第1章 機(jī)械工程材料

1、第一章 機(jī)械工程材料 1.1 金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶 1.1.1 金屬的晶體結(jié)構(gòu) 1.晶體的基本概念:固態(tài)物質(zhì)按其原子排列的特征，可分為晶體和非晶體兩種。非晶體的原子在空間呈短程有序排列，晶體的原子是長(zhǎng)程有規(guī)則地、按一定幾何形狀排列的. 1.1.1 金屬的晶體結(jié)構(gòu)(續(xù)) 2. 2. 常見(jiàn)的金屬晶格類型常見(jiàn)的金屬晶格類型 :體心立方晶格,面心立方晶格,密排六方晶格.3. 3. 金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)金屬的實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)單晶體、多晶體、晶粒與 晶界的概念。112 金屬的結(jié)晶 1. 1. 冷卻曲線冷卻曲線 2. 金屬的結(jié)晶過(guò)程金屬的結(jié)晶過(guò)程 金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 純鐵的冷卻曲線 FeFeFeCC 009121

2、394同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變實(shí)質(zhì)上也是一種結(jié)晶過(guò)程，同樣遵循結(jié)晶的基本規(guī)律，因而稱為二次結(jié)晶。 1.1.3晶體缺陷 點(diǎn)缺陷 線缺陷 面缺陷 每一種晶體缺陷，都會(huì)使缺陷處的晶格產(chǎn)生畸變。晶格畸變使晶體塑性變形抗力增大，導(dǎo)致金屬材料強(qiáng)度和硬度提高。 1.2 鐵碳合金平衡圖 1.2.1合金的相結(jié)構(gòu) 1. 1. 合金的基本概念合金的基本概念 ：合金是由兩種或兩種以上的金屬元素（或金屬與非金屬元素）組成的具有金屬特性的物質(zhì)。組成合金的最基本的、獨(dú)立的物質(zhì)稱為組元組元。由兩個(gè)組元組成的合金稱為二元合金。由若干給定組元可以配制成一系列成分不同的合金，構(gòu)成一個(gè)合金系。在金屬或合金中，凡是成分相同、結(jié)構(gòu)相同，具有相同的物

3、理和化學(xué)性能，并與該系統(tǒng)其它部分有界面分開的物質(zhì)部分，稱為相。 2 2 合金的相結(jié)構(gòu)：固溶體合金的相結(jié)構(gòu)：固溶體 ，金屬，金屬化合物化合物 1.2.2合金的組織 將金屬或合金制成金相試樣，借助于金相顯微鏡，看到的試樣內(nèi)部各組成相晶粒的大小、方向、形狀、排列狀況等的構(gòu)造情況，稱為顯微組織，通常簡(jiǎn)稱為組織。 組織是決定金屬材料性能的主要因素。 1.2.3鐵碳合金的基本組織 1. 1. 鐵素體鐵素體 ： 鐵素體是碳溶于-Fe所形成的間隙固溶體，用符號(hào)F表示 2. 2. 奧氏體：奧氏體：奧氏體是碳溶于-Fe所形成的間隙固溶體用符號(hào)A表示 3. 3. 滲碳體：滲碳體：滲碳體是鐵和碳所形成的具有復(fù)雜晶體結(jié)

4、構(gòu)的金屬化合物，用其分子式Fe3C表示。4. 4. 珠光體：珠光體：珠光體是由鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物，用符號(hào)P表示。 5. 5. 萊氏體：萊氏體：萊氏體是奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物，用符號(hào)Ld表示。 1.2.4 Fe- Fe3C平衡圖 鐵碳合金平衡圖是表示在極其緩慢的加熱或冷卻條件下，不同成分的鐵碳合金，在不同的溫度下所具有的狀態(tài)或組織的圖形，因此也稱為狀態(tài)圖。 1. Fe- Fe3C1. Fe- Fe3C平衡圖的分析平衡圖的分析 1）ACD線液相線 2）AECF線固相線 3）ECF線共晶線 4）GS線A3線 5）ES線Acm線6) PSK線共析線，又稱A1線。 1.2.4 Fe-

5、 Fe3C平衡圖（續(xù)）2. 2. 鐵碳合金的分類鐵碳合金的分類 （1） 工業(yè)純鐵：工業(yè)純鐵成分小于P點(diǎn)成分。 （2） 鋼。鋼的成分在P點(diǎn)和E點(diǎn)之間。鋼分為低碳鋼（wc0.25%）、中碳鋼（wc在0.25%0.6%）和高碳鋼（wc0.6%）。（3） 白口鐵。白口鐵的成分大于E點(diǎn)成分。 3.3.鋼的結(jié)晶過(guò)程和組織轉(zhuǎn)變鋼的結(jié)晶過(guò)程和組織轉(zhuǎn)變 （1）鋼的結(jié)晶過(guò)程。 （2）鋼的組織轉(zhuǎn)變：1) 共析鋼的組織轉(zhuǎn)變。 2) 亞共析鋼的組織轉(zhuǎn)變。 3）過(guò)共析鋼的組織轉(zhuǎn)變。 1.2.5 鋼的成分、組織、性能之間的關(guān)系 鋼的成分、組織、性能之間有著密切的關(guān)系。隨著碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，亞共析鋼中珠光體增多，鐵素體減少

6、，因而鋼的強(qiáng)度、硬度上升，塑性、韌性相應(yīng)下降。共析鋼全部由珠光體組成，故強(qiáng)度、硬度比亞共析鋼高，塑性、韌性則較低。過(guò)共析鋼隨著碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，珠光體減少，二次滲碳體增多，因而硬度升高，塑性、韌性下降；少量的二次滲碳體能使強(qiáng)度繼續(xù)升高，而網(wǎng)狀滲碳體由于削弱了晶粒間的結(jié)合力，使強(qiáng)度迅速下降。 1.3 碳素鋼 碳素鋼簡(jiǎn)稱碳鋼，是指wc2.11%并含少量硅、錳、磷、硫等雜質(zhì)元素的鐵碳合金。 1.3.1雜質(zhì)元素的影響 (1)硅、錳的影響 ，(2)磷的影響 ，(3)硫的影響 1.3.2 碳素鋼的分類 (1)按用途分類：1)碳素結(jié)構(gòu)鋼。主要用于制造工程結(jié)構(gòu)件和機(jī)械零件，一般wc在0.250.6%之間。2

7、)碳素工具鋼。主要用來(lái)制造各種工具，一般wc0.6%。(2)按質(zhì)量分類：1)普通碳素鋼：wP 0.05% ，wS0.045%，2)優(yōu)質(zhì)碳素鋼：wP 0.035% ，wS0.035%；3)高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼：wP 0.030% ，wS0.030%(3)按鋼水脫氧程度又可分為：鎮(zhèn)靜鋼，脫氧較完全，成分和性能較均勻，組織致密，應(yīng)用廣泛；沸騰鋼，脫氧不完全，成分不均勻，但成本較低；半鎮(zhèn)靜鋼，脫氧程度介于以上兩種鋼之間。 1.3.3 碳素鋼的牌號(hào)、性能和用途 1. 1. 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 ：碳素結(jié)構(gòu)鋼中所含有害雜質(zhì)硫、磷及非金屬夾雜物較多，力學(xué)性能不高。碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由代表屈服點(diǎn)的字母Q、屈服點(diǎn)強(qiáng)度值

8、、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)和脫氧方法符號(hào)四部分依次組成。沸騰鋼用F表示；半鎮(zhèn)靜鋼用b表示；鎮(zhèn)靜鋼用Z表示，但在牌號(hào)中省略不標(biāo)。如牌號(hào)Q235-AF表示屈服點(diǎn)s235MPa ，質(zhì)量等級(jí)為A的碳素結(jié)構(gòu)沸騰鋼。表1-2列出了碳素結(jié)構(gòu)鋼的性能和應(yīng)用。 2. 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中所含有害雜質(zhì)元素較少,力學(xué)性能較好,故廣泛用于制造較重要的機(jī)械零件。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼又包括普通錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)鋼(wMn0.8%)和較高錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)鋼（wMn0.71.2%）兩組。普通錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)鋼的牌號(hào)用兩位數(shù)字表示，數(shù)字代表鋼中平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬(wàn)分?jǐn)?shù)；沸騰鋼需在數(shù)字后加字母F，鎮(zhèn)靜鋼不標(biāo)注。較高錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)鋼的牌

9、號(hào)用兩位數(shù)字后加錳元素符號(hào)表示。 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼一般都要經(jīng)過(guò)熱處理以提高其機(jī)械性能。常用鋼號(hào)、化學(xué)成分及正火后的力學(xué)性能見(jiàn)表1-3。如：08F，20，45，65Mn。1.3.3 碳素鋼的牌號(hào)、性能和用途（續(xù)）3. 碳素工具鋼：碳素工具鋼：碳素工具鋼都是高碳鋼，具有高的硬度、耐磨性，主要用來(lái)制造刀具、模具、量具。按質(zhì)量分，碳素工具鋼有優(yōu)質(zhì)和高級(jí)優(yōu)質(zhì)兩種。優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼的牌號(hào)用字母T和數(shù)字表示，數(shù)字表示平均碳的質(zhì)量的千分?jǐn)?shù)。高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼的牌號(hào)則在上述鋼號(hào)后加字母A。常用碳素工具鋼的牌號(hào)、成分、性能和用途見(jiàn)表1-4所示。如T8，T12。4. 碳素鑄鋼碳素鑄鋼 有些機(jī)械零件，例如水壓機(jī)橫梁、軋鋼

10、機(jī)機(jī)架、重載大齒輪等，因形狀復(fù)雜，難以用鍛壓方法成型，又因力學(xué)性能要求較高，鑄鐵無(wú)法滿足，故采用鑄鋼件。碳素鑄鋼的牌號(hào)用字母ZG和兩組數(shù)字表示，第一組數(shù)字表示鋼的最低屈服強(qiáng)度，第二組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度。常用碳素鑄鋼的牌號(hào)、碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、力學(xué)性能和應(yīng)用見(jiàn)表1-5。如：ZG200-400，ZG340-640 14 鋼的熱處理 鋼的熱處理是將鋼在固態(tài)下進(jìn)行加熱、保溫和冷卻，以改變鋼的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而獲得所需性能的一種工藝方法。在機(jī)械制造中，多數(shù)零件都需進(jìn)行熱處理，以改變金屬材料的性能，滿足零件的加工和使用要求。 1.4.1 鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 在極其緩慢的加熱條件下，鋼的組織轉(zhuǎn)變按Fe-Fe3

11、C平衡圖進(jìn)行，即共析鋼、亞共析鋼、過(guò)共析鋼分別加熱到臨界溫度A1、A3、Acm就能獲得單相奧氏體。但在實(shí)際生產(chǎn)中加熱速度比較快，相變的臨界溫度要高些，分別用Ac1、Ac3、Accm表示。因此，在實(shí)際加熱條件下，共析鋼要加熱到Ac1以上溫度才全部轉(zhuǎn)變成奧氏體；亞共析鋼加熱到Ac1以上，組織為鐵素體和珠光體，加熱到Ac3以上，組織為奧氏體；過(guò)共析鋼加熱到Ac1以上，為奧氏體和二次滲碳體，加熱到Accm以上，為奧氏體。 1. 1. 奧氏體的形成：奧氏體的形成：珠光體向奧氏體的轉(zhuǎn)變是通過(guò)生核、長(zhǎng)大的過(guò)程來(lái)完成的。2. 2. 奧氏體晶粒的長(zhǎng)大奧氏體晶粒的長(zhǎng)大 ：由于在鐵素體和滲碳體的交界面上產(chǎn)生的奧氏體

12、晶核很多，由珠光體開始轉(zhuǎn)變成的奧氏體晶?？偸潜容^細(xì)小的。但是，隨著加熱溫度的升高和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，奧氏體晶粒會(huì)逐漸長(zhǎng)大。 奧氏體晶粒的大小直接影響鋼冷卻后的組織和性能。一般來(lái)說(shuō)，奧氏體晶粒越粗，冷卻后鋼的組織就越粗，鋼的力學(xué)性能就越差。因此，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，必須控制好加熱溫度和保溫時(shí)間。 1.4.2 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 加熱得到的奧氏體，在冷卻過(guò)程中會(huì)發(fā)生組織轉(zhuǎn)變。在實(shí)際生產(chǎn)中冷卻速度比較快，奧氏體要在A1以下的溫度才發(fā)生轉(zhuǎn)變。A1以下暫時(shí)存在的奧氏體是不穩(wěn)定相，稱為過(guò)冷奧氏體。過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變方式有等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變兩種。 1.4.2 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變（續(xù)）1. 1. 過(guò)冷奧氏體的等

13、溫轉(zhuǎn)變過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變 （1） 過(guò)冷奧氏體的高溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物：過(guò)冷奧氏體在A1550范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷剞D(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為珠光體。在A1650范圍內(nèi)等溫轉(zhuǎn)變得到粗片狀珠光體，硬度約20HRC。在650600范圍內(nèi)等溫轉(zhuǎn)變得到細(xì)片狀珠光體，稱為索氏體，用符號(hào)S表示，硬度約30HRC。在600550范圍內(nèi)等溫轉(zhuǎn)變得到極細(xì)片狀珠光體，稱為托氏體，用符號(hào)T表示，硬度約40HRC。 （2） 過(guò)冷奧氏體的中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。過(guò)冷奧氏體在550MS范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)變?yōu)橹袦剞D(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為貝氏體。貝氏體由鐵素體和非片層狀碳化物組成。 1.4.2 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變（續(xù)）1. 1. 過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變（

14、2） 過(guò)冷奧氏體的中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。在550350范圍內(nèi)得到的是上貝氏體，用符號(hào)B上表示，其顯微組織為羽毛狀，如圖1-20a所示。上貝氏體的硬度約45HRC，強(qiáng)度和韌性都不高，生產(chǎn)上很少使用。在350MS范圍內(nèi)得到的是下貝氏體，用符號(hào)B下表示，其顯微組織為針狀，如圖1-20b所示。下貝氏體的硬度約55HRC，有較高的強(qiáng)度和韌性，生產(chǎn)上應(yīng)用較多。 1.4.2 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變（續(xù)）2. 2. 過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 （1）連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。 v1相當(dāng)于緩慢冷卻，組織為珠光體 。v2相當(dāng)于空氣中冷卻，組織為索氏體 。v3相當(dāng)于在油中冷卻，冷至室溫后得到的是托氏體與馬氏體的

15、混合組織，硬度為50HRC。v4、v5相當(dāng)于在水中冷卻，組織為馬氏體， vk與C曲線相切，臨界冷卻速度。 （2）馬氏體轉(zhuǎn)變。當(dāng)冷卻速度大于vk時(shí)，奧氏體很快被過(guò)冷到MS以下。 -Fe便轉(zhuǎn)變成-Fe，但由于轉(zhuǎn)變溫度低，碳原子已失去擴(kuò)散能力，原來(lái)溶解在奧氏體中的碳便全部保留在-Fe中，形成碳在-Fe中的過(guò)飽和固溶體，稱為馬氏體，用符號(hào)M表示。 馬氏體的組織形態(tài)主要有板條狀和片狀（針狀）兩種。 馬氏體只有在MSMf范圍內(nèi)的連續(xù)冷卻過(guò)程中才能不斷形成，冷卻停止，轉(zhuǎn)變便終止。 1.4.3 鋼的退火與正火 1. 1. 退火：退火：將鋼加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保持一定時(shí)間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝，稱為退火。常用

16、的退火方法有完全退火、球化退火、去應(yīng)力退火。 （1）完全退火。完全退火是將工件完全奧氏體化，保溫后緩慢冷卻，獲得接近平衡狀態(tài)組織的退火工藝。完全退火的目的是細(xì)化晶粒，提高鋼件的力學(xué)性能；消除內(nèi)應(yīng)力，防止鋼件變形；改善某些鋼的切削加工性能。 （2）球化退火。 球化退火是使鋼中碳化物球狀化的退火工藝。球化退火主要用于共析鋼和過(guò)共析鋼。其加熱溫度為Ac1 +（2030），保溫后緩慢冷卻，獲得球狀珠光體組織。 （3）去應(yīng)力退火。為了消除鑄造件、鍛壓件和焊接件內(nèi)存在的殘余應(yīng)力而進(jìn)行的退火工藝，稱為去應(yīng)力退火。去應(yīng)力退火通常將工件加熱到500650，保溫足夠時(shí)間后隨爐緩冷至200300，出爐空冷。由于加熱

17、溫度低于A1，鋼的組織不發(fā)生改變。2. 2. 正火：正火：將鋼加熱到Ac3或Accm以上4060，達(dá)到完全奧氏體化，然后在空氣中冷卻的工藝，稱為正火。正火的目的是細(xì)化晶粒、調(diào)整硬度、消除網(wǎng)狀滲碳體，為淬火、球化退火等作好組織準(zhǔn)備。通過(guò)正火細(xì)化晶粒，鋼的韌性可顯著改善。對(duì)于低碳鋼，可提高硬度以改善切削加工性。 1.4.4 鋼的淬火與回火 1. 1. 淬火淬火 ：將鋼加熱到Ac3或Ac1以上某一溫度，保持一定時(shí)間，然后以適當(dāng)速度冷卻，獲得高硬度馬氏體或貝氏體組織的熱處理工藝，稱為淬火。 目的：提高各類零件或工具的力學(xué)性能，改善某些特殊鋼的性能。 （1）淬火加熱溫度。亞共析鋼的淬火加熱溫度一般為Ac

18、3+（3050）。如果加熱到Ac1Ac3之間，會(huì)降低淬火鋼的硬度。共析鋼和過(guò)共析鋼的淬火加熱溫度一般為Ac1+（3050）。若加熱溫度超過(guò)Accm，淬火后會(huì)獲得粗大的馬氏體，增加鋼的脆性，并且由于滲碳體的消失，使鋼的硬度及耐磨性降低。 （2）淬火冷卻。為了保證奧氏體能全部過(guò)冷到MS以下，淬火冷卻速度應(yīng)大于vk。 常用的淬火介質(zhì)是水和油。常用的淬火方法有單液淬火、雙介質(zhì)淬火、馬氏體分級(jí)淬火、貝氏體等溫淬火等， （3）鋼的淬透性。鋼的淬透性是指鋼在淬火時(shí)能夠獲得淬硬層深度的能力，也就是獲得馬氏體的能力。主要取決于鋼的臨界冷卻速度vk。 1.4.4 鋼的淬火與回火（續(xù)）2. 回火：鋼件淬硬后，再加熱

19、至Ac1點(diǎn)以下某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝，稱為回火。淬火鋼回火的目的是降低或消除淬火內(nèi)應(yīng)力，提高尺寸穩(wěn)定性，獲得所需的使用性能。 （1）淬火鋼在回火時(shí)組織性能的變化。 （2）回火的種類及應(yīng)用 1）低溫回火（回火溫度250。低溫回火所得組織為回火馬氏體?；鼗瘃R氏體是由過(guò)飽和度較低的馬氏體及其析出的碳化物組成。 2）中溫回火（回火溫度250500）。中溫回火得到的組織為回火托氏體?；鼗鹜惺象w是鐵素體和細(xì)粒狀滲碳體的混合物，硬度為3550HRC。 3）高溫回火（回火溫度500600）。高溫回火得到回火索氏體組織?；鼗鹚魇象w是鐵素體和粒狀滲碳體的混合物，硬度一般為2035HRC

20、，具有良好的綜合力學(xué)性能。 1.4.5 鋼的表面淬火和化學(xué)熱處理 1. 表面淬火：表面淬火：表面淬火是僅對(duì)工件表面層進(jìn)行淬火的熱處理工藝。 （1）感應(yīng)加熱表面淬火。生產(chǎn)上常用頻率為100500kHz的高頻電流來(lái)加熱工件，稱為高頻淬火。 （2）火焰加熱表面淬火。火焰加熱表面淬火是利用氧-乙炔（或其它可燃?xì)猓┗鹧?，?duì)零件表面進(jìn)行加熱，然后淬火冷卻的工藝。2. 2. 化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理 ：將金屬或合金工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入其表面層，以改變表面層的化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝，稱為化學(xué)熱處理?；瘜W(xué)熱處理的過(guò)程，一般由分解、吸收、擴(kuò)散三部分組成。常用的化學(xué)熱處理有滲

21、碳和滲氮等。 （1）滲碳。為了增加零件表面層的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和形成一定的碳濃度梯度，將零件在滲碳介質(zhì)中加熱并保溫，使碳原子滲入其表層的化學(xué)熱處理工藝，稱為滲碳。然后通過(guò)滲碳，把零件表面層的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高到0.85%1.05%，再進(jìn)行淬火和低溫回火，使鋼表面層具有高的硬度和耐磨性。 2）滲氮。在一定溫度下（一般在Ac1以下溫度）使活性氮原子滲入工件表面層的化學(xué)熱處理工藝，稱為滲氮。常用的滲氮方法為氣體氮化。 15 合金鋼 為了提高鋼的性能，在鋼中加入一定量的合金元素，這就是合金鋼。合金元素則是在冶煉時(shí)為了改善鋼的性能或使之具有某些特殊性能而有意加入的元素。常見(jiàn)的合金元素有硅(wsi0.5)、錳（

22、wMn0.8）、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、鋁、硼和稀土（RE）等1.5.1元素在鋼中的作用元素在鋼中的作用 1.形成合金鐵素體：大多數(shù)合金元素都能溶入鐵素體，形成含合金元素的鐵素體。 2. 形成合金碳化物：有些合金元素能與碳形成合金碳化物。它們與碳的親和力有強(qiáng)弱之分，從強(qiáng)到弱依次排列為鈦、鈮、釩、鎢、鉬、鉻、錳、鐵。 3. 提高共析溫度并使S、E點(diǎn)左移：鋼中加入的合金元素除錳、鎳外，均使S點(diǎn)上升。這就意味著大多數(shù)合金鋼的熱處理溫度要比相同碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的碳鋼高一些。合金元素均能使鋼中的S、E點(diǎn)成分左移，所以，共析鋼中的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)就不是0.77%，而是小于0.77%，而出現(xiàn)共晶組織的最低碳的質(zhì)量分

23、數(shù)也不再是2.11%，而是小于2.11%了。 4. 細(xì)化晶粒：大多數(shù)合金元素（錳除外）在加熱時(shí)能細(xì)化奧氏體晶粒，尤其是釩、鈮、鈦等強(qiáng)碳化物的形成元素，能使鋼在較高的溫度下仍保持細(xì)小的晶粒。 5. 提高淬透性：除鈷以外的大多數(shù)合金元素溶入奧氏體后，能使鋼的C曲線右移，vK減小，從而提高鋼的淬透性。 6. 提高耐回火性：淬火鋼在回火時(shí)抵抗軟化的能力稱為耐回火性。在相同的溫度下回火，硬度下降較低的鋼，耐回火性就好。合金元素可阻礙馬氏體的分解，阻礙碳化物的聚集長(zhǎng)大，提高鋼的耐回火性 1.5.2 合金鋼的分類和牌號(hào)表示方法 1. 1. 合金鋼的分類合金鋼的分類 ：(1)按用途分類 ：1）合金結(jié)構(gòu)鋼。主要

24、用于制造重要的機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)件。2）合金工具鋼。主要用于重要的刀具量具和模具等。3） 特殊鋼。用于有特殊性能要求的零件。 (2) 按合金元素總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類1）低合金鋼。合金元素總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于5。2）中合金鋼。合金元素總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為510%。3）高合金鋼。合金元素總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于10。 2. 2. 合金鋼的牌號(hào)表示方法合金鋼的牌號(hào)表示方法 ：我國(guó)合金鋼牌號(hào)用數(shù)字加化學(xué)元素符號(hào)加數(shù)字的方式表示。合金元素用化學(xué)元素符號(hào)表示。元素符號(hào)后面的數(shù)字表示該元素平均質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，當(dāng)該元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1.5時(shí)，一般不標(biāo)數(shù)字。元素符號(hào)前面的數(shù)字表示鋼中碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)。合金結(jié)構(gòu)鋼用兩位數(shù)字表示碳的平

25、均質(zhì)量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)。對(duì)于合金工具鋼，當(dāng)碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1時(shí)，用一位數(shù)字表示碳的平均質(zhì)量的千分?jǐn)?shù)；當(dāng)碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于或等于1時(shí)，則不標(biāo)數(shù)字。特殊鋼碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表示方法與合金工具鋼基本相同。 1.5.3 合金結(jié)構(gòu)鋼 1. 1. 低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼 ：低合金結(jié)構(gòu)鋼用來(lái)制造較重要的工程結(jié)構(gòu)。這類鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0.20%，以保證其良好的塑性、韌性和焊接性能。 2. 2. 合金滲碳鋼合金滲碳鋼 ：合金滲碳鋼用來(lái)制造截面尺寸大且受較強(qiáng)烈的沖擊力和磨損的條件下工作的滲碳零件，其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在0.10.25%之間，以保證零件心部的韌性。 20Cr、20CrMnTi鋼是常用的合金滲碳鋼。

26、 3. 3. 合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼 ：合金調(diào)質(zhì)鋼常用于制造要求綜合力學(xué)性能良好的各種零件。合金調(diào)質(zhì)鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在0.25%0.5之間，以保證其具有足夠的強(qiáng)度和韌性。主加合金元素為鉻、鎳、硅、錳、硼，以提高淬透性和耐回火性，并起固溶強(qiáng)化作用。如40Cr、40MnVB鋼是常用的合金調(diào)質(zhì)鋼，其淬透性與力學(xué)性能比45鋼高。4. 4. 合金彈簧鋼合金彈簧鋼 ：合金彈簧鋼常用來(lái)制造尺寸較大、性能要求較高的彈性零件。它的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.50.7，以保證高的強(qiáng)度和彈性極限；常加的合金元素是硅、錳 。如60Si2Mn鋼是常用的合金彈簧鋼 。5. 5. 滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼 ：滾動(dòng)軸承鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

27、0.95%1.15%，以保證高的硬度和耐磨性。其主加元素是鉻，質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.41.65之間，作用是提高鋼的淬透性，并形成細(xì)小而均勻分布的碳化物，提高鋼的耐磨性和抗疲勞性。如GCrl5鋼是最常用的滾動(dòng)軸承鋼。1.5.4 合金工具鋼 1. 1. 合金刃具鋼合金刃具鋼 ：刃具如車刀、銑刀、鉆頭、絲錐、板牙等，在工作中應(yīng)具備高的硬度和耐磨性以及一定的強(qiáng)度和韌性。常用的刃具鋼有碳素工具鋼、低合金工具鋼和高速工具鋼。 (1)低合金工具鋼。低合金工具鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.75%1.50之間，以保證鋼的高硬度并形成足夠的合金碳化物。常用的低合金工具鋼有9SiCr鋼和CrWMn鋼。 (2)高速鋼。常用高速鋼碳的質(zhì)

28、量分?jǐn)?shù)為0.70.9，并含有大量的鉻、鉬、鎢、釩等元素。鉻的作用是提高淬透性，鉬、鎢、釩則提高熱硬性以及細(xì)化晶粒。高速鋼的主要優(yōu)點(diǎn)是熱硬性高，在600時(shí)仍保持高的硬度和耐磨性。另外，高速鋼還具有很高的淬透性，空冷即能淬硬。常用的高速鋼有W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。 2. 2. 合金模具鋼：合金模具鋼：模具鋼可分為冷作模具鋼和熱作模具鋼兩類。 (1) 冷作模具鋼。冷作模具是在冷態(tài)下使金屬材料產(chǎn)生塑性變形的模具，如落料模、彎曲模、冷鐓模等，這類模具要求有高的硬度和耐磨性，較高的強(qiáng)度和一定的韌性。常用的冷作模具鋼有碳素工具鋼、低合金工具鋼和高碳高鉻工具鋼。高碳高鉻工具鋼常用牌號(hào)有Cr12和

29、Cr12MoV。Cr12鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)2.02.3，耐磨性很高。Cr12MoV鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.41.7 。(2) 熱作模具鋼。熱作模具是使金屬在高溫下成形的模具，如熱鍛模、熱擠模、壓鑄模等。這類模具是在反復(fù)受熱和冷卻下工作的，應(yīng)具備良好的高溫力學(xué)性能，即在高溫下能保持高的強(qiáng)度、韌性和足夠的耐磨性。如5CrMnMo 3. 3. 合金量具鋼合金量具鋼 ：尺寸小、精度不高、形狀簡(jiǎn)單的量具常用碳素工具鋼制造。精度高、形狀復(fù)雜、要求淬火變形小的量具，常用低合金工具鋼和滾動(dòng)軸承鋼制造。 1.5.5 特殊鋼 特殊鋼是具有特殊的物理、化學(xué)和力學(xué)性能的鋼，如不銹鋼、耐磨鋼等 。1. 1. 不銹鋼不銹鋼

30、：在腐蝕介質(zhì)中具有較高抗腐蝕能力的鋼，稱為不銹鋼。常用的不銹鋼有鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼。 (1) 鉻不銹鋼。常用的鉻不銹鋼有1Cr13、2Cr13、3Cr13、7Cr17。鉻在鋼中的作用是提高耐腐蝕性，碳的作用是提高強(qiáng)度、硬度，但會(huì)降低耐蝕性。 (2) 鉻鎳不銹鋼。常見(jiàn)的鉻鎳不銹鋼有：1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti。由于加入鎳，鋼經(jīng)固溶處理后具有單相奧氏體組織，因而耐蝕性更好。這類鋼還具有良好的塑性、韌性和焊接性能。 2. 2. 耐磨鋼耐磨鋼 ：耐磨鋼用來(lái)制造在強(qiáng)烈沖擊和嚴(yán)重磨損條件下工作的零件，如拖拉機(jī)履帶、鐵路道叉、挖掘機(jī)的鏟齒等。典型的耐磨鋼是ZGMn13。其wc =0.91.5，

31、wMn=1114%。這種鋼經(jīng)水韌處理（淬火）后為單相奧氏體，硬度不高，塑性、韌性良好；當(dāng)受到劇烈沖擊和摩擦?xí)r，表面層因產(chǎn)生塑性變形而迅速?gòu)?qiáng)化，得到高的硬度（大于50HRC）和耐磨性，而心部仍保持奧氏體狀態(tài)，能承受沖擊；當(dāng)舊的表面磨損后，露出的新表面又可繼續(xù)得到強(qiáng)化。 1.6 鑄鐵 鑄鐵是wc 2.11并含有較多硅、錳、磷、硫等元素的鐵碳合金。鑄鐵可分為白口鑄鐵、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵等幾種。 1.6.1 鑄鐵的石墨化鑄鐵的石墨化 鑄鐵中的碳原子析出并形成石墨的過(guò)程稱為鑄鐵的石墨化。鑄鐵中的石墨可由液體或奧氏體中析出，也可由滲碳體分解得到。1.1.化學(xué)成分的影響：化學(xué)成分的影響：碳和硅是強(qiáng)烈

32、促進(jìn)石墨化的元素，碳和硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，石墨化越易進(jìn)行。磷對(duì)石墨化稍有促進(jìn)作用。硫是強(qiáng)烈阻礙石墨化的元素，還會(huì)降低鐵水的流動(dòng)性，應(yīng)限制其質(zhì)量分?jǐn)?shù)。錳雖阻礙石墨化，但能減輕硫的有害作用，可在鑄鐵中保持一定的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。2. 2. 冷卻速度的影響：冷卻速度的影響：鑄件的冷卻速度對(duì)其石墨化的影響也很大。冷卻速度越慢，原子擴(kuò)散時(shí)間越充分，越有利于石墨化的進(jìn)行。鑄件的冷卻速度與澆注速度、鑄件壁厚和鑄型材料的導(dǎo)熱性等因素有關(guān) 1.6.2 灰鑄鐵灰鑄鐵 碳大部或全部以片狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵，因斷口呈灰色，稱為灰鑄鐵。 1. 1. 組織特點(diǎn)：灰鑄鐵的組織由金屬基體和片狀石墨組成。組織特點(diǎn)：灰鑄鐵的組織由金屬基體

33、和片狀石墨組成。2. 2. 性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)：灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度低，塑性、韌性很差。石墨的存在，也使灰鑄鐵獲得良好的耐磨性、抗震性、切削加工性和鑄造性能。3. 3. 常用熱處理常用熱處理 ：灰鑄鐵的常用熱處理是消除內(nèi)應(yīng)力退火。鑄件在冷卻過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生鑄造內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致鑄件在加工和使用過(guò)程中產(chǎn)生變形。因此，有些形狀復(fù)雜的鑄件需進(jìn)行消除內(nèi)應(yīng)力退火。退火工藝為：加熱溫度500550，保溫后緩冷至200出爐。這種退火又稱為人工時(shí)效。對(duì)于一些不急用的鑄鐵件，可在露天放置數(shù)月乃至更長(zhǎng)時(shí)間，使內(nèi)應(yīng)力隨氣溫的反復(fù)變化而逐漸消除，稱為自然時(shí)效。 4. 4. 牌號(hào)：牌號(hào)：灰鑄鐵的牌號(hào)用字母HT加表示最低抗拉強(qiáng)度值的數(shù)

34、字表示?；诣T鐵的牌號(hào)、性能及主要用途見(jiàn)表1-6。如：HT100，HT200 1.6.3 球墨鑄鐵球墨鑄鐵 經(jīng)球化處理而使石墨大部分或全部呈球狀的鑄鐵，稱為球墨鑄鐵。 1. 1. 組織特點(diǎn)組織特點(diǎn) ：球墨鑄鐵的組織由金屬基體和球狀石墨組成。球墨鑄鐵常見(jiàn)的金屬基體有鐵素體、鐵素體加珠光體、珠光體三種 。2. 2. 性能特點(diǎn)性能特點(diǎn) ：球墨鑄鐵有較高的抗拉強(qiáng)度和疲勞極限，塑性、韌性也比灰鑄鐵高得多。此外，球墨鑄鐵的鑄造性能、耐磨性、消震性、切削加工性仍比鋼好。 3 . 3 . 常用熱處理常用熱處理 ：球墨鑄鐵常用的熱處理有退火、正火、調(diào)質(zhì)、等溫淬火。 4. 4. 牌號(hào)牌號(hào) ：球墨鑄鐵的牌號(hào)用字母QT

35、和兩組數(shù)字組成，第一組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度，第二組數(shù)字表示最低斷后伸長(zhǎng)率。球墨鑄鐵的牌號(hào)和力學(xué)性能見(jiàn)表1-7。 1.6.4 可鍛鑄鐵簡(jiǎn)介可鍛鑄鐵簡(jiǎn)介 可鍛鑄鐵通常是指將白口鑄鐵通過(guò)石墨化退火，獲得團(tuán)絮狀石墨而具有較高韌性的鑄鐵。 可鍛鑄鐵的組織由鐵素體或珠光體基體和團(tuán)絮狀石墨組成。 鐵素體可鍛鑄鐵又稱黑心可鍛鑄鐵，其牌號(hào)用字母KTH和兩組數(shù)字表示；珠光體可鍛鑄鐵的牌號(hào)用字母KTZ和兩組數(shù)字表示，第一組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度，第二組數(shù)字表示最低斷后伸長(zhǎng)率。例如，KTH30006代表b300MPa、6的黑心可鍛鑄鐵。 1.7 有色金屬 鋼鐵材料通常稱為黑色金屬。黑色金屬以外的各種純金屬及合金，稱為有

36、色金屬。 1.7.1 鋁及鋁合金鋁及鋁合金 1. 1. 純鋁純鋁 ：純鋁的熔點(diǎn)為657，密度為2.72g/cm3，面心立方晶格，無(wú)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。純鋁有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性，在大氣中有良好的耐蝕性。 工業(yè)純鋁的代號(hào)為L(zhǎng)1、L2、L6，數(shù)字表示編號(hào)，編號(hào)越大，純度越低。 2. 2. 鋁合金的分類鋁合金的分類 ：(1) 常用形變鋁合金 ：1）防銹鋁合金-防銹鋁合金主要指Al-Mg（Mn）合金，代號(hào)用字母LF加順序號(hào)表示。2）硬鋁合金。硬鋁合金主要指Al-Cu-Mg合金。代號(hào)用字母LY加順序號(hào)表示。 3）超硬鋁合金。超硬鋁合金是在硬鋁的基礎(chǔ)上加入鋅后形成的Al-Cu-Mg-Zn合金。代號(hào)用字母LC加順序

37、號(hào)表示。 4）鍛鋁合金。鍛鋁大多是Al-Cu-Mg-Si合金，經(jīng)固溶處理加人工時(shí)效，強(qiáng)度與硬鋁相當(dāng)。代號(hào)用字母LD加順序號(hào)表示。 (2) 鑄造鋁合金。鑄造鋁合金可分為Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系四種。鑄造鋁合金的牌號(hào)用字母Z加鋁的元素符號(hào)加主要合金元素的化學(xué)符號(hào)加數(shù)字表示。合金元素符號(hào)后的數(shù)字表示該元素質(zhì)量的平均百分?jǐn)?shù)。例如，ZAlSi9Mg表示硅的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%, 鎂的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1的鑄造鋁合金。1）鋁硅鑄造合金。 ZA1Sil2是典型的鋁硅合金，稱為簡(jiǎn)單硅鋁明。 2）其它鑄造鋁合金。鋁銅合金有較高的耐熱性。其常用牌號(hào)為ZAICu5Mn， 鋁鎂合金有良好的耐

38、蝕性。其常用牌號(hào)為ZAlMg10， 鉛鋅合金鑄造性能好，強(qiáng)度高。其常用牌號(hào)為ZAIZn11Si7。 1.7.2 銅及銅合金銅及銅合金 1. 1. 純銅：純銅：純銅熔點(diǎn)為1083，密度為8.96g/cm3，面心立方晶格，無(wú)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。純銅有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，在大氣和淡水中有良好的耐蝕性。工業(yè)純銅的代號(hào)為T1、T2、T3、T4，數(shù)字代表序號(hào)，序號(hào)越大，純度越低。2 . 黃銅： 黃銅是以鋅作為主要合金元素的銅合金。按化學(xué)成分，黃銅可分為普通黃銅和特殊黃銅兩類。 (1) 普通黃銅。銅鋅二元合金稱為普通黃銅。當(dāng)wZn32時(shí)，黃銅的組織為單相固溶體，稱為單相黃銅，合金的強(qiáng)度、塑性均隨含鋅量的增加而升高

39、；當(dāng)wZn32時(shí)，組織中出現(xiàn)相，稱為雙相黃銅，硬脆的相使強(qiáng)度繼續(xù)升高，塑性迅速下降；當(dāng)wZn45%后，組織全由相組成，強(qiáng)度、塑性急劇下降，脆性很大，已無(wú)實(shí)用價(jià)值。加工黃銅的代號(hào)用字母H加數(shù)字表示，數(shù)字表示平均含銅質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。如H70。黃銅也能鑄造成形，ZCuZn38是典型的鑄造黃銅。(2) 特殊黃銅。如加入鉛，能改善切削加工性；加入錳、硅、鋁，能提高強(qiáng)度和耐蝕性。3. 3. 青銅青銅 ：青銅是指黃銅、白銅以外的銅合金。銅錫合金稱為錫青銅，其它青銅稱為特殊青銅。壓力加工青銅的代號(hào)用字母Q加主加元素符號(hào)加數(shù)字表示。數(shù)字依次表示主加元素和其它合金元素平均含量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。例如QSn4-3表示wSn

40、=4、wZn=3的壓力加工錫青銅。 (1) 錫青銅。錫青銅是以錫為主加元素的銅合金。 (2)特殊青銅 ：1）鈹青銅。鈹青銅是以鈹為主加元素的銅合金。 2）鋁青銅。鋁青銅是以鋁為主加元素的銅合金。常用代號(hào)有QA19-4、ZCuAl10Fe3等 1.8 硬質(zhì)合金和超硬刀具材料 1.8.1 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金是用一種或幾種難熔的金屬碳化物（如WC、TiC、TaC、NbC等）與金屬粘結(jié)劑（Co、Ni、Mo等）在高壓下成型并在高溫下燒結(jié)而成的粉未冶金材料。 1. 1. 性能特點(diǎn)性能特點(diǎn) ：硬質(zhì)合金具有很高的硬度、耐磨性和熱硬性。硬度可達(dá)8693HRA（相當(dāng)于68HRC以上），熱硬性可達(dá)80010

41、00。用硬質(zhì)合金制成的刀具，切削速度比高速鋼高47倍，刀具壽命可提高幾倍到幾十倍。硬質(zhì)合金的缺點(diǎn)是抗彎強(qiáng)度低，韌性、抗振動(dòng)和抗沖擊性能差。 2. 2. 硬質(zhì)合金的分類和牌號(hào)及應(yīng)用硬質(zhì)合金的分類和牌號(hào)及應(yīng)用 ： (1)長(zhǎng)切削加工用硬質(zhì)合金 是以TiC、WC為基，以Co（Ni+Mo，Ni+Co）作為粘結(jié)劑的合金。其國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)類別號(hào)用字母P加兩位數(shù)字表示，如P10、P20等。這類硬質(zhì)合金刀具適用于加工鋼、鑄鋼及可鍛鑄鐵等材料。 (2)長(zhǎng)切削或短切削加工用硬質(zhì)合金 是以WC為基，以Co作為粘結(jié)劑添加少量的TiC（TaC，NbC）的合金。其國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)類別號(hào)用字母M加兩位數(shù)字表示，如M10、M20等 。這類硬

42、質(zhì)合金刀具適用于加工鋼、鑄鋼、錳鋼、灰口鑄鐵、有色金屬及合金等。 (3)短切削加工用硬質(zhì)合金 是以WC為基，以Co作為粘結(jié)劑，或添加少量的TaC，NbC的合金。其國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)類別號(hào)用字母K加兩位數(shù)字表示，如K01、K30等 。適用于加工鑄鐵、淬火鋼、有色金屬、塑料、玻璃、陶瓷等。詳見(jiàn)教材。1.8.2 超硬刀具材料 1. 1. 金剛石：金剛石：金剛石有極高的硬度，是自然界中最硬的材料，其顯微硬度可達(dá)10000HV，因而有極高的耐磨性。金剛石刃具能長(zhǎng)期保持刃口的鋒利，切下很薄的切屑，這對(duì)于精密加工有重要的意義。金剛石的缺點(diǎn)是脆性極大，且在高溫下與鐵有很大的親和力，不能用于切削含鐵金屬。金剛石有天然和人

43、造之分。天然金剛石價(jià)格昂貴，用得較少。人造金剛石是由石墨在高溫、高壓及金屬觸媒的作用下轉(zhuǎn)化而成，主要用作磨料。 2. 2. 立方氮化硼（立方氮化硼（CBNCBN） ：立方氮化硼是在高溫高壓下由六方晶體的氮化硼（又稱白石墨）轉(zhuǎn)化而成。其硬度（顯微硬度為80009000HV）和耐磨性僅次于金剛石，耐熱性高達(dá)14001500，且不與鐵族金屬發(fā)生反應(yīng)。立方氮化硼可用作砂輪材料，或制成以硬質(zhì)合金為基體的復(fù)合刀片，用來(lái)精加工淬硬鋼、冷硬鑄鐵、高溫合金、硬質(zhì)合金及其它難加工材料。 1.9 非金屬材料 1.9.1 高分子材料高分子材料 高分子材料是以高分子化合物為主要組成物的材料。 1. 1. 塑料塑料 :塑

44、料是高分子合成材料，以合成樹脂為基礎(chǔ)，加入添加劑制成。合成樹脂合成樹脂是塑料的主要組成部分，決定塑料的基本特性。添加劑添加劑主要包括填料、增塑劑、固化劑和穩(wěn)定劑等，以提高塑料的強(qiáng)度、可塑性和防止過(guò)早老化等。 塑料的特性塑料的特性 :密度小,耐腐蝕 ,絕緣性能良好 ,良好的減摩性和耐磨性。塑料的缺點(diǎn)是強(qiáng)度和剛度低；耐熱性差，大多數(shù)塑料只能在100以下使用；易老化等。 塑料的分類塑料的分類:塑料按應(yīng)用范圍可分為通用塑料和工程塑料兩類。塑料按加熱和冷卻后的表現(xiàn)可分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩類。 常用工程塑料有尼龍（聚酰胺PA）、ABS塑料（聚苯丁二烯丙烯腈共聚物）、聚甲基丙烯酸甲酯（有機(jī)玻璃PMMA

45、）、聚四氟乙烯（FTFE或F-4）等。 1.9.1 高分子材料高分子材料( (續(xù)續(xù)) )橡膠橡膠橡膠是一種具有高彈性的高分子材料。橡膠的組成橡膠的組成:生膠和配合劑。生膠是未加配合劑的天然膠或合成膠，是橡膠的主要成分。配合劑主要有硫化劑、填充劑、軟化劑、防老化劑等。其作用是增加橡膠的強(qiáng)度、塑性和耐磨性，防止橡膠老化，降低生產(chǎn)成本。 橡膠的性能橡膠的性能 :高彈性,較高的強(qiáng)度，良好的耐磨性、隔音性、絕緣性、阻尼特性及儲(chǔ)能能力等。因而橡膠廣泛用于彈性材料、密封材料、減震材料、防震材料和傳動(dòng)材料，起著其他材料所無(wú)法替代的作用。 橡膠的分類橡膠的分類:按生膠來(lái)源，橡膠可分為天然橡膠和合成橡膠。按應(yīng)用范

46、圍，橡膠可分為通用橡膠和特種橡膠。通用橡膠用來(lái)制造通用的橡膠制品，特種橡膠用來(lái)制造有特殊要求的橡膠制品。通用橡膠有天然橡膠NR、丁苯橡膠SBR、順苯橡膠BR、氯丁橡膠CR、丁腈橡膠NBR，特種橡膠有聚氨酯橡膠UR、硅橡膠、氟橡膠FPR等 1.9.2 陶瓷陶瓷 陶瓷是將原料經(jīng)過(guò)坯料制備、成型、高溫?zé)Y(jié)等工序制得的無(wú)機(jī)非金屬材料。陶瓷由于具有許多優(yōu)良的性能而應(yīng)用廣泛，與金屬、高分子材料一起，被稱為三大支柱材料。 陶瓷的性能陶瓷的性能: : (1)剛度大，硬度和抗壓強(qiáng)度高，韌性差。（2）良好的抗氧化性和耐酸、堿、鹽的能力。（3）熔點(diǎn)高，導(dǎo)熱性小，有高的熱硬性，優(yōu)良的隔熱性能。（4）大多數(shù)陶瓷有高的絕

47、緣性能。 陶瓷的分類陶瓷的分類: :陶瓷材料可分為普通陶瓷、工程陶瓷和金屬陶瓷三大類。普通陶瓷。是以粘土、長(zhǎng)石、石英等天然硅酸鹽礦物為原料制成的陶瓷。又稱為傳統(tǒng)陶瓷。工程陶瓷。是采用高純度的人工合成原料(如氧化物、氮化物、碳化物、硅化物、硼化物等)制成的具有各種獨(dú)特的物理、化學(xué)或力學(xué)性能的陶瓷，又稱現(xiàn)代陶瓷。金屬陶瓷。是由金屬和陶瓷組成的非均質(zhì)復(fù)合材料。 1.9.3 復(fù)合材料 由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料經(jīng)人工組合成的多相材料，稱為復(fù)合材料。復(fù)合材料由基體相和增強(qiáng)相組成?；w相起粘結(jié)作用，增強(qiáng)相起強(qiáng)化基體作用。 復(fù)合材料的性能特點(diǎn)復(fù)合材料的性能特點(diǎn) :比強(qiáng)度和比模量大。比強(qiáng)度（強(qiáng)度密度）大，

48、可減小零件自重；比模量（彈性模量密度）大，可提高零件剛度。抗疲勞性好。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的疲勞極限可達(dá)其抗拉強(qiáng)度的7080%此外，復(fù)合材料還有良好的減振性、減摩性和耐磨性。 常用復(fù)合材料常用復(fù)合材料 :（1） 玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。這類材料是以合成樹脂為基體相、玻璃纖維為增強(qiáng)相制成的，稱為玻璃鋼。 （2）碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。這類材料通常是以碳纖維與環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚四氟乙烯樹脂等所組成， 1.10 功能材料及理想材料 1.10.1 功能材料 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(duì)信息和能量的感受、計(jì)測(cè)、傳導(dǎo)、輸運(yùn)、屏蔽、絕緣、吸收、控制、記憶、存儲(chǔ)、顯示、發(fā)射、轉(zhuǎn)化和變換的目的。按材料的功能特點(diǎn)，按材料的功能特點(diǎn)，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