第3章工程材料基础牌号用"T"(“碳”字汉语拼音字首）＋数字（平均碳的质量分数的千分之几）+（A）表示。如T10A表示平均碳的
质量分数为1.0％的高级优质碳素工具钢碳素工具钢由于冶炼容易，加工性能良好，成本较低，是最廉价的工具钢。经淬火
和回火后，能获得高的硬度和良好的耐磨性。碳素工具钢适宜制作尺寸较小、形状简单的低速切削刀具，也可制造性能要求不高的模具和量具碳
素工具钢牌号由两位数字表示钢中平均碳的质量分数的万分之几。当钢中锰的质量分数较高时．在钢号后加“Mn”。如45表示
碳的质量分数为0.45％碳素结构钢。65Mn表示碳的质量分数为0.65％含锰量较高碳素结构钢优质碳素结
构钢中含杂质元素硫、磷比普通碳素结构钢少，力学性能比普通碳素结构钢好。优质碳素结构钢的产量较大，用途较广，常用于制造各种较重要的机
械结构零件，也用作冷冲零件。这类钢的冶炼及加工工艺比较简单，成本较低优质碳素结构钢牌号由“Q”(“屈”字汉语拼
音字母字首）、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D））和脱氧方法符号（F-沸腾钢、b-半镇静钢、Z-镇静钢、TZ-特殊镇静
钢）四部分组成。如QZ35一A·F表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢普通碳素结构钢容易冶炼，工艺性能较好
，能保证一定的力学性能，一般多轧制成型钢、钢板、钢管，少用于厂房、桥梁、船舶等建筑结构和螺钉、螺母、连杆等要求不高的机械零件普
通碳素结构钢碳素结构钢牌号性能及用途类别合金钢合金钢按照用途可分为合金结构钢、合金工具钢和特
殊性能钢。(1）合金结构钢合金结构钢是在优质碳素结构钢的基础上，有目的地加入一些种合金元素而形成的。加入合金元
素后，提高了钢的淬透性，经热处理后比碳素钢具有更好的综合力学性能，广泛地用于制造各种重要的机械零件。按用途和热处理工艺特点，合金结
构可分为渗碳钢、调质钢、弹簧钢和滚动轴承钢。合金结构钢的性能、用途及牌号见表3-3。合金弹簧钢是在碳的质量分数为0.
15％一0.7％的优质碳素工具钢的基础上加入硅、锰、铬、钒、钨等合金合金元素，以提高钢的屈服强度和淬透性。主要用来制作截面尺寸
较大、承受较大负荷的弹簧合金弹簧钢合金调质钢是在碳素调质钢的基础上加入一种或数种合金元素，使之在调质处理后具有良好
的综合力学性能的钢。常加入的合金元素有锰、硅、铬、镍、钼等。用于尺寸较大、负荷较重且承受冲击的重要机械零件，如机床主轴、汽车后桥半
轴、连杆螺栓、蜗杆等合金调质钢牌号用“两位数字＋化学元素符号＋数字”表示。两位数字表示平均含碳质量分数含的万
分，合金元素用化学元素符号表示，合金元素符号后的数字表示该元素质量分数的含量的百分之几。如60Si2Mn表示平均碳的质量分数为0
.60％、硅为2％、锰小于1.5％的合金结构钢?合金渗碳钢是在优质碳素结构钢的基础上加入铬、镍、锰、硼
、钒、钛等元素而形成的。钢经渗碳、淬火及低温回火后，获得高硬度、高耐磨性的表面及塑性、韧性好的心部。特别适用于在高速、重载、强烈冲
击和受磨损条件下工作的零件，如汽车、拖拉机、机床的变速齿轮、内燃机凸轮轴等合金渗碳钢牌号性能及用途类别表3-3
合金结构钢性能、用途和牌号?牌号是在合金钢牌号前加“ZG”。如ZG35CrMn合金铸钢指含有合金元素的铸
钢。加入合金元素提高了铸钢的力学性能和某些特殊性能，如耐热、耐腐蚀合金铸钢牌号以“滚”字的汉语拼音字母字首“G”开
头，接着是合金元素铬，它后面的数字是铬的质量分数的千分之几。如GCrl5表示平均铬的质量分数为1.5％的滚动轴承钢
滚动轴承钢的碳的质量分数较高，一般在0.95％一1.15％之间，并且还含有一定量的合金元素，如铬、硅、锰、钼、钒等，以提高钢
的强度和淬透性。同时还严格控制硫、磷及非金属夹杂物的含量，以提高钢的疲劳强度，因而滚动轴承钢是一种高级优质钢。它是用来制造各种滚动
轴承的滚动体及内外套圈。也可用来制造刀具，冷冲模、量具等工具，以及性能要求类似滚动轴承的耐磨零件滚动轴承钢牌号性能及用
途类别(2）合金工具钢合金工具钢是在碳素工具钢基础上，加入合金元素后，提高了钢的淬透性、耐回火性和韧性。合金工具
钢按用途可分为刃具钢、量具钢和模具钢。合金工具钢的性能、用途及牌号见表3-4。量具钢用于制造各种测量工具，如游标卡尺
、千分尺、块规和塞规等。具有高的硬度、耐磨性和高的尺寸稳定性合金量具钢分为冷作模具钢和热作模具钢。冷作模具钢用于制
造各种冷冲模、冷挤压模和拉丝模等，热作模具钢用于制造各种热锻模、热挤压模和压铸模等合金模具钢牌号用“一位数字＋化学元素符号
＋数字”表示。一位数字表示平均碳的质量分数的千分之几。当钢中碳的质量分数大于或等于1.0％时，不标出。如9SiCr表示平均碳的
质量分数为0.9%，硅和铬的质量分数均小于1.5％的合金工具钢刃具钢主要用于制造车刀、铣刀、钻头等切削工具，也用于
制造一此手动工具、木工工具等，具有高强度、高硬度、高耐磨性、高热硬性、足够的塑性和韧性合金刃具钢牌号性能及用途类别
表3-4合金工具钢性能、用途和牌号(3）特殊性能钢特殊性能钢是指具有特殊物理、化学性能的钢。它包括不锈钢
、耐热钢、耐磨钢等。这些钢在机械制造、特别是在化工、石油、仪表和工业等部分有着广泛而重要的用途。特殊性能钢的牌号表示与合金工具钢基
本相同。如2Cr13表示平均碳的质量分数为0.2%，铬的质量分数约为13％的不锈钢。①不锈钢不锈钢是指
在大气、水、酸、碱和盐溶液或其他腐蚀性介质中具有高的化学稳定性的合金钢的总称。在酸、碱、盐等侵蚀性较强的介质中能抵抗腐蚀作用的钢，
又进一步称为耐蚀钢，或称耐酸钢。不锈钢主要用来制造在各种腐蚀介质中工作的零件或构件，例如化工装置中的各种管道、阀门和泵，医疗手术器
械、防锈刃具和量具等。常用不锈钢有1Cr13,2Crl3,1Crl7及1Crl8Ni9Ti。②耐热钢
耐热钢是指在高温下具有热化学稳定性和热强性的特殊钢。热化学稳定性指钢在高温下对各类介质化学腐蚀的抵抗能力，热强性指钢在
高温下保持一定强度的性能。耐热钢主要用于石油化工的高温反应设备和加热炉，火力发电设备的汽轮机和锅炉，飞机的喷气发动机等设备。常用耐
热钢有3Crl8Ni25Si2,Crl2,Cr13及1Crl8Ni9Ti。③耐磨钢耐磨钢
主要用于机器运转过程中承受严重磨损和强烈冲击的零件，如车辆履带板、挖掘机铲斗、破碎机颗板和铁轨分道又、防弹板等。耐磨钢具有很高的耐
磨性和韧性。常见的耐磨钢为ZGMnl3。1.5铸铁铸铁是含碳质量分数大于2.11%，并含有硅、锰、硫、磷等
杂质元素的铁碳合金。铸铁具有良好的铸造性、耐磨性、减振性和切削加工性，生产简单．价格便宜。因此，铸铁在工业生产中应用广泛。
铸铁通常分为白日铸铁、灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁等。白口铸铁性能硬而脆，不易切削加工．在机械工业中很少直接应用。常用铸
铁的性能、用途及牌号见表3-5。表3-5常用铸铁的性能、用途及牌号牌号由“RuT”(“蠕”
汉语拼音和“铁”汉语拼音字首）和一组数字组成。数字表示最低抗拉强度，单位MPa。如RuT300表示最低抗拉强度为300MPa
的蠕墨铸铁兼有灰铸铁和球墨铸铁的性能，可用于制造活塞环、大型齿轮箱体、气缸盖、液压件等蠕墨铸铁牌号由“
QT”(“球铁”汉语拼音字首字首）和两组数字组成。第一组数字表示最低的抗拉强度。第二组数字表示最低的伸长率。如QT450-l0
表示最低伸长率为10％、最低抗拉强度为450MPa的球墨铸铁强度和韧性都比灰铸铁好，用于截面较薄、形状比较复杂、
尺寸不大、韧性要求较高的零件如内燃机机车曲轴、凸轮轴、齿轮等球墨铸铁牌号由三个字母和两组数字组成。其中前两个字母“
KT”(“可铁”两字汉语拼音字首）表示可锻铸铁。第三个字母“H”或“Z”或“B”是“黑”“珠”“白”的汉语拼音字首，分别表示黑
心、珠光体、白心。其后第一组数字表示最低的抗拉强度。第二组数字表示最低的伸长率。如KTH300-06最低伸长率为6％、最低的
抗拉强度为300MPa的黑心可锻铸铁具有一定的塑性和韧性，可用于管接头、汽车和拖拉机后桥外壳、低压阀门。可锻铸铁并
不是可以锻造的铸铁，而恰好是不能锻造的可锻铸铁牌号由“HT”(“灰铁”汉语拼音字首）和一组数字组成。数字表示该铸
铁的最低抗拉强度。如HT200表示最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁良好的铸造性、切削性能、减振性、耐摩性，且价
格低廉，但塑性、韧性差，应用非常广泛，如床身、机座、活塞及形状复杂或承受较大摩擦力的批量生产的零件灰铸铁牌号性能及用途
类别1.6有色金属材料1.6.1铝及其合金在工业生产中，通常把钢铁材料称为黑色金属，而把其他的金属材料称
为有色金属。与钢铁材料等黑色金属材料相比，有色金属具有许多优良的特性，是现代工业中不可缺少的材料。下面主要介绍机械制造中常用的铝及
铝合金、铜及铜合金。1.纯铝纯铝是一种银色金属材料，密度为2.7kg/m3,其熔点为660℃，具有很高的塑性，
导电性和导热性好，抗氧化性能好，强度和硬度较低。适于成形加工，制成板材、线材、型材等，还用于制作电线、电缆等。工业纯铝代
号由“L＋顺序号”组成。“L”是“铝”字的汉语拼音字首。工业纯铝的牌号有Ll,L2，…，L6，顺序号越大，纯度越低。
2铝合金在纯铝中加入硅、铜、镁、锰等合金元素形成铝合金可有效提高力学性能。根据铝合金的成分和生产工艺特点，将铝合金分
为形变铝合金和铸造铝合金。(1）形变铝合金按其主要性能和用途分为防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金和锻铝合金。防
锈铝合金具有良好的耐腐蚀性、焊接性和高的强度，主要用于制作铆钉、液体容器、饮料罐等在液体中工作的、中等强度的焊接件和冷冲压件。硬铝
合金经热处理后能获得相当高的强度，主要用于制作发动机叶片等高强度、高载荷要求的零件和构件。超硬铝合金比硬铝合金增加了合金元素锌，所
以强度更高。主要制作承力构件和高载荷构件，如飞机上的起落架等。锻造铝合金具有良好的锻造性能、热塑性和力学性能，主要用于锻制形状复杂
、中等强度的模锻件或冲压件。(2）铸造铝合金铸造铝合金主要是用来制作铸件的铝合金，具有良好的铸造性能。铸造铝
合金按加入的主要合金元素的不同分为，铝-硅系、铝-铜系、铝-镁系、铝-锌系合金。其中铝-硅系合金是工业中应用最广泛的铸造铝合金。
6.2铜及其合金1.纯铜纯铜表面形成氧化膜后呈紫色，又称为紫铜。纯铜的性能特点是具有优良的导电性、导热性。其
导电性、导热性仅次于银，常作为导电、导热材料使用，如电线、电缆、铜管等。工业纯铜代号由“T＋顺序号”组成。“T”是“铜”字的汉语拼
音字首。工业纯铜的牌号有厂Tl、T2、T3，顺序号越大，纯度越低。2铜合金纯铜的力学性能不高，在机械制
造业中使用的都是铜合金。常用的铜合金有黄铜、白铜和青铜三类。在机械生产中常用的是黄铜和青铜。(1）黄铜以锌为主
要添加元素的铜合金称为黄铜。普通黄铜是铜-锌二元合金，在普通黄铜中加入铅、铝、锰等元素时称为特殊黄铜。普通黄铜具有适宜的强度、良好
的塑性、耐蚀性和工艺性。广泛用于制造机械零件、电气元件和日用品。特殊黄铜的力学性能、耐蚀性好。特殊黄铜代号由“H＋主加元素的化学
符号＋数字”组成。“H”是“黄”字的汉语拼音字母，数字表示铜和加入元素的平均含量。如H80表示铜的平均质量分数为80％的普通
黄铜。（2）青铜青铜是指黄铜、白铜以外的铜合金。因铜与锡的合金呈青色而得名。按主加元素种类可分为锡青铜、铝青
铜、硅青铜和铍青铜。加工用青铜的代号用“Q＋主加元素符号＋数字”组成。“Q”是“青”字的汉语拼音字首，数字表示主加元
索和其他元素加入的平均质量分数。如QSn4-3表示为：锡的平均质量分数为4％，其他元素的平均质量分数为3％的锡青铜。铸造用青
铜代号用“Z+Cu＋合金元素符号＋数字”表示。“Z”是“铸”字汉语拼音字首，表示类别为铸造用青铜，“Cu”表示基体元素为
铜，合金元索后面的数字表示合金元素加入的平均质量分数。如ZCuA19-4表示铝的平均质量分数为9%，其他元素平均质量分数为4
％的铸造用铝青铜。锡青铜具有良好的耐蚀性、耐磨性和铸造工艺性，适于制造耐磨和耐腐蚀的零件。如接触片、振动片、轴套、蜗轮轮齿等。
第2节非金属材料非金属材料是指除了金属材料以外的各种材料的总称。随着材料科学和材料工业的不断发展，非金属材料也出
现了品种不断增加、性能不断改善的局面，以适应各行业的需要。特别是近几十年来，非金属材料发展很快，应用越来越广泛。机械工程材料中非金
属材料主要有工程塑料、复合材料等1.工程塑料塑料是以树脂为主要成分，加入填充剂、增塑剂、稳定剂、着色剂、润滑
剂等制成的。按应用范围分为通用塑料和工程塑料。(1）通用塑料主要是指产量大、价格低、应用广泛的常用塑料。主要有聚
乙烯（代号PE）、聚丙烯（代号PP）、聚苯乙烯（代号PS）、聚氯乙烯（代号PVC）、酚醛塑料（俗称电木，代号PF）、氨基
塑料（俗称电玉）等六种塑料，主要用于制造日常生活用品、包装材料和工农业生产用的一般机械零件。(2）工程塑料常在
工程技术中作结构材料。这类塑料具有较高的强度、硬度、耐摩擦性．因而可部分代替金属，特别是用来制作某些机械构件或某些特殊用途的构件。
常用的工程塑料有聚酞胺（通称尼龙，代号PA）、聚甲醛（代号POM）、聚甲基丙烯酸甲醋（俗称有机玻璃，代号PPMA）等。
2.复合材料复合材料是指由两种或两种以上不同性质的材料，经人工组合而成的多相材料。它具有各组成材料的
优点，能获得单一材料无法具备的综合性能。复合材料的全部相分为基体相和增强相。基体相起粘结剂作用，增强相起提高强度作用。复合材料有以
下几种分类方法：(1）复合材料的分类按基体不同，分为非金属基体和金属基体两类。按增
强相种类和形状不同，分颗粒、层叠、纤维增强等复合材料。按性能不同，分为结构复合材料、功能复合材料。结构复合材料用于
制作造结构和零件的复合材料，功能复合材料是指具有某些物理功能和效应的复合材料。(2）复合材料的性能复合材料具有
比强度、比模量高、抗疲劳性能好、减振性能好、高温性能好、断裂安全性高以及较好的减摩性、耐蚀性和工艺性。其主要缺点是：各向异性，横向
抗拉强度和层间剪切强度不高．延长率较低．韧性较差，成本太高等。所以．复合材料目前应用不广。但是，复合材料是一种新型的、独特的工程材
料，具有广阔的发展前景。(3）常用复合材料目前常用的复合材料有纤维增强复合材料、层叠复合材料和颗粒复合材料。
热同性玻璃纤维增强复合材料又称玻璃钢，在石油化工行业有广泛的应用，如玻璃钢制造各种罐、管道、泵等，另外玻璃钢还可用于制造船体及部件
。在机械工业方面用于制作电动机罩、齿轮、轴承等。第3节新型工程材料新型材料是指最近发展或正在发展的具有比传统材
料更为优异性能的一类材料。新型材料既是高新技术的产物，同时它又成为高新技术发展的关键之一。下面简要地介绍两种新型材料。
1.智能材料所谓智能材料就是能感知外部刺激（传感功能）、能判断并适当处理（处理功能）且本身可执行（执行功能）的材料。智能
材料包括形状记忆合金（SMA）、压电材料、电致伸缩、磁致伸缩和智能凝胶等材料。SMA在高温时处理成一定
形状后急速冷却，在低温相状态下经塑性变形为另一种形式，然后加热到高温相成为稳定状态的温度时，通过马氏体逆相变使其恢复到低温塑性变形
前的形状，这就是合金的形状记忆效应。显然，形状记忆效应是由马氏体相变导致的。其奇特的记忆能力还表现在“超弹性”“变温唤醒”“双程记
忆”等特性。在人工智能仿生技术领域，SMA已经用于制作机器人控制元件、触觉传感器、机器人筋骨和手足等。SMA
元件集传感器、驱动器、动作执行机构等多种功能于一体，因而使机构简化，适合微型化、智能化。2.超导材料超导材料
是指在超低温下失去电阻的材料。材料的这种性质称为超导电性。具有超导电性的物质称为超导体。目前，已发现常压下具有超导性的元素有二十几
种，但临界温度较低，难以实用。超导合金是超导材料中强度最高、应力应变小、磁场强度低的超导体，如Nb-Zr系、Ni-Ti系合金，其
中应用最多是Ni-45%Ti合金。超导材料的应用领域广泛，如用于以节能为目的的发电机、输电电缆、贮能等电力系统的超导体：核聚
变、磁流体发电等新能源;核磁共振等医疗领域：高速磁悬浮列车和离子加速器等。第4节机械工程材料选用材料是构成机械
零件实体的物质，也是零件制造过程中进行加工处理的基本对象。因此，材料的选择对零件的制造质量与制造工艺过程的经济性等具有极其重要的影
响。1.选材的一般原则(1）使用性能机械零件在使用过程中丧失其规定功能的现象称为失效。其主要失效形式
有变形、断裂和表面损伤三种。进行机械零件选材时，主要以零件的使用性能要求作为选材的依据。一般零件都在受力条件下工作，因此
通常以材料的力学性能要求作为选材的主要指标。只有零件在特殊条件下工作时，才将材料的物理性能和化学性能上升为选材的主要指标。
①零件受载情况a.脆性材料原则上只适用于静载荷作用下工作：在受动负荷的情况下，应以塑性材料为基本材料。b
.若零件的接触应力较高，则应选用叮进行表面强化处理的材料。c.若零件尺寸取决于强度，且尺寸和重量又受到某些限制时，应选
用强度较高的材料。d.若零件尺寸取决于刚度，则应选用弹性模量较大的材料。②零件工作情况a.在湿热
或有腐蚀性物质环境下工作的零件，其材料应具有良好的防锈能力和耐腐蚀能力。b.在高温下工作的零件，应选用耐热材料。
c.滑动摩擦下工作的零件应选用减摩性能好的材料。靠摩擦传递运动和动力的零件应选用摩擦系数大的材料。(
2）工艺性能材料具有良好的工艺性能，便于加工制造，则既容易保证制造质量，又能够降低制造成本。反之，则会增加制造工艺的复杂
性，提高制造成本，也难以保证制造质量。因此，选材时必须对材料的工艺性能，即材料适应制造工艺的能力进行分析。小批量生产时，材料工艺性
能的影响不是很大：大批量生产时，材料工艺性能的好坏则可能成为决定性的因索。《机械基础》（多学时）教学课件L/O/G/Oww
w.themegallery.comwww.themegallery.comwww.themegallery.com它们是用
什么材料制造的？第1节金属材料第2节非金属材料第3节新型工程材料第4节机械工程材料选用第1节金属材料
1.1金属材料的性能金属材料是最常被使用的工程材料，具有很多良好的性能，这些性能包括使用性能和工艺性能。
1.1.1金属材料的使用性能金属材料使用性能是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能，使用性能决定了金属材料的使用范
围。使用性能包括物理性能、化学性能和力学性能，而影响材料使用性能的主要是力学性能。金属材料的力学性能是指材料在载荷作用下
所表现出来的性能。常用的力学性能主要有强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等。1.强度强度是指材料在静载荷作用下
抵抗永久变形和断裂的能力。强度的大小通常用应力表示，符号为σ，单位为Pa（帕）。工程上常用的强度指标有屈服点σs和抗拉强度σb
等。2.塑性塑性是指金属材料在静力作用下产生塑性变形（不可恢复的变形）而不被破坏的能力。常用的塑性指标有断后
伸长率和断面收缩率。3.硬度金属材料抵抗其他更硬物体压入的能力称为硬度。硬度是衡量金属材料软硬的一个重要指标。
常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。4.韧性韧性是指金属材料在冲击载荷载荷作用下抵抗破坏的能力。金
属材料的韧性大小可通过冲击试验测定。5.疲劳强度在交变应力作用下，虽然零件的工作应力远低于屈服点，但经过较长时
间的工作会产生裂纹或突然断裂，这个过程称为疲劳。许多机械零件，如轴承、齿轮、轴、弹簧等都是在交变应力作用下工作的。疲劳强
度是指金属材料经无数次交变应力作用而不断裂的最大应力。2.金属材料的工艺性能金属材料的工艺性能是指在各种加工条
件下表现出来的能力。1.铸造性能铸造是用熔化的金属材料充注型腔，待凝固后，取得一定形状铸件的过程。金属材料利用
铸造的方法制成优良铸件的能力称为铸造性能。金属材料中，灰铸铁和青铜的铸造性能好。2.锻压性能锻压是一种通过锻打
或加压使加热金属材料成形的加工方法。锻压性能是指金属材料适应锻压加工成形的能力。低碳钢、低碳合金钢具有良好的锻压性能。
3.焊接性能焊接是通过加热或加压使金属永久连接的方法。金属材料用焊接的方法实现牢固连接的能力称为焊接性能。低碳钢的焊接性
能好。4.切削加工性切削加工性是指金属材料接受切削成形的能力。铸铁、铜合金、铝合金和一般碳钢都具有
较好的切削加工性。1.2铁碳合金基础钢铁是工业中应用最广泛的金属材料。它们主要是由铁和碳两种元素组成，统称铁碳合
金。1.2.1金属的结晶金属由液态经冷却转变成固态的过程称为结晶。金属晶格（原子在晶体中的排列方式的
空间格架）。常见类型有体心立方晶格（如δ-Fe、α-Fe）、面心立方晶格（如γ-Fe）和密排立方晶格。纯铁的冷
却曲线如图3-1所示。从曲线上可以看到（液态）Feδ-Fe
γ-Feα-Fe结晶晶格类型转变晶格类型转变图
3-1纯铁的冷却曲线我们把金属在固体下，随着温度的变化，晶格由一种类型转变成为另一种类型的转变过程，称为同索异构（晶）
转变。同索异构转变是钢铁一个重要特性，是能够进行热处理来改变性能的基础。1.2.2铁碳合金的墓木组织铁碳合金
在固态下的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体。(1）铁素体铁素体是碳原子溶解在α-Fe中形成的，
用符号F表示。铁素体室温时的性能与纯铁时间相似，强度、硬度低，塑性和韧性好。(2）奥氏体奥氏体是碳原子溶解在γ
-Fe形成的，用符号A表示。奥氏体塑性韧性好，强度和硬度较低。由于奥氏体组织性能好，易于锻压成形。(3）渗碳体
渗碳体是铁和碳相互作用，形成的稳定的化合物，用Fe3C表示。渗碳体的碳质量分数为6.69%，熔点为1227℃
．硬度很高．塑性、冲击韧度几乎为零。(4）珠光体由铁素体与渗碳体（F+Fe3C）组成的混合
物珠光体（P)，所以它的性能介于铁素体和渗碳体之间，强度较高，硬度适中，具有一定的塑性。(5）莱氏体
由渗碳体与奥氏体（Fe3C+A）组成的混合物称为高温莱氏体（Ld)，渗碳体与珠光体(Fe3C+P）组成的
混合物低温莱氏体（Ld''）。莱氏体硬度很高，塑性很差。铁碳合金的五种基本组织中，铁素体、奥氏体和渗碳体是单相组织，称为铁碳合金
的基本相，珠光体和莱氏体则是由基本相的混合而成的多相组织。1.2.2铁碳合金相图1.铁碳合金相图的建立
铁碳合金相图是表示在极缓慢加热（或冷却）条件下，铁碳合金的成分、温度与组织或状态之间关系的图形。如图3-2所示是简化后的F
e-Fe3C相图。图中纵坐标表示温度，横坐标表示碳的质量分数（含碳量）。Fe-Fe3C相图是研究钢和铸铁的组织与性能的重要基础
，是选择钢铁材料的依据，对制定铸造、锻压、焊接、热处理等加工工艺有着重要的指导意义。图32简化后的F〔Fe3C相图
2铁碳合金的分类根据碳的质量分数，铁碳合金可分为以下三类：(1）工业纯铁：碳的质量分数小于0.021
8％的铁碳合金。(2）钢：碳的质量分数在0.0218％～2.11％之间的铁碳合金。(3）铸铁：碳的质量分数
在2.11％～6.69％之间的铁碳合金。6691.3钢的热处理热处理是机械制造工艺中不可缺少的组成部
分，钢经过热处理后，能充分发挥材料的潜力，改善其使用性能与工艺性能，提高产品的质量，延长使用寿命。如T8钢制造的錾子，淬火前硬度
仅为（180～200)HBW．耐磨性差难以錾削金属，经淬火处理，硬度可达（60～62)HRC，耐磨性好，切削刃锋利
。钢的热处理是将采用适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的工艺。热处理的方法虽然很多，但各
种热处理工艺过程都是由加热、保温、冷却三个阶段组成。钢的常用热处理方法、含义及目的见表3-1。表3-1常
用热处理方法、含义和目的含义：将淬火钢再新加热到低于727℃某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺目的：①获
得所需要的组织和性能；②减小和消除内应力；③稳定组织与尺寸回火含义：将钢材（或刚件）加热到适当温度，保持一定时间后放人淬火
介质（水、油等）中冷却的工艺目的：提高钢的强度、硬度和耐磨性淬火含义：将钢材（或刚件）加热到适当温度，保持一定时间，在静止的
空气中冷却的热处理工艺目的：和退火目的基本相同正火与退火的区别：钢在正火后的强度、硬度高于退火，操作简便，生产周期短，成本低
正火含义：将钢材（或刚件）加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺目的：①降低硬度，以利于切削加工；②均匀组织和成分，改善钢的力学性能；③消除钢中的内应力，防止变形及开裂退火含义和目的热处理方法含义：把钢件放在渗碳介质中，加热到一定温度并保温使碳原子渗人表面层的一种化学热处理工艺目的：提高钢表面的硬度、耐磨性、疲劳强度渗碳含义：在一定温度下，使活性氮原子渗入钢表层的化学热处理工艺目的：提高钢表面的硬度、耐磨性、疲劳强度与耐蚀性渗氮含义：仅对钢材（或刚件）表面层进行的淬火目的：使钢表面具有高硬度、耐磨性和疲劳强度，而心部具有足够的塑性和韧性表面淬火含义：钢材（或刚件）淬火后又高温回火的复合热处理工艺目的：提高钢的强度、塑性、韧性调质含义和目的热处理方法续表1.4钢铁材料钢铁材料是钢和铸铁的统称。钢是以铁为主要元素，碳的质量分数一般在2.11％以下，并含有其他元素的材料。铸铁是碳的质量分数大于2.11％的铁碳合金。碳的质量分数2.11％通常是钢和铸铁的分界线。1.4.1钢的分类钢的分类方法很多，在国家标准GB/13304-1991《钢分类》中，按照化学成分、主要质量等级和主要性能及使用特性，将钢分为非合金钢、低合金钢、合金钢三大类。1.非合金钢非合金钢习惯上称为碳素钢或碳钢。(1）非合金钢的分类按碳的质量分数非合金钢可分为低碳钢（wc<0.25%）、中碳钢（0.25％0.60％）。按质量等级非合金钢可分为普通非合金钢、优质非合金钢、特殊质量非合金钢。按用途非合金钢可分为碳素结构钢和碳素工具钢。(2）非合金钢的性能、用途及牌号非合金钢的性能、用途及牌号见表3-2。 |
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