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1、汽车机械基础汽车机械基础第第1 1章章 汽车常用材料汽车常用材料金属材料的性能金属材料的性能 1.1常用工程材料常用工程材料 1.2钢的常用热处理钢的常用热处理 1.3【学习目标】【学习目标】1了解工程材料的主要性能类型及应用特了解工程材料的主要性能类型及应用特点点2掌握金属材料的力学性能特点，了解金掌握金属材料的力学性能特点，了解金属材料的工艺性能属材料的工艺性能3掌握测定材料硬度的类型及方法掌握测定材料硬度的类型及方法4了解常用金属材料及非金属材料的机械了解常用金属材料及非金属材料的机械性能性能5了解各种钢热处理方法的应用特点了解各种钢热处理方法的应用特点1.1 1.1 金属材料的性能金属
2、材料的性能1.1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能 力学性能的主要指标是强度、塑性、硬力学性能的主要指标是强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等。度、冲击韧性和疲劳强度等。 上述指标既是选材的重要依据，又是控上述指标既是选材的重要依据，又是控制、检验材料质量的重要参数。制、检验材料质量的重要参数。 拉伸试验是测定静态力学性能指标的常拉伸试验是测定静态力学性能指标的常用方法。用方法。 图图1-1所示为低碳钢的拉伸曲线，图中所示为低碳钢的拉伸曲线，图中的纵坐标表示载荷的纵坐标表示载荷F，横坐标表示变形量，横坐标表示变形量 l。 通过拉伸曲线可测定材料的强度与塑性。通过拉伸曲线可测定材料的强
3、度与塑性。图图1-1 1-1 低碳钢拉伸曲线低碳钢拉伸曲线1强度强度 强度是材料在载荷（外力）作用下抵强度是材料在载荷（外力）作用下抵抗塑性变形和破坏的能力。抗塑性变形和破坏的能力。 抵抗外力的能力越大，则强度越高。抵抗外力的能力越大，则强度越高。（1）屈服极限）屈服极限 由图由图1-1可知，当载荷增加到可知，当载荷增加到Fs时，在时，在不再继续增加载荷的情况下，试样仍能继不再继续增加载荷的情况下，试样仍能继续伸长，这种现象称为屈服。续伸长，这种现象称为屈服。 将开始发生屈服现象时的应力，也即将开始发生屈服现象时的应力，也即开始出现塑性变形时的应力，叫做屈服极开始出现塑性变形时的应力，叫做屈服
4、极限（限（s）。）。（1-11-1）（2）强度极限）强度极限 当载荷超过当载荷超过Fs以后，试样将继续变形。以后，试样将继续变形。 载荷达到最大值后，试样产生缩颈，载荷达到最大值后，试样产生缩颈，有效截面急剧减小，直至断裂。有效截面急剧减小，直至断裂。 强度极限是试样在断裂前所能承受的强度极限是试样在断裂前所能承受的最大应力，用最大应力，用b表示。表示。2塑性塑性 塑性是材料断裂前发生不可逆永久变塑性是材料断裂前发生不可逆永久变形的能力。形的能力。 材料断裂前的塑性变形愈大，表示它材料断裂前的塑性变形愈大，表示它的塑性愈好，反之则表示其塑性差。的塑性愈好，反之则表示其塑性差。 常用的塑性指标是
5、断后伸长率和断面常用的塑性指标是断后伸长率和断面收缩率。收缩率。（1）断后伸长率）断后伸长率（2）断面收缩率）断面收缩率硬度硬度 硬度是指金属材料抵抗局部变形，特硬度是指金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划伤的能力。别是塑性变形、压痕或划伤的能力。 因此硬度也可以看作是材料对局部塑因此硬度也可以看作是材料对局部塑性变形的抗力。性变形的抗力。 硬度是衡量材料性能的一个综合的工硬度是衡量材料性能的一个综合的工程量或技术量。程量或技术量。 通常材料硬度越高，耐磨性越好，强通常材料硬度越高，耐磨性越好，强度也越高。度也越高。 测定硬度的方法很多，常用的有布氏测定硬度的方法很多，常用的有布氏硬
6、度测试法、洛氏硬度测试法和维氏硬度硬度测试法、洛氏硬度测试法和维氏硬度测试法。测试法。4冲击韧性冲击韧性 冲击韧性是指金属材料在冲击载荷的冲击韧性是指金属材料在冲击载荷的作用下折断时吸收变形能量的能力，常用作用下折断时吸收变形能量的能力，常用冲击吸取功或冲击韧度来表示。冲击吸取功或冲击韧度来表示。5疲劳强度疲劳强度 疲劳是指在循环应力和应变作用下，在疲劳是指在循环应力和应变作用下，在一处或几处产生局部永久性累积损伤，经一一处或几处产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然产生断裂的过定循环次数后产生裂纹或突然产生断裂的过程。程。 这种破坏称为疲劳破坏（或疲劳断裂）。这种破坏称为疲劳
7、破坏（或疲劳断裂）。 金属的疲劳破坏与很多因素有关，人金属的疲劳破坏与很多因素有关，人们可通过改善零件的结构形状避免应力集们可通过改善零件的结构形状避免应力集中，以及改善表面粗糙度、进行表面热处中，以及改善表面粗糙度、进行表面热处理和表面强化处理来提高金属材料的疲劳理和表面强化处理来提高金属材料的疲劳强度。强度。1.1.2 金属材料的物理性能金属材料的物理性能 金属材料的物理性能指金属材料的熔金属材料的物理性能指金属材料的熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性和点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性和耐磨耐磨 性等。性等。1熔点熔点2导热性导热性3导电性导电性4热膨胀性热膨胀性5磁性磁性6耐磨性耐磨
8、性1.1.3 金属材料的化学性能金属材料的化学性能 金属材料在室温或高温下，抵抗介质金属材料在室温或高温下，抵抗介质对它化学浸蚀的能力，称为金属材料的化对它化学浸蚀的能力，称为金属材料的化学性能。学性能。 金属材料的化学性能一般包括抗氧化金属材料的化学性能一般包括抗氧化性和抗腐蚀性等。性和抗腐蚀性等。 所谓抗氧化性，是指金属材料在高温时所谓抗氧化性，是指金属材料在高温时抵抗氧化性气氛腐蚀作用的能力。抵抗氧化性气氛腐蚀作用的能力。 金属材料抵抗各种介质（大气、酸、碱、金属材料抵抗各种介质（大气、酸、碱、盐）浸蚀的能力称为抗腐蚀性。盐）浸蚀的能力称为抗腐蚀性。1.1.4 金属材料的工艺性能金属材料
9、的工艺性能 金属材料的工艺性能是指金属材料所金属材料的工艺性能是指金属材料所具有的能够适应各种加工工艺要求的能力。具有的能够适应各种加工工艺要求的能力。 它是力学、物理、化学性能的综合表它是力学、物理、化学性能的综合表现，包括铸造性、锻造性、焊接性、切削现，包括铸造性、锻造性、焊接性、切削加工性和热处理性等。加工性和热处理性等。1铸造性铸造性2锻造性锻造性3焊接性焊接性4切削加工性切削加工性1.2 1.2 常用工程材料常用工程材料 各类机电产品，大多是由种类繁多、各类机电产品，大多是由种类繁多、性能各异的工程材料通过加工制成的零件性能各异的工程材料通过加工制成的零件构成的。构成的。 工程材料按
10、照化学元素成分可分为金工程材料按照化学元素成分可分为金属材料和非金属材料两种，其中金属材料属材料和非金属材料两种，其中金属材料是工程中应用最广泛的。是工程中应用最广泛的。1.2.1 黑色金属材料黑色金属材料 通常，工业上对铁、铬和锰及这三种金通常，工业上对铁、铬和锰及这三种金属的合金尤其是铁碳合金称为黑色金属。属的合金尤其是铁碳合金称为黑色金属。 除这三种金属（合金）以外的金属（合除这三种金属（合金）以外的金属（合金）称为有色金属。金）称为有色金属。1铸铁铸铁 铸铁是含碳质量分数大于铸铁是含碳质量分数大于2.06%的铁的铁碳合金。碳合金。 根据碳在铸铁中存在形态的不同，铸根据碳在铸铁中存在形态
11、的不同，铸铁可分为下列几种。铁可分为下列几种。（1）白口铸铁）白口铸铁（2）灰铸铁）灰铸铁 表表1-1所示为常用灰铸铁的牌号、力学所示为常用灰铸铁的牌号、力学性能及应用。性能及应用。类别牌号牌号铸铁壁厚壁厚/mm/mm抗拉抗拉强强度度（ b b）/MPa/MPa硬度硬度/HBS/HBS用用 途途 举 例例铁素体素体灰灰铸铁HT100HT1002.52.51010130130110110166166低低载荷和不重要的零件，如盖、外罩、手荷和不重要的零件，如盖、外罩、手轮、支架、底、支架、底板、手柄等板、手柄等10102020100100939314014020203030909087871311
12、313030505080808282122122铁素体素体珠光体珠光体灰灰铸铁HT150HT1502.52.51010175175137137205205承受中等承受中等应力的力的铸件，如普通机床的支柱、底座、件，如普通机床的支柱、底座、齿轮箱、刀架、床身、箱、刀架、床身、轴承座、工作台、承座、工作台、带轮、泵壳、壳、阀体、体、法法兰、管路及一般工作条件的零件、管路及一般工作条件的零件101020201451451191191791792020303013013011011016616630305050120120105105157157珠光体珠光体灰灰铸铁HT200HT2002.52.510
13、10220220157157236236承受承受较大大应力和要求一定气密性或耐力和要求一定气密性或耐蚀性的性的较重要重要铸件，件，如汽缸、如汽缸、齿轮、机座、机床床身、立柱、汽缸体、汽缸、机座、机床床身、立柱、汽缸体、汽缸盖、活塞、制盖、活塞、制动轮、泵体、体、阀体、化工容器等体、化工容器等101020201951951481482222222020303017017013413420020030305050160160129129192192HT250HT2504.04.0101027027017517526226210102020240240164164247247202030302202
14、2015715723623630305050200200150150225225孕育孕育铸铁HT300HT30010102020209209182182272272承受高的承受高的应力，要求耐磨、高气密性的重要力，要求耐磨、高气密性的重要铸件，如剪件，如剪床、床、压力机、自力机、自动机床和重型机床床身、机座、机架、机床和重型机床床身、机座、机架、齿轮、凸、凸轮、衬套、大型套、大型发动机曲机曲轴、汽缸体、缸套、汽缸体、缸套、高高压油缸、水缸、油缸、水缸、泵体、体、阀体等体等2020303025025016816825125130305050230230161161241241HT350HT350
15、101020203403401991992982982020303029029018218227227230305050260260171171257257表表1-1 1-1 常用灰铸铁的牌号、力学性能及应用（部分摘自常用灰铸铁的牌号、力学性能及应用（部分摘自GB/T 94391988GB/T 94391988）（3）球墨铸铁）球墨铸铁 表表1-2所示为常用球墨铸铁的牌号、力所示为常用球墨铸铁的牌号、力学性能及应用。学性能及应用。（4）可锻铸铁）可锻铸铁基本基本类型型牌号牌号力学性能力学性能用用 途途 举 例例 b b/MPa/MPa 0.20.2/MPa/MPa /%/%HBSHBS不小于不
16、小于铁素体素体QT40018QT400184004002502501818130130180180农机具犁机具犁铧、犁柱；汽、犁柱；汽车拖拉机拖拉机轮毂、离合器壳、离合器壳、差速器壳、差速器壳、拨叉；叉；阀体、体、阀盖、汽缸；盖、汽缸；铁路路垫板、板、电动机壳、机壳、飞轮壳等壳等QT40015QT400154004002502501515130130180180QT45010QT450104504503103101010160160210210铁素体素体+ +珠光体珠光体QT5007QT50075005003203207 7170170230230内燃机油内燃机油泵齿轮；铁路机路机车轴瓦、机器
17、座架；瓦、机器座架；传动轴、飞轮、电动机等机等珠光体珠光体+铁素体素体QT6003QT60036006003703703 3190190270270柴油机柴油机/ /汽油机曲汽油机曲轴、凸、凸轮轴、汽缸套、汽缸套、连杆；部分杆；部分磨床、磨床、铣床、床、车床主床主轴；农机具脱粒机机具脱粒机齿条、条、负荷荷齿轮；起重机；起重机滚轮；小型；小型水水轮机主机主轴等等珠光体珠光体QT7002QT70027007004204202 2225225305305珠光体或回火珠光体或回火组织QT8002QT80028008004804802 2245245335335贝氏体氏体+回火回火马氏体氏体QT9002
18、QT90029009006006002 2280280360360内燃机曲内燃机曲轴、凸、凸轮轴；汽；汽车螺旋螺旋齿轮、转向向轴；拖；拖拉机减速拉机减速齿轮；农机犁机犁铧等等表表1-2 1-2 常用球墨铸铁的牌号、力学性能及应用（部分摘自常用球墨铸铁的牌号、力学性能及应用（部分摘自GB/T 13481988GB/T 13481988）2碳素钢碳素钢 通常把含碳质量分数在通常把含碳质量分数在2.11%以下的以下的铁碳合金称为钢。铁碳合金称为钢。 碳素钢一般可按含碳质量分数、质量碳素钢一般可按含碳质量分数、质量和用途三种情况来分类。和用途三种情况来分类。 按含碳质量分数，碳素钢分为低碳钢、按含碳质
19、量分数，碳素钢分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。中碳钢和高碳钢。低碳钢低碳钢含碳质量分数含碳质量分数0.25%。中碳钢中碳钢0.25%含碳质量分数含碳质量分数0.6%。高碳钢高碳钢含碳质量分数含碳质量分数0.6%。 按钢的质量，即主要根据钢中有害杂质按钢的质量，即主要根据钢中有害杂质（硫、磷）的含量可分为普通碳素钢、优质（硫、磷）的含量可分为普通碳素钢、优质碳素钢和高级优质碳素钢。碳素钢和高级优质碳素钢。普通碳素钢普通碳素钢含硫质量分数含硫质量分数0.055%，含磷，含磷质量分数质量分数0.045%。优质碳素钢优质碳素钢含硫质量分数含硫质量分数0.045%，含磷，含磷质量分数质量分数0.040%。高
20、级优质碳素钢高级优质碳素钢含硫质量分数含硫质量分数0.03%，含磷质量分数含磷质量分数0.035%。 按用途碳素钢可分为碳素结构钢和碳按用途碳素钢可分为碳素结构钢和碳素工具钢。素工具钢。 表表1-3所示为普通碳素结构钢的力学性所示为普通碳素结构钢的力学性能和应用举例。能和应用举例。钢号号质量等量等级 /MPa /MPa b b/MPa/MPa s s/%/%应用用举例例钢材厚度（直径）材厚度（直径）/mm/mm钢材厚度（直径）材厚度（直径）/mm/mm161616164040404060606060100100161616164040404060606060100100不小于不小于不小于不小于
21、Q Q195195（195195）（185185）31531539039033333232塑性好，有一塑性好，有一定的定的强强度，用度，用于制造受力不于制造受力不大的零件。如大的零件。如螺螺钉、螺母、螺母、垫圈等，以及圈等，以及焊接件、冲接件、冲压件及件及桥梁建筑梁建筑等金属等金属结构件构件Q Q215215A AB B2152152052051951951851853353354104103131303029292828Q Q235235A AB BC CD D2352352252252152152052053753754604603636252524242323 Q Q255255A AB
22、 B2552552452452352352252254104105105102424232322222121强强度度较高，用高，用于制造承受中于制造承受中等等载荷的零件。荷的零件。如小如小轴、销子、子、连杆、杆、农机零机零件等件等Q Q2752752752752652652552552452454904906106102020191918181717表表1-31-3 普通碳素结构钢的力学性能和应用举例普通碳素结构钢的力学性能和应用举例 表表1-4所示为优质碳素结构钢的化学成所示为优质碳素结构钢的化学成分、力学性能和用途。分、力学性能和用途。钢号号化学成分化学成分/%/%力力 学学 性性 能能应
23、 用用 举 例例C CSiSiMnMnP PS S b b/MPa/MPa s s/MPa/MPa s s/%/% /%/%A AK K/J/J不不 小小 于于08F08F0.050.050.110.110.030.030.250.250.500.500.0350.0350.0350.03529529517517535356060受力不大受力不大但要求高但要求高韧性的冲性的冲压件、件、焊接件、接件、紧固件，如螺固件，如螺栓、螺母、栓、螺母、垫圈等圈等渗碳淬火渗碳淬火后可制造要后可制造要求求强强度不高度不高的受磨零件，的受磨零件，如凸如凸轮、滑、滑块、活塞、活塞销等等10F10F0.070.07
24、0.140.140.070.070.250.250.500.500.0350.0350.0350.0353153151851853333555515F15F0.120.120.190.190.070.070.250.250.500.500.0350.0350.0350.0353553552052052929555508080.050.050.120.120.170.170.370.370.350.350.650.650.0350.0350.0350.0353253251951953333606010100.070.070.140.140.170.170.370.370.350.350.650.
25、650.0350.0350.0350.0353353352052053131555515150.120.120.190.190.170.170.370.370.350.350.650.650.0350.0350.0350.0353753752252252727555520200.170.170.240.240.170.170.370.370.350.350.650.650.0350.0350.0350.0354104102452452525555525250.220.220.300.300.170.170.370.370.500.500.800.800.0350.0350.0350.03545
26、0450275275232350507171表表1-41-4 优质碳素结构钢的化学成分、力学性能和用途优质碳素结构钢的化学成分、力学性能和用途钢号号化学成分化学成分/%/%力力 学学 性性 能能应 用用 举 例例C CSiSiMnMnP PS S b b/MPa/MPa s s/MPa/MPa s s/%/% /%/%A AK K/J/J不不 小小 于于30300.270.270.350.350.170.170.370.370.500.500.800.800.0350.0350.0350.035490490295295212150506363载荷荷较大的大的零件，如零件，如连杆、曲杆、曲轴、主
27、主轴、活塞、活塞销、表面淬、表面淬火火齿轮、凸、凸 轮等等35350.320.320.400.400.170.170.370.370.500.500.800.800.0350.0350.0350.03553053031531520204545555540400.370.370.450.450.170.170.370.370.500.500.800.800.0350.0350.0350.03557057033533519194545474745450.420.420.500.500.170.170.370.370.500.500.800.800.0350.0350.0350.0356006003
28、5535516164040393950500.470.470.550.550.170.170.370.370.500.500.800.800.0350.0350.0350.03563063037537514144040313155550.520.520.600.600.170.170.370.370.500.500.800.800.0350.0350.0350.0356456453853851313454560600.570.570.650.650.170.170.370.370.500.500.800.800.0350.0350.0350.03567567540040012123535要求要
29、求弹性极性极限或限或强强度度较高的零件，高的零件，如如轧辊、弹簧、簧、钢丝绳、偏心偏心轮等等65650.620.620.700.700.170.170.370.370.500.500.800.800.0350.0350.0350.0356956954104101010303070700.670.670750750.170.170.370.370.500.500.800.800.0350.0350.0350.0357157154204209 9303075750.720.720.800.800.170.170.370.370.500.500.800.800.0350.0350.0350.0351
30、08010808808807 7303080800.770.770.850.850.170.170.370.370.500.500.800.800.0350.0350.0350.035108010809309306 63030续表续表 钢号号化学成分化学成分/%/%力力 学学 性性 能能应用用举例例C CSiSiMnMnP PS S b b/MPa/MPa s s/MPa/MPa s s/%/% /%/%A AK K/J/J不不 小小 于于85850.820.820.900.900.170.170.370.370.500.500.800.800.0350.0350.0350.035113011
31、309809806 6303015Mn15Mn0.120.120.190.190.170.170.370.370.700.701.001.000.0350.0350.0350.03541041024524526265555应用范用范围和普通含和普通含锰量的量的优质碳素碳素结构构钢相同相同20Mn20Mn0.170.170.240.240.170.170.370.370.700.701.001.000.0350.0350.0350.0354504502752752424505025Mn25Mn0.220.220.300.300.170.170.370.370.700.701.001.000.03
32、50.0350.0350.03549049029529522225050717130Mn30Mn0.270.270.350.350.170.170.370.370.700.701.001.000.0350.0350.0350.03554054031531520204545636335Mn35Mn0.320.320.400.400.170.170.370.370.700.701.001.000.0350.0350.0350.03556056033533519194545555540Mn40Mn0.370.370.450.450.170.170.370.370.700.701.001.000.03
33、50.0350.0350.03559059035535517174545474745Mn45Mn0.420.420.500.500.170.170.370.370.700.701.001.000.0350.0350.0350.03562062037537515154040393950Mn50Mn0.480.480.560.560.170.170.370.370.700.701.001.000.0350.0350.0350.03564564539039013134040313160Mn60Mn0.570.570.650.650.170.170.370.370.700.701.001.000.03
34、50.0350.0350.0356956954104101111353565Mn65Mn0.620.620.700.700.170.170.370.370.700.701.001.000.0350.0350.0350.0357357354304309 9303070Mn70Mn0.670.670.750.750.170.170.370.370.700.701.001.000.0350.0350.0350.0357857854504508 83030续表续表注：表中数据摘自国家标准注：表中数据摘自国家标准GB/T 6991988GB/T 6991988。3合金钢合金钢 为了提高钢的性能，有意识地
35、在碳素为了提高钢的性能，有意识地在碳素钢中加入一定量的合金元素（如硅、锰、钢中加入一定量的合金元素（如硅、锰、铬、镍、钼、钒、钛等），即可炼成合金铬、镍、钼、钒、钛等），即可炼成合金钢。钢。 由于合金元素的加入，细化了钢的晶由于合金元素的加入，细化了钢的晶粒，提高了钢的综合力学性能和其热硬性、粒，提高了钢的综合力学性能和其热硬性、淬透性。淬透性。 合金钢按用途一般可分为合金结构钢、合金钢按用途一般可分为合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢三类。合金工具钢和特殊性能钢三类。1.2.2 有色金属材料有色金属材料 工业生产中通常称钢铁为黑色金属，而工业生产中通常称钢铁为黑色金属，而称铜、铝、镁、铅、轴
36、承合金等及其合金为称铜、铝、镁、铅、轴承合金等及其合金为有色金属。有色金属。 由于有色金属具有某些特殊的性能，如由于有色金属具有某些特殊的性能，如良好的导热性、导电性及耐腐蚀性，已成为良好的导热性、导电性及耐腐蚀性，已成为现代工业技术中不可缺少的重要材料。现代工业技术中不可缺少的重要材料。1铜与铜合金铜与铜合金（1）纯铜）纯铜（2）黄铜）黄铜（3）青铜）青铜2铝及铝合金铝及铝合金3轴承合金轴承合金 轴承合金是用来制造滑动轴承的特定轴承合金是用来制造滑动轴承的特定材料。材料。 对轴承合金的要求是摩擦系数小、耐对轴承合金的要求是摩擦系数小、耐磨性好、抗压强度高、导热性好等。磨性好、抗压强度高、导热
37、性好等。1.2.3 非金属材料非金属材料 非金属材料通常指以无机物为主体的非金属材料通常指以无机物为主体的玻璃、陶瓷、石墨、岩石和以有机物为主玻璃、陶瓷、石墨、岩石和以有机物为主体的木材、塑料、橡胶等一类材料。体的木材、塑料、橡胶等一类材料。1塑料塑料 按受热后所表现性能的不同，塑料可按受热后所表现性能的不同，塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。 常用的工程塑料有以下几种。常用的工程塑料有以下几种。（1）ABS塑料塑料（2）聚酰胺）聚酰胺（3）酚醛塑料）酚醛塑料（4）氨基塑料）氨基塑料（5）环氧树脂）环氧树脂（6）有机玻璃）有机玻璃2橡胶橡胶 橡胶是一种天
38、然的或人工合成的高聚橡胶是一种天然的或人工合成的高聚物的弹性体。物的弹性体。3陶瓷陶瓷 陶瓷硬度高、抗压强度大、耐高温、抗陶瓷硬度高、抗压强度大、耐高温、抗氧化、耐磨损和耐腐蚀，但质脆、韧性差，氧化、耐磨损和耐腐蚀，但质脆、韧性差，不能承受冲击，抗急冷、急热性能差，易碎不能承受冲击，抗急冷、急热性能差，易碎裂。裂。4复合材料复合材料 复合材料是由两种或两种以上不同化复合材料是由两种或两种以上不同化学性质或不同组织结构的材料，复合材料学性质或不同组织结构的材料，复合材料按增强材料的类型可分为以下四大类。按增强材料的类型可分为以下四大类。 纤维增强复合材料，如玻璃纤维、碳纤纤维增强复合材料，如玻璃
39、纤维、碳纤维、硼纤维和碳化硅纤维等。维、硼纤维和碳化硅纤维等。 颗粒增强复合材料，如陶瓷粒与金属复颗粒增强复合材料，如陶瓷粒与金属复合、金属粒与塑料复合等。合、金属粒与塑料复合等。 叠层复合材料，如双金属复合、多层板叠层复合材料，如双金属复合、多层板复合等。复合等。 夹层结构复合材料，如夹层内填充蜂窝夹层结构复合材料，如夹层内填充蜂窝结构或填充泡沫塑料，具有质轻、刚性大结构或填充泡沫塑料，具有质轻、刚性大的特性等。的特性等。1.3 1.3 钢的常用热处理钢的常用热处理 钢的热处理是将固态钢通过不同方式的钢的热处理是将固态钢通过不同方式的加热、保温和冷却，来改变钢的内部组织结加热、保温和冷却，来
40、改变钢的内部组织结构，从而改善钢的性能的一种工艺方法。构，从而改善钢的性能的一种工艺方法。 根据热处理目的和工艺方法的不同，热根据热处理目的和工艺方法的不同，热处理一般可分为整体热处理、表面热处理和处理一般可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理。化学热处理。整体热处理（普通热处理），如退火、整体热处理（普通热处理），如退火、正火、淬火、回火等。正火、淬火、回火等。表面热处理，如火焰加热表面淬火、感表面热处理，如火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火和其他表面热处理。应加热表面淬火和其他表面热处理。化学热处理，包括渗碳、渗氮、碳氮共化学热处理，包括渗碳、渗氮、碳氮共渗（氰化）和其他化学热处理。渗（
41、氰化）和其他化学热处理。 根据热处理的作用可分为最终热处理根据热处理的作用可分为最终热处理和预备热处理。和预备热处理。最终热处理，其作用是使钢件得到使用最终热处理，其作用是使钢件得到使用要求的性能，如淬火、回火、表面淬火等。要求的性能，如淬火、回火、表面淬火等。预备热处理，其作用是消除加工（锻、预备热处理，其作用是消除加工（锻、轧、铸、焊等）所造成的某些缺陷，或为轧、铸、焊等）所造成的某些缺陷，或为以后的切削加工和最终热处理作好准备。以后的切削加工和最终热处理作好准备。1.3.1 整体热处理整体热处理1退火退火（1）完全退火）完全退火（2）球化退火）球化退火（3）去应力退火）去应力退火2正火正
42、火3淬火淬火 淬火是将工件加热到临界温度以上的某淬火是将工件加热到临界温度以上的某一温度，保温一定时间后，然后在水、盐水一温度，保温一定时间后，然后在水、盐水或油中急剧冷却的一种热处理工艺。或油中急剧冷却的一种热处理工艺。 淬火的目的是提高钢的硬度和耐磨性。淬火的目的是提高钢的硬度和耐磨性。4回火回火 回火是把淬火后的工件重新加热到临界回火是把淬火后的工件重新加热到临界温度以下的某一温度，保温后再以适当冷却温度以下的某一温度，保温后再以适当冷却速度冷却到室温的一种热处理工艺。速度冷却到室温的一种热处理工艺。 回火的目的是稳定组织和尺寸，降低脆回火的目的是稳定组织和尺寸，降低脆性，消除内应力，调
43、整硬度，提高韧性，以性，消除内应力，调整硬度，提高韧性，以获得优良的力学性能和使用性能。获得优良的力学性能和使用性能。 回火总是在淬火后进行，通常是热处回火总是在淬火后进行，通常是热处理的最后工序。理的最后工序。（1）低温回火）低温回火（2）中温回火）中温回火（3）高温回火）高温回火1.3.2 表面热处理表面热处理 表面热处理是对工件表面进行强化的表面热处理是对工件表面进行强化的金属热处理工艺。金属热处理工艺。 它不改变零件心部的组织和性能，广它不改变零件心部的组织和性能，广泛用于既要求表层具有高的耐磨性、抗疲泛用于既要求表层具有高的耐磨性、抗疲劳强度和较大的冲击载荷，又要求整体具劳强度和较大的冲击载荷，又要求整体具有良好的塑性和韧性的零件，如曲轴、凸有良好的塑性和韧性的零件，如曲轴、凸轮轴、传动齿轮等。轮轴、传动齿轮等。 表面热处理可分为表面淬火和化学热表面热处理可分为表面淬火和化学热处理两大类。处理两大类。1表面淬火表面淬火2化学热处理化学热处理
