機(jī)械制造基礎(chǔ)學(xué)習(xí)總結(jié)超詳細(xì)版

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機(jī)械制造基礎(chǔ)學(xué)習(xí)總結(jié)（超詳細(xì)版）

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機(jī)械制造基礎(chǔ)學(xué)習(xí)總結(jié)（超詳細(xì)版）

　　08材料工程班0806386078郭明明

　　機(jī)械是人類進(jìn)行生產(chǎn)和生活的主要?jiǎng)趧?dòng)工具。在現(xiàn)代社會(huì)，人們運(yùn)用這種類型的機(jī)械，以改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們也運(yùn)用越來越多的機(jī)械，以提高自身的生活質(zhì)量，可以說，國民經(jīng)濟(jì)各部門及人類自身生活中使用機(jī)械的程度，是整個(gè)社會(huì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。

　　通過本學(xué)期對機(jī)械制造基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，尤其是在趙老師的細(xì)心講解和教導(dǎo)下，我不僅系統(tǒng)的掌握了機(jī)械知道的基本理論知識，也學(xué)會(huì)了部分的應(yīng)用技術(shù)。現(xiàn)總結(jié)如下：

　　機(jī)械工程材料篇

　　1金屬材料的性能

　　在現(xiàn)代工業(yè)中，金屬材料是工程材料的核心。金屬材料有兩大類性能：一類是使用性能，包括力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能，它反映了金屬材料在使用過程中所顯示出來的特性;另一類是工藝性能，包括鑄造性、鍛造性、焊接性以及切削加工性，它反映金屬材料在制造加工過程中成型能力的各種特性。

　　1.1金屬的力學(xué)性能

　　金屬的力學(xué)性能是指材料在各種載荷(靜載荷、沖擊載荷、疲勞載荷等)作用下表現(xiàn)出來的抵抗變形和破壞的能力。常用的力學(xué)性能指標(biāo)有：強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性和疲勞極限等。

　　強(qiáng)度是指金屬材料在載荷作用下所表現(xiàn)出來的抵抗變形或斷裂的能力。金屬材料的強(qiáng)度是用應(yīng)力來度量的，即單位截面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力，用表示。常用的強(qiáng)度指標(biāo)有屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。

　　(1)屈服強(qiáng)度

　　s材料產(chǎn)生屈服時(shí)的最小應(yīng)力，單位MPa。

　　s=Fs/A0

　　式中Fs屈服時(shí)的最小載荷(N);A0試樣原始截面積(mm2).(2)抗拉強(qiáng)度單位MPa

　　bb表示材料抵抗均勻塑性變形的最大能力，故又稱強(qiáng)度極限。

　　=Fb/A0

　　試中Fb試樣斷裂前所承受的最大載荷(N)。

　　塑性是指金屬材料在載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不斷裂的能力，塑性指標(biāo)也是通過拉伸試驗(yàn)測定的。常用的指標(biāo)有兩個(gè)：(1)斷后伸長率：(L1L0)/L0100%

　　式中L0、L1分別為試樣原始標(biāo)距和被拉斷后的標(biāo)距(mm)。(2)斷面收縮率：(S0S1)/S0100%

　　式中S0、S1分別為試樣原始截面積和斷裂后縮頸處的最小截面積(mm2)。

　　、數(shù)值愈大，表明材料的塑性愈好。通常，依據(jù)斷后伸長率是否達(dá)到5%，作為

　　劃分為塑性材料和脆性材料的判據(jù)。

　　硬度是表征材料表面局部體積內(nèi)抵抗其它物體壓入時(shí)變形的能力。通常材料的強(qiáng)度越高，硬度也越高，耐磨性也越好。常用硬度指標(biāo)有：布氏硬度(HB)洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)和維氏硬度(HV)等

　　韌性是指材料斷裂前吸收的變形能量。韌性的常用指標(biāo)為沖擊韌度。

　　沖擊韌度ak(ak=Ak/Fk)指在沖擊載荷作用下，材料抵抗沖擊力的作用而不被破壞的能力，是材料強(qiáng)度和塑性的綜合表現(xiàn)。

　　疲勞極限是指許多機(jī)械零件在交變載荷作用下，雖然零件所受應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料的屈服點(diǎn)，但在長期使用中往往會(huì)突然發(fā)生斷裂。

　　1.2物理性能和化學(xué)性能

　　金屬材料固有的一些性能稱為物理性能，主要包括密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、熱膨脹、磁性等。

　　金屬材料的化學(xué)性能是指金屬與周圍介質(zhì)接觸時(shí)，抵抗抵抗發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)的性能。包括耐腐蝕性和抗氧化性。

　　1.3金屬材料的工藝性能

　　金屬材料的工藝性能是指材料在各種加工條件下形成能力的性能，如金屬材料的鑄造性能、焊接性能、鍛造性能、切削加工性能、沖壓性能、熱處理工藝性等。材料的工藝性能的好壞，決定著其加工成型的難易程度，直接影響到制造零件的工藝方法、質(zhì)量和制造成本。

　　2金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶

　　金屬材料的各種性能，尤其是力學(xué)性能與其微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。物質(zhì)的聚集狀態(tài)分為氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)，大多數(shù)金屬材料都能用液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，并且是在固態(tài)下使用的。

　　2.1晶體結(jié)構(gòu)：指在晶體內(nèi)部，原子、離子或原子集團(tuán)規(guī)則排列的方式。晶體結(jié)構(gòu)不同，其性能往往相差很大。在研究晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，通常以晶胞作為代表來考查。晶體結(jié)構(gòu)與材料性能：(一般規(guī)律)面心立方的金屬塑性最好，體心立方次之，密排六方的金屬較差。

　　2.2晶體缺陷：實(shí)際晶體中排列不規(guī)則的區(qū)域稱為晶體缺陷，按空間尺寸分為三種：點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷。

　　2.3金屬的結(jié)晶：是指液態(tài)金屬凝固成固態(tài)金屬晶體的過程。液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：“近程有序，遠(yuǎn)程無序”。金屬的結(jié)晶過程包括晶核的形成和長大兩個(gè)基本過程。形核方式：自發(fā)形核和非自發(fā)形核。常用控制晶粒度的方法有：控制過冷度、變質(zhì)處理、附加振動(dòng)等。3鋼的熱處理

　　鋼的熱處理是指把鋼在固態(tài)下加熱到一定的溫度，進(jìn)行必要的保溫，并以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s到室溫，以改變鋼的內(nèi)部組織，從而得到所需性能的工藝方法。熱處理是強(qiáng)化金屬材料、提高產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命的重要途徑之一。熱處理方法雖然很多，但都是由加熱、保溫和冷卻三個(gè)階段組成的。

　　3.1熱處理按工藝方法不同可分為：整體熱處理、表面熱處理和化學(xué)熱處理。熱處理的第一步就是把鋼的原始組織加熱，使其轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，奧氏體的形成分為四個(gè)階段：晶核的形成、晶核的長大及滲碳體的溶解、奧氏體成分的均勻化;控制奧氏體晶粒長大的措施：合理選擇加熱溫度和保溫時(shí)間、選用含有合金元素的鋼。

　　3.2根據(jù)加熱及冷卻的方法不同，獲得金屬材料的組織及性能也不同，熱處理可分為退火、正火、淬火和回火四種。

　　退火是將鋼加熱到一定溫度并保溫一段時(shí)間，然后使它慢慢冷卻，稱為退火。鋼的退火是將鋼加熱到發(fā)生相變或部分相變的溫度，經(jīng)過保溫后緩慢冷卻的熱處理方法。退火的目的，是為了消除組織缺陷，改善組織使成分均勻化以及細(xì)化晶粒，提高鋼的力學(xué)性能，減少殘余應(yīng)力;同時(shí)可降低硬度，提高塑性和韌性，改善切削加工性能。所以退火既為了消除和改善前道工序遺留的組織缺陷和內(nèi)應(yīng)力，又為后續(xù)工序作好準(zhǔn)備，故退火是屬于半成品熱處理，又稱預(yù)先熱處理。根據(jù)鋼的化學(xué)成分和退火目的不同，退火常分為：完全退火、球化退火、去應(yīng)力退火、擴(kuò)散退火和再結(jié)晶退火等。

　　正火是將鋼加熱到臨界溫度以上，使鋼全部轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻膴W氏體，然后在空氣中自然冷卻的熱處理方法。它能消除過共析鋼的網(wǎng)狀滲碳體，對于亞共析鋼正火可細(xì)化晶格，提高綜合力學(xué)性能，對要求不高的零件用正火代替退火工藝是比較經(jīng)濟(jì)的。

　　淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時(shí)間，然后很快放入淬火劑中，使其溫度驟然降低，以大于臨界冷卻速度的速度急速冷卻，而獲得以馬氏體為主的不平衡組織的熱處理方法。淬火能增加鋼的強(qiáng)度和硬度，但要減少其塑性。淬火中常用的淬火劑有：水、油、堿水和鹽類溶液等。

　　回火是工件淬硬后加熱到AC1以下的某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。按回火溫度不同，回火分為：低溫回火(150～250℃)、中溫回火(350～500℃)、高溫回火(500～650℃)4常用的工程材料

　　工程材料分為金屬材料和非金屬材料，其中金屬材料是工程中應(yīng)用最為廣泛的，它包括碳鋼、合金鋼、鑄鐵、有色金屬等。

　　公差配合與測量技術(shù)篇

　　5圓柱體的公差與配合

　　5.1基本術(shù)語及定義

　　互換性是指同一規(guī)格的零、部件可以相互替換的性能。互換性分為完全互換和不完全互換。

　　我國的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分為三級：國家標(biāo)準(zhǔn)(GB)、部門標(biāo)準(zhǔn)(專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如JB)、地方標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn);另外，還有國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO)等。

　　優(yōu)先系數(shù)是指按一定公比由優(yōu)先數(shù)所形成的一種十進(jìn)制的幾何級數(shù)。基本尺寸是指設(shè)計(jì)給定的尺寸。實(shí)際尺寸是指通過測量獲得的尺寸。

　　極限尺寸是指允許尺寸變化的兩個(gè)極限值，尺寸較大的一個(gè)稱為最大極限尺寸，較小的一個(gè)稱為最小極限尺寸。

　　配合是指基本尺寸相同，相互結(jié)合的孔與軸公差帶之間的關(guān)系。配合種類有：間隙配合、過盈配合、過渡配合。

　　基孔制是指基本偏差為一定的孔的公差帶與不同基本偏差的軸的公差帶形成各種配合的一種制度，稱基孔制。代號“H”

　　基軸制是指基本偏差為一定的軸的公差帶與不同基本偏差的孔的公差帶形成的各種配合的一種制度，稱為基軸制，代號“h”。

　　5.2尺寸的公差與配合

　　基本偏差是指公差帶靠近零線的那個(gè)偏差為基本偏差;公差帶位于零線上方時(shí)，基本偏差為下偏差;公差帶位于零線下方時(shí)，基本偏差為上偏差。為了滿足生產(chǎn)的需要，國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置了20個(gè)公差等級。各級標(biāo)準(zhǔn)公差的代號分別為：IT01、IT0、IT1、IT2、…IT18。標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值的特點(diǎn)：從左至右，基本尺寸相同，隨著公差等級的越來越低，公差值越來越大;從上至下，精度等級相同，隨著基本尺寸的越來越大，公差值越來越大。公差等級的選用原則：在滿足使用要求的前提下，盡量選取低的公差等級，并考慮孔軸加工時(shí)的工藝等價(jià)性。6測量技術(shù)基礎(chǔ)

　　在機(jī)械制造中，為確保加工后的零件質(zhì)量，需要對零件的長度、角度、表面粗糙度和形位誤差等幾何量進(jìn)行檢測，并根據(jù)檢測的結(jié)果對加工方法及加工設(shè)備做出調(diào)整。7形位公差及測量

　　形位公差的研究對象是構(gòu)成零件幾何特征的點(diǎn)、線、面的幾何要素。形位公差各項(xiàng)目的符號如圖：

　　形位公差的標(biāo)注表示：

　　8表面粗糙度及測量

　　一臺機(jī)器的質(zhì)量，主要取決于組成機(jī)器各個(gè)零件的加工質(zhì)量和產(chǎn)品的裝配質(zhì)量。而零件的加工質(zhì)量的主要指標(biāo)包括加工精度和表面粗糙度兩個(gè)方面。表面粗糙度對機(jī)器零件的配合性質(zhì)、耐磨性、工作精度、抗腐蝕性均有較大的影響。選擇合理的表面粗糙度對保證產(chǎn)品的性能、降低加工成本和選擇加工方法等方面有著非常重要的意義。

　　金屬切削加工篇

　　金屬切削加工是用切削工具從毛坯上去除多余的金屬，已獲得具有所需的集合參數(shù)和表面粗糙度的零件的加工方法。切削加工能獲得較高精度和表面質(zhì)量，對被加工材料、零件幾何形狀及批量生產(chǎn)具有廣泛的適應(yīng)性。機(jī)械零件除少數(shù)是采用無切屑加工的方法獲得以外，絕大數(shù)零件都是靠切削加工來獲得。

　　切削運(yùn)動(dòng)是指刀具與工件間的相對運(yùn)動(dòng)。按作用來分，切削運(yùn)動(dòng)可分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。機(jī)床通常只有一個(gè)主運(yùn)動(dòng);而進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是多個(gè)，也可以是一個(gè)，可以是連續(xù)的，也可以是間歇的。切削要素包括：切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量。

　　刀具材料主要是指刀具切削部分的材料，是影響加工表面質(zhì)量、切削效率、刀具壽命的基本因素。常用的道具材料有碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷材料。外圓車刀是最基本、最典型的切削刀具。

　　金屬切削過程是指工件上多余的金屬層，在刀刃的切割、前刀面的推擠下，產(chǎn)生變形滑移而變成切屑的過程。切屑有三大類型：帶狀切屑、擠裂切屑、單元切屑和崩碎切屑。在一定的條件下切削塑性金屬，刀具切削刃附近的前面上粘附著一塊很硬的金屬堆積物，這就是積屑瘤，為避免積屑瘤應(yīng)采用高速切削或低速切削。

　　組成機(jī)器的零件大小不一，形狀和結(jié)構(gòu)各不相同，其切削加工方法也多種多樣。常用的金屬切削加工方法有車削、鉆削、鏜削、刨削、拉削、銑削和磨削等。車削加工是機(jī)械加工中最基本、最常用的一種工藝方法，是在車床上利用工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具的移動(dòng)來完成對工件的切削加工的。

　　學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時(shí)，我們是在趙老師的帶領(lǐng)下去實(shí)訓(xùn)基地自己親手操作的。能讓我們有機(jī)會(huì)把理論和實(shí)踐相結(jié)合，更深刻的掌握了一些實(shí)際操作的技能。

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　　機(jī)械制造基礎(chǔ)

　　主題：探索《機(jī)械制造基礎(chǔ)》的內(nèi)容與理解

　　摘要：在一體化教學(xué)“教”、“學(xué)”、“做”、“評”四個(gè)基本環(huán)節(jié)中，學(xué)生“做”的環(huán)節(jié)與學(xué)習(xí)能力提高的影響。本文探討《機(jī)械制造基礎(chǔ)》的內(nèi)容以及在課程教學(xué)中運(yùn)用“做”的具體模式。

　　第1章工程材料基礎(chǔ)

　　1.1金屬材料的結(jié)構(gòu)

　　1.1.1金屬的晶體結(jié)構(gòu)

　　晶體結(jié)構(gòu)：指在晶體內(nèi)部，原子、離子或原子集團(tuán)規(guī)則排列的方式。晶體結(jié)構(gòu)不同，其性能往往相差很大。在研究晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，通常以晶胞作為代表來考查。晶體結(jié)構(gòu)與材料性能：一般規(guī)律)面心立方的金屬塑性最好，體心立方次之，密排六方的金屬較差。

　　晶體缺陷：實(shí)際晶體中排列不規(guī)則的區(qū)域稱為晶體缺陷，按空間尺寸分為三種：點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷。2.3金屬的結(jié)晶：是指液態(tài)金屬凝固成固態(tài)金屬晶體的過程。液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：

　　“近程有序，遠(yuǎn)程無序金屬的結(jié)晶過程包括晶核的形成和長大兩個(gè)基本過程。形核方式：自發(fā)形核和非自發(fā)形核。常用控制晶粒度的方法有：控制過冷度、變質(zhì)處理、附加振動(dòng)等。1.1.2合金的晶體結(jié)構(gòu)

　　根據(jù)組成合金的各組元之間在結(jié)晶時(shí)的相互作用，合金的晶體結(jié)構(gòu)大致可歸納為三類：1、固溶體2、金屬化合物3、機(jī)械混合物1.1.3金屬的結(jié)晶

　　金屬的結(jié)晶是指金屬的原子由近程有序狀態(tài)(液態(tài))轉(zhuǎn)變成長程有序狀態(tài)(晶態(tài))的過程。這一過程對金屬的凝固組織和性能有很大影響。

　　1.2工程材料的性能結(jié)構(gòu)

　　1.2.1金屬材料的性能

　　由于金屬材料的品種很多，并具有各種不同的性能，能滿足各種機(jī)型的使用和加工要求，故在生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用。金屬的力學(xué)性能是指材料在各種載荷(靜載荷、沖擊載荷、疲勞載荷等)作用下表現(xiàn)出來的抵抗變形和破壞的能力。常用的力學(xué)性能指標(biāo)有：強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性和疲勞極限等。

　　屈服強(qiáng)度s材料產(chǎn)生屈服時(shí)的最小應(yīng)力，單位MPa。s=Fs/A、1.2.2非金屬材料的性能

　　非金屬材料的基本性能包括物理性能、力學(xué)性能、與水有關(guān)和與熱有關(guān)的性能以及耐久行等。非金屬材料的力學(xué)性能包括強(qiáng)度、剛度、韌性、蠕變性、減摩性等。

　　1.3鐵碳合金

　　以鐵和碳為組元的二元合金。鐵基材料中應(yīng)用最多的一類碳鋼和鑄鐵，就是一種工業(yè)鐵碳合金材料。鋼鐵材料適用范圍廣闊的原因，首先在于可用的成分跨度大，從近于無碳的工業(yè)純鐵到含碳4%左右的鑄鐵，在此范圍內(nèi)合金的相結(jié)構(gòu)和微觀組織都發(fā)生很大的變化;另外，還在于可采用各種熱加工工藝，尤其金屬熱處理技術(shù)，大幅度地改變某一成分合金的組織和性能。

　　鐵碳合金中合金相的形成，與純鐵的晶體結(jié)構(gòu)及碳在合金中的存在形式有關(guān)。純鐵有三種同素異構(gòu)狀態(tài)：912℃以下為體心立方晶體結(jié)構(gòu)：稱α-Fe;912～1394℃為面心立方晶體結(jié)構(gòu)，稱γ-Fe;1394～1538℃(熔點(diǎn))，又呈體心立方，稱δ-Fe。在液態(tài)，在低于7%碳范圍，碳和鐵可完全互溶;在固態(tài)，碳在鐵中的溶解是有限的，并且溶解度取決于鐵(溶劑)的晶體結(jié)構(gòu)。與鐵的三種同素異構(gòu)物相對應(yīng)，碳在鐵中形成的固溶體有三種：α固溶體(鐵素體)、γ固溶體(奧氏體)和δ固溶體(8鐵素體)。這些固溶體中，鐵原子的空間分布與α-Fe、γ-Fe和δ-Fe一致，碳原子的尺寸遠(yuǎn)比鐵原子為小，在固溶體中它處于點(diǎn)陣的間隙位置，造成點(diǎn)陣畸變。碳在γ-Fe中的溶解度最大，但不超過2.11%;碳在α-Fe中的溶解度不超過0.0218%;而在δ6-Fe中不超過0.09%。當(dāng)鐵碳合金的碳含量超過在鐵中的溶解度時(shí)，多余的碳可以以鐵的碳化物形式或以單質(zhì)狀態(tài)(石墨)存在于合金中，可形成一系列碳化物，其中Fe3C(滲碳體，6.69%C)是亞穩(wěn)相，它是具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物。石墨是鐵碳合金的穩(wěn)定平衡相，具有簡單六方結(jié)構(gòu)。Fe3C有可能分解成鐵和石墨穩(wěn)定相，但該過程在室溫下是極其緩慢的。

　　工業(yè)上獲得廣泛應(yīng)用的碳鋼和鑄鐵就是鐵碳合金，含碳低于2.11%的鐵碳合金稱為鋼，含碳高于2.11%的合金稱為鑄鐵。在碳鋼和鑄鐵中除碳之外，還含有硅、錳、硫、磷、氮、氫、氧等一些雜質(zhì)，這些雜質(zhì)是在冶煉過程中由生鐵、脫氧劑和燃料等帶入的。這些雜質(zhì)對鋼鐵性能產(chǎn)生影響。

　　碳鋼一般按含碳量、用途、質(zhì)量和冶煉方法分類。按含碳量可分為：低碳鋼(C具鋼兩大類;按鋼的質(zhì)量可分為：普通碳素鋼(S≤0.055%，P≤0.45%)，優(yōu)質(zhì)碳素鋼(S、P≤0.04%)和高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼(s≤0.030%，P≤0.035%)三大類;按冶煉方法可分為沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼。

　　根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形式不同鑄鐵可分為：白口鑄鐵：絕大部分碳以滲碳體形式存在于鑄鐵中;灰口鑄鐵：絕大部分碳以片狀石墨形式存在;可鍛鑄鐵：由白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火制成，其中碳以團(tuán)絮狀石墨形式存在;球墨鑄鐵：在澆注前經(jīng)球化處理，碳以球狀或團(tuán)狀石墨存在。

　　1.4常用工程材料

　　1.4.1常用工程材料分類(一)金屬材料

　　金屬材料是最重要的工程材料，包括金屬和以金屬為基的合金。工業(yè)上把金屬和其合金分為兩大部分：

　　1.黑色金屬材料：鐵和以鐵為基的合金(鋼、鑄鐵和鐵合金)。2.有色金屬材料：黑色金屬以外的所有金屬及其合金。

　　應(yīng)用最廣的是黑色金屬。以鐵為基的合金材料占整個(gè)結(jié)構(gòu)材料和工具材料的90.0%以上。黑色金屬材料的工程性能比較優(yōu)越，價(jià)格也較便宜，是最重要的工程金屬材料。有色金屬按照性能和特點(diǎn)可分為：輕金屬、易熔金屬、難熔金屬、貴金屬、稀土金屬和堿土金屬。它們是重要的有特殊用途的材料。(二)非金屬材料

　　非金屬材料也是重要的工程材料。它包括耐火材料、耐火隔熱材料、耐蝕(酸)非金屬材料和陶瓷材料等。(三)高分子材料

　　高分子材料為有機(jī)合成材料，也稱聚合物。它具有較高的強(qiáng)度、良好的塑性、較強(qiáng)的耐腐蝕性能，很好的絕緣性和重量輕等優(yōu)良性能，在工程上是發(fā)展最快的一類新型結(jié)構(gòu)材料。高分子材料種類很多，工程上通常根據(jù)機(jī)械性能和使用狀態(tài)將其分為三大類：塑料、橡膠、合成纖維。(四)復(fù)合材料

　　復(fù)合材料就是用兩種或兩種以上不同材料組合的材料，其性能是其它單質(zhì)材料所不具備的。復(fù)合材料可以由各種不同種類的材料復(fù)合組成。它在強(qiáng)度、剛度和耐蝕性方面比單純的金屬、陶瓷和聚合物都優(yōu)越，是特殊的工程材料，具有廣闊的發(fā)展前景。[1]1.4.2常用金屬材料

　　碳鋼的牌號和用途(1)碳素結(jié)構(gòu)鋼

　　用Q+數(shù)字表示，“Q”為屈服點(diǎn)，“屈”漢語拼音，數(shù)字表示屈服點(diǎn)數(shù)值。如：Q275，表示屈服點(diǎn)為275MPa，若牌號后面標(biāo)注字母A、B、C、D，則表示鋼材質(zhì)量等級不同，即S、P含量不同。A、B、C、D質(zhì)量依次提高，“F”表示沸騰鋼，“b”為半鎮(zhèn)靜鋼，不標(biāo)“F”和“b”的為鎮(zhèn)靜鋼。如：Q235-AF表示屈服點(diǎn)為235MPa的A級沸騰鋼，Q235-C表示屈服點(diǎn)為235MPa的C級鎮(zhèn)靜鋼。

　　碳素結(jié)構(gòu)鋼一般情況下都不經(jīng)熱處理，而是在供應(yīng)狀態(tài)下直接使用。通常Q195、Q215、Q235含碳量低，有一定強(qiáng)度，常扎制成薄板、鋼筋、焊接鋼管等，用于橋梁、建筑等鋼結(jié)構(gòu)，也可制造普通的鉚釘、螺釘、螺母、墊圈、地腳螺栓、軸套、銷軸等等，Q255和Q275鋼強(qiáng)度較高，塑性、韌性較好，可進(jìn)行焊接。通常扎制成型鋼、條鋼和鋼板作結(jié)構(gòu)件以及制造連桿、鍵、銷、簡單機(jī)械上的齒輪、軸節(jié)等。

　　(2)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

　　優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號由二位數(shù)字，或數(shù)字與特征符號組成。以二位數(shù)字表示平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(以萬分之幾計(jì))。沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼在牌號尾部分別加符號“F”和“b”，鎮(zhèn)靜鋼一般不標(biāo)符號。較高含錳量的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，在表示平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的數(shù)字后面加錳元素符號。例如：WC=0.50%，WMn=0.70～1.00%的鋼，其牌號表示為“50Mn”。高級優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，在牌號后加符號“A”，特級優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼在牌號后加符號“E”。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼主要用于制造機(jī)械零件。一般都要經(jīng)過熱處理以提高機(jī)械性能，根據(jù)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，有不同的用途，08、08F、10、10F鋼，塑性、韌性好，具有優(yōu)良的冷成型性能和焊接性能，常冷軋成薄板，用于制作儀表外殼、汽車和拖拉機(jī)上的冷沖壓件，如汽車車身，拖拉機(jī)駕駛室等;15、20、25鋼用于制作尺寸較小、負(fù)荷較輕、表面要求耐磨、心部強(qiáng)度要求不高的滲碳零件，如活塞鋼、樣板等;30、35、40、45、50鋼經(jīng)熱處理(淬火+高溫回火)后具有良好的綜合機(jī)械性能，即具有較高的強(qiáng)度和較高的塑性、韌性，用于制作軸類零件;55、60、65鋼熱處理(淬火+高溫回火)后具有高的彈性極限，常用作彈簧。

　　(3)碳素工具鋼

　　這類鋼的牌號是由代表碳的符號“T”與數(shù)字組成，其中數(shù)字表示鋼中平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(以千分之幾計(jì))。對于較高含錳或高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼，牌號尾部表示同優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。例如T12鋼，表示W(wǎng)C=1.2%的碳素工具鋼。

　　碳素工具鋼生產(chǎn)成本較低，加工性能良好，可用于制造低速、手動(dòng)刀具及常溫下使用的工具、模具、量具等。在使用前要進(jìn)行熱處理(淬火+低溫回火)。常用牌號有T7、T8，用于制造要求較高韌性、承受沖擊負(fù)荷的工具，如小型沖頭、鑿子、錘子等;T9、T10、T11用于制造要求中韌性的工具，如鉆頭、絲錐、車刀、沖模、拉絲模、鋸條等;T12、T13鋼具有高硬度、高耐磨性，但韌性低，用于制造不受沖擊的工具如量規(guī)、塞規(guī)、樣板、銼刀、刮刀、精車刀等。

　　(4)鑄造碳鋼

　　許多形狀復(fù)雜的零件，很難通過鍛壓等方法加工成形，用鑄鐵時(shí)性能雙難以滿足需要，此時(shí)常用鑄鋼鑄造獲取鑄鋼件，所以，鑄造碳鋼在機(jī)械制造尤其是重型機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。

　　鑄鋼的牌號有兩種表示方法：以強(qiáng)度表示的鑄鋼牌號，是由鑄鋼代號“ZG”與表示力學(xué)性能的兩組數(shù)字組成，第一組數(shù)字代表最低屈服點(diǎn)，第二組數(shù)字代表最低抗拉強(qiáng)度值。例如ZG200-400，表示不小于200MPa，不小于400MPa;另一種用化學(xué)成分表示的牌號在此不作介紹。

　　鑄造碳鑄鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，一般WC=0.15～0.60%范圍內(nèi)，過高則塑性差，易產(chǎn)生裂紋。鑄鋼的鑄造性能比鑄鐵差，主要表現(xiàn)在鑄鋼流動(dòng)性差，凝固時(shí)收縮比大且易產(chǎn)生偏析等方面。

　　1.5鋼的熱處理

　　1.鋼的退火

　　將鋼加熱到一定溫度并保溫一段時(shí)間，然后使它慢慢冷卻，稱為退火。鋼的退火是將鋼加熱到發(fā)生相變或部分相變的溫度，經(jīng)過保溫后緩慢冷卻的熱處理方法。退火的目的，是為了消除組織缺陷，改善組織使成分均勻化以及細(xì)化晶粒，提高鋼的力學(xué)性能，減少殘余應(yīng)力;同時(shí)可降低硬度，提高塑性和韌性，改善切削加工性能。所以退火既為了消除和改善前道工序遺留的組織缺陷和內(nèi)應(yīng)力，又為后續(xù)工序作好準(zhǔn)備，故退火是屬于半成品熱處理，又稱預(yù)先熱處理。2.鋼的正火

　　正火是將鋼加熱到臨界溫度以上，使鋼全部轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻膴W氏體，然后在空氣中自然冷卻的熱處理方法。它能消除過共析鋼的網(wǎng)狀滲碳體，對于亞共析鋼正火可細(xì)化晶格，提高綜合力學(xué)性能，對要求不高的零件用正火代替退火工藝是比較經(jīng)濟(jì)的。3.鋼的淬火

　　淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時(shí)間，然后很快放入淬火劑中，使其溫度驟然降低，以大于臨界冷卻速度的速度急速冷卻，而獲得以馬氏體為主的不平衡組織的熱處理方法。淬火能增加鋼的強(qiáng)度和硬度，但要減少其塑性。淬火中常用的淬火劑有：水、油、堿水和鹽類溶液等。4.鋼的回火

　　將已經(jīng)淬火的鋼重新加熱到一定溫度，再用一定方法冷卻稱為回火。其目的是消除淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，降低硬度和脆性，以取得預(yù)期的力學(xué)性能。回火分高溫回火、中溫回火和低溫回火三類。回火多與淬火、正火配合使用。

　　⑴調(diào)質(zhì)處理：淬火后高溫回火的熱處理方法稱為調(diào)質(zhì)處理。高溫回火是指在500-650℃之間進(jìn)行回火。調(diào)質(zhì)可以使鋼的性能，材質(zhì)得到很大程度的調(diào)整，其強(qiáng)度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機(jī)械性能。

　　⑵時(shí)效處理：為了消除精密量具或模具、零件在長期使用中尺寸、形狀發(fā)生變化，常在低溫回火后(低溫回火溫度150-250℃)精加工前，把工件重新加熱到100-150℃，保持5-20小時(shí)，這種為穩(wěn)定精密制件質(zhì)量的處理，稱為時(shí)效。對在低溫或動(dòng)載荷條件下的鋼材構(gòu)件進(jìn)行時(shí)效處理，以消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定鋼材組織和尺寸，尤為重要。5.鋼的表面熱處理

　　⑴表面淬火：⑵化學(xué)熱處理

　　第2章鑄造成形鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進(jìn)鑄型里，經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預(yù)定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過程。鑄造毛坯因近乎成形，而達(dá)到免機(jī)械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上減少了時(shí)間.鑄造是現(xiàn)代制造工業(yè)的基礎(chǔ)工藝之一。鑄造種類很多，按造型方法習(xí)慣上分為：①普通砂型鑄造，包括濕砂型、干砂型和化學(xué)硬化砂型3類。②特種鑄造，按造型材料又可分為以天然礦產(chǎn)砂石為主要造型材料的特種鑄造(如熔模鑄造、泥型鑄造、鑄造車間殼型鑄造、負(fù)壓鑄造、實(shí)型鑄造、陶瓷型鑄造等)和以金屬為主要鑄型材料的特種鑄造(如金屬型鑄造、壓力鑄造、連續(xù)鑄造、低壓鑄造、離心鑄造等)兩類。鑄造工藝通常包括：①鑄型(使液態(tài)金屬成為固態(tài)鑄件的容器)準(zhǔn)備，鑄型按所用材料可分為砂型、金屬型、陶瓷型、泥型、石墨型等，按使用次數(shù)可分為一次性型、半永久型和永久型，鑄型準(zhǔn)備的優(yōu)劣是影響鑄件質(zhì)量的主要因素;②鑄造金屬的熔化與澆注，鑄造金屬(鑄造合金)主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合金;③鑄件處理和檢驗(yàn)，鑄件處理包括清除型芯和鑄件表面異物、切除澆冒口、鏟磨毛刺和披縫等凸出物以及熱處理、整形、防銹處理和粗加工等。

　　鑄造工藝可分為三個(gè)基本部分，即鑄造金屬準(zhǔn)備、鑄型準(zhǔn)備和鑄件處理。鑄造金屬是指鑄造生產(chǎn)中用于澆注鑄件的金屬材料，它是以一種金屬元素為主要成分，并加入其他金屬或非金屬元素而組成的合金，習(xí)慣上稱為鑄造合金，主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合金。行業(yè)趨勢：鑄造產(chǎn)品發(fā)展的趨勢是要求鑄件有更好的綜合性能，更高的精度，更少的余量和更光潔的表面。此外，節(jié)能的要求和社會(huì)對恢復(fù)自然環(huán)境的呼聲也越來越高。為適應(yīng)這些要求，新的鑄造合金將得到開發(fā)，冶煉新工藝和新設(shè)備將相應(yīng)出現(xiàn)。

　　鑄造生產(chǎn)的機(jī)械化自動(dòng)化程度在不斷提高的同時(shí)，將更多地向柔性生產(chǎn)方面發(fā)展，以擴(kuò)大對不同批量和多品種生產(chǎn)的適應(yīng)性。節(jié)約能源和原材料的新技術(shù)將會(huì)得到優(yōu)先發(fā)展，少產(chǎn)生或不產(chǎn)生污染的新工藝新設(shè)備將首先受到重視。質(zhì)量控制技術(shù)在各道工序的檢測和無損探傷、應(yīng)力測定方面，將有新的發(fā)展。

　　鑄造業(yè)的發(fā)展鑄造是現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)的基礎(chǔ)工藝之一，因此鑄造業(yè)的發(fā)展標(biāo)志著一個(gè)國家的生產(chǎn)實(shí)力。我國目前已經(jīng)成為世界鑄造機(jī)械大國之一，在鑄造機(jī)械制造行業(yè)近年來取得了很大的成績。

　　第3章塑性成形

　　塑性成形是指固態(tài)金屬在外力作用下產(chǎn)生塑性變形，獲得所需形狀、尺寸及

　　力學(xué)性能毛坯或零件的加工方法。塑性成形與其他成形工藝相比，具有以下特點(diǎn)：

　　1、改變金屬的組織，提高金屬的力學(xué)性能;2、節(jié)約金屬材料和切屑加工工時(shí);3、具有較高的勞動(dòng)生產(chǎn)率4、適應(yīng)性廣。

　　塑性成形加工的方法主要有自由鍛、模鍛、擠壓、拉拔、軋制、板料沖壓等。其他的塑性成形加工方法有擠壓成形、、軋制成形、拉拔成形、草塑性成形、擺動(dòng)輾壓、液態(tài)模鍛、高速高能成形等。

　　為合理制定塑性成形工藝流程，正確使用工具盒掌握操作技術(shù)，必須掌握塑

　　性成形加工時(shí)金屬的成形規(guī)律。體積不變定律和最小阻力定律是塑性成形的基本規(guī)律。自由鍛工藝規(guī)程包括繪制鍛件圖、計(jì)算坯料質(zhì)量和尺寸、確定變形工序、選定設(shè)備和工具、確定鍛件加熱和冷卻及鍛后熱處理規(guī)范等內(nèi)容。模鍛工藝規(guī)程包括制定鍛件圖、計(jì)算坯料尺寸、確定模鍛工步(模膛)選擇設(shè)備及安排修整工序等。自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性、模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性和板料沖壓的結(jié)構(gòu)工藝性是塑性加工方法結(jié)構(gòu)工藝性。

　　第4章焊接

　　焊接是一種永久性的連接金屬材料的工藝方法，其實(shí)質(zhì)是利用加熱或加壓(或者加熱和加壓)，使分離的兩部分金屬靠得足夠近，原子互相擴(kuò)散，形成原子間的結(jié)合。焊接具有節(jié)省材料，減輕結(jié)構(gòu)重量;接頭的封面密性好，可承受高壓;加工與裝配工具簡單，可縮短加工周期;易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)。但焊接是一個(gè)不均勻的加熱和冷卻過程，焊接件會(huì)產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形，因此，必須采取一定的工藝措施予以防止。

　　焊接方法的種類很多，各種焊接方法從原理理論到焊接技術(shù)，工藝都有相當(dāng)?shù)牟煌５春附舆^程的物理特點(diǎn)可歸納為三大類，即熔焊、壓焊和釬焊。熔焊分為焊條電弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)電弧焊、電渣焊和高能焊;壓焊分為電阻焊和摩擦焊;釬焊可分為軟釬焊和硬釬焊。

　　不同的焊接方法，其焊接材料是不同的。手弧焊的焊接材料是焊絲和焊劑。這章主要介紹焊條電弧焊和埋弧焊的焊接材料。焊條按其按藥皮性質(zhì)分為酸性焊條和堿性焊條兩大類，而埋弧焊的焊接材料有焊絲和焊劑。

　　第5章粉末冶金成形

　　粉末冶金是以金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)為原料，通過成形、燒結(jié)或熱成形制成金屬制品或材料的一種冶金工藝技術(shù)。

　　金屬的粉末性能可以用化學(xué)成分、物理性能和工藝性能來表達(dá)。粉末中的雜質(zhì)主要指：1、與主要金屬結(jié)合，形成固溶體或化合物的金屬或非金屬成分，如還原鐵粉中的硅、錳、碳、硫、磷、氧等;2、從原材料和粉末生產(chǎn)過程中帶進(jìn)的機(jī)械雜質(zhì)，如二氧化硅三氧化鋁、硅酸鹽、難熔金屬或碳化物等酸不容物;3、粉末表面吸附的氧、水汽和其他氣體(氮?dú)狻⒍趸?。

　　金屬粉末的制取方法可分為兩大類：機(jī)械法和物理化學(xué)法。成形是粉末冶金工藝的重要步驟。成形的目的是制得具有一定的形狀、尺寸、密度和強(qiáng)度的壓坯。

　　粉末原料由于產(chǎn)品最終性能的需要或者成形過程的要求，在成形之前都要經(jīng)過一些預(yù)處理。預(yù)處理包括：退火，篩分，混合，制粒，加潤滑劑等。

　　粉末冶金模具主要指在粉末壓制成形、燒結(jié)、后處理等工序中所用到的模具。粉末冶金模具的種類很多，根據(jù)用途可分為：壓模、精整模、復(fù)壓模、鍛模、擠壓模、熱壓模、等靜壓模、粉漿澆注模、松裝燒結(jié)模等。按制作材料又可分為：鋼模、硬質(zhì)合金模、石墨模、塑料橡皮膜和石膏模等。

　　粉末冶金常用來制作減摩材料、結(jié)構(gòu)材料、摩擦材料、硬質(zhì)合金、難熔金屬材料(如鎢絲、高溫合金等)、過濾材料(如水的凈化，空氣、液態(tài)燃料和潤滑油的過濾等)、金屬陶瓷、無偏析高速工具鋼、磁性材料、耐熱材料等。

　　第6章非金屬材料的形成

　　非金屬材料和金屬材料在結(jié)構(gòu)和性能上有較大的差異，其形成的特點(diǎn)是不同的。與金屬材料的成形相比，非金屬材料成形有以下的特點(diǎn)：1、非金屬材料可以是流動(dòng)成形，也可以是固態(tài)成形，成形方法靈活多樣，可以制成形狀復(fù)雜的零件;2、非金屬材料的形成通常是在較低溫度下進(jìn)行的，成形工藝較簡便;3、非金屬材料的成形一般要與材料的生產(chǎn)工藝相結(jié)合。高分子材料的成形有工程塑料的成形和橡膠材料的成形。注射成形、模壓成型、傳遞成形、擠壓成形、吸塑成形和反應(yīng)技術(shù)成形都屬于工程塑料的成形;橡膠的壓制成形、橡膠注射成形壓延成型屬于橡膠材料的成形。

　　陶瓷成形的方法有澆注成形(注漿成形、凝膠注模成形)和壓制成形，其他成形方法有擠壓成形，注射成形，流延、壓模成形。

　　第7章切削加工成形

　　金屬零件切削加工時(shí)通過刀具與工件之間的相對運(yùn)動(dòng)，從毛坯上切除多余的金屬，從而獲得合格的加工方法。金屬切削加工又稱機(jī)械加工，主要是通過各種金屬切削機(jī)床對工件進(jìn)行切削加工。

　　切削運(yùn)動(dòng)可分為主運(yùn)動(dòng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。大多數(shù)主運(yùn)動(dòng)采用回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，車削運(yùn)動(dòng)是工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);銑削和鉆削主運(yùn)動(dòng)為刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);磨削主運(yùn)動(dòng)為砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);刨削主運(yùn)動(dòng)為刀具或工具的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)等。車削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為刀具的移動(dòng);銑削的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為工件的移動(dòng);鉆削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為鉆頭沿其軸線方向的移動(dòng);內(nèi)、外圓磨削進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)等，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以是一個(gè)或多個(gè)。

　　切削刀具的分類，根據(jù)用途和加工方法不同，可分為切刀、孔加工具刀、拉刀、銑刀、螺紋刀具、齒輪刀具、磨具和其他刀具。刀具材料應(yīng)具有以下性能：1、高的硬度和耐磨形2、足夠的強(qiáng)度和韌性3、高的耐熱性4、良好的工藝性5、好的導(dǎo)熱性和小的膨脹系數(shù)6、還考慮刀具的經(jīng)濟(jì)性。

　　切屑類型有帶狀切屑、擠裂切屑、單元切屑和崩碎切屑。影響切削變形的主要因素有：工件材料、刀具前角、切屑速度和切削厚度。

　　常規(guī)切削加工方法：1、外圓面的加工

　　對外圓面提出的技術(shù)要求主要有：尺寸精度、形狀精度、表面質(zhì)量。2、孔的加工

　　孔加工的技術(shù)要求主要有：尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面質(zhì)量。3、平面的加工

　　平面加工的技術(shù)要求主要有：形狀精度、位置精度、表面質(zhì)量。4、成形的表面加工

　　成形表面幾何特征可分為：回轉(zhuǎn)成形面、直線成形面、立體成形面。5、螺紋的加工

　　選擇螺紋的加工方法時(shí)應(yīng)考慮工件的結(jié)構(gòu)形狀、螺紋牙型、螺紋的尺寸和精度、工件材料、熱處理以及生產(chǎn)條件等多方面因素。

　　6、齒輪齒形的加工

　　圓柱齒輪的加工，按齒形的形成原理不同可分為兩大類：一類設(shè)計(jì)成形法，即用齒輪的齒槽形狀相符的成形刀具切出齒形;另一類是展成法，也稱包絡(luò)法，齒輪刀具與工件愛齒輪副的齒合作對滾運(yùn)動(dòng)，工件的齒形由刀具切削刃包絡(luò)而成。

　　第8章特種加工

　　特種加工是指常規(guī)切削加工的新的加工方法，這種加工方法利用電、磁、聲、光、化學(xué)等能量或其各種組合作用在工件的被加工部位上，實(shí)現(xiàn)對材料的去除、變形、改變性能和鍍覆，從而達(dá)到加工的目的。特種加工方法：

　　1、電火花加工：是利用脈沖放電對導(dǎo)電材料進(jìn)行蝕除，以獲得一定形狀和尺寸的加工方法。