【正文】 高碳鑄鋼、硅錳結(jié)構(gòu)鋼、高碳工具鋼、滾動(dòng)軸承鋼等第五章 鑄鐵一、基本要求本章主要介紹了鑄鐵的石墨化和各類鑄鐵的特點(diǎn)及應(yīng)用。要求掌握鑄鐵石墨化三階段，重點(diǎn)了解灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、蠕墨鑄鐵的特點(diǎn)及應(yīng)用。一般了解合金鑄鐵的發(fā)展及其應(yīng)用。二、重點(diǎn)內(nèi)容鐵石墨相圖石墨化三階段工程上常用灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、蠕墨鑄鐵的特點(diǎn)及應(yīng)用。三、難點(diǎn)影響石墨化因素。常用鑄鐵的組織組織特點(diǎn)和應(yīng)用。四、基本知識(shí)點(diǎn)第一節(jié)鑄鐵的石墨化 鑄鐵特點(diǎn)1） 生產(chǎn)設(shè)備、冶煉工藝簡(jiǎn)單2） 價(jià)格低廉3） 良好的鑄造性能4） 減摩5） 切削加工好6） 低的缺口敏感性7） 消震性能等等組織特點(diǎn)1）簡(jiǎn)介碳在鑄鐵中以亞穩(wěn)相Fe3C或游離態(tài)的石墨（G — Graphite）兩種形式在。2）鑄鐵組織鑄鐵中的C主要以游離態(tài)G存在，而基體組織幾乎和鋼沒有什么區(qū)別，隨工藝條件及熱處理?xiàng)l件的不同，可以獲得F、P、S、T、M、A等組織，故鑄鐵可以簡(jiǎn)單看作由鋼的基體上分布著不同形態(tài)的石墨。 3）析出對(duì)比 在成分和結(jié)構(gòu)上石墨與鐵液相差很大，但滲碳體和液相差別較小，因此，從鑄鐵中液相或A中析出滲碳體比石墨較為容易。4）石墨的晶體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單六方晶體：在簡(jiǎn)單六方晶體中，碳原子是分層排列,同一層上的原子間距小(),()鐵－碳雙重相圖結(jié)合FeFe3C相圖，熟悉FeG相圖。鑄鐵的石墨化過程1） 三階段鑄鐵組織中析出碳原子形成石墨的過程稱石墨化過程。第一階段(液態(tài)階段) 從鑄鐵液相中直接析出G第二階段(共晶—共析階段) 自A中沿E′S′線不斷析出二次G第三階段(共析階段) 發(fā)生共析反應(yīng)析出G2）石墨化后得到的組織（灰口鑄鐵）石墨化程度顯微組織第一階段第二階段第三階段充分進(jìn)行充分進(jìn)行充分進(jìn)行F+G充分進(jìn)行充分進(jìn)行部分進(jìn)行F+P+G充分進(jìn)行充分進(jìn)行不進(jìn)行P+G3）影響石墨化的因素（1）化學(xué)成分當(dāng)鐵液中C、Si的含量較高，石墨化傾向增加，可以用公式來判斷石墨化傾向Wc + 1/3WSi。高碳、高硅易于石墨化。（2）冷卻速度冷卻速度愈慢，愈有利于石墨化過程的進(jìn)行。第二節(jié) 常用鑄鐵分類1) 按石墨化程度（1）灰口鑄鐵石墨化程度最高，斷口呈灰色。（2）白口鑄鐵沒有石墨化過程，碳主要以Fe3C形式存在，斷口白色，脆斷。（3）麻口鑄鐵介于灰口鑄鐵和白口鑄鐵之間。2）按石墨形態(tài)（1）灰鑄鐵（2）可鍛鑄鐵（3）球墨鑄鐵（4）蠕墨鑄鐵常用鑄鐵的特性及其用途 1）灰鑄鐵（1）成分及性能特點(diǎn) Ｃ(～%)、Si(～%) 、 Mn(～%) 、P≤%、S≤%（2）石墨化特點(diǎn)第一階段和第二階段石墨化過程都能充分進(jìn)行時(shí)形成的鑄鐵。 顯微組織特征是片狀石墨分布在鋼的基體組織上。（3）分類F灰口鐵、F+P灰口鐵、P灰口鐵（4） 用途使用范圍：低負(fù)荷和不重要的零件。主要特點(diǎn): 價(jià)格便宜。注意事項(xiàng)：HT的強(qiáng)度隨厚度增加而降低，選材時(shí)應(yīng)注意。 2）球墨鑄鐵（1）球磨化措施措施：球化劑＋孕育劑 即在尚未澆鑄的一定成分的鐵水中加入一定量的球化劑（如Ｍg、Ca、Xt等）進(jìn)行球化處理，并加入少量的孕育劑（SiFe、 SiCa合金）以促進(jìn)石墨化，在澆鑄后得到具有球狀石墨的鑄鐵。（2）成分及性能特點(diǎn)和灰鐵相比，球鐵的成分更嚴(yán)格,Ｃ、Ｓi↑,S、P↓、C—～%、 Mn—～%、Si—～%、S≤%、 P ≤%組織特點(diǎn)：鋼基體上分布著球化石墨（3）分類 F球墨鑄鐵、F+P球墨鑄鐵、P球墨鑄鐵。（4）用途使用范圍：重要的零件。主要特點(diǎn): 其強(qiáng)度可以和普通鋼媲美，但鑄造性能優(yōu)越。注意事項(xiàng)：價(jià)格高，F(xiàn)和P球墨鑄鐵應(yīng)用最為廣泛。3）可鍛鑄鐵（1）簡(jiǎn)介可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵在固態(tài)下，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的石墨化退火，使其中的 Fe3C→3Fe+G而得到團(tuán)絮狀石墨的一種鑄鐵?？慑戣T鐵具有高的強(qiáng)度、塑性和抗沖擊能力。（2）分類a) 黑心可鍛鑄鐵，也叫Ｆ可鍛鑄鐵。b) 白心可鍛鑄鐵，也叫Ｐ可鍛鑄鐵。 4）蠕墨鑄鐵（1）蠕墨化措施措施：蠕化劑＋孕育劑即在尚未澆鑄的一定成分的鐵水中加入一定量的蠕化劑（如稀土硅鈣合金等）進(jìn)行蠕化處理，并加入少量的孕育劑（SiFe、 SiCa合金）以促進(jìn)石墨化，在澆鑄后得到具有蠕蟲狀石墨的鑄鐵。（2）成分及性能特點(diǎn)蠕墨鑄鐵鐵的成分依然采用高Ｃ高Ｓi低S、P。C—～%、 Mn—～%、Si—～%、S≤%、 P ≤% 組織特點(diǎn)：鋼基體上分布著蠕蟲狀石墨（3）分類 F蠕墨鑄鐵、F+P蠕墨鑄鐵、P蠕墨鑄鐵。（4）用途使用范圍：常用于在熱循環(huán)載荷條件下工作的零件。主要特點(diǎn): 性能遠(yuǎn)優(yōu)于灰口鐵，和球墨鑄鐵接近，但價(jià)格便宜。合金鑄鐵主要有：（1）高強(qiáng)度合金鑄鐵（2）耐熱合金鑄鐵（3）耐蝕合金鑄鐵（4）耐磨合金鑄鐵第六章 有色金屬及其合金一、基本要求本章主要介紹了工程上常用的有色金屬及其合金：鋁及鋁合金，銅及銅合金，鈦及鈦合金，鎂及鎂合金，滑動(dòng)軸承合金。要求學(xué)生掌握鋁及鋁合金、滑動(dòng)軸承合金的組織、性能和應(yīng)用。一般了解銅及銅合金和鈦及鈦合金、鎂及鎂合金的性能和應(yīng)用。二、重點(diǎn)內(nèi)容鋁合金的強(qiáng)化方式，工程上常用的鋁合金的分類和性能及主要用途。滑動(dòng)軸承的組織特點(diǎn)，工程上常用的滑動(dòng)軸承合金的性能和用途。三、難點(diǎn)鋁合金時(shí)效強(qiáng)化及應(yīng)用，軸承合金的組織特點(diǎn)和應(yīng)用四、 基本知識(shí)點(diǎn)第一節(jié)鋁及鋁合金 純鋁的性能特點(diǎn)密度低（輕金屬）；抗大氣腐蝕；導(dǎo)電導(dǎo)熱性好；加工性能好 純鋁的應(yīng)用配置鋁合金；包覆材料，代替銅制作導(dǎo)線、電容器，包裝材料 鋁合金向鋁中加入適量的合金元素制成鋁合金，可改變組織結(jié)構(gòu)，提高其力學(xué)性能。鋁合金中常用的合金元素鋁合金中常用的合金元素分為主要合金元素（含量較多）和微量元素（少量）。主要合金元素：Cu,Mg,Si,Zn,Mn等微量元素：Ti,Zr,Cr,B等合金元素的作用 固溶強(qiáng)化，形成第二相強(qiáng)化鋁合金的分類工業(yè)上常用的分類根據(jù)鋁合金的成分和工藝特點(diǎn)分類 鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。變形鋁合金有根據(jù)成分特點(diǎn)分為能熱處理強(qiáng)化鋁合金和不能熱處理強(qiáng)化鋁合金 圖61 鋁合金相圖的一般形式鋁合金的強(qiáng)化方式鋁合金的強(qiáng)化方式由冷變形（加工硬化）、變質(zhì)處理（細(xì)晶強(qiáng)化）和熱處理強(qiáng)化（時(shí)效強(qiáng)化）。時(shí)效強(qiáng)化鋁合金淬火后在室溫或者較低溫度下加熱保溫一段時(shí)間，隨時(shí)間延長(zhǎng)其強(qiáng)度硬度顯著增加的現(xiàn)象。 鋁合金的時(shí)效分類自然時(shí)效：淬火后在室溫下放置一段時(shí)間（45天）。人工時(shí)效：淬火后在一定溫度下保溫幾小時(shí)。變形鋁合金的種類、性能和應(yīng)用1）不可熱處理強(qiáng)化的鋁合金這類鋁合金通常指鋁錳合金（牌號(hào)為3xxx）和鋁鎂合金(牌號(hào)為5xxx)。性能特點(diǎn)：抗蝕性高，塑性好，易于加工。 應(yīng)用：鋁錳合金常用于制造彎曲、深加工的零件，如油罐、油箱、管道和鉚釘；鋁鎂合金常用于管道、容器、鉚釘和承受中等載荷的零件。 2）可熱處理強(qiáng)化的鋁合金這類鋁合金通常指鋁銅合金（牌號(hào)為2xxx）和鋁鋅合金(牌號(hào)為7xxx)。性能特點(diǎn)：可熱處理強(qiáng)化，強(qiáng)度高。其中鋁鋅合金是強(qiáng)度最高的鋁合金，抗拉強(qiáng)度可達(dá)到680MPa。有比較好的塑性，可變形加工。應(yīng)用：鋁銅合金一般用于飛機(jī)蒙皮、螺旋槳、葉片、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的葉輪、導(dǎo)風(fēng)輪等；鋁鋅合金一般用于要求重量輕、工作溫度不超過120130的受力較大的零件，例如飛機(jī)的壁板、大梁、起落架部件和隔框等。 1鑄造鋁合金的種類、性能和應(yīng)用鑄造鋁合金的分類按照成分分：鋁硅系鑄造鋁合金，鋁銅系鑄造鋁合金，鋁鎂系鑄造鋁合金，鋁鋅系鑄造鋁合金。性能：鑄造性能好，可生產(chǎn)性狀復(fù)雜的零件毛坯，但是力學(xué)性能不如變形鋁合金好。其中鋁硅系鑄造鋁合金是鑄造性能和力學(xué)性能匹配最好的一類鋁合金。應(yīng)用：強(qiáng)度較低的鑄造鋁合金主要用于形狀復(fù)雜、受力不大的零件，如活塞、儀表外殼；強(qiáng)度較高的鑄造鋁合金主要用于用于制造形狀復(fù)雜中等強(qiáng)度的零件，如氣缸體、發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、變速箱體、風(fēng)機(jī)葉片、液壓泵殼體等。第二節(jié) 滑動(dòng)軸承合金軸承的分類、作用作用：支撐軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)分類：滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)、構(gòu)成和性能要求滑動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)：承壓面積大，工作平穩(wěn)，無噪音，拆裝方便。滑動(dòng)軸承的構(gòu)成：軸承體和軸瓦構(gòu)成。性能要求：足夠的抗壓強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和沖擊性能；摩擦系數(shù)小，減摩性能好，良好的磨合性能和抗咬合能力，蓄油性能好，以減小軸頸磨損并防止咬合；具有小的膨脹系數(shù)合良好的導(dǎo)熱性能和耐腐蝕性能。軸承合金制造軸瓦和內(nèi)襯的耐磨合金成為軸承合金。軸承合金的組織特點(diǎn)由軟硬不同的多相組成，才能達(dá)到滑動(dòng)軸承的性能要求軸承合金組織類型（1）軟基體上分布一定數(shù)量和大小的硬質(zhì)點(diǎn) （軟基體、硬質(zhì)點(diǎn)）（2）硬基體上分布軟質(zhì)點(diǎn) （硬基體、軟質(zhì)點(diǎn)） 圖62 ZSn11Cu6軸承合金的顯微組織180。100工程上常用的軸承合金工程上常用的軸承合金有巴氏合金、銅基合金、鋁基合金、鑄鐵等。（1）巴氏合金—錫基和鉛基軸承合金組織特點(diǎn)：軟基體、硬質(zhì)點(diǎn)）性能：耐磨性、導(dǎo)熱性、嵌藏性、耐腐蝕性較好，摩擦系數(shù)小，缺點(diǎn)是工作溫度較低（低于150176。C）,疲勞強(qiáng)度低，價(jià)格高。應(yīng)用：錫基軸承合金 SnSbCu合金用于重型動(dòng)力機(jī)械，如汽輪機(jī)、渦輪機(jī)和高速內(nèi)燃機(jī)等中的滑動(dòng)軸承。鉛基軸承合金PbSnSbCu合金用于制造低速和低負(fù)荷的軸承合金，汽車、拖拉機(jī)的曲軸軸承。（2）銅基軸承合金組織：軟基體硬質(zhì)點(diǎn)（錫青銅），硬基體軟質(zhì)點(diǎn)（鉛青銅）性能：高耐磨性、高疲勞強(qiáng)度、高導(dǎo)熱性和低摩擦系數(shù)，工作溫度可達(dá)350176。C.應(yīng)用：應(yīng)用于高速、重載和重負(fù)荷下的軸承，例如航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承、高速柴油機(jī)和其他大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)的軸瓦。（3）鋁基軸承合金組織：軟基體硬質(zhì)點(diǎn)（鋁焍鎂合金），硬基體軟質(zhì)點(diǎn)（高錫鋁合金）性能：密度小，導(dǎo)熱性好，疲勞強(qiáng)度高，耐磨、耐熱和耐腐蝕。應(yīng)用：主要用于汽車、拖拉機(jī)和內(nèi)燃機(jī)上廣泛使用。（4）鑄鐵：組織為硬基體軟質(zhì)點(diǎn)性能：摩擦系數(shù)大，導(dǎo)熱性低，石墨具有潤(rùn)滑作用應(yīng)用：用于低速不重要的軸承（價(jià)格低廉）。 第三節(jié) 銅及銅合金純銅的性能及應(yīng)用純銅又稱“紫銅”，屬于重金屬。性能：無磁性，優(yōu)良的導(dǎo)熱導(dǎo)電性，優(yōu)良的加工性，耐腐蝕性（大氣、海水和冷凝水） 應(yīng)用 ：導(dǎo)電導(dǎo)熱及耐蝕器件；儀表零件； 配置銅合金；銅合金向純銅中加入合金元素即得到銅合金。加入元素：Zn,Sn,AL,Mn,Ni,Fe,Be,Ti,Si,Cr等；銅合金的分類按生產(chǎn)方式分：加工銅合金鑄造銅合金 工程上常用的加工銅合金加工銅合金按照合金元素可分為加工黃銅、加工青銅和加工白銅。1）加工黃銅（Cu—Zn合金）：（代號(hào)Hxx）組織特點(diǎn)：?jiǎn)蜗啵S銅）；雙相黃銅；性能特點(diǎn)：塑性好 、強(qiáng)度低； 用途：冷軋板，冷拔線材、管材；深沖壓零件。冷凝管散熱器等；彈殼；制造槍炮彈殼。H68 ,H70稱“彈殼黃統(tǒng)”H62 ,H59水管、油管、散熱器“商業(yè)黃銅”。2）加工白銅（CuNi合金）：（代號(hào)Bxx）組織：?jiǎn)蜗郺固溶體；強(qiáng)化方式：固溶強(qiáng)化，形變強(qiáng)化； 性能：冷熱加工性能和耐蝕性好 。應(yīng)用：精密機(jī)械，儀表中零件和冷凝器、熱交換器、蒸餾器等冷凝器、蒸餾器、熱交換器等。電工中，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線。3)加工青銅（除了黃銅白銅以外的其它銅合金統(tǒng)稱為青銅）。主要元素：Sn,AL,Si,Be；工業(yè)上有錫青銅、鋁青銅、硅青銅、鈹青銅。應(yīng)用：錫青銅具有減磨性、抗磁性、低溫韌性、耐腐蝕性等性能特點(diǎn)，用于制造彈性元件，軸承等耐磨、抗磁、耐腐蝕零件。鋁青銅的強(qiáng)度、硬度、耐磨、耐蝕性都高于黃銅、錫青銅高，鑄造性能、焊接性能差。主要用于船舶零件如齒輪、軸承、軸套、渦輪、彈性元件等鈹青銅具有高強(qiáng)度、硬度、耐磨性、彈性極限、導(dǎo)電導(dǎo)熱性，耐低溫、無磁性，受沖擊不起火花。主要用于制造重要場(chǎng)合下的彈性元件、耐磨零件防爆工具。第七章 高分子材料一、基本要求本章主要介紹了高分子材料的合成、結(jié)構(gòu)、聚集狀態(tài)、性能特點(diǎn)及，工程上常用的高分子材料，包括常用的工程塑料、橡膠、合成纖維、及粘接劑。要求學(xué)生掌握高分子鏈與高分子材料的性能的關(guān)系、高分子材料的性能特點(diǎn)及其合理使用。二、重點(diǎn)內(nèi)容了解高分子材料的含義及合成方法掌握高分子鏈與高分子材料的性能的關(guān)系熟悉高分子材料的性能特點(diǎn)熟悉高分子材料的分類及其典型應(yīng)用三、難點(diǎn)高分子材料的成份、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系四、基本知識(shí)點(diǎn)第一節(jié) 高分子材料的定義、合成與結(jié)構(gòu)