第一章 汽車工程材料(共18頁(yè))

1、 第一章 汽車(qch)工程材料授課題目（章、節(jié)）汽車工程材料授課類型理論課授課學(xué)時(shí)6學(xué)時(shí)教學(xué)目的及要求1.掌握金屬材料力學(xué)性能和使用性能指標(biāo)2.了解鋼、鐵的分類及碳鋼分類及牌號(hào)，了解含碳量對(duì)鋼性能的影響3.了解合金鋼的分類、性能及用途，掌握有關(guān)合金鋼的牌號(hào)并掌握牌號(hào)的含義4.了解鑄鐵的分類、性能及用途，掌握有關(guān)鑄鐵的牌號(hào)并掌握牌號(hào)的含義5.了解鋁及鋁合金、銅及銅合金的特點(diǎn)、性能及用途6.了解非金屬材料的特點(diǎn)、性能及用途重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn):1. 金屬材料的力學(xué)性能2. 鋼、鐵的分類2. 碳鋼分類及牌號(hào)4. 鑄鐵分類及牌號(hào)難點(diǎn):1.金屬材料的力學(xué)性能教學(xué)方法及手段理論講授法、啟發(fā)式教學(xué)法、powerp

2、oint演示教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)教學(xué)步驟:1.組織教學(xué)2.復(fù)習(xí)提問(wèn)、引出本講教學(xué)內(nèi)容3.新課講解4.穿插提問(wèn)5.歸納總結(jié)6.布置作業(yè)理論教學(xué)內(nèi)容：1金屬材料的力學(xué)性能和工藝性能1.1 金屬材料的力學(xué)性能1.2 金屬材料的工藝性能2金屬材料2.1 黑色金屬 2.2 有色金屬3. 非金屬材料理論(lln)教學(xué)內(nèi)容和過(guò)程：1.金屬材料的性能(xngnng)1.1 金屬材料的使用性能請(qǐng)同學(xué)們回顧并思考(sko)以下兩個(gè)問(wèn)題：1）你所知道的汽車材料有哪些？2）汽車材料的選用與環(huán)境有關(guān)嗎？（一）汽車材料分類：1、金屬材料-黑色金屬、有色金屬、合金2、非金屬材料-有機(jī)高分子、無(wú)機(jī)非金屬材料、新型復(fù)合材料3、汽車運(yùn)行

3、材料-燃料、潤(rùn)滑劑、工作液（二）金屬材料性能：（分組討論每組給出答案，老師點(diǎn)撥）1.使用性能-力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能2.工藝性能-壓力加工性能、鑄造性能、焊接性能、切削加工 熱處理（三）1、力學(xué)性能定義：材料受到外力作用所表現(xiàn)出來(lái)的性能，又稱機(jī)械能。2、力學(xué)性能包括：強(qiáng)度(qingd)、塑性、硬度、沖擊韌性、抗疲勞性（板書） (四)同學(xué)分組討論你們所知的外力(wil)（載荷）指的是哪些？并指出實(shí)例載荷的分類根據(jù)外力作用的類型可分為拉伸載荷抗拉強(qiáng)度拉鉤、繩、螺栓壓縮載荷抗壓強(qiáng)度活塞、連桿彎曲載荷抗彎強(qiáng)度曲軸、搖臂剪切載荷抗剪強(qiáng)度銷、軸扭轉(zhuǎn)載荷扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)曲軸等旋轉(zhuǎn)零件根據(jù)作用力的方向、時(shí)間可分

4、為靜載荷緩慢增加后保持大小和方向不變的載荷沖擊載荷不僅和作用力有關(guān)，而且作用時(shí)的速度有關(guān)交變載荷力的大小、方向隨時(shí)間作周期性變化（五）力學(xué)性能指標(biāo)(zhbio)：1.強(qiáng)度-在外力作用下，金屬材料抵抗永久變形和斷裂的能力強(qiáng)度的大小用應(yīng)力表示，金屬材料在受到外力作用時(shí)必然在材料內(nèi)部產(chǎn)生與外力相等的抵抗力，即內(nèi)力。單位截面上的內(nèi)力稱為應(yīng)力。用符號(hào)表示，=F/S單位：Pa通過(guò)拉伸試驗(yàn)得到的指標(biāo)有；彈性極限、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度。2.塑性-在外力作用下,金屬材料產(chǎn)生永久變形而不斷裂的能力定義：指材料受力時(shí)在斷裂前產(chǎn)生永久變形的能力。指標(biāo)：伸長(zhǎng)率（）和斷面收縮率=（L-L0）/L0100 =（S0-S）/S

5、0100伸長(zhǎng)率、斷面收縮率與塑性的關(guān)系：、值越大，塑性越好。3.硬度指材料表面抵抗局部塑性變形、壓痕或劃痕的能力。汽車零件根據(jù)工作條件的不同，要求具有一定的硬度以保證零件具有足夠的強(qiáng)度、耐磨性、和使用壽命等。常用硬度試驗(yàn)法；布氏硬度HB、洛氏硬度HRC、維氏硬度HV布氏硬度的測(cè)試原理：采用直徑為D的球體，以一定的壓力F將其壓入被測(cè)金屬表面，并留下壓痕。壓痕的表面積越大，則材料的布氏硬度值越低。在實(shí)際測(cè)定中，只需量出壓痕直徑d的大小，然后查表即可得布氏硬度值。主要(zhyo)用于測(cè)定各種不太硬的鋼及灰鑄鐵和有色金屬(yus jnsh)的硬度。洛氏硬度的測(cè)試原理：是以試樣(sh yn)被測(cè)點(diǎn)的壓痕

6、深度為依據(jù)。壓痕越深，硬度越低，以錐角為120的金剛石圓錐為壓頭。測(cè)量洛氏硬度時(shí)，根據(jù)壓頭和加載的不同，在洛氏硬度試驗(yàn)機(jī)上有A、B、C三種標(biāo)尺代表三種載荷值，測(cè)得的硬度分別用HRA、HRB、HRC表示。硬度與耐磨性的關(guān)系：硬度越大，耐磨性也越好。 4. 沖擊韌性定義：材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。指標(biāo)：沖擊韌度k=Ak/S5. 疲勞強(qiáng)度交變應(yīng)力：許多零件，在工作過(guò)程中往往受到大小或大小及方向隨時(shí)間呈周期性變化的應(yīng)力作用，此應(yīng)力稱為交變應(yīng)力。金屬的疲勞：金屬材料在交變應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下，雖然應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料的抗拉強(qiáng)度，甚至低于屈服點(diǎn)，也會(huì)發(fā)生突然斷裂，這種現(xiàn)象叫金屬疲勞。舉例變速箱上齒輪1.2

7、 金屬材料的工藝性能 工藝性能是指材料在成形過(guò)程中，對(duì)某種加工工藝的適應(yīng)能力，它是決定材料能否進(jìn)行加工或如何進(jìn)行加工的重要因素，材料工藝性能的好壞，會(huì)直接影響機(jī)械零件的工藝方法、加工質(zhì)量、制造成本等。材料的工藝性能主要包括鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、熱處理性能、切削加工性能等。1、鑄造性能 指材料易于鑄造成型并獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的能力，衡量材料鑄造性能的指標(biāo)主要有流動(dòng)性、收縮性等。流動(dòng)性是指熔融材料的流動(dòng)能力，主要受化學(xué)成分和澆注溫度的影響，流動(dòng)性好的材料容易充滿鑄型型腔，從而獲得外形完整、尺寸精確、輪廓清晰的鑄件；收縮性是指鑄件在冷卻凝固過(guò)程中其體積和尺寸減少的現(xiàn)象，鑄件收縮不僅影響其尺寸，還會(huì)

8、使鑄件產(chǎn)生縮孔、疏松、內(nèi)應(yīng)力、變形和開(kāi)裂等缺陷。2、鍛造性能 是指材料是否容易進(jìn)行壓力加工的性能。它取決于材料的塑性和變形抗力的大小，材料的塑性越好，變形抗力越小，材料的鍛造性能(xngnng)越好。如純銅在室溫下有良好的鍛造性能；碳鋼的鍛造性能優(yōu)于合金鋼；鑄鐵則不能鍛造。 3、焊接性能 是指材料(cilio)是否易于焊接并能獲得優(yōu)質(zhì)焊縫的能力。 碳鋼的焊接性能(xngnng)主要取決于鋼的化學(xué)成分，特別是鋼的碳含量影響最大。低碳鋼具有良好的焊接性能，而高碳鋼、鑄鐵等材料的焊接性能較差。4、熱處理性能 是指材料進(jìn)行熱處理的難易程度。 熱處理可以提高材料的力學(xué)性能，充分發(fā)揮材料的潛力。5、切削加

9、工性能 是指材料接受切削加工的難易程度，主要包括切削速度、表面粗糙度、刀具的使用壽命等。 一般來(lái)說(shuō)，材料的硬度適中（180220HBS）其切削加工性能良好，所以灰鑄鐵的切削加工性比鋼好，碳鋼的切削加工性比合金鋼好。改變鋼的成分和顯微組織可改善鋼的切削加工性能。 2.鐵碳合金狀態(tài)圖 多數(shù)金屬在固態(tài)下只有一種晶格類型。但Fe、Ti、Co、Mn等晶態(tài)固體并不只有一種晶體結(jié)構(gòu)，而是隨著外界條件（如溫度、壓力）的變化而有不同類型的晶體結(jié)構(gòu)。即在固態(tài)下會(huì)發(fā)生晶格類型的轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。 其中純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變尤為重要，它是鋼能夠進(jìn)行熱處理改變其組織與結(jié)構(gòu)，從而改善力學(xué)性能和工藝性能的根本原因

10、。 高溫下的液態(tài)純鐵在冷卻至1538時(shí)開(kāi)始結(jié)晶，得到具有體心立方晶格的-Fe；繼續(xù)冷卻到1394時(shí)，則轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎骄Ц竦?Fe；再冷卻到912時(shí)，又轉(zhuǎn)變成體心立方晶格的-Fe。(體心立方晶格的 HYPERLINK /view/23946.htm 晶胞中，八個(gè)原子處于立方體的角上，一個(gè)原子處于立方體的中心，角上八個(gè)原子與 HYPERLINK /view/2293279.htm 中心原子緊靠。 HYPERLINK /view/1724384.htm 面心立方晶胞，金屬 HYPERLINK /view/21855.htm 原子分布在 HYPERLINK /view/1114453.htm 立方體的

11、八個(gè)角上和六個(gè)面的中心。面中心的原子與該面四個(gè)角上的原子緊靠。)2.1 鐵碳合金(hjn)的基本組織 在鐵碳合金中，鐵和碳互相結(jié)合的方式是：在液態(tài)時(shí)，鐵和碳可以無(wú)限互溶；在固態(tài)時(shí)，碳可溶于鐵中形成(xngchng)固溶體；當(dāng)含碳量超過(guò)固態(tài)溶解度時(shí)，出現(xiàn)化合物（Fe3C），此外還可以形成由固溶體和化合物組成的混合物。（1）鐵素體 碳溶解(rngji)在-Fe中形成的間隙固溶體成為鐵素體，用符號(hào)F（或表示）。由于體心立方晶格的-Fe的晶格間隙很小，所以碳在-Fe中的溶解度很低，在727時(shí)的最大溶碳量為0.0218%，隨著溫度的降低，溶碳量逐漸下降。鐵素體的性能接近于-Fe，具有良好的塑性和韌性，而

12、強(qiáng)度和剛度都較低。（2）奧氏體 碳溶解在-Fe中所形成的間隙固溶體成為奧氏體，用符號(hào)A（或）表示。由于面心立方晶格的-Fe晶格的間隙較大，故溶碳能力較強(qiáng)，在1148時(shí)，溶碳量可達(dá)2.11%，隨著溫度的降低，溶碳量逐漸下降，到727時(shí)為0.77%。奧氏體的強(qiáng)度和硬度都不高，但具有良好的塑性，因此絕大多數(shù)鋼在高溫時(shí)（處于奧氏體狀態(tài)）具有良好的鍛造和軋制工藝性能。（3）滲碳體 滲碳體Cm是鐵和碳的金屬化合物，他的分子式為Fe3C，其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.69%，具有很高的硬度，但塑性很差，是一種脆而硬的組織。（4）珠光體P 它是奧氏體從高溫緩慢冷卻至727以下時(shí)，發(fā)生共析反應(yīng)所形成的鐵素體薄層和滲碳體薄

13、層交替重疊的層狀復(fù)相物。用P表示（5）萊氏體Ld 是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(fnsh)為4.3%的熔體，在1148發(fā)生(fshng)共晶反應(yīng)所形成的奧氏體和滲碳體所組成的共晶體，用Ld表示。繼續(xù)冷卻至727時(shí)，萊氏體內(nèi)(t ni)的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，轉(zhuǎn)變后的萊氏體用Ld表示。萊氏體的力學(xué)性能與滲碳體相似，硬度很高，塑性很差。2.2鐵碳合金狀態(tài)圖分析 橫坐標(biāo)上的任何一點(diǎn),均代表了一種成分的鐵碳合金。圖中的任何一點(diǎn)，表明了某一成分的鐵碳合金在一定溫度下所具有的狀態(tài)或組織。圖中溫度為縱坐標(biāo)，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為橫坐標(biāo)，其左端點(diǎn)是純鐵(Wc0)；右端點(diǎn)是Fe3C(Wc=6.69%)。從圖中可以看出，含碳量越高，鐵素

14、體的量越少而滲碳體的量越多。因而隨著含碳量的增加，鋼的強(qiáng)度、硬度相應(yīng)增加，而塑性、韌性則下降。2.3 鐵碳合金的分類鋼 鋼，一般(ybn)是指碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.11%的鐵碳合金。鋼中除了鐵和碳兩種元素以外，還有由煉鋼原料帶入煉鋼過(guò)程中并殘留下來(lái)的其他常存元素，稱為雜質(zhì)。這些元素對(duì)鋼的性能產(chǎn)生很大影響。 常存(chn cn)元素有硅、錳、硫、磷。（）、錳的影響(yngxing) 煉鋼時(shí)加入錳，能使FeO還原成鐵，從而提高鋼的質(zhì)量。脫氧后殘留在鋼中的錳可溶于鐵素體和滲碳體中，使鋼的強(qiáng)度和硬度提高。錳還可以和硫形成MnS，減輕硫?qū)︿摰挠泻ψ饔谩Ｔ阡撝械暮i量一般為0.25-0.8%，錳屬于有益元素。 （

15、）、硅的影響 硅也是作為脫氧劑而加入鋼中的，硅的脫氧作用比錳還要強(qiáng)。硅大部分溶于鐵素體中，它能提高鋼的強(qiáng)度和硬度，所以硅也是鋼中的有益元素，硅作為雜質(zhì)而存在于鋼中時(shí)，其含量一般不應(yīng)超過(guò)0.4%。（）、硫的影響 硫是鋼中的有害雜質(zhì)元素。它常以FeS的形式存在于鋼中，F(xiàn)eS與鐵形成易熔共晶體，其熔點(diǎn)為985，分布于晶界。當(dāng)鋼在1000-1200 進(jìn)行鍛造時(shí)，由于共晶體溶化而導(dǎo)致鋼材開(kāi)裂，這種現(xiàn)象稱為熱脆。為避免熱脆，鋼中含硫量必須嚴(yán)格控制，應(yīng)小于0.05%。 硫?qū)︿摰暮附右灿胁焕绊?，?huì)導(dǎo)致焊縫熱裂現(xiàn)象，同時(shí)，硫易氧化形成SO2氣體，使得焊縫中產(chǎn)生氣孔。（4）、磷的影響 磷也是鋼中的有害元素，磷在

16、鋼中能溶于鐵素體，使鐵素體的強(qiáng)度、硬度顯著提高，卻使塑性、韌性急劇下降，在低溫時(shí)，這種情況更加(gnji)嚴(yán)重，這種現(xiàn)象稱為冷脆。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制鋼中的含磷量，一般情況含磷量應(yīng)小于0.045%。 （5）、非金屬夾雜(jiz)物鋼中的非金屬夾雜物有氧化物（FeO、 Fe3O4、MnO、SiO2）、硫化物（MnS、FeS）、硅酸鹽等。這些夾雜物是煉鋼時(shí)產(chǎn)生的而未能完全排除在鋼液之上，或是從爐渣、爐體、鑄錠設(shè)備等耐火材料中帶入的。非金屬夾雜物降低鋼的強(qiáng)度(qingd)、塑性，因而夾雜物越少，鋼的質(zhì)量越好。 3.1碳素鋼碳素鋼又稱碳鋼，在工業(yè)上占有很重要的地位。這是由于碳鋼不僅具有較好的機(jī)械性能，良好

17、的工藝性能，而且價(jià)格低廉、品種多樣，能夠滿足各種場(chǎng)合的使用要求，所以約占鋼總產(chǎn)量的90%以上。例如汽車的外殼、車架、車橋等，其中的零部件材料很多采用的是碳素鋼。碳素鋼的分類碳素鋼的分類方法很多，最常見(jiàn)的有以下三種：（1）按鋼中的含碳量分低碳鋼 （c0.6%）按鋼的質(zhì)量分普通鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼和特種鋼按用途分碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼一、 碳素結(jié)構(gòu)鋼（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由代表鋼材屈服點(diǎn)的字母（Q）、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量(zhling)等級(jí)符號(hào)和脫氧方法符號(hào)等四部分按順序組成。規(guī)定牌號(hào)有Q195、Q215、Q235和Q275四種。 這類鋼的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，加上硫、磷等有害元素和其他雜質(zhì)含量

18、較多，故強(qiáng)度不夠高。但塑性、韌性好，焊接性能優(yōu)良，冶煉方便成本低，適合工程(gngchng)用鋼批量大的特點(diǎn)。（2）優(yōu)質(zhì)(yuzh)碳素結(jié)構(gòu)鋼 含碳量0.05-0.9%，有害雜質(zhì)含量很少，通常經(jīng)過(guò)熱處理后可提高機(jī)械性能。 牌號(hào)用兩位數(shù)字表示，數(shù)字代表鋼平均碳的質(zhì)量萬(wàn)分?jǐn)?shù)，如牌號(hào)45表示其平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.45%。較高含Mn量（0.7%1.2%）的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，牌號(hào)后加“Mn”，如45Mn、65Mn等。根據(jù)炭、熱處理和用途的不同，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼還可分為以下三類： 1）滲碳鋼 其c=0.15-0.25%，常用的為20鋼。滲碳鋼屬于低碳鋼，其強(qiáng)度較低，但塑性和韌性較好，切削加工性能和焊接性能優(yōu)

19、良，可直接用來(lái)制造各種受力不大，但要求較高韌性的零件以及焊接件和冷沖件，如拉桿、軸套等。但通常多進(jìn)行表面滲碳處理、淬火和低溫回火處理，以獲得表面硬度高、耐磨、且心部韌性好的“表硬里韌”的性能，適用于要求承受一定沖擊載荷和有摩擦、磨損的機(jī)器零件，如凸輪、滑塊、活塞銷等。 2）調(diào)質(zhì)鋼 c=0.25-0.5% ，常用的為45鋼。屬于中碳鋼，常用牌號(hào)為45、35等。調(diào)質(zhì)鋼多進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，即進(jìn)行淬火和高溫回火處理，已獲得良好的綜合力學(xué)性能等。調(diào)質(zhì)鋼多用于制造較重要的機(jī)器零件，如凸輪軸、曲軸、連桿和齒輪等。3）彈簧鋼 c=0.55-0.9% ，通常(tngchng)多進(jìn)行淬火和中溫回火，以獲得較高的彈性極

20、限。主要用于制造彈簧等各種彈性元件以及易磨損的零件，如車輪等。4）鑄鋼 鑄鋼是將熔化的鋼水直接澆注到鑄型中去，冷卻后即獲得零件毛坯（或零件）的一種鋼材。鑄鋼的牌號(hào)(piho)有ZG200-400、ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570和ZG340-640五種。其中代號(hào)ZG表示鑄鋼，代號(hào)后面的兩組數(shù)字表示屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度的值，單位均為MPa。二、碳素工具鋼碳素工具鋼是用于制造刃具、模具和量具的鋼。它應(yīng)滿足刀具在硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性等方面的要求。例如在金屬切削過(guò)程中，隨溫度的升高，機(jī)床刀具不僅要求在常溫時(shí)具有高的硬度，而且(r qi)要求在高溫時(shí)仍保持切削所需硬度的性能，即

21、熱硬性。 碳素工具鋼的牌號(hào)用“T”加數(shù)字表示?！癟”為“碳”字的漢語(yǔ)拼音字首，數(shù)字表示平均含碳量的千分?jǐn)?shù)，牌號(hào)末尾的字母A表示高級(jí)優(yōu)質(zhì)。例如T9表示平均含碳量為0.9%的碳素工具鋼。 由于碳素工具鋼的熱硬性較差，熱處理變形較大，僅適用于制造不太精密的模具、木工工具盒金屬切削的低速手用工具（銼刀、鋸條、手用絲錐）等。3.2 合金鋼在碳鋼的基礎(chǔ)上，加入某些合金元素而得到的鋼，常用的合金元素有Si、Mn、Cr、Ni等。 與碳素鋼相比，熱處理性能較好，力學(xué)性能指標(biāo)更高，還能滿足某些特殊性能要求。但有些合金鋼的冶煉、加工比較困難，經(jīng)濟(jì)差。所以，要合理地使用合金鋼，使之既能保證使用性能要求，又可產(chǎn)生良好的

22、經(jīng)濟(jì)效益。合金鋼可分為合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼和特殊性能鋼。合金結(jié)構(gòu)鋼（1）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620、Q690八種。 它們都是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)(jch)上加入少量的不同合金元素兒得到的低碳、低合金的鋼種，其力學(xué)性能(xngnng)較相應(yīng)的碳素結(jié)構(gòu)鋼有明顯的提高，并且具有良好的塑性、韌性、耐蝕性和焊接性能，故廣泛應(yīng)用于各種重要的工程結(jié)構(gòu)。（2）低合金鑄鋼(zh n) 主要用于一般碳素結(jié)構(gòu)鋼不能滿足使用要求的工程與結(jié)構(gòu)的鑄件。牌號(hào)ZG（鑄鋼）+D（低合金）+屈服點(diǎn)數(shù)值、抗拉強(qiáng)度值。 如ZGD270-480、ZGD290-510等共八種

23、。（3）合金結(jié)構(gòu)鋼 牌號(hào)用“數(shù)字+合金元素符號(hào)+數(shù)字”的方法來(lái)表示。 前面的數(shù)字表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬(wàn)分?jǐn)?shù)，合金元素后面的數(shù)字表示該元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百分?jǐn)?shù)。當(dāng)平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于1.5%時(shí)，僅標(biāo)出元素符號(hào)，如60Si2Mn表示碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%，硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%，錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1.5%。（4）專用合金結(jié)構(gòu)鋼 滾動(dòng)軸承鋼是專門用于制造滾動(dòng)軸承內(nèi)、外套圈和滾動(dòng)體的合金結(jié)構(gòu)鋼。中小型軸承多采用GCr15（或GCr15）制造，平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)1.0%，鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%。 牌號(hào)中的“G”是滾動(dòng)軸承鋼的代號(hào)，“ZG”為鑄造滾動(dòng)軸承鋼。合金工具鋼 合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元素（S

24、i、Mn、Cr、W、V等）制成的，由于合金元素的加入，提高了材料的熱硬性，改善了熱處理性能。合金工具鋼常用來(lái)制造各種量具、模具或切削工具。 牌號(hào)的前一位數(shù)字表示鋼中的碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)（用千分之幾表示）；若碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%時(shí)，一般不標(biāo)出。合金元素符號(hào)后的數(shù)字表示該元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)，若合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1.5%，一般不標(biāo)出。例如：9SiCr9表示(biosh)平均含碳量為0.9%左右，Si和Cr后無(wú)數(shù)字表示該元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.5%以下。機(jī)床切削(qixio)加工的刀具常用高速鋼制造。高速鋼是一種含鎢、鉻、釩等合金元素較多的合金工具鋼。它有很高的熱硬性，當(dāng)切削溫度高達(dá)550左右(zu

25、yu)時(shí)，硬度仍無(wú)明顯下降。高速鋼具備足夠的強(qiáng)度和韌性，可以承受較大的沖擊和振動(dòng)。此外，高速鋼還具有良好的熱處理性能和耐磨性能。常用的高速鋼牌號(hào)有W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2等。特殊性能鋼 特殊性能鋼是一種含有較多合金元素，并具有某些特殊物理性能和化學(xué)性能的鋼。常用的有不銹鋼、耐熱鋼及軟磁鋼。 不銹鋼中主要的合金元素是鉻和鎳，并具有良好的耐蝕不銹性能，適用于制造化工設(shè)備、醫(yī)療器械等。常用的不銹鋼友1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9Ti等。耐熱鋼是在高溫下不發(fā)生氧化并具有較高強(qiáng)度的鋼，適用于制造在高溫條件下工作的零件。 軟磁鋼又名硅片鋼，它是在鋼中加入硅并軋制而成的薄片狀材料。具有

26、很好的 磁性。鋼的熱處理 鋼的熱處理是將鋼在固體狀態(tài)下通過(guò)加熱、保溫和以不同的方式冷卻，來(lái)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。4.1普通熱處理退火 定義：將金屬加熱到適當(dāng)溫度（應(yīng)根據(jù)工件的鋼號(hào)，熱處理的目的等因素確定），保持一段時(shí)間，然后(rnhu)緩慢冷卻（一般是隨爐冷卻，簡(jiǎn)稱爐冷）的一種金屬熱處理工藝。 退火的目的：(1)降低硬度，改善切削加工性； (2)消除(xioch)殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減少變形與裂紋傾向； (3)細(xì)化晶粒，調(diào)整組織，消除組織缺陷。正火正火是將工件加熱至一定溫度后，保溫一段時(shí)間后，從爐中取出在空氣中或噴水、噴霧或吹風(fēng)冷卻的金屬熱處理工藝。其目的(md

27、)是在于使晶粒細(xì)化和碳化物分布均勻化。 與退火相比，正火后材料的硬度、強(qiáng)度、韌性都高于退火，且操作簡(jiǎn)便、周期短、成本低。淬火 淬火是將工件加熱到臨界溫度以上的某一溫度，保溫一定時(shí)間后，然后在水、鹽水或油中急劇冷卻的一種熱處理工藝。 淬火的目的是提高鋼的硬度和耐磨性?；鼗?回火是把淬火后的工件重新加熱到臨界溫度以下的某一溫度，保溫后再以適當(dāng)冷卻速度冷卻到室溫的一種熱處理工藝。 回火的目的是降低淬火鋼的脆性，提高韌性；穩(wěn)定組織和尺寸，使工件在使用過(guò)程中不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變和形狀、尺寸的變化；消除內(nèi)應(yīng)力，防止工件在使用過(guò)程中的變形和開(kāi)裂傾向；調(diào)整硬度，以獲得優(yōu)良的力學(xué)性能和使用性能。4.2表面熱處理 表面

28、熱處理是對(duì)工件表面進(jìn)行強(qiáng)化的金屬(jnsh)熱處理工藝。 它不改變零件心部的組織和性能(xngnng)，廣泛用于既要求表層具有高的耐磨性、抗疲勞強(qiáng)度和較大的沖擊載荷，又要求整體具有良好的塑性和韌性的零件，如曲軸、凸輪軸、傳動(dòng)齒輪等。表面熱處理可分為(fn wi)表面淬火和化學(xué)熱處理兩大類。 1表面淬火 僅改變表面組織而不改變表面成分。2化學(xué)熱處理 同時(shí)改變表面成分和組織。 是指將零件放入一定溫度的活性介質(zhì)中，使一種或幾種元素滲入零件表面，以改變表層的化學(xué)成分、組織和性能的一種表面熱處理工藝。鑄鐵及有色金屬在鐵碳相圖中，Wc為2.11%-6.69%的鐵碳合金稱為白口鑄鐵，其中的碳極大的部分是以滲

29、碳體形式存在，這類鑄鐵由于硬而脆，很難進(jìn)行切削加工，因此很少直接用來(lái)制造及其零件，實(shí)用價(jià)值不大。實(shí)際上，在鑄鐵中的碳，如果經(jīng)過(guò)石墨化過(guò)程，就可以以石墨的形式存在。石墨化的鑄鐵中的碳以石墨形式存在，加之其中的硫、磷及其他雜質(zhì)的含量較高，所以與鋼相比，它的力學(xué)性能較低，但它具有優(yōu)良的鑄造性能和切削加工性能以及耐壓、耐磨和減震性能，并且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，因此在工程中得到廣泛的應(yīng)用。這類鑄鐵按石墨的形態(tài)不同，又可分為灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵和蠕墨鑄鐵。這里只介紹應(yīng)用最多的灰鑄鐵和球墨鑄鐵。5.1鑄鐵一、灰鑄鐵灰口鑄鐵中的碳全部或大部分以片狀石墨形態(tài)存在，其斷口呈暗灰色，故稱灰鑄。其機(jī)械性能雖不如鋼，如抗拉強(qiáng)度較低，塑性和韌性很差，是一種典型的脆性材料，但因石墨的存在帶來(lái)一些優(yōu)點(diǎn)，例如，吸振性；石墨能起潤(rùn)滑作用，能提高耐磨性和可切削性；有良好的鑄造性能，收縮小，不容易產(chǎn)生鑄造缺陷，是應(yīng)用最廣的鑄造金屬。牌號(hào)(piho)有HT100、HT150等六種?！癏T”為灰鑄鐵的代號(hào)，后面(hu mian)的數(shù)字表示其抗拉強(qiáng)度值（MPa）。二、 球墨鑄鐵(qim-zhti) 灰鑄鐵中的石墨是片狀的。如果在鐵水澆注之前加入球化劑，進(jìn)行球化處理，則石墨呈球狀，這就是球墨