【课程】河南广播电视大学_机械设计基础5_2.3

1.下列零件是什么材料做的呢？你还知道哪些不同零件的材料？

一、 常用工程材料简介

机械工程中最常用的材料是钢和铸铁，其次是有色金属及其合金。非金属材料如工程塑料、橡胶、尼龙、木材、石墨、陶瓷等也在某些场合应用。机械工程常用的材料和应用举例如下表所示。

材料分类 应用举例或说明 钢 碳素钢 低碳钢（碳的质量分数≤0.25%） 中碳钢（碳的质量分数>0.25%） 高碳钢（碳的质量分数>0.60%） 铆钉、螺钉、连杆、渗碳零件等 齿轮、轴、蜗杆、丝杠、联接件等 弹簧、工具、模具等 低合金钢（合金元素总的质量分数≤5%） 较重要的钢结构和构件、渗碳零件、压力容器等 合金钢(合金元素总的质量分数>5%) 飞机构件、热镦锻模具、冲头等 航空工业蜂窝结构、液体火箭壳体、核动力装置、弹簧等 铸钢 一般铸钢 普通碳素铸钢 低合金铸钢 机座、箱壳、阀体、曲轴、大齿轮、棘轮等 容器、水轮机叶片、水压机工作缸、齿轮、曲轴等 特殊用途铸钢 分别用于耐蚀、耐热、无磁、电工零件、水轮机叶片、模具等 铸铁 灰铸铁（HT） 低牌号（HT100、HT150）   高牌号（HT200～400） 对力学性能五一定要求的零件，如盖、底座、手轮、机床床身等 承受中等静载的零件，如机身、底座、泵壳、法兰、齿轮、联轴器、飞轮、带轮等 可锻铸铁 铁素体型（KTH）   珠光体型（KTZ） 承受低、中、高动载荷和静载荷的零件，如差速器壳、犁刀、扳手、支座、弯头等 要求强度和耐磨性较高的零件，如曲轴、凸轮轴、齿轮、活塞环、轴套、犁刀等 球墨铸铁（QT）   和可锻铸铁基本相同 特殊性能铸铁 分别用于耐热、耐蚀、耐磨等场合 铜合金 铸造铜合金 铸造黄铜 铸造青铜 分别用于轴瓦、衬套、阀体、船舶零件、耐蚀零件、管接头等 分别用于轴瓦、涡轮、丝杠螺母、叶轮、管配件等 变形铜合金 黄铜 青铜 分别用于管、销、铆钉、螺母、垫圈、小弹簧、电器零件、耐蚀零件、减摩零件等 分别用于弹簧、轴瓦、涡轮、螺母、耐磨零件等 （巴氏合金） 轴承合金 锡基轴承合金   铅基轴承合金（ZChPbSb） 用于轴承衬，其摩擦因数低，减摩性、抗烧伤性、磨合性、耐蚀性、韧性、导热性均良好 用于轴承衬，其摩擦因数低，减摩性、抗烧伤性、磨合性、导热性均良好，但强度、韧性和耐蚀性稍差，而价格较低 塑料 热塑性塑料（如聚乙烯、有机玻璃、尼龙等） 热固性塑料（如酚醛塑料、氨基塑料等）　　 用于一般结构零件、减摩件、耐磨零件、传动件、耐腐蚀件、绝缘件、密封件、透明件等 橡胶 通用橡胶 特种橡胶 用于密封件、减振件、防振件、传动带、运输带和软管、绝缘材料、轮胎、胶辊、化工衬里等 机械工程常用材料的分类和应用举例

二、金属材料的热处理

许多金属材料，可以用整体热处理或表面热处理的方法改变其整体或表面的物理、力学性能，发挥其使用潜力。钢的常用整体热处理方法及应用及钢的表层热处理和化学热处理见下表：

名 称 操作方法 目 标 应 用 退 火 将钢件加热到临界温度（约723℃）以上30～50℃，保温一段时间，然后随炉冷却 降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能；细化晶粒，改善力学性能；消除冷热加工所产生的内应力 适用于碳素钢和合金钢的铸件、锻件和焊接件；一般在毛坯状态下退火 正 火 （正常化） 将钢件加热到临界温度以上30～50℃，保持一定时间，然后在空气中冷却，冷却速度比退火快 与退火相似 用于处理低、中碳钢零件；渗碳零件的预先热处理工序 淬 火 将钢件加热到临界温度以上，保温一定时间，然后在水、盐水或者油中快速冷却 获得高强度和高硬度，提高耐磨性和耐蚀性 适用于碳的质量分数大于0.3%的碳素钢、合金钢；淬火后能发挥钢的强度和耐磨性潜力，但产生很大的内应力，降低塑性和韧性，故应回火已得到较好的综合性能 回 火 将淬火后的钢件再加热到临界以下的温度，保温一定时间后，在空气、油或水中冷却。按回火温度不同，又分为低温（150～250℃）回火，中温（300～500℃）回火，高温（500～630℃）回火 降低或消除淬火后的内应力，减少工件变形，提高塑性和韧性；稳定工件尺寸 要求硬度55～62HRC，用低温回火；要求硬度35～45HRC用，中温回火；要求硬度23～35HRC，用高温回火 调 质 淬火后再进行高温回火 改善切削加工性能；减小淬火时的变形；获得良好的综合力学性能 适用于中碳钢和淬透性较好的合金钢；可作为重要零件（如轴的热处理），精密零件的预先热处理 时 效 将钢件加热到120～130℃以下，长时期保温，随炉或在空气中冷却 降低或消除淬火后的微观应力和机械加工产生的参与应力 稳定工件形状及尺寸 钢的常用整体热处理方法及应用 名称 操作方法 目标 应用 火焰表面 淬火 用乙炔和氧的缓和气体燃烧的火焰喷射钢件表面，快速加热，当达到淬火温度时，立即喷水冷却 提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，而芯部仍保持韧性 多用于中碳钢件，淬透层深为2～6mm；适用于单件和小批量生产的大型钢件，以及需局部淬火的钢件 感应加热 表面淬火 将钢件放入电感应器中，使钢件表层产生感应电流，在短时间内加热到淬火温度，燃火立即用水或油冷却 多用于中碳钢和中碳合金钢零件；高频感应加热淬火淬透层为1～2mm，中频淬火淬透层为3～5mm，工频淬火淬透层为10mm以上 渗 碳 将钢件放入渗碳介质中，加热到900～950℃并保温，使表层获得一定浓度和深度的渗碳层。 多用于低碳钢和低合金钢零件，渗碳层深0.5～2.5mm；渗碳后必须淬火才能达到渗碳目的 渗 氮 利用500～600℃时氮分解出来的活性氮原子，吸附在钢件表面并向表层扩展，形成渗氮层 提高钢件表层硬度、疲劳强度、耐磨性和抗腐蚀性 多用于含有铝、铬、钼等合金元素的中碳合金钢以及碳钢、铸铁。渗氮层深为0.025～0.8mm 碳氮共渗 向钢件表层同时渗碳和渗氮 多用于低碳钢和低合金钢。一般碳氮共渗层深为0.02～0.3mm；碳氮共渗后需淬火和低温回火 钢的表层热处理和化学热处理

练习题：

1、较重要的钢结构和构件、渗碳零件、压力容器等用( ）。 A．碳素钢 B．低合金钢 C．合金钢 D．灰铸铁