第9章典型工件选材-清华大学-工程材料
清华大学工程材料习题1
答： 1、 ________________ 3、 ________________ 5、 ________________ 7、 ________________ Ⅰ、_______________ Ⅲ、_______________
； ； ； ； ； ；
2、 ________________ 4、 ________________ 6、 ________________ 8、 ________________ Ⅱ、 _______________ Ⅳ、 _______________
三、填空题(本大题共 15 分, 每空 0.5 分) 填空题(
得分： 得分：
1、实际金属中的晶体缺陷有 、 和 。 2、对低碳钢进行的静拉伸试验，可获得的力学性能指标有刚度、 、 等。 3、按化学成分来分，工程材料可分为 、 、 和 四类。 4、按用途可将合金钢分为 、 、 三类。 5、奥氏体是碳在 。 6、铸铁是指含碳量大于_____________%的铁碳合金。 ，在 200℃时晶体结构为 。 7、纯铁在 1150℃时晶体结构为 8、金属在电解质溶液中形成微电池，其中的__________极被腐蚀。 9、每个面心立方晶胞实际含有__________原子，致密度为____________。 10、固溶体一般分为 固溶体和 固溶体。 11、相图的基本类型有 、 、 、和 等。 12、过冷度是 和 之差。 13、油适用于过冷奥氏体稳定性较 的各类合金钢的淬火冷却。 14、结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个过程是 和 。
专业: 专业
班级: 班级
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二、单选题：以下各题请将正确的备选答案的序号填入括号内。不选、错选或多 单选题：以下各题请将正确的备选答案的序号填入括号内。不选、 括号内 选答案者，该小题不得分。 选答案者，该小题不得分。(本大题 16 分，每小题 1 分) 1、25 钢的平均含碳量为： （ ） 得分： 得分：
清华大学《工程材料》第5版教材简介
清华大学《工程材料》第5版教材简介《工程材料》第5版教材由清华大学材料学院朱张校教授、姚可夫教授主编，清华大学出版社出版。
《工程材料》第5版教材目录如下：绪论0.1中华民族对材料发展的重大贡献0.2材料的结合键0.3工程材料的分类第1章材料的结构与性能特点1.1金属材料的结构与组织1.2金属材料的性能特点1.3高分子材料的结构与性能特点1.4陶瓷材料的结构与性能特点第2章金属材料组织和性能的控制2.1纯金属的结晶2.2合金的结晶2.3金属的塑性加工2.4钢的热处理2.5钢的合金化2.6表面技术第3章金属材料3.1碳钢3.2合金钢3.3铸钢与铸铁3.4有色金属及其合金第4章高分子材料4.1工程塑料4.2合成纤维4.3合成橡胶第5章陶瓷材料5.1普通陶瓷5.2特种陶瓷第6章复合材料6.1复合材料的复合原则6.2复合材料的性能特点6.3非金属基复合材料6.4金属基复合材料第7章功能材料及新材料7.1电功能材料7.2磁功能材料7.3热功能材料7.4光功能材料7.5隐形材料及智能材料7.6纳米材料第8章零件失效分析与选材原则8.1机械零件的失效8.2机械零件失效分析8.3机械零件选材原则第9章典型工件的选材及工艺路线设计9.1齿轮选材9.2轴类零件选材9.3弹簧选材9.4刃具选材第10章工程材料的应用10.1汽车用材10.2机床用材10.3仪器仪表用材10.4热能设备用材10.5化工设备用材10.6航空航天器用材附录1金属材料室温拉伸试验方法新、旧国家标准性能名称和符号对照表附录2金属热处理工艺的分类及代号(摘自GB/T 12603—2005) 附录3常用钢的临界点附录4钢铁及合金牌号统一数字代号体系(摘自GB/T 17616—1998)附录5国内外常用钢号对照表附录6常用铝及铝合金状态代号与说明(摘编自GB/T 16475—2008)附录7若干物理量单位换算表附录8工程材料常用词汇中英文对照表参考文献本教材有以下特点：（1）体系科学合理，内容丰富新颖，实例丰富。
清华大学 工程材料历年试题
2004年试题一、名词解释1）结构材料2）功能材料3）钢的合金化4）钢的应变时效5）高速钢（风钢）6）钢结硬质合金7）钢的热稳定性8）麻口铸铁9）HT200和QT450-1010）特殊黄铜二、填空题1）材料的使用性能是指材料在使用过程中能够安全可靠地工作所必须具备的性能，它包括材料的_________性能、_________性能和___________性能2）材料的组织状态包括：_________、_________、_________3）材料用钢以_________性能为主，_________性能为辅；机器零件用钢以_________性能为主、_________性能为辅。
4）钢中合金元素的强化作用主要有以下四种方式：_________、_________、_________、以及_________5）钢中合金元素的存在形式主要有：______、______、______和______。
6）机器零件用钢的力学性能要求为：______、______、______和______。
7）热作模具包括：______、______和______三类。
8）塑料模具用钢应满足：______、______、______、______ 9）莱氏体是指______和______两相共存的共晶反应产物，主要表现在______铸铁中。
10）石墨晶体在空间上呈______结构，因而石墨在铁液中生长如不受外界影响时具有______特性。
11）石墨铸铁中石墨呈球状分布，因而这种工程结构材料的______高同时______好。
12）根据二元Al-Si相图，当含Si量超过共晶点（12.5%Si）后，获得的结晶组织为______，其中Si晶体有两种结晶形态，分别为______和______。
三、问答题1）以汽车发动机曲轴为例，说明工程金属材料选材的一般原则。
2）汽车发动机缸体、减速机齿轮和耐酸泵泵体三个零件选用何种工程结构金属材料制造为好？为什么？3）何为调质处理？调质钢的性能特点是什么？某材料成型模具要求用调质钢制造，请推荐一种钢材，简要介绍该模具的制造过程。
清华大学《工程材料》第5版教材简介
清华大学《工程材料》第5版教材简介《工程材料》第5版教材由清华大学材料学院朱张校教授、姚可夫教授主编，清华大学出版社出版。
《工程材料》第5版教材目录如下：绪论0.1中华民族对材料发展的重大贡献0.2材料的结合键0.3工程材料的分类第1章材料的结构与性能特点1.1金属材料的结构与组织1.2金属材料的性能特点1.3高分子材料的结构与性能特点1.4陶瓷材料的结构与性能特点第2章金属材料组织和性能的控制2.1纯金属的结晶2.2合金的结晶2.3金属的塑性加工2.4钢的热处理2.5钢的合金化2.6表面技术第3章金属材料3.1碳钢3.2合金钢3.3铸钢与铸铁3.4有色金属及其合金第4章高分子材料4.1工程塑料4.2合成纤维4.3合成橡胶第5章陶瓷材料5.1普通陶瓷5.2特种陶瓷第6章复合材料6.1复合材料的复合原则6.2复合材料的性能特点6.3非金属基复合材料6.4金属基复合材料第7章功能材料及新材料7.1电功能材料7.2磁功能材料7.3热功能材料7.4光功能材料7.5隐形材料及智能材料7.6纳米材料第8章零件失效分析与选材原则8.1机械零件的失效8.2机械零件失效分析8.3机械零件选材原则第9章典型工件的选材及工艺路线设计9.1齿轮选材9.2轴类零件选材9.3弹簧选材9.4刃具选材第10章工程材料的应用10.1汽车用材10.2机床用材10.3仪器仪表用材10.4热能设备用材10.5化工设备用材10.6航空航天器用材附录1金属材料室温拉伸试验方法新、旧国家标准性能名称和符号对照表附录2金属热处理工艺的分类及代号(摘自GB/T 12603—2005) 附录3常用钢的临界点附录4钢铁及合金牌号统一数字代号体系(摘自GB/T 17616—1998)附录5国内外常用钢号对照表附录6常用铝及铝合金状态代号与说明(摘编自GB/T 16475—2008)附录7若干物理量单位换算表附录8工程材料常用词汇中英文对照表参考文献本教材有以下特点：（1）体系科学合理，内容丰富新颖，实例丰富。
《工程材料》第9章 工程材料的选用
1.1 机械零件的失效 零件在达到或超过设计的预期寿命后发生的失效，属于正常失效; 在低于设计的预期寿命时发生的失效，属于非正常失效。 所谓失效是指: ① 零件完全破坏，不能继续工作; ② 零件严重损伤，继续工作很不安全; ③ 零件虽能安全工作，但已不能满意地起到预定的作用。 只要发生上述三种情况中的任何一种，都认为零件已经失效。
选择，对容器的安全运行具有十分重大的意义。 制造压力容器广泛使用金属材料，主要是各种钢板，包括碳素结构钢板、
优质碳素结构钢板、锅炉钢板、高压容器用层板、低合金结构钢板、不锈钢板 及不锈钢复合钢板等。 选材时除了从使用性能、工艺性能、经济性等各方面作 全面考虑和合理选择外，还需注意其特殊性。决定压力容器工作条件的主要因 素是压力、温度和介质。其压力可高达1500~ 2500MPa，温度可在-200℃以下和 500℃以上，介质多具有腐蚀性。压力容器的热处理一般有正火、淬火与高温回 火、消除应力退火。对于不锈钢制容器，有时焊后还要求固溶处理或稳定化处 理
其工艺路线是: 下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→高频加热表面淬火→低温回 火→磨削加 工→送验入库
其工艺路线是: 下料→锻造→正火→粗加工及半 精加工→渗碳→淬火及低温回火 →喷丸→磨齿→送验入库
3.2轴类零件选材 轴是机械中的重要零件，一切做回转运动的零件都要装在轴上。轴的工 作条件是:传递转矩，承受交变的扭转应力和交变弯曲应力;轴颈承受较大的摩 擦作用，有时还要承受一定的过载或冲击载荷。根据轴类零件的工作特点可 知，其主要的失效形式有疲劳断裂、 过量变形、磨损。因此，对轴的性能要 求是:良好的综合机械性能，高的疲劳强度，轴颈处具有高的耐磨性。故轴类 零件一般用中碳钢 或 中碳合金调质钢制造，主要有 45Cr、 40Cr、40MnB、 30CrMnSi、38CrMoAl/35CrMo和40CrNiMo等。对于高速重载条件下工作的轴 类零件， 可选用20CrMnTi、20Cr等低碳合金渗碳钢，经渗碳、淬火、低温回 火后使用。
清华大学材料加工课程大纲共15页
课程大纲1)工艺部分第1章绪论1.1 材料加工工艺在制造业中的地位1.2 21世纪材料加工工艺的展望第2章液态金属成形2.1 概述2.1.1 铸造生产的特点2.1.2 铸造方法2.2 铸造合金的工艺性能2.2.1 铸造合金的充型能力2.2.2 铸造合金的收缩性及缩孔、缩松的形成2.2.3 铸造应力、变形与裂纹2.2.4 铸造合金中的偏析、气体和夹杂物2.3 砂型铸造2.3.1 粘土砂型2.3.2 粘土砂型的类别2.3.4 粘土型砂的循环使用2.3.5 砂型的紧实2.4 制芯工艺2.4.1 概述2.4.2 油砂和合脂砂2.4.3 热芯盒制芯2.4.4 覆膜砂制芯（型）工艺2.4.5 树脂自硬砂造型2.4.6 气硬冷芯盒法制芯2.5 水玻璃砂型（芯）2.5.1 水玻璃2.5.2 CO硬化水玻璃砂及砂型（芯）的制造工艺22.6 涂料2.6.1 涂料的作用2.6.2 涂料的基本组成2.6.3 涂料的制备与涂敷方法2.7 铸造工艺设计2.7.1 零件结构的工艺性2.7.2 造型及制芯方法的选择2.7.3 浇注位置的确定2.7.4 分型面的选择2.7.5 砂芯设计2.7.6 铸造工艺设计参数2.7.7 浇注系统设计2.7.8 冒口与冷铁2.8 其它铸造方法2.8.1 金属型铸造2.8.7 低压铸造2.8.6 压力铸造2.8.2 熔模铸造工艺2.8.3 消失模铸造工艺2.8.4 陶瓷型成型工艺2.8.5 离心铸造第3章金属塑性成形3.1 塑形成形工艺概述3.1.1 塑性成形工艺的特点及应用3.1.2 锻压工艺的分类3.2 塑性成形的机理及力学分析3.2.1 滑移和孪晶3.2.2 变形量的表达3.3 锻造工艺3.3.1 锻前加热3.3.2 锻造温度范围的确定3.3.3 自由锻造3.3.4 模型锻造3.4 板料冲压工艺3.4.1 冲裁工艺3.4.2 弯曲工艺3.4.3 拉深工艺3.4.4 胀形工艺3.4.5 翻边工艺3.4.6 板料冲压性能参数及试验方法3.4.7 冲压模具3.5 金属塑性成形设备3.5.1 机械压力机3.5.2 液压机第4章金属连接成形4.1 焊接技术的范畴和发展4.1.1 金属焊接过程的本质4.1.2 金属焊接方法的分类4.1.3 金属焊接方法的选用4.1.4 焊接工艺方法的发展4.2 电弧焊接4.2.1 焊接电弧的导电机理4.2.2 弧焊电源基础知识4.2.3 焊接电弧产热机理4.2.4 焊接电弧的作用力4.2.5 熔滴过渡4.2.6 焊缝成形4.2.7 焊条电弧焊4.2.8 埋弧焊4.2.9 CO电弧焊24.2.10 钨极氢电弧焊4.2.11 等离子弧焊4.2.12 电弧焊自动控制基础第5章表面工程5.1 概论5.1.1 前言5.1.2 表面工程技术分类5.1.3 表面工程技术的目的和特征5.2 气相沉积技术5.2.1 物理气相沉积5.2.2 化学气相沉积(CVD)5.2.3 等离子体增强化学气相沉积(PCVD) 5.3 热喷涂技术5.3.1 概述5.3.2 热喷涂工艺5.4 激光表面处理技术5.4.1 概述5.4.2 激光淬火5.4.3 激光合金化5.4.4 激光表面熔覆5.4.5 其它激光表面处理技术5.5 其它表面处理技术5.5.1 电镀5.5.2 化学镀第6章粉末冶金6.1 概论6.1.1 粉末冶金的工艺过程6.1.2 粉末冶金的工艺特点6.1.3 粉末冶金的应用6.1.4 粉末冶金的发展6.2 粉末的制备方法及性能6.2.1 粉末的制备方法．6.2.2 粉末特性6.2.3 粉末密度6.3 粉末成形6.3.1 成形前物料准备6.3.2 模压成形6.3.3 其它成形方法6.4 烧结6.4.1 烧结原理及过程6.4.2 单相烧结6.4.3 液相烧结6.4.4 烧结后的处理6.5 粉末冶金制品6.5.1 粉末冶金铁基结构件6.5.2 粉末冶金多孔材料6.5.3 粉末冶金摩擦材料第7章塑料成型工艺7.1 塑料及其工艺特性7.1.1 塑料的发展及用途7.1.2 塑料的分类及其工艺特性7.2 塑料的主要成型方法7.2.1 注射成型7.2.2 压缩成型7.2.3 压注成型7.2.4 挤出成型7.2.5 吹塑成型7.3 塑料注射成型模具（注射模）7.3.1 注射模的基本结构7.3.2 注射模结构的设计7.3.3 注射模浇注系统7.3.4 注射模成型部分7.3.5 注射模导向、推出及侧抽机构7.3.6 注射模温度调节系统第8章快速成形8.1 快速原型制造（RPM)技术的基本原理8.2 典型的快速成形工艺8.2.1立体光刻（SL）8.2.2 分层实体制造（LOM）8.2.3 激光选区烧结（SLS)8.2.4 熔融沉积制造（FDM）8.2.5 三维打印（3DP)8.2.6 增材成形8.2.7 形状沉积制造（SDM）8.2.8 多功能快速原型制造系统（M-RPMS）8.2.9 无木模铸型制造（PCM）8.3 快速成形技术的特点8.3.1 高度柔性8.3.2 技术的高度集成8.3.3 快速性8.3.4 自由成形制造8.3.5 材料的广泛性8.4 快速成形技术的应用8.4.1 产品开发与设计8.4.2 快速工模具（RT）8.4.3 非制造业实体的三维复制8.4.4 从快速原型到快速制造8.4.5 在生物医学上的应用一一生物制造工程2）原理部分第一章绪论1.1 什么是材料加工1.2 材料加工的意义和作用1.3 材料加工原理的课程内容第二章液态金属及其加工2.1 液态金属的结构和性质2.1.1金属从固态熔化为液态时的变化2.1.2液态金属的结构2.1.3液态金属的性质2.2 液态金属结晶凝固的热力学和动力学2.2.1金属液一团转变的热力学条件2.2.2均质形核2.2.3异质形核2.2.4晶体长大.2.3 液态金属的冶金处理2.3.1影响形核的冶金处理2.3.2影响晶粒长大的冶金处理第三章材料加工中的流动与传热3.1 液态金属的流动性与充型能力.3.1.1液态金属的流动性与充型能力的基本概念3.1.2液态金属的停止流动机理3.2 液态金属凝固过程中的流动3.2.1凝固过程中液体流动的分类3.2.2凝固过程中液相区的液体流动3.2.3液态金属在枝晶间的流动3.3 材料的流变行为3.3.1材料的简单流变性能3.3.2材料的复杂流变性能3.3.3合金的流变性能3.3.4材料的半固态加工3.4 材料加工中的热量传输3.4.1凝固传热3.4.2焊接过程的传热特点第四章金属的凝固加工4.1 概述4.1.1凝固理论及应用简介4.1.2凝固过程的类型4.2 凝固过程中的传质4.2.1溶质分配方程4.2.2凝固传质过程的有关物理量4.2.3稳定传质过程的一般性质4.3 单相合金的凝固4.3.1平衡凝固4.3.2近平衡凝固4.4 界面稳定性与晶体形态4.4.1合金凝固过程中的成分过冷4.4.2成分过冷对单相合金结晶形态的影响4.5 多相合金的凝固4.5.1共晶合金的凝固4.5.2偏晶合金的凝固4.5.3包晶合金的凝固4.6 凝固组织与控制4.6.1普通铸件的凝固组织与控制4.6.2定向凝固条件下的组织与控制4.6.3焊缝的凝固组织与控制第五章材料加工力学基础5.1 应力状态分析5.1.1基本概念5.1.2直角坐标系中坐标面上的应力5.1.3任意斜面上的应力5.1.4主应力与应力张量不变量5.1.5主剪应力和最大剪应力5.1.6应力球张量和应力偏张量5.1.7八面体应力和等效应力5.1.8应力莫尔（Mohr）圆5.1.9平衡微分方程式5.2 应变状态分析5.2.1应变的概念5.2.2应变与位移的关系5.2.3应变张量分析5.2.4应变协调方程5.3 屈服准则5.3.1 Tresca屈服准则5.3.2 Mises屈服条件5.3.3屈服准则的几何表示5.4 塑性变形时的应力应变关系5.4.1塑性变形时应力应变关系的特点5.4.2弹性应力应变关系5.4.3塑性变形的增量理论5.5 主应力法及其应用5.5.1主应力法的概念5.5.2长矩形板镦粗时的变形力和单位流动压力第六章材料加工过程中的化学冶金6.1 概述6.1.1材料加工过程中的化学冶金问题6.1.2材料加工过程中的化学冶金特点6.2 气体与液态金属反应6.2.1气体的来源6.2.2氮对金属的作用6.2.3氢对金属的作用6.2.4氧对金属的作用6.3 熔渣与液态金属的化学冶金反应6.3.1熔渣6.3.2活性熔渣对金属的氧化6.3.3脱氧处理6.3.4渗合金反应6.3.5金属中硫和磷的作用及其控制6.4 金属固态热加工中的冶金反应6.4.1金属表面氧化6.4.2表面脱碳与增碳6.5 热加工过程中的保护措施6.5.1控制气氛6.5.2真空第七章加工引起的内应力和冶金质量问题7.1 内应力形成的原因及其影响7.1.1内应力形成的原因7.1.2内应力的影响7.1.3内应力的防止和消除7.2 主要冶金缺陷7.2.1偏析7.2.2非金属夹杂物7.2.3缩孔与缩松7.2.4气孔7.2.5氢白点7.2.6热裂纹7.2.7冷裂纹7.2.8应力腐蚀裂纹7.3 加工引起的金属脆化7.3.1过热脆化7.3.2组织脆化7.3.3杂质引起的脆化3）系列实验实验1 铝硅合金的细化和变质处理实验2 铸造残余应力的测定实验3 连铸钢水流动水力学模拟实验实验4 液态金属质量表征与识别方法实验5 消失模铸造实验6 先进压铸技术实验7 金属高温强度和塑性及其测定实验8 金属室温压缩的变形抗力测定及加工硬化分析实验9 金属高温压缩塑性变形及其变形抗力测定实验10 金属压缩过程中的摩擦系数测定及压缩过程数值模拟实验11 金属薄板的成形极限实验12 金属室温压缩的塑性及其流动实验13 金属薄板的弯曲试验实验14 拉深成形的凸耳现象及其模具分析实验15 热循环对材料组织与性能的影响实验16 残余应力盲孔法测定与消除实验17 工业机器人运动编程及自动弧焊实验18 脉冲TIG焊实验19 电阻点焊实验20 焦点位置对CO2激光焊缝成形及熔化效率的影响实验21 激光焊接过程检测与控制——等离子体的光电检测与焦点位置寻优实验22 脉冲Nd：YAG激光加工实验23 激光相变硬化实验24 激光熔覆实验25 等离子喷涂涂层的制备与观测实验26 干摩擦及油润滑条件下的摩擦学实验实验27 功能薄膜的制备方法以及光电学性能测试实验实验28 铁基粉末冶金实验29 金相图像分析实验30 热膨胀法测定钢的连续冷却转变图希望以上资料对你有所帮助，附励志名3条：1、积金遗于子孙，子孙未必能守；积书于子孙，子孙未必能读。
工程材料全面答案清华大学出版
工程材料思考题参考答案第一章金属的晶体结构与结晶1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。
答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。
线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。
如位错。
面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。
如晶界和亚晶界。
亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称亚晶粒。
亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。
刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。
滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。
如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错”。
单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。
多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。
过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。
自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。
非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。
变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。
变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。
2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格；γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格；Mg、Zn属于密排六方晶格；3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。
9-16工程材料-
清华大学《工程材料》32学时讲稿9/16工程材料：金属材料（教材P162－P247）金属材料：合金钢（教材P219－P247）第九章有色金属及其合金在工业生产中，通常把钢铁材料称为黑色金属，而把其它的金属材料称为有色金属。
与钢铁等黑色金属材料相比，有色金属具有许多优良的特性，是现代工业中不可缺少的材料，在国民经济中占有十分重要的地位。
例如，铝、镁、钛等具有相对密度小，比强度高的特点，因而广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等行业；银、铜、铝等具有优良导电性和导热性的材料广泛应用于电器工业和仪表工业；铀、钨、钼、镭、钍、铍等是原子能工业所必需的材料，等等。
随着航空、航天、航海、石油化工、汽车、能源、电子等新型工业的发展，有色金属及其合金的地位将会越来越重要。
本章主要介绍工业上广泛使用的铝合金、铜合金、钛合金和轴承合金等有色金属的性能特点，为合理选用材料打下基础。
第一节铝及其合金一、纯铝纯铝是一种银白色的轻金属，熔点为660℃，具有面心立方晶格，没有同素异构转变。
它的密度小（只有2.72g/cm3）；导电性好，仅次于银、铜和金；导热性好，比铁几乎大三倍。
纯铝化学性质活泼，在大气中极易与氧作用，在表面形成一层牢固致密的氧化膜，可以阻止进一步氧化，从而使它在大气和淡水中具有良好的抗蚀性。
纯铝在低温下，甚至在超低温下都具有良好的塑性和韧性，在0℃～－253℃之间塑性和冲击韧性不降低。
纯铝具有一系列优良的工艺性能，易于铸造，易于切削，也易于通过压力加工制成各种规格的半成品。
所以纯铝主要用于制造电缆电线的线芯和导电零件、耐蚀器皿和生活器皿，以及配制铝合金和做铝合金的包覆层。
由于纯铝的强度很低，其抗拉强度仅有90～120MPa/m2，所以一般不宜直接作为结构材料和制造机械零件。
纯铝按其纯度分为高纯铝、工业高纯铝和工业纯铝。
纯铝的牌号用“铝”字汉语拼音字首“L”和其后面的编号表示。
高纯铝的牌号有LG1、LG2、LG3、LG4和LG5，“G”是高字的汉语拼音字首，后面的数字越大，纯度越高，它们的含铝量在99.85%～99.99%之间。
工程材料的成分、组织、性能、选材、工艺与应用
材料学绪论一、本课程的性质一门研究材料的化学成分，加工工艺，组织、性能及应用几者之间的内在联系，分析如何运用材料科学的基础知识解决各实际问题的综合性，实践性极强的专业课。
二、本课程的目的使学生掌握如下能力：1、对各类工件所用材料进行合理选材和制定正确的热处理工艺（或其它加工工艺），以满足其使用要求。
2、解决工件加工和使用中出现的各类早期失效问题。
3、从事新材料、新工艺的开发和研制的初步能力。
三、工程材料定义工程材料（结构材料）：用来制备在工作环境下承受载荷的工件的材料。
四、参考书工程材料朱张校清华大学出版社金属材料学王笑天机械工业出版社复合材料（二十一世纪新材料丛书）吴人洁天津大学出版社第一章钢的合金化基础一、合金元素（Me）的定义碳钢（碳素钢）：Fe+C+杂质元素（S、P、Si、Mn、O、H、N……）合金钢：Fe+C+合金元素（Me）+杂质元素合金元素：以改善钢的工艺性能和使用性能为目的，人为添加到钢中的元素。
锰（Mn）铬（Cr）钼（Mo）钨（W）钒（V）铌（Nb）钛（Ti）镍（Ni）铜（Cu）钴（Co）硅（Si）硼（B）氮（N）铝（AL）稀土（RE）杂质元素：混入钢中的元素硫（S）磷（P）硅（Si）锰（Mn）氧（O）氢（H）氮（N）二、合金元素的分类及性质1、分类a、按是否形成碳化物（c’）分为：（1）碳化物（c’）形成元素：弱碳化物形成元素，Mn——Mn3C（固溶态）；强碳化物形成元素（Me强）Cr、Mo、W、V、Nb、Ti，其中：Cr、Mo、W（部分固溶态，部分化合态），V、Nb、Ti（化合态）。
（2）非碳化物形成元素：Ni、Si、Al、B、Cu、Co、RE（固溶态）b、按对Fe-Fe3C相图各区的影响不同分为：（1）扩大F区元素（固溶态）：Cr、Mo、W、V、Nb、Ti、Al、Si（提高A1、A3，使S点左移）。
（2）扩大A区元素：Ni、Cu、Mn、C、N（降低A自由能（G A），增加A 稳定性）。
工程材料第9章解析
第9章 焊接
焊条电弧焊 埋弧焊
Ar弧焊
CO2保护焊 等离子弧焊
设备简单， 生产率高， 适用于各类合金 成本低， 温度高穿透
容易维护， 焊接质量高 钢、稀有金属,电 生产率高， 力强，可焊
优 点
焊钳小， 且稳定，节 弧稳定,焊缝致密, 操作性能 使用灵便， 省金属材料， 成形美观；明弧 好，质量 用途广泛。 改善劳动条 可见,易实现全位 较好
点
性好
度高
置准确，工件表
面影响小
焊接分流 易加热不 金属损耗大，
缺
现象严重 匀，连接 火花污染，
点
不牢，端 焊后有毛刺
面易氧化
厚度<4㎜的 厚度<3㎜ 简单断面， 重要工件， 低碳钢和低合金
应 薄板件，薄 的薄板结 长度<20㎜ 可焊异种金 钢冲压件
用 壁结构、罩 构
属。0.01㎜～
壳
2000m㎡
第9章 焊接
第9章 焊接
9.2电阻焊 电阻焊是利用电流通过焊件及其接触处所产生电 阻热，将焊件局部加热到塑性或熔化状态，然后在压 力下形成焊接接头的焊接方法。
电阻焊优点：生产率高，焊接变形小，劳动条件 好，不需另加焊接材料，操作简单，易实现机械化。 缺点：设备复杂，耗电量大，接头形式与工件厚度受 到限制。
第9章 焊接
第9章 焊接
9.1电弧焊 9.1.1焊条电弧焊
即手工电弧焊，利用焊条与工件间产生电弧热， 将工件与焊条熔化而进行焊接的方法。焊接原理如 图9.1。
图9.1涂料焊条的电弧焊过程
第9章 焊接
焊缝质量由很多因素决定，如工件基体金属和焊 条的质量、焊前的清理程度、焊接时电弧的稳定 情况等。
电焊条由焊芯和药皮（涂料）两部分组成。焊芯 起导电和填充焊缝金属的作用，药皮用于保护焊 接顺利进行并使焊缝具有一定的化学成分和力学 性能。
--工程材料
清华大学《工程材料》48学时讲稿4/24微观组织和宏观性能：设备决定工艺，工艺决定组织，组织决定性能材料宏观性能的描述（非金属材料：教材P41－P66）非金属材料的结构和性能：高分子材料、无机非金属材料一、聚合物分子聚合物的性质主要取决于高分子的组成、构型、构象和高分子的聚集态。
直接影响固态聚合物性能的基本单元不是孤立的原子和单个的链节，而是整个大分子。
大多数聚合物的分子是通过范德瓦尔斯键或氢键连接在一起的。
聚合物分子与普通有机物小分子的唯一区别在于它们的尺寸。
聚合物分子的大小没有特定的界限，一个相对小的分子，例如由三个结构单元构成的分子也可以叫做聚合物。
然而，聚合物通常是指由大分子构成的高分子化合物。
由小分子构成的聚合物通常称为低聚物。
1．聚合物的分类聚合物是一个种类繁多的大家族，常用的聚合物材料有以下类型：2．高分子材料的命名通常高分子材料采用习惯命名法，在原料的单体名称前加“聚”字，如聚乙烯、聚氯乙烯等。
也有一些是在原料名称后加“树脂”二字，如酚醛树脂、脲醛树脂等。
只用一种单体成分合成的聚合物称为均聚物，使用两种或多种不同单体成分合成的聚合物称为共聚物。
有些高分子材料以专用名称命名，例如纤维素、蛋白、淀粉等。
还有一些高分子材料采用商品名称，它没有统一的命名原则，对同一材料可能各国的命名都不同。
如聚己内酰胺被称为尼龙、锦纶、卡普隆；聚乙烯醇缩甲醛称为维尼纶；聚丙烯腈（人造羊毛）称为腈纶、奥纶；聚对苯二甲酸乙二酯称为涤纶、的确良；聚甲基丙烯酸甲酯称为有机玻璃；丁二烯和苯乙烯共聚物称为丁苯橡胶等。
有时为了简化，往往用英文名称的缩写表示，如聚乙烯称为PF，聚氯乙烯称为PVC等。
3．聚合物的分子量聚合物是由许多重复链段被称为链节或单体的单元所组成的分子所构成。
从有机化学可知，烃系CmH2m+2中分子的熔点与分子的大小有关（图2-19）。
一般说来，包含大分子的那些聚合物比由小分子组成的聚合物更牢固，并且抵抗热应力和机械应力的能力更强。
功能材料清华大学工程材料
内容提要：
介绍功能材料的发展及分类，介绍常用 电功能材料、磁功能材料、热功能材料、 光功能材料等应用。
学习目标：
了解各种功能材料及其基本应用。
●概述
具有某种或某些特殊物理性能 或功能的材料叫作功能材料。
电功能材料 磁功能材料 热功能材料 光功能材料
功能材料发展过程：
●最早：铜、铝导线及硅钢片等。电工合金、 磁与电金属功能材料（电力工业发展）
制作磁带、磁盘、磁卡片及磁鼓等。
●(Mn, Zn) Fe2O4系 (Ni, Zn) Fe2O4系单晶和多晶铁氧体 Fe-Ni-Nb(Ta)系 Fe-Si-Al系高硬度软磁合金 Fe-Ni(Mo)-B(Si)系 Fe-Co-Ni-Zr系非晶软磁合金
制作磁头。
●稀土-过渡族非晶合金薄膜 加Bi铁石榴石多晶氧化物薄膜
Mn-Ni-Cu三合合金 黑色金属合金：Fe-Ni-Mn合金、
Fe-Ni-Cr合金 制造热双金属片主动层材
料, 制造室温调节装置、自断
路器、各种条件下的自动控
制装置等。
双金属片式温度计
形状记忆材料 一、形状记忆效应
形状记忆效应 材料在高温下形成一定形状， 冷却到低温进行塑性变形为另一形状，然后 经加热后通过马氏体逆相变, 可恢复到高温 时的形状。
膨胀材料
热功能材料
☆ 老师提示：重点内容
绝大多数金属和合金都有热胀冷缩的现象， 不同金属和合金，膨胀和收缩程度不同。一般用 线膨胀系数来表示热膨胀性的大小。
根据膨胀系数的大小把膨胀材料分为三种： 低膨胀材料 定膨胀材料 高膨胀材料
一、低膨胀材料
低膨胀材料在-60 ℃～100 ℃内膨胀系数 极小。
磁性材料
磁铁氧体
清华大学-—工程材料综合题答案
第一章6、实际金属晶体中存在哪些缺陷？它们对性能有什么影响？答：点缺陷：空位、间隙原子、异类原子。
点缺陷造成局部晶格畸变，使金属的电阻率、屈服强度增加，密度发生变化。
线缺陷：位错。
位错的存在极大地影响金属的机械性能。
当金属为理想晶体或仅含极少量位错时，金属的屈服强度σs很高，当含有一定量的位错时，强度降低。
当进行形变加工时，为错密度增加，σs将会增高。
面缺陷：晶界、亚晶界。
亚晶界由位错垂直排列成位错墙而构成。
亚晶界是晶粒内的一种面缺陷。
在晶界、亚晶界或金属内部的其他界面上，原子的排列偏离平衡位置，晶格畸变较大，位错密度较大（可达1016m-2以上）。
原子处于较高的能量状态，原子的活性较大，所以对金属中的许多过程的进行，具有极为重要的作用。
晶界和亚晶界均可提高金属的强度。
晶界越多，晶粒越细，金属的塑性变形能力越大，塑性越好。
8、什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？答：形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。
固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸变。
晶格畸变随溶质原子浓度的提高而增大。
晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。
9、间隔固溶体和间隔相有什么不同？答：合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的，且结构与组元之一相同的固相称为固溶体。
间隙固溶体中溶质原子进入溶剂晶格的间隙之中。
间隙固溶体的晶体结构与溶剂相同。
第二章1、金属结晶的条件和动力是什么?答：液态金属结晶的条件是金属必须过冷，要有一定的过冷度。
液体金属结晶的动力是金属在液态和固态之间存在的自由能差(ΔF)。
2、金属结晶的基本规律是什么?答：液态金属结晶是由生核和长大两个密切联系的基本过程来实现的。
液态金属结晶时，首先在液体中形成一些极微小的晶体(称为晶核)，然后再以它们为核心不断地长大。
在这些晶体长大的同时，又出现新的品核并逐渐长大，直至液体金属消失。
3、在实际应用中，细晶粒金属材料往往具有较好的常温力学性能，细化晶粒、提高金属材料使用性能的措施有哪些？答：（1）提高液态金属的冷却速度，增大金属的过冷度。
清华大学工程材料课件
具有体心立方晶格的金属有钼(Mo)、钨 (W)、钒(V)、α-铁(α-Fe, <912 ℃)等。
体心立方晶胞特征： （1）晶格常数 a=b=c, α=β=γ=90°
（2）晶胞原子数 角上的原子属于8个相邻的晶胞，中心的原子属于这个晶胞。 一个体心立方晶胞所含的原子数为2个。
（3）原子半径 晶胞中相距最近的两个原子之间距离的一半称为原子半径(r原子)。 体心立方晶胞中原子半径与晶格常数a之间的关系为：
晶体和非晶体的熔化曲线
2. 金属晶体具有各向异性 在晶体中, 不同晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同，它们之间的结合力的大小也
不相同，因而金属晶体不同方向上的性能不同。这种性质叫做晶体的各向异性。
●●单单晶晶体体铁铁(只在含磁一场个中晶沿粒<)1的0弹0>性方模向量磁，化容易。制造变压器用的硅钢片的<100>方向应 平<●行11锌于1在>导方盐磁向酸方上中向为溶，2解以.9时降0，×低晶1变0面压5 M的器P溶的a解,铁速损度。的次序从大到小是： <100>方向上只有1.35×105 MPa。
异类原子 老师提示：点缺陷造成局部晶格畸变, 使金属的屈服强度、电阻率增加, 密度发生变化。
2. 线缺陷 指两维尺度很小而第三维尺度很大的缺陷，叫位错。由晶体中原子平面的错动引起。
（1）刃型位错 晶体的一部分出现一个多余的半原子面。如切入晶体的刀片， 刀片的刃口线即为位错线。这种线缺陷称刃型位错。 半原子面在上面的称正刃型位错, 半原子面在下面的称负刃型位 错。
立方晶胞中的主要晶向
若两个晶向的全部指数数值相同而符号相反, 则它们相互平行或为同一原子列, 但方 向相反。
如[110]与 。
若只研究原子排列情况, 则晶向[110]与 可用同一个指数[110]表示。
工程材料 第9章 典型工件的选材及工艺路线设计解读
●载荷较大、轴颈的耐磨性要求高时采用合 金调质钢：40Cr、40MnB、40CrNiMo
或者渗碳钢：20Cr、20CrMnTi ●曲轴可采用球墨铸铁和高强度灰铸铁。
二、选择原则
根据载荷大小、类型等决定。 ●主要受扭转、弯曲的轴，可不用淬透性高 的钢种； ●受轴向载荷轴，因心部受力较大，材料应 具有较高淬透性。
渗碳齿轮的工艺路线为：
汽车后桥齿轮
下料--锻造--正火--切削加工--渗碳、淬火
及低温回火--喷丸--磨削加工。
9.2 轴类零件选材
☆ 老师提示：重点内容
9.2.1 轴类零件的工作条件
(1) 工作时主要受交变弯曲和扭转应力的 复合作用；
(2) 轴与轴上零件有相对运动, 相互间存 在摩擦和磨损；
(3) 轴在高速运转过程中会产生振动, 使 轴承受冲击载荷；
其它主轴材料： ●载荷较大的主轴用40Cr钢制造。 ●承受较大冲击载荷和疲劳载荷的主轴用 合金渗碳钢（20Cr或20CrMnTi）制造。
二、内燃机曲轴选材
1. 曲轴工作条件、性能要求、材料 （1）工作条件 曲（轴2）受性弯能曲要、求扭转、剪切、拉压、冲击等 交变失应效力形。式主要是疲劳断裂和轴颈严重磨损。 造材成 料曲 要轴 有的 高扭 强转度和、弯一曲定振的动冲，击应韧力性分 。布不 均匀要；有足够弯曲、扭转疲劳强度和刚度。 曲轴轴 颈颈 表与 面轴 有承 高有硬滑度动和摩耐擦磨。性。
(4) 多数轴会承受一定的过载载荷。
9.2.2 轴类零件的失效方式
(1)长期交变载荷下的疲劳断裂。 （包括扭转疲劳和弯曲疲劳断裂）；
(2)大载荷或冲击载荷引起的过量变形、 断裂(3；)表面过度磨损。
2009年机工专业工程材料日历(沈冬冬潘应君)
二○○八～二○○九学年第二学期
教 学 日 历
授课对象： 机工0701、0702、0703、0704
0705、0706、0707、0708
课程名称： 工程材料学 授课教师：沈冬冬（5－7周）
潘应君（8－10周）
授课周次： 5―10周 总学时： 28 理论学时： 24 实践学时： 4 考核方式: 考试 成绩组成比例： 平时+试卷＝15%+85% 使用教材：工程材料（第三版）朱张校主编
清华大学出版社，2005年
系（教研室）主任： 吴润
二○○ 九 年 二 月 二十 日
（专业、年
级、班级）
注：此表一式四份，本人留存一份，班级、教师所在学院、开课学院各一份（如教师所在学院与开课学院为同一学院，则只交一份）。
原则上以课堂为单位（即2学时）填写。
工程材料培训课程(共58张PPT)
历史充分说明，我们勤劳智慧的祖先，在
材料的创造和使用上有着辉煌的成就，为人
类文明、世界进步作出了巨大贡献。
想一想：中华民族对材料发展作出了 重大贡献，你能再举出几个例子来吗？
0.1.2 新材料新工艺重大成果
一、新材料新工艺迅速发展
●高分子材料迅速发展 在当代，科学技术和生产飞跃发展。 从 20世纪60年代到70年代，高分子材料每 材料、能源与信息作为现代社会和现代技术 年以 14％的速度增长。到70年代中期，全世 的三大支柱，发展格外迅猛。 界的高分子材料和钢的体积产量已经相等。 高分子材料用作结构 材料代替钢铁外，目前 正在研究和开发具有良 好导电性能和耐高温的 高分子材料。
铁人
黄河镇河大铁牛(唐开元12年铸)
●我国古代创造了三种炼钢方法
●从矿石中直接炼出自然钢。用这种钢
做的剑在东方各国享有盛誉，东汉时传入 了欧洲； ●西汉时期的经过“百次”冶炼锻打的 百炼钢； ●南北朝时期生产的灌钢。先炼铁后炼 钢的两步炼钢技术我国要比其它国家早 1600多年。
●钢的热处理技术达到相当高的水平
课程的目的是使学生通过学习，在掌握机械 工程材料的基本理论及基本知识的基础上，具 备根据机械零件使用条件和性能要求，对结构 零件进行合理选材及制订零件工艺路线的初步 能力。
由于能源、材料和信息是现代社会和现代科 学技术的三大支柱，学习并掌握工程材料的基 础知识，对于工科院校机械类专业的学生是十 分必要的。
在人类的发展史上，最先使用的工具是石 器。 中华民族的祖先用坚硬的燧石和石英石等 天然材料制成石刀、石斧、石锄。
石器
石斧
二、陶器与瓷器的发明和使用
新石器时代(公元前6000年～公元前5000 年)，中华民族的先人们用粘土烧制成陶器。
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轴颈铸表造面－硬高度温≥正6火25－HV高。温回火－切削加工 －轴颈气体渗氮。
老师提示 :汽车发动机曲轴也可用 45、40Cr钢制造，经过模锻、调质、 切削加工后, 在轴颈部位进行表面 淬火。 175A型柴油机曲轴简图
熟悉弹簧的选材。
9.1 齿轮选材
☆ 老师提示：重点内容
9.1.1 齿轮的工作条件
(1) 由于传递扭矩，齿根承受很大的交变 弯曲应力；
(2) 换挡、启动或啮合不均时，齿部承受 一定冲击载荷；
(3) 齿面相互滚动或滑动接触，承受很大 的接触压应力及摩擦力的作用。
9.1.2 齿轮的失效形式
(1) 疲劳断裂 主要从根部发生； (2) 齿面磨损 由于齿面接触区摩擦，使齿 厚变小；
一、材料
经锻造或轧制的低、中碳钢或合金钢制造 （兼顾强度和韧性，同时考虑疲劳抗力）；
●一般轴类零件使用碳钢。如35、40、45、 50钢；
●载荷较大、轴颈的耐磨性要求高时采用 合金调质钢：40Cr、40MnB、40CrNiMo
或者渗碳钢：20Cr、20CrMnTi ●曲轴可采用球墨铸铁和高强度灰铸铁。
渗碳齿轮的工艺路线为： 汽车后桥齿轮 下料--锻造--正火--切削加工--渗碳、淬火 及低温回火--喷丸--磨削加工。
9.2 轴类零件选材
☆ 老师提示：重点内容
9.2.1 轴类零件的工作条件
(1) 工作时主要受交变弯曲和扭转应力 的复合作用；
(2) 轴与轴上零件有相对运动, 相互间 存在摩擦和磨损；
(3) 轴在高速运转过程中会产生振动, 使轴承受冲击载荷；
(4) 多数轴会承受一定的过载载荷。
9.2.2 轴类零件的失效方式
(1)长期交变载荷下的疲劳断裂。 （包括扭转疲劳和弯曲疲劳断裂）；
(2)大载荷或冲击载荷引起的过量变形、 断裂；(3)表面过度磨损。
转轴弯曲疲劳
直升飞机螺旋桨
断口形轴貌颈被埋嵌在轴承驱中动齿轮轴扭断
机床齿轮除选用金属齿轮外, 有的还 可改用塑料齿轮，如用聚甲醛齿轮、单体 浇铸尼龙齿轮, 工作时传动平稳, 噪声减 少, 长期使用磨损很小。
二、汽车齿轮
汽车齿轮主要装在变速箱和差速器中。 汽车齿轮受力较大，受冲击频繁，其耐 磨性、疲劳强度、心部强度以及冲击韧性等， 均要求比机床齿轮高。 一般用合金渗碳钢 20Cr或20CrMnTi制造。
载荷不大，工作平稳无强烈冲击。
一般可选中碳钢(45钢)制 造，为了提高淬透性，也可选
用中碳合金钢(40Cr钢)。
工艺路线为：
机床变速箱齿轮
下料--锻造--正火--粗加工--调质--精加工
--高频淬火及低温回火--精磨。
其它机床齿轮材料：
冲击载荷小的低速齿轮可采用HT250、 HT350、QT500-5、QT600-2等铸铁制造。
“十五”国家级规划教材《工程材料》第3版配套课 件
第9章
第9章 典型工件的选材 及工艺路线设计
内容提要：
本章重点阐明齿轮、轴类零件、弹簧和刃 具的工作条件、失效形式、性能要求及选材分 析，举例说明典型工件的工艺路线。
学习目标：
本章是课程的重点章。要求掌握齿轮（机 床和汽车齿轮）、轴类零件、刃具的选材，进 行工艺路线分析。
大端的轴颈、锥孔与卡盘、顶尖之间有摩 擦，这些部位要求有较高的硬度和耐磨性。
● C620车床主轴主轴用45钢制造。 ☆ 练习：制定工艺路线
其它主轴材料： ●载荷较大的主轴用40Cr钢制造。 ●承受较大冲击载荷和疲劳载荷的主轴 用合金渗碳钢（20Cr或20CrMnTi）制造。
二、内燃机曲轴选材
1. 曲轴工作条件、性能要求、材料 （1）工作条件 （曲2轴）受性弯能曲要、求扭转、剪切、拉压、冲击 等交变失应效力形。式主要是疲劳断裂和轴颈严重磨损。 造 材料成要曲有轴高的强扭度转、和一弯定曲的振冲动击，韧应性力。分布 不均匀要；有足够弯曲、扭转疲劳强度和刚度。 曲 轴轴 颈颈 表与 面轴 有承高有硬滑度动和摩耐擦磨。性。
9.3 弹簧选材
的硬粒子磨损
9.2.3 轴类零件的性能要求
(1) 良好的综合机械性能，足够强度、塑 性和一定韧性, 以防过载断裂、冲击断裂；
(2) 高疲劳强度, 对应力集中敏感性低, 以防疲劳断裂；
(3) 足够淬透性, 热处理后表面要有高硬 度、高耐磨性, 以防磨损失效；
(4) 良好切削加工性能, 价格便宜。
9.2.4 轴类零件材料及选材方法
二、选择原则
根据载荷大小、类型等决定。 ●主要受扭转、弯曲的轴，可不用淬透性 高的钢种； ●受轴向载荷轴，因心部受力较大，材料 应具有较高淬透性。
9.2.5 典型轴的选材
一、机床主轴选材
主轴受交变弯曲 和扭转复合应力作用， 载荷和转速不高，冲击载 荷不大。
具有一般综合机械 性能即可满足要求。
C620车床主轴简图
（3）曲轴材料
●锻钢曲轴：优质中碳钢和中碳合金钢， 如35、40、45、35Mn2、40Cr, 35CrMo钢等；
●铸造曲轴： 铸钢： ZG25 球墨铸铁：QT600-3、QT700-2 珠光体可锻铸铁及合金铸铁：
KTZ450-5 KTZ500-4
2. 175A型农用柴油机曲轴选材 （1）性能要求 （农2用）柴曲油轴机材曲料轴功率和承受载荷不大；但滑 动轴承中工Q作T7轴00颈-2部要有较高硬度及耐磨。
9.1.4 齿轮类零件的选材
选用低、中碳钢或其合金钢。 经表面强化处理后，表面有高的强度和硬 度，心部有好的韧性，能满足使用要求。 这类钢的工艺性能好，经济上也较合理，是 比较理想的材料。
9.1.5 典型齿轮选材举例
一、机床齿轮
机床变速箱齿轮担负传递动力，改变运动
速度和方向的任务。工作条件较好，转速中等，
疲劳断裂
齿面磨损
(3) 齿面接触疲劳破坏 在交变接触应 力作用下，齿面产生微裂纹，微裂纹的发 展，引起点状剥落(或称麻点)；
(4) 过载断裂 主要是冲击载荷过大造 成的断齿。
齿面剥落
轮齿冲击断裂
9.1.3 齿轮材料的性能要求
(1) 高的弯曲疲劳强度； (2) 高的接触疲劳强度和耐磨性； (3) 较高的强度和冲击韧性。 (4) 要求有较好的热处理工艺性能，如 热处理变形小等。