1表示斷后直徑，L1表示斷后標(biāo)距長(zhǎng)度。拉伸前拉伸后強(qiáng)度2.拉伸試驗(yàn)進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)，將試樣兩端分別固定在拉伸試驗(yàn)機(jī)上，逐步增加軸向拉力（又稱拉伸力），連續(xù)記錄拉伸力和試樣的伸長(zhǎng)量，直至試樣被拉斷。根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，可以繪制拉伸力和伸長(zhǎng)量之間的關(guān)系曲線，稱為拉伸曲線。

低碳鋼拉伸曲線低碳鋼拉伸曲線中，橫坐標(biāo)表示試樣的形變量△L,縱坐標(biāo)表示拉伸力F強(qiáng)度2.拉伸試驗(yàn)

低碳鋼拉伸曲線階段曲線特征力學(xué)性能彈性變形階段(Ob段)直線Oa段試樣變形完全是彈性的，如果撤去外力，試樣就會(huì)恢復(fù)原來(lái)的形狀和尺寸。ab段：不完全彈性變形，有微量塑性變形，撤去外力，試樣不能完全恢復(fù)，而保留一部分殘余變形。Fa為試樣能恢復(fù)到原始形狀和尺寸的最大拉伸力屈服階段(bc段)上下波動(dòng)當(dāng)載荷增加到Fb，時(shí)，圖上出現(xiàn)平臺(tái)或鋸齒狀，這種在載荷不增加或略有減小的情況下，試樣還繼續(xù)伸長(zhǎng)的現(xiàn)象叫做屈服。屈服后，材料開(kāi)始出現(xiàn)明顯的塑性變形。屈服階段，一般以比較穩(wěn)定的下屈服力FeL作為材料的屈服載荷。強(qiáng)化階段(cd段)非線性增大在屈服階段以后，欲使試樣繼續(xù)伸長(zhǎng)，必須不斷加載。隨著塑性變形增大，試樣變形抗力也逐漸增加，這種現(xiàn)象稱為形變強(qiáng)化(或稱加工硬化)，此階段試樣的變形是均勻發(fā)生的。Fm為試樣拉伸試驗(yàn)時(shí)的最大載荷。頸縮階段(de段)下降當(dāng)載荷達(dá)到最大值Fm時(shí)，試樣的抗拉能力下降，先進(jìn)行局部塑性變形頸縮，達(dá)到e點(diǎn)時(shí)，試樣在縮頸處被拉斷。強(qiáng)度3.強(qiáng)度指標(biāo)材料抵抗拉伸力的強(qiáng)度指標(biāo)主要有屈服強(qiáng)度Re、規(guī)定殘余延伸強(qiáng)度Rr和抗拉強(qiáng)度Rm等。(1)屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度是指試樣在拉伸試驗(yàn)過(guò)程中力不增加(保持恒定)仍然能繼續(xù)伸長(zhǎng)(變形)時(shí)的應(yīng)力。屈服強(qiáng)度用符號(hào)Re表示，單位是N/mm2或MPa。屈服強(qiáng)度包括上屈服強(qiáng)度ReH和下屈服強(qiáng)度ReL.。由于上屈服極限的數(shù)值與試樣形狀、加速度等因素有關(guān)，一般不穩(wěn)定，而下屈服極限則比較穩(wěn)定，能反應(yīng)材料的性能，通常把下屈服極限ReL稱為屈服強(qiáng)度。強(qiáng)度3.強(qiáng)度指標(biāo)材料抵抗拉伸力的強(qiáng)度指標(biāo)主要有屈服強(qiáng)度Re、規(guī)定殘余延伸強(qiáng)度Rr和抗拉強(qiáng)度Rm等。(1)屈服強(qiáng)度對(duì)于高碳鋼、鑄鐵等材料，在進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)，沒(méi)有明顯的屈服現(xiàn)象，也不會(huì)產(chǎn)生縮頸現(xiàn)象，這就需要規(guī)定一個(gè)相當(dāng)于屈服強(qiáng)度的強(qiáng)度指標(biāo)，即規(guī)定殘余延伸強(qiáng)度。規(guī)定殘余延伸強(qiáng)度是指試樣卸除拉伸力后，其標(biāo)距部分的殘余伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距的百分比達(dá)到規(guī)定值時(shí)的應(yīng)力，用符號(hào)Rr表示。一般用規(guī)定殘余延伸率為0.2%時(shí)的應(yīng)力作為高碳鋼、鑄鐵等無(wú)明顯屈服現(xiàn)象的材料的屈服強(qiáng)度，記作Rr0.2。強(qiáng)度（2）抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度是指拉伸試樣拉斷前承受的最大應(yīng)力。抗拉強(qiáng)度用符號(hào)Rm表示，單位是N/mm2或MPa。Rm可下式計(jì)算：式中：Fm-試樣所受最大拉力，單位NS0-試樣的橫截面積，單位mm2常用的應(yīng)力單位為MPa，存在換算關(guān)系：斷裂是零件最嚴(yán)重的失效形式，鑄鐵等脆性材料拉伸過(guò)程中一般不出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，抗拉強(qiáng)度就是材料的斷裂強(qiáng)度，所以，抗拉強(qiáng)度Rm也是機(jī)械工程設(shè)計(jì)和選材的主要指標(biāo)，特別是對(duì)脆性材料來(lái)講。塑性

塑性

硬度硬度是指材料抵抗局部塑性變形、壓痕或劃痕的能力。硬度能夠衡量金屬材料軟硬程度，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，材料表面越不容易產(chǎn)生壓痕或劃痕。工業(yè)中通常利用硬度試驗(yàn)來(lái)測(cè)定材料的硬度。常用的硬度試驗(yàn)方法有布氏測(cè)試法、洛氏測(cè)試法和維氏測(cè)試法等，所測(cè)試所得的硬度，分別為布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。布氏測(cè)試法維氏測(cè)試法洛氏測(cè)試法硬度測(cè)試法硬度1.布氏硬度布氏硬度的符號(hào)用HB表示。用一定直徑D的淬硬鋼球在規(guī)定負(fù)荷P的作用下壓入試件表面，保持一段時(shí)間后卸去載荷，在試件表面將會(huì)留下表面積為F的壓痕，以試件的單位表面積上能承受負(fù)荷的大小表示該試件的硬度：HB=P/F，在實(shí)際應(yīng)用中，通常直接測(cè)量壓坑的直徑，并根據(jù)負(fù)荷P和鋼球直徑D從布氏硬度數(shù)值表上查出布氏硬度值（顯然，壓坑直徑越大，硬度越低，表示的布氏硬度值越?。Ｓ捕?.洛氏硬度洛氏硬度的符號(hào)用HR表示。用有一定頂角（例如120°）的金剛石圓錐體壓頭或一定直徑D的淬硬鋼球，在一定負(fù)荷P作用下壓入試件表面，保持一段時(shí)間后卸去載荷，在試件表面將會(huì)留下某個(gè)深度的壓痕，由洛氏硬度機(jī)自動(dòng)測(cè)量壓坑深度并以硬度值讀數(shù)顯示（顯然，壓坑越深，硬度越低，表示的洛氏硬度值越小）。根據(jù)壓頭與負(fù)荷的不同，洛氏硬度還分為HRA、HRB、HRC三種，其中以HRC為最常用。硬度3.維氏硬度維氏硬度的硬度符號(hào)用HV表示，以120kg以內(nèi)的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，即為維氏硬度值（HV），如圖所示。硬度三種硬度比較：沖擊韌性沖擊韌性是指金屬材料斷裂前吸收變形能量的能力。沖擊韌性越好，材料的抗沖擊能力愈強(qiáng)，發(fā)生斷裂的可能性越小。沖擊韌性是金屬材料的一項(xiàng)重要力學(xué)性能，許多金屬零件和機(jī)械設(shè)備在工作中需要承受沖擊載荷的作用，如發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞、鍛壓機(jī)床的鍛錘等，為了保證他們的正常工作，在選擇材料時(shí)，必須要考慮材料的沖擊韌性。金屬材料的沖擊韌性通常用沖擊吸收功來(lái)衡量。沖擊韌性，可以通過(guò)一次擺錘沖擊試驗(yàn)來(lái)測(cè)定。疲勞強(qiáng)度所謂交變載荷，是指力的大小和方向呈周期性變化的載荷。疲勞破壞事先沒(méi)有明顯的征兆，往往會(huì)造成嚴(yán)重事故，如汽車(chē)的軸頸、缸蓋、齒輪、彈簧等零件的損壞失效，大部分屬于疲勞破壞。疲勞強(qiáng)度是指材料經(jīng)受無(wú)數(shù)次應(yīng)力循環(huán)而不被破壞的最大應(yīng)力，常用符號(hào)R-1表示。通常將鋼鐵材料應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為107次，有色金屬應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為108次不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力稱為疲勞強(qiáng)度。疲勞強(qiáng)度疲勞破壞是機(jī)械零件失效的主要形式之一，由于前期不易察覺(jué)，具有較強(qiáng)的突發(fā)性，所以疲勞破壞容易造成很?chē)?yán)重的后果。齒輪斷裂

曲軸斷裂

第一節(jié)金屬材料的力學(xué)性能第二節(jié)金屬材料的工藝性能第三節(jié)金屬材料的物理和化學(xué)性能

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金屬材料的工藝性能金屬材料的工藝性能反映了金屬材料加工難易程度。良好的工藝性能表示材料的加工難度小。工藝性能主要包括鑄造性能、鍛造性能、焊接性能和切削加工性能等。鑄造性能焊接性能鍛造性能工藝性能切削加工性能鑄造性能鑄造是將熔融的金屬澆入鑄型中，經(jīng)凝固后獲得一定尺寸、形狀和力學(xué)性能的鑄件或零件的成形方法。金屬材料通過(guò)鑄造的方法獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的能力，稱為金屬材料的鑄造能力，它反映了金屬材料熔化澆鑄成為鑄件的難易程度。金屬材料融化成液體時(shí)的流動(dòng)性越好，冷凝時(shí)的收縮性越小，凝固后的偏析性（指各化學(xué)成分的不均勻性）越小，則獲得鑄件的質(zhì)量越好。

（a）暖氣片

（b）鋼管

（c）管接頭

（d）車(chē)床底座鑄造性能一、 鑄造性能鑄造是將熔化了的金屬液澆入已經(jīng)制好的鑄型型腔，經(jīng)冷卻凝固后獲得具有一定形狀、尺寸和性能的金屬零件的一種加工方法。衡量鑄造性能的主要指標(biāo)有流動(dòng)性、收縮性和偏析傾向等。（1）流動(dòng)性熔融金屬的流動(dòng)能力稱為流動(dòng)性，它主要受金屬化學(xué)成分和澆注溫度等的影響。流動(dòng)性好的金屬容易充滿鑄型，從而獲得外形完整、尺寸精確、輪廓清晰的鑄件。（2）收縮性鑄件在凝固和冷卻過(guò)程中，其體積和尺寸減小的現(xiàn)象稱為收縮性。鑄件收縮不僅影響尺寸精度，還會(huì)使鑄件產(chǎn)生縮孔、疏松、內(nèi)應(yīng)力、變形和開(kāi)裂等缺陷，故用于鑄造的金屬其收縮率越小越好。（3）偏析傾向金屬凝固后，內(nèi)部化學(xué)成分和組織的不均勻現(xiàn)象稱為偏析。偏析嚴(yán)重時(shí)能使鑄件各部分的力學(xué)性能有很大的差異，降低了鑄件的質(zhì)量。這對(duì)大型鑄件的危害更大。鑄造性能工業(yè)生產(chǎn)中，灰鑄鐵具有良好的鑄造性能，因而被廣泛用于制造各種結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、大型的機(jī)械零件。如葉輪、機(jī)床底座、汽車(chē)變速箱等，如圖2-11所示。另外，用于鑄造的有有色金屬及鑄鋼。（a）撥叉

（b）箱體典型鑄造零件壓力加工性能金屬在外力的作用下變形成為零件的加工方法稱為壓力加工，常分為冷壓力加工和熱壓力加工兩種類(lèi)型。壓力加工性能是指材料是否易于用壓力加工方法制成零件的性能，常用的金屬壓力加工方法有軋制、擠壓、冷拔、鍛造和冷沖壓等，（a）軋制

（b）擠壓

（c）冷拔

（d）鍛造

（e）冷沖壓常用壓力加工方法壓力加工性能金屬材料在壓力加工過(guò)程中成型的難易程度稱為金屬材料的壓力加工性能。它主要與材料的塑性有關(guān)，塑性越好，其壓力加工性能就越好。同時(shí)，壓力加工性能還與金屬材料的成分及加工條件有關(guān)。例如，鍛鋼在加熱到一定溫度時(shí)，容易鍛造成型，而鋁合金在室溫下就很容易鍛造加工。焊接性能焊接是通過(guò)加熱或加壓，或者兩者并用，使兩個(gè)分離的金屬達(dá)到原于結(jié)合，連接成一個(gè)整體的加工方法。焊接是一種不可拆連接，它不僅可以連接各種同類(lèi)的金屬，也可以連接各種不同類(lèi)金屬。焊接常用的方法有電弧焊、氣焊、自動(dòng)焊等手工電弧焊自動(dòng)焊氣焊焊接方法焊接性能常用焊接方法切削加工性能切削加工是機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的零件加工方法，常見(jiàn)的切削加工方法有車(chē)削、銑削、磨削、鉆削等。切削加工性能是指對(duì)金屬材料進(jìn)行切削加工的難易程度。衡量切削加工性能的因素有刀具的使用壽命、零件的表面質(zhì)量、工時(shí)等。金屬材料的切削加工性能，主要受金屬材料的化學(xué)成分、硬度、塑性等性能的影響。通常情況下，可以通過(guò)熱處理來(lái)提高鋼件的切削加工性能。切削加工性能（a）車(chē)削加工

（b）銑削加工（c）磨削加工

（d）鉆削加工

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第一節(jié)金屬材料的力學(xué)性能第二節(jié)金屬材料的工藝性能第三節(jié)金屬材料的物理和化學(xué)性能金屬材料的物理性能金屬材料的物理性能是指金屬材料在重力、電磁場(chǎng)、熱力（溫度）等物理因素作用下所表現(xiàn)出來(lái)的性能或固有的屬性。物理性能包括密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性和磁性。導(dǎo)熱性導(dǎo)電性物理性能熔點(diǎn)熱膨脹性密度磁性密度金屬材料的密度是指單位體積金屬的質(zhì)量。密度是金屬材料的特性之一，不同金屬材料的密度是不同的。在體積相同時(shí)，金屬材料的密度越大，其質(zhì)量越大。一般將密度小于5×103KG/M2的金屬材料稱為輕金屬,將密度大于5×103KG/M2的金屬稱為重金屬。金屬材料的密度是零件設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮的性能之一，如航天構(gòu)件常采用密度小的鋁合金、鈦合金、鋁鎂合金進(jìn)行制造。熔點(diǎn)金屬材料從固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度稱為熔點(diǎn)。純金屬有固定的熔點(diǎn)。合金的熔點(diǎn)取決于它的化學(xué)成分，如鋼和生鐵雖然都是鐵和碳的合金，但由于其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，其熔點(diǎn)也不同。熔點(diǎn)對(duì)于金屬材料的冶煉、鑄造、焊接等是重要的工藝參數(shù)。熔點(diǎn)高的金屬材料稱為難熔金屬（如鎢、鉬、釩），可用來(lái)制造耐高溫零件，在火箭，導(dǎo)彈，燃?xì)廨啓C(jī)和噴氣飛機(jī)等方面得到廣泛應(yīng)用。熔點(diǎn)低的金屬材料稱為易熔金屬（如錫、鉛等），可用來(lái)制造印刷鉛字（鉛與銻的合金）、熔斷器和防火安全閥等零件。導(dǎo)熱性金屬材料傳導(dǎo)熱量的能力稱為導(dǎo)熱性。金屬材料的導(dǎo)熱能力，常用熱導(dǎo)率（亦稱導(dǎo)熱系數(shù)）λ來(lái)表示。金屬材料的熱導(dǎo)率越大，說(shuō)明其導(dǎo)熱性越好。一般來(lái)說(shuō)，純金屬的導(dǎo)熱能力比合金好。金屬材料的導(dǎo)熱能力以銀為最好，銅、鋁次之。導(dǎo)熱性好的金屬材料，其散熱性能也較好，可用來(lái)制造散熱器、熱交換器交換器。導(dǎo)電性金屬材料能夠傳導(dǎo)電流的能力稱為導(dǎo)電性。金屬材料的導(dǎo)電性常用電阻率ρ來(lái)表示，其單位是Ω.m。金屬材料的電阻率越小，其導(dǎo)電性越好。導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性一樣，是隨化學(xué)成分的復(fù)雜化而降低，因而純金屬的導(dǎo)電性總比合金好。因此，工業(yè)上常用純銅、純鋁作為導(dǎo)電材料，而用導(dǎo)電性差的銅合金和鐵鉻鋁合金制作電熱元件。熱膨脹性金屬材料隨溫度變化而膨脹或收縮的特性稱為熱膨脹性。一般來(lái)說(shuō)，金屬材料受熱時(shí)膨脹而體積增大，冷卻時(shí)收縮而體積縮小。金屬材料的熱膨脹性可用線脹系數(shù)α1和體脹系數(shù)αV來(lái)表示，體脹系數(shù)近似為線脹系數(shù)的三倍。在實(shí)際工作中需要考慮熱膨脹性的地方很多，如軸與軸瓦之間要根據(jù)膨脹系數(shù)來(lái)控制其間隙尺寸.磁性金屬材料在磁場(chǎng)中被磁化而呈現(xiàn)磁性強(qiáng)弱的性能稱為磁性。根據(jù)金屬材料在磁場(chǎng)中受到磁化程度的不同，金屬材料又分為鐵磁性材料和非鐵磁性材料。鐵磁性材料是指在外磁場(chǎng)中能被磁化到很大程度的金屬材料，如鐵、鎳、鈷等。非鐵磁性材料是指在外磁場(chǎng)中能夠抗拒或減弱外加磁場(chǎng)磁化作用的金屬材料如金、銀、銅、鉛、鋅等。鐵磁性材料可以被磁鐵吸引，鐵及其合金（包括鋼與鑄鐵）是常見(jiàn)的鐵磁性材料，主要用于制造變壓器、電動(dòng)機(jī)、測(cè)量?jī)x表等；非鐵磁性材料不能被磁鐵吸引，可用于制造避免電磁場(chǎng)干擾的零件。金屬材料的化學(xué)性能金屬材料的化學(xué)性能是指金屬材料在室溫或高溫時(shí)，抵抗各種化學(xué)介質(zhì)中所表現(xiàn)出來(lái)的性能?；瘜W(xué)性能，包括耐腐蝕性、抗氧化性和化學(xué)穩(wěn)定性的抗氧化性化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)性能耐腐蝕性耐腐蝕性耐腐蝕性是指金屬材料在常溫下抵抗氧、水及其它化學(xué)介質(zhì)腐蝕破壞的能力。金屬材料的耐腐蝕性是一個(gè)重要的性能指標(biāo)，尤其對(duì)于腐蝕介質(zhì)（如酸、堿、鹽、有毒氣體等）中工作的零件，其腐蝕性比在空氣中更為嚴(yán)重。因此，在選擇金屬材料制造這些零件時(shí)，應(yīng)特別注意金屬材料的耐腐蝕性，并合理選用耐腐蝕性能好的金屬材料（如不繡鋼、銅合金等）進(jìn)行制造?？寡趸钥寡趸允侵附饘俨牧显诩訜釙r(shí)抵抗氧化作用的能力。金屬材料的氧化現(xiàn)象會(huì)隨溫度的升高而加速，如鋼在鑄造、鍛造、熱處理、焊接等熱加工作業(yè)時(shí)氧化現(xiàn)象比較嚴(yán)重。氧化不僅造成材料的過(guò)度損耗，也會(huì)造成各種缺陷，因此常需要采取措施避免金屬材料發(fā)生氧化。對(duì)于在高溫狀態(tài)下工作的構(gòu)件，如鍋爐、加熱設(shè)備、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、火箭、導(dǎo)彈等，就需要選用其具有良好抗氧化性能的材料（如耐熱鋼、高溫合金、鋁合金、高溫陶瓷等）來(lái)制造。化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性是金屬材料的耐腐蝕性與抗氧化性的總稱。金屬材料在高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性稱為熱穩(wěn)定性。高溫條件下工作的設(shè)備（如鍋爐、加熱設(shè)備、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等）上的部件選擇了穩(wěn)定性好的材料來(lái)制造。單元小結(jié)1.選擇機(jī)械零件的材料時(shí)，要滿足零件的使用性能和工藝性能的要求，同時(shí)兼顧合理地經(jīng)濟(jì)性。2.機(jī)械零件由于某種原因不能正常工作的情況稱為失效。在不發(fā)生失效的條件下，零件所能安全工作的限度，稱為工作能力。3.金屬材料的力學(xué)性能包括強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性和疲勞強(qiáng)度等；工藝性能包括鑄造性能、壓力加工性能、焊接性能和切削加工性能等。汽

車(chē)

機(jī)械基礎(chǔ)模塊二機(jī)械零件的材料

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單元一金屬材料的性能金屬材料及應(yīng)用金屬材料的熱處理單元二單元三單元二

金屬材料及應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)一、目標(biāo)和要求（1）了解鋼和鑄鐵的分類(lèi)（2）熟悉常用工業(yè)用鋼的種類(lèi)、牌號(hào)、性能和應(yīng)用（3）了解常用非金屬材料的類(lèi)型及特點(diǎn)二、重點(diǎn)和難點(diǎn)工業(yè)用鋼的種類(lèi)、牌號(hào)、性能和應(yīng)用第一節(jié)常用黑色金屬材料第二節(jié)常用有色金屬材料第三節(jié)常用非金屬材料

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案例導(dǎo)入國(guó)家體育場(chǎng)（鳥(niǎo)巢）的鋼結(jié)構(gòu)最大跨度達(dá)到333米，相當(dāng)于200個(gè)成年人手拉手的長(zhǎng)度。達(dá)4.2萬(wàn)噸的鋼結(jié)構(gòu)需擺脫外力的支撐，靠自己站立起來(lái)，工程浩大自不必說(shuō)，其材料的選擇慎之又慎。筑造“鳥(niǎo)巢”使用的鋼材材質(zhì)絕大部分為Q345D和Q345GJD鋼材，局部受力大的部位采用了Q460鋼材。Q460鋼材是專(zhuān)為“鳥(niǎo)巢”量身打造的一種低合金高強(qiáng)度鋼?！癚”代表鋼材的強(qiáng)度，“460”表示受力強(qiáng)度達(dá)到460兆帕?xí)r才會(huì)徹底變形，460兆帕相當(dāng)于4540個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，普通鋼材受力強(qiáng)度只有235兆帕，比Q460小將近一半。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，Q460的最大厚度是100毫米，而“鳥(niǎo)巢”這次使用的鋼板厚度史無(wú)前例地達(dá)到110毫米?！傍B(niǎo)巢”鋼結(jié)構(gòu)中共使用了400噸Q460鋼。

第一節(jié)常用黑色金屬材料第二節(jié)常用有色金屬材料第三節(jié)常用非金屬材料

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常用黑色金屬材料金屬分為黑色金屬和有色金屬兩大類(lèi)。以鐵和碳兩種元素為基體以及多種元素組成的復(fù)雜合金稱為黑色金屬，鋼和鑄鐵是應(yīng)用最廣的黑色金屬，統(tǒng)稱為鐵碳合金。通常情況下，含碳量ωc<0.021%的鐵碳合金稱為純鐵；將含碳量ωc在0.021%～2.11%之間的鐵碳合金稱為鋼；含碳量ωc>2.11%的鐵碳合金稱為鑄鐵，工業(yè)中常用鑄鐵的含碳量ωc不超過(guò)4.3%。鋼鐵中碳含量的范圍常用黑色金屬材料為提高鋼的力學(xué)性能，在冶煉碳素鋼的過(guò)程中，加入合金元素所得到的鋼，稱為合金鋼。黑色金屬以外的金屬稱為有色金屬，銅和鋁基合金是常見(jiàn)的有色金屬。（a）餐具

（b）剪刀

（c）鋼橋

（d）推土機(jī)常見(jiàn)的鋼鐵制品碳素鋼1.按鋼的質(zhì)量分：2.按鋼的用途分：鋼冶金質(zhì)量普通鋼（

，

）優(yōu)質(zhì)鋼（

）高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（

，

）鋼用途結(jié)構(gòu)鋼工具鋼特殊性能鋼碳素鋼3.按鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分（1）普通碳素鋼wS≤0.050％，wP≤0.045％（2）優(yōu)質(zhì)碳素鋼wS≤0.035%，wP≤0.035％（3）高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼wS≤0.030％，wP≤0.030%（4）特級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼wS≤0.025％，wP≤0.025%碳素鋼4.碳素鋼的牌號(hào)及含義常用碳鋼舉例類(lèi)別牌號(hào)舉例牌號(hào)含義普通碳素鋼Q195Q235A-F用屈服強(qiáng)度字母、屈服強(qiáng)度值、質(zhì)量等級(jí)、脫氧方法四部分順序標(biāo)注?！癚”是拼音“屈”的首字母，后面的數(shù)字表示屈服強(qiáng)度，單位為MPa；質(zhì)量等級(jí)：從A到D質(zhì)量等級(jí)依次提高脫氧方法：F,B,Z,TZ分別表示沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼。Q235A-F表示屈服強(qiáng)度為235MPa、質(zhì)量等級(jí)為A級(jí)的沸騰鋼。優(yōu)質(zhì)碳素鋼4520Mn用兩位數(shù)字表示。兩位數(shù)字表示鋼的平均碳含量，以萬(wàn)分之幾計(jì)；后面的元素符號(hào)表示該元素的含量比較高。如45鋼表示碳含量為0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；20Mn表示含碳量0.2%;含錳量0.7%—1%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。碳素工具鋼T8T12A“T”是拼音“碳”的首字母，后面的數(shù)字表示鋼中碳的平均含量，以千分之幾計(jì)；若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼，在鋼號(hào)后面加A。例如，T12A表示平均含碳量為1.2%的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼鑄造碳鋼ZG200-400“ZG”是拼音“鑄鋼”的首字母，第一組數(shù)字表示屈服強(qiáng)度，第二組數(shù)字表示抗拉強(qiáng)度。如ZG200-400表示屈服強(qiáng)度為200MPa，抗拉強(qiáng)度為400

Mpa的鑄造碳鋼。合金鋼為改善鋼的機(jī)械性能，通常在煉鋼時(shí)加入Mn、Si、Cr、Ni、Mo、W、V等，由此獲得的鋼材稱為合金鋼。與碳鋼相比，合金鋼往往具有某些方面的特殊性能，或具有良好的綜合力學(xué)性能，如合金鋼具有更高的硬度、強(qiáng)度、耐磨性、淬透性。常見(jiàn)的合金鋼有合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼和特殊性能鋼。合金鋼1. 按合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類(lèi)：（1）低合金鋼：合金元素總含量＜5.0％；（2）中合金鋼：合金元素總含量5.0％~10.0％；（3）高合金鋼：合金元素總含量＞10.0%。按用途分類(lèi)：2.按合金鋼用途分類(lèi)：（1）合金結(jié)構(gòu)鋼：用于制造各種機(jī)械零件。（2）合金工具鋼：用于制造各種刃、量、模具。（3）特殊性能鋼：用于制造特殊條件下工作的零件。合金鋼類(lèi)別牌號(hào)舉例牌號(hào)含義合金結(jié)構(gòu)鋼低合金鋼

Q345A16Mn

牌號(hào)由代表屈服強(qiáng)度的拼音首字母“Q”、屈服強(qiáng)度數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)采用兩位數(shù)字加元素符號(hào)及其后的百分?jǐn)?shù)表示，其中兩位數(shù)字表示平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)。當(dāng)合金元素的含量不大于1.5%時(shí)，只標(biāo)出元素符號(hào)，不標(biāo)出含量。鋼號(hào)尾部“A”代表高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，“E”代表特高級(jí)優(yōu)質(zhì)。16Mn表示平均含碳量為0.16%，含Mn不大于1.5%的低合金鋼。合金滲碳鋼20Cr20CrMnTi12Cr2Ni4

當(dāng)合金元素含量大于1.5%時(shí)則應(yīng)標(biāo)出元素符號(hào)及含量百分?jǐn)?shù)。20Mn2表示平均含碳量為0.2%，含Mn量為2%的合金滲碳鋼。

合金調(diào)質(zhì)鋼35SiMn45CrMo40CrMnMo45CrMo表示平均含碳量為0.45%，含Cr、Mo均不大于1.5%的合金調(diào)質(zhì)鋼。

合金彈簧鋼40MnB65SiMnV60Si2Mn65SiMnV表示平均含碳量為0.65%，含Si、Mn、V均不大于1.5%的合金彈簧鋼。

合金工具鋼刃具鋼9SiCr8MnSi當(dāng)合金工具鋼中的含碳量小于1%時(shí)，用一位數(shù)字表示平均含碳量的千分?jǐn)?shù)，當(dāng)含碳量大于1%時(shí)，將不標(biāo)出含碳量，合金元素的種類(lèi)及含量的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。9SiCr表示平均含碳量為0.9%，Si、Cr含量不大于1.5%的合金工具鋼。CrWMn表示平均含碳量大于1%，Cr、Mn、W的含量不大于1.5%的合金工具鋼。

模具鋼Cr12MoV5CrNiMo量具鋼9Cr18CrWMn

滾動(dòng)軸承鋼GCr9GCr15SiMn

在含碳量大于1%的高碳鉻軸承鋼中，通常不標(biāo)出碳量，其Cr含量用千分?jǐn)?shù)表示，并在牌號(hào)前面符號(hào)“G”表示。含鉻量小于1%的低軸承鋼，其Cr含量也用千分?jǐn)?shù)表示，并在Cr含量數(shù)值前加數(shù)字“0”。GCr9表示含碳量大于1%，含鉻為0.9%的高碳鉻軸承鋼。GCr15SiMn表示含鉻為1.5%，含硅和錳含量小于1.5%的滾動(dòng)軸承鋼特殊性能鋼高速鋼W18Cr4vW6Mo5Cr4V2

W18Cr4V鋼表示含碳量為0.7%左右，并含有約18%W、4%的Cr平均含Ⅴ量小于1.5%的高速工具鋼。不銹鋼0Cr1312Cr18Ni9

主要的合金元素為Cr，其含量一般不低于10.5%；具有良好的耐蝕性、拋光性和耐熱性在不銹耐酸鋼及耐熱鋼中一般用一位數(shù)字表示平均含碳量的千分?jǐn)?shù)，平均含碳量小于1%的用“0”表示；平均含碳量不大于0.03%的用“00”表示；合金元素則采用元素符號(hào)及其后的百分?jǐn)?shù)表示。如0Crl3表示平均含碳量小于1%，平均含Cr量約13%的不銹鋼。2Crl3表示平均含碳量為0.2%含Cr13%的不銹耐酸鋼。00Crl8Ni9表示平均含碳量小于0.03%，平均含Cr量約18%，平均含Ni量約9%的不銹鋼。

合金鋼類(lèi)別牌號(hào)示例含義說(shuō)明碳素鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235AFQ345D“Q”是“屈”字拼音的首字母，后面的數(shù)字表示屈服強(qiáng)度，單位為MPa；字母A表示鋼的質(zhì)量，從A到D質(zhì)量依次提高；F，b，Z，TZ分別表示沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼。例如，Q235AF表示屈服強(qiáng)度為235MPa，A級(jí)質(zhì)量的沸騰碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼4565Mn兩位數(shù)字表示鋼的平均碳含量，以萬(wàn)分之幾計(jì)；后面的元素符號(hào)表示該元素的含量比較高。例如，45鋼表示碳含量為0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼T8T11A“T”是“碳”字拼音的首字母，后面的數(shù)字表示鋼中碳的平均含量，以千分之幾計(jì)；若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼，在鋼號(hào)后面加A。例如，T11A表示平均碳含量為1.1%的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼

合金彈簧鋼30CrMnSiA60Si2Mn前面兩位數(shù)字表示鋼的平均碳含量，以萬(wàn)分之幾計(jì)；元素符號(hào)表示所含的合金元素，其平均含量小于1.5%時(shí)一般不標(biāo)出，當(dāng)平均含量依次為1.5%～2.5%，2.5%～3.5%，3.5%～4.5%，…時(shí)，在元素符號(hào)的后面相應(yīng)地寫(xiě)成2，3，4，…；若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼、特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，在鋼號(hào)后面相應(yīng)地加上A，E。例如，30CrMnSiA表示平均碳含量為0.30%，鉻、錳、硅的平均含量均小于1.5%的高級(jí)優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼8MnSi

前面的數(shù)字表示鋼的平均碳含量，以千分之幾計(jì)，若平均碳含量大于1.0%，則一般不標(biāo)出；合金元素平均含量的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。例如，8MnSi表示平均碳含量為0.8%，錳、硅含量均小于1.5%的合金工具鋼合金鋼高速鋼W18Cr4V

一般不標(biāo)出含碳量，只表明合金元素的含量，以百分之幾計(jì)。例如，W18Cr4V表示平均鎢含量為18%，鉻含量為4%，釩含量低于1%的高速鋼軸承鋼GCr15

“G”表示軸承鋼，后面字母表示所含合金元素的種類(lèi)，其含量用緊跟的數(shù)字表示，以千分?jǐn)?shù)計(jì)。例如，GCr15表示平均鉻含量為1.5%的軸承鋼不銹鋼

耐熱鋼06Cr18Ni920Cr13015Cr19Ni11

前面的數(shù)字表示碳含量的最佳控制值，只規(guī)定其上限（以萬(wàn)分?jǐn)?shù)或十萬(wàn)分?jǐn)?shù)計(jì)）。其中，當(dāng)含碳量上限高于0.10%時(shí)，以其上限值的4/5表示（以十萬(wàn)分?jǐn)?shù)計(jì)）；當(dāng)含碳量上限為0.10%～0.03%時(shí)，以上限值的3/4表示（以十萬(wàn)分?jǐn)?shù)計(jì)）；當(dāng)含碳量上限低于0.03%時(shí)，以三位阿拉伯?dāng)?shù)字表示（以十萬(wàn)分?jǐn)?shù)計(jì)）；合金元素含碳量表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。例如，06Cr18Ni9表示含碳量上限為0.08%，含鉻量為18%，含鎳量為9%的鎳鉻不銹鋼；015Cr19Ni11表示含碳量上限為0.02%，最佳控制值為0.015%，含鉻量為19%，含鎳量為11%的極低碳不銹鋼鑄鐵

平均含碳量大于2.11%的鐵碳合金稱為鑄鐵。工業(yè)用鑄鐵中碳含量為2.11%～4.3%。鑄鐵中除了含有碳元素之外，還含有硅、錳、磷、硫等元素，合金鑄鐵中還含有鎳、鉻、鉬、鋁等元素。雖然塑性及韌性不及鋼，但鑄鐵的生產(chǎn)成本低廉，具有優(yōu)良的鑄造性能、切削加工性能和良好的耐磨性及吸振性等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)中。鑄鐵碳存在形式白口鑄鐵灰口鑄鐵麻口鑄鐵碳主要以滲碳體形式存在，斷口呈銀白色。

碳主要以片狀石墨形式存在，斷口呈暗灰色，在工業(yè)中應(yīng)用最為普遍。

一部分碳以石墨形式存在，另一部分以滲碳體形式存在，斷口呈灰白相間的麻點(diǎn)狀。鑄鐵鑄鐵分類(lèi)分類(lèi)牌號(hào)含義牌號(hào)舉例性能灰鑄鐵牌號(hào)用“灰鐵”兩字漢語(yǔ)拼音首字母“HT”和一組數(shù)字組成。數(shù)字表示最小抗拉強(qiáng)度。如HT150表示抗拉強(qiáng)度不低于150MPa的灰鑄鐵

HHT100HT150HT200灰鑄鐵具有良好的鑄造性能、吸振性、切削加工性、減磨性，較低的缺口敏感性

廣泛應(yīng)用于制造床身、缸蓋。底座等

可鍛鑄鐵牌號(hào)用“可鐵”兩字漢語(yǔ)拼音首字母“KT”及“H”、“B”或“Z”和兩組數(shù)字組成?！癏”表示黑心；“B”表示白心；“Z”表示珠光體。牌號(hào)中代號(hào)后面的一組數(shù)字，表示最小抗拉強(qiáng)度值；有兩組數(shù)字時(shí)，第一組表示最小抗拉強(qiáng)度值，第二組表示最小斷后延伸率值。兩組數(shù)字中間用“-”隔開(kāi)。如KTH300-06表示最低抗拉強(qiáng)度不低于300MPa，斷后延伸率不低于6%的黑心可鍛鑄鐵KTH300-06KTB350-04KTZ450-06可鍛鑄鐵力學(xué)性能與灰鑄鐵好，但不能鍛壓加工。黑心可鍛鑄鐵具有較高的塑性和韌性，珠光體可鍛鑄鐵具有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。

廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、拖拉機(jī)行業(yè)，用于制造形狀復(fù)雜、承受一定沖擊載荷的中、小型鑄件。球墨鑄鐵牌號(hào)用“球鐵”兩字漢語(yǔ)拼音首字母“QT”和兩組數(shù)字組成。兩組數(shù)字第一組表示最小抗拉強(qiáng)度值，第二組表示最小斷后延伸率值。如QT400-18表示抗拉強(qiáng)度不低于400MPa，斷后延伸率不低于18%球墨鑄鐵QT400-18QT500-7QT600-3QT450-10球墨鑄鐵要較高的強(qiáng)度和良好的塑性和韌性，通過(guò)熱處理可以明顯提高其力學(xué)性能。但其收縮率較大，流動(dòng)性稍差，對(duì)原材料及熱處理工藝要求較高。常用于制造內(nèi)燃機(jī)氣缸、缸蓋、液壓閥等零件

蠕墨鑄鐵

牌號(hào)用“蠕鐵”兩字漢語(yǔ)拼音首字母“RuT”和一組數(shù)字組成，數(shù)字表示最小抗拉強(qiáng)度。如RuT380表示抗拉強(qiáng)度不低于300MPa的蠕墨鑄鐵

RuT380Ru300蠕墨鑄鐵的性能介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，強(qiáng)度接近于球墨鑄鐵，具有一定的韌性、較高的耐磨性，同時(shí)又具有灰鑄鐵所具有的良好性能，是一種新型鑄鐵。常用于制造反復(fù)受熱、要求組織致密、強(qiáng)度較高、形狀復(fù)雜的大型鑄件，如發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋、缸套等第一節(jié)常用黑色金屬材料第二節(jié)常用有色金屬材料第三節(jié)常用非金屬材料

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常用有色金屬材料黑色金屬以外的金屬稱為有色金屬。有色金屬具有許多特殊的性能，如較高的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，較低的密度和熔化溫度，良好的力學(xué)性能和工藝性能，是現(xiàn)代工業(yè)不可缺少的重要金屬材料，是黑色金屬所不能替代的。常用的有色金屬主要有鋁、銅及其合金。（a）鋁合金窗

（b）銅導(dǎo)線

（c）飛機(jī)機(jī)身鋁及鋁合金

工業(yè)純鋁的純度不低于90%，其牌號(hào)用1×××系列表示。其中，最后兩位數(shù)字表示鋁的最低百分含量，當(dāng)鋁的最低百分含量精確到0.01%時(shí)，牌號(hào)的最后兩位數(shù)字就是最低百分含量中小數(shù)點(diǎn)后面兩位；牌號(hào)第二位字母表示原始合金（A）或改型合金（B～Y），如1080，1A50等。工業(yè)中使用的純鋁呈銀白色，密度較小（

），僅為鋼的1/3，熔點(diǎn)為660℃，在常溫及潮濕環(huán)境中，其表面容易形成一層致密的氧化膜，故純鋁具有較好的抗腐蝕性。1234塑性高，能通過(guò)壓力加工方法制成各種型材、板材。工業(yè)純鋁由于強(qiáng)度很低，不宜直接用來(lái)加工機(jī)械零部件，而是廣泛用于制造各種導(dǎo)線、電容器和包裝材料等。純鋁的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性良好，是僅次于金、銀、銅的優(yōu)良導(dǎo)體。純鋁鋁及鋁合金鋁合金在保持純鋁質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，大大提高了自身的強(qiáng)度，從而具有很高的“比強(qiáng)度”（強(qiáng)度與密度的比值），力學(xué)性能超過(guò)許多合金鋼。因此，鋁合金是較為理想的結(jié)構(gòu)材料，機(jī)械設(shè)備、運(yùn)輸工具、航空工業(yè)等領(lǐng)域都大量使用鋁合金。

鋁合金中所添加的合金元素主要有銅、錳、硅、鎂、鋅等，根據(jù)合金元素和工藝特點(diǎn)的不同，鋁合金可鋁合金中所添加的合金元素主要有銅、錳、硅、鎂、鋅等，根據(jù)合金元素和工藝特點(diǎn)的不同，鋁合金可分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類(lèi)。鋁及鋁合金1.變形鋁合金

變形鋁合金具有良好的塑性，可通過(guò)沖壓、彎曲、擠壓等加工方法獲得所需零件。變形鋁合金采用4位字符牌號(hào)命名，牌號(hào)用2×××～8×××系列表示。牌號(hào)的第一位數(shù)字是按照主要合金元素：銅、錳、硅、鎂、鎂＋硅、鋅及其他元素的順序來(lái)表示變形鋁合金的組別；第二組數(shù)字或字母表示原始合金（A）或改型合金（B～Y）；牌號(hào)中最后兩位數(shù)字用來(lái)區(qū)分同一組中不同的鋁合金。

根據(jù)性能特點(diǎn)和用途的不同，變形鋁合金可分為防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金和鍛造鋁合金四類(lèi)。鋁及鋁合金1.變形鋁合金變形鋁合金的分類(lèi)分類(lèi)常用牌號(hào)性能特點(diǎn)用途防銹鋁3A215A05不能熱處理強(qiáng)化，一般只能通過(guò)冷變形加工提高其強(qiáng)度。具有適中的強(qiáng)度、優(yōu)良的塑性及良好的焊接性適用于制造要求具有高耐腐蝕性的油罐、油箱、導(dǎo)管、生活用器皿、窗框、車(chē)輛、鉚釘及防銹蒙皮等。硬鋁2A012A12經(jīng)固溶和時(shí)效處理后能獲得較高的強(qiáng)度，但耐腐蝕性差適用于中等強(qiáng)度的構(gòu)件和零件，如鉚釘、螺栓，航空工業(yè)中的一般受力結(jié)構(gòu)件(如飛機(jī)翼肋、翼梁、螺旋槳葉片等)

超硬鋁7A04在硬鋁的基礎(chǔ)上再添加鋅元素形成的，其強(qiáng)度高于硬鋁，但耐腐蝕性較差適用于制作受力大的重要構(gòu)件及高載荷零件，如飛機(jī)大梁、桁架、翼肋、活塞、加強(qiáng)框、起落架、螺旋槳葉片等。鍛鋁2A502A70具有良好的冷熱加工性能，耐蝕性不高，壓力加工性好適用于形狀較復(fù)雜的零部件，如內(nèi)燃機(jī)活塞、葉輪等鋁及鋁合金2.鑄造鋁合金通過(guò)向純鋁中添加硅、銅、鎂、鋅等元素，從而獲得具有良好的鑄造性能、耐腐蝕性和耐熱性的鋁合金稱為鑄造鋁合金。根據(jù)所含合金元素的不同，鑄造鋁合金可分為鋁硅系、鋁銅系、鋁鎂系和鋁鋅系等四類(lèi)。ZL”＋三位數(shù)字。其中，“ZL”是“鑄鋁”的拼音首字母，第1位數(shù)字表示合金類(lèi)別：1代表Al－Si系合金；2代表Al－Cu系合金；3代表Al－Mg系合金；4代表Al－Zn系合金。第二、三位數(shù)字是合金的順序號(hào)。例如，ZL202表示2號(hào)Al－Cu系鑄造鋁合金。鑄造鋁合金牌號(hào)的編制方法：。鋁及鋁合金2.鑄造鋁合金鑄造鋁合金的分類(lèi)分類(lèi)常用牌號(hào)性能特點(diǎn)用途鋁硅系（Al-Si）ZL101鑄造性能和耐磨性良好、熱漲系數(shù)小，使用量最大適用于制造結(jié)構(gòu)件，如發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、氣缸體等鋁銅系（Al-Cu）ZL201強(qiáng)度高、鑄造性能良好適用于制造承受大載荷和形狀不復(fù)雜的砂型鑄件鋁鎂系（Al-Mg）ZL301抗腐蝕性、綜合力學(xué)性能良好適用于制造雷達(dá)底座、飛機(jī)起落架、螺旋槳等鋁鋅系（Al-Zn）ZL401強(qiáng)度較高、尺寸穩(wěn)定適用于制造模型、發(fā)動(dòng)機(jī)零配件、設(shè)備支架等銅及銅合金純銅銅是人類(lèi)最早認(rèn)識(shí)并使用的金屬材料之一，我國(guó)早在約六千年前就開(kāi)始使用銅制品。123純銅的密度為8.96g/cm3，比鋼略大，導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性良好，其強(qiáng)度和硬度均不高，塑性、耐腐蝕性及焊接性能良好，故純銅適合進(jìn)行各種壓力加工，通常用來(lái)制作電線、電纜、散熱片等。純銅為紫紅色，由于在空氣中表面容易形成一層紫色的氧化膜，故純銅又稱紫銅。

工業(yè)純銅分為四種：T1，T2，T3。其中，編號(hào)越大，表示純度越低，雜質(zhì)含量越高。銅及銅合金

通過(guò)向純銅中加入鋅、鉛、錫、鋁、鈹?shù)仍丶纯傻玫礁鞣N性能優(yōu)越的銅合金。根據(jù)所加入合金元素的不同，銅合金可分為黃銅、青銅和白銅等三類(lèi)。銅合金銅及銅合金銅合金分類(lèi)分類(lèi)常用牌號(hào)牌號(hào)說(shuō)明性能說(shuō)明黃銅普通黃銅H62H70H80用“H+數(shù)字”表示

“H”為“黃”拼音首字母；數(shù)字表示銅的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。如H70表示W(wǎng)cu=80%;普通黃銅是由銅和鋅組成的銅合金。具有良好的耐腐蝕性，加工性能好。常用于制造彈殼、閥門(mén)、散熱管等特殊黃銅HPb59-1HMn58-2HSn90-1用“H+主加元素+兩組數(shù)字表示”“H”為“黃”拼音首字母；主加元素（Zn除外）符號(hào)，第一組數(shù)字、第二組數(shù)字分別表示銅及相應(yīng)主加元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如HPb59-1表示W(wǎng)cu=59%、WPb=1%在普通黃銅中再加入其他合金元素形成的銅合金。除含鋅元素外，還含有鉛、錫、鋁等合金元素，耐蝕性、耐磨性、切削加工性均較好，常用于制造鐘表內(nèi)部精密零件、螺旋槳等青銅錫青銅QSn4-3QSn6.5-0.4“Q+第一主加元素符合及數(shù)字+其他加入元素符號(hào)及數(shù)字”表示“Q”為“青”拼音首字母。數(shù)字依次表示第一主加元素和其他加入元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。如QSn4-3表示W(wǎng)sn=4%，Wzn=3%的錫青銅

以錫為主要合金元素的銅合金。具有良好的鑄造性能、減磨性能、抗磁性等，常用于制造軸承套、軸瓦、蝸輪、齒輪等鋁青銅QAl5QAl9-4以鋁為主要合金元素的銅合金。比黃銅、錫青銅具有更高的強(qiáng)度和硬度、耐磨性和耐蝕性，常用于制造高載荷齒輪、軸套等

鈹青銅QBe2QBe1.7以鈹為主要合金元素的銅合金。不僅具有很高的強(qiáng)度、硬度、耐磨耐腐蝕性，還有較高的彈性和導(dǎo)電性導(dǎo)熱性，常用于制造精密彈性元件等

白銅鋁白銅BAl16-1.5用“B+主加元素符號(hào)+兩組數(shù)字”表示“B”是“白”拼音首字母。數(shù)字表示鎳的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)以鎳為主要合金元素的銅合金。具有較高的強(qiáng)度和硬度，價(jià)格昂貴，色澤美觀，常用于制造醫(yī)療器械、儀表零件、工藝品等鐵白銅BFe30-1.1如BMn3-12表示W(wǎng)Ni=3%，WMn=12%的錳白銅錳白銅BMn3-12

三、軸承合金軸承合金軸承合金主要用于制造滑動(dòng)軸承的軸瓦及內(nèi)襯。軸承合金具有足夠的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、塑性和韌性，還具有良好的磨合性和與軸頸的親和力，是高速運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械的滑動(dòng)軸承材料的最佳選擇。錫基軸承合金錫基軸承合金是以錫（Sn）為基礎(chǔ)，加人適量的銻（Sb）和銅（Cu）元素組成的軸承合金。其特點(diǎn)是摩擦系數(shù)小，硬度適中，具有較好的塑性和韌性，適用于高速、重載條件下工作。軸承合金的牌號(hào)前加以“Z”，表示是鑄造合金。如典型牌號(hào)“ZSnSb12PbCu4”為含有Sb12%和Cu4%的鑄造錫基軸承合金。2.鉛基軸承合金鉛基軸承合金是以鉛（Pb）為基礎(chǔ)，加人適量的銻（Sb）、錫（Sn）、銅（Cu）元素組成的軸承合金。鉛基軸承合金又稱為鉛基巴氏合金。其硬度、塑性和韌性都低于錫基軸承合金，價(jià)格較低，適用于中速、中載條件下工作。典型牌號(hào)有ZPbSb16Sn16Cu2、ZPbSb15Sn10等。軸承合金3.銅基軸承合金銅基軸承合金是以銅（Cu）為基礎(chǔ)，加入適量的鉛（Pb）、錫（Sn）、鋅（Zn）、磷和錳元素組成的軸承合金。其特點(diǎn)是摩擦系數(shù)較低，潤(rùn)滑作用較好，抗壓強(qiáng)度和硬度都很高，適用于高速、重載、高溫條件下工作。典型牌號(hào)有ZCuSn5Pb5Zn5、ZCuPb15Sn8等。4.鋁基軸承合金鋁基軸承合金是以鋁（Al）為基礎(chǔ)，主要元素為銻（Sb）、錫（Sn）。鋁基軸承合金具有較好的耐磨性、減摩性和耐腐蝕性，適用于內(nèi)燃機(jī)曲軸的滑動(dòng)軸承。典型牌號(hào)有ZAlSn6Cu1Ni1等。第一節(jié)常用黑色金屬材料第二節(jié)常用有色金屬材料第三節(jié)常用非金屬材料

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常用非金屬材料非金屬材料在機(jī)械零件中的應(yīng)用主要有工程塑料、合成橡膠、工業(yè)陶瓷和復(fù)合材料。一、工程塑料1.工程塑料的組成工程塑料是以樹(shù)脂為基礎(chǔ)，加如其他添加劑，在一定的溫度與壓力下制成的非金屬材料。樹(shù)脂是主要成分，是一種高分子化合物，起到膠黏劑的作用；添加劑起到改善塑料的性能、防止老化、延長(zhǎng)和穩(wěn)定塑料使用壽命的作用。2.工程塑料的分類(lèi)(1)按塑料的熱性能分為熱塑性塑料和熱固性塑料。1）熱塑性塑料2）熱固性塑料常用非金屬材料(2)按塑料制品的功能分為通用塑料、工程塑料和特種塑料。1)通用塑料通用塑料主要應(yīng)用于制造生活用品，如聚氯乙烯、聚丙烯。應(yīng)用范圍廣，價(jià)格低。2）工程塑料工程塑料主要應(yīng)用于代替金屬制造機(jī)械零部件，如有機(jī)玻璃、尼龍、ABS等。3）特種塑料特種塑料是主要應(yīng)用于特種性能和特種用途的塑料，如醫(yī)用塑料。(3)工程塑料的特性工程塑料具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、吸水率低、耐蝕性好、成形工藝簡(jiǎn)單、加工性能好、生產(chǎn)率高的特性。常用非金屬材料二．橡膠1.橡膠的組成橡膠是一種高分子材料，是以生膠為基礎(chǔ)加人適量的配合劑制成的。生膠的來(lái)源為天然橡膠或合成橡膠。配合劑的作用是改善橡膠制品的性能，如硫化劑、軟化劑等。2.橡膠的特性橡膠具有高彈性，優(yōu)良的伸縮性、耐磨性、電絕緣性、不透水性等優(yōu)點(diǎn)，但易老化。常見(jiàn)非金屬材料三、復(fù)合材料1.復(fù)合材料的組成復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同化學(xué)性質(zhì)或不同組織結(jié)構(gòu)的材料組合而成的。2.復(fù)合材料的分類(lèi)復(fù)合材料按增強(qiáng)基體的不同分為塑料基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、橡膠基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料，按性能的不同分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料，按種類(lèi)和結(jié)構(gòu)的不同分為層疊、細(xì)粒、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。3.復(fù)合材料的特性復(fù)合材料的比強(qiáng)度高、減摩性和耐磨性好、抗疲勞性和減振性好、加工性好。復(fù)合材料應(yīng)用于制造機(jī)械零件、化工容器、耐腐蝕結(jié)構(gòu)件等。單元小結(jié)1.鋼鐵主要有鐵和碳兩種基本元素構(gòu)成，故鋼鐵又稱鐵碳合金。2.鋼的種類(lèi)繁多，為了熟悉各種鋼的性能特點(diǎn)，掌握合理選用鋼材的方法，需要對(duì)鋼進(jìn)行科學(xué)的分類(lèi)。通常根據(jù)化學(xué)成分、質(zhì)量和用途的不同對(duì)鋼進(jìn)行分類(lèi)。3.根據(jù)是否含有合金元素，鋼可分為碳素鋼和合金鋼。常用的碳素鋼有碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼以及鑄造碳鋼等；常用的合金鋼有合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼和特殊性能鋼等。4.鑄鐵種類(lèi)很多，根據(jù)碳存在形式的不同，鑄鐵可分為白口鑄鐵、灰口鑄鐵和麻口鑄鐵三類(lèi)；根據(jù)內(nèi)部石墨所處形態(tài)的不同，鑄鐵可分為灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵。5.非金屬材料常用塑料、橡膠和復(fù)合材料。機(jī)械基礎(chǔ)模塊二機(jī)械零件的材料

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單元一金屬材料的性能金屬材料及應(yīng)用金屬材料的熱處理單元二單元三單元三

金屬材料的熱處理教學(xué)目標(biāo)一、目標(biāo)和要求（1）了解鋼熱處理的定義、分類(lèi)及應(yīng)用范圍（2）掌握鋼鐵材料常用的熱處理工藝方法（3）了解鋼熱處理的目的二、重點(diǎn)和難點(diǎn)（1）鋼熱處理的分類(lèi)及特點(diǎn)（2）鋼熱處理的方法及目的第一節(jié)金屬材料熱處理概述第二節(jié)鋼的整體熱處理第三節(jié)鋼的表面熱處理

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案例導(dǎo)入歷史故事相傳，三國(guó)時(shí)諸葛亮帶兵打仗，請(qǐng)當(dāng)時(shí)的著名工匠蒲元為他的軍隊(duì)制造了3000把鋼刀，蒲元運(yùn)用了“清水淬其鋒”的熱處理工藝，使鋼刀削鐵如泥，從而打敗敵軍。從這些故事可知，淬火的主要目的是為了獲得馬氏體，提高鋼的強(qiáng)度和硬度。第一節(jié)金屬材料熱處理概述第二節(jié)鋼的整體熱處理第三節(jié)鋼的表面熱處理

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金屬材料熱處理概述

把金屬材料(可分為鋼、鑄鐵和有色金屬及合金等）加熱到一定溫度,在此溫度保持一定時(shí)間,用合適的冷卻介質(zhì)冷卻到室溫的過(guò)程。通過(guò)熱處理，可以改變材料的內(nèi)部組織（金相組織）和結(jié)構(gòu)，以獲得我們所需要的性能（分物理性能和化學(xué)性能）。熱處理概念：金屬材料熱處理概述

熱處理分為加熱、保溫、冷卻三個(gè)過(guò)程。對(duì)于不同的金屬材料、不同的外形尺寸和不同的加熱介質(zhì)，為了不同的目的，最終加熱溫度的高低、加熱速度、保溫時(shí)間長(zhǎng)短、冷卻介質(zhì)及冷卻速度和方式各有不同。熱處理工藝曲線熱處理工藝曲線：金屬材料熱處理概述金屬材料熱處理概述熱處理工藝分類(lèi)：根據(jù)熱處理的目的和工藝方法不同：整體熱處理——退火、正火、淬火、回火等熱處理

表面熱處理表面淬火——火焰加熱、感應(yīng)加熱化學(xué)熱處理——滲碳、滲氮、碳氮共滲等熱處理金屬材料熱處理概述最終熱處理是在零件完成機(jī)械加工后進(jìn)行的，目的在于獲得零件所需的力學(xué)性能。熱處理工藝分類(lèi)：根據(jù)工序位置的不同：預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理是在零件加工過(guò)程中進(jìn)行的，目的在于改善鑄造、鍛造或焊接毛坯件的內(nèi)部組織，消除內(nèi)部應(yīng)力，為后續(xù)機(jī)械加工或進(jìn)一步的熱處理作準(zhǔn)備，最終熱處理。第一節(jié)金屬材料熱處理概述第二節(jié)鋼的整體熱處理第三節(jié)鋼的表面熱處理

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鋼的整體熱處理整體熱處理是對(duì)工件整體加熱，然后以適當(dāng)速度冷卻，以改變其整體力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。整體熱處理退火正火回火淬火退火1.概念

退火是將鋼件加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，?jīng)過(guò)一定時(shí)間的保溫后，緩慢冷卻（一般為隨爐冷卻）以使內(nèi)部組織均勻化，從而獲得預(yù)期力學(xué)性能的熱處理工藝。2.目的消除鋼鐵材料的內(nèi)應(yīng)力；降低鋼鐵材料的硬度，提高其塑性；細(xì)化鋼鐵材料的組織，均勻其化學(xué)成分，并為最終熱處理做好組織準(zhǔn)備。退火3.分類(lèi)及應(yīng)用

不同成分的鋼件在退火時(shí)所需的加熱溫度和冷卻方式各不相同，通常可將退火分為完全退火、等溫退火、球化退火、均勻退火和去應(yīng)力退火。（a）加熱溫度

（b）工藝曲線示意圖幾種退火方式的工藝曲線退火幾種退火方式的處理方法、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍類(lèi)別處理方法特點(diǎn)應(yīng)用范圍完全退火

將工件加熱到Ac3以上30～50℃，保溫一段時(shí)間后，隨爐冷卻到500°C以下再出爐空冷

降低硬度，有利于切削；消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定工件尺寸；細(xì)化晶粒，改善組織，提高力學(xué)和工藝性能適用于亞共析鋼和合金鋼的鑄件、鍛件和焊件等等溫退火將工件加熱到Ac3（或Ac1）溫度，保持適當(dāng)時(shí)間后，較快冷卻到珠光體，并等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w后出爐空冷細(xì)化組織和降低硬度，獲得的組織比完全退火更均勻，可縮短退火時(shí)間適用于中碳合金鋼和低合金鋼球化退火將工件加熱到Ac1以上20～30℃、保溫一段時(shí)間后，隨爐緩慢冷卻

降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能，為淬火做組織準(zhǔn)備適用于亞共析鋼和過(guò)共析鋼，碳素工具鋼、合金工具鋼及軸承鋼等，

均勻退火將工件加熱到Ac3以上150～200℃，保溫10～15h后緩慢冷卻，隨爐冷卻到350

C以下再出爐空冷

消除鋼件內(nèi)部化學(xué)成分的偏析和組織的不均勻性適用于合金鋼的大型鑄件或鍛件去應(yīng)力退火

將工件加熱到Ac1以下100～200℃左右，保溫一段時(shí)間后，隨爐冷卻至250℃左右后取出空冷使組織均勻，消除上一步加工工序產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，以減小變形、脆裂適用于鍛造、鑄造等毛坯去應(yīng)力處理，為后續(xù)冷熱加工作準(zhǔn)備正火1.概念2.目的及應(yīng)用（1）提高低碳鋼、低碳合金鋼的硬度，改善切削加工性能。（2）細(xì)化晶粒，消除組織缺陷，為后續(xù)熱處理工藝做好組織準(zhǔn)備。（3）提高強(qiáng)度、硬度和韌性，可作為對(duì)力學(xué)性能要求不高的機(jī)械零部件的最終熱處理正火是將鋼件加熱到Ac3（對(duì)于亞共析鋼）或Acm（對(duì)于過(guò)共析鋼）以上30～50℃，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間保溫后，在空氣中冷卻以得到珠光體組織的熱處理工藝。由于正火比退火的加熱溫度略高，冷卻速度也較快，故正火后鋼件的強(qiáng)度和硬度較高。淬火1.概念2.淬火介質(zhì)

鋼件進(jìn)行淬火時(shí)所使用的冷卻介質(zhì)稱為淬火介質(zhì)。按照冷卻能力從高到低的順序，常用的淬火介質(zhì)包括水及水溶液、各種礦物油、硝鹽浴、堿浴及空氣等。通常情況下，對(duì)鋼件進(jìn)行淬火，在較高溫度區(qū)間內(nèi)，需要快速冷卻以獲得較高的硬度。

淬火是將鋼件加熱到加熱到Ac3（對(duì)于亞共析鋼）或Ac1（對(duì)于過(guò)共析鋼）以上30～50℃，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的保溫后，在某種介質(zhì)中快速冷卻，以大幅提高材料硬度的熱處理工藝淬火3.常用淬火方法根據(jù)冷卻方式的不同，淬火可分為單介質(zhì)淬火、雙介質(zhì)淬火、分級(jí)淬火和等溫淬火等。1—單介質(zhì)淬火法；2—雙介質(zhì)淬火法；3—分級(jí)淬火法；4—等溫淬火法各種淬火方法的冷卻曲線示意圖淬火各種淬火方法的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用范圍類(lèi)別處理方法工藝特點(diǎn)應(yīng)用范圍單介質(zhì)淬火

單介質(zhì)淬火是將工件加熱奧氏體化后浸入某一種冷卻介質(zhì)中冷卻的淬火工藝。一般形狀簡(jiǎn)單的碳鋼件在水中淬火，合金鋼件和尺寸較小的碳鋼件在油中淬火。

操作簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化；但在水中冷卻時(shí)，容易造成鋼件變形和開(kāi)裂；在油中冷卻時(shí)，難以達(dá)到所要求的硬度或硬度分布不均勻

適用于形狀簡(jiǎn)單、尺寸較小的低碳或中碳鋼工件雙介質(zhì)淬火

雙介質(zhì)淬火是將工件加熱奧氏體化后先浸人冷卻能力強(qiáng)的介質(zhì)，在組織即將發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)立即轉(zhuǎn)入冷卻能力弱的介質(zhì)中冷卻的淬火工藝。如先水淬后油冷、先水淬后空冷等。

能綜合兩種淬火介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，高溫時(shí)快速冷卻可以獲得較高的組織硬度，低溫時(shí)緩慢冷卻可以減少鋼件的變形和開(kāi)裂；但鋼件在第一種介質(zhì)中的冷卻時(shí)間難以掌握，操作技術(shù)要求較高適用于形狀復(fù)雜的高碳鋼件或尺寸較大的合金鋼工件分級(jí)淬火

分級(jí)淬火是將工件加熱奧氏體化后浸如溫度稍高或稍低于Ms的堿浴或鹽浴中保持適當(dāng)時(shí)間，在工件整體達(dá)到介質(zhì)溫度后取出空冷以獲得馬氏體的淬火工藝。

能夠減小鋼件熱應(yīng)力，防止工件變形和開(kāi)裂適用于尺寸小、形狀復(fù)雜的高碳鋼或合金鋼工具或模具等溫淬火等溫淬火是將工件加熱奧氏體化后快冷到貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w的淬火工藝。

能夠防止開(kāi)裂和變形，工件具有較好的韌性、塑性、硬度和耐磨性；但生產(chǎn)周期長(zhǎng)，效率低

適用于各種形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高、韌性要求高的中、高碳鋼及合金鋼制作的模具、刃具等回火1.概念2.目的及應(yīng)用回火具有以下方面的目的：①提高組織穩(wěn)定性，避免鋼件在使用過(guò)程中發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，從而造成開(kāi)裂和變形。②消除內(nèi)部應(yīng)力，以穩(wěn)定鋼件幾何尺寸并改善切削加工性能。③適當(dāng)降低鋼件硬度和強(qiáng)度，提高韌性和塑性，以獲得良好的綜合力學(xué)性能。

回火是將淬火后的鋼件重新加熱到A1（相變溫度）以下某個(gè)溫度，保溫一定時(shí)間后冷卻至室溫的熱處理工藝?；鼗鹜ǔＷ鳛殇摷淖罱K熱處理工藝，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。

鋼件經(jīng)淬火后，內(nèi)部存在著馬氏體、貝氏體及殘余奧氏體等不穩(wěn)定組織，隨著時(shí)間的推移很容易發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，因此一般需要馬上進(jìn)行回火?；鼗?.回火方法的分類(lèi)回火的溫度越高，獲得的鋼件硬度、強(qiáng)度越低，塑性和韌性越高。三類(lèi)回火方法工藝特點(diǎn)及應(yīng)用范圍類(lèi)別保溫溫度工藝特點(diǎn)應(yīng)用范圍低溫回火150～250℃

獲得的組織為回火馬氏體，硬度為58～64HRC；能夠減小淬火時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，降低鋼件脆性，獲得較高的硬度和耐磨性，并保持一定的韌性適用于處理各種要求高硬度、高耐磨性的工件，如各種刀具、量具、模具、滾動(dòng)軸承等中溫回火250～500℃

獲得的組織為回火托氏體，硬度為35～50HRC；鋼件具有較高的彈性和一定的韌性適用于處理各種彈性零件和熱鍛模具，如彈簧等高溫回火500～650℃

獲得的組織為回火索氏體，硬度為25～35HRC；能夠使鋼件具有較高的強(qiáng)度、良好的塑性和韌性，提高鋼件的綜合力學(xué)性能

適用于各種重要的受力零部件，如傳動(dòng)軸、連桿、齒輪、絲杠等調(diào)質(zhì)處理

先對(duì)鋼件進(jìn)行淬火，再進(jìn)行高溫回火，這種復(fù)合熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)處理，簡(jiǎn)稱為調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)處理可使鋼件獲得良好的綜合力學(xué)性能，在具有較高強(qiáng)度和硬度的同時(shí)保持一定的韌性和塑性，通常用于絲杠、連桿、主軸、軸承等受力復(fù)雜的重要機(jī)械零部件。（a）絲杠

（b）連桿

（c）機(jī)床主軸

（d）軸承經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的零部件時(shí)效處理人工時(shí)效

指將鋼件重新加熱到100～150℃，在較短時(shí)間內(nèi)（5～20h）進(jìn)行的時(shí)效處理自然時(shí)效時(shí)效處理時(shí)效時(shí)是否加熱指不經(jīng)過(guò)加熱，將鋼件直接存放在室溫條件下，長(zhǎng)時(shí)間放置而進(jìn)行的時(shí)效處理。振動(dòng)時(shí)效

指常溫時(shí)使鋼件以一定的頻率進(jìn)行振動(dòng)，以使其內(nèi)部應(yīng)力均勻化，穩(wěn)定鋼件的形狀和尺寸的處理工藝。

經(jīng)塑性變形、鑄造、鍛造加工后的鋼件，在粗加工之后、精加工之前