機(jī)械工程常用材料及鋼的熱處理課件

第二章

機(jī)械工程常用材料及鋼的熱處理第二章

機(jī)械工程常用材料及鋼的熱處理

人類各個社會發(fā)展階段的文明程度就是以材料的生產(chǎn)和使用作為人類文明進(jìn)步的尺度。人類各個社會發(fā)展階段的文明程度就是以材機(jī)械工程常用材料及鋼的熱處理課件主要內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能第三節(jié)常用的工程材料第四節(jié)鋼的熱處理第五節(jié)表面精飾第六節(jié)精密儀器材料選用原則主要內(nèi)容第一節(jié)概述第一節(jié)概述機(jī)械工程材料金屬材料非金屬材料鋼鐵材料鋼（碳鋼、合金鋼）非鐵金屬鑄鐵無機(jī)非金屬材料有機(jī)材料塑料橡膠陶瓷（普通陶瓷、特種陶瓷）合成纖維鋁合金銅合金其他有色合金第一節(jié)概述機(jī)械工程材料金屬材料非金屬材料鋼鐵材料鋼（碳鋼第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為保證零件正常工作，要涉及強(qiáng)度、剛度問題，這些條件又涉及材料的力學(xué)性能。金屬材料的機(jī)械力學(xué)性能主要包括：彈性模量E、切變模量G、屈服極限、強(qiáng)度極限、硬度、延伸率等。這些性能指標(biāo)是通過試驗(yàn)測定的——靜拉伸試驗(yàn)。第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為保證零件靜拉伸試驗(yàn)--低碳鋼應(yīng)力-應(yīng)變曲線標(biāo)準(zhǔn)試件第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能材料拉伸試驗(yàn)機(jī)靜拉伸試驗(yàn)--低碳鋼應(yīng)力-應(yīng)變曲線標(biāo)準(zhǔn)試件第二節(jié)金屬材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能Oa段：彈性變形階段ab段：屈服階段bc段：塑性變形階段（強(qiáng)化階段）cd段：頸縮階段冷作硬化應(yīng)力-應(yīng)變曲線第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能Oa段：彈性變形階應(yīng)力極限

四個階段彈性階段、屈服階段、強(qiáng)化階段、頸縮階段三個極限

彈性極限

p

屈服極限

s

0.2

強(qiáng)度極限

b條件屈服極限

鑄鐵第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能對應(yīng)某些沒有明顯屈服現(xiàn)象的材料，規(guī)定對應(yīng)于產(chǎn)生0.2%殘余應(yīng)變時的應(yīng)力值為屈服強(qiáng)度。應(yīng)力極限條件屈服極限鑄鐵第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能對應(yīng)某強(qiáng)度：材料抵抗破壞（失效）的能力

在靜應(yīng)力作用下，機(jī)械零件的失效形式主要是塑性屈服和脆性斷裂。

強(qiáng)度條件

max[

]

第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能承受的最大應(yīng)力為

max允許承受的最大應(yīng)力值稱為許用應(yīng)力[

]強(qiáng)度：材料抵抗破壞（失效）的能力第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能剛度：材料抵抗彈性變形的能力

彈性模量E

=

/

各種鋼材的E基本相等，故不可以用改變鋼材牌號提高剛度。注意：材料的剛度≠機(jī)件的剛度后者應(yīng)取決于材料和結(jié)構(gòu)兩個方面的因素。對在彈性范圍內(nèi)要求對能量有較大吸收能力的零件（如儀表彈簧等），可以選擇軟彈簧材料，如鈹青銅、磷青銅等制造，使其具有較

的彈性模量。第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能剛度：材料抵抗彈性變形的能力第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能塑性：材料破壞時，遺留變形的大小

斷后伸長率：試件拉斷后，標(biāo)距內(nèi)的伸長量與標(biāo)距原長之比 的百分率。

δ>5%為塑性材料

δ<5%為脆性材料

斷面收縮率：試件拉斷后，斷裂處面積的縮小量與原面積之 比的百分率。第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能δ或

越大，材料的塑性越好。

塑性：材料破壞時，遺留變形的大小第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能硬度：材料表面抵抗局部變形的能力，衡量材料 的軟硬程度。

一般材料硬度

，強(qiáng)度和耐磨性

，塑性

。

壓入法測試—布氏硬度HBW

洛氏硬度HRC、維氏硬度HV

硬度是一項(xiàng)綜合力學(xué)性能指標(biāo)，常作為技術(shù)要求在零件圖上標(biāo)注。第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能硬度：材料表面抵抗局部變形的能力，衡量材料 的軟硬程度。影響力學(xué)性能的因素

1、含碳量含碳量

，強(qiáng)度和硬度

，但塑性

。

2、合金元素加入某些合金元素，可提高和改善其綜合力學(xué)性能，并獲得某些特殊的物理和化學(xué)性能。

3、溫度一般，低溫條件下強(qiáng)度有所

，塑性和沖擊韌性

，高溫條件下相反。

4、熱處理工藝第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能影響力學(xué)性能的因素第二節(jié)金屬材料的力學(xué)性能布氏硬度試驗(yàn)只可用來測定小于HB450的金屬材料；壓痕較大，硬度值比較準(zhǔn)確。洛氏硬度測定壓痕很小，并不損壞零件，適于成品檢驗(yàn)，設(shè)備簡單，操作迅速方便；但準(zhǔn)確性差，需多點(diǎn)測量取平均；可測定各種金屬材料的硬度。為了從軟到硬的各種金屬材料有一個連續(xù)一致的硬度標(biāo)度，而制定了維氏硬度試驗(yàn)法；測定較麻煩。布氏硬度試驗(yàn)只可用來測定小于HB450的金屬材料；壓痕較大，一、鋼鐵材料（黑色金屬）1、碳鋼含碳2％以下的鐵碳合金、少量雜質(zhì)

按質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類：低碳鋼（

0.25%）、中碳鋼（0.25%~0.6%）、高碳鋼（>0.6%）按質(zhì)量等級分類（S、P的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制）：普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼

按質(zhì)量和用途分類：普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼第三節(jié)常用工程材料一、鋼鐵材料（黑色金屬）第三節(jié)常用工程材料碳鋼的牌號及應(yīng)用1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼—主要保證力學(xué)性能牌號：Q+數(shù)字（屈服點(diǎn)數(shù)值Mpa）一般不需熱處理，鋼廠供應(yīng)狀態(tài)下直接使用。一般用途，生產(chǎn)過程中對質(zhì)量控制無特殊規(guī)定。

Q195、Q215、Q235鋼的含碳量低，焊接性、塑性、韌性好，有一定強(qiáng)度，常軋制成薄板、鋼筋、焊接鋼管等，用于橋梁、建筑等結(jié)構(gòu)或制造普通鉚釘、螺釘、螺母等零件。

Q255、Q275鋼的含碳量比上述高點(diǎn)，故其強(qiáng)度較高，塑性、韌性較好，可進(jìn)行焊接。通常軋制成型鋼、條鋼、鋼板作結(jié)構(gòu)件以及制造簡單機(jī)械的連桿、齒輪、聯(lián)軸節(jié)和銷子等零件。第三節(jié)常用工程材料碳鋼的牌號及應(yīng)用第三節(jié)常用工程材料2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼—同時保證化學(xué)成分和力學(xué)性能牌號：兩位數(shù)字（碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬分之幾）主要用來制造機(jī)器零件，在生產(chǎn)過程中需特別控制質(zhì)量，一般要經(jīng)過熱處理提高力學(xué)性能。

08、10鋼，塑性、韌性高，具有優(yōu)良的冷成形性能和焊接性能，常冷軋成薄板，用來制作儀表外殼、汽車和拖拉機(jī)上的冷沖壓件，如汽車車身、拖拉機(jī)駕駛室等。

15、20、25鋼用來制作尺寸較小、負(fù)荷較輕、表面要求耐磨、心部強(qiáng)度要求不高的滲碳零件，如活塞銷等。

30、35、40、45、50經(jīng)熱處理（淬火+高溫回火）后可獲得良好的綜合力學(xué)性能，即具有較高的強(qiáng)度和較高的塑性、韌性，用來制造齒輪、軸類、套筒等零件。

55、60、65鋼熱處理（淬火+中溫回火）后具有高的彈性極限，主要用來制造負(fù)荷不大、尺寸較小的彈簧。第三節(jié)常用工程材料2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼—同時保證化學(xué)成分和力學(xué)性能第三節(jié)常用3）碳素工具鋼牌號：T+數(shù)字（碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的千分之幾）

碳素工具鋼經(jīng)熱處理（淬火+低溫回火）后具有高硬度，用于制造各種要求高硬度和高耐磨性（碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般大于0.7%）的工具，如量具、刀具、磨具等。如T8，T12A（A表示高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼）。第三節(jié)常用工程材料3）碳素工具鋼第三節(jié)常用工程材料第三節(jié)常用工程材料碳鋼特點(diǎn)總結(jié)：具有較好的機(jī)械性能和工藝性能，并且產(chǎn)量大、價(jià)格較低。但淬透性較低、回火抗力較差、屈強(qiáng)比低。對于受力不大，基本上承受靜載荷的精密機(jī)械零件，均可選用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼；當(dāng)零件受力較大，承受變應(yīng)力或沖擊載荷時，可選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。第三節(jié)常用工程材料碳鋼特點(diǎn)總結(jié)：對于受力不大，基本上承受2、合金鋼人為加入Mn（錳）、Ni（鎳）、Si（硅）、Cr（鉻）、W（鎢）、B（硼）、Ti（鈦）、Mo（鉬）、V（釩）、Nb（鈮）、Co（鈷）、RE（稀土）等。具有高的強(qiáng)度、韌性、硬度，高的淬透性、高溫強(qiáng)度和熱硬性，以及某些特殊性能（如耐腐蝕性、耐磨、電磁性能等）。但在壓力加工、切削加工、焊接工藝性方面比碳鋼稍差，且成本較高。第三節(jié)常用工程材料2、合金鋼第三節(jié)常用工程材料第三節(jié)常用工程材料第三節(jié)常用工程材料3、鑄鐵：強(qiáng)度、塑性及韌性較差；良好的鑄造性能、減摩性能、吸振性能、切削加工性能生產(chǎn)工藝簡單、成本低廉。

灰鑄鐵：HT，C－自由狀態(tài)的片狀石墨形式

灰鑄鐵的抗壓強(qiáng)度高于抗拉強(qiáng)度，還具有良好的消震性。但脆性很大，不宜承受沖擊載荷，適于制作只承受靜載荷、在受壓狀態(tài)下工作的零件，如汽缸、汽缸套、底座、機(jī)床床身、法蘭等。由于石墨的存在，使機(jī)件具有良好的耐磨性。

球墨鑄鐵：QT，C－球狀石墨形式，較高的強(qiáng)度和耐磨性，良好的塑性和韌性。

球墨鑄鐵強(qiáng)度高，良好的塑性和韌性，綜合力學(xué)性能接近于鋼，成本比鋼低廉，同時還具有與灰鑄鐵類似的優(yōu)良性能。在一些機(jī)件受力復(fù)雜、綜合性能要求較高，但無較大沖擊力的場合下，可成功取代某些鋼件，如曲軸、凸輪軸、齒輪、軸套等。第三節(jié)常用工程材料3、鑄鐵：第三節(jié)常用工程材料二、非鐵金屬1、銅及其合金：較高的力學(xué)性能，良好的耐蝕性、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能

工業(yè)純銅

強(qiáng)度低、硬度低、塑性很好

黃銅（銅鋅二元合金）普通黃銅H+銅平均含量如H70

強(qiáng)度高于純銅，很好的變形加工性能，較好的鑄造性能和對大氣和海水的抗蝕能力。常用于制作軸瓦、耐腐蝕零件、形狀復(fù)雜的冷沖零件和深拉零件。

青銅

錫青銅，其強(qiáng)度、硬度、耐磨性和耐腐蝕性均高于黃銅，并有良好的彈性。含錫量小于8%的錫青銅適用于壓力加工，含錫量超過10%的錫青銅適于鑄造；無錫青銅是銅與鋁、鈹、錳等元素的合金。其力學(xué)性能以及耐腐蝕、耐磨性能得到改善。如鋁青銅的強(qiáng)度和硬度高，且價(jià)格便宜，常用來制造承受重載、耐磨的機(jī)械零件；鈹青銅經(jīng)熱處理后，其強(qiáng)度、硬度、比例極限和疲勞極限均能有較大的提高，以及其他優(yōu)良性能，是制造某些彈性機(jī)械元件的極好材料，但成本較高。第三節(jié)常用工程材料二、非鐵金屬第三節(jié)常用工程材料2、鋁及其合金：純鋁、變形鋁合金、鑄造鋁合金

鋁資源豐富，其密度小，熔點(diǎn)低，導(dǎo)熱、導(dǎo)電性均良好，塑性高，導(dǎo)磁性差。鋁和鋁合金有相當(dāng)好的抗大氣腐蝕的能力，但強(qiáng)度不高。鋁合金通過加入合金元素、熱處理可以提高其強(qiáng)度和得到其它優(yōu)良性能（如耐熱性、耐腐蝕性等）。鋁合金的比強(qiáng)度高（飛機(jī)骨架、蒙皮等），塑性好（薄壁、形狀復(fù)雜、尺寸精度高的零件）。鋁合金不耐磨，可鍍鉻提高耐磨能力。變形鋁合金：防銹鋁，硬鋁-中等強(qiáng)度的構(gòu)件和零件，超硬鋁-受力大的重要構(gòu)件，鍛鋁合金；

鑄造鋁合金（熔點(diǎn)一般600

C）：制品應(yīng)用廣（氣缸體、活塞、風(fēng)扇葉片、儀表外殼等）。第三節(jié)常用工程材料2、鋁及其合金：純鋁、變形鋁合金、鑄造鋁合金第三節(jié)常3、鈦及其合金

鈦和鈦合金的密度都很?。?.5×103kg/m3），比鋁高，但強(qiáng)度比鋁高兩倍（

高的比強(qiáng)度）。高低溫性能好（500C，-253C），并具有良好的抗腐蝕性（大氣、海水、硫酸、鹽酸、硝酸、氫氧化鈉等介質(zhì)中都很穩(wěn)定）。鈦還具有“親生物”性（在人體內(nèi)，能抵抗分泌物的腐蝕且無毒，對任何殺菌方法都適應(yīng)）。

切削性能差，易粘刀。價(jià)格昂貴。工業(yè)鈦合金按使用狀態(tài)組織不同，可分為

鈦合金、

鈦合金、（

+

）鈦合金（應(yīng)用最高，可通過熱處理強(qiáng)化，得到優(yōu)良的力學(xué)性能，且生產(chǎn)工藝較簡單）。是航空、航天、化工、造船、機(jī)電、醫(yī)療衛(wèi)生和國防等部門應(yīng)用廣泛的一種工業(yè)新金屬。第三節(jié)常用工程材料3、鈦及其合金第三節(jié)常用工程材料三、非金屬1、工程塑料以天然或人造樹脂為主要成分，再加入各種添加劑制成的高分子有機(jī)物。分類：熱固性塑料酚醛塑料、環(huán)氧樹脂熱塑性塑料尼龍，聚四氟乙烯、ABS塑料特點(diǎn)：低強(qiáng)度、低剛度、低硬度，密度小，比強(qiáng)度高（于金屬材料），良好的抗蝕性（耐酸、堿、油、水等），優(yōu)良的電絕緣性（電器工具、殼體、支架多采用），耐磨、自潤滑性好（可在液體、半干和干摩擦狀態(tài)下有效工作，制造軸承、軸瓦等），工藝性好（易熱壓成形，部分熱固性塑料有較好的切削加工性），生產(chǎn)率高，加工成本低，此外還減振、隔音、防潮、易粘接等。但耐熱性差，易發(fā)生蠕變，導(dǎo)熱性差，易老化。第三節(jié)常用工程材料三、非金屬第三節(jié)常用工程材料2、橡膠

高彈性（彈性材料、密封材料、減振防振材料、傳動材料）、良好的絕緣性（導(dǎo)線、電纜絕緣件、熱縮管）、耐磨性、隔音性和阻尼性（廣泛用來制作輪胎、傳送帶、電纜、電線、密封墊圈以及減震件）。最大缺點(diǎn)易老化，難回收（污染）。需盡量避免氧化、光照和高低溫，非工作期間盡量處于松弛狀態(tài)，避免與酸、堿、汽油、有機(jī)溶劑等的接觸。第三節(jié)常用工程材料2、橡膠第三節(jié)常用工程材料3、人工合成礦物1）剛玉俗稱寶石（Al2O3），很硬（僅次于鉆石）。在儀器儀表和鐘表行業(yè)多使用紅寶石微型軸承，因其彈性模量、硬度很高，故可將軸承孔加工得十分光潔，使之與鋼制軸頸之間的摩擦系數(shù)很小，則工作時摩擦損耗很小，可長期保持原始精度，提高使用壽命。2）石英透明的晶體（SiO2），具有壓電效應(yīng)，可制作多種傳感器；石英晶片（當(dāng)晶片的固有頻率與外加電場的交電頻率相同時，晶片會產(chǎn)生諧振）用作振蕩器。3）玻璃

硬而脆的透明體，為滿足光學(xué)設(shè)計(jì)的多種要求，光學(xué)玻璃有復(fù)雜的組成和嚴(yán)格的熔煉過程，大多以SiO2為主組成（硅酸鹽玻璃），其次有硼酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃。第三節(jié)常用工程材料3、人工合成礦物第三節(jié)常用工程材料30一、鋼的熱處理加熱、保溫、冷卻改變金屬整體或表面組織，獲得所需性能。二、種類

1、普通（整體）熱處理：退火、正火、淬火、回火

2、表面熱處理和化學(xué)熱處理：感應(yīng)加熱、火焰加熱、電接觸加熱、電解加熱、滲碳、氮化、碳氮共滲

3、其他熱處理第四節(jié)鋼的熱處理30一、鋼的熱處理第四節(jié)鋼的熱處理31（1）退火：加熱、保溫、隨爐冷卻目的：

硬度、

塑性、細(xì)化晶粒、消除內(nèi)應(yīng)力

一般安排在鍛造、鑄造之后，粗切削加工之前，以消除前一工序產(chǎn)生的某些缺陷，為后續(xù)工序做好組織準(zhǔn)備。（2）正火：加熱、保溫、空氣冷卻目的：同退火，較高的力學(xué)性能（強(qiáng)度和硬度>退火）正火操作簡便、生產(chǎn)周期短、效率高、成本低（相同性能要求優(yōu)選正火）。

退火和正火為預(yù)備熱處理，可以改善切削性能。對性能要求不高的普通結(jié)構(gòu)鋼零件，正火也可作為最終熱處理。第四節(jié)鋼的熱處理31（1）退火：加熱、保溫、隨爐冷卻第四節(jié)鋼的熱處理32（3）淬火：加熱，保溫，水、油或鹽水冷卻目的：提高零件的硬度和耐磨性，強(qiáng)化材料。但淬火后，出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力，材料變脆，須回火。淬火是強(qiáng)化鋼的最重要的方法。重要的結(jié)構(gòu)件，特別是動載荷與摩擦力作用下的零件，以及各類工具都要進(jìn)行淬火。方法

單介質(zhì)淬火內(nèi)應(yīng)力大或淬透性差，操作簡單，應(yīng)用廣泛，主要用于形狀簡單工件。

雙介質(zhì)淬火相對較小的內(nèi)應(yīng)力和較高的淬透性，操作復(fù)雜，主要用于中等復(fù)雜形狀的高碳鋼工件和較大尺寸的合金鋼工件。第四節(jié)鋼的熱處理

32（3）淬火：加熱，保溫，水、油或鹽水冷卻第四節(jié)鋼的熱33（4）回火：零件淬火后，加熱至臨界溫度之下，保溫，以一定速度冷卻。目的：消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定組織，調(diào)整性能，達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙要求的硬度。(常是熱處理的最后一道工序)回火工藝的種類：低溫回火（150～250

C）應(yīng)力和脆性，韌性和塑性,保持高強(qiáng)度和耐磨性（58~62HRC）；多用于工具、模具、軸承及表面淬火件。中溫回火（350～500

C）應(yīng)力和脆性，韌性和塑性,

硬度(35~50HRC)和耐磨性；多用于彈性元件。高溫回火（500～650

C）

可完全消除淬火應(yīng)力，具有良好的綜合力學(xué)性能，硬度一般（25~35HRC）。調(diào)質(zhì)處理=淬火＋高溫回火重要的尤其受交變載荷的零件（軸、連桿、齒輪等）的最終熱處理，以及表面淬火件、某些精密零件和工具的預(yù)備熱處理。

第四節(jié)鋼的熱處理33（4）回火：零件淬火后，加熱至臨界溫度之下，保溫，以一定34（5）表面熱處理：僅對鋼的表面進(jìn)行加熱和冷卻而不改變其成分的熱處理工藝。目的：提高零件的表層的硬度和耐磨性。（表面淬火）方式：

感應(yīng)加熱：利用交流電的集膚效應(yīng)，對零件進(jìn)行加熱，并通過控制電流頻率得到不同的淬硬層深度。

火焰加熱：利用火焰加熱工件表面，然后立即用水噴射冷卻。調(diào)節(jié)燒嘴的位置和移動速度即可得到不同厚度的淬硬層。第四節(jié)鋼的熱處理34（5）表面熱處理：僅對鋼的表面進(jìn)行加熱和冷卻而不改變其成35（6）化學(xué)熱處理將鋼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其表面，改變其化學(xué)成分和組織，達(dá)到改進(jìn)表面性能、滿足技術(shù)要求的熱處理過程。目的：提高鋼件表層的耐磨性、耐蝕性、抗氧化性和疲勞強(qiáng)度等力學(xué)性能。按表面滲入元素的不同，分為滲碳、氮化、碳氮共滲、滲硼、滲硅、滲金屬等種類。第四節(jié)鋼的熱處理35（6）化學(xué)熱處理第四節(jié)鋼的熱處理36表面淬火與化學(xué)熱處理的比較第四節(jié)鋼的熱處理36表面淬火與化學(xué)熱處理的比較第四節(jié)鋼的熱處理37Fe－Fe3C相圖37Fe－Fe3C相圖38奧氏體連續(xù)冷卻時的組織轉(zhuǎn)變45號鋼加熱到840

C，以不同方法冷卻后的力學(xué)性能38奧氏體連續(xù)冷卻時的組織轉(zhuǎn)變45號鋼加熱到840C，以不39感應(yīng)加熱表面淬火零件的工藝路線一般為：毛坯鍛造（或軋材下料）——退火或正火——粗加工——調(diào)質(zhì)（獲得較高的綜合力學(xué)性能）——精加工——感應(yīng)加熱表面淬火——低溫回火（

淬火應(yīng)力）——磨削加工。第四節(jié)鋼的熱處理加熱時間短，變形小，硬度高，脆性低，生產(chǎn)率高，易機(jī)械化、自動化，適宜大批量生產(chǎn)；但設(shè)備昂貴，且難以處理復(fù)雜形狀零件。

主要用于中碳鋼和中碳合金鋼制造的零件（如40MnB、40Cr、40、45等）。39感應(yīng)加熱表面淬火零件的工藝路線一般為：第四節(jié)鋼的熱處40

同感應(yīng)加熱相比，火焰加熱表面淬火設(shè)備簡單，成本低廉，但生產(chǎn)率低，質(zhì)量難以保證（易過熱）。主要用于單件或小批量生產(chǎn)的零件或大型零件。第四節(jié)鋼的熱處理40同感應(yīng)加熱相比，火焰加熱表面淬火設(shè)備簡單41氣體滲碳法示意滲碳零件的工藝路線一般為：毛坯鍛造（或軋材下料）——正火——粗加工、半精加工——滲碳——淬火——低溫回火——精加工（磨削加工）。適用：低碳鋼、低碳合金鋼，如15、20、20Cr、20CrMnTi等。滲碳后的工件還需進(jìn)行淬火和回火處理，保證表硬（58~64HRC）芯軟。41氣體滲碳法示意滲碳零件的工藝路線一般為：適用：低碳鋼、低42

目前廣泛應(yīng)用的是氣體氮化，一般在500~570

C以下進(jìn)行。結(jié)束后隨爐降溫至200

C以下，停氣出爐。氮化溫度較低，零件產(chǎn)生變形較小，疲勞強(qiáng)度高，很好的耐蝕性，更高的硬度68~72HRC和耐磨性、熱硬性。氮化后不需熱處理。但氮化層薄而脆，不耐沖擊和振動，且過程工藝復(fù)雜，時間長，成本高。

一般用于耐磨性和精度都要求很高的精密零件，或要求耐熱和抗腐蝕的耐磨件，如發(fā)動機(jī)氣缸、排氣閥、內(nèi)齒輪、精密絲杠、模具等。

滲氮零件的工藝路線一般為：毛坯鍛造——退火——粗加工——調(diào)質(zhì)——精加工——去應(yīng)力退火——粗磨——鍍錫（非滲氮面保護(hù)）——滲氮——精磨或研磨。第四節(jié)鋼的熱處理42目前廣泛應(yīng)用的是氣體氮化，一般在500~表面精飾在金屬零件表面附一層覆蓋層，防蝕、裝飾等。

電鍍：鍍鉻、鍍鎳、鍍鋅、鍍鎘、鍍銀

利用電解作用在機(jī)械制品上沉積出附著良好的、但性能和基本材料不同的金屬或合金覆層。電鍍能增強(qiáng)金屬的抗腐蝕性、增加硬度、耐磨和表面美觀，或增加導(dǎo)電、光反射等性能。

第五節(jié)表面精飾表面精飾在金屬零件表面附一層覆蓋層，第五節(jié)表面鍍鉻扳手1、鍍鉻鉻鍍層的化學(xué)穩(wěn)定性高，外觀顏色好，在潮濕大氣中顏色不改變，且有較高的硬度和耐磨性。鉻鍍層在拋光后具有很高的光潔度，對光反射率很高。鉻的滲透能力和擴(kuò)散性較差，因此不適合鍍復(fù)雜的零件。第五節(jié)表面精飾世界上首臺鍍鉻寶馬M3鍍鉻扳手1、鍍鉻鉻鍍層的化學(xué)穩(wěn)定性高，外觀顏色好，在潮濕大氣2、鍍鎳鎳在大氣中性質(zhì)十分穩(wěn)定，對堿、弱酸和各種鹽類均有較高的抵抗能力，并具有良好的導(dǎo)電性。鍍鎳層一般作為鍍鉻層的底層和導(dǎo)電零件和彈性元件的保護(hù)層。但鎳有磁性，因此不適宜鍍防磁零件。鍍鎳銅球閥第五節(jié)表面精飾鋼芯鍍鎳第四套人民幣1元硬幣2、鍍鎳鍍鎳銅球閥第五節(jié)表面精飾鋼芯鍍鎳第四套人民幣1元鍍鋅鋼板3、鍍鋅鍍鋅層屬陽極鍍層，可保護(hù)鐵不受腐蝕，對鋼制零件能起電化學(xué)保護(hù)作用，在潮濕大氣及含工業(yè)廢氣的環(huán)境中，鋅比鎘防腐能力強(qiáng)。鋅鍍層具有中等的硬度，但耐磨性較低。第五節(jié)表面精飾鍍鋅鋼板3、鍍鋅第五節(jié)表面精飾鍍鎘游泳眼鏡4、鍍鎘鍍鎘層對堿和稀硫酸的化學(xué)穩(wěn)定性好。主要用于直接受海水作用和飽含海水蒸汽的大氣條件下的零件。第五節(jié)表面精飾鍍鎘游泳眼鏡4、鍍鎘第五節(jié)表面精飾5、鍍銀具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和導(dǎo)電性，拋光后可達(dá)90％以上的反射率。但氯氣、硫化物與銀作用后可使其變黑，不宜鍍在直接與橡膠接觸的零件上。在需要高反射率的場合，可在鍍銀層背后加一層保護(hù)涂層，以避免其變黑而影響反射率。鍍銀工藝品第五節(jié)表面精飾鍍銀奔馳SLSAMG5、鍍銀鍍銀工藝品第五節(jié)表面精飾鍍銀奔馳SLSAMG化學(xué)處理：氧化和磷化

氧化是在零件表面上形成氧化膜的工藝過程；

磷化是在零件表面上生成在大氣中穩(wěn)定的磷酸鹽膜。

第五節(jié)表面精飾化學(xué)處理：氧化和磷化第五節(jié)表面精飾1、黑色金屬的氧化和磷化黑色金屬的氧化膜很薄，厚度約1.5μm，不影響零件的尺寸精度。保護(hù)能力差，僅適用于儀器內(nèi)部的零件。魚尾釘（發(fā)藍(lán)處理）第五節(jié)表面精飾1、黑色金屬的氧化和磷化魚尾釘（發(fā)藍(lán)處理）第五節(jié)表面精飾2、鋁及鋁合金的陽極氧化用于保護(hù)和裝飾性覆蓋層，在大氣條件下極為穩(wěn)定，與基體金屬結(jié)合牢固，耐熱性好，膜層較硬且耐磨，是涂漆的良好底層。經(jīng)鈍化處理后，可提高化學(xué)穩(wěn)定性。不能用于鑲有鋼、銅及銅合金的鋁及鋁合金零件上。鋁合金（陽極氧化）第五節(jié)表面精飾2、鋁及鋁合金的陽極氧化鋁合金（陽極氧化）第五節(jié)表面精飾3、銅及銅合金氧化膜層為黑色，與基體金屬結(jié)合牢固，但耐磨性和防腐能力不強(qiáng)，在大氣條件下容易變色。黃銅用氨溶液氧化后能獲得良好的氧化膜層，但膜層薄、穩(wěn)定性差。由于其表面不易附著灰塵，因此適用于與光學(xué)零件接觸的零件及形狀復(fù)雜的零件。電解氧化的膜層較厚，穩(wěn)定性強(qiáng)，但易附著灰塵，故不宜用于與光學(xué)零件接觸的零件。第五節(jié)表面精飾3、銅及銅合金氧化第五節(jié)表面精飾三、涂漆

涂漆是在金屬制品的表面上刷以清漆或瓷漆的薄膜，使制品表面與外界環(huán)境中的有害物質(zhì)隔離，從而對制品起保護(hù)和裝飾作用。產(chǎn)生消光或絕緣作用。第五節(jié)表面精飾三、涂漆第五節(jié)表面精飾第六節(jié)精密儀器材料選用原則使用要求——必要的性能條件，首選條件

主要指零件在使用狀態(tài)下應(yīng)具有的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能。選用材料的一般原則：1）若零件的尺寸取決于強(qiáng)度，且尺寸和質(zhì)量又受到某些限制時，應(yīng)選用強(qiáng)度較高的材料。2）若零件的尺寸取決于剛度，則應(yīng)選用大彈性模量材料。截面積相同時，改變其形狀可改變其剛度。3）若零件的尺寸取決于接觸強(qiáng)度，應(yīng)選用表面強(qiáng)化處理的材料。4）滑動摩擦下工作宜選減摩性能好材料。高溫工作下宜選耐熱材料。腐蝕介質(zhì)中工作宜選耐腐蝕材料。第六節(jié)精密儀器材料選用原則使用要求——必要的性能條件，首工藝要求——第二要求

金屬材料—鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能、熱處理工藝性能經(jīng)濟(jì)要求

材料本身費(fèi)用、加工費(fèi)用、環(huán)境費(fèi)用、能源消耗費(fèi)用等。第六節(jié)精密儀器材料選用原則工藝要求——第二要求第六節(jié)精密儀器材料選用原則齒輪類零件

傳遞功率和調(diào)節(jié)速度，工作時周期性承受彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力，嚙合齒面有強(qiáng)烈摩擦，在換擋、啟動或嚙合不均勻時承受沖擊力等。故齒輪材料要求較高的彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度，齒面較高的硬度和耐磨性，齒心足夠的強(qiáng)度和韌性。齒輪毛坯常用鋼鍛制，常用調(diào)質(zhì)鋼和滲碳鋼。

第六節(jié)