機(jī)械設(shè)計(jì)中材料的選材及熱處理課件

2022/12/221機(jī)械設(shè)計(jì)中常用材料的使用及熱處理選擇

武漢元豐汽車零部件有限公司2022/12/171機(jī)械設(shè)計(jì)中常用材料的使用及熱處理選擇武2022/12/222黑色金屬有色金屬鑄鐵鋼金屬材料常用工程材料鋁合金銅合金非金屬材料橡膠塑料……工程材料分類：2022/12/172黑色金屬有色金屬鑄鐵鋼金屬材料常用工程2022/12/223鑄鐵鑄鐵和鋼都是鐵碳合金，它們的區(qū)別主要在于含碳量的不同。含碳量小于2％的鐵碳合金稱為鋼，含碳量大于2％的稱為鑄鐵。

鑄鐵具有適當(dāng)?shù)囊兹坌裕己玫囊簯B(tài)流動(dòng)性，因而可鑄成形狀復(fù)雜的零件。此外，它的減震性、耐磨性、切削性（指灰鑄鐵）均較好且成本低廉，因此在機(jī)械制造中應(yīng)用甚廣。2022/12/173鑄鐵鑄鐵和鋼都是鐵碳合金，它們2022/12/224

性能：（與鋼相比）強(qiáng)度、塑性低（石墨對(duì)基體有割裂作用）抗壓強(qiáng)度不低減震性好（機(jī)器運(yùn)動(dòng)時(shí)，有減震性好）耐磨性好（碳含量高，硬度高，石墨：軟，可作為潤(rùn)滑劑）加工性好成本低鑄鐵2022/12/174鑄鐵2022/12/225灰口鑄鐵：碳以片狀石墨形式存在，斷口呈暗灰色可鍛鑄鐵：團(tuán)絮狀石墨，塑性很低，不能鍛造，只有鋼能鍛造，鑄鐵不能鍛造，經(jīng)過兩個(gè)生產(chǎn)過程制得的，首先制得白口鐵鑄件，然后再經(jīng)石墨化退火而最終制得可鍛鑄鐵球墨鑄鐵：球狀石墨白口鑄鐵：一般液體鐵水冷卻下來，發(fā)生石墨化，變成石墨，若冷的太快，變不成石墨，而是作為滲碳體保存下來，白口鑄鐵很硬，沒有用，要避免出現(xiàn)合金鑄鐵：在鑄鐵中加入數(shù)量不等的合金元素，從而改善鑄鐵的物理、化學(xué)和力學(xué)性能，如耐磨性、耐蝕性和耐熱性根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形式及石墨的形態(tài)，可將鑄鐵分類：2022/12/175灰口鑄鐵：碳以片狀石墨形式存在，斷口呈2022/12/226常用鑄鐵（其中灰鑄鐵應(yīng)用最廣，球墨鑄鐵次之）片狀石墨鑄鐵的性能，但片狀石墨對(duì)基體的分割作用，和引起應(yīng)力集中效應(yīng)，故其抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于鋼，其強(qiáng)度、塑性低。鑄造性能好(灰鑄鐵含碳量高，熔點(diǎn)比鋼低)，成本最低（冷卻下來后直接就可得到）牌號(hào)：HT250（HT：灰鐵的漢語拼音首字母，250代表抗拉強(qiáng)度值）成分（HT250）

：碳含量：2.9％～3.5％，硅含量：1.4％～2.1％錳含量：0.7％～1.1％，硫含量≤0.15％，磷含量≤0.12％常用熱處理去應(yīng)力退火：加工前進(jìn)行，人工時(shí)效處理高溫退火：降低硬度，使?jié)B碳體分解成鐵和石墨表面淬火：提高表面耐磨性灰口鑄鐵：制動(dòng)盤（HT250，190-230HBS）2022/12/176常用鑄鐵（其中灰鑄鐵應(yīng)用最廣，球墨鑄鐵2022/12/227牌號(hào)HT100HT150HT200HT250HT300HT350性能強(qiáng)度→切削加工性←表面粗糙度→耐熱疲勞性←高溫強(qiáng)度→減震性←彈行模量→對(duì)缺口敏感程度←耐磨性→鑄造工藝性←2022/12/177牌號(hào)HT100HT150HT200HT2022/12/228液體鐵水經(jīng)過球化處理，石墨呈球狀分布于基體中

性能：強(qiáng)度、塑性高（與灰口鑄鐵相比）

牌號(hào)：QT500－7（QT：球鐵的漢語拼音首字母，500代表最低抗拉強(qiáng)度值，7代表最低延伸率值）成分（QT500－7）：碳含量：3.6％～3.8％，硅含量：2.5％～2.9％錳含量≤0.6%

，硫含量≤0.025％，磷含量≤0.08％熱處理

退火：降低應(yīng)力，表面白口鑄鐵消除，變成灰口鑄鐵或球墨正火：得到以珠光體為主的基體組織淬火＋回火：得到回火馬氏體、回火托氏體或回火索氏體組織球墨鑄鐵：卡鉗（QT600-3，190-240HBS）支架（QT500-7，180-240HBS）2022/12/178液體鐵水經(jīng)過球化處理，石墨呈球狀分布于2022/12/229牌號(hào)QT400-18QT400-15QT450-10QT500-7QT600-3QT700-2性能抗拉強(qiáng)度→伸長(zhǎng)率←彈行模量→硬度→沖擊韌度←減震性←疲勞極限→熱疲勞抗力←耐磨性→可加工性←2022/12/179牌號(hào)QT400-18QT400-15Q2022/12/2210鋼鋼具有高的強(qiáng)度、韌性和塑性，并可用熱處理方法改善其力學(xué)性能和加工性能。鋼制零件的毛坯可用鍛造、沖壓、焊接或鑄造等方法取得，因此其應(yīng)用極為廣泛。2022/12/1710鋼2022/12/2211鋼的分類及牌號(hào)按照化學(xué)成分，鋼又可分為碳素鋼和合金鋼a、碳素鋼（簡(jiǎn)稱碳鋼，由于鋼碳鋼具有較好的力學(xué)性能和工藝性能，并且產(chǎn)量大，價(jià)格較低，使它成為機(jī)械工程上應(yīng)用最廣泛的金屬材料）

按碳含量的多少分為低碳鋼：Wc≤0.3中碳鋼：Wc＝0.3％～0.6％高碳鋼：Wc>0.6％2022/12/1711鋼的分類及牌號(hào)按照化學(xué)成分，鋼又可2022/12/2212低碳鋼：塑性、韌性好，大型支架結(jié)構(gòu)、橋梁中碳鋼：綜合機(jī)械性能好，受力復(fù)雜的機(jī)器零件高碳鋼：硬度高，工具、耐磨零件碳素鋼的性質(zhì)主要取決于含碳量，含碳量越高則鋼的強(qiáng)度越高，但塑性越低a、碳素鋼2022/12/1712低碳鋼：塑性、韌性好，大型支架結(jié)構(gòu)、2022/12/2213b、合金鋼

由于現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)力學(xué)性能和物理、化學(xué)性能提出了更高的要求，碳鋼雖然經(jīng)過熱處理，也不能滿足要求，從而就發(fā)展了合金鋼，合金鋼就是為了改善和提高碳鋼的性能或使之獲得某些特殊性能，在碳鋼的基礎(chǔ)上，特意的加入某些合金元素而得到的多元的以鐵為基的合金。

合金鋼的優(yōu)良性能不僅取決于化學(xué)成分，而且在更大程度上取決于適當(dāng)?shù)臒崽幚?022/12/1713b、合金鋼由于現(xiàn)代工業(yè)2022/12/2214a、結(jié)構(gòu)鋼：大型結(jié)構(gòu)和機(jī)器零件b、工具鋼：工具、模具、量具c、特殊性能鋼：不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼2、按用途分大平墊（1Cr13）2022/12/17142、按用途分大平墊（1Cr13）2022/12/2215a、普通鋼b、優(yōu)質(zhì)鋼c、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼3、按質(zhì)量分分類方法比較多，按習(xí)慣叫即可，如45＃鋼可被稱為中碳鋼、結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)鋼

按S、P的含量分的，S、P含量越多，脆性越大，質(zhì)量也就越差高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：S、P去的特別好2022/12/17153、按質(zhì)量分分類方法比較多，按習(xí)慣叫2022/12/22164、牌號(hào)⑴普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：用Q＋數(shù)字（屈服強(qiáng)度數(shù)值）表示⑵優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：用鋼中平均碳含量分?jǐn)?shù)的兩位數(shù)字表示，單位為萬分之幾，也就是說用碳含量萬分之幾表示⑶碳素工具鋼：T＋數(shù)字，在鋼號(hào)前加T（碳的漢語拼音字頭），數(shù)字：鋼號(hào)用平均碳含量的千分?jǐn)?shù)的數(shù)字表示（千分之幾）

T8表示平均碳含量為0.8％（千分之八）的碳素工具鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)則在鋼號(hào)后加A，如T10A

2022/12/17164、牌號(hào)⑴普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：用Q＋數(shù)字2022/12/2217⑷合金結(jié)構(gòu)鋼：數(shù)字＋元素＋數(shù)字表示4、牌號(hào)如：60Si2Mn（60：碳含量的萬分之幾，即0.6％；Si、Mn：合金元素；2：表示前邊合金元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)，當(dāng)含量≥1.5%時(shí)，是四舍五入后的數(shù)字，當(dāng)<1.5％時(shí)，數(shù)字省略）⑸合金工具鋼：數(shù)字＋合金元素＋數(shù)字

如：9CrSi(9：碳含量的千分之幾即0.9％，當(dāng)碳含量≥1時(shí)，此數(shù)字省略；Cr、Si含量都小于1.5％)⑹滾動(dòng)軸承鋼：GCr＋數(shù)字（G：滾；數(shù)字：Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分之幾）2022/12/1717⑷合金結(jié)構(gòu)鋼：數(shù)字＋元素＋數(shù)字表示42022/12/22184、牌號(hào)數(shù)字：碳含量以千分之幾表示，當(dāng)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.03％及≤0.08％時(shí)，分別以00及0表示⑺特殊性能鋼：數(shù)字＋合金元素＋數(shù)字⑻鑄鋼：ZG＋數(shù)字＋數(shù)字（前邊數(shù)字表示屈服強(qiáng)度值，后邊數(shù)字表示抗拉強(qiáng)度值）如：ZG270-5002022/12/17184、牌號(hào)⑺特殊性能鋼：數(shù)字＋合金元素2022/12/2219結(jié)構(gòu)鋼㈠普通結(jié)構(gòu)鋼

普通碳素結(jié)構(gòu)鋼1、普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：碳含量是在0.06％～0.38％，雜質(zhì)比較多，但價(jià)格便宜，成本低，適用于要求不高的機(jī)械零件和工程構(gòu)件如壓板（Q235A→30）、推動(dòng)板（Q235A）普通低合金結(jié)構(gòu)鋼2022/12/1719結(jié)構(gòu)鋼㈠普通結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼1、2022/12/22202、普通合金結(jié)構(gòu)鋼㈠普通結(jié)構(gòu)鋼

a、成分特點(diǎn)：低碳（C％<0.2％）、低合金、＋Mn（以Mn為主加元素，因?yàn)殄i的資源豐富，強(qiáng)化鐵素體的效果明顯，能降低鋼的冷脆溫度，另外，加錳后還使組織中的珠光體含量增加，以而進(jìn)一步提高強(qiáng)度）b、典型鋼號(hào)：16Mn（16：萬分之幾，Mn含量<1.5％，數(shù)字省略）碳含量很低，只有0.16％c、性能：①塑性、韌性號(hào)（低碳）②強(qiáng)度高（與沒加合金元素的低碳鋼相比，高30％～50％，但不要與45＃鋼相比）③焊接性好（焊接最麻煩的是斷裂，應(yīng)力大，但是塑性、韌性好的材料不易開裂）④大型結(jié)構(gòu)、橋梁（不易斷裂，有以上特點(diǎn)，價(jià)格也低，工藝很成熟）2022/12/17202、普通合金結(jié)構(gòu)鋼㈠普通結(jié)構(gòu)鋼a、成2022/12/2221㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼

硫、磷含量較低，非金屬夾雜物也較少，強(qiáng)度、塑性、韌性均比普通碳素結(jié)構(gòu)鋼好，常用于制造較重要的零件

如齒輪(Q235A→45)，支點(diǎn)圓柱（45→

40Cr）應(yīng)用最廣泛的是45鋼（也被稱為外能鋼），經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，可獲得良好的綜合力學(xué)性能

1、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

2022/12/1721㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼硫、磷2022/12/2222㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼2、滲碳鋼

成分特點(diǎn)：低碳（碳含量很低，屬于低碳鋼）

作用：①?gòu)?qiáng)化②提高淬透性性能：心部韌性好，表面硬度特別高

應(yīng)用：受沖擊同時(shí)要表面高硬度、高耐磨性的零件

壓力臂（20CrMnTi），大滾針副托架（15CrMo）

2022/12/1722㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼2、滲碳鋼成分特點(diǎn)：低2022/12/2223㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼3、調(diào)質(zhì)鋼

淬火＋高溫回火

后獲得綜合機(jī)械性能，即強(qiáng)度與韌性的配合應(yīng)用：受力復(fù)雜的重要零件，最普通的調(diào)質(zhì)鋼為35，40，45，但由于熱處理后變形大，實(shí)際都加合金元素，隨合金量增加強(qiáng)度增加，順序?yàn)?0→40Cr→40CrNi→40CrNiMo為提高某些部位耐磨性，通常要局部高頻淬火或表面氮化；需提高表面疲勞抗力，有時(shí)要進(jìn)行噴丸處理主軸（40Cr，260-300HBS,表面離子氮化）長(zhǎng)導(dǎo)套（45，260-300HBS，高頻淬火）

2022/12/1723㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼3、調(diào)質(zhì)鋼淬火＋高溫回2022/12/2224㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼3、調(diào)質(zhì)鋼

35CrMo，調(diào)質(zhì)后，具有高的靜強(qiáng)度、沖擊韌度和較高的疲勞強(qiáng)度42CrMo，與35CrMo性能相近，強(qiáng)度和淬透性更好調(diào)整六方頭（35CrMo，淬火50-55）轉(zhuǎn)向節(jié)（42CrMo與40Cr）

2022/12/1724㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼3、調(diào)質(zhì)鋼35CrMo2022/12/2225㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼4、彈簧鋼碳含量：0.6％～0.9％

最普通彈簧鋼是Mn系列和Cr系列

Mn系列選擇原則65Mn→60Si2Mn→55SiMnMoVNbCr系列選擇原則50CrMn→50CrV→50CrMnV淬火＋中溫回火，獲得高彈性和高韌性，通常需要進(jìn)行噴丸處理獲得表面壓應(yīng)力彈簧有大有小，制作方式也不一樣，主要有兩種：冷成型和熱成型

2022/12/1725㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼4、彈簧鋼碳含量：0.62022/12/2226㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼彈簧鋼的特性基準(zhǔn)座擋圈（65Mn），回位彈簧、波形彈簧（60Si2Mn）大小扭簧（60Si2Mn→

70）

高碳鋼如65，70，85，經(jīng)熱處理和冷拔硬化后，可得較高強(qiáng)度和適當(dāng)韌性塑性，淬透性差只適用較小尺寸彈簧65Mn，熱處理后，綜合性能優(yōu)于碳鋼60Si2Mn，Si與Mn提高彈性極限、屈強(qiáng)比、淬透性和抗松弛穩(wěn)定性2022/12/1726㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼彈簧鋼的特性基準(zhǔn)座擋圈（2022/12/2227㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼4、滾動(dòng)軸承鋼有高而均勻的硬度、提高耐磨性

有高的接觸疲勞強(qiáng)度和彈性極限

滾針（GCr15

）2022/12/1727㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼4、滾動(dòng)軸承鋼有高而均勻2022/12/2228銅合金-銅鋅合金，并含有少量的錳、鋁、鎳特點(diǎn)：具有良好的塑性和液態(tài)流動(dòng)性。青銅合金還具有良好的減摩性和抗腐蝕性。青銅黃銅軸承合金（巴氏合金）-含錫青銅、不含錫青銅軸套，襯套（巴氏合金）有色金屬2022/12/1728銅合金-銅鋅合金，并含有少量的錳、鋁2022/12/2229高分子材料復(fù)合材料陶瓷--塑料、橡膠、合成纖維。--強(qiáng)度高、彈性模量大、質(zhì)量輕。非金屬材料--強(qiáng)度高、彈性模量大、質(zhì)量輕。塑料--塑料的比重小，易于制成形狀復(fù)雜的零件，而且各種不同塑料具有不同的特點(diǎn)，如耐蝕性、絕熱性、絕緣性、減摩性、摩擦系數(shù)大等，所以近年來在機(jī)械制造中其應(yīng)用日益廣泛。2022/12/1729高分子材料復(fù)合材料陶瓷--塑料、橡2022/12/2230橡膠--橡膠富于彈性，能吸收較多的沖擊能量。常用作聯(lián)軸器或減震器的彈性元件、帶傳動(dòng)的膠帶等。硬橡膠可用于制造用水潤(rùn)滑的軸承襯。螺桿防塵罩（DF6454）非金屬材料2022/12/1730橡膠--橡膠富于彈性，能吸收較多的沖2022/12/2231非金屬材料

復(fù)合材料

克服了高分子材料和陶瓷材料的不足，綜合了各種不同材料的優(yōu)良性能，具有高的比強(qiáng)度、比剛度、抗疲勞、減振、耐磨性能優(yōu)良等特點(diǎn)。尤其是金屬基復(fù)合材料，從力學(xué)性能角度看，可能是最理想的機(jī)械工程材料。但復(fù)合材料價(jià)格昂貴，除在航天航空、船舶、武器裝備等國(guó)防工業(yè)中的重要結(jié)構(gòu)件上應(yīng)用外，在一般的民用工業(yè)上應(yīng)用有限。但應(yīng)注意的是，隨著復(fù)合材料的生產(chǎn)成本降低，其應(yīng)用潛力巨大、前景極其廣闊。

剎車片（M432A)2022/12/1731非金屬材料復(fù)合材料2022/12/2232陶瓷材料硬而脆、加工性能差，也不能用作重要的受力零件；目前主要應(yīng)用領(lǐng)域是建筑陶瓷和功能材料。陶瓷材料具有高熱硬性及化學(xué)穩(wěn)定性，可用作耐熱、耐磨、耐蝕的零件，如燃燒器噴嘴、刀具與模具、石油化工容器等。由于陶瓷功能材料具有極其廣闊的應(yīng)用前景，在高新技術(shù)產(chǎn)品中占據(jù)重要地位，故有人認(rèn)為21世紀(jì)是“第二個(gè)石器時(shí)代”。陶瓷作為結(jié)構(gòu)材料，目前尚處開發(fā)應(yīng)用階段。

非金屬材料陶瓷材料2022/12/1732陶瓷材料硬而脆、加工性能差，也不能用2022/12/2233普通熱處理：退火、正火、淬火、回火

表面熱處理：滲碳、滲氮、高頻淬火鋼的熱處理

在鑄造、壓力加工和焊接成形過程中，不可避免地存在組織缺陷。對(duì)金屬材料進(jìn)行熱處理主要源于提高其綜合機(jī)械性能，符合材料在設(shè)計(jì)和制備過程中所遵循的“成分－組織－性能”的原則。

熱處理是將金屬材料以一定的速度加熱到預(yù)定溫度并保持預(yù)定的時(shí)間，再以預(yù)定的冷卻速度進(jìn)行冷卻的綜合工藝方法。2022/12/1733普通熱處理：退火、正火、淬火、回火2022/12/2234鋼的退火加熱－保溫－緩冷（隨爐冷卻）

退火1、去應(yīng)力（應(yīng)力存在，使材料本身性能下降）2、調(diào)整內(nèi)部組織（最大目的，使之變成均勻細(xì)小的組織）3、改善切削加工性能（鑄件、鍛件冷卻下來后，表面硬度太高，不易切削加工，首先熱處理，緩冷，表面硬度就會(huì)下降）

目的：2022/12/1734鋼的退火加熱－保溫－緩冷（隨爐冷卻2022/12/2235①完全退火目的：a、使熱加工造成的粗大、不均勻的組織細(xì)化b、降低硬度，改善切削加工性能②等溫退火目的及加熱過程與完全退火相同，但組織轉(zhuǎn)變?nèi)菀卓刂脾矍蚧嘶鹉康模篴、為以后的熱處理作組織準(zhǔn)備

b、降低硬度，改善切削加工性能④去應(yīng)力退火目的：消除殘余應(yīng)力（不改變組織，只是去應(yīng)力，因此加熱溫度很低）⑤再結(jié)晶退火：目的：消除加工硬化的影響，不想讓它加工硬化，加熱后發(fā)生再結(jié)晶，性能回復(fù)到加工硬化前

鋼的常用退火工藝2022/12/1735①完全退火目的：a、使熱加工造成的2022/12/2236鋼的正火加熱－保溫－空冷（冷卻速度比退火快一些）

正火與退火一樣，只是第三個(gè)不同：退火是讓它硬度↓而正火是當(dāng)材料表面太軟時(shí)，讓它變硬一些目的：2022/12/1736鋼的正火加熱－保溫－空冷（冷卻2022/12/2237①冷卻速度快，晶粒細(xì)小，強(qiáng)度、硬度更好②可以作為最終熱處理（一些重要零件，要先預(yù)先熱處理，再最終熱處理，但有些零件，受力不大而且不非常重要，可把正火作為組中熱處理③效率高（不用占用爐子，快）對(duì)所有零件的預(yù)先熱處理，能正火不退火區(qū)別（與退火相比）40Cr：退火σb/MPa:656正火σb/MPa:7542022/12/1737①冷卻速度快，晶粒細(xì)小，強(qiáng)度、硬度更2022/12/2238淬火目的：1、獲得硬、脆的馬氏體2、得到優(yōu)異的力學(xué)性能淬火的必要性

經(jīng)過退火或正火的工件只能獲得一般的強(qiáng)度和硬度，對(duì)于許多需要高強(qiáng)度、高耐磨條件下工作的零件則必須淬火與回火處理。（所有重要機(jī)器零件都要進(jìn)行淬火處理，退火、正火為它所準(zhǔn)備）2022/12/1738淬火目的：1、獲得硬、脆的馬氏體2、2022/12/2239淬透性與淬硬性

鋼的淬透性大小通常用規(guī)定條件下淬火獲得淬透層的深度（又稱有效淬硬深度）的距離作為淬透層深度。鋼的淬硬性指淬火后馬氏體所能達(dá)到的最高硬度，淬硬性主要決定于馬氏體的碳含量。

2022/12/1739淬透性與淬硬性鋼的淬透性大小通常用2022/12/2240（1）淬透性大的件易淬透，組織和性能均勻一致；（2）淬火性大的工件在淬火時(shí)，可選用冷卻能力較小的淬火介質(zhì)以減小淬火應(yīng)力。（3）對(duì)受力大而復(fù)雜的工件，為確保組織性能均勻一致，可選用淬透性大的鋼。（4）當(dāng)要求工件表面硬度高，而心部韌性好時(shí)，可選用低淬透性鋼。淬透性的應(yīng)用：（45與40Cr）

2022/12/1740（1）淬透性大的件易淬透，組織和性能2022/12/2241常用淬火冷卻方法

為了保證獲得所需淬火組織，又要防止變形和開裂，必須采用已有的淬火介質(zhì)再配以各種冷卻方法才能解決。通常的淬火方法包括單液淬火、雙液淬火、分級(jí)淬火和等溫淬火等，如圖所示。2022/12/1741常用淬火冷卻方法為了保證獲得所2022/12/2242回火所有的鋼淬火后立即回火處理（回火一定在淬火后進(jìn)行）去除淬火應(yīng)力

得到所需的組織和性能

淬火鋼件經(jīng)回火可以減少或消除淬火應(yīng)力，穩(wěn)定組織，提高鋼的塑性和韌性，從而使鋼的強(qiáng)度、硬度和塑性、韌性得到適當(dāng)配合，以滿足不同工件的性能要求。2022/12/1742回火所有的鋼淬火后立即回火處理（回火2022/12/2243

回火的目的是降低應(yīng)力和脆性，獲得回火馬氏體組織，使鋼具有高的硬度、強(qiáng)度和耐磨性。低溫回火一般用來處理要求高硬度和高耐磨性的工件，如刀具、量具、滾動(dòng)軸承和滲碳件等。（HRC≥60）回火的種類1）低溫回火（150～250℃）2022/12/1743回火的目的是降低應(yīng)力和脆性，2022/12/22442）中溫回火（350～500℃）

回火的目的是獲得回火屈氏體，具備高的彈性極限和韌性，并保持一定的硬度，主要用于各種彈簧，鍛模、壓鑄模等模具。（35≤HRC≤45）

回火的種類2022/12/17442）中溫回火（350～500℃）2022/12/2245回火的種類3）高溫回火（500～650℃）

回火的目的是具備良好的綜合機(jī)械性能（較高的強(qiáng)度、塑性、韌性），得到回火索氏體組織。一般把淬火加高溫回火的熱處理稱為“調(diào)質(zhì)處理”。（28≤HRC≤33）

2022/12/1745回火的種類3）高溫回火（500～652022/12/2246同樣的產(chǎn)品，工藝不同，達(dá)到的效果也不同，不同熱處理可達(dá)到不同目的主動(dòng)轉(zhuǎn)軸用擋圈（65Mn，低溫回火，47-54HRC）壓力臂保持架（65Mn，淬火38-44HRC）調(diào)整套用卡簧（65Mn）

鋼的熱處理小結(jié)鋼鐵材料熱處理通過加熱、保溫和冷卻方式借以改變合金的組織與性能，強(qiáng)韌化的兩個(gè)重要途徑之一。2022/12/1746同樣的產(chǎn)品，工藝不同，達(dá)到的效果也不2022/12/2247表面熱處理常見方法如果需要由表面到心部具有不同的性能，通常采用表面熱處理鋼的感應(yīng)表面淬火利用電磁感應(yīng)原理，表層感應(yīng)電流密度大，溫度高；心部幾乎不受熱。將工件表面快速加熱到淬火溫度，然后迅速冷卻，僅使表面層獲得淬火組織，而心部仍保持淬火前組織。電流頻率越高淬透層越薄調(diào)整套（40Cr高頻淬火）

2022/12/1747表面熱處理常見方法如果需要由表2022/12/2248①淬火溫度高于一般淬火溫度。②淬火后馬氏體晶粒細(xì)化，表層硬度比普通淬火高2～3HRC。③表層存在很大的殘余壓應(yīng)力。④不易產(chǎn)生變形和氧化脫碳。⑤易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化。感應(yīng)加熱淬火后，為了減小淬火應(yīng)力和降低脆性，需進(jìn)行170～200℃低溫回火。

感應(yīng)加熱表面淬火的特點(diǎn)：2022/12/1748①淬火溫度高于一般淬火溫度。感應(yīng)加2022/12/2249其目的是通過滲碳及隨后的淬火和低溫回火，使表面獲得高碳回火馬氏體，具有高硬度、耐磨性和抗疲勞性能；而心部為低碳回火馬氏體或索氏體，具有一定的強(qiáng)度和良好的韌性配合。鋼的滲碳大滾針副托架（15CrMo,滲碳0.25-0.55mm,668-850HV1，淬火）2022/12/1749其目的是通過滲碳及隨后的淬火和低溫回2022/12/2250滲碳方法有氣體滲碳、固體滲碳和液體滲碳。目前廣泛應(yīng)用的是氣體滲碳法。常用于滲碳的鋼為低碳鋼和低碳合金鋼，如15、20、20Cr、20CrMnTi、12CrNi3等。滲碳后的熱處理方法有：直接淬火法、一次淬火法和二次淬火法。鋼的滲碳2022/12/1750滲碳方法有氣體滲碳、固體滲碳和液體滲2022/12/2251鋼的滲氮

滲氮俗稱氮化，是指在一定溫度下使活性氮原子滲入工件表面，在鋼件表面獲得一定深度的富氮硬化層的熱處理工藝。其目的是提高零件表面硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度、熱硬性和耐蝕性等。

常用的滲氮方法有氣體滲氮、離子滲氮、氮碳共滲（軟氮化）等。滲層較深應(yīng)選用離子滲氮或氣體滲氮；滲層較淺應(yīng)選用氮碳共滲，也可選用離子滲氮碳素鋼工件不應(yīng)選用離子滲氮或氣體滲氮，應(yīng)用氮碳共滲2022/12/1751鋼的滲氮滲氮俗稱氮化，是指在2022/12/2252滲氮后的鋼件性能

①氮化層HRC為69～73，在600～650℃有較高紅硬性；②一般，T滲氮＜T滲碳，無需進(jìn)一步熱處理，滲氮層各性能均優(yōu)于滲碳層，工件不易變形；③氮化層比碳化層薄且脆；且t滲氮＞t滲碳，生產(chǎn)效率低。④為提高工件心部強(qiáng)韌性，需在滲氮前進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。

鋼的滲氮轉(zhuǎn)動(dòng)圈（08Al→

20，表面離子氮化，DN≥0.1mm,500-600HV1)2022/12/1752滲氮后的鋼件性能①氮化2022/12/2253高頻淬火、滲碳、滲氮都可達(dá)到內(nèi)韌外硬的效果，但是適應(yīng)的材料、場(chǎng)合不同

表面熱處理小結(jié)調(diào)整套（40Cr調(diào)質(zhì)260-300HBS，滲氮DN≥0.2mm,550-650HV1高頻淬火DS=1-2MM,55-60HRC）

轉(zhuǎn)動(dòng)圈（08Al→

20，表面離子氮化，DN≥0.1mm,500-600HV1)大滾針副托架（15CrMo,滲碳0.25-0.55mm,668-850HV1，淬火）2022/12/1753高頻淬火、滲碳、滲氮都可達(dá)到內(nèi)韌外硬2022/12/2254

謝謝大家！2022/12/1754謝謝大家！2022/12/2255機(jī)械設(shè)計(jì)中常用材料的使用及熱處理選擇

武漢元豐汽車零部件有限公司2022/12/171機(jī)械設(shè)計(jì)中常用材料的使用及熱處理選擇武2022/12/2256黑色金屬有色金屬鑄鐵鋼金屬材料常用工程材料鋁合金銅合金非金屬材料橡膠塑料……工程材料分類：2022/12/172黑色金屬有色金屬鑄鐵鋼金屬材料常用工程2022/12/2257鑄鐵鑄鐵和鋼都是鐵碳合金，它們的區(qū)別主要在于含碳量的不同。含碳量小于2％的鐵碳合金稱為鋼，含碳量大于2％的稱為鑄鐵。

鑄鐵具有適當(dāng)?shù)囊兹坌?，良好的液態(tài)流動(dòng)性，因而可鑄成形狀復(fù)雜的零件。此外，它的減震性、耐磨性、切削性（指灰鑄鐵）均較好且成本低廉，因此在機(jī)械制造中應(yīng)用甚廣。2022/12/173鑄鐵鑄鐵和鋼都是鐵碳合金，它們2022/12/2258

性能：（與鋼相比）強(qiáng)度、塑性低（石墨對(duì)基體有割裂作用）抗壓強(qiáng)度不低減震性好（機(jī)器運(yùn)動(dòng)時(shí)，有減震性好）耐磨性好（碳含量高，硬度高，石墨：軟，可作為潤(rùn)滑劑）加工性好成本低鑄鐵2022/12/174鑄鐵2022/12/2259灰口鑄鐵：碳以片狀石墨形式存在，斷口呈暗灰色可鍛鑄鐵：團(tuán)絮狀石墨，塑性很低，不能鍛造，只有鋼能鍛造，鑄鐵不能鍛造，經(jīng)過兩個(gè)生產(chǎn)過程制得的，首先制得白口鐵鑄件，然后再經(jīng)石墨化退火而最終制得可鍛鑄鐵球墨鑄鐵：球狀石墨白口鑄鐵：一般液體鐵水冷卻下來，發(fā)生石墨化，變成石墨，若冷的太快，變不成石墨，而是作為滲碳體保存下來，白口鑄鐵很硬，沒有用，要避免出現(xiàn)合金鑄鐵：在鑄鐵中加入數(shù)量不等的合金元素，從而改善鑄鐵的物理、化學(xué)和力學(xué)性能，如耐磨性、耐蝕性和耐熱性根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形式及石墨的形態(tài)，可將鑄鐵分類：2022/12/175灰口鑄鐵：碳以片狀石墨形式存在，斷口呈2022/12/2260常用鑄鐵（其中灰鑄鐵應(yīng)用最廣，球墨鑄鐵次之）片狀石墨鑄鐵的性能，但片狀石墨對(duì)基體的分割作用，和引起應(yīng)力集中效應(yīng)，故其抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于鋼，其強(qiáng)度、塑性低。鑄造性能好(灰鑄鐵含碳量高，熔點(diǎn)比鋼低)，成本最低（冷卻下來后直接就可得到）牌號(hào)：HT250（HT：灰鐵的漢語拼音首字母，250代表抗拉強(qiáng)度值）成分（HT250）

：碳含量：2.9％～3.5％，硅含量：1.4％～2.1％錳含量：0.7％～1.1％，硫含量≤0.15％，磷含量≤0.12％常用熱處理去應(yīng)力退火：加工前進(jìn)行，人工時(shí)效處理高溫退火：降低硬度，使?jié)B碳體分解成鐵和石墨表面淬火：提高表面耐磨性灰口鑄鐵：制動(dòng)盤（HT250，190-230HBS）2022/12/176常用鑄鐵（其中灰鑄鐵應(yīng)用最廣，球墨鑄鐵2022/12/2261牌號(hào)HT100HT150HT200HT250HT300HT350性能強(qiáng)度→切削加工性←表面粗糙度→耐熱疲勞性←高溫強(qiáng)度→減震性←彈行模量→對(duì)缺口敏感程度←耐磨性→鑄造工藝性←2022/12/177牌號(hào)HT100HT150HT200HT2022/12/2262液體鐵水經(jīng)過球化處理，石墨呈球狀分布于基體中

性能：強(qiáng)度、塑性高（與灰口鑄鐵相比）

牌號(hào)：QT500－7（QT：球鐵的漢語拼音首字母，500代表最低抗拉強(qiáng)度值，7代表最低延伸率值）成分（QT500－7）：碳含量：3.6％～3.8％，硅含量：2.5％～2.9％錳含量≤0.6%

，硫含量≤0.025％，磷含量≤0.08％熱處理

退火：降低應(yīng)力，表面白口鑄鐵消除，變成灰口鑄鐵或球墨正火：得到以珠光體為主的基體組織淬火＋回火：得到回火馬氏體、回火托氏體或回火索氏體組織球墨鑄鐵：卡鉗（QT600-3，190-240HBS）支架（QT500-7，180-240HBS）2022/12/178液體鐵水經(jīng)過球化處理，石墨呈球狀分布于2022/12/2263牌號(hào)QT400-18QT400-15QT450-10QT500-7QT600-3QT700-2性能抗拉強(qiáng)度→伸長(zhǎng)率←彈行模量→硬度→沖擊韌度←減震性←疲勞極限→熱疲勞抗力←耐磨性→可加工性←2022/12/179牌號(hào)QT400-18QT400-15Q2022/12/2264鋼鋼具有高的強(qiáng)度、韌性和塑性，并可用熱處理方法改善其力學(xué)性能和加工性能。鋼制零件的毛坯可用鍛造、沖壓、焊接或鑄造等方法取得，因此其應(yīng)用極為廣泛。2022/12/1710鋼2022/12/2265鋼的分類及牌號(hào)按照化學(xué)成分，鋼又可分為碳素鋼和合金鋼a、碳素鋼（簡(jiǎn)稱碳鋼，由于鋼碳鋼具有較好的力學(xué)性能和工藝性能，并且產(chǎn)量大，價(jià)格較低，使它成為機(jī)械工程上應(yīng)用最廣泛的金屬材料）

按碳含量的多少分為低碳鋼：Wc≤0.3中碳鋼：Wc＝0.3％～0.6％高碳鋼：Wc>0.6％2022/12/1711鋼的分類及牌號(hào)按照化學(xué)成分，鋼又可2022/12/2266低碳鋼：塑性、韌性好，大型支架結(jié)構(gòu)、橋梁中碳鋼：綜合機(jī)械性能好，受力復(fù)雜的機(jī)器零件高碳鋼：硬度高，工具、耐磨零件碳素鋼的性質(zhì)主要取決于含碳量，含碳量越高則鋼的強(qiáng)度越高，但塑性越低a、碳素鋼2022/12/1712低碳鋼：塑性、韌性好，大型支架結(jié)構(gòu)、2022/12/2267b、合金鋼

由于現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)力學(xué)性能和物理、化學(xué)性能提出了更高的要求，碳鋼雖然經(jīng)過熱處理，也不能滿足要求，從而就發(fā)展了合金鋼，合金鋼就是為了改善和提高碳鋼的性能或使之獲得某些特殊性能，在碳鋼的基礎(chǔ)上，特意的加入某些合金元素而得到的多元的以鐵為基的合金。

合金鋼的優(yōu)良性能不僅取決于化學(xué)成分，而且在更大程度上取決于適當(dāng)?shù)臒崽幚?022/12/1713b、合金鋼由于現(xiàn)代工業(yè)2022/12/2268a、結(jié)構(gòu)鋼：大型結(jié)構(gòu)和機(jī)器零件b、工具鋼：工具、模具、量具c、特殊性能鋼：不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼2、按用途分大平墊（1Cr13）2022/12/17142、按用途分大平墊（1Cr13）2022/12/2269a、普通鋼b、優(yōu)質(zhì)鋼c、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼3、按質(zhì)量分分類方法比較多，按習(xí)慣叫即可，如45＃鋼可被稱為中碳鋼、結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)鋼

按S、P的含量分的，S、P含量越多，脆性越大，質(zhì)量也就越差高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：S、P去的特別好2022/12/17153、按質(zhì)量分分類方法比較多，按習(xí)慣叫2022/12/22704、牌號(hào)⑴普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：用Q＋數(shù)字（屈服強(qiáng)度數(shù)值）表示⑵優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：用鋼中平均碳含量分?jǐn)?shù)的兩位數(shù)字表示，單位為萬分之幾，也就是說用碳含量萬分之幾表示⑶碳素工具鋼：T＋數(shù)字，在鋼號(hào)前加T（碳的漢語拼音字頭），數(shù)字：鋼號(hào)用平均碳含量的千分?jǐn)?shù)的數(shù)字表示（千分之幾）

T8表示平均碳含量為0.8％（千分之八）的碳素工具鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)則在鋼號(hào)后加A，如T10A

2022/12/17164、牌號(hào)⑴普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：用Q＋數(shù)字2022/12/2271⑷合金結(jié)構(gòu)鋼：數(shù)字＋元素＋數(shù)字表示4、牌號(hào)如：60Si2Mn（60：碳含量的萬分之幾，即0.6％；Si、Mn：合金元素；2：表示前邊合金元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)，當(dāng)含量≥1.5%時(shí)，是四舍五入后的數(shù)字，當(dāng)<1.5％時(shí)，數(shù)字省略）⑸合金工具鋼：數(shù)字＋合金元素＋數(shù)字

如：9CrSi(9：碳含量的千分之幾即0.9％，當(dāng)碳含量≥1時(shí)，此數(shù)字省略；Cr、Si含量都小于1.5％)⑹滾動(dòng)軸承鋼：GCr＋數(shù)字（G：滾；數(shù)字：Cr質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分之幾）2022/12/1717⑷合金結(jié)構(gòu)鋼：數(shù)字＋元素＋數(shù)字表示42022/12/22724、牌號(hào)數(shù)字：碳含量以千分之幾表示，當(dāng)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.03％及≤0.08％時(shí)，分別以00及0表示⑺特殊性能鋼：數(shù)字＋合金元素＋數(shù)字⑻鑄鋼：ZG＋數(shù)字＋數(shù)字（前邊數(shù)字表示屈服強(qiáng)度值，后邊數(shù)字表示抗拉強(qiáng)度值）如：ZG270-5002022/12/17184、牌號(hào)⑺特殊性能鋼：數(shù)字＋合金元素2022/12/2273結(jié)構(gòu)鋼㈠普通結(jié)構(gòu)鋼

普通碳素結(jié)構(gòu)鋼1、普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：碳含量是在0.06％～0.38％，雜質(zhì)比較多，但價(jià)格便宜，成本低，適用于要求不高的機(jī)械零件和工程構(gòu)件如壓板（Q235A→30）、推動(dòng)板（Q235A）普通低合金結(jié)構(gòu)鋼2022/12/1719結(jié)構(gòu)鋼㈠普通結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼1、2022/12/22742、普通合金結(jié)構(gòu)鋼㈠普通結(jié)構(gòu)鋼

a、成分特點(diǎn)：低碳（C％<0.2％）、低合金、＋Mn（以Mn為主加元素，因?yàn)殄i的資源豐富，強(qiáng)化鐵素體的效果明顯，能降低鋼的冷脆溫度，另外，加錳后還使組織中的珠光體含量增加，以而進(jìn)一步提高強(qiáng)度）b、典型鋼號(hào)：16Mn（16：萬分之幾，Mn含量<1.5％，數(shù)字省略）碳含量很低，只有0.16％c、性能：①塑性、韌性號(hào)（低碳）②強(qiáng)度高（與沒加合金元素的低碳鋼相比，高30％～50％，但不要與45＃鋼相比）③焊接性好（焊接最麻煩的是斷裂，應(yīng)力大，但是塑性、韌性好的材料不易開裂）④大型結(jié)構(gòu)、橋梁（不易斷裂，有以上特點(diǎn)，價(jià)格也低，工藝很成熟）2022/12/17202、普通合金結(jié)構(gòu)鋼㈠普通結(jié)構(gòu)鋼a、成2022/12/2275㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼

硫、磷含量較低，非金屬夾雜物也較少，強(qiáng)度、塑性、韌性均比普通碳素結(jié)構(gòu)鋼好，常用于制造較重要的零件

如齒輪(Q235A→45)，支點(diǎn)圓柱（45→

40Cr）應(yīng)用最廣泛的是45鋼（也被稱為外能鋼），經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，可獲得良好的綜合力學(xué)性能

1、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

2022/12/1721㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼硫、磷2022/12/2276㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼2、滲碳鋼

成分特點(diǎn)：低碳（碳含量很低，屬于低碳鋼）

作用：①?gòu)?qiáng)化②提高淬透性性能：心部韌性好，表面硬度特別高

應(yīng)用：受沖擊同時(shí)要表面高硬度、高耐磨性的零件

壓力臂（20CrMnTi），大滾針副托架（15CrMo）

2022/12/1722㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼2、滲碳鋼成分特點(diǎn)：低2022/12/2277㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼3、調(diào)質(zhì)鋼

淬火＋高溫回火

后獲得綜合機(jī)械性能，即強(qiáng)度與韌性的配合應(yīng)用：受力復(fù)雜的重要零件，最普通的調(diào)質(zhì)鋼為35，40，45，但由于熱處理后變形大，實(shí)際都加合金元素，隨合金量增加強(qiáng)度增加，順序?yàn)?0→40Cr→40CrNi→40CrNiMo為提高某些部位耐磨性，通常要局部高頻淬火或表面氮化；需提高表面疲勞抗力，有時(shí)要進(jìn)行噴丸處理主軸（40Cr，260-300HBS,表面離子氮化）長(zhǎng)導(dǎo)套（45，260-300HBS，高頻淬火）

2022/12/1723㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼3、調(diào)質(zhì)鋼淬火＋高溫回2022/12/2278㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼3、調(diào)質(zhì)鋼

35CrMo，調(diào)質(zhì)后，具有高的靜強(qiáng)度、沖擊韌度和較高的疲勞強(qiáng)度42CrMo，與35CrMo性能相近，強(qiáng)度和淬透性更好調(diào)整六方頭（35CrMo，淬火50-55）轉(zhuǎn)向節(jié)（42CrMo與40Cr）

2022/12/1724㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼3、調(diào)質(zhì)鋼35CrMo2022/12/2279㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼4、彈簧鋼碳含量：0.6％～0.9％

最普通彈簧鋼是Mn系列和Cr系列

Mn系列選擇原則65Mn→60Si2Mn→55SiMnMoVNbCr系列選擇原則50CrMn→50CrV→50CrMnV淬火＋中溫回火，獲得高彈性和高韌性，通常需要進(jìn)行噴丸處理獲得表面壓應(yīng)力彈簧有大有小，制作方式也不一樣，主要有兩種：冷成型和熱成型

2022/12/1725㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼4、彈簧鋼碳含量：0.62022/12/2280㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼彈簧鋼的特性基準(zhǔn)座擋圈（65Mn），回位彈簧、波形彈簧（60Si2Mn）大小扭簧（60Si2Mn→

70）

高碳鋼如65，70，85，經(jīng)熱處理和冷拔硬化后，可得較高強(qiáng)度和適當(dāng)韌性塑性，淬透性差只適用較小尺寸彈簧65Mn，熱處理后，綜合性能優(yōu)于碳鋼60Si2Mn，Si與Mn提高彈性極限、屈強(qiáng)比、淬透性和抗松弛穩(wěn)定性2022/12/1726㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼彈簧鋼的特性基準(zhǔn)座擋圈（2022/12/2281㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼4、滾動(dòng)軸承鋼有高而均勻的硬度、提高耐磨性

有高的接觸疲勞強(qiáng)度和彈性極限

滾針（GCr15

）2022/12/1727㈡優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼4、滾動(dòng)軸承鋼有高而均勻2022/12/2282銅合金-銅鋅合金，并含有少量的錳、鋁、鎳特點(diǎn)：具有良好的塑性和液態(tài)流動(dòng)性。青銅合金還具有良好的減摩性和抗腐蝕性。青銅黃銅軸承合金（巴氏合金）-含錫青銅、不含錫青銅軸套，襯套（巴氏合金）有色金屬2022/12/1728銅合金-銅鋅合金，并含有少量的錳、鋁2022/12/2283高分子材料復(fù)合材料陶瓷--塑料、橡膠、合成纖維。--強(qiáng)度高、彈性模量大、質(zhì)量輕。非金屬材料--強(qiáng)度高、彈性模量大、質(zhì)量輕。塑料--塑料的比重小，易于制成形狀復(fù)雜的零件，而且各種不同塑料具有不同的特點(diǎn)，如耐蝕性、絕熱性、絕緣性、減摩性、摩擦系數(shù)大等，所以近年來在機(jī)械制造中其應(yīng)用日益廣泛。2022/12/1729高分子材料復(fù)合材料陶瓷--塑料、橡2022/12/2284橡膠--橡膠富于彈性，能吸收較多的沖擊能量。常用作聯(lián)軸器或減震器的彈性元件、帶傳動(dòng)的膠帶等。硬橡膠可用于制造用水潤(rùn)滑的軸承襯。螺桿防塵罩（DF6454）非金屬材料2022/12/1730橡膠--橡膠富于彈性，能吸收較多的沖2022/12/2285非金屬材料

復(fù)合材料

克服了高分子材料和陶瓷材料的不足，綜合了各種不同材料的優(yōu)良性能，具有高的比強(qiáng)度、比剛度、抗疲勞、減振、耐磨性能優(yōu)良等特點(diǎn)。尤其是金屬基復(fù)合材料，從力學(xué)性能角度看，可能是最理想的機(jī)械工程材料。但復(fù)合材料價(jià)格昂貴，除在航天航空、船舶、武器裝備等國(guó)防工業(yè)中的重要結(jié)構(gòu)件上應(yīng)用外，在一般的民用工業(yè)上應(yīng)用有限。但應(yīng)注意的是，隨著復(fù)合材料的生產(chǎn)成本降低，其應(yīng)用潛力巨大、前景極其廣闊。

剎車片（M432A)2022/12/1731非金屬材料復(fù)合材料2022/12/2286陶瓷材料硬而脆、加工性能差，也不能用作重要的受力零件；目前主要應(yīng)用領(lǐng)域是建筑陶瓷和功能材料。陶瓷材料具有高熱硬性及化學(xué)穩(wěn)定性，可用作耐熱、耐磨、耐蝕的零件，如燃燒器噴嘴、刀具與模具、石油化工容器等。由于陶瓷功能材料具有極其廣闊的應(yīng)用前景，在高新技術(shù)產(chǎn)品中占據(jù)重要地位，故有人認(rèn)為21世紀(jì)是“第二個(gè)石器時(shí)代”。陶瓷作為結(jié)構(gòu)材料，目前尚處開發(fā)應(yīng)用階段。

非金屬材料陶瓷材料2022/12/1732陶瓷材料硬而脆、加工性能差，也不能用2022/12/2287普通熱處理：退火、正火、淬火、回火

表面熱處理：滲碳、滲氮、高頻淬火鋼的熱處理

在鑄造、壓力加工和焊接成形過程中，不可避免地存在組織缺陷。對(duì)金屬材料進(jìn)行熱處理主要源于提高其綜合機(jī)械性能，符合材料在設(shè)計(jì)和制備過程中所遵循的“成分－組織－性能”的原則。

熱處理是將金屬材料以一定的速度加熱到預(yù)定溫度并保持預(yù)定的時(shí)間，再以預(yù)定的冷卻速度進(jìn)行冷卻的綜合工藝方法。2022/12/1733普通熱處理：退火、正火、淬火、回火2022/12/2288鋼的退火加熱－保溫－緩冷（隨爐冷卻）

退火1、去應(yīng)力（應(yīng)力存在，使材料本身性能下降）2、調(diào)整內(nèi)部組織（最大目的，使之變成均勻細(xì)小的組織）3、改善切削加工性能（鑄件、鍛件冷卻下來后，表面硬度太高，不易切削加工，首先熱處理，緩冷，表面硬度就會(huì)下降）

目的：2022/12/1734鋼的退火加熱－保溫－緩冷（隨爐冷卻2022/12/2289①完全退火目的：a、使熱加工造成的粗大、不均勻的組織細(xì)化b、降低硬度，改善切削加工性能②等溫退火目的及加熱過程與完全退火相同，但組織轉(zhuǎn)變?nèi)菀卓刂脾矍蚧嘶鹉康模篴、為以后的熱處理作組織準(zhǔn)備

b、降低硬度，改善切削加工性能④去應(yīng)力退火目的：消除殘余應(yīng)力（不改變組織，只是去應(yīng)力，因此加熱溫度很低）⑤再結(jié)晶退火：目的：消除加工硬化的影響，不想讓它加工硬化，加熱后發(fā)生再結(jié)晶，性能回復(fù)到加工硬化前

鋼的常用退火工藝2022/12/1735①完全退火目的：a、使熱加工造成的2022/12/2290鋼的正火加熱－保溫－空冷（冷卻速度比退火快一些）

正火與退火一樣，只是第三個(gè)不同：退火是讓它硬度↓而正火是當(dāng)材料表面太軟時(shí)，讓它變硬一些目的：2022/12/1736鋼的正火加熱－保溫－空冷（冷卻2022/12/2291①冷卻速度快，晶粒細(xì)小，強(qiáng)度、硬度更好②可以作為最終熱處理（一些重要零件，要先預(yù)先熱處理，再最終熱處理，但有些零件，受力不大而且不非常重要，可把正火作為組中熱處理③效率高（不用占用爐子，快）對(duì)所有零件的預(yù)先熱處理，能正火不退火區(qū)別（與退火相比）40Cr：退火σb/MPa:656正火σb/MPa:7542022/12/1737①冷卻速度快，晶粒細(xì)小，強(qiáng)度、硬度更2022/12/2292淬火目的：1、獲得硬、脆的馬氏體2、得到優(yōu)異的力學(xué)性能淬火的必要性

經(jīng)過退火或正火的工件只能獲得一般的強(qiáng)度和硬度，對(duì)于許多需要高強(qiáng)度、高耐磨條件下工作的零件則必須淬火與回火處理。（所有重要機(jī)器零件都要進(jìn)行淬火處理，退火、正火為它所準(zhǔn)備）2022/12/1738淬火目的：1、獲得硬、脆的馬氏體2、2022/12/2293淬透性與淬硬性

鋼的淬透性大小通常用規(guī)定條件下淬火獲得淬透層的深度（又稱有效淬硬深度）的距離作為淬透層深度。鋼的淬硬性指淬火后馬氏體所能達(dá)到的最高硬度，淬硬性主要決定于馬氏體的碳含量。

2022/12/1739淬透性與淬硬性鋼的淬透性大小通常用2022/12/2294（1）淬透性大的件易淬透，組織和性能均勻一致；（2）淬火性大的工件在淬火時(shí)，可選用冷卻能力較小的淬火介質(zhì)以減小淬火應(yīng)力。（3）對(duì)受力大而復(fù)雜的工件，為確保組織性能均勻一致，可選用淬透性大的鋼。（4）當(dāng)要求工件表面硬度高，而心部韌性好時(shí)，可選用低淬透性鋼。淬透性的應(yīng)用：（45與40Cr）

2022/12/1740（1）淬透性大的件易淬透，組織和性能2022/12/2295常用淬火冷卻方法

為了保證獲得所需淬火組織，又要防止變形和開裂，必須采用已有的淬火介質(zhì)再配以各種冷卻方法才能解決。通常的淬火方法包括單液淬火、雙液淬火、分級(jí)淬火和等溫淬火等，如圖所示。2022/12/1741常用淬火冷卻方法為了保證獲得所2022/12/2296回火所有的鋼淬火后立即回火處理（回火一定在淬火后進(jìn)行）去除淬火應(yīng)力

得到所需的組織和性能

淬火鋼件經(jīng)回火可以減少或消除淬火應(yīng)力，穩(wěn)定組織，提高鋼的塑性和韌性，從而使鋼的強(qiáng)度、硬度和塑性、韌性得到適當(dāng)配合，以滿足不同工件的性能要求。2022/12/1742回火所有的鋼淬火后立即回火處理（回火2022/12/2297

回火的目的是降低應(yīng)力和脆性，獲得回火馬氏體組織，使鋼具有高的硬度、強(qiáng)度和耐磨性。低溫回火一般用來處理要求高硬度和高耐磨性的工件，如刀具、量具、滾動(dòng)軸承和滲碳件等。（HRC≥60）回火的種類1）低溫回火（150～250℃）2022/12/1743回火的目的是降低應(yīng)力和脆性，2022/