單元三機械工程材料123認識其他常用工程材料熟悉常見金屬材料的分類、標識及應用了解鋼的熱處理常識單元導入：通過理論學習和相關實驗實訓，熟悉鋼鐵材料及常用有色金屬材料、分類、牌號表示、主要性能及應用；了解工程塑料和復合材料的特性、分類及應用；熟悉鋼的熱處理方法及應用場合，學會分析和選擇簡單的熱處理工藝；并能根據材料的主要力學性能指標，合理選擇生產需要的工程材料；能根據被加工對象的材料性能及加工要求，選用相應的刀具材料。任務一熟悉常見金屬材料的分類、標識及應用

任務導入：通過學習，使學習者熟悉常用鑄鐵的分類、牌號、性能和應用；掌握常用碳鋼的牌號、性能和應用；了解合金鋼的分類、牌號、性能和應用。閱讀材料一，完成思考題：歷史證明，材料是社會進步的______________，是人類進步的里程碑，例如“石器時代”、“銅器時代”、“鐵器時代”等，都是以特征性的________作為時代的標志。

任務實施：閱讀材料一：材料常識材料是用于制造各類有用物件的物質。我們每天都在和各種工程材料打交道；我們使用的各種產品是由各種工程材料制成的，產品的品質質量往往與材料密切相關；只有熟悉材料的品種、性能、特點，才能夠制造出合格的高質量的產品，提高經濟效益，合理降低成本，同時保證安全高效率的生產。圖3-2古代材料的應用機械工程材料是用于制造各類機械零件、構件的材料和在機械制造過程中所應用的工藝材料。鋼鐵是機械工程材料的主要材料，提高鋼鐵等金屬材料的使用性能和加工工藝性能是工程界研究的主要內容。閱讀材料二，完成思考題：金屬材料的力學性能包括強度、塑性、硬度、沖擊韌度及疲勞強度等，它們分別用什么符合表示？你還知道它們的物理性能和化學性能都有哪些？閱讀材料二：工程材料的分類及力學性能工程材料種類繁多，分類方法也較多，常用的分類方法如圖3-3所示。圖3-3工程材料的分類金屬材料的選擇與應用主要是依據金屬材料的力學性能，金屬材料的力學性能是指金屬在力或能的作用下，材料所表現出來的性能。力學性能包括強度、塑性、硬度、沖擊韌度及疲勞強度等，力學性能對各種加工工藝也有密切關系。力學性能的主要指標及其含義見表3－1。力學性能性能指標符號名稱單位含義應力σbσS抗拉強度屈服點MPaMPa試樣拉斷前所能承受的最大應力拉伸過程中，載荷不增加（保持恒定）試樣仍能繼續伸長時的應力塑性δψ斷后伸長率斷面收縮率標距的伸長量與原始標距的百分比縮頸處橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比硬度HBWHR+標尺HV布氏硬度值洛氏硬度值維氏硬度值球形壓痕單位面積上所承受的平均壓力用洛氏硬度相應A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T標尺測得的對應硬度值正四棱錐形壓痕單位表面積上所承受的平均壓力沖擊韌度Akαk沖擊功沖擊韌度J/cm2沖擊試樣缺口處單位橫截面積上的沖擊吸收功疲勞強度σ－1疲勞極限MPa試樣承受無數次（或給定次）對稱循環應力仍不斷裂的最大應力表3-1常用的力學性能指標及其含義閱讀材料三，完成思考題：碳素鋼（簡稱碳鋼）是含碳量小于

的鐵碳合金。碳鋼中，除含有

和

兩種元素外，還含有少量的錳、硅、硫、磷等常見雜質元素，它們對鋼的性能也有一定影響。其中，

和

是有害元素。

閱讀材料三：碳素鋼中所含各種元素及其影響

碳素鋼（簡稱碳鋼）是含碳量小于2.11%的鐵碳合金。碳鋼價格低廉，冶煉方便，工藝性能良好，并且在一般情況下能滿足使用性能的要求，因而在機械制造、建筑、交通運輸及其它工業部門中得到廣泛的應用。碳鋼中，除含有鐵和碳兩種元素外，還含有少量的錳、硅、硫、磷等常見雜質元素，它們對鋼的性能也有一定影響。錳是煉鋼時加入錳鐵脫氧而殘留在鋼中的，錳是一種有益元素。硅是煉鋼時加入硅鐵脫氧殘留在鋼中的，硅也是有益元素。硫是煉鋼是由礦石和燃料帶入鋼中的，硫是有害元素。磷是煉鋼時由礦石帶入鋼中的，磷是有害元素。溫馨提示：在硫、磷含量較多時，由于脆性較大，切削易于脆斷而形成斷裂切屑，改善鋼的切削加工性,這是有利的一面。閱讀材料四，完成思考題：1.主要用于制造各種工程構件和機器零件碳素結構鋼，一般屬于

碳鋼和

碳鋼；主要用于制造各種刃具、量具、模具的碳素工具鋼，一般屬于

碳鋼。（填低、中、高）2.圓規、鉛筆刀、鋼直尺各自用的是哪種鋼？閱讀材料四：碳素鋼的分類、牌號、性能及應用一、碳素鋼的分類碳素鋼的分類方法有多種，具體的分類如下：1.按鋼中碳的質量分數高低分類:（1）低碳鋼：c≤0.25%。（2）中碳鋼：c0.25%～0.60%。（3）高碳鋼：c≥0.60%。2.按鋼中有害元素硫、磷含量的多少劃分,即按鋼的質量分類:（1）普通碳素鋼：S≤0.050%，P≤0.045%。（2）優質碳素鋼：S≤0.035%，P≤0.035%。（3）高級優質碳素鋼：S≤0.025%，P≤0.025%3.按鋼的用途分類（1）碳素結構鋼：用于制造各種機械零件和工程構件，碳的質量分數c小于0.70%。（2）碳素工具鋼：用于制造各種刀具、模具和量具等，碳的質量分數c為0.7%以上。4.按冶煉時脫氧程度的不同分類:（1）沸騰鋼（F）：脫氧程度不完全的鋼。（2）鎮靜鋼(Z)：脫氧程度完全的鋼。（3）半鎮靜鋼(b)：脫氧程度介于沸騰鋼和鎮靜鋼之間的鋼。二、碳素鋼的牌號、性能及用途

1.碳素結構鋼

碳素結構鋼中有害雜質相對較多，但價格便宜，大多用于要求不高的機械零件和一般工程構件。通常軋制成鋼板或各種型材供應。

閱讀思考：你在生活中見到的型材有哪些？具體應用在哪些方面？碳素結構鋼的牌號表示方法是由屈服點的字母Q、屈服點數值、質量等級符號、脫氧方法四個部分按順序組成。其中質量等級分為A、B、C、D四種，A級的硫、磷含量最多，D級的硫、磷含量最少。脫氧方法符號用“F”、“Z”、“b”、“TZ”表示，分別表示沸騰鋼、鎮靜鋼、半鎮靜鋼、特殊鎮靜鋼。如Q235-AF表示碳素結構鋼中屈服強度為235Mpa的A級沸騰鋼，碳素結構鋼的牌號、性能及用途見表3-2。2.優質碳素結構鋼

優質碳素結構鋼中有害雜質較少，其強度、塑性、韌性均比碳素結構鋼好。主要用于制造較重要的機械零件。

優質碳素結構鋼的牌號用兩位數字表示。08、10、45等，數字表示鋼中平均碳含量的萬分之幾。上述表示平均碳的質量分數為0.05%、0.1%、0.45%。

優質碳素結構鋼按其含錳量的不同，分為普通含錳量和較高含錳量兩組。含錳量較高的一組在牌號數字后加“Mn”字。是沸騰鋼在后加“F”，如15Mn、30Mn、45Mn、10F等。優質碳素結構鋼的牌號、性能及用途見表3-3。

3.碳素工具鋼

碳素工具鋼因含碳含量比較高，硫、磷雜質含量較少，經淬火、低溫回火后硬度比較高，耐磨性好，但塑性較低。主要用于制造各種低速切削刀具、量具和模具。如圖3-6所示。

碳素工具鋼按質量可分為優質和高級優質兩類。為了不與優質碳素結構鋼的牌號發生混淆，碳素工具鋼的牌號由代號“T”后加數字組成。數字表示鋼中平均碳質量分數的千倍。如T8鋼，表示平均碳的質量分數為0.8%的優質碳素工具鋼。若是高級優質碳素工具鋼，則在牌號后加“A”，如T12A，表示平均碳的質量分數為1.2%的高級優質碳素工具鋼。

4.鑄造碳鋼

鑄造碳鋼簡稱“鑄鋼”。鑄鋼中碳的含量一般在0.15%～0.6%范圍內。碳含量過高，則鋼的塑性差，且鑄造時元易產生裂紋。生產中有許多形狀復雜、力學性能要求高的機械零件難以用鍛壓或切削加工的方法制造，通常采用鑄鋼制造。由于鑄造技術的進步，精密鑄造的發展，鑄鋼件在組織、性能、精度等方面都已接近鍛鋼件，可在不經切削加或只需少量切削加工后使用，能大量節約鋼材和成本，因此鑄鋼得到了廣泛應用，如圖3-7所示。鑄鋼的牌號是用“ZG”后加兩組數字組成，第一組代表屈服強度值，第二組數字代表抗拉強度值。如ZG230—450表示屈服強度為230Mpa、抗拉強度為450Mpa的鑄造碳鋼，鑄鋼的牌號、性能及用途見表3-5。溫馨提示：鑄造碳鋼的最大缺點是熔化溫度高、流動性差、收縮率大，而且在鑄態時晶粒粗大。因此鑄鋼件均需進行熱處理。閱讀材料五，完成思考題：你在生活中接觸過哪些合金鋼？舉例說明它們的應用？閱讀材料五：合金鋼的分類合金鋼是為了改善鋼的組織和性能，在碳鋼的基礎上，有目的地加入一些元素而制成的鋼。常加入的合金元素有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、鋁、硼、稀土元素等。與碳鋼相比，合金鋼的淬透性、回火穩定性等性能顯著提高，故應用日益廣泛。

1.合金鋼的分類

合金鋼的分類方法很多，但最常用的是下面兩種分類方法。

（1）按合金元素總含量多少分類:

①低合金鋼：合金元素總為<5%。

②中合金鋼：合金元素總為5%~10%。

③高合金鋼：合金元素總為>10%。

（2）按用途分類:

①合金結構鋼：用于制造工程結構和機械零件的鋼。

②合金工具鋼：用于制造各種量具、刀具、模具等的鋼。

③特殊性能鋼：具有某些特殊物理、化學性能的鋼，如不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等。閱讀材料六：常用合金鋼的牌號、性能及應用

合金鋼牌號是按其碳含量、合金元素的種類及含量、質量級別來編制。一、合金鋼的牌號、性能及應用

1.合金結構鋼

合金結構鋼指用于制造重要工程結構和機械零件的鋼。合金結構鋼的牌號用“兩位數字＋元素符號＋數字”表示。前面兩位數字代表鋼中平均碳的質量分數的萬倍；元素符號代表鋼中含的合金元素，其后的數字表示該元素平均質量分數的百倍。如為高級優質鋼，則在鋼號后加符號“A”。溫馨提示：當合金元素的含量小于1.5%時不標出數字。

1.低合金結構鋼

低合金結構鋼是在碳素結構鋼的基礎上，加入少量的合金元素（含量小于3%）。主要加入的合金元素為Mn，強化了鐵素體，提高了強度；V，Ti等元素使晶粒細化，使韌性提高。低合金結構鋼主要用于建筑、橋梁、車輛、船舶等，如圖3-8所示。常用低合金鋼的牌號、性能及用途見教材表3-6所示。

溫馨提示：所有的低合金結構鋼中，以16Mn應用最廣。2.合金滲碳鋼

合金滲碳鋼主要用于制造性能要求較高或截面尺寸較大，且在循環載荷、沖擊載荷及摩擦條件下工作的零件，如汽車中的變速齒輪、內燃機中的凸輪等，如圖3-9所示。

3.合金調質鋼

合金調質鋼主要用于制造受力復雜的重要零件，如飛機起落架、機床的主軸、柴油機的連桿、汽車、拖拉機上的齒輪、軸等，如圖3-10所示。這些零件均在多種載荷作用下工作，既要求有很高的強度，又要求有很好的塑性和韌性，即具有良好的綜合力學性能。溫馨提示：調質處理是淬火后高溫回火的熱處理方法。其目的是使工件具有良好的綜合機械性能。高溫回火是指在500-650℃之間進行回火。合金調質鋼中碳的質量分數一般在0.25%～0.50%范圍內，碳的質量分數過低，強度與硬度不足；碳的質量分數過高，則韌性不足。加入錳、硅、鉻、鎳、硼等合金元素以提高鋼的淬透性，并強化鐵素體、改善韌性；加入鉬、鎢、釩、鈦等合金元素以細化晶粒、提高耐回火性并進一步改善鋼的性能。

常用合金調質鋼的牌號、熱處理、性能及用途見教材表3-8。

4.合金彈簧鋼

合金彈簧鋼是一種專用結構鋼，主要用于制造各種彈簧和彈性元件。如圖3-11所示。它具有高的彈性、疲勞強度及沖動韌度。含碳量為0.5%--0.7%,主加元素為Cr、Mn、Si等以提高淬透性和彈性極限。常用合金彈簧鋼的牌號、熱處理、性能及用途見教材表3-9。5.滾動軸承鋼

滾動軸承鋼主要用于制造各種滾動軸承的內外套圈及滾動體，也可用于制造各種工具和耐磨零件，如圖3-12所示。滾動軸承鋼應具有高的抗壓強度、疲勞極限、硬度、耐磨性及一定的韌性。應用最廣的是高碳鉻鋼。在制造大型滾動軸承時，為了進一步提高淬透性，還可加入硅、錳等合金元素。碳質量分數一般為0.95%--1.10%，以保證其高硬度、高耐磨性和高強度。鉻為基本合金元素，鉻含量為0.40%--1.65%。高碳低鉻。

常用滾動軸承鋼的牌號、熱處理及用途見教材表3-10。溫馨提示：滾動軸承鋼對硫、磷等雜質元素的質量分數限制極高，一般規定硫的質量分數應在0.020%以下；磷的質量分數在0.027%以下。二、合金工具鋼牌號及應用

合金工具鋼與合金結構鋼在牌號的表示上區別在于碳含量的表示方法不同。當ωc＜1%時，牌號前面用一位數字表示平均碳的質量分數的千倍，當ωc≥1%時不標碳含量。高速鋼不論碳含量多少，都不標出，但當合金的其它成分相同，僅碳含量不同時，則在碳含量高的牌號前加“C”。

碳素工具鋼易加工，價格便宜，但其熱硬性差，淬透性低，且容易變形和開裂。合金工具鋼具有更高的硬度、耐磨性和紅硬性。所以，尺寸大、精度高，形狀復雜及工作溫度較高的工具都采用合金工具鋼制造。

合金工具鋼按用途分為刃具鋼、量具鋼和模具鋼三大類。

合金刃具鋼主要用于制造各種金屬切削刀具，如車刀、銑刀、鉆頭等，如圖3-13所示。對合金刃具鋼的性能要求是：高的硬度和耐磨性，高的熱硬性，足夠的強度、塑性和韌性。合金刃具鋼又分為低合金刃具鋼和高速鋼。（1）低合金刃具鋼是在碳素工具鋼的基礎上加入少量的合金元素的鋼。其最高工作溫度不超過300℃。

常用低合金刃具鋼的牌號、熱處理、硬度及用途見教材表3-11。溫馨提示：9SiCr是最常用低合金刃具鋼，被廣泛用于制造各種薄刃刀具，如板牙、絲錐、絞刀等。（2）高速工具鋼是一種熱硬性、耐磨性很高的高合金工具鋼，其熱硬性可達600℃，切削時能長期保持刃口鋒利，故俗稱“鋒鋼”。高速鋼是目前應用廣泛的刀具材料，如：成形車刀、銑刀、拉刀、齒輪滾刀、插齒刀、鉸刀、螺紋刀等，如圖3-14所示。常用高速鋼的牌號、成分、熱處理、硬度及用途見教材表3-12。2.量具鋼

量具鋼是指用于制造測量工件尺寸的工具用鋼，應具有高硬度（大于56HRC）、高耐磨性、高的尺寸穩定性及良好的磨削加工性能，形狀復雜的量具還要求淬火變形小。制造量具沒有專用鋼材。一般形狀簡單、尺寸較小、精度要求不高的量具可用碳素工具鋼或滲碳鋼制造；高精度、形狀復雜的量具可用微變形合金工具鋼制造；精密量具可用滾動軸承鋼制造；要求耐腐蝕的量具可用不銹鋼制造。如圖所示3-15所示。閱讀思考：你在生活中接觸過哪些量具，它們是什么材料制作的？3.模具鋼模具鋼按其用途分為冷作模具鋼和熱作模具鋼兩大類。（1）冷作模具鋼冷作模具鋼主要用于制造使金屬在冷態下成形的模具，如沖裁模、彎曲模、拉深模、冷擠壓模等。冷作模具工作時，金屬要在模具中產生塑性變形，因而受到很大壓力、摩擦或沖擊，其正常的失效形式一般是磨損過度，有時也可能因脆斷、崩刃而提前報廢。因此，冷作模具鋼應具有高硬度、高耐磨性及足夠的強度與韌性，同時要求具有高的淬透性和低的淬火變形傾向對于形狀簡單、尺寸較小、工作載荷不大的冷作模具可用碳素工具鋼制造，如T8A、T10A、T12A等；而形狀較復雜、尺寸較大，工作載荷較重、精度要求較高的冷作模具一般用低合金刃具鋼來制造，如9Mn2V、9SiCr、CrWMn、Cr2等；對于工作載荷重、耐磨性要求高、淬火變形要求小的冷作模具一般用Cr12型合金工具鋼制造，如Cr12、Cr12MoV等。滾動軸承鋼、高速工具鋼、高碳中鉻型工具鋼及基體鋼也可用于制造冷作模具。冷作模具鋼應用如圖3-16所示。（2）熱作模具鋼熱作模具鋼主要用于制造使金屬在熱態下成形的模具，如各種熱鍛模、熱壓模、熱擠壓模和壓鑄模等，工作時型腔表面溫度可達600℃以上。熱作模具一般采用中碳合金工具鋼制造，其碳質量分數為0.3%～0.6%，以保證獲得較高強度與韌性。熱擠壓模具和壓鑄模具因與高溫金屬接觸時間更長，應具有更高的高溫性能和耐熱疲勞性能，常用3Cr2W8V鋼制造。熱冷作模具鋼應用如圖3-17所示。溫馨提示：冷作模具鋼為保證其高硬度、高耐磨性，最終熱處理方式為淬火后低溫回火。熱作模具鋼為保證足夠的韌性，最終熱處理一般為調質處理或淬火后中溫回火，有些熱作模具還可以采用滲氮、碳氮共滲等化學熱處理來提高其耐磨性和使用壽命。三、特殊性能鋼牌號及應用特殊性能鋼具有特殊物理或化學性能，用來制造除要求具有一定的機械性能外，還要求具有特殊性能的零件。其種類很多，機械制造中主要使用不銹耐酸鋼、耐熱鋼、耐磨鋼。不銹耐酸鋼包括不銹鋼與耐酸鋼。能抵抗大氣腐蝕的鋼稱為不銹鋼。而在一些化學介質（如酸類等）中能抵抗腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。

1.不銹鋼不銹鋼的鋼號前的數字表示平均含碳量的千分之幾，合金元素仍以百分數表示。當含碳量≤0.03％及≤0.08％者，在鋼號前分別冠以“00”或“0”，例如不銹鋼3Cr13的平均含碳量為0.3％、鉻≈13％；0Cr13鋼的平均含碳量≤0.08％、鉻≈13％；00Cr18Ni10鋼的平均含碳量≤0.03％、鉻≈18％、鎳≈10％

溫馨提示：你在生活中接觸過哪些不銹鋼制品，根據使用性能和成型方法來判斷它應該是哪一類不銹鋼？（1）馬氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼屬于鉻不銹鋼，通常稱為Cr13型不銹鋼。因淬火后能得到馬氏體，故又稱馬氏體不銹鋼。馬氏體不銹鋼應用如圖3-18所示。（2）鐵素體不銹鋼鐵素體不銹鋼也屬于鉻不銹鋼。這類鋼具有單相鐵素體組織，其耐腐蝕性、塑性及焊接性能均高于馬氏體不銹鋼，有較強的抗氧化能力，但強度較低。主要用于制造化學工業中要求耐腐蝕的零件。鐵素體不銹鋼應用如圖3-19所示。（3）奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼屬于鉻鎳不銹鋼，通常稱為18–8型不銹鋼。這類鋼碳的質量分數低，鉻、鎳的質量分數高，經熱處理后，呈單相奧氏體組織，無磁性，其塑性、韌性和耐腐蝕性均高于馬氏體不銹鋼，有較高的化學穩定性，焊接性能良好。主要用于制造在強腐蝕性介質中工作的零件，經冷變形強化后也可用作某些結構材料。奧氏體不銹鋼應用如圖3-20所示。

2.耐熱鋼在高溫下具有高的抗氧化性能和較高強度的鋼稱為耐熱鋼。鋼的耐熱性能包括高溫抗氧化性和高溫強度兩個方面。耐熱強鋼采用的合金元素，如鉻、鎳、鉬、鎢、硅等，除具有提高高溫強度的作用外，還可提高高溫抗氧化性。如圖3-21所示應用實例。3.耐磨鋼是指在強烈沖擊載荷作用下才能發生硬化的高錳鋼。它只有在強烈沖擊與摩擦的作用下，才具有耐磨性，在一般機器工作條件下，它并不耐磨。主要用于制造坦克、拖拉機的履帶，挖掘機鏟斗的斗齒以及防彈鋼板、保險箱鋼板、鐵路道岔等。由于高錳鋼極易加工硬化，使切削加工困難，故大多數高錳鋼零件是采用鑄造成型的。如圖3-22所示應用實例。閱讀材料七：鑄鐵的分類鑄鐵是含碳量大于2.11%的鐵碳合金，主要由鐵、碳和硅組成。鑄鐵的價格較低，且穩定性好、加工容易，尤其抗壓強度較高，抗震性好。所以應用很廣，如機床的各類床身、箱體，日常生活中也應用很廣，如炒菜鐵鍋、取暖爐、污井蓋、暖氣片、下水管、水龍頭殼體等等，如圖3-23所示。根據碳在鑄鐵中存在形式的不同，鑄鐵又可分為三大類：

（1）白口鑄鐵

（2）灰口鑄鐵

（3）麻口鑄鐵

1.白口鑄鐵C的存在形式：滲碳體(Fe3C)，斷口呈銀白色。性能硬而脆，難以切削加工。主要用作煉鋼原料，很少直接用來制造各種零件。

2.灰口鑄鐵C的存在形式：石墨，斷口呈暗灰色。石墨是游離狀態的碳，其強度、硬度、塑性、韌性很低，硬度僅為3~5HBS，伸長率近于零。鑄鐵的組織可以看成是在鐵或鋼的基體上夾雜著石墨，石墨對基體產生割裂作用。因此，石墨的存在使鑄鐵的力學性能下降，其性能比鋼低，不能鍛造，且石墨的數量越多，越粗大，分布越不均勻，鑄鐵的力學性能越差。但石墨的存在也賦予鑄鐵許多鋼所不及的優良性能，如鑄造性能、減振性和減摩性等。3.麻口鑄鐵

C的存在形式：石墨+滲碳體，斷口為黑白色。性能主要表現為脆性大，很少使用。我們平時見到的鑄鐵制品，一般是各類灰口鑄鐵。根據石墨在灰口鑄鐵中存在形態不同，如圖3-24所示。灰口鑄鐵可分為：普通灰鑄鐵，如圖3-24（a）所示；可鍛鑄鐵，如圖3-24（b）所示；球墨鑄鐵，如圖3-24（c）所示；蠕墨鑄鐵，如圖3-24（d）所示。閱讀材料八，完成思考題：你在生活中接觸過哪些鑄鐵制品？根據使用性能來判斷它們是哪一類鑄鐵，舉例說明？一、灰鑄鐵由于灰鑄鐵的抗壓強度、硬度與耐磨性主要取決于基體，石墨的存在影響不大，故其抗壓強度遠高于抗拉強度。石墨的存在使鑄鐵具有的優良性能表現在：（1）鑄造性能優良。（2）減磨性好。（3）減振性強。（4）切削加工性良好。（5）缺口敏感性較低。閱讀材料八：常用鑄鐵的性能、牌號及應用因此，盡管灰鑄鐵抗拉強度、塑性、韌性較低，但因具有上述一系列的優良性能，并且價格便宜、制造方便，使得灰鑄鐵在工業上應用十分廣泛，特別適合于制造承受壓力、要求耐磨和減震的零件，如機座、機床床身、葉輪等。如圖3-25所示。灰鑄鐵的牌號表示為：HT（灰鐵）+三位數字（最小抗拉強度值σb，用單鑄∮30mm試棒的抗拉強度值表示）。如HT150表示單鑄試樣最小抗拉強度值為150MPa的灰鑄鐵，常用灰鑄鐵的牌號、力學性能及用途見表3-14。二、可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵是由一定化學成分的鐵水澆注成白口坯件，經可鍛化退火而獲得的具有團絮狀石墨的鑄鐵。可鍛鑄鐵的力學性能優于灰鑄鐵，尤其是塑性和韌性較好，接近于球墨鑄鐵；但與球墨鑄鐵相比，可鍛鑄鐵具有鐵水處理容易、質量穩定、廢品率低等優點。可鍛鑄鐵的應用實例如圖3-26所示。可鍛鑄鐵牌號：KTH（或KTZ）+三位數字+兩位數字，其中“KT”是“可鐵”，“H”表示黑心可鍛鑄鐵，“Z”表示珠光體可鍛鑄鐵，兩組數字表示其最小的抗拉強度和伸長率。如：KTH300—06表示單鑄試樣最小抗拉強度為300MPa，最小伸長率為6%的可鍛鑄鐵。常用可鍛鑄鐵的牌號、力學性能及用途見表3-15。溫馨提示：可鍛鑄鐵是不能鍛造的，所有的鑄鐵都不能鍛造。可斷鑄鐵的成型方法仍然是鑄造，根據需要在進行必要的機加工。三、球墨鑄鐵球墨鑄鐵是指一定成分的鐵水在澆注前，經過球化處理和孕育處理，獲得具有球狀石墨的鑄鐵。球化處理是一種向鐵水中加入球化劑，使石墨呈球狀結晶的工藝方法。我國常用的球化劑有鎂、鈣及稀土元素等。球化后的鐵水要及時進行孕育處理，即向鐵水中加入硅鐵等孕育劑，促進石墨化，并且使得石墨球細小、圓整，分布均勻，從而提高球墨鑄鐵的力學性能。由于球墨鑄鐵中的石墨呈球狀，使得其對基體的割裂作用和應力集中的作用減至最小，在鑄鐵中，球墨鑄鐵具有最高的力學性能。同時，也由于石墨的存在，使球墨鑄鐵具有優良的鑄造性能、減摩性、切削加工性。但球墨鑄鐵的白口傾向大，鑄件容易產生疏松，其熔煉工藝和鑄造工藝都比灰鑄鐵要求高。球墨鑄鐵的應用實例如圖3-27所示。球墨鑄鐵的牌號：QT（球鐵）+三位數字（最小抗拉強度σb）+兩位數字（最小伸長率δ），后面兩組數字都是用單鑄試樣時的抗拉強度值和伸長率來表示。如：QT400-18表示單鑄試樣最小抗拉強度值為400MPa，最小伸長率為18%的球墨鑄鐵，常用球墨鑄鐵的牌號、力學性能及用途見表3-16。四、蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵是指一定成分的鐵液在澆注前，經蠕化處理和孕育處理，獲得具有蠕蟲狀石墨的鑄鐵。蠕化處理是一種向鐵液中加入使石墨呈蠕蟲狀結晶的蠕化劑的工藝。我國常用的蠕化劑有稀土鎂鈦合金、稀土硅鐵合金和稀土鈣硅鐵合金等。孕育處理可以減少蠕墨鑄鐵的白口傾向，延緩蠕化衰退和提供足夠的石墨結晶核心，使石墨細小并分布均勻。常用的孕育劑是硅鐵等。蠕墨鑄鐵的強度、韌性、耐磨性等都比灰鑄鐵高；由于石墨是相互連接的，其強度和韌性都不如球墨鑄鐵，但鑄造性能、減震性和導熱性都優于球墨鑄鐵，并接近于灰鑄鐵。蠕墨鑄鐵的應用實例如圖3-28所示。蠕墨鑄鐵的牌號：RuT（蠕鐵）+三位數字（最小抗拉強度值σb，用單鑄試樣的抗拉強度值表示）。如：RuT420表示單鑄試樣最小抗拉強度值為420MPa的蠕墨鑄鐵，常用蠕墨鑄鐵的牌號、力學性能及用途見表3-17。任務二鋼的熱處理常識

任務導入：通過學習，讓學習者了解我國熱處理技術的悠久歷史；了解熱處理技術的概念、目的、類型及應用。本課程教學之前，有條件的學校可以組織學生參觀熱處理生產企業，讓學生感性認知常見的各種熱處理類型及工藝流程。閱讀材料一，完成思考題：1.公元6世紀記載綦母懷文將灌鋼刀“予以五牲之溺，淬以五牲之脂”，可能是

的最早記錄。2.關于我國古代熱處理技術方面較為豐富的記載是明代科學家

的《

》一書。任務實施：熱處理技術在我國已有悠久歷史。16世紀以前，我國在冶金學及金屬材料加工工藝與應用方面居世界先進地位。早在商代就已經有了經過再結晶退火的金箔飾物；春秋中葉就開始利用滲碳原理將海綿鐵制成鋼；公元前5世紀，我國發明了使鐵局部石墨化制造韌性鑄鐵的熱處理技術，從而使其廣泛用于農具、工具及兵器的生產；在洛陽出土的戰國時代的鐵錛是由白口鐵經脫碳退火制成，說明了在當時即掌握了利用生鐵脫碳制鋼的技術；公元前1世紀又發明了炒鋼煉鋼法，這種煉鋼法要比歐洲約早1800年。閱讀材料一：我國熱處理技術的歷史淬火技術早在公元前3世紀就在刀劍制作中得到應用，司馬遷《史記·天官傳》已有詳細的記載，《漢書·王褒傳》中也有“清水淬其鋒”的記載；公元2世紀末，刀師蒲元已掌握了水質對淬火的影響；公元前6世紀有關著作中記載的綦母懷文將灌鋼刀“予以五牲之溺，淬以五牲之脂”，可能是有關雙液淬火的最早記錄；東漢時期，我國還發明了利用生鐵液對熟鐵進行滲碳。關于古代熱處理技術記載最為豐富的當屬明代科學家宋應星的《天工開物》，該書中對退火、淬火、固體滲碳、形變強化、防氧化技術等均有生動的描述。隨著冶金及機械制造業的發展，熱處理工藝技術和基礎理論的研究有了極大進步，尤其是在近幾十年來，由于科技領域之間的相互滲透和世界性的能源危機，使熱處理技術向優質、高效率、節約能源及無公害方向發展，并使熱處理技術領域日益擴大，如高能量密度表面淬火及表面合金化，表面覆層強化技術、離子熱處理技術等等。因此，熱處理技術日益成為一種由多種學科為基礎的綜合技術。閱讀材料二：熱處理概述

鋼的熱處理是將固態鋼材采用適當的方式進行加熱、保溫和冷卻以獲得所需組織與性能的工藝。熱處理的工藝方法雖然很多，但是無論任何何種熱處理工藝均由加熱、保溫、冷卻三個階段組成。其工藝曲線如圖3-29所示。按照熱處理在整個工藝流程中的位置和作用不同，熱處理分為預先熱處理和最終熱處理。其中預先熱處理是為隨后的加工或進一步熱處理做準備，而最終熱處理是賦予零件最終的使用性能。通過適當的熱處理，不但可以提高零件的使用性能，充分發揮鋼材的潛力，延長零件的使用壽命，而且還可改善工件的工藝性能，提高加工質量，減小刀具磨損。因此，熱處理技術在機械制造業中具有十分重要的作用。閱讀思考：1.任何一種熱處理工藝均由

、

和

三個階段組成。2.根據熱處理在整個工藝流程中的位置和作用不同，熱處理分為

和

。根據加熱、冷卻方式以及組織、性能變化特點等不同，鋼的熱處理有普通熱處理和表面熱處理兩大類，具體類型如圖3-31所示。問題解決圖3-31鋼的熱處理的分類一、鋼的退火將鋼加熱到適當溫度，保溫一定時間，然后緩慢冷卻（一般隨爐冷卻）至室溫的熱處理工藝稱為鋼的退火。鋼進行退火的目的是：降低硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加工；細化晶粒，均勻組織和成分，改善鋼的性能或為后續熱處理作準備；消除內應力，防止工件變形和開裂。閱讀材料三：退火與正火退火根據鋼的化學成分和退火目的的不同，可分為完全退火、球化退火、去應力退火、擴散退火、等溫退火、再結晶退火等。1.完全退火將鋼加熱到完全奧氏體化（AC3以上30～50oC），保溫一定時間隨之緩慢冷卻到500oC以下，出爐空冷至室溫的退火工藝。完全退火由于加熱時鋼的組織完全奧氏體化，且在隨后的緩冷過程中奧氏體全部轉變為細小而均勻的室溫組織，因此可細化晶粒，消除內應力，降低硬度，以利于切削加工。完全退火主要用于中碳鋼及低、中碳合金鋼的鑄件、鍛件、熱軋型材等。有時也用于焊接件。2.球化退火將鋼加熱到AC1以上20～30oC,保溫一定時間后，以不大于50oC/h的冷卻速度隨爐冷卻下來，使鋼中碳化物呈球狀的退火工藝。經球化退火后，鋼中的碳化物均發生了球化，得到了硬度更低、塑性更好的球狀組織。因此球化退火的目的是降低硬度、提高塑性、改善切削加工性能。球化退火主要適用于共析鋼和過共析鋼及其合金。3.去應力退火將鋼加熱到略低于A1的溫度（一般取500～650oC）,保溫一定時間后隨爐緩冷至200～300oC出爐空冷的退火工藝。又稱低溫退火。去應力退火主要用于消除鑄件、鍛件和焊接件中由于塑性變形、焊接、切削加工、鑄造等形成的殘余應力。4.擴散退火將鋼加熱到AC3以上150～250oC,長時間保溫，使鋼中元素充分擴散，然后緩慢冷卻的退火工藝。擴散退火目的是減少金屬鑄錠、鑄件或鍛坯的化學成分偏析和組織不均勻性，以達到化學成分和組織的均勻化。溫馨提示：在上述退火工藝中，去應力退火熱處理前后，沒有發生組織變化。二、鋼的正火將鋼加熱到AC3（亞共析鋼）或ACCm（過共析鋼）以上30～50℃，保溫適當時間后，在空氣中冷卻的熱處理工藝稱為鋼的正火。正火的主要目的是：對低碳鋼，可細化晶粒，提高硬度，改善切削加工性能；對中碳鋼，可提高硬度和強度，作為最終熱處理；對高碳鋼，可消除網狀碳化物，為后續加工及球化退火、淬火等做好組織準備。正火主要用于以下場合：⑴改善低碳鋼和低碳合金鋼的切削加工性。因低碳鋼和某些低碳合金鋼的退火組織中鐵素體含量較多，硬度偏低，在切削加工時易于產生“粘刀”現象，增加表面粗糙度值。采用正火能適當提高其硬度，將其調整到易切削的范圍（160～230HBS）改善其切削加工性能。⑵正火可細化晶粒，其組織力學性能較高，所以當力學性能要求不太高時，正火可作為最終熱處理，也能滿足普通結構零件的性能要求。⑶消除過共析鋼中的網狀滲碳體，改善鋼的力學性能，并為球化退火作組織準備。⑷代替中碳鋼和低碳合金結構鋼的退火，改善它們的組織結構和切削加工性能。拓展閱讀：金屬切削過程中的“粘刀”現象金屬切削加工過程中工件隨著溫度的升高，硬度變小、塑性增加，刀屑界面摩擦隨之變大。若溫度上升到加工工件熔點時就產生了灼傷；塑性變大了，切割面不容易剝離，刀具和工件間產生了強制性的運動便產生金屬屑粘附刀頭的現象。即所謂的“粘刀”現象。“粘刀”現象一般是被加工金屬硬度低，一旦發生，勢必造成刀具的損壞；工件的精密度、光亮度等嚴重受損，刮花、表面灼傷、產生積削瘤等問題應運而生，加工表面質量直線下降。因此要堅決加以預防。閱讀思考：1.在常見的退火工藝中，適用于中碳鋼鍛件退火的是

；適用于過共析鋼鑄件退火的是

；在退火前后沒有發生組織變化的是

。2.試比較退火與正火的異同。一、鋼的淬火淬火是將合金加熱到AC3或AC1以上某一溫度、保溫一定時間，然后以適當速度冷卻獲得馬氏體（或貝氏體）組織的熱處理工藝。淬火的主要目的是提高工件的強度、硬度和耐磨性。閱讀材料四：淬火與回火1.鋼的淬火加熱溫度對亞共析鋼來說，通常鋼的淬火加熱溫度選擇AC3以上30～50℃；對過共析鋼，淬火加熱溫度常選擇在AC1以上30-50℃。2.淬火冷卻介質鋼在淬火過程中，理想淬火冷卻速度是在“鼻溫”以上緩慢冷卻，“鼻溫”附近快速冷卻，“鼻溫”以下緩慢冷卻。實際中很難找到完全符合上述特性的冷卻介質。常用的淬火介質有油、水、鹽水、堿水等，其冷卻能力依次增加。對于碳鋼零件通常采用水作為淬火冷卻介質，合金鋼零件通常選油作為冷卻介質。3.淬火方法為了保證獲得所需淬火組織，又要最大限度地減小變形和避免開裂，除了正確地進行加熱及合理地選擇冷卻介質外，還應該根據工件的材料、尺寸、形狀和技術要求選擇合理的淬火方法。常用的淬火方法包括單液淬火、雙液淬火、分級淬火及等溫淬火等。如圖3-32所示。圖3-32各種淬火方法示意圖⑴單液淬火將鋼件奧氏體化后，在單一淬火介質中冷卻至室溫的淬火熱處理。特點：操作簡單，容易實現機械化和自動化。但單獨采用一種介質進行冷卻，綜合的冷卻特性不夠理想，容易產生硬度不足等淬火缺陷。⑶分級淬火將鋼件奧氏體化后，隨之浸入溫度稍高或稍低于鋼的馬氏體轉變起始溫度點的液態介質中，保溫適當時間，待工件的內外層均達到介質溫度后取出空冷或油冷，從而獲得馬氏體組織的淬火熱處理。如，先放入一定溫度的鹽浴或堿浴中，再空冷。特點：鑒于工件內外溫差小，可有效減小內應力，防止工件變形和開裂；但淬火過程中可能會出現非馬氏體組織。因此主要用于合金鋼工件以及截面不大、形狀復雜的碳鋼工件。⑷等溫淬火將鋼件奧氏體化后，放入溫度稍高于MS點的鹽浴或堿浴中，保溫足夠時間，使奧氏體轉變為下貝氏體組織的淬火熱處理。特點：可強化鋼材，顯著地減小淬火應力和變形。經淬火后的工件既具有良好的強度和韌性，也具有較高的硬度和耐磨性。常用于處理形狀復雜的各種模具、成形刀具等。二、鋼的回火將淬火后鋼件再加熱到AC1以下的某一溫度，保溫一定的時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝稱為鋼的回火。1.回火的目的⑴消除內應力通過回火減小或消除工件淬火時所產生的內應力，防止工件在使用過程中的變形和開裂。⑵獲得所需要的力學性能通過回火可提高鋼的韌性，適當調整鋼的強度和硬度，使工件具有較好的綜合力學性能。⑶穩定組織和尺寸回火可使鋼的組織穩定，從而保證工件在使用過程中尺寸穩定。2.回火的類型根據回火溫度不同，回火可分以下三種：⑴低溫回火（150～250oC）低溫回火得到回火馬氏體組織，其性能是：具有高的硬度（最高可達64HRC）、高耐磨性和一定的韌性。低溫回火主要用于刀具、量具、冷沖壓模具及其他要求硬而耐磨的零件。⑵中溫回火（350～500oC）中溫回火得到的回火托氏體組織，其性能是：具有高的彈性極限、屈服點和適當的韌性，硬度可達35～50HRC。中溫回火主要用于彈性零件及熱鍛模具等。⑶高溫回火（500～650oC）高溫回火得到的是回火索氏體組織，其性能是：具有良好的綜合力學性能（足夠的強度和高韌性相配合），硬度可達200～330HBS。廣泛用于螺栓、連桿、齒輪、曲軸等受力構件。溫馨提示：生產中常把淬火及高溫回火的復合熱處理工藝稱為調質。拓展閱讀：鋼的“淬硬性”和“淬透性”鋼的淬透性是指在規定條件下，鋼在淬火冷卻時獲得馬氏體組織深度的能力。主要取決于鋼的臨界冷卻速度。鋼的淬硬性是指鋼在理想條件下淬火成馬氏體后所能達到的最高硬度。主要取決于鋼的含碳量。淬硬性和淬透性是兩個不同的性能指標，淬透性好的鋼，其淬硬性未必好；同理。淬硬性好的鋼，其淬透性也未必好。閱讀思考：1.常見的淬火方法有

、

、

和

。2.根據回火溫度不同，回火工藝分為

、

和

三種。3.鋼的淬火硬度主要取決于

。退火與正火主要應用于各類鑄、鍛、焊工件的毛坯或工件加工過程中的半成品，用這種工藝消除冶金及熱加工過程中產生的缺陷，并為以后的機械加工及熱處理準備良好的組織狀態，因此通常把退火、正火稱為預備熱處理。相對于退火來說，正火具有生產周期短、成本低、操作方便等退火無法比擬的優點，因此實際生產中在可能的條件下應優先采用正火。但在零件形狀復雜時，由于正火的冷卻速度較快，有引起開裂的危險，則采用退火為宜。淬火和回火是最重要的熱處理工序。淬火與不同溫度的回火工藝相結合，不僅可以顯著提高鋼的強度和硬度，而且可以獲得不同強度、塑性、韌性的良好配合，滿足零件對材料力學性能提出的要求。問題解決閱讀材料五：表面淬火表面淬火是僅把零件需耐磨的表層淬硬，而中心仍保持未淬火的高韌性狀態的熱處理工藝。根據淬火加熱方式的不同，表面淬火分為火焰加熱表面淬火、感應加熱表面淬火（工頻、中頻、高頻、高頻脈沖加熱淬火）、激光表面加熱淬火、離子束表面加熱淬火等等。一、火焰加熱表面淬火應用氧-乙炔（或其他可燃氣體）火焰噴射到工件表面，使其被快速加熱到淬火溫度，隨后立即噴水冷卻的熱處理工藝，稱為火焰加熱表面淬火。如圖3-33所示。火焰加熱表面淬火由于其加熱溫度及淬硬層深度不易控制，因此其淬火質量不穩定。一般適用于含碳量0.35%～0.7%的中碳鋼或中碳合金鋼（如45、40Cr等）的單件或小批量生產。圖3-33火焰加熱表面淬火示意圖二、感應加熱表面淬火利用感應電流通過材料或工件所產生的熱量，使材料或工件表層、局部或整體加熱并快速冷卻的淬火工藝，稱為感應加熱表面淬火。圖3-34所示為其原理圖3-34感應加熱表面淬火示意圖感應加熱表面淬火的淬硬層深度主要取決于電流頻率，頻率越高淬硬層越淺（電流頻率和淬硬層的關系見表(3-19）。主要適用于中碳鋼、中碳合金鋼等。閱讀思考：1.中碳鋼或中碳合金鋼若想獲得“表面硬、心部韌”的組織宜采取何種熱處理工藝？2.感應加熱表面淬火為什么可以獲得硬度比普通淬火高2～3HRC?閱讀材料六：化學熱處理

將鋼置于一定溫度的活性介質中保溫，使一種或幾種元素滲入其表層，以改變其化學成分、組織和性能的熱處理工藝，稱為化學熱處理。化學熱處理根據不同的分類標準分成不同的類型。通常以滲入元素來命名。例如工件表面滲入碳元素稱為滲碳，滲入氮元素稱為滲氮；同時滲入碳和氮元素稱為碳氮共滲；滲入金屬元素的稱為滲金屬等。但無論何種類型，熱處理的過程均包含“分解”、“吸收”和“擴散”三個階段。一、鋼的滲碳將工件放在滲碳介質中加熱并保溫，使碳原子滲入表層的化學熱處理工藝稱為鋼的滲碳。如圖3-35所示。滲碳后工件表層含碳量提高，但心部仍為低碳。經淬火及低溫回火后，零件表層具有高硬度、高耐磨性、高疲勞抗力，而心部仍保持一定的強度及較高的塑性和韌性。圖3-35鋼的滲碳滲碳用鋼的含碳量一般在0.15～0.25%，如：20CrMnTi。滲碳方法有氣體滲碳、固體滲碳和液體滲碳，目前廣泛應用的是氣體滲碳法。氣體滲碳常用煤油、丙酮、甲醇等滲碳劑裂解后產生的滲碳氣體進行滲碳。二、鋼的滲氮在一定溫度下（一般在AC1以下）使活性氮原子滲入工件表面的化學熱處理工藝，稱為滲氮。工件經滲氮后，可以獲得高的表面硬度、耐磨性、疲勞強度及耐蝕性。常用的滲氮方法有氣體滲氮、離子滲氮等。生產中應用較多的是氣體滲氮，滲氮介質主要為氨氣。優質碳素結構鋼和合金結構鋼均可用作滲氮用鋼，應用歷史最悠久的滲氮用鋼為38CrMoAl。三、鋼的碳氮共滲在一定溫度下，同時將碳、氮滲入工件表層奧氏體中并以滲碳為主的化學熱處理工藝，稱為碳氮共滲。碳氮共滲常用的共滲方法為氣體碳氮共滲，常用的介質為苯（煤油）+氨氣等。經碳氮共滲后的工件，不但具有滲碳和滲氮的優點，而且提高表面硬度、抗疲勞性和耐磨性。溫馨提示：工件表層滲入氮和碳并以滲氮為主的化學熱處理工藝稱為氮碳共滲。其共滲介質常用尿素。其原理及應用課后可查閱相關資料。四、滲金屬將金屬原子滲入工件表面的化學熱處理工藝，稱為滲金屬。常見的滲金屬方法有：滲硼、鋁、鉻、釩、錳等。例如，滲鉻可使滲后工件具有較好的耐蝕性和優良的抗氧化性、硬度和耐磨性，并可代替不銹鋼和耐熱鋼用于機械和工具制造；再如，工件滲硼后表面具有很高的硬度和耐磨性、良好的耐腐蝕磨損和泥漿磨損的能力，耐磨性明顯優于滲氮、碳和碳氮共滲層，但不耐大氣和水的腐蝕。主要用于泥漿泵零部件、熱作模具和工件夾具。閱讀思考：1.化學熱處理和其他熱處理方法相比的本質區別在于化學熱處理改變了工件的

。2.任何化學熱處理均包含

、

和

三階段。3.滲碳的目的是什么?為什么滲碳后要進行淬火和低溫回火？機械設備中，零件工作過程中受到沖擊載荷及表面劇烈摩擦作用（如高速旋轉的曲軸、齒輪等），因此該類零件必須滿足表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有足夠的塑性和韌性。此時則需要對其進行表面熱處理。表面淬火是一種對零件需要硬化的表面進行加熱淬火的工藝。經表面淬火的零件不僅提高了表面硬度和耐磨性，而且與經過適當預先熱處理的心部組織相配合，可以獲得高的疲勞強度和強韌性。由于表面淬火工藝簡單，強化效果顯著，熱處理后變形較小，生產過程中易于實現自動化大批生產、生產效率很高，具有很好的技術與經濟的綜合效益，因此在生產上廣泛應用。化學熱處理通過改變表面化學成分及隨后的熱處理，可以在同一材料的工件上，使心部和表面獲得不同的組織和性能。例如,保持工件心部具有高的強韌性的同時，使表面有著很高的硬度和耐磨性、耐蝕性等一系列優良的性能。因此在機械制造、冶金、交通、造船、航天航空等領域具有廣泛的應用。問題解決任務三其它材料簡介任務導入：通過學習，讓學習者了解除鋼鐵材料以外的其它材料有色金屬、工程塑料等在國民經濟中的重點地位與作用，了解常用有色金屬材料的組成及應用，學會簡單的選擇方法任務實施：閱讀材料一：常用有色金屬------銅及銅合金一、銅及銅合金1.工業純銅純銅外觀紫紅色,所以又稱為紫銅。其密度為8.93×103kg/m3，熔點為1083℃，具有良好的塑性、導電性、導熱性和耐蝕性。但強度較低，不宜制作結構零件，而廣泛用于制造電線、電纜、銅管以及配制銅合金。我國工業純銅的代號有T1、T2、T3三種。順序號越大，純度越低。T1、T2用于制造導電器材或配制高級銅合金。T3用來配制普通銅合金。

2.常用銅合金銅合金按其化學成分分為黃銅、青銅和白銅。黃銅是銅和鋅為主的合金，如：H80、H70、H62。特殊黃銅是在銅鋅合金中加入硅、錫、鋁、鉛、錳等元素。如：鉛黃銅HPb59－1、鋁黃銅HAl59－3－2。青銅是錫銅合金或含鋁、硅、鉛、鈹、錳的銅基合金，如：錫青銅。白銅是以鎳為主要添加元素的銅合金，錳白銅：錳銅BMn3－13、康銅BMn40－1.5、考銅BMn43－0.5。閱讀思考：普通黃銅是

、

二元合金，在普通黃銅中再加入其他元素時稱

黃銅。任務實施：閱讀材料二：常用有色金屬簡介------鋁、鈦及其合金

1.工業純鋁純鋁具有銀白色的金屬光澤，其密度為2.72×103kg/m3，熔點為660℃，具有良好的導電、導熱性（僅次于銀、銅）。鋁在空氣中易氧化，在表面形成一層致密的三氧化二鋁氧化膜，它能阻止鋁進一步氧化，從而使鋁在空氣中具有良好的抗蝕能力。鋁的塑性高，強度、硬度低，易于加工成形。通過加工硬化，可使其強度提高，但塑性降低。純鋁主要用來配制鋁合金，還可以用來制造導線包覆材料及耐蝕器具等。

2.鋁合金純鋁的強度很低，其抗拉強度僅有90～120MPa，所以一般不宜直接作為結構材料和制造機械零件。但加入適量合金元素的鋁合金，再經過強化處理后，其強度可以得到很大提高，鋁合金按其成分、組織和工藝特點，可以將其分為：鑄造鋁合金與變形鋁合金。

1）變形鋁合金常用變形鋁合金根據性能的不同，可分為防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金、鍛鋁合金四種。如圖3-36所示應用實例。圖3-36常用變形鋁合金應用實例

二、鑄造鋁合金通過鑄造成型的鋁制零件，如摩托車的內燃機外殼缸體、汽車活塞體等。應用于形狀結構較為復雜的零件中，硬度和強度比變形鋁合金好。鋁合金中通過加入不同的元素來改變其強度等力學性能，常用的合金元素有銅、鎂、鋅、硅等。如圖3-37所示應用實例。圖3-37鑄造鋁合金應用實例

閱讀思考：（1）純鋁的強度很——，其抗拉強度僅有90~120MP，所以不直接作為結構———和——機械零件。（2）鋁合金按其成分、組織和工藝特點，可以將其分為———與———-。閱讀材料三：常見的幾種塑料塑料按應用范圍可分為通用塑料和工程塑料和特種塑料三類。1.通用塑料主要是指產量大、價格低、用途廣的一類塑料。通用塑料的產量占塑料總產量的3/4以上，大多用于生活用品，也可用于要求不高的工程制品。2.工程塑料主要是指在機械設備和工程結構中作結構材料的一類塑料。與通用塑料相比，工程塑料具有較高強度、剛度和韌性，耐熱、耐蝕性和絕緣性也較好。3.特種塑料一般是指具有特種功能、可用于航空航天等特殊領域的塑料

閱讀思考：根據各種塑料不同的使用特性，通常將塑料分為

、

和特種塑料三種類型。閱讀材料四：工程塑料的特性、分類及用途一、塑料的特性與金屬比,塑料的優點是：質輕、比強度高,化學穩定性好,減摩,耐磨性好,電絕緣性優異,消聲和吸震性好,成形加工性好,方法簡單,生產率高。塑料的缺點是：強度、剛度底，耐熱性差，易燃燒和易老化,導熱性差,熱膨脹系數大。

二、塑料的分類及用途根據樹脂在加熱和冷卻時所表現的性質,塑料可分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩種。1.熱塑性塑料熱塑性塑料加熱時變軟,冷卻后變硬,再加熱又可變軟,可反復成形,基本性能不變,其制品使用的溫度低于120℃。熱塑性塑料成形工藝簡單,可直接經擠塑、注塑、壓延、壓制、吹塑成形,生產率高。

常用的熱塑性塑料有（1）聚乙烯(PE)

如3-38圖所示。適用于薄膜、軟管、瓶、食品包裝、藥品包裝以及承受小載荷的齒輪、塑料管、板、繩等。

圖3-38聚乙烯應用實例

（2）聚氯乙烯(PVC)

如圖3-39所示。適用于如輸油管、容器、閥門管件等耐蝕結構件以及農業和工業包裝用薄膜、人造革材料(因材料有毒，不能包裝食品)等。

（3）ABS塑料（丙烯腈丁二烯苯乙烯三元共聚物）如圖3-40所示。應用于機械、電器、汽車、飛機、化工等行業，如齒輪、葉輪、軸承、把儀表盤等零件。

（4）有機玻璃(PMMP)

如圖3-41所示。應用于航空、電子、汽車、儀表等行業中的透明件、裝飾件等。

（5）聚酰胺(PA，俗稱尼龍)

PA具有良好的綜合性能，包括力學性能、耐熱性、耐磨損性、耐化學藥品性和自潤滑性，且摩擦系數低，有一定的阻燃性，易于加工，適于用玻璃纖維和其它填料填充增強改性，提高性能和擴大應用范圍。在汽車、電氣設備、機械部構、交通器材、紡織、造紙機械等方面得到廣泛應用。如圖3-42所示。

2.熱固性塑料熱固性塑料加熱軟化,冷卻后堅硬,固化后再加熱則不再軟化或熔融,不能再成形。熱固性塑料抗蠕變性強,不易變形,耐熱性高,但樹脂性能較脆,強度不高,成形工藝復雜,生產率低。

常用熱固性塑料有（1）酚醛塑料(PF)

俗稱“電木”,如圖3-43所示。用于制造開關殼,插座殼,水潤滑軸承,耐蝕襯里,絕緣件及復合材料等。

（2）環氧樹脂塑料(EP)

如圖3-44所示。適用于制造玻璃纖維增強塑料(環氧玻璃鋼)