機(jī)械制造基礎(chǔ)課件 項(xiàng)目一 工程材料選 用

機(jī)械制造基礎(chǔ)多媒體課件項(xiàng)目一工程材料選用【項(xiàng)目概述】圖1-1所示為某減速器中的傳動(dòng)軸，工作條件為中等載荷，生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)，試完成該傳動(dòng)軸的材料擇、熱處理方案確定和硬度檢測(cè)任務(wù)。項(xiàng)目一工程材料選用項(xiàng)目一工程材料選用【教學(xué)目標(biāo)】

1：能力目標(biāo)：通過(guò)本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握工程材料選用的基本原則和方法，能夠針對(duì)不同條件下各種零件正確地選用合適的材料，確定熱處理方案，并能熟練使用硬度儀對(duì)加工好的零件進(jìn)行硬度檢測(cè)。

項(xiàng)目一工程材料選用

2：知識(shí)目標(biāo)：了解工程材料的分類、常用工程材料的種類及用途。掌握金屬材料的力學(xué)性能、強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性與疲勞強(qiáng)度的概念，強(qiáng)度的檢測(cè)方法。掌握鐵碳合金相圖的分析方法、常用熱處理方法及造用條件。項(xiàng)目一工程材料選用【知識(shí)準(zhǔn)備】任務(wù)一了解金屬材料的力學(xué)性能

金屬材料的力學(xué)性能又稱機(jī)械性能，是金屬在力或能的作用下，材料所表現(xiàn)出來(lái)的性能。力學(xué)性能包括強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性及疲勞強(qiáng)度等，它反映了金屬材料在各種外力作用下抵抗變形或破壞的能力。工藝性能—在制造機(jī)械零件的過(guò)程中，材料適應(yīng)各種冷、熱加工和熱處理的性能。使用性能—材料在使用過(guò)程中所表現(xiàn)的性能力學(xué)性能物理性能化學(xué)性能鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、沖壓性能、切削加工性能、熱處理工藝性能材料的力學(xué)性能

指材料在外力作用下表現(xiàn)出來(lái)的性能，主要有強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度等。材料的性能作用在機(jī)件上的外力——載荷FFF=F’

（MPa）外力——內(nèi)力——應(yīng)力F’F靜載荷動(dòng)載荷σ=F’/S一.常用術(shù)語(yǔ)1.應(yīng)力與應(yīng)變應(yīng)力：物體內(nèi)部任一截面單位面積上的相互作用力。同截面垂直的稱為“正應(yīng)力”或“法向應(yīng)力”，同截面相切的稱為“剪應(yīng)力”或“切應(yīng)力”。FF拉伸前拉伸后應(yīng)變：物體形狀尺寸所發(fā)生的相對(duì)改變。物體內(nèi)部某處的線段在變形后長(zhǎng)度的改變值同線段原長(zhǎng)之比值稱為“線應(yīng)變”（1）彈性變形：

材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后恢復(fù)其原來(lái)形狀，這種隨外力消失而消失的變形，稱為彈性變形。2.兩種基本變形FFF（2）塑性變形:

材料在外力作用下產(chǎn)生永久的不可恢復(fù)的變形，稱為塑性變形。FFF拉伸試驗(yàn)FFL拉伸前拉伸后kbb—極限載荷點(diǎn)Fee—彈性極限點(diǎn)sS—屈服點(diǎn)K—斷裂點(diǎn)拉伸曲線應(yīng)力—應(yīng)變曲線o材料的拉伸曲線1、oe段：直線、彈性變形2、es段：曲線、彈性變形+塑性變形5、b點(diǎn)出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，即試樣局部截面明顯縮小試樣承載能力降低，拉伸力達(dá)到最大值，而后降低，但變形量增大，K點(diǎn)時(shí)試樣發(fā)生斷裂。3、ss’段：水平線（略有波動(dòng)）明顯的塑性變形屈服現(xiàn)象，作用的力基本不變，試樣連續(xù)伸長(zhǎng)。4、s’b曲線：彈性變形+均勻塑性變形

s’1．強(qiáng)度材料在外力作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力。（1）彈性極限（σe）指金屬材料能保持彈性變形的最大應(yīng)力。σe=Fe/S0（MPa）它表征了材料抵抗彈性變形的能力。（2）屈服強(qiáng)度（σS）指材料在外力作用下，產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最小應(yīng)力。σS=Fs/S0（MPa）它表征了材料抵抗微量塑性變形的能力。當(dāng)材料單位面積上所受的應(yīng)力σe<σ<σs時(shí)，只產(chǎn)生微量的塑性變形。當(dāng)σ>σs時(shí)，材料將產(chǎn)生明顯的塑性變形。條件屈服強(qiáng)度:σ0.2=F0.2/S0（MPa）屈服強(qiáng)度—

是塑性材料選材和評(píng)定的依據(jù)。0.2%l0

bkFes

對(duì)于低塑性材料或脆性材料：

σb=Fb/S0（MPa）（3）抗拉強(qiáng)度（σb）

抗拉強(qiáng)度是材料在拉斷前承受最大載荷時(shí)的應(yīng)力。

它表征了材料在拉伸條件下所能承受的最大應(yīng)力?？估瓘?qiáng)度—是脆性材料選材的依據(jù)。物理意義是在于它反映了最大均勻變形的抗力

屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值σS

/σb稱為屈強(qiáng)比。屈強(qiáng)比小，工程構(gòu)件的可靠性高，說(shuō)明即使外載荷或某些意外因素使金屬變形，也不至于立即斷裂。但若屈強(qiáng)比過(guò)小，則材料強(qiáng)度的有效利用率太低。2.塑性常用δ和ψ作為衡量塑性的指標(biāo)。伸長(zhǎng)率：材料在外力作用下，產(chǎn)生永久變形而不引起破壞的能力。斷面收縮率:FFL良好的塑性是金屬材料進(jìn)行塑性加工的必要條件。3．剛度

在彈性階段：材料在外力作用下抵抗彈性變形的能力稱為剛度。

比例系數(shù)E稱為彈性模量，它反映材料對(duì)彈性變形的抗力，代表材料的“剛度”。

所以：E—材料抵抗彈性變形的能力越大。

彈性模量的大小主要取決于材料的本性，隨溫度升高而逐漸降低。4、硬度定義：材料抵抗表面局部彈塑性變形的能力。1)布氏硬度HB布氏硬度計(jì)壓頭為鋼球時(shí)，布氏硬度用符號(hào)HBS表示，適用于布氏硬度值在450以下的材料。壓頭為硬質(zhì)合金球時(shí)，用符號(hào)HBW表示，適用于布氏硬度在650以下的材料。120HBS10/1000/30表示直徑為10mm的鋼球在1000kgf載荷作用下保持30s測(cè)得的布氏硬度值為120。

布氏硬度壓痕表示方法：硬度值+HBS(HBW)+D+F+t布氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量誤差小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。缺點(diǎn)：壓痕大，不能用于太薄件、成品件及比壓頭還硬的材料。應(yīng)用：適于測(cè)量退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼,鑄鐵及有色金屬的硬度。材料的

b與HB之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系：對(duì)于低碳鋼:

b(MPa)≈3.6HB

對(duì)于高碳鋼：

b(MPa)≈3.4HB

對(duì)于鑄鐵：

b(MPa)≈1HB或

b(MPa)≈0.6(HB-40)2)洛氏硬度h1-h0洛氏硬度測(cè)試示意圖洛氏硬度計(jì)洛氏硬度用符號(hào)HR表示，HR=k-(h1-h0)/0.002根據(jù)壓頭類型和主載荷不同，分為九個(gè)標(biāo)尺，常用的標(biāo)尺為A、B、C。

符號(hào)HR前面的數(shù)字為硬度值，后面為使用的標(biāo)尺。HRA用于測(cè)量高硬度材料,如硬質(zhì)合金、表淬層和滲碳層。HRB用于測(cè)量低硬度材料,如有色金屬和退火、正火鋼等。HRC用于測(cè)量中等硬度材料，如調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等。洛氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便，壓痕小，適用范圍廣。缺點(diǎn)：測(cè)量結(jié)果分散度大。鋼球壓頭與金剛石壓頭洛氏硬度壓痕3)維氏硬度維氏硬度計(jì)維氏硬度試驗(yàn)原理維氏硬度壓痕

維氏硬度用符號(hào)HV表示，符號(hào)前的數(shù)字為硬度值，后面的數(shù)字按順序分別表示載荷值及載荷保持時(shí)間。維氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的優(yōu)點(diǎn)。

小負(fù)荷維氏硬度計(jì)顯微維氏硬度計(jì)1．沖擊韌度（沖擊韌性）

AKU=mg（H1–H2）（J）aK=

AKU/S（J/cm2）

材料抵抗沖擊載荷而不破壞的能力。

第二節(jié)動(dòng)態(tài)時(shí)材料的力學(xué)性能材料的aK值愈大，韌性就愈好；材料的aK值愈小，材料的脆性愈大通常把a(bǔ)K值小的材料稱為脆性材料研究表明，材料的aK值隨試驗(yàn)溫度的降低而降低。

加載速度越快，溫度越低，表面及冶金質(zhì)量越差，aK在值越低。標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣有兩種，一種是Ｕ形缺口試樣，另一種是Ｖ形缺口試樣。它們的沖擊韌度值分別以aKU和aKV。TITANIC建造中的Titanic號(hào)TITANIC的沉沒(méi)與船體材料的質(zhì)量直接有關(guān)Titanic號(hào)鋼板（左圖）和近代船用鋼板（右圖）的沖擊試驗(yàn)結(jié)果Titanic近代船用鋼板2．疲勞強(qiáng)度工程上一些機(jī)件工作時(shí)受交變應(yīng)力或循環(huán)應(yīng)力作用，即使工作應(yīng)力低于材料的

s，但經(jīng)過(guò)一定循環(huán)周次后仍會(huì)發(fā)生斷裂，這樣的斷裂現(xiàn)象稱之為疲勞。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，約80%的機(jī)件失效為疲勞破壞。當(dāng)零件所受的應(yīng)力低于某一值時(shí)，即使循環(huán)周次無(wú)窮多也不發(fā)生斷裂，稱此應(yīng)力值為疲勞強(qiáng)度或疲勞極限N0N鋼：有色金屬：N0—

循環(huán)基數(shù)影響疲勞強(qiáng)度的因素:內(nèi)部缺陷、表面劃痕、殘留應(yīng)力等力學(xué)性能

b

s強(qiáng)度塑性剛度硬度韌性疲勞強(qiáng)度三、力學(xué)性能與失效形式的關(guān)系失效形式斷裂塑性變形過(guò)量彈變磨損材料性能總結(jié)決定材料性能實(shí)質(zhì)：構(gòu)成材料原子的類型：材料的成分描述了組成材料的元素種類以及各自占有的比例。材料中原子的排列方式：原子的排列方式除了和元素自身的性質(zhì)有關(guān)以外，還和材料經(jīng)歷的生產(chǎn)加工過(guò)程有密切的關(guān)系。研究的意義：性能決定了材料的用途。性能決定了材料和零部件生產(chǎn)方法。性能的變化規(guī)律為改變材料性能達(dá)到人們需求提供途徑。1.2鐵碳合金

任務(wù)二鐵碳合金相圖分析鐵碳合金相圖是研究鋼和鑄鐵的基礎(chǔ)，對(duì)于鋼鐵材料的應(yīng)用以及制定熱加工和熱處理工藝也具有重要的指導(dǎo)意義。Fe-Fe3C相圖圖1-10Fe-Fe3C相圖1．Fe-Fe3C相圖中的相

Fe-Fe3C相圖中存在五種相。(1)液相鐵和碳的液溶體，用符號(hào)L表示。(2)高溫鐵素體(δ鐵素體)是碳在δ-Fe中的間隙固溶體，呈體心立方晶格結(jié)構(gòu)，在1394℃以上存在。(3)鐵素體是碳在α-Fe中的間隙固溶體，呈體心立方晶格結(jié)構(gòu)。鐵素體中碳的溶解度很小，室溫時(shí)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.0008％，在727℃時(shí)溶碳量最大，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0218％。其性能特點(diǎn)是強(qiáng)度低、硬度低、塑性好。鐵素體用符號(hào)F或α表示。(4)奧氏體是碳在γ-Fe中的間隙固溶體，呈面心立方晶格。奧氏體中碳的溶解度較大，在1148℃時(shí)溶碳量最大，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)2.11％。其性能特點(diǎn)是強(qiáng)度較低、硬度不高、塑性良好。奧氏體用符號(hào)A或γ表示。(5)滲碳體是鐵與碳的一種具有復(fù)雜晶格的間隙化合物，化學(xué)式為Fe3C。其性能特點(diǎn)是硬度很高、塑性極差、脆性大。滲碳體用符號(hào)cm表示，或直接用其化學(xué)式表示。任務(wù)三掌握鋼的熱處理方法

鋼的熱處理(heattreatment)，是將鋼在固態(tài)下進(jìn)行加熱、保溫和冷卻，改變其內(nèi)部組織，從而獲得所需要性能的一種金屬加工工藝

鋼的熱處理可分為整體熱處理和表面熱處理兩大類。整體熱處理包括退火、正火、淬火和回火；表面熱處理包括表面淬火和化學(xué)熱處理1鋼的退火和正火退火和正火主要用于各種鑄件、鍛件、熱軋型材及焊接構(gòu)件，由于處理時(shí)冷卻速度較慢，故對(duì)鋼的強(qiáng)化作用較小，在許多情況下不能滿足使用要求。除少數(shù)性能要求不高的零件外，一般不作為獲得最終使用性能的熱處理，而主要用于改善其工藝性能，故稱為預(yù)備熱處理。退火和正火的目的有以下幾點(diǎn)：消除殘余內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形、開(kāi)裂；改善組織，細(xì)化晶粒；調(diào)整硬度，改善切削性能；為最終熱處理（淬火、回火）作好組織上的準(zhǔn)備（1）退火退火是將鋼加熱至適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。根據(jù)目的和要求的不同，工業(yè)上常用的退火工藝有完全退火、球化退火、去應(yīng)力退火和擴(kuò)散退火。各種退火工藝規(guī)范見(jiàn)如圖1-11所示。

圖1-11碳鋼各種退火的工藝規(guī)范示意圖圖1-11碳鋼各種退火的工藝規(guī)范示意圖1）完全退火完全退火是將鋼完全奧氏體化后緩慢冷卻，獲得接近平衡組織的退火工藝。2）球化退火球化退火是使鋼中碳化物（滲碳體）球狀化而進(jìn)行的退火工藝。3）去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火是將工件加熱至Ac1以下100～200℃，保溫后隨爐緩冷的熱處理工藝

4）擴(kuò)散退火為減少鋼錠、鑄件或鍛坯的化學(xué)成分的偏折和組織的不均勻性，將工件加熱到Ac3以上150～200℃，長(zhǎng)時(shí)間(10～15小時(shí))保溫后緩冷的熱處理工藝，稱為擴(kuò)散退火或均勻化退火。其目的是為了達(dá)到化學(xué)成分和組織均勻化，均勻化退火后鋼的晶粒粗大，因此一般還要進(jìn)行完全退火或正火（2）鋼的正火正火是將工件加熱至以Ac3或Accm上30～50℃，保溫后出爐空冷的熱處理工藝。正火與退火的主要區(qū)別是：正火的冷卻速度稍快，過(guò)冷度較大，所得組織比退火細(xì)，硬度和強(qiáng)度有所提高。正火主要應(yīng)用于以下幾方面：1)對(duì)于力學(xué)性能要求不高的零件，正火可作為最終熱處理。2)低碳鋼退火后硬度偏低，切削加工后表面粗糙度高，正火后可獲得合適的硬度，改善切削性能。3)過(guò)共析鋼球化退火前進(jìn)行一次正火，可消除網(wǎng)狀二次滲碳體．以保證球化退火時(shí)滲碳體全部球?；?。（3）.退火與正火的選擇退火與正火同屬鋼的預(yù)備熱處理，在操作過(guò)程中如裝爐、加熱速度、保溫時(shí)間都基本相同，只是冷卻方式不同，在生產(chǎn)實(shí)際中有時(shí)兩者可以互相代替。如何選擇退火與正火？

從切削加工性考慮

鋼件適宜的切削加工硬度為170～230HBS。因此，低碳鋼、低碳合金鋼應(yīng)選正火作為預(yù)備熱處理，中碳鋼也可選用正火；而Wc>0.5﹪的非合金鋼、中碳以上的合金鋼應(yīng)選用退火作為預(yù)備熱處理。

從零件形狀考慮

對(duì)于形狀復(fù)雜的零件或大型鑄件，正火有可能因內(nèi)應(yīng)力太大而引起開(kāi)裂，則應(yīng)選用退火。

從經(jīng)濟(jì)性考慮因正火比退火的操作簡(jiǎn)便，生產(chǎn)周期短，成本低，在能滿足使用要求的情況下，應(yīng)盡量選用正火，以降低生產(chǎn)成本。2淬火淬火是將鋼件加熱至Ac3或Ac1以上某一溫度，保溫后以適當(dāng)速度冷卻，獲得馬氏體和（或）下貝氏體組織的熱處理工藝。其目的是提高鋼的硬度和耐磨性。淬火是強(qiáng)化鋼件的最重要的熱處理方法。（1）.淬火溫度的選擇碳鋼的淬火溫度可利用Fe-Fe3C相圖來(lái)選擇,如圖1-12所示。為防止奧氏體晶粒粗化，一船淬火溫度不宜太高，只允許超出臨界點(diǎn)30～50℃。

圖1-12碳鋼的淬火加熱溫度范圍（2）淬火冷卻介質(zhì)淬火冷卻介質(zhì)是指工件進(jìn)行淬火冷卻時(shí)所使用的介質(zhì)。在實(shí)際生產(chǎn)中還沒(méi)有找到一種淬火介質(zhì)能符合上述的理想淬火冷卻速度，最常用的淬火冷卻介質(zhì)是水、水溶液、油、硝鹽浴、堿浴、空氣等。（3）淬火方法為保證淬火時(shí)既能得到馬氏體組織，又能減小變形，避免開(kāi)裂，一方面可選用合適的淬火介質(zhì)，另一方面可通過(guò)采用不同的淬火方法加以解決。工業(yè)上常用的淬火方法有以下幾種：（1）單液淬火法（2）雙液淬火法（3）分級(jí)淬火法（（4）等溫淬火法（5）局部淬火法（6）冷處理（4）.鋼的淬透性和淬硬性

淬透性鋼的淬透性是指在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬層深度和硬度分布的特性。

淬硬性鋼在理想條件下進(jìn)行淬火硬化后所能達(dá)到的最高硬度的能力稱為淬硬性。它主要取決于馬氏體中的含碳量，合金元素對(duì)淬硬性影響不大。淬硬性與淬透性是兩個(gè)意義不同的概念，淬硬性好的鋼，其淬透性不一定好（5）.鋼的淬火變形與開(kāi)裂

熱應(yīng)力與相變應(yīng)力(組織應(yīng)力)。

工件淬火后出現(xiàn)變形與開(kāi)裂是由內(nèi)應(yīng)力引起的。內(nèi)應(yīng)力分為熱應(yīng)力與相變應(yīng)力。

工件在加熱或冷卻時(shí)，由于不同部位存在著溫度差而導(dǎo)致熱脹或冷縮不一致所引起的應(yīng)力稱為熱應(yīng)力。同時(shí)，在奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，因比容增大會(huì)伴隨工件體積的脹大，工件各部位先后相變，造成體積脹大不一致所引起的應(yīng)力，稱為相變應(yīng)力(組織應(yīng)力)。

淬火冷卻時(shí)，工件中的內(nèi)應(yīng)力超過(guò)材料的屈服點(diǎn)．就可能產(chǎn)生塑性變形，如內(nèi)應(yīng)力大于材料的抗拉強(qiáng)度，則工件將發(fā)生開(kāi)裂。

減小淬火變形和開(kāi)裂的措施

對(duì)于形狀復(fù)雜的工件，應(yīng)選用淬透性好的合金鋼，以便能在緩和的淬火介質(zhì)中冷卻；工件的幾何形狀應(yīng)盡量做到厚薄均勻，截面對(duì)稱，使工件淬火時(shí)各部分能均勻冷卻；高合金鋼鍛造時(shí)應(yīng)盡可能地改善碳化物分布，高碳及高碳合金鋼采用球化退火有利于減小淬火變形；適當(dāng)降低淬火溫度、采用分級(jí)淬火或等溫淬火都能有效地減小淬火變形。3回火

將淬火鋼重新加熱到某一溫度范圍內(nèi)，保溫后冷卻的熱處理工藝，稱為回火?；鼗鸬闹饕康氖窍慊饍?nèi)應(yīng)力，以降低鋼的脆性，防止產(chǎn)生裂紋，同時(shí)使鋼獲得所需的力學(xué)性能。根據(jù)回火溫度的不同，可將鋼的回火分為如下三種：（1）低溫回火回火溫度為150～250℃，回火后的組織為回火馬氏體。其目的是降低淬火鋼的內(nèi)應(yīng)力和脆性，但基本保持淬火所獲得的高硬度（HRC56～64）和高的耐磨性。淬火后低溫回火用途最廣，主要用于工具鋼的熱處理，如各種刃具、模具、滾動(dòng)軸承和耐磨件等。（2）中溫回火回火溫度為250～500℃，回火后的組織為回火托氏體。其目的是使鋼獲得高彈性，保持較高硬度（HRC35～45）和一定的韌性。中溫回火主要用于各種彈簧、發(fā)條、鍛模等。（3）高溫回火回火溫度為500～650℃，回火后的組織為回火索氏體。在熱處理生產(chǎn)中通常將淬火加高溫回火的復(fù)合熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)處理，簡(jiǎn)稱調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)處理廣泛用于承受疲勞載荷的中碳鋼重要件，如連桿、曲軸、主軸、齒輪、重要螺釘?shù)?。其硬度為HRC20～35。4鋼的表面熱處理

（1）.表面淬火表面淬火是將鋼件的表面層淬透到一定的深度，而心部仍保持未淬火狀態(tài)的一種局部淬火方法。表面淬火時(shí)通過(guò)快速加熱，使鋼件表面層很快達(dá)到淬火溫度，在熱量來(lái)不及傳到工件心部就立即冷卻，實(shí)現(xiàn)局部淬火。表面淬火可使工件表層獲得馬氏體組織，具有高硬度、高耐磨性，內(nèi)部仍保持淬火前的組織，具有足夠的強(qiáng)度和韌性，常用于機(jī)床主軸、齒輪，發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸等。（2）化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理是將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它的表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。如通過(guò)化學(xué)熱處理可提高工件表面硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度，增強(qiáng)耐高溫、耐腐蝕性能等?；瘜W(xué)熱處理的種類很多，依照滲入元素的不同，有滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲硼、滲鋁、多元共滲等，以適用于不同的場(chǎng)合，其中以滲碳應(yīng)用最廣。任務(wù)四了解常用金屬材料

金屬材料分為黑色金屬材料和有色金屬材料兩大類。黑色金屬材料即鋼鐵材料，是以鐵碳為主要成分的合金；有色金屬材料是指鋼鐵材料以外的金屬材料，如鋁及鋁合金，銅及銅合金等。1．鋼根據(jù)鋼的成分不同，鋼可分為碳素鋼和合金鋼。

碳素鋼

合金鋼為了改善和提高碳鋼的性能，在碳鋼的基礎(chǔ)上有目的地加入一定量的其他合金元素的鋼稱為合金鋼。2．鑄鐵

鑄鐵是碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.11％、小于6.69％(通常為2.8％～3.5％)的鐵碳合金，此外還含有硅、錳等合金元素及硫、磷等雜質(zhì)。鑄鐵的抗拉強(qiáng)度低，塑性和韌性差，但鑄鐵具有優(yōu)良的耐磨性、減