【正文】 金屬晶體性能的影響和消除影響的措施。固溶體：就是固態(tài)下組成元素之間能互相溶解而形成均勻的合金。形成條件是溶質(zhì)溶劑原子直徑相差不多（～）。2相圖的種類勻晶相圖：兩元素在液態(tài)、固態(tài)均能無限互溶時所構(gòu)成的相圖（P52 Fig36）。講授本章的內(nèi)容時，教師要特別強(qiáng)調(diào)共晶和共析這兩類反應(yīng)，以及對金屬材料性能的影響。也稱為同素異型轉(zhuǎn)變或多型性轉(zhuǎn)變。Fe3C 鐵和碳形成的金屬化合物，復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬化合物，記為C，稱為滲碳體。主要是因為細(xì)小、彌散、均勻分布的Fe3C起強(qiáng)化作用，使強(qiáng)度升高。白口鐵硬度高、耐磨性很好、脆性大，適宜制作不受沖擊的零件（拉絲模、冷軋輥、球蘑機(jī)的鐵球）等。碳鋼按含碳量分成低碳鋼（%C）、中碳鋼（～%C）、高碳鋼（%C）三種。第二，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼命名方法：名義含碳量1萬倍的2位數(shù)字、含量較高的合金元素符號、脫氧方法（GB/T699）。典型牌號：ZG200400、ZG270500、ZG340640等。其中加熱溫度和冷卻速度是最重要的參數(shù)。第三，淬火淬火：將鋼至臨界點Ac1/Ac3以上30～50℃，保溫?zé)负罂焖倮鋮s，使奧氏體迅速轉(zhuǎn)變成馬氏體的熱處理工藝。第六，化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理：用改變表層化學(xué)成分之后再熱處理的方法，來改變表層的組織和性能的熱處理工藝。重點和難點：常用合金鋼的分類、典型牌號和用途。第二，一般機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼命名方法：（前綴）+2位數(shù)字（名義含碳量1萬倍）+合金元素符號和含量（不足1%不注明含量）（GB/T3077）典型牌號：18Cr2Ni4W、40MnB、40Cr、40CrNiMo、38CrMoAl、F35MnVN等。第六，易切削鋼命名方法：Y+2位數(shù)字（名義含碳量1萬倍）+合金元素符號和含量（不足1%不注明含量）（GB/T8731）。典型用途：絲錐、剪切刀片等。第十四，量具鋼命名方法：不表明碳含量（通常超過1%）+合金元素符號和含量（不足1%不注明含量）典型牌號：CrGCr1CrWMn等。第十七，耐磨鋼耐磨鋼的硬化機(jī)理：加入大量的Mn，室溫下是奧氏體。結(jié)晶時的控制和結(jié)晶后的熱處理是控制石墨形態(tài)的兩種措施?；瘜W(xué)成分、結(jié)晶時冷卻速度是影響石墨化的主要因素。由于工藝簡單、價格低廉，用量占鑄鐵總質(zhì)量的約75%。其他：球墨鑄鐵是20世紀(jì)50年代發(fā)展的優(yōu)良鑄鐵材料，綜合力學(xué)性能接近鋼，還保持了生產(chǎn)方便、成本低廉的優(yōu)勢，應(yīng)用廣泛。典型用途：中低壓閥門、汽車/拖拉機(jī)差速器殼、凸輪軸、扳手等。片狀石墨還相當(dāng)于裂紋。第四，消/吸振性石墨質(zhì)地松軟，能吸收振動能量，因而具有良好的消/吸振性。重點和難點：銅及銅合金、鋁及鋁合金，他們的典型牌號和實際應(yīng)用。但是，強(qiáng)度低（抗拉強(qiáng)度僅70Mpa，可通過熱處理強(qiáng)化），低溫下也有良好的塑性、韌性。牌號L01，L02，L03等，數(shù)字大純度高。自然時效：室溫下進(jìn)行的時效。強(qiáng)化機(jī)理：析出的Al2Cu（θ相）、Al2CuMg（S相）。強(qiáng)化機(jī)理：析出的Al2Cu（θ相）、Al2CuMg（S相）、Mg2Si（β相）等。典型牌號及應(yīng)用：6A02 （LD2）、6063（LD31）航空結(jié)構(gòu)件。典型牌號及應(yīng)用：ZL102儀表零件、ZL201內(nèi)燃機(jī)活塞、ZL301艦船零件、ZL401結(jié)構(gòu)復(fù)雜的飛機(jī)、汽車零件。7純銅及其牌號、用途工業(yè)純銅：～%?？杉尤隤b、Al、Sn等。10青銅青銅是應(yīng)用最早的銅合金，因含有δ相使之呈青白色而得名。鈦有兩種同素異構(gòu)體：α鈦（密排六方）、β鈦（體心立方）。否則，會因為內(nèi)容間的邏輯聯(lián)系松散而影響教學(xué)效果。1非金屬材料的種類高分子材料（塑料、橡膠、合成纖維等）、陶瓷材料（普通陶瓷、工程陶瓷、玻璃等）、復(fù)合材料。單體：可以聚合成大分子鏈的、至少能形成2個及其以上新鍵的低分子化合物。相對分子質(zhì)量大越大，聚合物的粘度越大、流動性差、成型溫度范圍窄，但強(qiáng)度硬度越高。如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、硫化橡膠等。粘流態(tài)：當(dāng)溫度高于Tf時，高聚物成為粘流熔體的這種物理狀態(tài)。第二，交聯(lián)反應(yīng) 使高分子從線形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w形結(jié)構(gòu)的這種變化。添加劑主要有增塑劑、穩(wěn)定劑（防老劑）、填充劑（填料）等。缺點：容易發(fā)生環(huán)境應(yīng)力開裂現(xiàn)象。PHHD的特性主要由密度和分子量分布所控制。第二，聚氯乙烯（ PVC，polyvinyl chloride）熱塑性通用塑料，產(chǎn)量很大，有硬質(zhì)、軟質(zhì)和發(fā)炮PVC三種。為避免材料降解，一般要用相當(dāng)?shù)氐淖⑸渌俣?。PVC的收縮率相當(dāng)?shù)停瑍%。注塑模工藝條件：很容易吸收水分因此加工前要特別注意干燥。對于沒有添加劑的產(chǎn)品，收縮率在1～%之間。很好的電氣絕緣體并且和其它聚酰胺一樣不會因潮濕影響絕緣性能。 注塑模工藝條件：干燥處理。成型后仍然具有吸濕性，其程度主要取決于材料的組成、壁厚以及環(huán)境條件。優(yōu)點：強(qiáng)度高、剛度大、韌性好。ABS的特性主要取決于三種單體的比率以及兩相中的分子結(jié)構(gòu)。注射壓力500~1000bar。注塑模工藝條件：干燥處理。%左右。 注塑模工藝條件：具有吸濕特性（可導(dǎo)致材料降解）因而要干燥處理。玻璃化轉(zhuǎn)化溫度很高，達(dá)215C?；瘜W(xué)和物理特性：是最堅韌的工程熱塑材料之一，半結(jié)晶材料，有非常好的化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、電絕緣特性和熱穩(wěn)定性。PC（聚碳酸酯）典型應(yīng)用范圍：電氣和商業(yè)設(shè)備（計算機(jī)元件、連接器等），器具（食品加工機(jī)、電冰箱抽屜等），交通運(yùn)輸行業(yè)（車輛的前后燈、儀表板等）。PC有很好的機(jī)械特性，但流動特性較差，因此這種材料的注塑過程較困難。注射壓力300~1300bar。如果使用較低的模具溫度，那么使用非填充的PET材料也可獲得透明制品。PMMA制品具有很低的雙折射，特別適合制作影碟等。熔化溫度190~230C（均聚物材料）或190~210C（共聚物材料）。無論均聚物材料還是共聚物材料，都是結(jié)晶性材料并且不易吸收水分。注射速度高。PP不存在環(huán)境應(yīng)力開裂問題。 注塑模工藝條件：加工前進(jìn)行2~4小時、100C干燥處理。混入了PA66的混合材料在高溫下具有更強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性。對于阻燃型材料其上限為250C。SA（苯乙烯丙烯腈共聚物）典型應(yīng)用范圍：電氣插座、殼體等，日用商品廚房器械，冰箱裝置，電視機(jī)底座，卡帶盒等，汽車工業(yè)（車頭燈盒、反光境、儀表盤等），家庭用品（餐具、食品刀具等），化裝品包裝等。苯乙烯成份使SA堅硬、透明并易于加工；丙烯腈使SA具有化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。它們常常用作不飽和樹脂的交鏈劑，也用在增強(qiáng)熱固性模塑物料和高性能透明物的加工成型中。近來，又出現(xiàn)了一種改性的雙酚A雙（碳酸烯丙酯），它是一個透明的聚合物，有很高的折光指數(shù)（1．56），比二甘醇雙（碳酸烯丙酯）的折光指數(shù)還高。引發(fā)劑用量一般為每100份樹脂2至3份。一個很重要的應(yīng)用領(lǐng)域是通訊、計算機(jī)、宇航系統(tǒng)中應(yīng)用的電連接裝置，其他應(yīng)用包括絕緣體、電位器、電路板、開關(guān)、電視元件等方面，這些聚合材料和現(xiàn)代電子精修技術(shù)，例如汽相固結(jié)技術(shù)等有高度的匹配性。酚醛樹脂加添加劑制成。應(yīng)用：層壓塑料、絕緣器件、粘結(jié)劑等。第二，丁苯橡膠合成橡膠，是產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的通用橡膠。缺點：耐寒性差、密度大、成本高。決定著陶瓷的機(jī)械性能，是陶瓷的主要組織組成物。12常用陶瓷材料第一，普通陶瓷以粘土為原料，經(jīng)配制燒結(jié)而成。氣相：氣體形成的氣孔，常孤立分布在玻璃相中。是多相固體材料。應(yīng)用：輪胎、膠鞋、膠管等。10常用的橡膠第一，天然橡膠聚異戊二烯混合體，來源于橡膠樹的膠乳。第二，環(huán)氧塑料（EP）熱固性工程塑料，俗稱“萬能膠”。由于模塑溫度條件下的蒸汽壓低，302176。鄰苯二酸二烯丙酯的絕緣強(qiáng)度值在374176。甲基丙烯酸烯丙酯也有雙官能團(tuán)特性，可用做交聯(lián)劑和單體中間體?；瘜W(xué)與性質(zhì)：商業(yè)上應(yīng)用最廣泛的烯丙酯類是鄰苯二酸二烯丙酯及間苯二酸二烯丙酯單體與預(yù)聚物，它們都很容易轉(zhuǎn)化成熱固性模塑料以及玻璃布和紙張的預(yù)浸料。載荷下?lián)锨冃螠囟燃s為100C。對于增強(qiáng)型材料，模具溫度不要超過60C。化學(xué)和物理特性：大多數(shù)商業(yè)用的PS都是透明的、非晶體材料。這種材料還具有優(yōu)良的電絕緣特性和很低的熱膨脹系數(shù)?；瘜W(xué)和物理特性：一般都混入了其它熱塑型材料例如PS、PA等。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。共聚物型的PP材料有較低的熱扭曲溫度（100C）、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有有更強(qiáng)的抗沖擊強(qiáng)度。注塑模工藝條件：儲存適當(dāng)則不需要干燥處理。化學(xué)和物理特性：堅韌有彈性，即使在低溫下仍有很好的抗蠕變特性、幾何穩(wěn)定性和抗沖擊特性。%左右。模具溫度35~70C。對于玻璃纖維增強(qiáng)型的PET材料來說，在高溫下還非常容易發(fā)生彎曲形變。工業(yè)應(yīng)用（泵殼體、手工器械等）。注射壓力：盡可能地使用高注射壓力。PBT的結(jié)晶很迅速，這將導(dǎo)致因冷卻不均勻而造成彎曲變形。熔化溫度225~275C，建議溫度250C。注射速度使用盡可能高的注射速度。模具溫度37~93C。 化學(xué)和物理特性： PC/ABS具有PC和ABS兩者的綜合特性。優(yōu)點：優(yōu)異的耐蝕性能（強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑中不受腐蝕）、熱穩(wěn)定性高、使用溫度寬廣（180～250℃）、摩擦系數(shù)極低且有自潤滑性、良好的絕緣性。 典型應(yīng)用范圍：汽車（儀表板，工具艙門，車輪蓋，反光鏡盒等），電冰箱，大強(qiáng)度工具（頭發(fā)烘干機(jī)，攪拌器，食品加工機(jī)，割草機(jī)等），電話機(jī)殼體，打字機(jī)鍵盤，娛樂用車輛如高爾夫球手推車以及噴氣式雪撬車等。ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成。PA66的收縮率在1%~2%之間，%~1%。注射速度：高速（對于增強(qiáng)型材料應(yīng)稍低一些）。PA12的粘性主要取決于濕度、溫度和儲藏時間。熔化溫度240~300C，模具溫度30~40C（未增強(qiáng)型材料）、80~90C（薄壁或大面積零件），或90～100C（增強(qiáng)型材料）。注射速度：高速（對增強(qiáng)型材料要稍微降低）。應(yīng)用：耐磨的機(jī)械零件如齒輪、蝸輪、軸承等。它能被濃氧化酸（如濃硫酸、濃硝酸）所腐蝕，并且也不適用與芳香烴、氯化烴接觸的場合。PVC典型應(yīng)用范圍：供水管道，家用管道，房屋墻板，商用機(jī)器殼體，電子產(chǎn)品包裝，醫(yī)療器械，食品包裝等。PELD 低密度聚乙烯典型應(yīng)用范圍：碗，箱柜，管道聯(lián)接器注塑模工藝條件：一般不需要干燥。注塑模工藝條件：干燥除水。7常用的熱塑性塑料2005年中國PE產(chǎn)量達(dá)到1024萬噸，PVC為880萬噸，PP為823萬噸第一，聚乙烯（PE，polyethylene）熱塑性通用塑料，產(chǎn)量最大，有高壓、中壓和低壓PE三種。5高分子材料的成形熱塑性聚合物：擠出成形、注射成形、吹塑成形。4高分子材料的反應(yīng)第一，聚合反應(yīng) 將低分子化合物（單體）結(jié)合成高分子化合物的過程。3高聚物的四個溫度和三種狀態(tài)圖95 線型無定形高聚物的溫度形變曲線玻璃態(tài)：溫度低于Tg時，非晶態(tài)高分子聚合物表現(xiàn)出的、象玻璃一樣的非晶態(tài)固體的這種物理狀態(tài)。高分子鏈的幾何形狀有：線形、支鏈形、交聯(lián)形（體形或網(wǎng)形）。用n來表示。高分子化合物：相對分子質(zhì)量大于500的化合物。除此之外，非金屬材料種類很多，每種又有特定的用途。并命名為TA、TB、TC加上編號，變形鈦合金應(yīng)用最廣的是TC類。典型牌號及用途：QSn444軸套、QAl5彈簧、QSi31蝸輪蝸桿、QBe2高溫高速軸承/重載彈簧。應(yīng)用最廣。牌號TU1，TU2，數(shù)字大純度低。高的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐蝕性，在含CO2空氣中易生成銅綠（銅碳酸鹽）。第七，8系列鋁合金一般工業(yè)用鋁。典型牌號及應(yīng)用：5A12（LF12）航空軸、5083（LF4）鉚釘。強(qiáng)化機(jī)理：固溶強(qiáng)化。流動性良好，適宜于鑄造成型。塑性良好，可進(jìn)行鍛造、軋制、擠壓等變形加工。工業(yè)高純鋁：～%。應(yīng)用：機(jī)械行業(yè)中數(shù)量不多（%），但不可或缺。所以，缺口敏感性低?？墒?，鑄鐵抗壓強(qiáng)度是抗拉強(qiáng)度的3～4倍。第五，特殊性能鑄鐵主要有耐熱鑄鐵、耐磨鑄鐵、耐蝕鑄鐵等。典型用途：汽車/拖拉機(jī)底盤零件、汽缸套/活塞環(huán)/剎車轂等。還可對表面進(jìn)行淬火（如機(jī)床導(dǎo)軌），以提高硬度和耐磨性。還可以按照石墨結(jié)晶形態(tài)分成灰口鑄鐵（石墨程片狀）、球墨鑄鐵（石墨呈球狀）、蠕墨鑄鐵（石墨呈蠕蟲狀）、可鍛鑄鐵（石墨呈團(tuán)絮狀）。1鑄鐵及其性能特點鑄鐵：～%之間的鐵碳合金。命名方法：Z+GMn及Mn含量代號（GB56801985）典型牌號：ZGMn13ZGMn13ZGMn13ZGMn134典型用途：破碎機(jī)齒板、履帶板、鐵路道岔等。典型用途：食品、化工、原子能設(shè)備；一般刀具、醫(yī)療器械；重油燃燒器、家具構(gòu)件；汽輪機(jī)部件；等等。第十一，硬質(zhì)合金命名方法：（GB/T18376）典型牌號：P/M/KGLS/T/Q/V10等。典型牌號：ZG40Cr、ZG35CrMnSi等。第四，彈簧鋼命名方法：2位數(shù)字（名義含碳量1萬倍）+合金元素符號和含量（不足1%不注明含量）（GB/T1222）。合金鋼常常按用途分成合金結(jié)構(gòu)鋼（包括合金結(jié)構(gòu)鋼、滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、非調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、軸承鋼、易切鋼等）、合金工具鋼（包括刃具鋼（含低合金工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金）、量具鋼、模具鋼（含冷作模具鋼、熱作模具鋼等）和特殊性能鋼（包括不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等）。因而，花少量時間提示給學(xué)生，方便以后正確選用熱處理工藝即可。第五，表面熱處理表面熱處理：將鋼表層快速加熱、奧氏體化后快速冷卻，使表層獲得馬氏體的熱處理工藝。退火又分成擴(kuò)散退火（均勻化退火）、完全退火（或重結(jié)晶退火）、球化退火、再結(jié)晶退火、去應(yīng)力退火（低溫退火）。第5章 鋼的熱處理目的和要求：本章僅僅簡介常用的熱處理工藝。第三，碳素工具鋼命名方法：T（碳的聲母）、名義含碳量1千倍的2位數(shù)字、合金元素符號、A（GB/T1298）。僅保證機(jī)械性能。開鍛/軋溫度應(yīng)在固相線以下，終鍛/軋溫度應(yīng)在共析以上。韌性：隨含碳量升高而降低?？杉?xì)分為亞共晶白口鐵（～%）、共晶白口鐵（%）、過共晶白口鐵