機(jī)械工程材料(2012)

1、（率余）工業(yè)為機(jī)械工程材料概_(tái)&材料的重要性:機(jī)械工程材料和機(jī)械產(chǎn)品的關(guān)系，是一個(gè)雙螺旋的 關(guān)系，呈“攀比”式的上升。產(chǎn)品性能的提升對(duì)材料技 術(shù)提出來(lái)日新月異的要求，反之材料技術(shù)領(lǐng)域的不斷突i 破，又成為一代又一代新產(chǎn)品誕生的催化劑。工業(yè)界有 紅一代材料，一代產(chǎn)品”的說(shuō)法，足見材料技術(shù)的發(fā)展 對(duì)工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步的重要性。有例為證:&航空技術(shù)飛機(jī)材料的選擇根據(jù)飛機(jī)設(shè)計(jì)思想和材料技術(shù)進(jìn)步的發(fā)展，有五個(gè)各具特色的發(fā)展階段：第一階段:(19031919)木材和布料為主第二階段:(19201949)鋁合金和鋼材為主第三階段:(19501969)開始使用鈦合金第四階段:(197020世紀(jì)末)開始使用復(fù)合材料

2、第五階段:(21世紀(jì))復(fù)合材料為主材料技術(shù)進(jìn)步的困難俗話說(shuō)“千金易得，好鋼難求”，足見材料技術(shù)進(jìn)步的難度。好的材料需要材料學(xué) 家通過(guò)細(xì)致的計(jì)算和大量的實(shí)驗(yàn)，才能得到最佳的合金比例，而且獲得合金比例只是完 成第一步，而最后煉出來(lái)的材料能否達(dá)到合金的本征特性，還需要復(fù)雜的冶煉工藝來(lái)支 持。 肴初為證：鈦合金超合金PlJi復(fù)合材料超高強(qiáng)度鋼I三i=i、J超高強(qiáng)度鋼一般用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸，起落架、著陸鉤等等。美國(guó)上世紀(jì)60年代成 功研制300M高強(qiáng)度鋼，但是它的升級(jí)產(chǎn)品AerMet100是直到上世紀(jì)90年代才得以突破, 升級(jí)一代材料產(chǎn)品用了30年，足見材料技術(shù)進(jìn)步之困難。按領(lǐng)域分類金屬材料 非金屬材料

3、 復(fù)合材料廠機(jī)械工程材料 建筑工程材料 能源工程材料 信息工程材料 生物工程材料金屬材料分類黑色金屬一鋼鑄鐵有色金屬指除鐵、鋸、猛以外的金屬及其合金 如銅、鋁、鎂等(特種金屬-包括結(jié)構(gòu)金屬和功能金屬 如隱身材料、超導(dǎo)材料、金屬材料的性能使用性能-工藝性能力學(xué)性能物理性能化學(xué)性能金屬的工藝性能1.強(qiáng)度在外力作用下抵扌幾變形和破壞的最大能力。可分為：抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度2硬度：抵抗其他更硬物體壓入表面的最大能力。常 用的標(biāo)準(zhǔn)有布氏硬度和洛氏硬度。還有維氏 硬度、肖氏硬度、顯微硬度以及里氏硬度。3塑性一在外力作用下產(chǎn)生永久變形而不被破壞的最 大能力。通常用延伸率和斷面收縮率來(lái)表示4韌性一在沖

4、擊載荷作用下抵抗破壞的能力。表現(xiàn)為 材料在塑性變形和斷裂過(guò)程中吸收能量的能 力。與脆性相反?？汕邢餍砸?用切削工具對(duì)金屬材料進(jìn)行切削加工的難易程度。 它與金屬材料的化學(xué)成分、力學(xué)性能、導(dǎo)熱 性及加工硬化程度等諸多因素有關(guān)。通常是用硬度和韌性作切 削加工性好壞的大致判斷。一般講，金屬材料的硬度愈高愈普 切削，碩度雖不高，但韌性大，切削也較困難。/2.可鍛性 在壓力加工過(guò)程中成型而不產(chǎn)生裂紋的難易程度。 它包括金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下能夠進(jìn)行錘鍛、軋制、 拉伸、擠壓等加工。可鍛性的好壞主要與金屬的化學(xué)成分有關(guān)。法蘭鍛造金屬的工藝性3）可鑄性 熔化澆鑄成為鑄件的難易程度 O鑄造性主要包括流動(dòng)性、收縮性和偏

5、析。流動(dòng)性是指液態(tài)金屬充滿鑄模的能 力。收縮性是指鑄件凝固時(shí),體積收縮的程度。偏析是指金屬 在冷卻凝固過(guò)程中，因結(jié)晶先后差異而造成金屬內(nèi)部化學(xué)成分 和組織的不均勻性。14何焊性指金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性能。主要是指在 一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難 易程度。它包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是結(jié)合性能,即在一定 的焊接工藝條件下，一定的金屬形成焊接缺陷的敏感性，二用性能,即在一定的焊接工藝條件下，一定的金屬焊接接頭對(duì)使 用要求的適用性。金屬的工藝性能5.熱處理性一熱處理是對(duì)固態(tài)金屬或合金采用適當(dāng)方式加熱、 保溫和冷卻，以獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)與性能的加工方法。熱處理性能的好壞體現(xiàn)了材料通過(guò)熱

6、處理工藝獲得 所需組織結(jié)構(gòu)與性能的難易程度。主要包括退火、淬火、正火、 回火、調(diào)質(zhì)、化學(xué)熱處理、固溶處理、沉淀硬化和時(shí)效處理筲。高頻局部熱處理1. 鋼2. 鋼3. 鑄的分類 的編號(hào) 鐵鋼的分類1.按化學(xué)成分分2按用途分3.按冶金質(zhì)量分碳素鋼合金鋼按化學(xué)成分分:廠低碳鋼：WO. 25%C中碳鋼：（0.250.6） %C咼碳鋼：0. 6%C廠低合金鋼：合金元素總量W5%中合金鋼：合金元素總量（510） %高合金鋼：合金元素總量10%按用途分:結(jié)構(gòu)鋼：用來(lái)制造工程結(jié)構(gòu)和機(jī)器零件。工具鋼：用來(lái)制造工具、刀具和模具等。特殊性能鋼：如不銹鋼、耐熱鋼等。按冶金質(zhì)量分：普通質(zhì)量鋼:優(yōu)質(zhì)鋼:Ws, 高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼:

7、Ws, pWO. 05%pWO. 04%Ws, pWO. 03%1 .普通碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的拼音首字母“Q”、屈 服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)和脫氧方法四部分組成。 質(zhì)量等級(jí)分為A、B、C、D、E五個(gè)級(jí)別。脫氧方法有四種分別用F、b、Z、TZ表示沸 騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼。(Q235AF )(碳素結(jié)構(gòu)鋼一般以熱軋空冷狀態(tài)供應(yīng)，主要用來(lái)制 造各種型材、薄板、沖壓件或焊接結(jié)構(gòu)件以及 些力學(xué)性能要求不高的機(jī)器零件。:2優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字表示，代表平均含碳量的 萬(wàn)分?jǐn)?shù)。如果含猛量較高時(shí)須在數(shù)字后面表出Mn元 素，如45Mno08、10、15、20、25 . 45 . 6

8、0 . 85其中08、10、15、20、25等牌號(hào)屬于低碳鋼, 常用來(lái)制造螺釘、螺母、墊圈、小軸等。30、35、（ 40、45、50、55等牌號(hào)屬于中碳鋼。常用來(lái)制造軸、 絲杠、齒輪、連桿、套筒、鍵、重要螺釘和螺母等。 60、65、70、75等牌號(hào)屬于高碳鋼。，常用來(lái)制造 小彈簧、發(fā)條、鋼絲繩、軋轆等。3 ?碳素工具鋼T7X T8X T9、T10v T1K T12x T13A牌號(hào)用訂+數(shù)字”表示，其中“T”為碳的漢 千分?jǐn)?shù) -“A”,上述各牌號(hào)鋼淬火后硬度相近，但隨含碳量增加. 鋼的耐磨性增加，韌性降低。因此T7、T8適宜制作承受 一定沖擊的工具，如鎚工鑒壬等。T9、T10、T11適宜制 作沖

9、擊較小而硬度、耐磨禪曇求較高的少終確;鏈頭等 T12、T13則適宜制作耐磨而不承受沖擊的鋰方：舌切等羊壽鋼的號(hào)鑄鋼I一般工程用鑄造碳鋼的標(biāo)準(zhǔn)(GE5676-85) 將鑄造碳鋼按照室溫下的機(jī)械性能分為5個(gè)牌 號(hào)，即ZG200-400、 ZG230-450、 ZG270-500、 ZG310-570和ZG340-640。屈服強(qiáng)度310Mpa,抗拉強(qiáng)度570Mpao合金鋼的 牌號(hào)、性育皂和用途為了提高鋼的力學(xué)性能、工藝性能和某 些特殊性能，在冶煉中有目的地加入一些合 金元寒 這種右岡祿為合金鋼。生產(chǎn)中常用的 合金元素有鎰、硅、僭、銀、鉗、鉤、機(jī)、 鈦等。通過(guò)合金化，大大提高了材料的性能, 因此，合金

10、鋼在制造機(jī)器零件、工具、模具 及特殊性能工件方面，得到了廣泛的應(yīng)用。1低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼16Mn 15MnVN 14MnTi該類鋼具有高的強(qiáng)度、韌性和屈強(qiáng)比；良好 的焊接性能和冷熱加工性能及一定的抗腐蝕 能力。屬低碳的建筑和工程結(jié)構(gòu)用鋼，主要 用于制造高壓容器、船舶、車輛、鍋爐、橋 梁、管道等。2合金滲碳鋼20Cr 20CrMnTi8Cr2Ni此類鋼經(jīng)滲碳淬火后，應(yīng)具有表面耐磨、 而心部抗沖擊的特點(diǎn)。主要用于制造承受強(qiáng) 烈沖擊、摩擦和磨損的重要機(jī)械零件，如變 速齒輪、曲軸、凸輪軸等。3合金調(diào)質(zhì)鋼40Cr 40MnB 35CrMo40CrNiMo此類鋼經(jīng)熱處理后具有咼的強(qiáng)度和良好 的塑性、沖擊韌

11、度，即良好的綜合力學(xué)性能。 廣泛用于制造汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床和其他機(jī) 器上的各種重要零件，如齒輪、軸類零件、 連桿、高強(qiáng)度螺栓等。合金鋼的 牌號(hào)、性育皂和用途4合金彈簧鋼60Si2Mn50CrV65Mn此類鋼具有咼的彈性極限和屈強(qiáng)比，咼的 疲勞極限，足夠的塑性和沖擊韌性。屬專用 結(jié)構(gòu)鋼，主要用于制造各種彈簧和彈性元件。5滾動(dòng)軸承鋼GCrl5 GCrl5SiMn GSiMnMoV此類鋼具有高的接觸疲勞強(qiáng)度、高的硬度 和耐磨性及足夠的韌性和淬透性。屬專用結(jié) 構(gòu)鋼，主要用來(lái)制造滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體、內(nèi) 外套圈等。6合金工具鋼9SiCrwl8Cr4V Crl2此類鋼具有高的硬度、耐磨性、熱硬性, 足夠的塑性

12、、韌度和強(qiáng)度。用于制造各種辺 具、量具、模具等加工和測(cè)量工具。7特殊性能鋼不銹鋼 耐熱鋼 耐磨鋼此類鋼具有某些特殊的物理、化學(xué)和力學(xué) 性能，因而能在特殊的工作環(huán)境和工作條件 下使用。如熱處理電爐中的爐底板,各種丕 銹鋼閥門等。碳在鑄鐵中是以石墨的形式存在 的，按照石墨在鑄鐵中的存在狀態(tài)將 鑄鐵劃分為以下四種?；铱阼T鐵（片狀石墨）球墨鑄鐵（球狀石墨）蠕墨鑄鐵（蠕蟲狀石墨）可鍛鑄鐵（團(tuán)絮狀石墨）鑄鐵牌號(hào)、性能和用途灰口鑄鐵HT100、HT150 . HT350 抗拉強(qiáng)度(MPa)灰口鑄鐵抗拉強(qiáng)度、 塑性、韌性較低，但抗壓 強(qiáng)度、硬度、耐磨性好， 并具有鑄鐵的其它優(yōu)良性 能，因此廣泛應(yīng)用于機(jī)床 床身、箱體、底座、手輪等。鑄鐵編號(hào)、性能和用途球墨鑄鐵”抗拉強(qiáng)度（MPa）QT6003延伸率（）球墨鑄鐵通過(guò)熱