機(jī)械設(shè)計(jì)制造14

1、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)主編主編 李長(zhǎng)河李長(zhǎng)河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 l1.4.1 常用鋼鐵材料常用鋼鐵材料 l1.4.2 常用非鐵合金常用非鐵合金 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)主編主編 李長(zhǎng)河李長(zhǎng)河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.1 常用鋼鐵材料常用鋼鐵材料 1碳鋼碳鋼 l碳碳鋼也稱碳素鋼，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于鋼也稱碳素鋼，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于2.11%2.11%（一般低于（一般低于1.35%1.35%）的鐵碳合金的總稱。常含有錳、硅、磷、硫、氫、氧等雜質(zhì)。的鐵碳合金的總稱。常含有錳、

2、硅、磷、硫、氫、氧等雜質(zhì)。l按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。l按用途可分為碳素結(jié)構(gòu)鋼（包括普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素滲碳鋼、按用途可分為碳素結(jié)構(gòu)鋼（包括普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素滲碳鋼、碳素調(diào)質(zhì)鋼和碳素彈簧鋼）、碳素工具鋼和鑄鋼。碳素調(diào)質(zhì)鋼和碳素彈簧鋼）、碳素工具鋼和鑄鋼。l按硫、磷等有害雜質(zhì)的含量可分為普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼和高按硫、磷等有害雜質(zhì)的含量可分為普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼和高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼；按退火組織可分為亞共析鋼、共析鋼和過(guò)共析鋼。級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼；按退火組織可分為亞共析鋼、共析鋼和過(guò)共析鋼。 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)主編主編 李長(zhǎng)河李長(zhǎng)河

3、 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.1 常用鋼鐵材料常用鋼鐵材料 碳鋼按用途分類：碳鋼按用途分類：l碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼：碳素結(jié)構(gòu)鋼是用作工程結(jié)構(gòu)和機(jī)器零件的碳素鋼。：碳素結(jié)構(gòu)鋼是用作工程結(jié)構(gòu)和機(jī)器零件的碳素鋼?？煞譃槠胀ㄌ妓亟Y(jié)構(gòu)鋼（也叫碳素結(jié)構(gòu)鋼）和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼?？煞譃槠胀ㄌ妓亟Y(jié)構(gòu)鋼（也叫碳素結(jié)構(gòu)鋼）和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。 l碳素工具鋼碳碳素工具鋼碳：碳素工具鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：碳素工具鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為wC=0.65%1.35%，是用于制造工具的碳素鋼。它的性能特點(diǎn)是：高的硬度、耐磨是用于制造工具的碳素鋼。它的性能特點(diǎn)是：高的硬度、耐磨性；切削工藝性

4、好；淬透性低，易變形；價(jià)格便宜。性；切削工藝性好；淬透性低，易變形；價(jià)格便宜。 l鑄鋼鑄鋼：用鋼水直接澆注成零件毛坯的鋼稱為鑄鋼，一般用于制：用鋼水直接澆注成零件毛坯的鋼稱為鑄鋼，一般用于制造形狀復(fù)雜或大型的，難以鍛造而又要求具有較高的強(qiáng)度和塑造形狀復(fù)雜或大型的，難以鍛造而又要求具有較高的強(qiáng)度和塑性，并承受沖擊載荷的零件。性，并承受沖擊載荷的零件。 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)主編主編 李長(zhǎng)河李長(zhǎng)河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.1 常用鋼鐵材料常用鋼鐵材料 2 2合金鋼合金鋼 l合金鋼是為了得到或改善某些性能，在碳素鋼基礎(chǔ)上合金鋼是為了得

5、到或改善某些性能，在碳素鋼基礎(chǔ)上加入一種或多種合金元素所得到的鋼。加入一種或多種合金元素所得到的鋼。l常用的合金元素有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、常用的合金元素有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、鈮、鈷、鋯、銅、硼、稀土等，磷、硫、氮等在某些鈮、鈷、鋯、銅、硼、稀土等，磷、硫、氮等在某些情況下也可起合金元素作用。情況下也可起合金元素作用。l合金鋼中由于含有不同數(shù)量和種類的合金元素，再采合金鋼中由于含有不同數(shù)量和種類的合金元素，再采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，就可以分別具有較高的強(qiáng)度、韌取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，就可以分別具有較高的強(qiáng)度、韌性、淬透性、耐磨性、耐熱性、耐蝕性、耐低溫性、性、淬透性、耐磨性、耐熱性

6、、耐蝕性、耐低溫性、紅硬性、磁性等特殊性能。紅硬性、磁性等特殊性能。 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)主編主編 李長(zhǎng)河李長(zhǎng)河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.1 常用鋼鐵材料常用鋼鐵材料 合金鋼的分類合金鋼的分類l合金鋼按用途可分為合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼和特殊性能鋼；合金鋼按用途可分為合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼和特殊性能鋼；l按合金元素總含量可分為低合金鋼（按合金元素總含量可分為低合金鋼（wMe5%以下）、中合金以下）、中合金鋼（鋼（wMe5%10%）和高合金鋼（）和高合金鋼（wMe10%以上）；以上）；l按主要合金元素可分為鉻鋼、鋅鋼、錳鋼、鉻鎳鋼

7、、鉻鎳鋁鋼按主要合金元素可分為鉻鋼、鋅鋼、錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鎳鋁鋼等；等；l按合金的金相組織可分為鐵素體鋼、珠光體鋼、貝氏體鋼、馬按合金的金相組織可分為鐵素體鋼、珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼、奧氏體鋼以及亞共析鋼、過(guò)共析鋼等。氏體鋼、奧氏體鋼以及亞共析鋼、過(guò)共析鋼等。 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)主編主編 李長(zhǎng)河李長(zhǎng)河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.1 常用鋼鐵材料常用鋼鐵材料 合金鋼按用途分類：合金鋼按用途分類：l（1 1）合金結(jié)構(gòu)鋼：合金結(jié)構(gòu)鋼包括低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、）合金結(jié)構(gòu)鋼：合金結(jié)構(gòu)鋼包括低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、

8、合金彈簧鋼、滾動(dòng)軸承鋼。合金滲碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼、合金彈簧鋼、滾動(dòng)軸承鋼。l（2 2）合金工具鋼：合金工具鋼按其用途分為合金刃具鋼、）合金工具鋼：合金工具鋼按其用途分為合金刃具鋼、合金模具鋼和合金量具鋼三類，但各類鋼之間實(shí)際應(yīng)用的界合金模具鋼和合金量具鋼三類，但各類鋼之間實(shí)際應(yīng)用的界限并不嚴(yán)格。例如，某些低合金刃具鋼除作刀具外，也可作限并不嚴(yán)格。例如，某些低合金刃具鋼除作刀具外，也可作冷沖模具或量具。冷沖模具或量具。l（3 3）特殊性能鋼：有些機(jī)器零件，如拖拉機(jī)和坦克的履帶）特殊性能鋼：有些機(jī)器零件，如拖拉機(jī)和坦克的履帶板、挖掘機(jī)鏟齒、破碎機(jī)腭板等，在工作時(shí)承受強(qiáng)烈沖擊和板、挖掘機(jī)鏟齒、破碎機(jī)腭

9、板等，在工作時(shí)承受強(qiáng)烈沖擊和嚴(yán)重磨損，要求材料應(yīng)具有很高的韌性和耐磨性。嚴(yán)重磨損，要求材料應(yīng)具有很高的韌性和耐磨性。機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)主編主編 李長(zhǎng)河李長(zhǎng)河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.1 常用鋼鐵材料常用鋼鐵材料 鑄鐵簡(jiǎn)介鑄鐵簡(jiǎn)介l鑄鐵是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于鑄鐵是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.11%的鐵碳合金。的鐵碳合金。l此外它還含有硅、錳、硫、磷、鉬、鉻、鋁等化學(xué)元素。此外它還含有硅、錳、硫、磷、鉬、鉻、鋁等化學(xué)元素。l鑄鐵與鋼的主要區(qū)別：一是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及硅含量高，并且碳多鑄鐵與鋼的主要區(qū)別：一是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及硅含量高，并且碳多以石墨

10、形式存在；二是硫、磷雜質(zhì)多。以石墨形式存在；二是硫、磷雜質(zhì)多。l鑄鐵作為工程材料歷史悠久，并被廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門。鑄鐵作為工程材料歷史悠久，并被廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門。l由于鑄鐵制造成本低，又有良好的減振性、耐磨性、加工工藝性，由于鑄鐵制造成本低，又有良好的減振性、耐磨性、加工工藝性，在不少應(yīng)用中是不能被替代的在不少應(yīng)用中是不能被替代的 。3鑄鐵鑄鐵機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)主編主編 李長(zhǎng)河李長(zhǎng)河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.1 常用鋼鐵材料常用鋼鐵材料 鑄鐵的分類鑄鐵的分類l 鑄鐵的種類很多，可以有不同的分類。目前，工業(yè)中通常是按

11、鑄鐵的種類很多，可以有不同的分類。目前，工業(yè)中通常是按照鑄鐵中碳的存在形式和石墨的形態(tài)劃分的，有白口鑄鐵、灰鑄照鑄鐵中碳的存在形式和石墨的形態(tài)劃分的，有白口鑄鐵、灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵。鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵。l 白口鑄鐵中的碳全部或部分以滲碳體形式存在，斷口呈銀白色；白口鑄鐵中的碳全部或部分以滲碳體形式存在，斷口呈銀白色；灰鑄鐵中的碳除了少量溶于基體外，其余的全部以石墨形式存在灰鑄鐵中的碳除了少量溶于基體外，其余的全部以石墨形式存在于鑄鐵中。于鑄鐵中。l 可鍛鑄鐵中的碳全部或大部分以團(tuán)絮狀石墨存在；球墨鑄鐵中可鍛鑄鐵中的碳全部或大部分以團(tuán)絮狀石墨存在；球墨鑄鐵中的碳大

12、部分以球狀石墨形式存在。的碳大部分以球狀石墨形式存在。l 蠕墨鑄鐵中的碳大部分以蠕蟲狀石墨形式存在。蠕墨鑄鐵中的碳大部分以蠕蟲狀石墨形式存在。 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)主編主編 李長(zhǎng)河李長(zhǎng)河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.1 常用鋼鐵材料常用鋼鐵材料 幾種常見(jiàn)的鑄鐵幾種常見(jiàn)的鑄鐵l（1 1）灰鑄鐵灰鑄鐵：常用來(lái)制造各種機(jī)器的底座、機(jī)架、工作臺(tái)、機(jī)身、：常用來(lái)制造各種機(jī)器的底座、機(jī)架、工作臺(tái)、機(jī)身、齒輪箱箱體、閥體及內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋、氣缸體等齒輪箱箱體、閥體及內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋、氣缸體等 。l（2 2）可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵：可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵經(jīng)高

13、溫、長(zhǎng)時(shí)間的石墨化，：可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵經(jīng)高溫、長(zhǎng)時(shí)間的石墨化，使?jié)B碳體在固態(tài)下分解，而獲得的團(tuán)絮狀石墨的鑄鐵使?jié)B碳體在固態(tài)下分解，而獲得的團(tuán)絮狀石墨的鑄鐵 。l（3 3）球墨鑄鐵球墨鑄鐵：具有很高的強(qiáng)度、良好的韌性、塑性和切削加工性：具有很高的強(qiáng)度、良好的韌性、塑性和切削加工性, ,焊接性也較好。焊接性也較好。l（4 4）蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵：其石墨很像蠕蟲而命名。它的強(qiáng)度高于灰鑄鐵，韌：其石墨很像蠕蟲而命名。它的強(qiáng)度高于灰鑄鐵，韌性和耐磨性良好；鑄造性能與灰鑄鐵相當(dāng)。性和耐磨性良好；鑄造性能與灰鑄鐵相當(dāng)。l（5 5）合金鑄鐵合金鑄鐵：在鑄鐵中加入一定量的合金元素，生成的特殊性能：在鑄鐵中加入

14、一定量的合金元素，生成的特殊性能鑄鐵，稱為合金鑄鐵。鑄鐵，稱為合金鑄鐵。機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)主編主編 李長(zhǎng)河李長(zhǎng)河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.2 常用非鐵合金常用非鐵合金 1 1鋁合金鋁合金 鋁合金是使用了鋁合金是使用了100多年的傳統(tǒng)材料，目前世界原鋁產(chǎn)量達(dá)多年的傳統(tǒng)材料，目前世界原鋁產(chǎn)量達(dá)1900萬(wàn)萬(wàn)t。其中。其中50%用來(lái)制取加工材與深加工產(chǎn)品。目前我國(guó)的鋁合金品種用來(lái)制取加工材與深加工產(chǎn)品。目前我國(guó)的鋁合金品種，約為美國(guó)的一半，規(guī)格不足美國(guó)的，約為美國(guó)的一半，規(guī)格不足美國(guó)的1/4。傳統(tǒng)的鋁合金有鑄造鋁合金。傳統(tǒng)的鋁合金有

15、鑄造鋁合金和變形鋁合金兩大類。和變形鋁合金兩大類。20世紀(jì)世紀(jì)70年代以來(lái)，鋁合金方面的發(fā)展有以下年代以來(lái)，鋁合金方面的發(fā)展有以下幾方面幾方面： Al-Li系合金系合金 超塑鋁合金超塑鋁合金 粉末冶金鋁合金粉末冶金鋁合金 鋁合金功能膜鋁合金功能膜 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)主編主編 李長(zhǎng)河李長(zhǎng)河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.2 常用非鐵合金常用非鐵合金 （1 1）黃銅）黃銅l以鋅為主要合金元素的銅基合金稱為黃銅。以鋅為主要合金元素的銅基合金稱為黃銅。l黃銅具有良好的力學(xué)性能、加工成形性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。而黃銅具有良好的力學(xué)性能、加工成形

16、性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。而且色澤美麗，價(jià)格較低，是重非鐵合金材料中應(yīng)用最廣的金屬且色澤美麗，價(jià)格較低，是重非鐵合金材料中應(yīng)用最廣的金屬材料。材料。l黃銅分普通黃銅和特殊黃銅兩大類。黃銅分普通黃銅和特殊黃銅兩大類。l黃銅按生產(chǎn)方式分壓力加工黃銅和鑄造黃銅。黃銅按生產(chǎn)方式分壓力加工黃銅和鑄造黃銅。l合金元素加入黃銅后，一般都能提高其強(qiáng)度。合金元素加入黃銅后，一般都能提高其強(qiáng)度。2銅合金銅合金 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)主編主編 李長(zhǎng)河李長(zhǎng)河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.2 常用非鐵合金常用非鐵合金 （2 2）青銅）青銅l除黃銅、白銅以外的銅合金

17、均稱為青銅。除黃銅、白銅以外的銅合金均稱為青銅。l工業(yè)上常用的青銅有錫青銅、鋁青銅、鈹青銅等。工業(yè)上常用的青銅有錫青銅、鋁青銅、鈹青銅等。l 錫青銅：以錫為主要添加元素的銅基合金稱錫青銅。錫青銅常用錫青銅：以錫為主要添加元素的銅基合金稱錫青銅。錫青銅常用牌號(hào)或代號(hào)有牌號(hào)或代號(hào)有QSn4-3、QSn4-4-4、ZQSn10等。等。 l鋁青銅：以鋁為主要合金元素的銅基合金稱鋁青銅，一般鋁的質(zhì)鋁青銅：以鋁為主要合金元素的銅基合金稱鋁青銅，一般鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為量分?jǐn)?shù)為8.510.5%。常用牌號(hào)或代號(hào)有。常用牌號(hào)或代號(hào)有 QA15、QA19-4、ZCuAl11Fe3Mn2等。等。 l鈹青銅，以鈹為主要合金

18、元素的銅基合金稱鈹青銅。一般鈹?shù)馁|(zhì)鈹青銅，以鈹為主要合金元素的銅基合金稱鈹青銅。一般鈹?shù)馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)為量分?jǐn)?shù)為1.7%2.5%。常用代號(hào)有。常用代號(hào)有QBe2、QBe2.5等。等。機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)主編主編 李長(zhǎng)河李長(zhǎng)河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.2 常用非鐵合金常用非鐵合金 （3 3）鈦合金）鈦合金l鈦及鈦合金密度?。ㄢ伡扳伜辖鹈芏刃。?.5g/cm3），強(qiáng)度大大高于鋼。比強(qiáng)度和比模），強(qiáng)度大大高于鋼。比強(qiáng)度和比模量性能突出。量性能突出。l鈦的耐腐蝕性能優(yōu)異，是目前耐海水腐蝕的最好的材料。鈦是制造鈦的耐腐蝕性能優(yōu)異，是目前耐海水

19、腐蝕的最好的材料。鈦是制造工作溫度在工作溫度在500以下，如火箭低溫液氮燃料箱、導(dǎo)彈燃料罐、核以下，如火箭低溫液氮燃料箱、導(dǎo)彈燃料罐、核潛艇船殼、化工廠反應(yīng)釜等構(gòu)件的重要材料。潛艇船殼、化工廠反應(yīng)釜等構(gòu)件的重要材料。l鈦合金高溫強(qiáng)度差，不宜在高溫中使用。為解決鈦合金的高溫強(qiáng)度，鈦合金高溫強(qiáng)度差，不宜在高溫中使用。為解決鈦合金的高溫強(qiáng)度，世界各國(guó)正積極研究采用中間化合物即金屬和金屬之間的化合物作世界各國(guó)正積極研究采用中間化合物即金屬和金屬之間的化合物作為高溫材料。為高溫材料。機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)主編主編 李長(zhǎng)河李長(zhǎng)河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.2 常用非鐵合金常用非鐵合金 （4 4）鎳及鎳合金）鎳及鎳合金l 鎳是重要的戰(zhàn)略性資源。鎳是重要的戰(zhàn)略性資源。l鎳基高溫合金鎳基高溫合金(Nickel base supeRalloy)用以制造噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)渦用以制造噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤及葉片，其使用溫度可接近輪盤及葉片，其使用溫度可接近0757t熔。熔。l鎳銅系耐蝕合金可制造高壓充油電纜、油槽、醫(yī)療器材。鎳銅系耐蝕合金可制造高壓充油電纜、油槽、醫(yī)療器材。l鎳錳系是電真空材