第一章機械工程材料1.1金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶1.1.1金屬的晶體結(jié)構(gòu)

1.晶體的基本概念:固態(tài)物質(zhì)按其原子排列的特征，可分為晶體和非晶體兩種。非晶體的原子在空間呈短程有序排列，晶體的原子是長程有規(guī)則地、按一定幾何形狀排列的.

1.1.1金屬的晶體結(jié)構(gòu)(續(xù))

2.常見的金屬晶格類型

:體心立方晶格,面心立方晶格,密排六方晶格.3.金屬的實際晶體結(jié)構(gòu)單晶體、多晶體、晶粒與晶界的概念。1．1．2金屬的結(jié)晶

1.冷卻曲線

2.金屬的結(jié)晶過程金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變純鐵的冷卻曲線

同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變實質(zhì)上也是一種結(jié)晶過程，同樣遵循結(jié)晶的基本規(guī)律，因而稱為二次結(jié)晶。

1.1.3晶體缺陷

點缺陷

線缺陷

面缺陷

每一種晶體缺陷，都會使缺陷處的晶格產(chǎn)生畸變。晶格畸變使晶體塑性變形抗力增大，導致金屬材料強度和硬度提高。

1.2鐵碳合金平衡圖

1.2.1合金的相結(jié)構(gòu)

1.合金的基本概念：合金是由兩種或兩種以上的金屬元素（或金屬與非金屬元素）組成的具有金屬特性的物質(zhì)。組成合金的最基本的、獨立的物質(zhì)稱為組元。由兩個組元組成的合金稱為二元合金。由若干給定組元可以配制成一系列成分不同的合金，構(gòu)成一個合金系。在金屬或合金中，凡是成分相同、結(jié)構(gòu)相同，具有相同的物理和化學性能，并與該系統(tǒng)其它部分有界面分開的物質(zhì)部分，稱為相。2合金的相結(jié)構(gòu)：固溶體，金屬化合物

1.2.2合金的組織

將金屬或合金制成金相試樣，借助于金相顯微鏡，看到的試樣內(nèi)部各組成相晶粒的大小、方向、形狀、排列狀況等的構(gòu)造情況，稱為顯微組織，通常簡稱為組織。組織是決定金屬材料性能的主要因素。

1.2.3鐵碳合金的基本組織

1.鐵素體：鐵素體是碳溶于α-Fe所形成的間隙固溶體，用符號F表示

2.奧氏體：奧氏體是碳溶于γ-Fe所形成的間隙固溶體用符號A表示

3.滲碳體：滲碳體是鐵和碳所形成的具有復雜晶體結(jié)構(gòu)的金屬化合物，用其分子式Fe3C表示。4.珠光體：珠光體是由鐵素體和滲碳體組成的機械混合物，用符號P表示。

5.萊氏體：萊氏體是奧氏體和滲碳體組成的機械混合物，用符號Ld表示。

1.2.4Fe-Fe3C平衡圖

鐵碳合金平衡圖是表示在極其緩慢的加熱或冷卻條件下，不同成分的鐵碳合金，在不同的溫度下所具有的狀態(tài)或組織的圖形，因此也稱為狀態(tài)圖。

1.Fe-Fe3C平衡圖的分析

1）ACD線——液相線

2）AECF線——固相線

3）ECF線——共晶線

4）GS線——A3線

5）ES線——Acm線6)PSK線——共析線，又稱A1線。

1.2.4Fe-Fe3C平衡圖（續(xù)）2.鐵碳合金的分類

（1）工業(yè)純鐵：工業(yè)純鐵成分小于P點成分。

（2）鋼。鋼的成分在P點和E點之間。鋼分為低碳鋼（wc＜0.25%）、中碳鋼（wc在0.25%～0.6%）和高碳鋼（wc＞0.6%）。（3）白口鐵。白口鐵的成分大于E點成分。

3.鋼的結(jié)晶過程和組織轉(zhuǎn)變

（1）鋼的結(jié)晶過程。

（2）鋼的組織轉(zhuǎn)變：1)共析鋼的組織轉(zhuǎn)變。

2)亞共析鋼的組織轉(zhuǎn)變。3）過共析鋼的組織轉(zhuǎn)變。1.2.5鋼的成分、組織、性能之間的關(guān)系

鋼的成分、組織、性能之間有著密切的關(guān)系。隨著碳的質(zhì)量分數(shù)的增加，亞共析鋼中珠光體增多，鐵素體減少，因而鋼的強度、硬度上升，塑性、韌性相應下降。共析鋼全部由珠光體組成，故強度、硬度比亞共析鋼高，塑性、韌性則較低。過共析鋼隨著碳的質(zhì)量分數(shù)的增加，珠光體減少，二次滲碳體增多，因而硬度升高，塑性、韌性下降；少量的二次滲碳體能使強度繼續(xù)升高，而網(wǎng)狀滲碳體由于削弱了晶粒間的結(jié)合力，使強度迅速下降。

1.3碳素鋼

碳素鋼簡稱碳鋼，是指wc＜2.11%并含少量硅、錳、磷、硫等雜質(zhì)元素的鐵碳合金。

1.3.1雜質(zhì)元素的影響

(1)硅、錳的影響，(2)磷的影響，(3)硫的影響

1.3.2碳素鋼的分類

(1)按用途分類：1)碳素結(jié)構(gòu)鋼。主要用于制造工程結(jié)構(gòu)件和機械零件，一般wc在0.25～0.6%之間。2)碳素工具鋼。主要用來制造各種工具，一般wc＞0.6%。(2)按質(zhì)量分類：1)普通碳素鋼：wP≤0.05%，wS≤0.045%，2)優(yōu)質(zhì)碳素鋼：wP≤0.035%，wS≤0.035%；3)高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼：wP≤0.030%，wS≤0.030%(3)按鋼水脫氧程度又可分為：鎮(zhèn)靜鋼，脫氧較完全，成分和性能較均勻，組織致密，應用廣泛；沸騰鋼，脫氧不完全，成分不均勻，但成本較低；半鎮(zhèn)靜鋼，脫氧程度介于以上兩種鋼之間。

1.3.3碳素鋼的牌號、性能和用途

1.碳素結(jié)構(gòu)鋼：碳素結(jié)構(gòu)鋼中所含有害雜質(zhì)硫、磷及非金屬夾雜物較多，力學性能不高。碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號由代表屈服點的字母Q、屈服點強度值、質(zhì)量等級符號和脫氧方法符號四部分依次組成。沸騰鋼用F表示；半鎮(zhèn)靜鋼用b表示；鎮(zhèn)靜鋼用Z表示，但在牌號中省略不標。如牌號Q235-AF表示屈服點σs≥235MPa，質(zhì)量等級為A的碳素結(jié)構(gòu)沸騰鋼。表1-2列出了碳素結(jié)構(gòu)鋼的性能和應用。2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中所含有害雜質(zhì)元素較少,力學性能較好,故廣泛用于制造較重要的機械零件。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼又包括普通錳的質(zhì)量分數(shù)鋼(wMn＜0.8%)和較高錳的質(zhì)量分數(shù)鋼（wMn＝0.7～1.2%）兩組。普通錳的質(zhì)量分數(shù)鋼的牌號用兩位數(shù)字表示，數(shù)字代表鋼中平均碳的質(zhì)量分數(shù)的萬分數(shù)；沸騰鋼需在數(shù)字后加字母F，鎮(zhèn)靜鋼不標注。較高錳的質(zhì)量分數(shù)鋼的牌號用兩位數(shù)字后加錳元素符號表示。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼一般都要經(jīng)過熱處理以提高其機械性能。常用鋼號、化學成分及正火后的力學性能見表1-3。如：08F，20，45，65Mn。1.3.3碳素鋼的牌號、性能和用途（續(xù)）3.碳素工具鋼：碳素工具鋼都是高碳鋼，具有高的硬度、耐磨性，主要用來制造刀具、模具、量具。按質(zhì)量分，碳素工具鋼有優(yōu)質(zhì)和高級優(yōu)質(zhì)兩種。優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼的牌號用字母T和數(shù)字表示，數(shù)字表示平均碳的質(zhì)量的千分數(shù)。高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼的牌號則在上述鋼號后加字母A。常用碳素工具鋼的牌號、成分、性能和用途見表1-4所示。如T8，T12。4.碳素鑄鋼

有些機械零件，例如水壓機橫梁、軋鋼機機架、重載大齒輪等，因形狀復雜，難以用鍛壓方法成型，又因力學性能要求較高，鑄鐵無法滿足，故采用鑄鋼件。碳素鑄鋼的牌號用字母ZG和兩組數(shù)字表示，第一組數(shù)字表示鋼的最低屈服強度，第二組數(shù)字表示最低抗拉強度。常用碳素鑄鋼的牌號、碳的質(zhì)量分數(shù)、力學性能和應用見表1-5。如：ZG200-400，ZG340-640

1．4鋼的熱處理

鋼的熱處理是將鋼在固態(tài)下進行加熱、保溫和冷卻，以改變鋼的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而獲得所需性能的一種工藝方法。在機械制造中，多數(shù)零件都需進行熱處理，以改變金屬材料的性能，滿足零件的加工和使用要求。

1.4.1鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變

在極其緩慢的加熱條件下，鋼的組織轉(zhuǎn)變按Fe-Fe3C平衡圖進行，即共析鋼、亞共析鋼、過共析鋼分別加熱到臨界溫度A1、A3、Acm就能獲得單相奧氏體。但在實際生產(chǎn)中加熱速度比較快，相變的臨界溫度要高些，分別用Ac1、Ac3、Accm表示。因此，在實際加熱條件下，共析鋼要加熱到Ac1以上溫度才全部轉(zhuǎn)變成奧氏體；亞共析鋼加熱到Ac1以上，組織為鐵素體和珠光體，加熱到Ac3以上，組織為奧氏體；過共析鋼加熱到Ac1以上，為奧氏體和二次滲碳體，加熱到Accm以上，為奧氏體。

1.奧氏體的形成：珠光體向奧氏體的轉(zhuǎn)變是通過生核、長大的過程來完成的。2.奧氏體晶粒的長大：由于在鐵素體和滲碳體的交界面上產(chǎn)生的奧氏體晶核很多，由珠光體開始轉(zhuǎn)變成的奧氏體晶?？偸潜容^細小的。但是，隨著加熱溫度的升高和保溫時間的延長，奧氏體晶粒會逐漸長大。

奧氏體晶粒的大小直接影響鋼冷卻后的組織和性能。一般來說，奧氏體晶粒越粗，冷卻后鋼的組織就越粗，鋼的力學性能就越差。因此，在實際生產(chǎn)時，必須控制好加熱溫度和保溫時間。

1.4.2鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變

加熱得到的奧氏體，在冷卻過程中會發(fā)生組織轉(zhuǎn)變。在實際生產(chǎn)中冷卻速度比較快，奧氏體要在A1以下的溫度才發(fā)生轉(zhuǎn)變。A1以下暫時存在的奧氏體是不穩(wěn)定相，稱為過冷奧氏體。過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變方式有等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變兩種。

1.4.2鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變（續(xù)）1.過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變

（1）

過冷奧氏體的高溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物：過冷奧氏體在A1～550℃范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷剞D(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為珠光體。在A1～650℃范圍內(nèi)等溫轉(zhuǎn)變得到粗片狀珠光體，硬度約20HRC。在650～600℃范圍內(nèi)等溫轉(zhuǎn)變得到細片狀珠光體，稱為索氏體，用符號S表示，硬度約30HRC。在600～550℃范圍內(nèi)等溫轉(zhuǎn)變得到極細片狀珠光體，稱為托氏體，用符號T表示，硬度約40HRC。

（2）

過冷奧氏體的中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。過冷奧氏體在550℃～MS范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)變?yōu)橹袦剞D(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為貝氏體。貝氏體由鐵素體和非片層狀碳化物組成。1.4.2鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變（續(xù)）1.過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變（2）

過冷奧氏體的中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。在550～350℃范圍內(nèi)得到的是上貝氏體，用符號B上表示，其顯微組織為羽毛狀，如圖1-20a所示。上貝氏體的硬度約45HRC，強度和韌性都不高，生產(chǎn)上很少使用。在350℃～MS范圍內(nèi)得到的是下貝氏體，用符號B下表示，其顯微組織為針狀，如圖1-20b所示。下貝氏體的硬度約55HRC，有較高的強度和韌性，生產(chǎn)上應用較多。1.4.2鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變（續(xù)）2.過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變

（1）連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。

v1相當于緩慢冷卻，組織為珠光體。v2相當于空氣中冷卻，組織為索氏體。v3相當于在油中冷卻，冷至室溫后得到的是托氏體與馬氏體的混合組織，硬度為50HRC。v4、v5相當于在水中冷卻，組織為馬氏體，vk與C曲線相切，臨界冷卻速度。（2）馬氏體轉(zhuǎn)變。當冷卻速度大于vk時，奧氏體很快被過冷到MS以下。

γ-Fe便轉(zhuǎn)變成α-Fe，但由于轉(zhuǎn)變溫度低，碳原子已失去擴散能力，原來溶解在奧氏體中的碳便全部保留在α-Fe中，形成碳在α-Fe中的過飽和固溶體，稱為馬氏體，用符號M表示。

馬氏體的組織形態(tài)主要有板條狀和片狀（針狀）兩種。

馬氏體只有在MS～Mf范圍內(nèi)的連續(xù)冷卻過程中才能不斷形成，冷卻停止，轉(zhuǎn)變便終止。

1.4.3鋼的退火與正火

1.退火：將鋼加熱到適當?shù)臏囟?，保持一定時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝，稱為退火。常用的退火方法有完全退火、球化退火、去應力退火。

（1）完全退火。完全退火是將工件完全奧氏體化，保溫后緩慢冷卻，獲得接近平衡狀態(tài)組織的退火工藝。完全退火的目的是細化晶粒，提高鋼件的力學性能；消除內(nèi)應力，防止鋼件變形；改善某些鋼的切削加工性能。

（2）球化退火。

球化退火是使鋼中碳化物球狀化的退火工藝。球化退火主要用于共析鋼和過共析鋼。其加熱溫度為Ac1+（20～30）℃，保溫后緩慢冷卻，獲得球狀珠光體組織。

（3）去應力退火。為了消除鑄造件、鍛壓件和焊接件內(nèi)存在的殘余應力而進行的退火工藝，稱為去應力退火。去應力退火通常將工件加熱到500～650℃，保溫足夠時間后隨爐緩冷至200～300℃，出爐空冷。由于加熱溫度低于A1，鋼的組織不發(fā)生改變。2.正火：將鋼加熱到Ac3或Accm以上40～60℃，達到完全奧氏體化，然后在空氣中冷卻的工藝，稱為正火。正火的目的是細化晶粒、調(diào)整硬度、消除網(wǎng)狀滲碳體，為淬火、球化退火等作好組織準備。通過正火細化晶粒，鋼的韌性可顯著改善。對于低碳鋼，可提高硬度以改善切削加工性。

1.4.4鋼的淬火與回火

1.淬火：將鋼加熱到Ac3或Ac1以上某一溫度，保持一定時間，然后以適當速度冷卻，獲得高硬度馬氏體或貝氏體組織的熱處理工藝，稱為淬火。

目的：提高各類零件或工具的力學性能，改善某些特殊鋼的性能。

（1）淬火加熱溫度。亞共析鋼的淬火加熱溫度一般為Ac3+（30～50）℃。如果加熱到Ac1～Ac3之間，會降低淬火鋼的硬度。共析鋼和過共析鋼的淬火加熱溫度一般為Ac1+（30～50）℃。若加熱溫度超過Accm，淬火后會獲得粗大的馬氏體，增加鋼的脆性，并且由于滲碳體的消失，使鋼的硬度及耐磨性降低。（2）淬火冷卻。為了保證奧氏體能全部過冷到MS以下，淬火冷卻速度應大于vk。常用的淬火介質(zhì)是水和油。常用的淬火方法有單液淬火、雙介質(zhì)淬火、馬氏體分級淬火、貝氏體等溫淬火等，

（3）鋼的淬透性。鋼的淬透性是指鋼在淬火時能夠獲得淬硬層深度的能力，也就是獲得馬氏體的能力。主要取決于鋼的臨界冷卻速度vk。

1.4.4鋼的淬火與回火（續(xù)）2.回火：鋼件淬硬后，再加熱至Ac1點以下某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝，稱為回火。淬火鋼回火的目的是降低或消除淬火內(nèi)應力，提高尺寸穩(wěn)定性，獲得所需的使用性能。

（1）淬火鋼在回火時組織性能的變化。

（2）回火的種類及應用

1）低溫回火（回火溫度＜250℃。低溫回火所得組織為回火馬氏體?；鼗瘃R氏體是由過飽和度較低的馬氏體及其析出的碳化物組成。

2）中溫回火（回火溫度250～500℃）。中溫回火得到的組織為回火托氏體?；鼗鹜惺象w是鐵素體和細粒狀滲碳體的混合物，硬度為35～50HRC。

3）高溫回火（回火溫度500～600℃）。高溫回火得到回火索氏體組織?；鼗鹚魇象w是鐵素體和粒狀滲碳體的混合物，硬度一般為20～35HRC，具有良好的綜合力學性能。

1.4.5鋼的表面淬火和化學熱處理

1.表面淬火：表面淬火是僅對工件表面層進行淬火的熱處理工藝。

（1）感應加熱表面淬火。生產(chǎn)上常用頻率為100～500kHz的高頻電流來加熱工件，稱為高頻淬火。（2）火焰加熱表面淬火?；鹧婕訜岜砻娲慊鹗抢醚?乙炔（或其它可燃氣）火焰，對零件表面進行加熱，然后淬火冷卻的工藝。2.化學熱處理：將金屬或合金工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入其表面層，以改變表面層的化學成分、組織和性能的熱處理工藝，稱為化學熱處理?；瘜W熱處理的過程，一般由分解、吸收、擴散三部分組成。常用的化學熱處理有滲碳和滲氮等。（1）滲碳。為了增加零件表面層的碳的質(zhì)量分數(shù)和形成一定的碳濃度梯度，將零件在滲碳介質(zhì)中加熱并保溫，使碳原子滲入其表層的化學熱處理工藝，稱為滲碳。然后通過滲碳，把零件表面層的碳的質(zhì)量分數(shù)提高到0.85%～1.05%，再進行淬火和低溫回火，使鋼表面層具有高的硬度和耐磨性。2）滲氮。在一定溫度下（一般在Ac1以下溫度）使活性氮原子滲入工件表面層的化學熱處理工藝，稱為滲氮。常用的滲氮方法為氣體氮化。

1．5合金鋼

為了提高鋼的性能，在鋼中加入一定量的合金元素，這就是合金鋼。合金元素則是在冶煉時為了改善鋼的性能或使之具有某些特殊性能而有意加入的元素。常見的合金元素有硅(wsi＞0.5％)、錳（wMn＞0.8％）、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、鋁、硼和稀土（RE）等1.5.1元素在鋼中的作用

1.形成合金鐵素體：大多數(shù)合金元素都能溶入鐵素體，形成含合金元素的鐵素體。

2.形成合金碳化物：有些合金元素能與碳形成合金碳化物。它們與碳的親和力有強弱之分，從強到弱依次排列為鈦、鈮、釩、鎢、鉬、鉻、錳、鐵。

3.提高共析溫度并使S、E點左移：鋼中加入的合金元素除錳、鎳外，均使S點上升。這就意味著大多數(shù)合金鋼的熱處理溫度要比相同碳的質(zhì)量分數(shù)的碳鋼高一些。合金元素均能使鋼中的S、E點成分左移，所以，共析鋼中的碳的質(zhì)量分數(shù)就不是0.77%，而是小于0.77%，而出現(xiàn)共晶組織的最低碳的質(zhì)量分數(shù)也不再是2.11%，而是小于2.11%了。

4.細化晶粒：大多數(shù)合金元素（錳除外）在加熱時能細化奧氏體晶粒，尤其是釩、鈮、鈦等強碳化物的形成元素，能使鋼在較高的溫度下仍保持細小的晶粒。

5.提高淬透性：除鈷以外的大多數(shù)合金元素溶入奧氏體后，能使鋼的C曲線右移，vK減小，從而提高鋼的淬透性。

6.提高耐回火性：淬火鋼在回火時抵抗軟化的能力稱為耐回火性。在相同的溫度下回火，硬度下降較低的鋼，耐回火性就好。合金元素可阻礙馬氏體的分解，阻礙碳化物的聚集長大，提高鋼的耐回火性

1.5.2合金鋼的分類和牌號表示方法

1.合金鋼的分類：(1)按用途分類：1）合金結(jié)構(gòu)鋼。主要用于制造重要的機械零件和工程結(jié)構(gòu)件。2）合金工具鋼。主要用于重要的刀具量具和模具等。3）特殊鋼。用于有特殊性能要求的零件。

(2)

按合金元素總的質(zhì)量分數(shù)分類1）低合金鋼。合金元素總的質(zhì)量分數(shù)小于5％。2）中合金鋼。合金元素總的質(zhì)量分數(shù)為5％～10%。3）高合金鋼。合金元素總的質(zhì)量分數(shù)大于10％。

2.合金鋼的牌號表示方法：我國合金鋼牌號用數(shù)字加化學元素符號加數(shù)字的方式表示。合金元素用化學元素符號表示。元素符號后面的數(shù)字表示該元素平均質(zhì)量的百分數(shù)，當該元素的平均質(zhì)量分數(shù)小于1.5％時，一般不標數(shù)字。元素符號前面的數(shù)字表示鋼中碳的平均質(zhì)量分數(shù)。合金結(jié)構(gòu)鋼用兩位數(shù)字表示碳的平均質(zhì)量的萬分數(shù)。對于合金工具鋼，當碳的平均質(zhì)量分數(shù)小于1％時，用一位數(shù)字表示碳的平均質(zhì)量的千分數(shù)；當碳的平均質(zhì)量分數(shù)大于或等于1％時，則不標數(shù)字。特殊鋼碳的平均質(zhì)量分數(shù)的表示方法與合金工具鋼基本相同。

1.5.3合金結(jié)構(gòu)鋼

1.低合金結(jié)構(gòu)鋼：低合金結(jié)構(gòu)鋼用來制造較重要的工程結(jié)構(gòu)。這類鋼碳的質(zhì)量分數(shù)不大于0.20%，以保證其良好的塑性、韌性和焊接性能。

2.合金滲碳鋼：合金滲碳鋼用來制造截面尺寸大且受較強烈的沖擊力和磨損的條件下工作的滲碳零件，其碳的質(zhì)量分數(shù)一般在0.1％～0.25%之間，以保證零件心部的韌性。

20Cr、20CrMnTi鋼是常用的合金滲碳鋼。

3.合金調(diào)質(zhì)鋼：合金調(diào)質(zhì)鋼常用于制造要求綜合力學性能良好的各種零件。合金調(diào)質(zhì)鋼碳的質(zhì)量分數(shù)一般在0.25%～0.5％之間，以保證其具有足夠的強度和韌性。主加合金元素為鉻、鎳、硅、錳、硼，以提高淬透性和耐回火性，并起固溶強化作用。如40Cr、40MnVB鋼是常用的合金調(diào)質(zhì)鋼，其淬透性與力學性能比45鋼高。4.合金彈簧鋼：合金彈簧鋼常用來制造尺寸較大、性能要求較高的彈性零件。它的碳的質(zhì)量分數(shù)一般為0.5％～0.7％，以保證高的強度和彈性極限；常加的合金元素是硅、錳。如60Si2Mn鋼是常用的合金彈簧鋼。5.滾動軸承鋼：滾動軸承鋼碳的質(zhì)量分數(shù)為0.95%～1.15%，以保證高的硬度和耐磨性。其主加元素是鉻，質(zhì)量分數(shù)在0.4％～1.65％之間，作用是提高鋼的淬透性，并形成細小而均勻分布的碳化物，提高鋼的耐磨性和抗疲勞性。如GCrl5鋼是最常用的滾動軸承鋼。1.5.4合金工具鋼

1.合金刃具鋼：刃具如車刀、銑刀、鉆頭、絲錐、板牙等，在工作中應具備高的硬度和耐磨性以及一定的強度和韌性。常用的刃具鋼有碳素工具鋼、低合金工具鋼和高速工具鋼。

(1)低合金工具鋼。低合金工具鋼碳的質(zhì)量分數(shù)在0.75%～1.50％之間，以保證鋼的高硬度并形成足夠的合金碳化物。常用的低合金工具鋼有9SiCr鋼和CrWMn鋼。

(2)高速鋼。常用高速鋼碳的質(zhì)量分數(shù)為0.7％～0.9％，并含有大量的鉻、鉬、鎢、釩等元素。鉻的作用是提高淬透性，鉬、鎢、釩則提高熱硬性以及細化晶粒。高速鋼的主要優(yōu)點是熱硬性高，在600℃時仍保持高的硬度和耐磨性。另外，高速鋼還具有很高的淬透性，空冷即能淬硬。常用的高速鋼有W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。

2.合金模具鋼：模具鋼可分為冷作模具鋼和熱作模具鋼兩類。(1)冷作模具鋼。冷作模具是在冷態(tài)下使金屬材料產(chǎn)生塑性變形的模具，如落料模、彎曲模、冷鐓模等，這類模具要求有高的硬度和耐磨性，較高的強度和一定的韌性。常用的冷作模具鋼有碳素工具鋼、低合金工具鋼和高碳高鉻工具鋼。高碳高鉻工具鋼常用牌號有Cr12和Cr12MoV。Cr12鋼碳的質(zhì)量分數(shù)高達2.0％～2.3％，耐磨性很高。Cr12MoV鋼碳的質(zhì)量分數(shù)為1.4％～1.7％。(2)熱作模具鋼。熱作模具是使金屬在高溫下成形的模具，如熱鍛模、熱擠模、壓鑄模等。這類模具是在反復受熱和冷卻下工作的，應具備良好的高溫力學性能，即在高溫下能保持高的強度、韌性和足夠的耐磨性。如5CrMnMo3.合金量具鋼：尺寸小、精度不高、形狀簡單的量具常用碳素工具鋼制造。精度高、形狀復雜、要求淬火變形小的量具，常用低合金工具鋼和滾動軸承鋼制造。

1.5.5特殊鋼

特殊鋼是具有特殊的物理、化學和力學性能的鋼，如不銹鋼、耐磨鋼等。1.不銹鋼：在腐蝕介質(zhì)中具有較高抗腐蝕能力的鋼，稱為不銹鋼。常用的不銹鋼有鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼。

(1)鉻不銹鋼。常用的鉻不銹鋼有1Cr13、2Cr13、3Cr13、7Cr17。鉻在鋼中的作用是提高耐腐蝕性，碳的作用是提高強度、硬度，但會降低耐蝕性。

(2)鉻鎳不銹鋼。常見的鉻鎳不銹鋼有：1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti。由于加入鎳，鋼經(jīng)固溶處理后具有單相奧氏體組織，因而耐蝕性更好。這類鋼還具有良好的塑性、韌性和焊接性能。

2.耐磨鋼：耐磨鋼用來制造在強烈沖擊和嚴重磨損條件下工作的零件，如拖拉機履帶、鐵路道叉、挖掘機的鏟齒等。典型的耐磨鋼是ZGMn13。其wc=0.9％～1.5％，wMn=11％～14%。這種鋼經(jīng)水韌處理（淬火）后為單相奧氏體，硬度不高，塑性、韌性良好；當受到劇烈沖擊和摩擦時，表面層因產(chǎn)生塑性變形而迅速強化，得到高的硬度（大于50HRC）和耐磨性，而心部仍保持奧氏體狀態(tài)，能承受沖擊；當舊的表面磨損后，露出的新表面又可繼續(xù)得到強化。

1.6鑄鐵

鑄鐵是wc

＞2.11％并含有較多硅、錳、磷、硫等元素的鐵碳合金。鑄鐵可分為白口鑄鐵、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵等幾種。

1.6.1鑄鐵的石墨化

鑄鐵中的碳原子析出并形成石墨的過程稱為鑄鐵的石墨化。鑄鐵中的石墨可由液體或奧氏體中析出，也可由滲碳體分解得到。1.化學成分的影響：碳和硅是強烈促進石墨化的元素，碳和硅的質(zhì)量分數(shù)越高，石墨化越易進行。磷對石墨化稍有促進作用。硫是強烈阻礙石墨化的元素，還會降低鐵水的流動性，應限制其質(zhì)量分數(shù)。錳雖阻礙石墨化，但能減輕硫的有害作用，可在鑄鐵中保持一定的質(zhì)量分數(shù)。2.冷卻速度的影響：鑄件的冷卻速度對其石墨化的影響也很大。冷卻速度越慢，原子擴散時間越充分，越有利于石墨化的進行。鑄件的冷卻速度與澆注速度、鑄件壁厚和鑄型材料的導熱性等因素有關(guān)

1.6.2灰鑄鐵

碳大部或全部以片狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵，因斷口呈灰色，稱為灰鑄鐵。

1.組織特點：灰鑄鐵的組織由金屬基體和片狀石墨組成。2.性能特點：灰鑄鐵的抗拉強度低，塑性、韌性很差。石墨的存在，也使灰鑄鐵獲得良好的耐磨性、抗震性、切削加工性和鑄造性能。3.常用熱處理：灰鑄鐵的常用熱處理是消除內(nèi)應力退火。鑄件在冷卻過程中會產(chǎn)生鑄造內(nèi)應力，導致鑄件在加工和使用過程中產(chǎn)生變形。因此，有些形狀復雜的鑄件需進行消除內(nèi)應力退火。退火工藝為：加熱溫度500～550℃，保溫后緩冷至200℃出爐。這種退火又稱為人工時效。對于一些不急用的鑄鐵件，可在露天放置數(shù)月乃至更長時間，使內(nèi)應力隨氣溫的反復變化而逐漸消除，稱為自然時效。4.牌號：灰鑄鐵的牌號用字母HT加表示最低抗拉強度值的數(shù)字表示?；诣T鐵的牌號、性能及主要用途見表1-6。如：HT100，HT200

1.6.3球墨鑄鐵

經(jīng)球化處理而使石墨大部分或全部呈球狀的鑄鐵，稱為球墨鑄鐵。

1.組織特點：球墨鑄鐵的組織由金屬基體和球狀石墨組成。球墨鑄鐵常見的金屬基體有鐵素體、鐵素體加珠光體、珠光體三種。2.性能特點：球墨鑄鐵有較高的抗拉強度和疲勞極限，塑性、韌性也比灰鑄鐵高得多。此外，球墨鑄鐵的鑄造性能、耐磨性、消震性、切削加工性仍比鋼好。

3.常用熱處理：球墨鑄鐵常用的熱處理有退火、正火、調(diào)質(zhì)、等溫淬火。

4.牌號：球墨鑄鐵的牌號用字母QT和兩組數(shù)字組成，第一組數(shù)字表示最低抗拉強度，第二組數(shù)字表示最低斷后伸長率。球墨鑄鐵的牌號和力學性能見表1-7。

1.6.4可鍛鑄鐵簡介

可鍛鑄鐵通常是指將白口鑄鐵通過石墨化退火，獲得團絮狀石墨而具有較高韌性的鑄鐵。

可鍛鑄鐵的組織由鐵素體或珠光體基體和團絮狀石墨組成。

鐵素體可鍛鑄鐵又稱黑心可鍛鑄鐵，其牌號用字母KTH和兩組數(shù)字表示；珠光體可鍛鑄鐵的牌號用字母KTZ和兩組數(shù)字表示，第一組數(shù)字表示最低抗拉強度，第二組數(shù)字表示最低斷后伸長率。例如，KTH300－06代表σb≥300MPa、δ≥6％的黑心可鍛鑄鐵。

1.7有色金屬

鋼鐵材料通常稱為黑色金屬。黑色金屬以外的各種純金屬及合金，稱為有色金屬。

1.7.1鋁及鋁合金

1.純鋁：純鋁的熔點為657℃，密度為2.72g/cm3，面心立方晶格，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。純鋁有良好的導電和導熱性，在大氣中有良好的耐蝕性。

工業(yè)純鋁的代號為L1、L2、…L6，數(shù)字表示編號，編號越大，純度越低。

2.鋁合金的分類：(1)常用形變鋁合金：1）防銹鋁合金-防銹鋁合金主要指Al-Mg（Mn）合金，代號用字母LF加順序號表示。2）硬鋁合金。硬鋁合金主要指Al-Cu-Mg合金。代號用字母LY加順序號表示。3）超硬鋁合金。超硬鋁合金是在硬鋁的基礎(chǔ)上加入鋅后形成的Al-Cu-Mg-Zn合金。代號用字母LC加順序號表示。4）鍛鋁合金。鍛鋁大多是Al-Cu-Mg-Si合金，經(jīng)固溶處理加人工時效，強度與硬鋁相當。代號用字母LD加順序號表示。(2)鑄造鋁合金。鑄造鋁合金可分為Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系四種。鑄造鋁合金的牌號用字母Z加鋁的元素符號加主要合金元素的化學符號加數(shù)字表示。合金元素符號后的數(shù)字表示該元素質(zhì)量的平均百分數(shù)。例如，ZAlSi9Mg表示硅的平均質(zhì)量分數(shù)為9%,鎂的平均質(zhì)量分數(shù)小于1％的鑄造鋁合金。1）鋁硅鑄造合金。ZA1Sil2是典型的鋁硅合金，稱為簡單硅鋁明。2）其它鑄造鋁合金。鋁銅合金有較高的耐熱性。其常用牌號為ZAICu5Mn，鋁鎂合金有良好的耐蝕性。其常用牌號為ZAlMg10，鉛鋅合金鑄造性能好，強度高。其常用牌號為ZAIZn11Si7。

1.7.2銅及銅合金

1.純銅：純銅熔點為1083℃，密度為8.96g/cm3，面心立方晶格，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。純銅有良好的導電、導熱性，在大氣和淡水中有良好的耐蝕性。工業(yè)純銅的代號為T1、T2、T3、T4，數(shù)字代表序號，序號越大，純度越低。2.黃銅：黃銅是以鋅作為主要合金元素的銅合金。按化學成分，黃銅可分為普通黃銅和特殊黃銅兩類。

(1)普通黃銅。銅鋅二元合金稱為普通黃銅。當wZn＜32％時，黃銅的組織為單相α固溶體，稱為單相黃銅，合金的強度、塑性均隨含鋅量的增加而升高；當wZn＞32％時，組織中出現(xiàn)β相，稱為雙相黃銅，硬脆的β′相使強度繼續(xù)升高，塑性迅速下降；當wZn＞45%后，組織全由β′相組成，強度、塑性急劇下降，脆性很大，已無實用價值。加工黃銅的代號用字母H加數(shù)字表示，數(shù)字表示平均含銅質(zhì)量的百分數(shù)。如H70。黃銅也能鑄造成形，ZCuZn38是典型的鑄造黃銅。(2)特殊黃銅。如加入鉛，能改善切削加工性；加入錳、硅、鋁，能提高強度和耐蝕性。3.青銅：青銅是指黃銅、白銅以外的銅合金。銅錫合金稱為錫青銅，其它青銅稱為特殊青銅。壓力加工青銅的代號用字母Q加主加元素符號加數(shù)字表示。數(shù)字依次表示主加元素和其它合金元素平均含量的質(zhì)量百分數(shù)。例如QSn4-3表示wSn=4％、wZn=3％的壓力加工錫青銅。

(1)錫青銅。錫青銅是以錫為主加元素的銅合金。

(2)特殊青銅：1）鈹青銅。鈹青銅是以鈹為主加元素的銅合金。

2）鋁青銅。鋁青銅是以鋁為主加元素的銅合金。常用代號有QA19-4、ZCuAl10Fe3等

1.8硬質(zhì)合金和超硬刀具材料

1.8.1硬質(zhì)合金

硬質(zhì)合金是用一種或幾種難熔的金屬碳化物（如WC、TiC、TaC、NbC等）與金屬粘結(jié)劑（Co、Ni、Mo等）在高壓下成型并在高溫下燒結(jié)而成的粉未冶金材料。

1.性能特點：硬質(zhì)合金具有很高的硬度、耐磨性和熱硬性。硬度可達86～93HRA（相當于68HRC以上），熱硬性可達800～1000℃。用硬質(zhì)合金制成的刀具，切削速度比高速鋼高4～7倍，刀具壽命可提高幾倍到幾十倍。硬質(zhì)合金的缺點是抗彎強度低，韌性、抗振動和抗沖擊性能差。

2.硬質(zhì)合金的分類和牌號及應用：(1)長切削加工用硬質(zhì)合金

是以TiC、WC為基，以Co（Ni+Mo，Ni+Co）作為粘結(jié)劑的合金。其國家標準類別號用字母P加兩位數(shù)字表示，如P10、P20等。這類硬質(zhì)合金刀具適用于加工鋼、鑄鋼及可鍛鑄鐵等材料。

(2)長切削或短切削加工用硬質(zhì)合金

是以WC為基，以Co作為粘結(jié)劑添加少量的TiC（TaC，NbC）的合金。其國家標準類別號用字母M加兩位數(shù)字表示，如M10、M20等

。這類硬質(zhì)合金刀具適用于加工鋼、鑄鋼、錳鋼、灰口鑄鐵、有色金屬及合金等。

(3)短切削加工用硬質(zhì)合金

是以WC為基，以Co作為粘結(jié)劑，或添加少量的TaC，NbC的合金。其國家標準類別號用字母K加兩位數(shù)字表示，如K01、K30等

。適用于加工鑄鐵、淬火鋼、有色金屬、塑料、玻璃、陶瓷等。詳見教材。1.8.2超硬刀具材料

1.金剛石：金剛石有極高的硬度，是自然界中最硬的材料，其顯微硬度可達10000HV，因而有極高的耐磨性。金剛石刃具能長期保持刃口的鋒利，切下很薄的切屑，這對于精密加工有重要的意義。金剛石的缺點是脆性極大，且在高溫下與鐵有很大的親和力，不能用于切削含鐵金屬。金剛石有天然和人造之分。天然金剛石價格昂貴，用得較少。人造金剛石是由石墨在高溫、高壓及金屬觸媒的作用下轉(zhuǎn)化而成，主要用作磨料。

2.立方氮化硼（CBN）：立方氮化硼是在高溫高壓下由六方晶體的氮化硼（又稱白石墨）轉(zhuǎn)化而成。其硬度（顯微硬度為8000～9000HV）和耐磨性僅次于金剛石，耐熱性高達1400～1500℃，且不與鐵族金屬發(fā)生反應。立方氮化硼可用作砂輪材料，或制成以硬質(zhì)合金為基體的復合刀片，用來精加工淬硬鋼、冷硬鑄鐵、高溫合金、硬質(zhì)合金及其它難加工材料。

1.9非金屬材料

1.9.1高分子材料高分子材料是以高分子化合物為主要組成物的材料。

1.塑料

:塑料是高分子合成材料，以合成樹脂為基礎(chǔ)，加入添加劑制成。合成樹脂是塑料的主要組成部分，決定塑料的基本特性。添加劑主要包括填料、增塑劑、固化劑和穩(wěn)定劑等，以提高塑料的強度、可塑性和防止過早老化等。

塑料的特性

:密度小,耐腐蝕,絕緣性能良好,良好的減摩性和耐磨性。塑料的缺點是強度和剛度低；耐熱性差，大多數(shù)塑料只能在100℃以下使用；易老化等。

塑料的分類:塑料按應用范圍可分為通用塑料和工程塑料兩類。塑料按加熱和冷卻后的表現(xiàn)可分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩類。常用工程塑料有尼龍（聚酰胺PA）、ABS塑料（聚苯—丁二烯—丙烯腈共聚物）、聚甲基丙烯酸甲酯（有機玻璃PMMA）、聚四氟乙烯（FTFE或F-4）等。

1.9.1高分子材料(續(xù))橡膠橡膠是一種具有高彈性的高分子材料。橡膠的組成:生膠和配合劑。生膠是未加配合劑的天然膠或合成膠，是橡膠的主要成分。配合劑主要有硫化劑、填充劑、軟化劑、防老化劑等。其作用是增加橡膠的強度、塑性和耐磨性，防止橡膠老化，降低生產(chǎn)成本。

橡膠的性能

:高彈性,較高的強度，良好的耐磨性、隔音性、絕緣性、阻尼特性及儲能能力等。因而橡膠廣泛用于彈性材料、密封材料、減震材料、防震材料和傳動材料，起著其他材料所無法替代的作用。橡膠的分類:按生膠來源，橡膠可分為天然橡膠和合成橡膠。按應用范圍，橡膠可分為通用橡膠和特種橡膠。通用橡膠用來制造通用的橡膠制品，特種橡膠用來制造有特殊要求的橡膠制品。通用橡膠有天然橡膠NR、丁苯橡膠SBR、順苯橡膠BR、氯丁橡膠CR、丁腈橡膠NBR，特種橡膠有聚氨酯橡膠UR、硅橡膠、氟橡膠FPR等

1.9.2陶瓷

陶瓷是將原料經(jīng)過坯料制備、成型、高溫燒結(jié)等工序制得的無機非金屬材料。陶瓷由于具有許多優(yōu)良的性能而應用廣泛，與金屬、高分子材料一起，被稱為三大支柱材料。

陶瓷的性能:

(1)剛度大，硬度和抗壓強度高，韌性差。（2）良好的抗氧化性和耐酸、堿、鹽的能力。（3）熔點高，導熱性小，有高的熱硬性，優(yōu)良的隔熱性能。（4）大多數(shù)陶瓷有高的絕緣性能。

陶瓷的分類:陶瓷材料可分為普通陶瓷、工程陶瓷和金屬陶瓷三大類。普通陶瓷。是以粘土、長石、石英等天然硅酸鹽礦物為原料制成的陶瓷。又稱為傳統(tǒng)陶瓷。工程陶瓷。是采用高純度的人工合成原料(如氧化物、氮化物、碳化物、硅化物、硼化物等)制成的具有各種獨特的物理、化學或力學性能的陶瓷，又稱現(xiàn)代陶瓷。金屬陶瓷。是由金屬和陶瓷組成的非均質(zhì)復合材料。

1.9.3復合材料

由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料經(jīng)人工組合成的多相材料，稱為復合材料。復合材料由基體相和增強相組成。基體相起粘結(jié)作用，增強相起強化基體作用。

復合材料的性能特點

:比強度和比模量大。比強度（強度／密度）大，可減小零件自重；比模量（彈性模量／密度）大，可提高零件剛度?？蛊谛院谩Ｌ祭w維增強復合材料的疲勞極限可達其抗拉強度的70％～80%此外，復合材料還有良好的減振性、減摩性和耐磨性。

常用復合材料

:（1）

玻璃纖維增強復合材料。這類材料是以合成樹脂為基體相、玻璃纖維為增強相制成的，稱為玻璃鋼。

（2）碳纖維增強復合材料。這類材料通常是以碳纖維與環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚四氟乙烯樹脂等所組成，

1.10功能材料及理想材料

1.10.1功能材料

功能材料是指具有特殊的電、磁、光、熱、聲、力、化學性能和理化效應的各種新材料，用以對信息和能量的感受、計測、傳導、輸運、屏蔽、絕緣、吸收、控制、記憶、存儲、顯示、發(fā)射、轉(zhuǎn)化和變換的目的。按材料的功能特點，功能材料可分為力功能材料、聲功能材料、熱功能材料、光功能材料、電功能材料、磁功能材料、化學功能材料、核功能材料、生物醫(yī)學功能材料等。

1.傳感器用敏感材料:

傳感器通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件所組成。敏感材料按物理、化學和結(jié)構(gòu)特性可分為半導體、陶瓷、有機聚合物、金屬、復合材料等；按功能可分為力敏材料、熱敏材料、氣敏材料、濕敏材料、聲敏材料、磁敏材料、電化學材料、電壓敏材料、生物敏感材料等。2.電功能材料:電功能材料是指主要利用材料的電學性能和各種電效應的材料。包括導電材料、超導電材料、電阻材料、電接點材料、電絕緣材料、電容器材料、電壓材料、熱釋電材料和光導電材料等。1.10.1功能材料(續(xù))3.磁功能材料:

磁功能材料主要利用材料的磁性能和磁效應，實現(xiàn)對能量和信息的轉(zhuǎn)換、傳遞、調(diào)制、存儲、檢測等功能。按其化學成分通常分為金屬磁性材料(包括金屬間化合物)和鐵氧體(氧化物磁性材料)兩大類。4.新能源材料:新能源材料是指在開發(fā)、利用新能源(如太陽能、地熱能、潮汐能、原子能等)和提高傳統(tǒng)能源利用率的技術(shù)中起關(guān)鍵作用的材料。

5.光學功能材料:光學功能材料的發(fā)展與信息技術(shù)密切結(jié)合。主要功能有光的發(fā)射和傳輸、光信息轉(zhuǎn)換、存儲、顯示、計算和光的吸收。

6.熱功能材料:具有獨特熱物理性能和熱效應的材料稱為熱功能材料，用于制作發(fā)熱、致冷、感溫元件，或作為蓄熱、傳熱、絕熱介質(zhì)，應用于各技術(shù)領(lǐng)域。7.力學、聲學功能材料:力學、聲學功能材料是指主要利用物質(zhì)的彈性、超彈性、內(nèi)耗性、形狀記憶效應、磁致伸縮效

.1．10．2功能梯度材料及理想材料

1.功能梯度材料

:功能梯度材料（FunctionallyGradientMaterial，簡稱FGM）是指構(gòu)成材料的要素（如組分、結(jié)構(gòu)等物理特征）在材料整體上沿某一個或幾個方向連續(xù)變化，從而使材料的物理性質(zhì)和功能也產(chǎn)生相應梯度變化的新型復合材料。根據(jù)不同的梯度性質(zhì)變化,功能梯度材料可分為密度功能梯度材料、成分功能梯度材料、光學功能梯度材料和精細功能梯度材料等.根據(jù)不同的應用領(lǐng)域,功能梯度材料可分為耐熱功能梯度材料、生物功能梯度材料、化學工程功能梯度材料和電子工程功能梯度材料等。

2.理想材料:理想材料零件（IdealFunctionalMaterialComponents，簡稱IFMC）是一種按照零件的最佳使用功能要求來設(shè)計制造的，由單質(zhì)材料、復合材料、功能梯度材料和按照一定規(guī)律分布的功能細結(jié)構(gòu)材料甚至嵌入器件等構(gòu)成的復雜非均勻材料零件。理想材料零件與傳統(tǒng)零件最大的不同就在于它變化的材料構(gòu)成上，理想材料零件可以在不同的位置選擇不同的材料，從而得到最適當?shù)男阅堋＠硐氩牧狭慵軌驅(qū)崿F(xiàn)材料組織結(jié)構(gòu)和零件性能的最佳組合,是真正的高質(zhì)、節(jié)能的產(chǎn)品.

1.11納米材料納米材料又稱超微細材料，其粒子粒徑范圍在1～100nm(1nm＝10-9m)之間，即指至少在一維方向上受納米尺度(0.1~100nm)調(diào)制的各種固體超細材料。納米材料按其結(jié)構(gòu)可以分為四類：具有原子蔟和原子束結(jié)構(gòu)的稱為零維納米材料；具有纖維結(jié)構(gòu)的稱為一維納米材料；具有層狀結(jié)構(gòu)的稱為二維納米材料；晶粒尺寸至少一個方向在幾個納米范圍內(nèi)的稱為三維納米材料。還有就是以上各種形式的復合材料。按化學組分，可分為納米金屬、納米晶體、納米陶瓷、納米玻璃、納米高分子和納米復合材料。按材料物性，可分為納米半導體、納米磁性材料、納米非線性光學材料、納米鐵電體、納米超導材料、納米熱電材料等。按應用，可分為納米電子材料、納米光電子材料、納米生物醫(yī)用材料、納米敏感材料、納米儲能材料等。

納米材料的應用及前景

:在信息科學上、在生物工程上、在化工領(lǐng)域、在醫(yī)藥學領(lǐng)域、在材料學領(lǐng)域、在航天領(lǐng)域、在制造與加工領(lǐng)域及在軍事上都有廣泛的應用。習題課1例1.用一根冷拉鋼絲繩吊裝一大型工件進入熱處理爐，并隨工件一起加熱到1000℃保溫，當出爐后再次吊裝工件時，鋼絲繩發(fā)生斷裂，試分析其原因.答：冷拉鋼絲繩是利用加工硬化效應提高其強度的，在這種狀態(tài)下的鋼絲中晶體缺陷密度增大，強度增加，處于加工硬化狀態(tài)。在1000℃時保溫，鋼絲將發(fā)生回復、再結(jié)晶和晶粒長大過程，組織和結(jié)構(gòu)恢復到軟化狀態(tài)。在這一系列變化中，冷拉鋼絲的加工硬化效果將消失，強度下降，在再次起吊時，鋼絲將被拉長，發(fā)生塑性變形，橫截面積減小，強度將比保溫前低，所以發(fā)生斷裂。習題課2例2.要制造齒輪、連桿、熱鍛模具、彈簧、冷沖壓模具、滾動軸承、車刀、銼刀、機床床身等零件，試從下列牌號中分別選出合適的材料并敘述所選材料的名稱、成分、熱處理工藝和零件制成后的最終組織。

T1065MnHT300W6Mo5Cr4V2GCr15Mo40Cr20CrMnTiCr12MoV5CrMnMo解（1）齒輪：20CrMnTi滲碳鋼；C%=0.2%,Cr,Mn,Ti<1.5%；滲碳＋淬火＋低溫回火；組織為回火馬氏體。（2）連桿：40Cr調(diào)質(zhì)鋼；C%=0.4%,Cr<1.5%；調(diào)質(zhì)處理（淬火＋高溫回火）；組織為回火索氏體。（3）彈簧：65Mn彈簧鋼；C%=0.65%,Mn<1.5%；淬火＋中溫回火；組織為回火托氏體。（4）冷沖壓模具：Cr12MoV冷變形模具鋼；C%>1%,Cr=12%,Mo,V<1.5%；淬火＋低溫回火；組織為回火馬氏體。（5）滾動軸承：GCr15Mo軸承鋼；C%＝1%,Cr=1.5%,Mo<1.5%；球化退火＋淬火＋低溫回火；組織為回火馬氏體。（6）車刀：W6Mo5Cr4V2高速鋼；W%=6%,Mo%=5%,Cr%=4%,V%=2%；淬火＋560℃三次回火；組織為回火馬氏體＋碳化物。（7）銼刀：T10碳素工具鋼；C%＝1%；淬火＋低溫回火；組織為回火馬氏體＋碳化物。（8）熱鍛模具：5CrMnMo熱變形模具鋼；C%=0.5%,Cr,Mn,Mo<1.5%；淬火＋高溫回火；組織為回火索氏體。（9）機床床身：HT300灰口鐵；無需熱處理。習題課3例3.畫出純鐵、40鋼、T12鋼的室溫平衡組織，并標注其中的組織。解：第2章

金屬材料的成形

2.1鑄造

鑄造可分為砂型鑄造和特種鑄造兩類。目前，砂型鑄造應用最廣。

2.1.1砂型鑄造

用型砂緊實成型的鑄造方法稱為砂型鑄造，其生產(chǎn)過程如下圖。

2.1.1砂型鑄造（續(xù)）1.造型

用造型材料及模樣等工藝裝備制造鑄型的過程稱為造型。造型材料：砂型鑄造用的造型材料主要指型砂和芯砂。型砂和芯砂用原砂、粘結(jié)劑（粘土、水玻璃、樹脂等）、附加物（煤粉、木屑等）等按一定比例配制而成。型（芯）砂應具備下列主要性能：強度、透氣性、耐火度、退讓性。造型方法：造型方法可分為手工造型和機器造型兩類。澆注系統(tǒng)：為使金屬液順利充填型腔而在砂型中開設(shè)的通道，稱為澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)通常由澆口杯、直澆道、橫澆道和內(nèi)澆道組成。

2.1.1砂型鑄造（續(xù)）

常用手工造型方法的特點和應用

2.1.1砂型鑄造（續(xù)）造芯：型芯主要用來形成鑄件的內(nèi)腔。為了簡化某些復雜鑄件的造型工藝，型芯也可以用來形成鑄件的外形。型芯通常采用芯盒制造。芯盒的種類如圖2-3所示。合型。將鑄型的各個部分組合成一個完整鑄型的操作過程稱為合型。

2.1.1砂型鑄造（續(xù)）2.金屬的熔煉和澆注

熔煉。熔煉的目的是為了獲得一定化學成分和溫度的金屬液。鑄鐵的熔煉常采用沖天爐，鑄鋼的熔煉采用電爐，非鐵合金的熔煉采用坩堝爐。沖天爐的爐料有金屬料、燃料和熔劑。金屬料包括鑄造生鐵、回爐鐵、廢鋼和鐵合金。鑄造生鐵是爐料的主要成分。利用澆冒口、廢鑄鐵件等回爐鐵可降低鑄件成本。加入廢鋼以及硅鐵、錳鐵等鐵合金可調(diào)整金屬液的化學成分。沖天爐的燃料為焦碳。

澆注。澆注是將金屬液從澆包注入鑄型的過程。澆注時應注意安全，并控制好澆注溫度和澆注速度.3.落砂和清理

落砂。落砂是指用手工或機械使鑄件和型砂、砂箱分開的過程。鑄件在砂型中要冷卻到一定溫度才能落砂。清理。落砂后從鑄件上清除澆冒口、型芯、毛刺、表面粘砂等過程稱為清理。灰鑄鐵件、鑄鋼件、非鐵合金鑄件的澆冒口可分別用敲擊、氣割、鋸割等方式去除。

2.1.2金屬的鑄造性能

1.金屬的流動性：金屬的流動性是指熔融金屬的流動能力；在實際生產(chǎn)中，則是指熔融金屬充填鑄型的能力。金屬的流動性主要受下列因素的影響：（1）化學成分（2）澆注溫度（3）鑄型條件和鑄件結(jié)構(gòu)。2.金屬的收縮：金屬在鑄型內(nèi)隨著溫度下降，其體積和尺寸會逐漸縮小，這種現(xiàn)象稱為收縮。金屬的收縮過程分為液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮三個階段。金屬的收縮主要受以下因素影響：化學成分、澆注溫度、鑄型條件和鑄件結(jié)構(gòu)。

收縮對鑄件質(zhì)量的影響：縮孔和縮松、鑄造應力。

2.1.3鑄造工藝設(shè)計基礎(chǔ)

1.澆注位置澆注時，鑄件在鑄型中所處的位置稱為澆注位置。澆注位置的選擇應遵循以下基本原則：鑄件的重要表面應朝下或位于側(cè)面；鑄件的寬大平面應朝下；鑄件的薄壁部分應放在型腔的下部或垂直、傾斜位置，以利于金屬液的充填，防止產(chǎn)生冷隔和澆不足等缺陷；鑄件較厚的部分，澆注時應處于型腔的上部，以便安放冒口，實現(xiàn)自下而上的定向凝固，防止縮孔。

2.1.3鑄造工藝設(shè)計基礎(chǔ)（續(xù)）2.分型面的選擇：1）分型面應選擇在鑄件的最大截面處，以便于起模。2）盡量使分型面為平直面，且數(shù)量只有一個，以便簡化造型，減少錯型等缺陷。3）盡量使鑄件的全部或大部分處于同一砂箱中，以保證鑄件精度。4）應考慮下芯、檢驗和合型的方便。3.主要鑄造工藝參數(shù)的選擇：加工余量、起模斜度及鑄造圓角。

2.1.3鑄造工藝設(shè)計基礎(chǔ)（續(xù)）4.鑄造工藝圖

把鑄造工藝設(shè)計的內(nèi)容用文字和紅、藍色符號在零件圖上表示出來，所得的圖形稱為鑄造工藝圖。它表明了鑄件的形狀、尺寸、生產(chǎn)方法和工藝過程，是指導模樣和鑄型制造，進行生產(chǎn)準備和鑄件檢驗的基本工藝文件。

2.1.4鑄件結(jié)構(gòu)工藝性

1.鑄件質(zhì)量對鑄件結(jié)構(gòu)的要求：壁厚要適當、壁厚應均勻、壁間連接應合理、避免大的水平面。2.鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)的要求：盡量減少分型面、盡量使分型面平直、盡量少用活塊、應有結(jié)構(gòu)斜度、盡量少用或不用型芯。2．1．5特種鑄造

1.金屬型鑄造：用重力澆注將金屬液澆入金屬鑄型以獲得鑄件的方法，稱為金屬型鑄造。

2.壓力鑄造：金屬液在高壓下高速充型，并在壓力下凝固成形的鑄造方法，稱為壓力鑄造。

3.熔模鑄造：熔模鑄造是用易熔材料（如蠟料）制成所需的熔模，在熔模上涂覆若干層耐火涂料并硬化，將熔模熔化并排出，經(jīng)高溫焙燒即可澆注的鑄造方法。

4.離心鑄造：將金屬液澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使其在離心力作用下充填鑄型并凝固成形的鑄造方法，稱為離心鑄造。

2．2鍛壓加工

2.2.1金屬的塑性變形

1.金屬塑性變形基本知識：單晶體金屬的塑性變形、多晶體金屬的塑性變形2.塑性變形對金屬組織和性能的影響:金屬組織的變化和晶體缺陷的增加，會阻礙位錯的運動，從而導致金屬的力學性能發(fā)生改變;金屬在塑性變形后，由于變形的不均勻性以及變形造成的晶格畸變，內(nèi)部會產(chǎn)生殘余應力。3.冷塑性變形金屬在加熱時的變化:為了消除冷變形金屬中存在的殘余應力或加工硬化，需對冷變形金屬進行加熱。在加熱過程中，冷變形金屬的組織和性能將發(fā)生一系列變化,如圖2-29所示。4.金屬的冷加工和熱加工：金屬冷熱加工的區(qū)分；熱加工對金屬組織和性能的影響（改善鋼錠和鋼坯的組織和性能、形成熱加工流線）。

2.2.2鍛造

在加壓設(shè)備及工（模）具的作用下，使坯料或鑄錠產(chǎn)生局部或全部的塑性變形，以獲得一定幾何尺寸、形狀和質(zhì)量的鍛件的加工方法，稱為鍛造。鍛造通?？煞譃樽杂慑憽⒛ｅ懞吞ツｅ懭?。1.金屬的鍛造性能：金屬的鍛造性能主要受下列因素影響

（1）化學成分

（2）組織狀態(tài)

（3）變形溫度。

2.坯料的加熱與鍛件的冷卻：鍛造的工藝過程主要有坯料的加熱、鍛造成形及鍛后冷卻。

（1）坯料的加熱。為了提高金屬的鍛造性能，坯料在成形前必須加熱。坯料的加熱常在電阻爐或火焰爐中進行。當坯料加熱到預定溫度后即可出爐鍛造。

（2）鍛件的冷卻。坯料鍛造成形后，應以適當?shù)姆椒ɡ鋮s，以免因冷卻速度過快，使鍛件表面硬度過高而難以切削加工，或使鍛件中產(chǎn)生內(nèi)應力而變形和開裂。常用的冷卻方法有空冷、坑冷和爐冷三種。

3.自由鍛：只用簡單的通用性鍛造工具，或在鍛造設(shè)備的上、下砧之間直接使坯料變形而獲得鍛件的鍛造方法，稱為自由鍛。自由鍛可加工各種大小的鍛件，對于大型鍛件，自由鍛是唯一的生產(chǎn)方法。自由鍛有手工自由鍛和機器自由鍛兩種。

自由鍛設(shè)備：空氣錘、蒸汽-空氣自由鍛錘、水壓機。

自由鍛基本工序主要有：鐓粗

——拔長

——沖孔

——擴孔

2.2.2鍛造（續(xù)）自由鍛鍛件圖。自由鍛鍛件圖是以零件圖為基礎(chǔ)，加上余塊、切削加工余量和鍛件公差后所繪制成的圖樣。鍛件圖是鍛件生產(chǎn)和檢驗的主要依據(jù)。4.模鍛：模鍛是利用模具使坯料變形而獲得鍛件的鍛造方法。模鍛方法較多，常用的有錘上模鍛。

鍛模結(jié)構(gòu)：鍛模結(jié)構(gòu)如圖2-36所示。

連皮：帶通孔的鍛件在鍛打過程中不能直接形成通孔，總是留下一層金屬，稱為連皮，如圖2-37所示。5.胎模鍛：胎模鍛是在自由鍛設(shè)備上使用可移動模具生產(chǎn)鍛件的一種鍛造方法。

2．2．3沖壓

使板料經(jīng)分離或成形而得到制件的加工方法稱為沖壓。1.沖壓設(shè)備：沖壓設(shè)備主要有沖床（壓力機）、剪板機和折彎機等。2.沖壓基本工序：沖裁（包括落料和沖孔兩種），彎曲，拉深。板料的沖裁過程如2-40圖所示。常用的排樣法如圖2-41所示。3.沖模：簡單模、連續(xù)模、復合模。

2.2.4粉末冶金

1.粉末冶金的概念及工藝過程：粉末冶金是用兩種以上的金屬粉末或金屬與非金屬粉末經(jīng)混合、壓制成形和燒結(jié)，制成金屬材料或零件的方法。粉末冶金的工藝過程為：粉末制備→混料→壓制成形→燒結(jié)→后處理。2.粉末冶金的特點與應用

粉末冶金的特點：（1）能生產(chǎn)具有特殊性能的材料和制品，如用其他方法不能生產(chǎn)的含油軸承、過濾材料、熱交換材料等多孔材料。（2）能生產(chǎn)一般熔煉和鑄造難以生產(chǎn)的難熔金屬材料制品及復合材料制品。（3）能制成一些組元熔點相差懸殊，用普通熔化法生產(chǎn)會造成嚴重偏析和低熔點組元大量燒損的合金。（4）可直接制造出尺寸精確、表面光潔的零件，省時、省料，實現(xiàn)少、無切削加工。粉末冶金的應用：制造機械零件、制造各種工具、制造各種特殊用途的材料或元件。

2．3焊接

焊接是通過加熱或加壓或兩者并用，并且用或不用填充材料，使焊件達到原子間結(jié)合的一種加工方法。按使焊件達到原子間結(jié)合的方法，焊接可分為熔焊、壓焊和釬焊等三類。

（1）熔焊。熔焊是在焊接過程中，將焊件接頭加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法。常用的熔焊方法有手弧焊、埋弧焊、氣體保護焊和氣焊等。（2）壓焊。壓焊是在焊接過程中，對焊件通過施加壓力（加熱或不加熱）完成焊接的方法。常用的壓焊方法有電阻焊、摩擦焊等。（3）釬焊。釬焊是采用比母材熔點低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱至高于釬料熔點、低于母材熔點的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙，并與母材相互擴散實現(xiàn)連接焊件的方法。

2．3．1手工電弧焊

電弧焊是以電弧作為焊接熱源的熔焊方法。用手工操縱焊條進行焊接的電弧焊稱為手工電弧焊。1.焊接過程：手工電弧焊的焊接過程如圖2-46所示。2.焊接電弧：焊接電弧是在焊件和焊條間的氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的強烈而持久的放電現(xiàn)象。焊接電弧可分為陽極區(qū)、陰極區(qū)和弧柱區(qū)三部分，如圖2-47所示。2．3．1手工電弧焊（續(xù)）3.焊接設(shè)備：手工電弧焊的主要設(shè)備是電弧焊機，它為焊接電弧提供電源。電弧焊機有以下兩類：交流弧焊機、直流弧焊機。4.焊條：焊條是涂有藥皮的供手工電弧焊用的熔化電極。焊條由焊芯和藥皮兩部分組成。焊芯是焊條中被藥皮包覆的金屬絲。其作用是導電，引弧，熔化后填充焊縫。藥皮是壓涂在焊芯表面的涂料層，其組成很復雜。焊條的直徑和長度是用焊芯的直徑和長度表示的，常用的直徑為2.0~6.0mm，長度為300~400mm。焊條的型號。碳鋼焊條的型號由字母E加四位數(shù)字組成。字母E表示焊條。前兩位數(shù)字表示熔敷金屬最低抗拉強度；第三位數(shù)字表示適用的焊接位置：0和1表示適用于各種焊接位置，2表示適用于平焊；第三位和第四位數(shù)字組合起來，表示焊接電流的種類及藥皮類型。

焊條的分類：酸性焊條、堿性焊條。5.焊接工藝：手工電弧焊焊接工藝主要包括以下內(nèi)容：接頭形式、坡口形式及焊接位置。

2．3．1手工電弧焊（續(xù)）6.焊接接頭的組織與性能：焊接接頭由焊縫區(qū)、熔合區(qū)和熱影響區(qū)組成。低碳鋼焊接接頭的組織變化情況如圖2-51所示。

7.焊接應力與變形：焊接變形的基本形式如圖2-52所示。減小焊接應力和變形的措施主要有以下幾種：a.設(shè)計焊接結(jié)構(gòu)時，應盡量減少焊縫數(shù)量，盡可能使焊縫對稱分布，盡量避免焊縫的密集和交叉。B.焊前預熱，焊后緩冷。c.剛性固定法。焊前將焊件加以固定，能使焊件避免變形，但會增加內(nèi)應力。d.反變形法。焊前，朝可能變形的相反方向裝配焊件，以抵消焊接變形。e.選擇合理的焊接順序，如圖2-53所示。F.每焊好一道焊縫，趁熱用小錘輕輕加以敲擊，以降低內(nèi)應力。g.重要的焊件在焊后進行去應力退火。

2．3．2其它焊接方法

1.埋弧焊:埋弧焊是指電弧在焊劑層下燃燒進行焊接的方法。其焊接過程如圖2-54所示。

2.氣體保護焊氣體保護焊是用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護電弧和焊接區(qū)的電弧焊。常用的氣體保護焊有

:（1）氬弧焊

,（2）二氧化碳氣體保護焊。圖2-55,2-56所示

3.氣焊和氣割

（1）氣焊。氣焊是利用氣體火焰作熱源的熔焊方法，最常用的是以氧-乙炔焰作熱源的氧-乙炔焊。（2）氣割。圖2-57,2-58所示

4.電阻焊

電阻焊是焊件組合后通過電極施加壓力，利用電流通過接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱進行焊接的方法。電阻焊可分為點焊、縫焊及對焊。分別見圖2-59,2-60，2-61所示。

5．摩擦焊

摩擦焊的熱能來源于焊接端面的摩擦。其焊接過程如圖2-62所示。

2．3．3金屬的焊接性

1.焊接性的概念：焊接性是指金屬材料對焊接加工的適應性。它主要是指在一定的焊接工藝條件下獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。金屬焊接性的好壞應從以下兩方面進行衡量：其一是接合性能，即在一定焊接工藝條件下，一定的金屬形成焊接缺陷的敏感性；其二是使用性能，即在一定焊接工藝條件下，一定金屬的焊接接頭對使用要求的適應性。

2.鋼的焊接性：鋼材的碳當量越高，焊接性就越差。當CE＜0.4%時，鋼材的焊接性良好，焊接時一般不需預熱。當CE＝0.4%~0.6%時，焊接性較差，需采取預熱、緩冷等工藝措施，以防裂紋產(chǎn)生。當CE＞0.6%后，焊接性差，需采取較高的預熱溫度，嚴格的工藝措施。3.鑄鐵的焊接性：鑄鐵塑性差，脆性大，在焊接過程中易產(chǎn)生裂紋，并且由于碳、硅元素的大量燒損，易產(chǎn)生白口組織及氣孔等缺陷，因此鑄鐵的焊接性差，通常只進行焊補。對于焊后需切削加工的重要鑄件，可在焊前預熱到600~700°C再施焊，稱為熱焊法。

4.常用非鐵金屬的焊接性：鋁、銅及其合金的焊接性差，主要原因是：導熱性大，散熱快，不易焊透；線膨脹系數(shù)大，因此冷卻時的收縮率也大，焊件易變形，易產(chǎn)生裂紋；易產(chǎn)生氣孔；易氧化。非鐵金屬通常采用氬弧焊和氣焊進行焊接。

2.3.4焊接新工藝簡介

1.電子束焊：電子束焊接方法屬于高能密度焊接方法。其特點是焊接時的能量密度大，可以焊出寬度小、深度大的焊縫，熱影響區(qū)以及焊接變形很小。電子束焊在真空中進行，焊縫受到充分保護，能保證焊縫金屬的高純度。2．激光焊：激光焊也屬于高能密度焊接方法，焊接時的能量密度很高，熱影響區(qū)以及焊接變形很小。激光束可以用反射鏡、偏轉(zhuǎn)棱鏡或光導纖維引到一般焊炬難以到達的部位進行焊接，甚至可以透過玻璃進行焊接。3．擴散焊：擴散焊的焊接過程如下：首先使工件緊密接觸，然后在一定的溫度和壓力下保持一段時間，使接觸面之間的原子相互擴散完成焊接。4．等離子弧切割：等離子弧切割目前已經(jīng)成為一種廣泛應用的切割方法，等離子弧是壓縮電弧，電弧經(jīng)過水冷噴嘴孔道，受到機械壓縮、熱收縮與磁收縮效應的作用，弧柱截面減小，電流密度增大，弧內(nèi)電離度提高，成為壓縮電弧，即等離子弧。5．水射流切割：水射流切割是利用高壓水(200～400MPa)噴射工件進行切割的工藝方法。為了提高切割效率，常在水中加入金剛砂作為磨料。

第3章

非金屬材料的成形

3．1塑料的成形與加工

3．1．1塑料的成形方法

塑料工業(yè)主要是由塑料生產(chǎn)和塑料制品生產(chǎn)兩大部分構(gòu)成的。塑料的成形方法很多，目前國內(nèi)外應用較多的有注射成形、擠出成形、壓制成形、吹塑成形、澆鑄成形、滾塑成形等。

1.注射成形：注射成形(見圖3-1)是將粉狀或粒狀的塑料原料經(jīng)料斗裝入料筒，并在其內(nèi)加熱至熔融狀態(tài)，在注射機柱塞或螺桿作用下注入模具，冷卻固化后脫模即得所需形狀的塑料制品的方法。

注射成形工藝包括成形前的準備、注射成形過程和制件成形后的修飾與處理三個階段。注射成形過程：加料

-塑化

-注射

-保壓

-冷卻

-啟模卸件。3．1．1塑料的成形方法（續(xù)）

2.擠出成形：擠出成形(見圖3-2)是將粉狀或粒狀的塑料原料加入擠壓機的料筒中，加熱軟化后，在旋轉(zhuǎn)螺桿的作用下，使塑料受擠前移而通過口模，冷卻后制成等截面連續(xù)制品的方法。

3.壓制成形：壓制成形分為模壓法和層壓法(見圖3-3)，是將粉狀、粒狀的塑料原料(模壓法)或片狀的塑料坯料(層壓法)放入模具中，經(jīng)加熱和加壓而成形為塑料制品的方法。

4.吹塑成形：吹塑成形是利用壓縮空氣將片狀、管狀的熔融塑料坯吹脹并緊貼于模腔內(nèi)壁，冷卻脫模后制得空心制件的方法。

5.澆鑄成形：澆鑄成形(見圖3-5)是將樹脂與添加劑混和加熱至液態(tài)后澆鑄入模具中，冷卻固化后脫模即得制品的方法。

6.滾塑成形：滾塑成形是將定量的粉狀樹脂裝入模具中，通過外加熱源加熱模具，在此同時模具進行緩慢的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，從而使樹脂熔融并借助自身的重力均勻地涂布于整個模具內(nèi)腔表面，最后經(jīng)冷卻脫模后得空制品的方法。

3．1．2塑料的加工方法

塑料的加工是指將成形后的塑料制品進一步進行機械加工、表面修飾及裝配，經(jīng)形成產(chǎn)品的過程。也稱為塑料的二次加工。

1.機械加工：塑料零件的機械加工與金屬的切削加工方法基本相同，如可以車、銑、刨、鉆、擴、鉸、鏜、鋸、銼、攻絲、滾花等。但在切削時，應充分考慮塑料與金屬的性能差異，如塑料的散熱性差、熱膨脹系數(shù)大、彈性大，加工時容易變形、軟化、分層、開裂、崩落等。

2.表面處理：表面處理是指為美化塑料制件或為提高制品表面的耐蝕性、耐磨性及防老化等功能而進行的涂漆、印刷、鍍膜等表面處理過程。3.連接：連接的目的是將簡單的塑料件與其他塑料件、非塑料件連接固定，以構(gòu)成復雜的組件。塑料連接通常有以下四種方法——機械連接、熱熔連接、溶劑粘接、膠接。3．2橡膠的成形加工

橡膠制品的成形過程如圖3-7所示，主要包括生膠的塑煉、膠料的混煉、制品的成形、制品的硫化四個階段。

3．3陶瓷的成形加工

陶瓷的成形加工過程一般包括坯料的制備、制品的成形和制品的干燥與燒制三道工序。

1.坯料的制備：工程陶瓷坯料是用粘土、石英、長石等天然原料，經(jīng)過揀選、破碎、配料、混合、磨細等工序，制成泥團狀、漿狀、粉狀等坯料，為成形作準備。先進陶瓷和金屬陶瓷的坯料制備工序也基本如此，只是一般都采用人工合成的化學原料。

2.制品的成形：陶瓷制品的成形方法主要有可塑成形、注漿成形和壓制成形及固體成形等?？伤艹尚我妶D3-8，3-9示意圖。3.制品的干燥與燒制：制品成形后含有較高的水分，強度較低，在運輸和再加工過程中容易變形或破損，所以必須進行干燥后再進行燒制。常用的干燥方法有熱空氣干燥、輻射干燥、高頻電干燥、微波干燥、紅外線干燥等。3．4復合材料的成形

3．4．1復合材料的成形方法

1。樹脂基復合材料的成形方法：樹脂基復合材料的成形方法很多，除了采用注射、壓制、澆鑄、擠出等類似于塑料成形的方法外，常用的主要有手糊成形法、噴射成形法、纖維纏繞成形法等。

2.金屬基復合材料的成形方法：金屬基復合材料的成形比樹脂基復合材料要困難得多。目前比較常用的成形方法有擠壓成形法、旋壓成形法、模鍛成形法、粉末冶金法、爆炸成形法等。

3.陶瓷基復合材料的成形方法：陶瓷基復合材料的成形除采用前述的陶瓷成形方法以外，還可采用熱壓燒結(jié)成形、電泳沉