工程材料及成形工艺基础

绪论

1材料是指那些能够用于制造结构，器件或其他有用产品的物质，例如金属，陶瓷，聚合物，半导体，超导体介电材料，木材，沙石，复合材料等。

2工程材料根据其组成与结构特点，可分为金属材料，无机非金属材料，有机高分子材料和复合材料。根据材料的性能特征，可分为结构材料和功能材料。根据材料的用途分为建筑材料 能源材料 机械工程材料 电子工程材料。

3材料的主要加工主要指材料的成形加工及强化，改性和表面技术的应用。

第一章 材料的力学行为和性能

1材料的性能包括使用性能和工艺性能。使用性能分为物理性能，化学性能和力学性能。

2力学行为：材料在载荷作用力下的表现

3弹性变形：当物体所受外力不大而变形处于开始阶段时，若去除外力，物体发生的变形会完全消失，并恢复到开始状态。

4塑性变形或残余变形：当外力增加到一定数值时，物体发生的变形不能完全消失，而一部分被保留下来，这时材料进入塑性变形阶段所保留下来的变形。

5韧性断裂：断裂前出现明显宏观塑性变形的断裂

6脆性断裂：在断裂前没有宏观塑性变形的断裂行为

综上所诉，对所有材料而言，在外力作用下虽外力增加 而变形和断裂是普通规律；而对金属等晶体材料而言，该规律是由弹性变形，塑性变形，断裂三个阶段组成。

服役条件：是指零件在工作过程中承受的温度，介质环境，加载速率和载荷作用放式

7载荷按其性质分为静载荷和动载荷。

8静载荷是指加载方式不影响材料的变形行为，加载速率较为缓慢的载荷

9动载荷是指突加的，冲击性的及大小，方向随时间而变化的载荷

10所谓载荷作用方式既加载方式，主要指拉伸，压缩，弯曲，扭转剪切等不同作用方式

11内力：材料在外力的作用下其内部将产生相应的作用里的作用力以抵抗变形，并在整体上外力达到平衡 12应力：分布在单位面积上的内力

13抗拉强度：标志着材料在断裂前所能承受的最大应力

14断后伸长率：试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比。伸长率越高 材料塑性越好。

15断面伸长率：试样拉断后 标距处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比，

16测量硬度的方面有很多，主要有压入法，刻画法，回跳法

17常用的测量方法 有布氏硬度HB 洛氏硬度HR 维氏硬度HV 。布氏硬度的实验师用一定直径的硬质合金球，以相应的试验力压入试样表面。布氏硬度适用于测量组织出大且不均匀的金属材料的硬度，如铸铁 铸钢 非铁金属及合金， 各种经退火和调制处理后的钢材，不适宜用大批量的生产检验 测量太硬的材料时 压头可能产生变形 故不宜采用布氏硬度，对于产品 特别是有较高精度要求的配合面的零件及小件不宜采用这种方法

18洛氏硬度测试操作简便迅速 可直接读出硬度值 压痕小 在批量的成品或半成品质量检验中广泛用，但由于压痕过小，测量误差大代表性 重复性差分散度大

19维氏硬度特别使用于工件的硬化层及薄片 小件成品的测量但由于操作复杂 不宜用于大批量检测 由于压痕很小 致使所测量硬度重复性差 分散度大

20韧性：就是材料在断裂前吸收变形能量的能力。韧性好的材料在使用中不至于产生突然的脆性断裂 从而保证零件的安全性。

21Ak即为表征材料冲击韧性的指标称为冲击吸收功，

22疲劳断裂 材料在循环载荷的作用下即使所受应力低于屈服强度也常发生断裂

23疲劳强度 是指材料经无数次的应力循环仍不断裂的最大应力 用以表征材料抵抗疲劳断裂的能力

24低应力脆断 高强度材料的机件常常在远低于屈服点的状况下发生脆性断裂 中低强度的重型机件

大型结构件也有类似的实例 这就是低应力脆断 低应力脆断总是与材料内部的裂纹及裂纹的扩展有关。 裂纹扩展的形式有张开型 （最危险）划开型 裂开型

25断裂韧度：应力场强度因子的临界值就是材料的断裂韧度K1他表征了含裂纹的材料抵抗裂纹失稳扩展而断开的能力 作为衡量材料断裂韧性的重要性能指标之一

26高温 是指其工作温度超过其再结晶温度 材料的高温力学性能主要有蠕变极限 持久强度极限 高温韧性和高温疲劳极限等指标

27蠕变极限 是指材料长时间在一定的温度和应力作用下 即使应力小于&0.2 也会缓慢产生塑性变形的现象

28蠕变极限是指在规定的温度下， 引起试样在规定的时间内的蠕变伸长率或恒定蠕变速度不超过某规定值的最大最大应力 有一下两种表示方法（1）在规定的时间内达到规定的变形量的蠕变极限（2）恒定蠕变速度达到规定值时的蠕变极限

29持久强度极限：是指试样在恒定温度下 达到规定的持续时间而不断裂的最大应力

在规定的温度下测定的高温冲击韧性指标称为高温冲击吸收功和高温冲击韧度

30高温疲劳极限： 是指材料在高温下 往往是疲劳和蠕变同时作用的结果 当金属材料的温度超过0.5TM时，其疲劳极限会急剧下降

31随着温度的下降 多数材料会出现脆断增加的现象 易产生脆断 对在低温条件下工作的零构建造成严重的危害

第二章 材料的结构

1工程材料的各种性能（力学性能 物理性能 化学性能）取决于二大因素：一是其组成原子或分子的结构及本性；二是这些原子或分子在空间的结合和排列方式

2结合键：固定物质内部原子 都排列在能量较低的位置 彼此之间存在一种约束力使其牢固地结合在一起，这种约束力即为结合键 通常结合键有四种，离子键 共价键金属键和分子键

3离子键：电负性差别较大的两种原子，通过电子失得变成正 负离子从而靠正负离子间的库伦力相互作用而形成的结合键称为离子键

4离子键有较强的结合力 因此离子化合物或离子晶体的熔点 沸点硬度均很高 热膨胀系数小 但相对脆性较大

5共价键：得失电子能力相近的原子在相互靠近时 依靠共用电子对产生的结合力而结合在一起的结合键 6金属键：金属晶体的结合主要靠这些共用的负电子云与正离子之间的库伦力作用这种结合键称为金属键 7金属键不具有方向性 在结构上要求尽量密排 使之势能降低 结合最稳定 由于金属晶体靠金属键结合 所以金属具有良好的导电性导热性可塑性 正的电阻温度系数和金属光泽

8分子键：具有稳固电子结构的原子或分子靠瞬时电偶极矩的作用而产生结合力的结合键称为分子键或范德瓦耳斯键 分子晶体具有低熔点低沸点低硬度等性能特点

9晶体：就是原子本身沿三维空间按一定几何规律重复排列成有序结构

10晶体具有固定的熔点 规则的几何形状和各向异性的特点；非晶体没有固定的熔点且各向同性 11晶格：用于描述原子在晶体中排列形式的几何空间格架

12晶胞：从晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小几何单元来分析晶体中原子排列的规律性 这个最小的几何单元称为晶胞

13晶胞的致密度：是指晶胞中原子所占的体积与晶胞总体积的比值

14体心立方晶格晶胞中实际原子数为2 致密度为0.68 属于这类金属的有：α-Fe、Cr、W、Mo等； 面心立方晶胞中的原子数为4致密度为0.74属于这类金属的有：γ-Fe、Cu、Ni、Al等

15密排六方晶格 晶胞中的原子数为6 致密度为0.74属于这类金属的有：Zn、Mg、Be、Cd等

16点缺陷：是指三维尺度都很小的 不超过几个原子直径的缺陷 主要有空位和间隙

17线缺陷：是指二维尺度很小而第三维尺度很大的缺陷 主要有：位错 是在晶体中某处一列或若干列原子发生有规则的错排现象

18晶体中位错的量常以单位体积内所包含的位错线总长度来表示

19单晶体：金属和陶瓷这样的晶体材料的结晶过程中，会形成许多位向各不相同的小晶体

20晶界：晶粒之间的边界 晶界在常温下强度和硬度较高 而在高温下则较低 晶界易腐蚀 原子扩散速度快

21金属材料主要由金属晶体组成 对纯金属而言 其结构主要是指由何种金属原子依靠金属键结合成为何种晶体结构类型的晶体 以及这些晶体的显微组织结构和缺陷状态 包括晶粒形状 大小 晶格的畸变 位错密度等

22组元：组成合金的最基本的独立的单元 组元可以是金属元素 非金属元素 和稳定的化合物 由二个组元组成的具有金属特性的合金

23相：是指合金系统中具有相同的化学成分，相同的晶体结构和相同的物理或化学性能并与该系统的其余部分以界面分开的部分

24合金的基本相结构可分为固溶体和金属化合物两大类

（1）固溶体：合金在固态下游组元间相互溶解而形成的相 固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体

（2）置换固溶体：有溶质原子代替一部分溶剂原子而占据溶剂晶格中某些结点位置而形成的固溶体 晶格类型相同 原子直径差越小 在周期表中的位置越靠近 则溶解度越大 甚至可以任意比例溶解而形成无限固溶体

（3）间隙固溶体：有溶质原子嵌入溶剂晶格中各结点间的间隙中而形成的固溶体

25固溶强化：晶格畸变使晶体的抗力增大 材料的强度 硬度提高

25金属化合物：他们一般熔点较高 硬而脆才 当合金中出现金属化合物时 通常能够提高合金的强度 硬度和耐磨性，但会降低塑性和韧性

26同素异构转变：当温度压力等外界条件改变时 晶格类型可以发生转变。

27近代有机化学指明：有机物除了上述由于原子互相联接的方式和次序不同形成异构体外，还可以由于原子本身在空间的排列方式不同引起同分异构

28晶体的各向异性：沿晶体不同方向测得的性能（例如导电性 导热性热膨胀性，弹性强度以及外表面的化学性能等）并不相

29非晶体的各向同性：非晶体的性能不因方向而异。

30单晶体：冷却时仅有液体中一个晶核核心长大而成的晶体

31铁的同素异构转温度是δ-Fe → 1394度→ γ-Fe→ 912度→ α-Fe

第三章 凝固与二元合金图

1结晶：金属与合金自液态冷却转变为固态的过程，是原子由不规则排列的液体状态逐步过渡到原子作规则排列的晶体状态的过程。

2金属的结晶过程：是在液体中先形成许多晶核，然后再由晶核长大成晶粒，众多的晶粒组成多晶体。 3金属由液态转变成为固态的凝固过程，实质就是原子由近程有序状态过渡为远程有序状态的过程。金属从液态过渡到固态晶态的转变称为一次结晶，而金属从一种固态过渡为另一种固体晶态的转变称为二次结晶

4过冷度：平衡结晶温度与实际结晶温度之间的温度差

5晶粒越细小，金属材料的强度值越高，晶粒细小还可以提高材料的韧性。

6控制铸件晶粒的大小是提高铸件质量的重要措施。细化晶粒有三种方法1正大过冷度2变质处理3附加振动

7偏析：由于冷却速度较快，固溶体中的原子不能充分扩散，则成分不均匀的成分保留下来。

8铁素体：强度硬度较低，塑性韧性较好 在727时溶碳量为0.0218%，最低0.0008%。奥氏体：最大2.11%最低0.77%渗碳体：硬而脆 溶碳量= 6.69% 萊氏体 是奥氏体与渗碳体的机械混合物 P=F+Fe3C 9 Fe+Fe3C相固分析：ACD为液相线，AECF为固相线，ECF为共晶线，PSK线为共析线，ES为奥氏体的溶解

度曲线，PQ为铁素体的溶解度曲线。

10奥氏体是碳溶于γ-Fe中形成间隙固溶体。

11铁素体是碳溶于α-Fe中形成间隙固溶体。

12Cu-Ni合金相图是匀晶相图，Pb-Sb合金相图为共晶相图。

13Fe+Fe3C共析点含碳量是0.77%，温度是727，共晶点的含碳量是4.3%，温度是1148。

14金属结晶的两个过程是生核和长大，晶核形成的方式有自发形核和非自发形核。

15铸件的三个晶区是：细晶区、柱状晶区、等轴晶区。

第四章 材料的强化和表面技术

1钢的热处理是钢固态下通过加热保温冷却以改变其组织，从而获得所需性能的一种工艺方法，热处理的目的不仅在于消除毛培中的缺陷 改善其工艺性能，为后续工艺工程创造条件 更重要的是热处理能够显著提高钢的力学性能，充分发挥钢材的潜力，提高零件的使用寿命

1热处理分为1整体热处理2表面热处理3化学热处理 热处理还分为预备热处理和最终热处理

3过热：凡是晶粒度超过了规定的标准时就成为一种加热缺陷 在实际生产中常从加热温度保温时间和加热速度几个方面来控制奥氏体的晶粒大小 加热温度越高保温时间越长奥氏体晶粒越大，在加热温度相同时，加热速度越快保温时间越短，奥氏体晶粒越小。

4冷却的方式主要有连续冷却（卢冷空冷水冷）和等温冷却（等温淬火）

5珠光体的转变过程：在过冷度较小时，727-650 片间距>0.4um 是P 650-600片间距小于0.4-0.2 um 实际S 600-550片间距小于0.2um 是T 珠光体组织中的片间距越小，相界面越多，塑性变形抗力越大，强度和硬度越高 同时由于渗碳体变薄，使得塑性和韧性也有所改善 550-350 上贝氏体 350-230 下贝氏体 它具有较强的强度和硬度 塑性和韧性 在实际生产中常采用等温淬火来获得下贝氏体

6马氏体的转变过程： 卢冷A-P 空冷A-S 水冷A-M +Ar 油冷A-M+P 马氏体是过冷奥氏体冷却到Ms以下的转变产物，也是奥氏体冷却转变最重要的产物 马氏体的强度和硬度随着碳含量的升高而显著增加但碳含量超过0.6%时增加趋势明显下降，高碳马氏体的含碳量 高，晶格变形大，淬火内应力较高塑性韧性较差。

7高碳马氏体的性能特点是硬而脆 低碳马氏体具有高的强韧性

8退火：将钢材或钢件加热到适当的温度保持一定时间 随后缓慢冷却以获得接近平衡状态组织的热处理工艺

1.钢的热处理：将钢在固态下通过加热、保温、冷却以改变组织，从而获得所需性能的一种工艺方法. 目的：消除毛坯中的缺陷，改善其工艺性能，为后续工艺过程创造条件，并能提高钢的力学性能，充分发挥钢材的潜力，提高零件使用寿命。

2.热处理分类：1）整体：退火、正火、淬火、回火等 2）表面：表面淬火 3)化学：渗碳、碳氮共渗、渗氮等.

3.根据工序位置的不同，热处理还分为预备热处理和最终热处理.

4.钢加热时的转变：1)钢的奥氏体化：首先是珠光体转变为奥氏体，然后先共析相向奥氏体转变或溶解，最后得到单相的奥氏体组织。

2）奥氏体晶粒的长大及控制：奥氏体晶粒越小，冷却转变产物的组织越细，其屈服强度、冲击韧度越高。奥氏体晶粒的大小是评定加热质量的指标之一。

过热：晶粒度超过规定的标准时的一种加热缺陷。控制奥氏体的晶粒大小方法：加热温度、保温时间、加热速度。加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越大；加热温度相同，加热速度越快，保温时间越短，奥氏体晶粒越小。（表面淬火）

5.冷却方式：连续冷却（炉冷、空冷、水冷），等温冷却（等温淬火）。

研究奥氏体的冷却转变规律的方法：一是在不同的过冷度下进行等温冷却测定奥氏体的转变过程，绘出奥氏体等温转变曲线；另是在不同的冷却速度下进行连续冷却测定奥氏体的转变过程，绘出奥氏体连续冷却转变曲线。

6.奥氏体在临界点以上为稳定相，以下成不稳定相，处于过冷状态，称为过冷奥氏体。

7.珠光体（P）转变（550摄氏度以上）；贝氏体转变（550-230），上贝氏体（B上：550-350），下贝氏体（B下：350-M）。

8.珠光体转变的三条曲线：Ps线为A-P转变开始线；Pf线为A-P转变终止线；K为A-P转变终止线，它表示冷却曲线碰到K线时，过冷奥氏体停止向珠光体转变，剩余部分一直冷却到Ms线以下发生马氏体（M）转变。

9.马氏体是淬火钢的基本组织，按其金相组织形态分：针片状马氏体；板条状马氏体。马氏体强度、硬度取决于含碳量。

10.高碳马氏体硬度高、脆性大；低碳马氏体具有高的强韧性。

11.马氏体转变量随温度降低而不断增多，直至Mf,转变停止。此时获得残留奥氏体（As）。残奥会降低钢的硬度和耐磨性；导致工件的尺寸发生变化，降低尺寸精度。

改变方法：将淬火件放到零下温度的冷却介质中，以最大限度的消除残留奥氏体，达到提高硬度、耐磨性与稳定尺寸的目的。称为“过冷却”。

12.钢的退火：将钢材或钢件加热到适当的温度，保持一定的时间，随后缓慢冷却以获得接近平衡状态组织的热处理工艺，称为退火 。

退火分类：①：均化退火、再结晶退火、去应力退火、去氢退火，其特点：通过控制加热温度和报温时间使冶金及冷热加温过程中产生的不平衡状态（成分偏析、形变强化、内应力等）过渡到平衡状态。

②：完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火等，通过改变组织和性能为目的，其特点：通过控制加热温度、保温时间以及冷却速度等工艺参数，来改变钢中的珠光体、铁素体和碳化物等组织形态及分布，从而改变性能。

13.钢的正火：钢材或钢件加热到Ac3以上，保温适当时间，在空气中冷却。

14.刚的淬火：将钢件加热到Ac1或Ac3以上某一温度，保温一定时间，然后以大于临界冷却速度冷却以获得马氏体和下贝氏体组织。

15.通过调整冷却介质、淬火方法可以控制淬火件的冷却速度。水和油是最常用的冷却介质，水是最廉价的冷却介质，它的冷能力较大，使用安全，y污染环境，淬火工件不需要清洗（食盐水溶液、碱水溶液）。油是常用的冷却介质，主要采用矿物油，冷却性能好，速度较水低，多用于合金钢淬火。

常用淬火方法：单液淬火、双液淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火。

16.钢的淬透性：指在规定条件下，决定钢材有效淬硬深度和硬度分布的特性。

钢的淬透性主要决定于马氏体临界冷速。过冷奥氏体越稳定，马氏体临界冷深越小，钢的淬透性越好。

17.注意：①要把钢的淬透性和淬硬性区别开，淬硬性是指钢在淬火后能够达到的最高硬度，反钢的硬化能力，主要取决于钢的碳含量。

②要吧钢的淬透性与具体淬火条件下工件的淬透层深度区别开，同一钢种在同一奥氏体化条件下，其淬透性是相同的，但是，水淬比油淬的淬透层深，小件比大件的淬透层深，这并不意味着同一种水淬比油淬的淬透性大。

方法：结构钢末端淬透性实验法最常用。

18.淬火缺陷及其防止：①变形与开裂：在淬火冷却过程中，由于工件内外温差而导致热胀冷缩不一致，由此而产生的应力称为热应力，除此之外，在组织转变过程中，由比热容的变化而产生的内应力称为组织应力。

热应力和组织应力是形成淬火应力的根源。

②硬度不足：指工件上较大区域内的硬度达不到技术要求。

形成缺陷的原因：淬火介质冷却能力不足；淬火加热温度过低或保温时间短，淬火组织中存在珠光体或铁素体；表面脱碳降低了钢的淬硬性。

对于硬度不足的工件，可以重新淬火，但在淬火前，应进行一次退火、正火、或高温回火以消除淬火应力，防止在重新淬火的过程中产生更大的变形甚至开裂。

③氧化与脱碳：钢在加热时，铁和合金元素与氧化性介质作用在工件表面生成氧化物饿现象称为氧化。 脱碳是指钢在加热时，钢表层中的碳与周围介质中氧、二氧化碳等发生化学反应，生成含碳气体逸出钢外，使钢表层含碳量下降。氧化会使工件尺寸减小，表面粗糙度增加。

脱碳会降低钢的表面硬度、耐磨性和抗疲劳能力。氧化脱碳还会增加淬火开裂倾向。

为了防止，通常采用脱氧良好的盐浴加热、保护气体加热、真空加热、高温短时加热等。

19.淬火钢的回火：强度、硬度降低，韧性、塑性升高。

回火：钢件淬硬后，再加热到Ac1点以下的某一温度、保温一点时间后冷却到室温的热处理过程。

20.回火分类：①低温回火（150-250）：回火马氏体，硬度58-64HRC具有较高强度、硬度及耐磨性。

②中温回火（350-500）：回火托氏体，硬度为35-45HRC，由铁素体基体和碳化物颗粒组成。具有很高的弹性极限，较高强度、中等的硬度和韧性。

③高温回火（500-650）：回火索氏体，硬度为200-330HBW，油铁素体和粒状碳化物组成，具有良好的综合力学性能。

21.习惯上将高温回火加淬火称为调质处理。调质一般作为最终热处理，但也可以作为表面淬火和化学热处理的预备热处理，以保证表面和心部不同的性能要求。第一类回火脆性（250-350）；第二类回火脆性（450-650）。

22.钢的表面热处理：仅对钢的表层进行热处理以改变其组织性能的工艺。最常用的的是表面淬火加回火。 钢的表面淬火是通过快速加热，使钢的表层奥氏体化，在心部组织尚未发生相变时立即予以淬火冷却，使表层获得硬而耐磨的马氏体组织，心部仍保持原来的塑性和韧性较好的退火、正火、或调质状态的组织。 表面淬火加热可采用：感应加热、火焰加热、激光加热等。（频率：①高频：50-300KHZ ②中频：1-10 ③工频：50HZ）。多用于中碳钢和中碳低合金钢，如45、49Cr、40MnB。

感应加热表面淬火优点：加热速度快、时间短，表面氧化、脱碳较小，生产率较高；表层局部加热，工件变形小；淬火组织为细隐晶马氏体，表面硬度较高脆性低；表层获得马氏体后，表层膨胀，造成残留压应力，提高疲劳强度；可用于生产流水线，工艺质量稳定。

23.钢的化学热处理：把钢制零件放在含欲渗元素的活性介质中加热到预定的温度，保温一定时间，使该元素渗入到工件表层中，从而改变表层的成分、组织和性能。

①钢的渗碳：为了增加钢件表层的碳含量和获得一定的碳浓度梯度，将钢件在渗碳介质中加热并保温，使碳原子渗入到钢件表层。

②根据渗碳剂的不同，渗碳方法分：固体、气体、液体渗碳。

③渗碳层的表面碳含量在0.8%-1.1%之间为好，尤其在0.85%-1.05%之间最好。

④表面碳含量低，则不耐磨且疲劳强度也较低；反之，则渗碳层变脆，易出现压碎剥落。

⑤钢经渗碳淬火、低温回火后表面硬度可达58-64HRC，耐磨性好，心部韧性好。适用于重载、磨损、冲击条件下工件的零件。

24.钢的渗氮：在一定温度下使活性氮原子渗入到工件表面。目的：更大提高钢件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性。

25.气体渗碳与气体渗氮比较：①渗氮温度低，心部不发生相变，零件变形小。②渗氮后，具有高耐磨性和热硬性。③渗氮后，不再进行热处理，只进行磨削和抛光。④渗氮时间长，工艺较复杂，渗氮层薄。

26.碳氮共渗：同时向零件表面渗入碳和氮。

27.预备热处理：退火、正火、调质。调质作为预备热处理，主要是为了保证表面淬火或化学热处理零件心部的力学性能和为易变形零件最终热处理组织准备。锻造-正火或退火-粗加工-调质-精加工-表面热处理或渗氮。

28：最终热处理的工序位置：①整体淬火：锻造-正火或退火-粗加工、半精加工-淬火+回火-精加工。 ②表面淬火：锻造-正火或退火-粗加工-调质-半精加工-表面淬火、回火-精加工。

③整体渗氮：锻造-正火-粗加工-渗碳-半精加工-表面淬火、回火-精加工。

④局部渗氮：锻造-正火-粗加工-渗碳-去局部渗氮层-淬火、回火-精加工。 锻造-正火-机加工-镀铜-渗碳-淬火、回火-退铜-精加工。 ⑤渗氮：锻造-退火-粗加工-调质-精加工-去应力退火-粗磨-渗氮-精磨或研磨。

29.非铁合金的固溶处理：将固溶随温度的升高而增大的合金，加热到单相固溶体相区内的适当温度，保温适当时间，以使原组织中的脱溶相溶入固溶体的过程。

30.非铁合金的时效强化：工件经固溶处理在室温或稍高于室温放置，过饱和固溶体发生脱溶分解，其强度、硬度升高的过程（自然时效、人工时效）。

31.高聚物：①接枝共聚物 ②镶嵌共聚物 ③交联共聚物

32.复合强化：在复合过程中，利用高强度、高模量材料作为增强组分与基体材料进行人工复合，使材料性能提高的方法。

33.材料的表面技术处理：①原子沉积 ②颗粒沉积 ③离子注入 ④激光表面处理 ⑤钢的氧化和磷化。

第五章 工业用钢和铸铁

1钢的分类 钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。

2按质量分类 (1) 普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%） (2) 优质钢（P、S均≤0.035%） (3) 高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%） 特级优质钢（ P≤0.025%，S≤0.015%)

3按化学成份分类 (1) 碳素钢：a.低碳钢（C≤0.25%）；b.中碳钢（C≤0.25~0.60%）；c.高碳钢（C≤0.60%）。

(2)合金钢：a.低合金钢（合金元素总含量≤5%）b.中合金钢（合金元素总含量＞5~10%）c.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。

4按成形方法分类：(1) 锻钢；(2) 铸钢；(3) 热轧钢；(4) 冷拉钢。

5按金相组织分类 (1) 退火状态的a.亚共析钢（铁素体+珠光体）b.共析钢（珠光体）c.过共析钢（珠光体+渗碳体）d.莱氏体钢（珠光体+渗体）。 (2) 正火状态的：a.珠光体钢；b.贝氏体钢；c.马氏体钢；d.奥氏体钢。 (3) 无相变或部分发生相变的

6按用途分: 结构钢，工具钢，特殊性能钢。

7结构钢是品种最多、用途最广、使用量最大的一类钢

8优质碳素结构钢常有的是：05F、08F、10、15、20和25钢。

9渗碳用钢通常指的是：经渗碳淬火、低温回火后使用的钢。如：15、20钢。

10合金渗碳钢分为低、中、高淬透性合金渗碳钢，低的有:20Cr、20MnV等。

11调质钢;指的是经调质后使用的钢，可以在汽车上的各种零件使用。

12碳素调质钢有：35、40、45、钢或40Mn、50Mn等。低淬透性调质钢有：40Cr。

13中淬透性调质钢一般用于曲轴和连杆，高淬透性调质钢有40CrNiMoA。

14弹簧钢是专用的结构钢，一般用于各种弹簧和弹性元件。有:60Si2Mn。

15滚动轴承钢的性能要求：高的接触疲劳强度、高的硬度和耐磨性，足够的韧性和渗透性。

16工具钢指的是：制造各种刃具、模具、量具和其他耐磨工具的钢。

17高速钢一般有:钨系W18Cr4V、钨钼系W6Mo5Cr4V2、W6Mo5Cr4V3.

18热作模具钢有：5CrMnMo、5CrNiMo、4Cr5MoSiV、3Cr3Mo3V、5Cr4W5Mo2V.

19 铸铁 含碳量大于2.11% 分白口铸铁（碳以渗碳体形式存在）、灰口铸铁（石墨）、麻口铸铁（自由渗碳体和石墨形式混合）。

20 灰口铸铁分 普通灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁。普通灰口铸铁，石墨片状，HT100，后面三位数字表示最低抗拉强度。可锻铸铁 石墨团絮状，KT300-06,铁素体可锻铸铁，最低抗拉强度300MPa，最低伸长率6%，KTZ珠光体可锻铸铁。球墨铸铁 石墨球状，QT400-17。蠕墨铸铁，蠕虫状。

26普通灰口铸铁 片状石墨，化学成分靠近共晶体，熔点低，具有良好流动性，不易产生缩孔等缺陷。但是粗片状的石墨存在，导致力学性能降低，所以采用孕育处理，改变片状石墨的大小和数量，石墨片越细

小，越均匀，铸铁力学性能越好。孕育后组织是在珠光体基体上均匀分布的细小石墨片— HT以后三位灰口铸铁的最低抗拉强度值

27可锻铸铁，又称玛铁或玛钢，石墨团絮状，团絮状石墨的存在大大减轻了对基体的割裂作用，抗拉强度明显提高，但可锻铸铁不可锻造。可锻铸铁的铸态组织为白口，没有石墨化膨胀阶段，收缩大，容易形成缩孔、缩松和裂纹缺陷，因此采用顺序凝固原则，设置冒口和提高砂型的退让性。其按基体组织不同分为铁素体基体和珠光体基体 KT代表铁素体可锻铸铁，KTZ代表珠光体可锻铸铁，后面第一组数字代表最低抗拉强度，第二组代表最低伸长率

28铁素体可锻铸铁 塑性和韧性较高，强度相对低，珠光体的强度硬度高，塑性差 前者用于制造受冲击、震动的零件，如汽车前后桥壳、减速器壳，后者制造较高强度和耐磨性零件，如曲轴、连杆

29球墨铸铁 石墨球状，化学成分接近共晶点，力学性能较好，强度、塑性、韧性较高，良好的耐磨性，抗疲劳性能和减震性，流动性较好。为获得球状石墨，要球化处理，但球化剂阻碍石墨化，为防止白口组织现象，要进行孕育处理。 球墨铸铁一般要冒口和冷铁，采用顺序凝固原则， 进行退火 包底冲入法 QT 后面第一组数字代表最低抗拉强度，第二组代表最低延伸率

26普通灰口铸铁 片状石墨，化学成分靠近共晶体，熔点低，具有良好流动性，不易产生缩孔等缺陷。但是粗片状的石墨存在，导致力学性能降低，所以采用孕育处理，改变片状石墨的大小和数量，石墨片越细小，越均匀，铸铁力学性能越好。孕育后组织是在珠光体基体上均匀分布的细小石墨片———— HT以后三位灰口铸铁的最低抗拉强度值

27可锻铸铁，又称玛铁或玛钢，石墨团絮状，团絮状石墨的存在大大减轻了对基体的割裂作用，抗拉强度明显提高，但可锻铸铁不可锻造。可锻铸铁的铸态组织为白口，没有石墨化膨胀阶段，收缩大，容易形成缩孔、缩松和裂纹缺陷，因此采用顺序凝固原则，设置冒口和提高砂型的退让性。其按基体组织不同分为铁素体基体和珠光体基体 KT代表铁素体可锻铸铁，KTZ代表珠光体可锻铸铁，后面第一组数字代表最低抗拉强度，第二组代表最低伸长率

28铁素体可锻铸铁 塑性和韧性较高，强度相对低，珠光体的强度硬度高，塑性差 前者用于制造受冲击、震动的零件，如汽车前后桥壳、减速器壳，后者制造较高强度和耐磨性零件，如曲轴、连杆

29球墨铸铁 石墨球状，化学成分接近共晶点，力学性能较好，强度、塑性、韧性较高，良好的耐磨性，抗疲劳性能和减震性，流动性较好。为获得球状石墨，要球化处理，但球化剂阻碍石墨化，为防止白口组织现象，要进行孕育处理。 球墨铸铁一般要冒口和冷铁，采用顺序凝固原则， 进行退火 包底冲入法 QT 后面第一组数字代表最低抗拉强度，第二组代表最低延伸率

第六章 非铁金属和其他合金材料

1在工程中，通常把除黑色金属以外的其他金属称为有色金属或称为非铁金属。

2根据铝合金的工艺性能和化学成分，可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两类。

3工业铝的代号为L1、L2、L3、.....序号的数字越大，表示纯度越低，如1070、1060.1050.

4变形铝合金的牌号：防锈铝合金（LF）硬铝合金（LY）超硬铝合金（LC)锻铝合金（LD)。

(1)防锈铝合金。属于热处理不能强化的变形铝合金，只能通过冷压力加工提高其强度，主要是Al—Mn系和A1—Mg系合金。这类铝合金具有适中的强度和优良的塑性，并具有很好的耐腐蚀性，故称为防锈铝合金。

(2)硬铝合金。属于Al—Cu—Mg系合金。这类铝合金经固溶和时效处理后能获得相当高的强度，故称为硬铝。

(3)超硬铝合金。属于A1—Cu—Mg—Zn系合金。这类铝合金是在硬铝的基础上再加锌而成，其强度高于硬铝，但耐腐蚀性较差。超硬铝经固溶和人工时效后，可获得在室温条件下强度最高的铝合金

(4)锻铝合金。大多属于A1—Cu—Mg—Si系合金。力学性能与硬铝相近．但由于热塑性较好，因此适于采用压力加工，如锻压、冲压等，可用来制造各种形状复杂的零件或制成棒材。

5铸造铝合金是指以铝为基的铸造合金。铸造铝合金与变形铝合金相比，一般都含有较高的合金元素，具有良好的铸造性能，但塑性与韧性较差，不能进行压力加工。按其所加合金元素的不同，铸造铝合金主要有：Al-Si系、Al—Cu系、A1—Mg系、A1—Zn系合金等。

6铸造铝合金代号用“铸铝”二字的汉语拼音字母“ZL”与三位数字表示。第一位数字表示合金的类别：“1”表示Al—Si系；“2”表示Al—Cu系；“3”表示A1—Mg系；“4”表示A1—Zn系。第二、三位数字表示合金的顺序号，例如，ZL201表示1号铸造铝铜合金。铸造铝合金牌号由铝和主要合金元素符号及其名义质量百分含量的数字组成，并在其牌号前面冠以“ZAl”符号。例如：ZAlSil2表示WSi=12％的铸造铝合金。

(1)A1—Si系。铝硅合金又称硅铝明。由铝、硅两种元素组成的合金称简单硅铝明；除铝硅外还加入其他元素的合金称特殊硅铝明。简单硅铝明为热处理不能强化铝合金，故强度不高。特殊硅铝明因加入铜、镁、锰等元素使合金强化，并可通过热处理进一步提高力学性能

(2)Al—Cu系。铝铜合金强度较高，加入镍、锰可提高其耐热性，用于高强度或高温条件下工作的零件，

(3)Al-Mg系。铝镁合金有良好的耐腐蚀性，可用作在腐蚀介质条件下工作的铸件，如氨用泵体、泵盖及海轮配件等。

(4)Al-Zn系。铝锌合金有较高强度，价格便宜，用于制造医疗器械、仪表零件、飞机零件和日用品等。 7 铸造铝合金可采用变质处理细化晶粒。即在液态合金液中加入氟化钠和氯化钠的混合盐(2／3NaF+1／3NaCl)，加入量为合金重量的1％～3％。这些盐和液态铝合金相互作用，因变质作用细化晶粒，从而提高铝合金的力学性能，使其抗拉强度提高30％～40％，伸长率提高1％～2％。

8 铝合金的热处理机理与钢不同。钢经淬火后，硬度和强度立即提高，塑性下降。铝合金则不同，能热处理强化的铝合金，固溶处理后硬度和强度不能立即提高，而塑性与韧性却显著提高；但在室温放置一段时间后，硬度和强度才显著提高，塑性与韧性别明显下降，这种合金的性能随时间而发生显著变化的现象，称为时效或时效硬化。这是因为铝合金固溶处理后，获得的过饱和固溶体是不稳定的，有析出第二相金属化合物的趋势。时效分为自然时效和人工时效两种。铝合金工件经固溶处理后，在室温下进行的时效称为自然时效；在加热条件(一般100～200℃)下进行的时效称为人工时效。

9常用的热处理方法有软化处理、固溶和时效等。软化处理可消除加工硬化，恢复塑性变形能力；消除铸件的内应力和成分偏析。固溶也称固淬处理，目的是获得均匀的过饱和固溶体。时效是使固溶处理铝合金达到最高的强度。固溶加时效是强化铝合金的主要途径之一。

10纯铜呈玫瑰红色，表面形成氧化铜膜后，为紫红色，故俗称紫铜。由于纯铜是用电解方法提炼出来的，故又称电解铜。

11 纯铜的代号用汉语拼音字母“T”加顺序号表示。顺序号数字越大，则其纯度就越低。例如，T3表示3号纯铜。

12工业上广泛使用的是铜合金。按铜合金的化学成分，铜合金可分为黄铜、白铜和青铜三类。

13黄铜指以锌为主加元素的铜合金。普通黄铜是铜锌二元合金；在铜锌合金中又加入其他元素时称为特殊黄铜，如铅黄铜、锰黄铜、铝黄铜等。根据生产方法的不同，黄铜又可分为压力加工黄铜与铸造黄铜两类。 14白铜指以镍为主加元素的铜合金。普通白铜是铜镍二元合金，称为特殊白铜，如锌白铜、锰白钢、铁白铜等。

15青铜指除黄铜和白铜以外的铜合金。如以锡为合金元素的铜合金称为锡青铜，以铝为主要合金元素的铜合金称铝青铜。此外，还有铍青铜、硅青铜、锰青铜等。与黄铜、白铜一样，各种青铜中还可加入其他合金元素，以改善其性能。根据生产方法的不同，青铜又分为压力加工青铜与铸造青铜两类。

16压力加工黄铜的代号用“黄”字汉语拼音字首“H”加数字表示，数字表示平均铜的质量分数，如H70表示铜的质量分数为70％，锌的质量分数为30％的单相黄铜。三元以上的黄铜的代号用“H”加主加元素符号，以铜及主加元素的质量分数来表示，如HPb59—l表示铜的质量分数为59％，铅的质量分数为l％的铅黄铜。

17普通黄铜色泽美观，在海水和大气环境下有良好的耐腐蚀性，加工性能好。

(1)H8O。属单相黄铜，呈金黄色，可用来做装饰材料，有金色黄铜之美称。其力学性能与冷、热压力加工性能均较好，在大气和海水中具有较高的耐腐蚀性。

(2)H70。属单相黄铜，强度高，塑性好，冷成形性能好，可用深冲压的方法制造弹壳、散热器、垫片等零件，故有弹壳黄铜之称。

(3)H62。属双相黄铜，有较高的强度，热加工性能与切削性能都好。另外，它还具有焊接性好、耐腐蚀、价格较便宜等优点。工业上应用较多，常用于制造散热器、油管、垫片、螺钉、弹簧等。

18特殊黄铜为了进一步提高普通黄铜的力学性能、工艺性能和化学性能，常在普通黄铜的基础上加入铅、铝、硅、锰、铝、镍等元素，分别形成铅黄铜、铝黄铜。硅黄铜等。

19 加入铅可以改善黄铜的切削加工性；加入硅能提高黄铜的强度和硬度；加入锡能增加黄铜的强度和在海水中的耐腐蚀性，因此锡黄铜有海军黄铜之称。

21青铜是因铜与锡的合金呈青黑色而得名。压力加工青铜的代号用“Q+主加元素符号+数字”表示，Q是“青”字汉语拼音字首，数字依次表示主加元素和其他加入元素平均质量分数。如QSn10，即为平均锡的质量分数为10％的锡青铜。

1．锡青铜是以锡为主要合金元素的铜合金。锡青铜具有良好的强度、硬度、耐腐蚀性和铸造性能。锡的质量分数对锡青铜力学性能的影响，锡青铜中锡的质量分数在5％～6％以下时，锡溶于铜中形成 固溶体，合金的强度随着锡的质量分数增加而升高。当锡的质量分数超过5％～6％时，合金组织中出现脆性相，塑性急剧下降，但强度还继续升高；当锡的质量分数大于20％时，强度也显著下降。故工业用锡青铜锡的质量分数一般都在3％～14％之间。

锡的质量分数小于8％的青铜都具有较好的塑性和适宜的强度，适用于压力加工；而锡的质量分数大于10％的青铜由于塑性差，只适用铸造。

2.铝青铜是以铝为主要合金元素的铜合金，其特点是价格便宜，色泽美观。与锡青铜和黄铜相比，铝青铜具有更高的强度，更好的耐腐蚀性和耐磨性，主要应用于在海水或高温下工作的高强度耐磨零件，是使用最多的青铜。

3．铍青铜是以铍为主要合金元素的铜合金。铍青铜有很好的综合性能，不仅有高的强度、硬度、弹性、耐磨性、耐腐蚀性和耐疲劳性，还有高的导电性、导热性、耐寒性，无铁磁性以及撞击不产生火花的特性。铍青铜通过淬火和时效强化处理，其抗拉强度(σb)可达1 176～1 470MPa，硬度可达350～40OHBS，远远超过其他的铜合金，甚至可与高强度钢相媲美。铍青铜在工业上主要用来制造弹性元件、耐磨零件和其他重要零件，如钟表齿轮、弹簧、电接触器、电焊机电极、航诲罗盘、防爆工具以及在高温、高速下工作的轴承和轴套等。

21铸造铜合金是指以铜为基的铜合金。铸造铜合金的牌号由“ZCu+主加元素符号+主加元素平均质量分数+其他加入元素符号和平均质量分数”组成。例如，ZCuZn38表示锌的质量分数为38％的铸造铜合金。常用的铸造黄铜合金有：ZCuZn38、ZCuZn25A1Fe3Mn3等。常用的铸造青铜合金有：ZCuSnl0Zn2、ZCuPb30等。 22铸造锡青铜结晶温度间隔大，流动性较差，不易形成集中性缩孔，而易形成分散性的微缩孔，是有色合金中铸造收缩率最小的合金，适于铸造对外形及尺寸要求较高的铸件以及形状复杂、壁厚较大的零件。因此，铸造锡青铜是自古至今制作艺术品普遍采用的常用铸造合金。但因锡青铜的致密度较低，不宜用作要求高密度和高密封性的铸件。锡青铜的耐腐蚀性比纯铜和黄铜都高，耐磨性也很好，多用于制造耐磨零件(如轴瓦、轴套、蜗轮)

23由于钛具有密度小、强度高、比强度高、耐高温和耐腐蚀等优点，而且矿产资源丰富，所以钛已成为航空、航天、化工、造船、医疗卫生和国防等部门广泛使用的材料。

24纯钛的牌号用“TA+顺序号”表示。如TA2表示2号工业纯钛。工业纯钛的牌号有TAl、TA2、TA3三种，顺序号越大，杂质含量就越多。纯钛在航空部门用于制造飞机骨架、蒙皮、发动机部件；在化工部门用于制造热交换器、泵体、搅拌器等。

25为了提高钛在室温时的强度和在高温下的耐热性等，常加入铝、锆、钼、钒、锰、铬、铁等合金元素，以得到不同类型的钛合金。工业钛合金按其使用状态组织的不同，可分为α型钛合金、β型钛合金和(α+β)型钛合金。

26钛合金的牌号用“T+合金类别代号+顺序号”表示。T是“钛”字汉语拼音字首，合金类别代号分别用A、

B、C表示α型、β型、(α+β)型钛合金。如TA7表示7号α型钛合金；TC4表示4号(α+β)型钛合金。

钛合金中(α+β)型钛合金可以适应各种不同的用途，是目前应用最广泛的一种钛合金。

26轴承合金是指具有良好耐磨和减摩性能、用于制造滑动轴承的铸造合金。滑动轴承是机床、汽车、拖拉机等机械上的重要零件之一。

27与滚动轴承相比，由于滑动轴承具有制造、修理和更换 方便，与轴颈接触面积大，承受载荷均匀，工作平稳，无噪音等优点，所以应用很广。

28滑动轴承由轴承体和轴瓦组成，轴瓦直接与轴颈接触。在转动中轴瓦和轴之间存在不可避免的磨损，而轴是机器上重要的零件，更换比较困难，所以应尽量使轴的磨损最小，而让轴瓦磨损。为此，轴瓦材料应满足以下要求：

(1)具有足够的强度和塑性、韧性，以抵抗冲击和振动；

(2)具有适当的硬度，以免轴的磨损量加大；

(3)具有较小的摩擦系数和良好的磨合性(指轴和轴瓦在运转时互相配合的性能)，并能贮存润滑油，以保持正常的润滑状态；

(4)具有良好的导热性与耐腐蚀性；

(5)具有良好的铸造工艺性。

29轴承合金必须具有较理想的组织来保证其获得以上性能。轴承合金理想的组织是：在软的基体上分布着硬质点，或是在硬的基体上分布着软质点。这样在轴承工作时，软的组成部分很快被磨损，下凹的区域可以贮存润滑油，使表面形成连续的油膜；硬质点则凸出以支承轴颈，使轴承与轴颈的实际接触面积大为减少，减少轴承摩擦，使轴承具有良好的耐磨性。软基体组织有较好的磨合性与抗冲击、抗振动的能力，但这类组织的承载能力较低，属于此类组织的合金有锡基和铅基轴承合金，其理想组织状态如图8—7所示。在硬基体(其硬度低于轴颈硬度)上分布着软质点的组织，能承受较高的载荷，但磨合性较差，属于此类组织的合金有铜基和铝基等轴承合金。

30常用轴承合金有锡基、铅基、铜基、铝基等。铸造轴承合金牌号由字母z、基体金属元素、主要合金元素的化学符号和各主要合金元素平均百分含量的数字所组成。如果合金元素的百分含量不小于1％，该数字用整数表示；如果合金元素的百分含量小于1％，一般都不标数字，必要时可用一位小数表示。例如：ZSnSb11Cu6表示平均锑的质量分数为11％、铜的质量分数为6％、其余锡的质量分数为83％的铸造锡基轴承合金。

I．锡基轴承合金

锡基轴承合金是以锡为基，加入锑(Sb)、

铜等元素组成的合金，锑能溶人锡中形成α固溶体，又能生成化合物SnSb，铜与锡也能生成化合物Cu6Sn5。图8—8为锡基轴承合金的显微组织。图中暗色基体为α固溶体，作为软基体；白色方块为SnSb化合物，白色针状或星状的组织为Cu6Sn5化合物，作为硬质点。

锡基轴承合金具有适中的硬度、低的摩擦系数、较好的塑性和韧性、优良的导热性和耐腐蚀性等，常用于制造重要的轴承，如制造汽轮机、发动机、压缩机等的高速轴承。但由于锡是稀缺贵金属，成本较高，因此应用受到一定限制。

2．铅基轴承合金

铅基轴承合金通常都是以铅为基，加入锑、锡、铜等元素组成的轴承合金。它的组织中软基体为共晶组织(α+β)，硬质点是白色方块状的SnSb化合物及白色针状的Cu3Sn化合物。铅基轴承合金的强度、硬度、韧性均低于锡基轴承合金，摩擦系数较大，故只用于中等载荷的低速轴承，如汽车、拖拉机的曲轴轴承、电动机、空压机、减速器的轴承等。铅基轴承合金由于价格便宜，因此在可能的情况下，应尽量用它来代替锡基轴承合金。

3．铜基轴承合金

通常使用的铜基轴承合金是锡基轴承合金的代用品。例如，ZCuPb30是平均铅的质量分数为30％的铸造铅青铜。铅和铜在固态时互不溶解，因此它的室温显微组织是Cu+Pb。Cu为硬基体，颗粒状Pb为软质点。这是一种硬基体加软质点类型的轴承合金，可以承受较大的压力。铅青铜具有良好的耐磨性、高的导热性(为

锡基的6倍)、高的疲劳强度，并能在较高温度下(300～350℃)工作。广泛用于制造高速、重载荷下工作的轴承，如航空发动机、大功率汽轮机、柴油机等高速机器的主轴承、连杆轴承和活塞销套。

4．铝基轴承合金

铝基轴承合金的基体元素是铝，再加入锑、锡或镁等合金元素。与锡基、铅基轴承合金相比，铝基轴承合金具有原料丰富、价格低廉、导热性好、疲劳强度高和耐腐蚀性好等一系列优点，而且能连续轧制生产，故广泛用于高速重载下工作的汽车、拖拉机及柴油机轴承。它的主要缺点是线膨胀系数较大，运转时易与轴啮合，尤其在冷起动时危险性更大。铝基轴承合金硬度较高，轴易磨损，需相应提高轴的硬度。常用的铝基轴承合金有铝锑镁合金和铝锡合金，例如高锡铝基轴承合金ZAlSn6CulNil。

除上述滑动轴承合金外，灰铸铁也可以用于制造低速、不重要的轴承。其组织中的钢基体为硬基体，石墨为软质点并起一定的润滑作用。

第七章 非金属材料及其它材料

1非金属材料是指除金属材料以外的工程材料，产品范围广泛，品种极其繁多。可以分为无机与有机两大类。在机械制造中常用的是高分子材料、陶瓷材料和复合材料。

这类材料的特点是密度小，抗蚀性优良，电绝缘性良好，来源广泛，成形工艺简单。

2高分子材料是以高分子化合物（分子量一般在5000以上）为主要成分组成的材料。常用的有塑料、橡胶纤维、油漆、胶粘剂等。

3 塑料是以合成树脂为主要成分，加入填充剂、增强剂、稳定剂、着色剂、润滑剂等制成的。

（1）塑料的特性 与金属相比，塑料的优点是：质轻、比强度高，化学稳定性好，减摩、耐磨性好，电绝缘性优异，消声和吸震性好，成形加工性好，方法简单，生产率高。

塑料的缺点是：强度、刚度底，耐热性差，易燃烧和易老化，导热性差，热膨胀系数大。为了克服这些缺点，正在不断研发新型的、耐热的和高强度的塑料。

（2）塑料的分类及用途 根据树脂在加热和冷却时所表现的性质，塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料两种。

4热塑性塑料 热塑性塑料加热时变软，冷却后变硬，再加热又可变软，可反复成形，基本性能不变，其制品使用的温度低于120℃。

热塑性塑料成形工艺简单，可直接经挤塑、注塑、压延、压制、吹塑成形，生产率高。

常用的有聚乙烯（PE），适用于薄膜、软管、瓶、食品包装、药品包装以及承受小载荷的齿轮、塑料管、板、绳等；

聚氯乙烯（PVC），适用于如输油管、容器、阀门管件等耐蚀结构件以及农业和工业包装用薄膜、人造革材料（因材料有毒，不能包装食品）等；

ABS应用于机械、电器、汽车、飞机、化工等行业，如齿轮、叶轮、轴承、把仪表盘等零件；

有机玻璃（PMMP），应用于航空、电子、汽车、仪表等行业中的透明件、装饰件等。

2）热固性塑料 热固性塑料加热软化，冷却后坚硬，固化后再加热则不再软化或熔融，不能再成形。 热固性塑料抗蠕变性强，不易变形，耐热性高，但树脂性能较脆，强度不高，成形工艺复杂，生产率低。 常用的有酚醛塑料（PF），俗称“电木”，适用于制造开关壳、插座壳、水润滑轴承、耐蚀衬里、绝缘件以及作复合材料等。

环氧树脂塑料（EP），适用于制玻璃纤维增强塑料（环氧玻璃钢）、塑料模具、仪表、电器零件，涂覆，包封和修复机件。

塑料作为建材继土石、钢铁、木材之后正在日益兴起，又因其密度小，隔音绝热，防水，美观等一系列优点倍受人们喜爱，正在取代传统材料。 作建筑管材用于上、下水、供气、供热等。

作塑料门窗更因无需油漆而获得鲜艳的色彩、隔音、耐湿、保温节能效果都很理想。 作为防水材料，其性能优于沥青油毡等。其他，如隔热保温用材，地板用材，壁纸，百叶窗，楼梯扶手，踢脚线等等，各方面都已有广泛应用。

5橡胶 橡胶是以生胶为主要原料，加入适量的硫化剂、软化剂、填充剂、防老化剂和骨架材料等而制成

的。

（1）橡胶的特性 橡胶的主要的特性是高弹性，耐蚀性，有较高的强度和优异的积储能量的能力，具有耐磨、隔音、绝缘等性能。缺点是易老化。

（2）橡胶的分类及用途 橡胶按来源分为天然橡胶和合成橡胶两种。

合成橡胶可分为通用橡胶和特种橡胶。如丁苯橡胶（SBR）、氯丁橡胶（CR）、丁腈橡胶（NBR）和聚氨酯橡胶（UR）、氟橡胶等。

在工业上用作运输胶带、轮胎、制动件、管道、密封件、减震件、传动件、电线、电缆和绝缘材料等。 6 陶瓷 陶瓷是以天然硅酸盐或人工合成无机化合物为原料，用粉末冶金法生产的无机非金属材料。 7它同金属材料、高分子材料一起被称为三大固体材料。

8陶瓷的特性:陶瓷的硬度很高，抗压强度高，耐高温、耐磨损、抗氧化和耐蚀性都很好。

但质脆韧性很差，受冲击载荷时易碎裂，急热急冷条件下性能也较差。

9.陶瓷的分类及用途:陶瓷按原料不同分为普通陶瓷和特种陶瓷；按用途不同分为日用陶瓷和工业陶瓷。工业陶瓷又分为工程结构陶瓷和功能陶瓷。

建筑陶瓷、绝缘陶瓷、化工陶瓷、多孔陶瓷等。

11特种陶瓷又称近代陶瓷，其原料是人工合成的金属氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物等。特种陶瓷具一些独特的性能，可满足工程结构的特殊需要。

陶瓷材料在机械、化工、冶金、电子、建筑等行业和某些新技术领域中得到了广泛应用。

12复合材料的特性 复合材料既保留了单一材料各自的优点，又有单一材料所没有的优良综合性能。其优点是强度高，抗疲劳性能好，耐高温、耐蚀性好，减摩、减震性好，并且制造工艺简单，可以节省原材料和降低成本。缺点是抗冲击性差、不同方向上的力学性能存在较大差异。

13.复合材料的分类及用途 复合材料分为基体相和增强相。基体相起粘结剂作用，增强相起提高强度和韧性的作用。复合材料是由两种或两种以上性质不同的材料，经人工组合而成的多相固体材料。常用复合材料为纤维增强复合材料、层叠复合材料和颗粒复合材料三种。

（1）纤维增强复合材料

如玻璃纤维增强复合材料（俗称玻璃钢）是用热塑（固）性树脂与纤维复合的一种复合材料，其抗拉、抗压、抗弯强度和冲击韧性均有显著提高。主要用于减摩、耐磨零件及管道、泵体、船舶壳体等。

（2）层叠复合材料

层叠复合材料是由两层或两层以上不同材料 复合而成，其强度、刚度、耐磨、耐蚀、绝热、隔声、减轻自重等性能分别得到改善。主要用于飞机机翼、火车车厢、轴承、垫片等零件。

（3）颗粒复合材料

颗粒复合材料是一种或多种材料的颗粒均匀分散在基体内所组成的。

如金属粒和塑料的复合是将金属粉加入塑料中，改善导热、导电性能，降低线膨胀系数，如将铅粉加入塑料中，可作防γ射线辐射的罩屏，铅粉加入氟塑料中，可作轴承材料使用。复合材料在机械制造工业中，已用来制造高强度零件、化工容器、汽车车身、耐腐蚀结构件，绝缘材料和轴承等。在建筑、航天、原子能等部门，复合材料的应用也日益广泛。

第八章 铸 造

1 合金的铸造性能 合金的充型能力、收缩、吸气性。

2 合金的充型能力是指液态合金充满铸型型腔，获得尺寸正确、形状完整、轮廓清晰的铸件的能力。充型能力差易产生浇不到、冷隔、形状不完整等缺陷。

3 影响合金的充型能力的因素1）合金的流动性2）浇注温度3）铸件结构4）铸型条件

4 合金的收缩概念 液态合金从浇注温度逐渐冷却、凝固，直至冷却到室温的过程中，其尺寸和体积缩小的现象，称为收缩。收缩经历 液态收缩、凝固收缩、固态收缩三个阶段。 10普通陶瓷又称传统陶瓷、硅酸盐陶瓷，其原料是粘土、长石、石英等天然硅酸盐矿物。 包括日用陶瓷、

5铸造内应力分热应力和机械应力。

6顺序凝固，是使铸件按递增的温度梯度方向从一个部分到另一个部分依次凝固。

7顺序凝固可以有效地防止缩孔和宏观缩松，主要适用于纯金属和结晶温度范围窄、靠近共晶成分的合金，也适用于凝固收缩大的合金补缩。

8缩孔和缩松的防止方法：顺序凝固、加压补缩、压力铸造、离心铸造。

9铸件在凝固后继续冷却的过程中产生的固态收缩受到阻碍及热作用，会产生铸造内应力。铸造内应力是铸件产生变形和裂纹等缺陷的主要原因。铸造内应力分为热应力和机械应力。热应力使厚壁受拉应力，薄壁受压应力。

10 为预防热应力，设计铸件结构尽量使铸件的壁厚均匀，并在铸造工艺上采用同时凝固原则。

11 同时凝固原则，是从工艺上采取必要的措施，使铸件各部分冷却速度尽量一致。具体方法是将浇口开在铸件的薄壁处，以减小该处的冷却速度，而在厚壁处可放置冷铁以加快冷却速度。同时凝固原则，主要适用于缩孔、缩松倾向较小的灰口铸铁等合金。

12机械应力 铸件收缩时受到铸型、型芯等的机械阻碍而引起的应力称为机械应力。

13消除应力，时效处理，分为人工时效和自然时效。

14铸件的变形，厚壁部位受拉应力，有缩短的趋势或向内凹，薄壁部位受压应力，有伸长的趋势或向外凸。 15 热裂是凝固末期，金属处于固相线附近的高温下形成的。热裂纹的形状特征：裂纹短，缝隙宽，形状曲折，缝内呈氧化色，即铸钢件呈黑色，铝合金呈暗灰色。防止措施：合理调整合金成分，合理设计铸件结构，采用同时凝固和改善型砂的退让性。

16 冷裂 较低温度下形成，此时金属处于弹性状态，铸造应力超过合金的强度极限时产生冷裂。形状特征：裂纹细小，呈连续直线状，有时缝内有轻微氧化色。凡能减小铸造内应力的因素均能防止冷裂。

17合金的吸气性，在熔炼和浇注合金时，合金会吸入大量气体，这种吸收气体的能力成为吸气性。气孔分侵入气孔、析出气孔、和反应气孔。

18侵入气孔预防措施：减小型砂的发气量、发气速度，增加铸型、型心的透气性；或是在铸型表面刷上涂料，使型砂与金属液隔开，防止气体的侵入。析出气孔预防措施：减少合金的吸气量。反应气孔：清除冷铁、型芯撑的表面油污、锈蚀并保持干燥。

19 铸钢 含碳量小于2.11%，分碳素铸钢和合金铸钢。碳素铸钢ZG200~400，第一组数字表示厚度为100mm以下铸件室温时屈服点最小值，第二组表示铸件的抗拉强度最小值。铸钢的铸造特点：浇注温度高，易氧化，流动性差、收缩大，铸造困难，容易产生黏砂、缩孔、冷隔、浇不足、变形和裂纹。为细化晶粒、消除应力、提高铸钢件的力学性能，铸后进行退火或正火热处理。

20铸造方法 1砂型铸造2熔模铸造3金属型铸造4压力铸造5离心铸造6实型铸造7低压铸造8挤压铸造 21工艺参数的确定：a机械加工余量b收缩率c拔模斜度d铸造圆角e型芯头

22铸造方法：砂型铸造、特种铸造（熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、离心铸造）

23常用砂型：湿砂型、干砂型、化学硬化型 根据造型工序方法不同：手工造型、机器造型

24、主要加工表面应处于底面或侧面。上部冷却速度慢、晶粒较粗，上表面易形成砂眼、气孔、渣孔等缺陷，下部晶粒细小，组织致密，缺陷少，质量优于上部。无法避免就加大加工余量。

25设置结构圆角原因：直角处会形成金属的局部积聚而易行成缩孔、缩松；内侧应力集中严重而易产生裂纹；树枝晶直交、汇合点，晶粒结合力被削弱，使该处力学性能降低；避免杂质聚集。

26如何避免收缩：对于线性收缩的合金，在凝固过程中应尽量减少铸造应力。由于收缩应力过大易产生裂纹。

27浇注位置的选择原则:1.铸件的重要加工面或主要的工作面应朝下或置于侧面；2铸件的宽大平面应朝下;3.铸件上壁薄面大的平面应朝下或垂直、倾斜，以防止产生冷隔或浇不到等缺陷；4对于容易产生缩孔的铸件，应使厚的部分放在分型面附近的上部或侧面，以便在铸件厚处直接安装冒口中，使之实现自上而下的顺序凝固。

28铸型分型面的选择原则;1应使铸件的全部或大部置于同一砂型内;2应使铸件的加工面和加工基准面处

于同一砂型中；3应尽量使分型面平直、数量少，避免不必要的活块和型芯等，以便于起模，使造型工艺简化；4应尽量使型腔及主要型芯位于下型，以便于造型 、下芯、合型和检验铸件壁厚。

第九章 金属塑性成形

1.加工硬化的利弊（1）加工硬化是强化金属的重要方法之一，尤其是对纯金属及某些不能用热处理方法强化的合金，例如冷拔钢丝，冷卷弹簧等采用冷轧，冷拔，冷挤压等工艺，就是利用加工硬化来提高低碳钢，纯铜，防锈铝等工件强度和硬度。（2）加工硬化也给进一步加工带来困难，且使工件在变形中容易产生裂纹，不利于压力加工进行，通常采用热处理退火工序消除加工硬化。（3）在实际生产中可利用回复处理，使加工硬化的金属既保持较高的强度，适当提高韧性，又降低了内应力。

2.纤维组织：金属在外力作用下发生塑性变形，晶粒沿变形方向伸长，分布在晶界上的夹杂物也沿着金属的方向被拉长或压扁，成为条状。在再结晶时，金属晶粒回复等轴晶粒，而夹杂物依然成条状保留下来，这样就形成了纤维组织，也称锻造流线。

3纤维组织的作用：纤维组织形成后，金属力学性能将出现方向性，即在平行纤维组织方向上，材料抗拉强化度提高，在垂直方向上抗剪强度提高。

4.消除纤维组织的方法：纤维组织很稳定，用热处理或其他方法均难以消除，只能在通过锻造方法使金属在不同方向上变形，才能改变纤维组织的方向和分布。

5.什么是金属的锻造性能以及如何评定：金属的锻造性能是用来衡量金属材料利用锻压加工方法成型的难易程度， 是金属的工艺性能之一。常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。

6.影响金属锻造性能的因素（1）金属内部的本质，即金属的化学成分和组织成分。（2）加工条件：即变形温度，变形速度和变性时的应力状态。

7.终锻模膛沿四周设有飞边槽，其作用是（1）容纳多余金属，（2）飞边槽桥部的高度小，对流向仓部的金属形成很大的阻力，可迫使金属充满模膛，（3）飞边槽中形成的飞边能缓和上,下模间的冲击，延长模具寿命。

8.模型锻造与自由锻造相比具有一下优点（1）能够锻造的形状比较复杂锻件（2）生产率较高，成本低（3）锻件尺寸精度高，表面质量好，加工余量小，（4）操作简单，易于实现机械化（5）锻件内部流线分布更合理。缺点：（1）所用锻模价格昂贵（2）生产准备周期较长。（3）设备投资大（4）工艺灵活性较差。

9.自由锻的基本工序（1）镦粗（2）拔长（3）冲孔（4）扩孔（5）弯曲（6）扭转（7）错移。

10.自由锻工艺规程的制定（1）锻件图的绘制，。（2）坯料的计算，（3）正确设计变形工序，（4）选择设备。

11.冲压的基本工序——1，分离工序，即冲裁修整。2，变形工序，即拉伸，弯曲和翻边。

12.间隙对断面质量的影响：间隙过小，凸模刃口附近的裂纹比正常间隙向外错开一段距离，导致上，下裂纹中间的材料随着冲裁过程的进行将被第二次剪切，并在断面上形成第二光亮带，中部留下撕裂面，毛刺增大。间隙过大，剪裂纹比正常间隙时远离凸模刃口，材料受到拉伸力大，光亮带变小，毛刺，塌角以及斜度也都增大。因此，间隙过大或过小都使冲裁件断面质量降低。

23金属三个变形阶段：弹性变形阶段、弹塑性变形阶段、塑性变形阶段和断裂阶段。

24塑性变形的实质：金属的塑性是当外力增大到使金属内部产生的应力超过该金属的屈服点时，使其内部原子排列的相对位置发生变化而相互联系不被破坏的性能。

25单晶体的塑性变形 正应力只能使晶体产生弹性变形或断裂，而不能使晶体产生塑性变形。在切应力作用下产生滑移，滑移是塑性变形的主要形式。滑移变形是通过晶体中位错的移动来完成的。

26金属的塑性变形对金属组织和性能的影响（金属塑性变形后组织性能会发生什么样变化？）：金属的塑性变形由金属内多晶体的塑性变形来实现。在塑性变形过程中金属的结晶组织将发生变化，晶粒沿变形最大的方向伸长，晶格与晶粒发生扭曲，同时晶粒破碎。金属强度硬度升高，塑性韧性下降。

27金属的塑性变形，分冷变形和热变形。再结晶温度

28加工硬化 随着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度升高，塑性和韧性下降的现象。

29产生加工硬化的原因；一由于经过塑性变形晶体中的位错密度升高，位错移动所需的切应力增大。二在

滑移面上产生许多晶格方向混乱的微小碎晶，它们的晶界是严重的晶格畸变区，这些因素增加了滑移阻力，加大了内应力。

30加工硬化的优缺点:优点，是强化金属的重要方法之一，尤其是对纯金属及某些不能用热处理方法强化的合金。缺点,给进一步加工带来困难，且使工件在变形过程中容易产生裂纹，不利于压力加工的进行。热处理退火消除加工硬化。

31纤维组织是怎样形成的？怎样合理利用？用什么样方法可以改变纤维组织？

金属在外力作用下发生塑性变形，晶粒沿变形方向伸长，分布在晶界上的夹杂物也沿着金属的变形方向被拉长或压扁，成为条状。在再结晶时，晶粒恢复为等轴晶粒，而夹杂物依然是条状保留下来，形成纤维组织。金属力学性能出现方向性，平行纤维组织的方向上，抗拉强度提高，垂直纤维组织方向上，抗剪强度提高。使用时使工件正应力方向与纤维组织方向一致，切应力方向与纤维组织方向垂直，而且使纤维组的分布与零件外形轮廓相符合，而不被切断。织纤维组织稳定，热处理方法和其他方法均难以消除，只能再通过锻造方法使金属在不同的方向上变形，才能改变纤维组织的方向和分布。

32始锻温度过高或终锻温度过低在锻造是会产生什么样的后果？写出45号钢锻造温度范围

加热温度过高，产生氧化、脱碳、过热和过烧。始锻温度固相线一下100~200度，45钢1200度。终锻温度高于再结晶温度50~100度，低于再结晶温度时，使合金塑性下降，变形抗力增大，还引起不均匀变形并获得不均匀的晶粒组织，并导致加工硬化，变形抗力大，易产生锻造裂纹，损坏设备与工具。终锻温度过高，则在随后的冷却过程中晶粒继续长大，得到粗大晶粒组织。45钢始锻温度1200°c，终锻温度800°c。 33终锻模膛设有飞边槽；容纳多余金属；飞边槽桥部的高度小，对流向仓部的金属形成很大阻力，迫使金属充满模镗；飞边槽中形成的飞边能缓和上下模间的冲击，延长模具寿命。

第十章 焊接与粘接

1焊接是指：利用局部加热或加压，或是两者并用，并且用或不用填充材料，使分离的两部分金属，通过原子扩散与结合而形成永久性的一种工艺方法。

2焊接可以分为：熔焊、压焊和钎焊等三大类。

3粘接是指：用胶粘剂把两个物体连接在一起，并使结合处有足够强度的连接工艺。

4熔焊的特点：冶金的反应温度高，冶金过程短，冶金条件差。

5焊接应力的形成原因： 焊接过程中对焊件进行局部的不均匀加热，是产生焊接应力的根本原因。另外，焊缝金属的收缩和金属组织的变化以及焊件的刚性约束都会引起焊接应力的产生。

6消除和防止焊接应力的措施: (1)采用合理的焊接顺序和方向，尽量使焊缝能自由收缩，先焊收缩量比较大的焊缝。（2）在焊接封闭的焊缝或其他刚性过大自由度较小的焊缝时，可以采取反变形法来增加焊缝的自由度，以期减少应力。（3）焊接中采用小能量焊接方法或对红热状态的焊缝进行锤击，亦可减小焊接应力。（4）在结构的适当部位加热使这伸长，加热区的伸长带去焊接部位，使这产生反变形，从而减少焊接应力，这个方法叫加热减应法。焊后减少或消除焊接应力和变形的方法主要有机械矫正法和热处理法 7焊接裂纹有两种：热裂纹和冷裂纹。

8熔焊是指：焊接过程中将焊件加热至熔化状态，不加压力而完成的焊接方法。

9熔焊包括：气焊、电弧焊，电渣焊等，

10压焊指的是：焊接过程中对焊件施加压力（加热或不加热）而完成的焊接方法。

11压焊包括：电阻焊和摩擦焊，电阻焊又包括：点焊，缝焊，对焊。

12钎焊是指：利用熔点比母材低的填充金属，经加热熔化后，利用液态钎材润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，实现连接的方法。

13金属焊接性指的是金属对焊接加工的适应性，主要是指在一定焊接工艺条件下获得优质焊接接头的特性。金属焊接性的评价方法：间接判断法和直接试验法。

14碳当量越大焊接性能越差，碳当量越小焊接性能越好。

15 常用的接头形式有：对接接头，搭接接头，角接接头，T形接头。

16 几种常见的变形形式及原因：

（1）收缩变形：焊接后由焊缝的纵向和横向收缩引起，

（2)角变形: V型坡口对接焊后，焊缝横截面形状上下不对称，由焊缝横向收缩不均引起。

(3)弯曲变形：T型梁焊接时，焊缝布置不对称，由焊缝纵向收缩引起。

(4)扭曲变形：工字梁焊接时，由于焊接顺序和焊接方向不合理引起结构上出现扭曲。

(5波浪边形:薄板焊接时，由于焊接应力局部较大使薄板局部失稳而引起。

(6错边变形，7 螺旋形变形。

17 防止焊接变形措施：(1)反变形法，(2)刚性固定法，(3)合理地选择焊接方法和参数，(4)选择合理的装配焊接顺序。

18 焊接变形的矫正：矫正过程的实质是使结构产生新的变形来抵消已产生的变形。

19 常见焊接缺陷及其产生原因：

（1）气孔：焊接材料部清洁；弧长太长，保护效果差；焊接规范不恰当，冷速太快；焊接前清理不当。

（2）裂纹：热裂纹：母材硫磷含量高；焊缝冷速太快，焊接应力大；焊接材料选择不当。 冷裂纹：母材淬硬倾向大；焊缝含氢量高；焊接残余应力较大。

（3）夹渣：焊道间的熔渣未清理干净；焊接电流太小，焊接速度太快；操作不当。

（4）咬边：焊条角度和摆动不正确；焊接电流太大电弧太长。

（5）焊瘤：焊接电流太大，电弧太长，焊接速度太慢；焊接位置和云条不当。

（6）未焊透：焊接电流太小，焊接速度太快；坡口角度太小，缝隙过窄，钝边太厚。

20 选择焊接方法需考虑的因素：

（1）各种焊接方法的工艺特点和适用范围；（2）焊接结构所用材料的焊接性能和工件厚度；（3）生产批量，包括单件，小批量，大批量，大量生产等；（4）现场设备条件和工作环境。

21． 碳钢的焊接：低碳钢的含碳量小于0.4%，一般没有淬硬、冷裂倾向，焊接性最好;中碳钢含碳量在0.25%---0.6%只讲用一定的淬硬倾向，焊接接头容易产生低塑性的淬硬组织和冷裂纹，焊接性能较差;高碳钢碳含量大于0.6%淬硬、冷裂倾向更大，焊接性极差。

22. 铸铁焊补有哪些问题？可采用什么方法克服？

1.易产生白口组织。由于焊补时为局部加热，焊补区冷却速度极快，不利于石墨析出，因此极易产生白口组织，其硬度很高，焊后很难进行机械加工。2.易产生裂纹。铸铁强度低塑性差，当焊接应力较大时，焊缝及热影响区内易产生裂纹。3.易产生气孔。铸铁含碳量高，焊补时易产生co和CO2气体，结晶速度快，熔池中的气体来不及溢出而形成气孔。用热焊法能有效防止白口组织和裂纹产生焊补质量好，焊后可进行机械加工。冷焊法焊补时主要依靠焊条调整焊缝化学成分，以减少白口组织和裂纹倾向。

23.为什么厚板焊接时要开坡口？常见坡口形式有那几种？

当板厚增大时，为了焊透，要开各种各样的坡口，有Y型，X 型，U型，双U型坡口。

24.分析高强度低合金结构钢的焊接特点。为防止其焊接缺陷，应采取哪些措施？

碳及合金元素含量较高，碳当量大于0.4%，焊接性较差，主要表现在：一方面热影响区淬硬倾向明显，热影响区易产生马氏体组织，硬度增高，塑性韧性下降；另一方面，焊接接头产生冷裂纹倾向加剧。影响冷裂纹因素主要有三：一是焊缝及热影响区的含氢量，而是热影响区的淬硬程度，三是焊接接头的残余应力大小。因此，对于高强度低合金钢焊接时，焊前一般需要预热，预热温度大于150°c，焊后还应进行热处理，以消除内应力。优先选用抗裂性好的低氢型焊条；焊接时，要选择合适的焊接规范以控制热影响区的冷却速度。

25中碳钢的焊接方法：在进行中碳钢的焊接时，要选用抗裂性好的低氢型焊条，采用U形坡口中、小电流多层焊，焊前要预热，焊后缓冷，一般预热温度为150-250度，为了消除应力改善接头的组织性能，焊后要采用600-650度的回火热处理。

第十一二章 综合

1工程塑料成型包括：挤出成型，注射成型，模压成型，浇铸成型，吹塑成型。

2挤出成型：是指物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用，边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。

3注射成型：塑料在注塑机加热料筒中塑化后，由柱塞或往复螺杆注射到闭合模具的模腔中形成制品的塑料加工方法。

4模压成型：是将称量好的原料置于已加热的模具型腔内，,通过模压机压紧模具加压，塑料在压力的作用下充满模腔，同时发生化学反应而固化得到塑料制品的过程。

5浇铸成型：是将处于流动状态的高分子材料或是能生成高分子成型物的液态单体材料注入特定的模具中，在一定的条件下使之固化，从而得到与模具型腔相一致的制品的工艺方法。

6浇铸成型包括：静态浇铸成型，嵌铸成型工艺，离心浇铸成型。

7金属嵌件的设计基本原则：1嵌件应尽可能的采用圆形或对称形状；2嵌件周围的壁厚应足够大；3金属嵌件嵌入部分的周围应有倒角，以减少周围塑料冷却时产生的应力集中；4嵌件必须可靠定位；5嵌件的自由伸出长度不宜超过其定位部分直径的2倍。

8模具分型面的选择原则：1分型面应设在制品最大的截面处；2分型面应避免在光滑的外表面或带圆弧的转角处3分型面应尽量选的能使制品留地动模内的地方；4对于同轴度要求主的制品，在选择分型面时，可把要求同轴的部分放在分型面的同一侧。

9橡胶的成型方法分为压延和压出两种。

10压延是生产高分子材料薄膜和片材的方法，用于加工橡胶时主要生产片材（胶片）

11陶瓷制品的加工过程主要包括：配料、成型、烧结三个阶段。

12机械产品的主要质量标志是：功能、寿命、经济、安全和外观，其中功能是首要的。

13零件在使用过程中如失去原设计的功能和可靠性，我们称为失效。

14失效包括：完全失去原定功能，仍然可用，严重损伤三种。

15零件的失效的原因有：1设计因素；2加工工艺因素；3材料因素；4安装使用因素。

16机械零件的失效形式有：变形失效；断裂失效；磨损失效三种。

17变形失效又分为弹性和塑性变形失效。

18磨损包括：1粘合磨损：咬合磨损，热咬合磨损；2磨粒磨损；3表面疲劳磨损；

19抵抗表面磨损的方法：1适当的提高硬度；2适当的进行表面热处理；3提高表面的加工质量。 20

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