《汽車機(jī)械基礎(chǔ)》第三篇-汽車運(yùn)用材料

第三篇汽車運(yùn)用材料第九章金屬材料的性能第十章金屬材料第十一章非金屬材料第九章金屬材料的性能9.1金屬材料的力學(xué)性能金屬材料在受力過(guò)程中各種物理性質(zhì)的數(shù)據(jù)稱為材料的力學(xué)性能，它們都是通過(guò)材料試驗(yàn)來(lái)測(cè)定的。

9.1.1拉伸試驗(yàn)拉伸試驗(yàn)是將預(yù)先制成的拉伸試樣裝在拉力試驗(yàn)機(jī)上，隨后對(duì)試樣緩慢施加拉力，使試樣隨拉力的逐漸增加而不斷變形，直至拉斷為止。

9.1.2強(qiáng)度金屬材料抵抗變形直至斷裂的能力稱為強(qiáng)度。按照受力大小不同，強(qiáng)度由小到大的性能指標(biāo)依次有以下幾種。下-頁(yè)

返回第九章金屬材料的性能1．彈性極限在應(yīng)力應(yīng)變圖上，彈性變形區(qū)最高應(yīng)力值稱為彈性極限。2．屈服極限一些材料的應(yīng)力應(yīng)變圖上存在一段水平的臺(tái)階，即應(yīng)力不增加而應(yīng)變繼續(xù)增加，這種現(xiàn)象稱為材料的屈服，或者稱流動(dòng)。這時(shí)的應(yīng)力稱為屈服應(yīng)力。3．強(qiáng)度極限使材料喪失承載能力的最大應(yīng)力稱為強(qiáng)度極限。9.1.3塑性金屬材料在載荷作用下產(chǎn)生變形而不破壞的能力。上-頁(yè)

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返回第九章金屬材料的性能常用的塑性指標(biāo)有：1．延伸率（斷后伸長(zhǎng)率）試樣拉斷后，標(biāo)距的伸長(zhǎng)量與原始標(biāo)距的百分比稱為延伸率。同一種材料短試樣與長(zhǎng)試樣所測(cè)得的延伸率值不同，短試樣的延伸率大于長(zhǎng)試樣的延伸率。因此，不同長(zhǎng)度試樣測(cè)定的延伸率不能比較，只有相同長(zhǎng)度試樣測(cè)定的延伸率才能進(jìn)行比較。上-頁(yè)

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返回第九章金屬材料的性能2．?dāng)嗝媸湛s率斷面收縮率是指試樣拉斷后，頸縮處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。金屬材料的延伸率和斷面收縮率也是重要的機(jī)械性能指標(biāo)，其數(shù)值越大，表明材料的塑性越好，顯然金屬材料的塑性越好其使用的安全可靠性越好。9.1.4硬度金屬材料的硬度指其抵抗比其更硬的物體壓人或刻劃其表面的能力。常用的硬度指標(biāo)有以下幾種。上-頁(yè)

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返回第九章金屬材料的性能1．布氏硬度HB在實(shí)際應(yīng)用中，布氏硬度一般不用計(jì)算，只需用專用刻度放大鏡測(cè)l壓痕平均直徑d，根據(jù)該直徑的大小及試驗(yàn)條件（如圖9-3所示），查布氏硬度數(shù)值表可直接得出相應(yīng)的布氏硬度數(shù)值。2．洛氏硬度HR上-頁(yè)

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返回第九章金屬材料的性能實(shí)際測(cè)量時(shí)，可以從洛氏硬度計(jì)的刻度盤上直接讀出硬度值?？潭缺P讀數(shù)愈大，材料硬度愈高，反之材料硬度愈低。洛氏硬度試驗(yàn)原理如圖9-4所示。9.1.5沖擊韌度機(jī)器中的許多零件工作時(shí)受到?jīng)_擊載荷使用（或載荷速度增加）時(shí)，其性能就不能用上述的靜載荷下的性能來(lái)衡量，而必須用抵抗沖擊載荷而不被破壞的能力來(lái)衡量，這種抵抗能力稱為沖擊韌度。上-頁(yè)

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9.1.6疲勞強(qiáng)度金屬材料在交變應(yīng)力作用下，雖其所受應(yīng)力值小于材料的σs，甚至小于σe，但經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)后雖無(wú)顯著外觀變化仍發(fā)生斷裂的現(xiàn)象稱疲勞斷裂。9.2金屬材料的工藝性能簡(jiǎn)介金屬材料的工藝性能指材料被加工成零件的難易程度。1.鑄造性能鑄造是將熔化了的金屬液注入已經(jīng)制好的鑄型型腔，經(jīng)冷卻凝固后獲得所需鑄件（毛坯或零件）的一種熱加工工藝方法。上-頁(yè)

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返回第九章金屬材料的性能2．鍛造性能鍛造采用塑性較好的金屬材料，通過(guò)加熱，塑性變形獲得所需毛坯或零件的一種熱加工工藝方法，其特點(diǎn)是零件機(jī)械性能好。3．焊接性能焊接是通過(guò)加熱（加壓或不加壓）使兩塊分離的金屬結(jié)合成整體的一種熱加工工藝方法，其特點(diǎn)是可以小拼大，采用雙金屬結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)等。焊接性能指經(jīng)焊接時(shí)被焊材料的可焊性及焊縫接頭質(zhì)量的好壞及焊后變形等。4．熱處理性能熱處理是將金屬材料加熱到固態(tài)下的不同溫度保溫一段時(shí)間，以不同的速度冷卻獲得所需晶體結(jié)構(gòu)及相應(yīng)性能的一種工藝方法。上-頁(yè)

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5．切削加工性能切削加工性能指金屬材料被切削加工成零件的難易程度。切削加工性與金屬材料的化學(xué)成分及組織結(jié)構(gòu)有關(guān)，常用金屬材料中，含碳量低、中的碳鋼切削加工性好，高碳鋼切削加工性差。切削加工的方法有：車削、銑削、刨削、磨削、鏜削、插削、拉削、齒輪加工、電加工、數(shù)控機(jī)床加工、計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)機(jī)床加工等。上-頁(yè)

返回第十章金屬材料10.1碳鋼工業(yè)上廣泛使用的含碳量小于2.11%并含有少量雜質(zhì)元素(Si，Mn，S，P)的鐵碳合金稱為碳鋼。10.1.1碳鋼的分類碳鋼的分類方法有很多，常用的分類方法有以下幾種。1．按含碳量分低碳鋼：含碳量<0.25%。中碳鋼：含碳量0.25%~0.60%。高碳鋼：含碳量>0.60%。下-頁(yè)

返回第十章金屬材料2．按質(zhì)量分根據(jù)鋼中有害雜質(zhì)硫、磷含量將鋼分類為三類：普通質(zhì)量鋼：S≤0.050%、P≤0.045%。優(yōu)質(zhì)鋼：S≤0.035%、P≤0.035%。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：S≤0.025%、P≤0.030%。3．按用途分結(jié)構(gòu)鋼：主要用于制造各種工程構(gòu)件。如橋梁、船舶、建筑用鋼和機(jī)械零件如齒輪、軸、螺釘、螺母、彈簧、曲軸及連桿等。工具鋼：主要用于制造各種刃具、量具及模具。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料10.1.2碳鋼的編號(hào)與用途1．碳素結(jié)構(gòu)鋼新國(guó)標(biāo)GB/T700-1988將原來(lái)的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼改名為碳素結(jié)構(gòu)鋼。由代表鋼材屈服點(diǎn)的指標(biāo)進(jìn)行編號(hào)。碳素結(jié)構(gòu)鋼適合做一般結(jié)構(gòu)件，如高壓線搭、車輛構(gòu)架、起重機(jī)構(gòu)架等，或用于熱軋鋼板、鋼帶、型鋼、棒鋼用材。2．優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)用兩位數(shù)字表示鋼中平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)。如10號(hào)鋼表示平均含碳量為0.1%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。當(dāng)鋼中平均含錳量小于0.8%時(shí)稱為正常含錳量鋼。而當(dāng)鋼中含錳量為0.7%~1.2%時(shí)稱為較高含錳量鋼，在鋼號(hào)尾部加注元素符合以區(qū)別于普通含錳量鋼。如40Mn表示含碳量為0.40%的較高含錳量鋼。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料3．易切削碳素結(jié)構(gòu)鋼其牌號(hào)用“Y”（易字漢語(yǔ)拼音首寫字母）加數(shù)字表示。如Y12鋼表示含碳量為0.12%的易切削碳素結(jié)構(gòu)鋼。4．碳素鑄鋼用于鑄造成零件的毛坯，而以后不再鍛造加工的鋼稱為碳素鑄鋼。其牌號(hào)用“鑄鋼”兩字的漢語(yǔ)拼音首寫字母“Z、G”并加上兩組數(shù)字表示。鑄鋼含碳量一般在0.15%~0.60%之間。5．碳素工具鋼這類鋼的牌號(hào)用漢語(yǔ)拼音碳字的首字母“工”或漢字“碳”表示碳素工具鋼，其后用數(shù)字表示平均含碳量的千分?jǐn)?shù)。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料10.2合金鋼為改善碳鋼的性能，煉鋼時(shí)有目的加入一些合金元素的鋼稱為合金鋼。10.2.1合金鋼分類按用途不同可將合金鋼分為四大類。(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)滾動(dòng)軸承鋼：用于制造各種滾動(dòng)軸承。(4)特殊性能鋼：用于制造特殊條件下工作的零件。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料10.2.2合金鋼編號(hào)1．合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼包括：(1)低合金鋼。(2)合金滲碳鋼。(3)合金調(diào)質(zhì)鋼。(4)合金彈簧鋼。合金結(jié)構(gòu)鋼編號(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。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料當(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)。45GrMo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。65SiMnV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。2．合金工具鋼當(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%，含Si、Cr不大于1.5%的合金工具鋼。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料3．滾動(dòng)軸承鋼在含碳量大于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%的低鉻軸承鋼，其Cr含量也用千分?jǐn)?shù)表示，并在Cr含量數(shù)值前加一數(shù)字“0”。G20CrMo表示平均含碳量為0.9%，平均含Cr量為18%左有的高碳鉻不銹鋼軸承鋼。

4．特殊性能鋼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%o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。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料10.2.3合金結(jié)構(gòu)鋼用于制造備種機(jī)械零件以及建筑工程結(jié)構(gòu)的鋼，稱為結(jié)構(gòu)鋼。1．低合金鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，近幾十年來(lái)，在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，加入少量合金元素的低合金鋼得到迅速發(fā)展。其化學(xué)成分為：含碳量在0.12%~0.20%，S、P不大于0.45%，合金元素總量不大于3%，主要加入元素為Si、Mn及少量的Ti、V、Nb、Cu及稀土元素等。低合金鋼具有良好的沖擊韌性及低溫韌性。因此特別適合作寒冷地區(qū)使用的構(gòu)件，并具有良好的塑性和韌性及焊接性能，易于沖壓成型及制造各種構(gòu)件及壓力容器等。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料低合金鋼通常是在熱軋或正火狀態(tài)下使用，常用的低合金鋼見(jiàn)表10-2。2．合金滲碳鋼用于制造表面滲碳零件的鋼稱為合金滲碳鋼。合金滲碳鋼中的含碳量一般為0.1%~0.25%，滲碳鋼中含低碳是為了霉件在心部保持良好的塑性和韌性。滲碳鋼中加入的合金元素有Mn、Cr、Ni、Mo、V、Ti、B等，目的是便于滲碳過(guò)程的進(jìn)行，并使零件在滲碳淬火后表面獲得高硬度，耐磨性。合金元素在滲碳鋼中還可起到提高淬透性和細(xì)化晶粒的作用。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料3．合金調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)（淬火+回火）狀態(tài)下使用的鋼稱為調(diào)質(zhì)鋼。調(diào)質(zhì)鋼中含中碳(0.3%~0.5%)是為了使鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后獲得足夠的強(qiáng)度和硬度，一定的塑性和韌性即良好的綜合機(jī)械性能。調(diào)質(zhì)鋼的預(yù)備熱處理一般為退火或正火。最終熱處理狀態(tài)為淬火、高溫回火，組織為回火索氏體，有時(shí)根據(jù)零件的不同性能要求，調(diào)質(zhì)鋼亦可在淬火、低溫回火或淬火、中溫回火狀態(tài)下使用，并可用來(lái)做表面淬火零件，常用調(diào)質(zhì)鋼見(jiàn)表10-4。上-頁(yè)

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4．合金彈簧鋼彈簧用來(lái)完成消除振動(dòng)，儲(chǔ)備能量，驅(qū)動(dòng)機(jī)械，開(kāi)閉閥門等工作，彈簧工作時(shí)受到重要交變載荷作用，因此彈簧鋼要求高的強(qiáng)度、彈性極限、韌性及疲勞極限。彈簧鋼常采用淬火+中溫回火的熱處理，組織為回火屈氏體。冷卷彈簧鋼在淬火前需進(jìn)行低溫退火以消除冷卷時(shí)的加工應(yīng)力。生產(chǎn)中常對(duì)彈簧采用噴丸或表面強(qiáng)化處理，在其表面造成壓應(yīng)力狀態(tài)以提高彈簧的疲勞強(qiáng)度及表面質(zhì)量。5．滾動(dòng)軸承鋼專門用于制造各種滾動(dòng)軸承的內(nèi)、外套圈及滾動(dòng)體的鋼稱為滾動(dòng)軸承鋼。上-頁(yè)

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1)高碳滾動(dòng)軸承鋼高碳滾動(dòng)軸承鋼中一般含碳量1.0%左右，以保證鋼具有高的硬度和耐磨性。鋼中主要加入合金元素Cr以提高的淬透性，耐磨性及疲勞強(qiáng)度，另外加入合金元素Si、Mn可起到固溶強(qiáng)化及提高回火穩(wěn)定性的作用。2)高碳鉻不銹軸承鋼當(dāng)滾動(dòng)軸承鋼中的鉻含量高達(dá)18%時(shí)，為不銹軸承鋼，耐蝕性增強(qiáng)。3)滲碳軸承鋼滲碳鋼有時(shí)也可作為要求心部較高的強(qiáng)韌性及承受較大沖擊載荷而表面高硬度、耐磨的滾動(dòng)軸承鋼使用。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料10.2.4合金工具鋼1．量具鋼用來(lái)制造測(cè)量工具如游標(biāo)卡尺、塊規(guī)、卡規(guī)、千分尺、樣板等的鋼稱為量具鋼。量具在使用過(guò)程中經(jīng)常與被測(cè)量的對(duì)象接觸，在摩擦和碰撞的條件下工作，因此要求量具應(yīng)有較高的硬度和耐磨性，故量具鋼中的含碳量通常高達(dá)0.90%~1.5%，并含有鉻、鎢、錳等碳化物形成元素以提高鋼的淬透性和保證鋼有足夠的硬度、耐磨性。精度低，形狀簡(jiǎn)單的塊規(guī)、卡規(guī)等可用碳工具鋼工10A、工12A或合金工具鋼9SiCr來(lái)制造，或用滲碳鋼采用滲碳淬火處理，也可采用彈簧鋼進(jìn)行高頻感應(yīng)淬火處理。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料2．刃具鋼用于制造商各種車刀、銑刀等切削加工刀具的鋼稱為刃具鋼。碳素工具鋼雖然價(jià)格低廉，熱處理后具有較高的硬度、耐磨性，但由于其不含合金元素，故淬透性差，熱處理時(shí)易變形、開(kāi)裂，其熱硬性（即在溫度升高時(shí)保持原有硬度的性能）差，故不能用來(lái)做截面尺寸大、形狀復(fù)雜或高精度的刃具。刃具用來(lái)對(duì)金屬材料進(jìn)行切削加工。因此刃具的硬度毖須高于被切削材料的硬度，故刃具鋼中一般含碳量為0.7%~1.5%以保證鋼有足夠的硬度。常用刃具鋼見(jiàn)表10-8。上-頁(yè)

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10.2.5模具鋼1．冷作模具鋼冷作模具的作用是使金屬在室溫條件下產(chǎn)生塑性變形從而獲得具有一定的幾何尺寸及形狀的毛坯或零件。如沖模、彎曲模、冷鍛模等。冷作模具在工作時(shí)受各種形式外力的作用如：壓力、剪切力、彎曲力、沖擊力，同時(shí)模具與坯料間還產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦。因此冷作模具鋼應(yīng)具有高的硬度和耐磨性，高的強(qiáng)度及疲勞極限和足夠的韌性。常用的模具鋼有CrM，MoV及CrWMn。冷作模具鋼的熱處理一般為鍛后退火+淬火+低溫回火。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料2．熱作模具鋼用來(lái)使熱狀態(tài)下的金屬產(chǎn)生變形的模具稱為熱模具（如熱鍛模、壓鑄模）鋼。熱作模具鋼在工作時(shí)受到鍛壓彎曲力的作用外，還與高溫金屬接觸，這些金屬在模具空腔中流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦，同時(shí)模具也被加熱，溫度升高。模具在反復(fù)被加熱、冷卻的條件下工作，極易產(chǎn)生熱疲勞現(xiàn)象，使模具產(chǎn)生斷裂。常用的熱作模具鋼有5CrNiMo及3CroMo。熱作模具鋼的熱處理一般為調(diào)質(zhì)或淬火+中溫回火。常用合金工具鋼見(jiàn)表10-9。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料10.2.6高速工具鋼高速工具鋼是一種含碳量高(0.7%~1.6%)，并含有大量W、Cr、Mo、V等高熔點(diǎn)元素的高，因此其在高溫下仍能保持常溫硬度，故其熱硬性好。10.2.7特殊性能鋼具有特殊的物理及化學(xué)性能并用來(lái)制造特殊條件下工作零件的鋼稱為特殊性能鋼。1.不銹鋼在空氣或某些化學(xué)介質(zhì)中具有抵抗銹蝕能力的鋼稱為不銹鋼。1)金屬的腐蝕現(xiàn)象金屬在外部介質(zhì)中，由于化學(xué)和電化學(xué)作用發(fā)生的破壞稱為腐蝕。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料2)常用不銹鋼不銹鋼的主要合金元素是鉻。其含量一般不低于13%。鉻不銹鋼呈單相鐵素體，因此又稱為鐵素體不銹鋼，按金相組織不同可把不銹鋼分為鐵素體鋼、馬氏體鋼、奧氏體鋼等。必須指出的是：不銹是相對(duì)的，當(dāng)介質(zhì)改變時(shí)，不銹鋼還可能會(huì)生銹。不銹鋼的化學(xué)成分具有低碳、高鉻的特點(diǎn)，由于鉻是碳化物形成元素，因此在鋼中形成一部分含鉻的碳化物會(huì)使鋼的耐蝕性下降，故不銹鋼中含碳量較低，一般為0.1%~0.15%，含鉻量為12%~14%。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料2．耐熱鋼金屬材料在高溫下抗氧化并具有一定高溫強(qiáng)度的性能統(tǒng)稱為耐熱性，具有耐熱性的鋼稱為耐熱鋼。金屬材料的強(qiáng)度隨溫度的升高將會(huì)下降，因此其室溫強(qiáng)度不能作為高溫強(qiáng)度指標(biāo)。耐熱鋼主要用于制造內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、燃汽輪機(jī)、高壓鍋爐等機(jī)械零件。3．耐磨鋼耐磨鋼一般是指沖擊載荷下發(fā)生沖擊硬化的高錳鋼。由于其難以切削加工，因此常采用鑄造的方法獲得零件，如鑄鋼錳13，記為ZGMn13，其含碳量1.0%~1.3%，含錳量為13%。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料必須指出高錳鋼在一般的受力條件下并不能使其產(chǎn)生加工硬化，故其并不耐磨。耐磨鋼主要用于制造坦克、拖拉機(jī)履帶板、鐵路道岔、挖掘機(jī)鏟齒、碎石機(jī)板、防彈鋼板及保險(xiǎn)箱等。中碳馬氏體鋼主要依靠淬火、低溫回火獲得馬氏體的高硬度、強(qiáng)度來(lái)滿足零件工作時(shí)的耐磨性。10.2.8粉末冶金與硬質(zhì)合金1.粉末冶金的生產(chǎn)過(guò)程粉末冶金的生產(chǎn)一般經(jīng)過(guò)生產(chǎn)粉末、混料、壓制成型、燒結(jié)及最后處理等過(guò)程。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料1)生產(chǎn)粉未粉末的生產(chǎn)過(guò)程包括粉末的制取、粉料的混合等步驟。為改善粉末的成型性和可塑性，通常加入汽油、橡膠或石蠟等增塑劑。2)壓制成型粉末在500~600MPa壓力下，壓成所需形狀。3)燒結(jié)燒結(jié)在保護(hù)氣氛的高溫爐，或真空爐中進(jìn)行。燒結(jié)是不同于金屬熔化的，燒結(jié)時(shí)至少有一種元素仍處于固態(tài)。4)后處理上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料一般情況下，燒結(jié)好的制件可直接使用。但對(duì)于某些要求尺寸精度高，并且有高的硬度、耐磨性制件還要進(jìn)行燒結(jié)后處理2．粉末冶金的應(yīng)用按用途不同，粉末冶金可分為五種：機(jī)械零件材料、工具材料、電工材料、磁性材料及高溫材料。用粉末冶金的方法來(lái)制造各種襯套和軸套已有較長(zhǎng)歷史，近年來(lái)又發(fā)展用粉末冶金的方法制造機(jī)械零件，機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用的粉末冶金制品主要有鐵基或鋁基零件，如齒輪、凸輪、摩擦片、含油軸承等。3．硬質(zhì)合金上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料硬質(zhì)合金是用一些難熔的化合物粉末用粉末冶金法制取的工具材料，它具有硬度高HRA86~93，相當(dāng)于69~81HRC），熱硬性好（工作溫度可高達(dá)900~1000℃）。良好的耐磨、耐蝕性及膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)。硬質(zhì)合金刀具的切削速度可比高速鋼提高4~10倍，刀具壽命可提高5~8倍，硬質(zhì)合金刀具還可用于其他刀具無(wú)法切削加工的奧氏體耐熱鋼及不銹鋼的切削加工。4．金屬陶瓷硬質(zhì)合金主要是用一些難熔的金屬碳化物(WC、TiC)粉末和黏結(jié)劑粉末混合，燒結(jié)而成，分為鎢鈷類和鎢鈷鈦類合金。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料5．鎢鈷類合金由碳化物(WC)和Co組成，其代號(hào)用“硬”、“鈷”兩字的漢語(yǔ)拼音首寫字母“YG”表示鎢鈷類硬質(zhì)合金，數(shù)字表示Co的百分?jǐn)?shù)。6．鎢鈷鈦類硬質(zhì)合金由碳化物(WC、TiC)和Co組成，其代號(hào)用“硬”、“金鈦”兩個(gè)字的漢語(yǔ)拼音首寫字母“YT”表示鎢鈷鈦類合金；數(shù)字表示TiC的百分?jǐn)?shù)。硬質(zhì)合金中碳化物含量多，鈷含量較少時(shí)，合金具有較高的紅硬性及耐磨性，但強(qiáng)韌性低。當(dāng)鈷含量相同時(shí)，鎢鈷鈦類合金中由于碳化鈦的加入，使合金具有高硬度、耐磨性，并且氧化鈦薄膜可使刀具切削時(shí)不易粘刀，因此具有較好的紅硬性。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料7．鋼結(jié)硬質(zhì)合金鋼結(jié)硬質(zhì)合金是一種以碳化物為硬化相，以合金鋼（如高速鋼、鉻鉬鋼等）粉末為黏結(jié)劑，混合燒結(jié)而成的一種新型刀具材料。鋼結(jié)硬質(zhì)合金可用一般的切削加工方法而獲得形狀較為復(fù)雜的刀具、模具和耐磨零件。10.3鑄鐵鑄鐵是含碳量大于2.11%、并含有較多硅、錳、硫、磷等元素的鐵碳合金。工業(yè)上常用鑄鐵的成分范圍是2.5%~4.0%C，1.0%~3.0%Si，0.4%~1.4%Mn，0.01%~0.50%P，0.02%~0.2%S。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料10.3.1鑄鐵的分類在鑄鐵中，碳以兩種形式存在，一是化合狀態(tài)的滲碳體；一是自由狀態(tài)的石墨。1．白口鑄鐵碳主要以滲碳體形式存在，其斷口呈白亮色，稱為白口鑄鐵。白口鑄鐵中存在著大量滲碳體，其性能硬而脆，很難進(jìn)行切削加工，除少量用于表面要求高硬度和耐磨性的鑄件（如軋輥、鏵犁等）外，很少直接用來(lái)制造機(jī)器零件，絕大部分用作煉鋼原料以及可鍛鑄鐵件的毛坯。2．灰鑄鐵碳大部分或全部以片狀石墨形式存在，斷口呈暗灰色，故稱為灰鑄鐵。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料3．球墨鑄鐵碳大部分或全部以球狀石墨形式存在，故稱為球墨鑄鐵。這類鑄鐵的機(jī)械性能比普通灰鑄鐵高得多，其綜合機(jī)械性能接近于鋼。4．可鍛鑄鐵碳主要以團(tuán)絮狀石墨形式存在的鑄鐵稱為可鍛鑄鐵。這種鑄鐵具有較高的塑性和韌性，故稱為可鍛鑄鐵或韌性鑄鐵，但是其并不能鍛造。5．蠕墨鑄鐵碳大部分或全部以蠕蟲狀石墨形式存在的鑄鐵稱為蠕墨鑄鐵。其石墨形態(tài)介于片狀和球狀之間，在光學(xué)顯微鏡下，呈互不相連的短狀蠕蟲形態(tài)。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料10.3.2灰鑄鐵灰鑄鐵是價(jià)格便宜、應(yīng)用最廣泛的一種鑄鐵。在各類鑄鐵的總產(chǎn)量中，灰鑄鐵約占80%以上?；诣T鐵具有以下優(yōu)良性能。1．優(yōu)良的鑄造性能灰鑄鐵的熔點(diǎn)低，流動(dòng)性好，加之石墨的比容擴(kuò)大，當(dāng)灰鑄鐵鑄件在凝固過(guò)程中析出石墨時(shí)，可部分地補(bǔ)償鑄件在凝固時(shí)基體的收縮，故收縮率比鋼小。2．良好的減摩性和耐磨性灰鑄鐵中的石墨是良好的固體“潤(rùn)滑劑”，它從灰鑄鐵鑄件表面脫落后能起潤(rùn)滑作用，同時(shí)，脫落后留下的孔洞有吸附和儲(chǔ)油能力，因而使灰鑄鐵具有良好的減磨性和耐磨性。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料3．良好的切削加工性進(jìn)行切削加工時(shí)，石墨起著減磨和斷屑作用，故切削加工性好，刀具磨損小。4．良好的減振性和低的缺口敏感性由于石墨組織松軟，能夠吸收振動(dòng)，因而使鑄鐵具有良好的減振性。

5．灰鑄鐵的牌號(hào)及用途灰鑄鐵的牌號(hào)用“HT”（即“灰鐵”二字的漢語(yǔ)拼音首寫字母）及后面一組數(shù)字組成。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料10.3.3可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵通過(guò)退火處理得到的一種石墨呈團(tuán)絮狀的高強(qiáng)度鑄鐵。它有較高的強(qiáng)度和一定的塑性、韌性。按退火方法不同，可鍛鑄鐵有黑心和白心兩種類型。黑心可鍛鑄鐵依靠石墨化退火來(lái)獲得；白心可鍛鑄則利用氧化脫碳退火來(lái)制取?？慑戣T鐵的牌號(hào)、機(jī)械性能及用途舉例見(jiàn)表10-11。牌號(hào)中的字母“KTH”表示黑心可鍛鑄鐵；“KTZ”表示珠光體由于可鍛鑄鐵中的石墨呈團(tuán)絮狀，對(duì)基體的裂作用和應(yīng)力集中比片狀石墨小，因而可鍛鑄鐵的強(qiáng)度和塑性、韌性比灰鑄鐵高。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料可鍛鑄鐵所用原料是白口鐵，需要長(zhǎng)時(shí)間石墨化退火，生產(chǎn)率低，成本高，所以原用可鍛鑄鐵制造的零件多數(shù)已改用球墨鑄鐵。10.3.4球墨鑄鐵球墨鑄鐵是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的一種高強(qiáng)度鑄鐵材料。它是通過(guò)對(duì)鐵水進(jìn)行球化處理和孕育處理而制得。目前，國(guó)外使用的球化劑主要是金屬鎂，實(shí)踐證明，鐵水中含0.04%~0.08%的鎂時(shí)，石墨就能完全球化。我國(guó)普遍使用的是稀土鎂球化劑。球墨鑄鐵的牌號(hào)用“QT”（即“球鐵”二字漢語(yǔ)拼音首寫字母）加二組數(shù)字表示。第一組數(shù)字表示球墨鑄鐵最低抗拉強(qiáng)度，單位是N／mm2；第二組數(shù)字表示材料的最低延伸率。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料10.3.5蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵的強(qiáng)度接近于球墨鑄鐵，并具有一定的韌性、較高的耐磨性，同時(shí)又具有灰鑄鐵良好的鑄造性能和導(dǎo)熱性。蠕墨鑄鐵中的石墨片的長(zhǎng)度比較小，端部較圓、較鈍，金屬基體和球墨鑄鐵相近。蠕墨鑄鐵是用高碳、低硫、磷的鐵水加入適量的蠕化劑經(jīng)蠕化處理而制得，其方法和程序與球墨鑄鐵基本相同。表10-13為蠕墨鑄鐵的牌號(hào)、機(jī)械性能和用途舉例。10.3.6合金鑄鐵向灰鑄鐵或球墨鑄鐵中加入某些合金元素后，可生產(chǎn)出具有某些特殊性能的合金鑄鐵，例如耐磨鑄鐵、耐熱鑄鐵和耐蝕鑄鐵等。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料1．耐磨鑄鐵耐磨鑄鐵根據(jù)工作條件不同，大致分為兩類：一類是在無(wú)潤(rùn)滑干摩擦條件下工作的抗磨鑄鐵；另一類是在潤(rùn)滑條件下工作的減摩鑄鐵。在干摩擦條件下，鑄鐵件磨損的主要形式是磨料磨損，例如犁鏵、軋輥及球磨機(jī)零件所承受的摩擦。在這種摩擦條件下工作的鑄鐵件，應(yīng)具有高而均勻的硬度。白口鑄鐵就屬這類耐磨鑄鐵。2．耐熱鑄鐵耐熱鑄鐵具有良好的耐熱性，可代替耐熱鋼廣泛應(yīng)用子在高溫下工作的鑄件，如爐底板、換熱器、坩堝、熱處理爐內(nèi)的運(yùn)輸鏈條等。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料鑄鐵的耐熱性是指其在高溫下的抗氧化和抗生長(zhǎng)的能力。普通灰鑄鐵在高溫下除了會(huì)發(fā)生表面氧化外，還會(huì)發(fā)生“熱生長(zhǎng)”現(xiàn)象，即氧化氣體沿石墨片邊界和裂紋內(nèi)滲，造成內(nèi)部氧化以及滲碳體分解成石墨，使其體積產(chǎn)生不可逆的膨脹現(xiàn)象。耐熱鑄鐵主要是在鑄鐵中加入了Al、Si、Cr等元素，一方面在鑄件表面形成致密的氧化膜，阻礙繼續(xù)氧化；另一方面提高鑄鐵的臨界溫度，使基體變?yōu)閱蜗噼F素體，不發(fā)生石墨化過(guò)程，從而防止或減小熱生長(zhǎng)。3．耐蝕鑄鐵耐蝕鑄鐵主要用于化工部門，如閥門、管道、泵、容器等。生產(chǎn)中主要通過(guò)向鑄鐵中加入Si、Al、Ni、Cr等合金元素，在鑄鐵表面形成保護(hù)膜或使基體電極電位升高來(lái)提高鑄鐵的耐蝕性。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料常用的耐蝕鑄鐵有高硅、高硅相、高鋁、高鉻耐蝕鑄鐵等（見(jiàn)表10-14）。10.4有色金屬及其合金10.4.1鋁及其合金1．工業(yè)純鋁工業(yè)上使用的純鋁呈銀灰白色，相對(duì)密度為2.72（約為鋼的1/3），熔點(diǎn)為660°C，具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，其導(dǎo)電性僅次于銀、銅、金而居第四位。在空氣中，鋁能在表面形成致密的Al2O3氧化膜，隔開(kāi)了空氣與鋁的接觸，可阻止鋁的繼續(xù)氧化而起到耐大氣腐蝕的作用。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料純鋁具有面心立方品格，沒(méi)有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，強(qiáng)度低，塑性好工業(yè)純鋁編號(hào)采用“鋁”字的漢語(yǔ)拼音道寫字母加序號(hào)表示。2．鋁合金由于純鋁的強(qiáng)度低，不能用來(lái)做結(jié)構(gòu)件，因此常在鋁中加入合金元素制成鋁合金。鋁合金保持了純鋁的優(yōu)良性能，且強(qiáng)度較純鋁高。1)形變鋁合金形變鋁合金分為防銹鋁(LF)、硬鋁(LY)、超硬鋁(LC)、鍛鋁合金(LD)等。其編號(hào)采用漢語(yǔ)拼音加序號(hào)表示。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料(1)防銹鋁合金(LF)。防銹鋁合金是鋁一錳和鋁一鎂系合金。這類合金具有較好的耐蝕性及塑性、焊接性，但切削加工性差，因此適于壓力加工或焊接。(2)硬鋁合金(LY)。硬鋁合金是鋁一銅一鎂系合金。國(guó)外又稱杜拉鋁。在硬鋁中加入鎂可獲得較好的時(shí)效強(qiáng)化效果，這類合金具有良好的切削加工性，但由于存在晶間腐蝕傾向，放這類合金耐蝕性差，為此，多數(shù)硬鋁板材表面蒙有一層純鋁，以提高耐蝕性。(3)超硬鋁合金(LC)。超硬鋁合金是在鋁一銅一鎂系硬鋁合金的基礎(chǔ)上加入一定量的鋅獲得的。該合金的最大特點(diǎn)是由于存在大量的強(qiáng)化相(Mg2n2)命名合金的強(qiáng)度硬度大大提高。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料(4)鍛鋁合金(LD)。鍛鋁合金是鋁一銅一鎂一硅系和鋁一鎂一鎳一鐵系合金。由于其熱塑性好，故稱鍛鋁合金。2)鑄造鋁合金鑄造鋁合金有鋁一硅、鋁一銅、鋁一鎂、鋁一鋅合金等。鑄造鋁合金除具有優(yōu)良的鑄造性能外，還具有較好的使用性能，鑄造鋁合金代號(hào)采用漢語(yǔ)拼音ZL加上3位數(shù)字表示。(1)鋁硅系合金。鋁硅合金又稱硅鋁明，分為簡(jiǎn)單鋁硅合金和復(fù)雜鋁硅合金兩種。這類合金的流動(dòng)性極好，且鑄造焊收縮率及線膨脹系數(shù)小，并具有良好的抗蝕性及焊接性。因此，應(yīng)用較為廣泛。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料(2)鋁銅系合金。鋁銅系合金有較好的耐高溫強(qiáng)度，但鑄造性能差，其主要用作高強(qiáng)度或高溫下工作的汽車、摩托車、內(nèi)燃機(jī)的活塞及內(nèi)燃機(jī)氣缸蓋等。(3)鋁鎂系合金。鋁鎂系合金具有良好的耐蝕性，強(qiáng)度高，密度小，多用于制造在腐蝕性介質(zhì)中工作的鑄件如氨用泵體，泵蓋以及海輪配件等。(4)鋁鋅系合金。鋁鋅系合金具有良好的鑄造性和較高的強(qiáng)度，但耐蝕性差，熱裂傾向大，常用于工作溫度小于200℃的汽車、拖拉機(jī)及飛機(jī)的復(fù)雜零件的制造。3)鋁一鋅一鎂系合金上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料鋁一鋅一鎂系合金是近年來(lái)由內(nèi)蒙古包頭鋁廠研制的新型高強(qiáng)度材料。其具有較高的室溫及高溫強(qiáng)度，并可通過(guò)時(shí)效強(qiáng)化提高合金的性能。4)鋁合金在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用——國(guó)外應(yīng)用情況簡(jiǎn)介(1)在汽車身制造中的應(yīng)用。表10-16中為日本車身用鋁合金的力學(xué)性能。

(2)在汽車輪轂、氣缸體、連桿、活塞等方面的應(yīng)用。日本開(kāi)發(fā)出的惰性氣體的低壓鑄造技術(shù)“HIPAC-1”法，用于鋁輪轂的生產(chǎn)，從而使鑄鋁輪轂比鋼制輪轂的質(zhì)量減輕3/10（輪轂質(zhì)量為車輪質(zhì)量的70%），由于車輪質(zhì)量的減輕將減少燃料消耗，并由于鋁輪轂散熱性好，可提高車輪的疲勞強(qiáng)度。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料韓國(guó)的鋁輪轂的需求量（及安裝率）由1993年的20%~30%，很快上升至40%。國(guó)外利用液態(tài)鋁合金浸滲氣缸套預(yù)制件，以及單獨(dú)制造鋁及其復(fù)合材料氣缸套，然后再將復(fù)合材料氣缸套鑄人氣缸體中，這兩種方法制造的鋁基復(fù)合材料氣缸套減輕了缸體質(zhì)量及缸套與活塞的磨損，有效地提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。10.4.2銅及其合金1．純銅純銅是用電解的方法制造出來(lái)的，又稱電解銅。純銅呈紫紅色，也稱紫銅。其具有面心立方品格，熔點(diǎn)為1083℃、相對(duì)密度為8.94。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料工業(yè)銅分冶煉產(chǎn)品（銅錠）及壓力加工產(chǎn)品（銅材）兩種。銅錠按雜質(zhì)分為Cu-1至Cu-4四種，壓力加工產(chǎn)品分為T1~T4四種。2．黃銅黃銅是以鋅為主加元素的合金，黃銅又分為普通黃銅和特殊黃銅。1)普通黃銅普通銅是銅和鋅組成的合金。其代號(hào)采用黃字的漢語(yǔ)拼音首寫字母“H”+數(shù)字表示（數(shù)字表示平均含銅量的百分?jǐn)?shù)）。鋅溶入銅中的含量小于39%時(shí)，可形成單相α-固溶體，這時(shí)具有良好的塑性、導(dǎo)熱性能及耐蝕性上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料當(dāng)黃銅中的含鋅量大于39%時(shí)，其室溫組織為α-固溶體和化合物，稱為兩相黃銅。2)特殊黃銅在普通黃銅的基礎(chǔ)上加入合金元素，稱為特殊黃銅。常加入的合金元素有Sn、Pb、Al、Si、Fe等，通常根據(jù)加入的元素名稱相應(yīng)地稱為錫黃銅、鉛黃銅等。由于合金元素的加入，機(jī)械性能、耐蝕性及其他工藝性能得到改善。3．青銅1)錫青銅錫青銅也稱普通青桐，是以錫為主加元素的銅合金。含錫量的不同，將對(duì)青銅性能產(chǎn)生顯著影響。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料(1)壓力加工錫青銅。工業(yè)上常用的壓力加工青銅含Sn量一般小于7%，由于其可塑性好，適于冷、熱加工，通常加工成板、帶、棒、管等型材。這類合金經(jīng)加工硬化后，強(qiáng)度、硬度明顯提高，但塑性下降，然而加工硬化后可采用去應(yīng)力退火的方法，在保持高強(qiáng)度的情況下改善塑性，尤其是獲得較高的彈性極限。(2)鑄造錫青銅。鑄造錫青銅的含Sn量較壓力加工青銅為高，其突出的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)鑄造冷凝收縮后體積變化很小（小于1%）。一般用于制造形狀復(fù)雜，致密度和氣密性要求不高的鑄件。上-頁(yè)

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2)鋁青銅鋁青銅是以鋁為主加入元素的銅合金。含鋁量不同時(shí)將對(duì)鋁青銅的性能產(chǎn)生顯著影響。鋁青銅中隨含鋁量增加鋁青銅的強(qiáng)度與塑性均為上升趨勢(shì)，這時(shí)可對(duì)其進(jìn)行變形加工。鋁青銅與黃和錫青銅相比較具有更高的強(qiáng)度、硬度，在大氣、海水及大多數(shù)有機(jī)酸中較好的抗腐蝕性。此外鋁青銅還具有耐磨損、耐寒冷，沖擊時(shí)不產(chǎn)生火花等特性。其主要用來(lái)做耐磨、耐蝕及彈性零件如齒輪、蝸桿及船用零件等，是一種廣泛應(yīng)用的合金材料。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料3)硅青銅硅青銅是以硅為主加元素的銅合金，硅青銅的鑄造性能及冷、熱壓力加工的性能都很好。含硅量為2%~5%的硅青銅具有較高的彈性和耐蝕性。在硅青銅中加鎳可提高合金的機(jī)械性能，且具有較好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐蝕性，故廣泛用作航空工業(yè)和長(zhǎng)距離架空的電話線和送電線。4)鈹青銅鈹青銅是以鈹為主加元素的銅合金。工業(yè)用鈹青銅含鈹量為1.7%~2.5%。由于鈹?shù)募尤肟墒购辖鸬膹?qiáng)度、硬度、彈性和耐磨性得以提高，而且鈹青銅的耐蝕性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性及耐熱性能都較好，并且具有無(wú)磁性和受沖擊時(shí)不產(chǎn)生火花等特性，此外還具有較好的切削加工性能。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料5)鉛青銅鉛青銅是以鉛為主加元素的銅合金，主要用作耐磨材料，如滑動(dòng)軸承合金材料。10.4.3滑動(dòng)軸承合金滑動(dòng)軸承合金指用于制造滑動(dòng)軸承軸瓦及內(nèi)襯的合金。1．錫基軸承合金錫基軸承合金又稱錫基巴氏合金。錫基軸承合金的代號(hào)以“鑄造軸承”的漢語(yǔ)拼音首寫字母“ZCh”+基體元素符號(hào)+主加元素符號(hào)+主加及輔加元素的百分?jǐn)?shù)組成。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料錫基軸承合金的含錫量較高，可形成較為理想的組織，即軟的基體分布硬的質(zhì)點(diǎn)。軟的基體是Sb溶入Sn中形成的α固溶體呈暗黑色，硬的質(zhì)點(diǎn)是Sn與Sb的化合物SnSb呈白亮方塊，銅在合金中可起到防止密度偏析且命名硬質(zhì)點(diǎn)分布均勻的作用。錫基軸承合金與其他軸承材料相比較，具有較小的膨脹系數(shù)和良好的減摩性，而且具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性、耐蝕性和韌性，但疲勞強(qiáng)度低，并且錫的熔點(diǎn)低，由于錫元素我國(guó)較稀缺，故錫基軸承合金常用作工作溫度小于150℃且較重要的軸承2．鉛基軸承合金鉛基軸承合金又稱鉛基巴氏合金。鉛基軸承合金的編號(hào)方法與錫基合金相同。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料鉛基軸承合金的性能較錫基合金為低，因此一般用于低載、低速或靜載條件下工作的軸承。常用鉛基軸承合金見(jiàn)表10-17。3．鋁基軸承合金鋁基軸承合金是以鋁為主，并加入少量銻和錫的合金。鋁基軸承合金具有密度小，導(dǎo)熱性好，疲勞強(qiáng)度高，耐蝕性好等特點(diǎn)，而且原料豐富，價(jià)格低廉。可用于高速、重載的汽車、拖拉機(jī)及內(nèi)燃機(jī)車上。其主要缺點(diǎn)是線膨脹系數(shù)大，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中易與軸咬死，因此通常采用加大軸與軸承之間的間隙來(lái)防止咬合；當(dāng)然也可用降低軸與軸承的表面粗糙度或鍍錫等辦法改善磨合性，來(lái)減少運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生咬合的危險(xiǎn)。另外，鋁基軸承合金本身硬度高。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料1)高錫鋁基軸承合金高錫鋁基軸承合金又稱20高錫鋁軸承合金，是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種既有較高的疲勞強(qiáng)度，又有適當(dāng)硬度的優(yōu)良合金。其成分為20%左右的錫，1%左右的銅，余量為鋁。由于錫與銅的直接粘結(jié)性很差，故生產(chǎn)上是先將高錫鋁合金表面與鋁箔軋制成雙金屬板，然后再與08鋼一起軋制成鋼一鋁一高錫合金三層金屬結(jié)構(gòu)。2)鋁銻鎂軸承合金鋁銻鎂軸承合金的化學(xué)成分為4%左右的銻，0.3%~0.7%的鎂，余量為鋁，合金的組織為鋁基α固溶體的基體上分布著A1Sb的金屬化合物的硬質(zhì)點(diǎn)。上-頁(yè)

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返回第十章金屬材料3)國(guó)外發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、連桿軸承材料簡(jiǎn)介F-66鋁鉛合金是由日本NDC公司研制的，含有Al、Pb、Si、Sn、Cu等元素的合金。上-頁(yè)

返回第十一章非金屬材料非金屬材料目前已成為工程材料中的重要組成部分。汽車及機(jī)械制造中的非金屬材料包括高分子材料、陶瓷材料及復(fù)合材料。高分子材料是指分子量特別大的有機(jī)化合物。一般分子量在5000以上。高分子化合物的分子量雖然很高，但化學(xué)組成并不復(fù)雜。它的每個(gè)分子都是由一種或幾種較簡(jiǎn)單的低分子（也稱單體）重復(fù)連接而成。高分子化合物分為天然和人工合成兩大類。天然高分子化合物主要有羊毛、蠶絲、纖維素、橡膠以及存在于生物組織中的淀粉、蛋白質(zhì)等。下-頁(yè)

返回第十一章非金屬材料11.1塑料和橡膠11.1.1塑料1．塑料的特性塑料是以合成樹(shù)脂為基材，加入適量的添加劑制成的。(1)質(zhì)量輕。塑料的相對(duì)密度通常在0.83~2.2之間，僅為鋼的1/8~1/4，鋁的1/2。(2)比強(qiáng)度大。雖然塑料的強(qiáng)度比金屬材料低得多，一般為30~150MPa，但密度小，因此具有較高的比強(qiáng)度（強(qiáng)度與密度之比）。(3)耐蝕性好。塑料對(duì)酸、堿、鹽等溶液具有良好的抗腐蝕能力，可長(zhǎng)期在潮濕或腐蝕氣氛的環(huán)境中工作。上-頁(yè)

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返回第十一章非金屬材料(4)絕緣性好。塑料是良好的絕緣體，它的絕緣性能與陶瓷相當(dāng)，是電器、電力工程中必不可少的絕緣材料。(5)吸振和消聲效能高。塑料大多具有良好的吸振、消聲性能，常用于發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)襯及轎車車身。(6)易于加工成型。塑料的熔點(diǎn)低，易于軟化，通常采用壓注、壓制、擠壓、澆鑄、吹塑等方法成型，生產(chǎn)率極高。(7)導(dǎo)熱性差、熱膨脹系數(shù)大。塑料是很好的絕熱材料，它是導(dǎo)熱性不及金屬的1%，用于制作操縱手柄、汽車轉(zhuǎn)向盤等，會(huì)使人感到溫暖，但對(duì)摩擦件來(lái)說(shuō)導(dǎo)熱性差是個(gè)缺點(diǎn)，同時(shí)塑料熱膨脹系數(shù)比金屬大3~10倍，所以摩擦?xí)r零件溫度升高，使尺寸改變，以及機(jī)械性能變壞而失效。上-頁(yè)

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返回第十一章非金屬材料(8)減摩、耐磨性差異大。大部分塑料的減摩、耐磨性較金屬材料差，但有些塑料如聚四氟乙烯、尼龍等，摩擦因數(shù)卻很小，只有0.04左右，幾乎是所有固體材料中最低的。(9)耐熱性及老化問(wèn)題同金屬比較，塑料的耐熱性比較低。如聚乙烯、尼龍等塑料使用溫度在100℃以下，耐高溫塑料也只能在200℃~300℃范圍內(nèi)使用。這是塑料的一大不足。2．塑料的組成塑料按其組成不同，分為單組分和多組分塑料。單組分塑料只由樹(shù)脂組成，如有機(jī)玻璃等。樹(shù)脂占塑料全部組成成分的40%~100%，它將添加劑等其他組分黏合起來(lái)，是決定塑料工藝性能和使用性能的基本成分。上-頁(yè)

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返回第十一章非金屬材料合成樹(shù)脂中加入添加劑后可獲得改良品種。因此，添加劑對(duì)塑料的性能也起很大作用。填充劑又叫填料，加入填料的主要目的是改善塑料的某些性能。增塑劑用以提高合成樹(shù)脂的可塑性和柔韌性，并使熱變形溫度降低。固化劑是熱固性塑料不可缺少的組分，它在塑料加工過(guò)程中使樹(shù)脂硬化，從而達(dá)到使用性能要求。穩(wěn)定劑主要提高樹(shù)脂在受熱和光作用時(shí)的穩(wěn)定性，用以抑制老化速度，延長(zhǎng)塑料的使用壽命。潤(rùn)滑劑可防止塑料黏附在設(shè)備或模具上。常用的潤(rùn)滑劑為硬酯及其鹽類。上-頁(yè)

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返回第十一章非金屬材料抗靜電劑可減少靜電荷積聚，保證安全和使制品不易吸塵。阻燒劑可使塑料難于燃燒或不燃燒。3．塑料的分類1)按熱性能和成型特點(diǎn)分類可分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩類。凡受熱軟化，冷卻后硬化，此過(guò)程可多次反復(fù)進(jìn)行的塑料稱為熱塑性塑料。凡一次加熱成型后，再也不能通過(guò)加熱使其軟化、熔解的塑料稱為熱固性塑料。上-頁(yè)

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返回第十一章非金屬材料2)按塑料的用途分類可分為通用塑料和工程塑料兩類。通用塑料又稱常用塑料，是指應(yīng)用范圍廣、產(chǎn)量大、成本低廣泛用于日用品和農(nóng)用的塑料。工程塑料是工程結(jié)構(gòu)和設(shè)備中應(yīng)用的塑料，一般強(qiáng)度、剛度和韌性較好，且耐高溫、耐輻射、耐腐蝕，絕緣性能良好，因而能代替金屬制作某些機(jī)械結(jié)構(gòu)件。3)工程塑料用于制作上述各種結(jié)構(gòu)件的工程塑料主要有以下幾種。(1)聚乙烯(PE)。聚乙烯分低壓聚乙烯和高壓聚乙烯兩種。低壓聚乙烯又稱高密度聚乙烯，是由乙烯在催化劑下聚合制得，具有較低的摩擦系數(shù)，較高的化學(xué)穩(wěn)定性，能在-70℃~80℃內(nèi)使用，可制作輕載荷齒輪、軸承以及汽車上的油桶、水桶、手柄等。上-頁(yè)

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返回第十一章非金屬材料(2)聚苯乙烯(PS)。聚苯乙烯是無(wú)色透明的塑料，透光性能僅次于玻璃。(3)聚丙烯(PP)。聚丙烯耐熱性能良好，機(jī)械性能比聚乙烯高，并有突出的剛性，故可制作機(jī)械零件，如法蘭、齒輪、接頭、把手、風(fēng)扇葉輪、汽車轉(zhuǎn)向盤調(diào)節(jié)蓋及千分表盒等。(4)ABS塑料。由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種組元組成，兼有三種成分的性能。具有較高的強(qiáng)度和沖擊韌性，良好的耐熱性、耐磨性和抗蝕性，容易電鍍，易于加工成型，尺寸穩(wěn)定。(5)聚酰胺(PA)。聚酰胺又稱尼龍或綿綸。上-頁(yè)

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返回第十一章非金屬材料(6)聚四氟乙烯（F-4）。聚四氟乙烯比其他塑料具有更優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，強(qiáng)酸、強(qiáng)堿對(duì)它都無(wú)腐蝕作用，化學(xué)穩(wěn)定性超過(guò)玻璃、陶瓷、不銹鋼，故有“塑料王”美稱。(7)聚砜(PSF)。聚砜的機(jī)械性能良好，耐熱性、絕緣性好，化學(xué)穩(wěn)定性高。常用工程塑料見(jiàn)表11-1。11.1.2橡膠橡膠是具有高彈性的有機(jī)高分子材料。由于它具有高的彈性，優(yōu)良有伸縮性能，優(yōu)異的吸振性和絕緣性，以及良好的耐磨性、隔音性和電絕緣能力，所以用途極廣。上-頁(yè)

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返回第十一章非金屬材料橡膠的主要缺點(diǎn)是易于老化。主要表現(xiàn)為喪失彈性、變硬、變脆、發(fā)黏甚至龜裂。橡膠分為天然橡膠和合成橡膠兩大類。天然橡膠是以生長(zhǎng)在熱帶的橡膠樹(shù)中流出的膠現(xiàn)為原料，經(jīng)處理制成生膠。生膠與各種不同的配合劑調(diào)配混煉后，再經(jīng)熱硫化處理，即成為性能各異的橡膠制品。合成橡膠按性能和用途可分為通用橡膠和特種橡膠兩類。通用橡膠（如丁苯橡膠、異戊橡膠）性能與天然橡膠相似，物理、機(jī)械和加工性較好，常用于輪胎和其他一般橡膠配件。在機(jī)械工業(yè)和汽車工業(yè)中，橡膠的用途主要有以下幾方面。上-頁(yè)

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(1)動(dòng)、靜密封件，如旋轉(zhuǎn)軸密封、管道接口密封。

(2)減振防振件，如機(jī)座減振墊片、汽車底盤橡膠彈簧。

(3)傳動(dòng)件，如三角帶。

(4)運(yùn)輸膠帶、管道。

(5)電線、電纜和電工絕緣材料。

(6)各種輪胎。此外，還有耐輻射、防霉、制動(dòng)等特性的橡膠制品。常用橡膠見(jiàn)表11-2。上-頁(yè)

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返回第十一章非金屬材料11.2陶瓷材料陶瓷在傳統(tǒng)上是指陶器和瓷器，現(xiàn)在則作為所有無(wú)機(jī)非金屬材料如陶瓷，玻璃、搪瓷、耐火材料、磚瓦、水泥、石灰、石膏等的統(tǒng)稱。11.2.1陶瓷材料的分類陶瓷按成分