機械基礎(材料)教材

1、機機 械械 基基 礎礎 -材料部分 鐵碳相圖 300 500 1.0 700 900 912 1000 1300 1500 1700 6.694.02.03.05.06.0 s g k e c f p + +fe c 3 +fe c 3 l l+ l+fe c 3 a1 acm a3 0.77 2.114.30 0.0218 機械工程材料代號 1.鑄鐵牌號的表示方法： 1）用各種鑄鐵相應的漢語拼音的第一 個大寫字母作為鑄鐵的代號。當鑄鐵的 名稱的代號字母相同時，可在大寫字母 后加小寫字母來表示。同一名稱的鑄鐵 需要細分時，取其細分特點的漢語拼音 的第一個大寫字母排列在后面。 2）牌號中代號后面

2、的一組數(shù)字表示抗拉 強度，第二組數(shù)字表示伸長率。 3）在牌號中常規(guī)元素一般不標注，如碳， 硅，錳，硫，磷等。合金化元素的含量 大于或等于1%時，用整數(shù)表示，小于1% 時一般不標注，只對該合金特性有較大 影響的，才標注。合金化元素按其含量 遞減次序排列。含量相同時，按字母順 序排列。 鑄鐵代號示例 1.灰鑄鐵： ht ht100 2.球墨鑄鐵： qt qt400 3.蠕墨鑄鐵： rut rut400 4.黑心可鍛鑄鐵 kth kth300-06 白心可鍛鑄鐵 ktb ktb350-04 珠光體可鍛鑄鐵 ktz ktz450-06 鑄鐵代號詳解 伸長率（%） 抗拉強度（mpa） 球墨鑄鐵代號 st

3、 si 15 mo 4 cu 耐蝕鑄鐵代號 鉬的含量 硅的含量 硅元素 鉬元素 銅 鋼產(chǎn)品牌號表示法 1.碳素結構鋼和低合金高強度結構鋼： 牌號由代表屈服點的字母，屈服點數(shù) 值，質(zhì)量等級符號及脫氧方法符號等四 個部分組成。 q 235 a.f tz-特殊鎮(zhèn)定鋼。 b-半鎮(zhèn)定鋼，z-鎮(zhèn)定鋼 脫氧方法符號，f-沸騰鋼 質(zhì)量等級，分為a，b，c，d4個等級。 屈服點數(shù)值 單位為mpa。 “屈”字的漢語拼音首位字母。 例：q215a，q275 注：在牌號組成中，對于z和tz符號省略不注。 優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼 采用數(shù)字或數(shù)字后加注規(guī)定的符號表示， 其中數(shù)字表示平均含碳量，以萬分之幾 表示。 沸騰鋼加“f”，

4、半鎮(zhèn)定鋼加“b”，而鎮(zhèn) 定鋼不注符號。 含錳量高的優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼，在數(shù)字后 面加mn符號。 高級優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼后加“a”。 優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼示例 08f 45 20a 40mn 70mn 碳素工具鋼 用t和數(shù)字表示牌號，其中數(shù)字表示平均 含碳的千分之幾。含錳較高時在后面加 “mn”元素符號。 高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，在牌號后面加注符 號“a”。 示例：t7，t12，t8mn，t10a 易切削鋼 y 40 mn 一般含量不注。 含錳量較高（1.2%1.55%）注出 平均含碳量，用萬分之幾表示。 表示易切削鋼的符號。 示例：y12，y40mn 合金鋼 數(shù)字或符號合金元素符號 數(shù)字符號a 用數(shù)字表示含碳量

5、的平均值，專門用途的 低合金鋼，合金結構鋼，合金彈簧鋼，用 二位數(shù)字表示平均含碳量，（萬分之幾） 不銹耐酸鋼，耐熱鋼含碳量數(shù)字用千分之 幾表示，平均含碳量小于0.1%用0表示， 平均含碳量小于等于0.03%用00表示。 合金工具鋼平均含碳量大于1%時不 標含碳量，小于1%時，數(shù)字用千分之幾 表示。 高速工具鋼和滾珠軸承鋼不標含碳量，滾 珠軸承鋼注用途符號“g”。 所用合金元素符號 高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼 牌號后加“a”。 平均合金含碳量小于1.5%時，在牌號中只標 合金元素符號，不注合金含量。 平均合金含量為1.5%2.4% ，2.50%3.49% 低鉻合金工具鋼其鉻平均含量低于1%時， 鉻含量也用千

6、分之幾表示，但在含量數(shù)字 之前加注“0”。如：cr06 .22.50%23.49.時，相應的注為2，3. 23.鉻軸承鋼的鉻含量用千分之幾表示。 焊接用鋼和焊接用合金 焊接用鋼在鋼號前加注“h”。 如：h08，h08mna h08mn2sia h00cr19ni9 鑄 鋼 鑄鋼代號為：“zg” 如：zg 200-400（屈服強度200mpa， 抗拉強度400mpa） zg15cr1mo1v （碳含量0.15%，cr1%左右，mo1%左右， v含量小于0.9%） 鋁及其鋁合金 鋁合金分為：形變鋁合金和鑄造鋁合金。 形變鋁合金按性能特點分為：防銹鋁， 硬鋁，超硬鋁和鍛鋁。代號分別為：lf， ly，

7、lc，ld。 其中防銹鋁合金主要是al-mn和al- mg合金。 硬鋁合金基本上是al-cu-mg合金。 超硬鋁合金屬于al-zn-mg-cu合金。 鍛鋁合金一類是al-mg-si-cu合金，另 一類是al-cu-mg-fe-ni合金。 鑄造鋁合金分為：al-si系（硅鋁明）， al-cu系，al-mg系，al-zn系。 銅及銅合金 純銅又稱紫銅。純銅的塑性好，但強度低。 銅合金分為：黃銅，青銅和白銅。 黃銅是以zn為主要合金元素的銅合金。 代號：h+銅的質(zhì)量分數(shù)：h62，hmn58-2 青銅是以sn，al，si，be等為主要合 金元素的銅合金。分別為：錫青銅，鋁青 銅，硅青銅和鈹青銅。 青銅

8、代號：q+主加元素符號+主加元 素平均質(zhì)量分數(shù)（+其它元素平均質(zhì)量分 數(shù)）。例：qsn5有sn5%的錫青銅。 白銅是以ni為主要元素的銅合金。 代號：b+數(shù)字（ni的質(zhì)量分數(shù)）。 例：b9：含鎳9% 軸承合金 軸承合金的性能：1。在工作溫度下有足 夠的抗壓強度和疲勞強度。2。有足夠的 塑性和韌性，以保證與軸配合良好并承 受沖擊和震動。3。摩擦系數(shù)小，并能保 持住潤滑油。4。具有小的膨脹系數(shù)和良 好的導熱性和耐蝕性。5。具有良好的磨 合能力，以使載荷均勻分布。 軸瓦材料要能滿足上述要求，顯然不能 是純金屬或單相合金，必須配成軟硬不 同的多相合金。通常是在軟基體上均勻 分布一定數(shù)量和大小的硬質(zhì)點（

9、或在硬 基體上分布一定數(shù)量和大小的軟質(zhì)點）。 軸承合金按化學成分分為：錫基，鉛基， 鋁基，銅基和鐵基。前兩種又稱巴氏合 金。代號：zch+基本元素符號+主加元 素符號+主加元素平均質(zhì)量分數(shù)+輔助元 素平均質(zhì)量分數(shù)。例：zchpbsn5-9 金屬熱處理 熱處理是一種重要的金屬加工工藝，它 是在固態(tài)下通過加熱，保溫和冷卻的方 法，改變合金的內(nèi)部組織，從而獲得所 需要的性能的一種操作。 碳 鋼 一般工業(yè)用鋼的碳的質(zhì)量分數(shù)不超過 1.3%1.4%。 雜質(zhì)元素對碳鋼的性能的影響： 1.si，mn可以固溶于鐵素體中產(chǎn)生固溶 強化，對碳鋼有利。 2.s，p是有害元素。 3.h產(chǎn)生氫脆，所以有害。 4.o是有

10、害元素。 鋼的熱處理 鋼的熱處理通常是將鋼加熱到單相奧氏 體區(qū)保溫一定的時間得到均勻細小晶粒 的奧氏體，然后冷卻至室溫。 常用的冷卻方式有：連續(xù)冷卻和等溫冷 卻。 過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線 a p a b 奧氏體 粗珠光體 細珠光體 上貝氏體 下貝氏體 ms a mf m 殘余奧氏體 馬氏體+ 101010101010 1 6 5 4 32 oc s 過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線 鋼的普通熱處理 鋼的退火：將工件加熱到臨界點（a1， a3，acm）以上或在臨界點以下某一溫 度保溫一定時間后，一十分緩慢的冷卻 速度（爐冷，坑冷，灰冷）進行冷卻的 一種操作。 退火的目的：細化晶粒，降低硬度，改 善切削

11、加工性。出去應力。 正火：將工件加熱到臨界點（a3，acm） 以上一定溫度后從爐中取出在空氣中冷 卻。 正火的目的： 細化晶粒，適當提高硬度和強度。 用于普通結構件的最終熱處理，或用于 低，中碳鋼作為預先熱處理，改善切削 加工性。 淬火：將鋼件加熱到臨界點（a1，a3） 以上一定溫度保溫后快速冷卻以獲得馬 氏體組織的一種操作。 淬火的目的：獲得馬氏體組織。 淬透性：鋼在淬火時獲得淬硬層的能力。 回火：將淬火鋼從新加熱到a1以下的某 一溫度保溫一定時間后冷卻到室溫的一 種操作。 由于淬火后的馬氏體和殘余奧氏體極 不穩(wěn)定，在使用過程中易于變形，而且 淬火馬氏體的硬度大，脆性大，內(nèi)應力 大，不宜直接使用。 回火的目的：降低鋼的脆性，減少內(nèi) 應力使組織穩(wěn)定。 鋼的表面熱處理 表面淬火：火焰表面淬火，感應表面加 熱淬火，激光加熱表面淬火。 鋼的表面化學熱處理： 1。鋼的滲碳 2。鋼的滲氮 3。鋼的碳氮共滲 合金元素在鋼中的作用 1。提高淬透性。 2。提高回火抗力，產(chǎn)生二次硬化，防止 第二類回火脆性。 3。形成穩(wěn)定的單相組織，提高腐蝕性， 耐熱性及固溶強化。 4。細化晶粒。 5。形成特殊碳化物和金屬間化合物。 鋁合金的實效強化和細金強化 鋁合金的熱處理是固溶+實效強化。 鋁合金加熱到某一溫度后保溫得到單相 的固溶體然后水冷，使得溶質(zhì)原子來不 及析出得