机械制造基础常用工程材料
工程材料及机械制造基础
工程材料及机械制造基础工程材料及机械制造基础随着工业化进程的加快，机械制造产业成为了产业结构调整和经济转型的重要部分。
而机械制造又离不开工程材料的选用和应用，因此，熟悉工程材料及机械制造基础知识，对机械制造从业者至关重要。
一、工程材料1. 金属材料金属材料是指以金属元素或其合金为主要成分和基体组成的材料。
金属材料具有导电性好、热导率高、强度高、耐磨损、耐腐蚀等特点，因此在机械制造中被广泛应用。
常用金属材料有钢、铜、铝、镁、锌等。
2. 非金属材料非金属材料是指一类不含金属或含金属量较低的材料。
常用的有陶瓷材料、高分子材料和复合材料。
其中，陶瓷材料通常用于高温炉具和电子产品；高分子材料适用于制作塑料制品、橡胶制品和纺织品等；复合材料在航空、航天、汽车等领域有广泛应用。
二、机械制造基础1. 机械制造方法常见的机械制造方法有车、铣、钻、刨、磨、冲压、焊接、锻造等。
各种机械制造方法的应用根据具体工艺之间的关系进行设计和选择。
2. 机械制造技术机械制造技术是指制造加工过程中使用的各种技术和方法，包括材料加工技术、生产加工技术、制造技术等。
其中，材料加工技术包括金属材料的锻造、挤压、模锻等方法，非金属材料的成型、压缩、挤压、拉伸等方法；生产加工技术包括车床加工、铣床加工、磨床加工等；制造技术则包括设计、加工、质量控制等。
3. 机械制造质量控制机械制造质量控制是保证机械制造品质的关键要素。
质量控制主要通过检测、检验等方式实现。
检测是检查组件、零件尺寸、外形、材料、硬度等，以记录分析；检验是通过材料检验、件检验、总体检验等方式，按照规定质量要求，分析原因，以实现优质机械制造。
三、结语工程材料和机械制造基础是机械制造产业不可或缺的组成部分，掌握了这些基础知识，能够实现从材料的选择、到机械制造过程中的技术选择、生产、质量控制，以及最终出厂的检查等各个环节的全掌控。
因此，各个从业者在实践中深入理解和应用这些知识，是非常必要的。
机械制造基础工程材料铸造
机械制造基础工程材料铸造1. 概述铸造是一种常见的制造工艺，用于生产各种复杂形状的零件。
在机械制造行业中，铸造被广泛应用于生产各种机床、汽车、航空航天和电子设备等零部件。
铸造工艺可以制造各种不同材料的零件，其中，工程材料在机械制造中扮演着重要的角色。
2. 工程材料的分类在铸造中，常见的工程材料包括铁、钢、铜、铝等。
这些工程材料具有不同的特性和用途，可以满足不同行业的需求。
•铁: 铁是一种常见的工程材料，具有优良的机械性能和导热性能。
铁可以进一步细分为生铁和钢铁，其在机械制造中广泛应用于制造车床、机床床身等零件。
•钢: 钢是一种由铁和碳组成的合金，具有优异的强度和韧性。
钢在机械制造中经常用于制造齿轮、轴承和弹簧等零部件。
•铜: 铜具有良好的导电性和导热性，因此在电子设备和通信领域有广泛的应用。
铜在铸造中常用于制造导线、电缆和散热器等零件。
•铝: 铝是一种轻质金属，具有良好的可塑性和耐腐蚀性。
铝材常用于制造汽车发动机缸盖、飞机零件以及各种物体的外壳。
3. 铸造工艺铸造是一种将熔化金属或合金注入到模具中，冷却后得到所需形状的工艺。
在铸造过程中，主要包括模具制备、熔炼、浇注和冷却四个步骤。
•模具制备: 模具是铸造过程中最关键的工具。
模具可以制成各种形状，以便在铸造过程中得到所需的零件。
模具制备的材料一般为石膏、砂状物或金属材料。
•熔炼: 熔炼是将金属或合金加热至其熔点以上的操作。
常见的熔炼设备包括电炉、感应炉和火焰炉等。
在熔炼过程中，根据所需材料的不同，可以添加适量的合金元素以改善材料的性能。
•浇注: 浇注是将熔化的金属或合金倒入模具中的操作。
在浇注过程中，需要控制好浇注温度和速度，以确保熔化的金属或合金填充整个模具。
•冷却: 冷却是指将浇注后的熔化金属或合金冷却至室温的过程。
冷却速度会影响材料的结晶形态和性能。
通常，通过在冷却过程中控制冷却速度，可以获得所需的材料性能。
4. 铸造材料的性能测试铸造材料的性能测试是保证产品质量和性能的重要环节。
机械设计基础中的工程材料概述
机械设计基础中的工程材料概述工程材料在机械设计中扮演着重要的角色，它们是构建可靠机械系统的基础。
本文将从材料的选择和应用角度，对机械设计基础中的工程材料进行概述。
首先，我们将介绍几种常见的工程材料，包括金属材料、聚合物材料和复合材料。
然后，我们将讨论这些材料的物理和力学性质，以及它们在机械设计中的应用。
最后，我们将探讨未来工程材料的发展趋势。
一、金属材料的概述金属材料是一类常见的工程材料，其特点是具有优良的导电性和导热性，同时还具有较高的强度和韧性。
金属材料可以分为两大类：非铁基金属和铁基金属。
常见的非铁基金属材料包括铜、铝、镁等，而铁基金属材料则主要包括铁、钢和铸铁。
金属材料在机械设计中广泛应用于结构件、轴承、齿轮等部件的制造上。
二、聚合物材料的概述聚合物材料是一类具有高分子结构的工程材料，具有较低的密度、良好的耐化学性和电绝缘性。
聚合物材料可以分为两大类：热塑性聚合物和热固性聚合物。
常见的热塑性聚合物包括聚乙烯、聚丙烯等，而热固性聚合物则主要包括环氧树脂、不饱和聚酯等。
聚合物材料在机械设计中常用于制造轻量化部件、密封件、绝缘件等。
三、复合材料的概述复合材料是由两个或两个以上的不同材料组合而成的工程材料，结合了各种材料的优点。
常见的复合材料包括纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料和层合板材料等。
纤维增强复合材料由纤维和基体组成，具有较高的强度和刚度，常用于制造航空航天器和高性能汽车等。
颗粒增强复合材料由颗粒和基体组成，常用于制造摩擦材料和摩擦密封材料等。
层合板材料由多个薄板层叠而成，具有较高的抗弯刚度和抗冲击性能。
四、工程材料的物理和力学性质工程材料的物理和力学性质对其在机械设计中的应用具有重要影响。
物理性质包括密度、热导率、导电率等，力学性质包括强度、韧性、硬度等。
这些性质可以通过实验测试和理论计算来确定，以满足设计要求。
例如，在选择材料时，需要考虑到其强度、刚度和耐磨性等方面的要求，以确保系统的可靠性和耐久性。
机械制造基础常用工程材料
机械制造基础常用工程材料引言在机械制造领域，选择适当的工程材料对产品的质量、性能以及寿命有着至关重要的影响。
机械制造基础常用工程材料包括金属材料、非金属材料以及复合材料等。
本文将对这些常用工程材料进行介绍和分析。
金属材料金属材料是机械制造领域最常用的材料之一。
金属材料通常具有良好的导电性、导热性、可塑性和机械强度等优点。
根据金属材料的组成和性质，可以进一步分为以下几类：1.铁基合金：如铸铁、钢等。
铁基合金具有高强度、耐磨损和耐腐蚀等特点，广泛应用于机械制造中的零件制造和结构件。
2.非铁基合金：如铜合金、铝合金等。
非铁基合金具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性能，适用于需要较高导电性和导热性能的部件制造。
3.非晶态合金：非晶态合金是一种非晶态结构的金属材料。
非晶态合金具有优异的力学性能和化学稳定性，适用于高强度和高稳定性要求的机械部件。
非金属材料除金属材料外，机械制造中还广泛使用了各种非金属材料。
非金属材料具有一些金属材料所不具备的特点，如较低的密度、较高的绝缘性能等。
常见的非金属材料包括：1.塑料：塑料是一种具有可塑性的高分子材料，具有良好的耐磨损性、耐化学腐蚀性和绝缘性能等特点。
塑料在机械制造中被广泛应用于制造零件和外壳等。
2.橡胶：橡胶是一种弹性体材料，具有良好的弹性和抗老化性能。
橡胶常用于制造密封件和减震件等。
3.陶瓷：陶瓷是一种脆性材料，具有优异的耐高温和耐磨损性能。
陶瓷常用于制造高温零件和耐磨件等。
复合材料复合材料是由两种或多种不同性质的材料组合而成的新材料。
复合材料具有金属材料、非金属材料和复合材料的优点，并弥补了各种材料的不足之处。
常见的复合材料包括：1.碳纤维复合材料：碳纤维复合材料具有高强度、低密度和良好的抗腐蚀性能，适用于制造高强度和轻量化的结构件。
2.玻璃纤维复合材料：玻璃纤维复合材料具有良好的电绝缘性和机械性能，广泛应用于电器领域和机械制造中。
3.金属基复合材料：金属基复合材料由金属基体和增强相组成，具有高强度、高刚性和良好的耐磨损性，适用于制造高负荷和高速运动零件。
机械工程材料
机械工程材料机械工程材料是指用于机械制造和工程结构中的材料，它们具有特定的力学性能、物理性能、化学性能和加工性能。
机械工程材料的选择对于机械设计和制造具有至关重要的意义，它直接影响着机械产品的性能、质量和使用寿命。
在机械工程中，常用的材料包括金属材料、塑料材料、陶瓷材料和复合材料等。
金属材料是机械工程中最常用的材料之一，它具有优良的导热性、导电性和可塑性，适用于制造各种零部件和结构件。
常见的金属材料包括钢、铝、铜、铁等。
钢是一种铁碳合金，具有较高的强度和硬度，广泛应用于制造机械零部件和工程结构。
铝具有较低的密度和良好的耐腐蚀性，适用于制造航空器和汽车等轻型结构。
铜具有良好的导电性和导热性，常用于制造电气设备和散热器等。
铁是一种重要的结构材料，广泛应用于桥梁、建筑和机械设备中。
塑料材料是一类轻质、耐腐蚀、绝缘性能良好的材料，适用于制造各种零部件和外壳。
常见的塑料材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。
聚乙烯具有良好的耐磨性和耐冲击性，适用于制造容器和管道等。
聚丙烯具有良好的耐腐蚀性和耐热性，适用于制造化工设备和食品包装等。
聚氯乙烯具有良好的绝缘性能和耐候性，适用于制造电线电缆和建筑材料等。
聚苯乙烯具有良好的隔热性和吸音性，适用于制造保温材料和包装材料等。
陶瓷材料是一类硬度高、耐磨性好、耐高温的材料，适用于制造耐磨零部件和耐火结构。
常见的陶瓷材料包括氧化铝、氮化硅、碳化硅等。
氧化铝具有优良的耐磨性和耐腐蚀性，适用于制造磨料和耐火材料等。
氮化硅具有优良的耐磨性和高温强度，适用于制造刀具和轴承等。
碳化硅具有优良的耐磨性和高温强度，适用于制造耐磨零部件和陶瓷刀具等。
复合材料是由两种或两种以上的材料组成的材料，具有优良的综合性能，适用于制造高性能的结构件和零部件。
常见的复合材料包括玻璃钢、碳纤维复合材料、金属基复合材料等。
玻璃钢具有优良的耐腐蚀性和抗冲击性，适用于制造化工设备和船舶等。
碳纤维复合材料具有优良的强度和刚度，适用于制造航空器和汽车等轻型结构。
机械制造基础常用工程材料
•优质碳素结构钢按锰的质量分数不同，分为两组： •普通锰(Mn＝0.25%～0.80%) •较高锰的(Mn=0.70%～1.20%)钢。 • 较高锰的优质碳素结构钢牌号数字后加“Mn”，如
45Mn。
•2020/7/17
•
3）碳素工具钢的编号方法
•其牌号以“T”开头，后面的数字表示平均碳的质量分数的千倍
法同一般的合金结构钢。滚动轴承钢都是高级优质钢，但牌号后不 加“A”。
•例如GCr15钢，就是平均铬的质量分数Cr＝
1.5％的滚动轴承钢。
•2020/7/17
•
④ 合金工具钢
•当c＜1％时，用一位数字表示碳的质量分数的千倍 •当碳的质量分数≥1%时，则不予标出
• 合金元素的标注与合金结构钢相同
•高速工具钢例外，其平均碳的质量分数无论多少均不标出。因合金
•一般的轴承用钢是高碳低铬钢，其碳的质量分数为c＝0.95％～1.15
％，属过共析钢。铬的含量为Cr＝0.4％～1.65％ 。
•滚动轴承钢的热处理包括预先热处理(球化退火)和最终热处理(淬火与
低温回火)
•常用滚动轴承钢牌号有GCr9G、GCr15、GCr15SiMn。
•2020/7/17
•
⑥低合金刃具钢
•2020/7/17
•
④合金弹簧钢
•合金弹簧钢的碳的质量分数一般为c＝0.5％～0.7％，碳的质量分数 •过高时，塑性和韧性差，疲劳强度下降。常加入以硅、锰为主的提高 •淬透性的元素。硅、锰合金元素溶入铁素体中，使铁素体得到强化。
•常用合金弹簧钢牌号有60Si2Mn、60Si2CrVA和50CrVA。合金弹簧
钢主要用于制造各种弹性元件，如在汽车、拖拉机、坦克、机车车辆上 制作减震板簧和螺旋弹簧，大炮的缓冲弹簧，钟表的发条等。
机械制造基础 原材料资料
机械制造基础第一部分工程材料与热处理1.工程材料一般可分为金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料2.金属材料的性能包括：1、物理性能2、化学性能：3、机械性能：4、工艺性能3．机械性能：强度；硬度；塑性；韧性；疲劳强度。
4．工艺性能：铸造性能；锻压性能；焊接性能；切削加工及热处理等方面的性能。
性能。
第一章材料的力学性能根据载荷性质零件受力情况可分为：静载荷——是指逐渐而缓慢地作用在工件上的力。
动载荷——包括冲击载荷和交变载荷等。
材料在外力作用下引起形状和尺寸的改变，称变形。
变形又分弹性变形和塑性变形强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。
以静载荷下抗拉强度作为判别金属材料强度高低的基本指标。
金属发生塑性变形但不破坏的能力，称为塑性硬度是指金属表面抵抗塑性变形和破坏的能力P9硬度测定的方法：压入法，它用一定的静载荷（压力）将压头压在金属表面上，然后通过测定压痕的面积或深度来确定其硬度。
常用的硬度试验方法有布氏硬度、洛氏硬度、和维氏硬度三种。
布氏硬度的表示方法如：150HBS10/10000/30常用于测定退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。
洛氏硬度：HRA、HRB、HRC维氏硬度 HV硬度HRC：测量钢球：可以测试软、硬金属，尤其是可测试极薄零件的硬度和渗碳层、渗氮层的硬度冲击载荷是指加载速度很快而作用时间很短的突发载荷。
金属抵抗冲击载荷而不破的能力，称为冲击韧度，也称冲击韧度，或冲击韧性机械零件在各种交变载荷作用下经过长时间工作也会发生破坏，通常这种破坏现象称为金属的疲劳。
第二章金属的组织结构第一节金属的晶体结构与结晶常见金属的晶体结构：1、体心立方晶格；2、面心立方晶格；3、密排立方晶格金属的结晶过程就是由晶核的形成和晶粒的长大两个基本过程组成的。
晶粒越细小，金属的强度、硬度越高，塑性、韧性越好。
在不同的温度区间，金属的晶体结构具有不同的晶格类型，称为同素异晶转变同素异晶转变，是金属的一个重要性能。
(完整版)常用机械工程材料基础
850 1080
用于表面强度高，心部韧性高的场合，渗 碳、淬火后可获得很高的表面硬度。耐磨 性高。如制造万向节、精密传动螺纹轴等。
用于重载、高强度、大尺寸、高耐磨场合。 可氮化处理。
500 用于高低温、强腐蚀性条件。如船舶等。
轴类零件实例之悬吊型DXR之球馆旋转轴：
球馆组件
伸缩桶
束光器
球馆旋转主轴系统组件 （锥齿轮传动、电磁离合器、 伺服电机、圆周定点定位）
值齿轮、 齿条属于 渐开线的 一种。
涡轮蜗杆
传动比大，传动平稳，结 多用于中、小负荷和间歇
构小，在一定的压力角下 传动场合。医疗设备中的 可以自锁。但传动效率低。电动推杆多数为涡轮蜗杆
传动。
这里主要 指阿基米 德和渐开 线形式。
锥齿轮
锥齿轮分直齿和斜齿等。 直齿锥齿轮制造较斜齿容 易，成本低。但传动噪声 大，没有斜齿平稳，传动 速度小。斜齿锥齿轮经磨 齿后速度可达5m/s.
45~50
206 强度和弹性均优于碳素弹簧钢丝。用于重 要的弹簧。
45~50
206 强度和弹性与 65Mn相当，耐温性优于前 者。可用于对温度要求不高的场合。
45~50
206 强度高，性能好。热处理后，可获得极好 的疲劳极限。高温性能稳定，可用于发动 机阀门弹簧等。
--==
190 弹性和强度均低于以上碳钢类弹簧。但具
常用轴类材料特性
材料
热处理
20
正火
35
正火
45
调质
40Cr
调质
20Cr
渗碳、淬火
38CrMo
1Cr18Ni 9Ti
调质 淬火
抗拉强度 （Mpa）
用途 小载荷，不重要的轴，定心、定位等。
机械基础_常用机械工程材料
3.下面硬度要求和写法是否正确？为什么？
1）12~15HRC 2）HRC12-15
3）550-600HBS 4）250-300HBW
4.简述钢与铁的区别。 5.请问钢铆钉用什么钢材制造？而铣刀又用什么钢材制造呢？
6.汽车厂现有三种(sān zhǒnɡ)钢材，牌号为08、45、65Mn，分别要用 于制造
1.钢铁材料的选择
钢与铁的区别
铁碳合金中的主要杂质是碳，但还含有少量的硅、锰、硫、磷等
元素。其中硅、锰是有利元素，按一定的比例存在于钢铁(gāngtiě)中可以 显著提高材料的强度、硬度和耐磨耐腐性，而硫、磷则有害，会
分别造成钢铁的热脆性和冷脆性，降低材料使用性能。
第九页，共二十页。
常用 机械工程材 (chánɡ yònɡ) 料 二、机械工程材料的选择(xuǎnzé)
料 二、机械工程材料(cáiliào)的选择
2.塑料材料的选择
PC聚碳酸酯（防弹胶）
透明性好，耐冲击、耐高温 、价格较贵、疲劳强度低
ABS丙烯腈、丁二烯
和苯乙烯共聚物（不碎胶）
综合机械性能良好、产品尺寸 稳定、有光泽、耐热性较差
常用(chánɡ yònɡ)热塑性 塑料-无定型
PS聚苯乙烯（硬胶）
性脆易裂、透明性好、 价格低
强度很高、高弹性模量和密度
PE聚乙烯
无毒无味、强度较差
常用(chánɡ yònɡ)热塑性
塑料-结晶型
PA聚酰胺(尼龙) 良好的韧性、延伸性和强度
PP聚丙烯(百折胶）
不怕折、耐高温、强度较好
PET 聚对苯二甲酸乙二醇酯 韧性最好、不耐热、不耐碱
第十三页，共二十页。
常用 机械工程材 (chánɡ yònɡ)
机械加工常用金属材料和特性精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版机械加工常用金属材料和特性1. 45——优质碳素结构钢，是最常用中碳调质钢。
主要特征: 最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。
小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。
应用举例: 主要用于制造强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞。
轴、齿轮、齿条、蜗杆等。
焊接件注意焊前预热，焊后消除应力退火。
2. Q235A〔A3钢〕——最常用的碳素结构钢。
主要特征: 具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷冲压性能，以及一定的强度、好的冷弯性能。
应用举例: 广泛用于一般要求的零件和焊接结构。
如受力不大的拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构、桥梁等。
3. 40Cr——使用最广泛的钢种之一，属合金结构钢。
主要特征: 经调质处理后，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性，淬透性良好，油冷时可得到较高的疲劳强度，水冷时复杂形状的零件易产生裂纹，冷弯塑性中等，回火或调质后切削加工性好，但焊接性不好，易产生裂纹，焊前应预热到100～150℃，一般在调质状态下使用，还可以进行碳氮共渗和高频外表淬火处理。
应用举例:调质处理后用于制造中速、中载的零件，如机床齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶针套等，调质并高频外表淬火后用于制造外表高硬度、耐磨的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺钉螺母、进气阀等，经淬火及中温回火后用于制造重载、中速冲击的零件，如油泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等，经淬火及低温回火后用于制造重载、低冲击、耐磨的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等，碳氮共渗处即后制造尺寸较大、低温冲击韧度较高的传动零件，如轴、齿轮等。
4. HT150——灰铸铁。
应用举例:齿轮箱体，机床床身，箱体，液压缸，泵体，阀体，飞轮，气缸盖，带轮，轴承盖等5. 35——各种标准件、紧固件的常用材料主要特征: 强度适当，塑性较好，冷塑性高，焊接性尚可。
冷态下可局部镦粗和拉丝。
(完整版)常用机械工程材料基础
医疗设备上的UC臂型和悬 吊型DXR上均有直齿锥齿轮 传动。UC臂型的平板探测
器旋转为直齿锥齿轮。悬
吊型的球馆旋转为直齿锥 齿轮传动。
齿轮零件应用实例1
1、UC臂型DXR探 测器旋转机构，伺 服系统输入，联接 到小锥齿轮，大锥 齿轮输出，旋转编 码器纪录转角，实 现探测器左右旋转 30°角度，满足患 者不同角度的X线 摄影需求。
不大的零件。如齿轮、机床
主轴次要弹簧等。
牌号
性能
用途
备注
强度硬度均相当高，但切削 制作高承载轴、轧辊、弹
性不好，焊接性很差。水淬 簧、离合器等耐磨性好和 60 有裂纹倾向。小尺寸件可以 弹性大的零件。
淬火，大件一般正火。
20Mn
典型的高猛低碳渗碳钢。淬 透性好。用于制作表面硬度 高、心部韧性好的零件。
45~50
206 强度和弹性均优于碳素弹簧钢丝。用于重 要的弹簧。
45~50
206 强度和弹性与 65Mn相当，耐温性优于前 者。可用于对温度要求不高的场合。
45~50
206 强度高，性能好。热处理后，可获得极好 的疲劳极限。高温性能稳定，可用于发动 机阀门弹簧等。
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190 弹性和强度均低于以上碳钢类弹簧。但具
常用轴类材料特性
材料
热处理
20
正火
35
正火
45
调质
40Cr
调质
20Cr
渗碳、淬火
38CrMo
1Cr18Ni 9Ti
调质 淬火
抗拉强度 （Mpa）
用途 小载荷，不重要的轴，定心、定位等。
480 载荷不大，用途比较广泛。
580 应用最为广泛。中等载荷，或交变载荷， 可承受一定的冲击载荷。
机械制造基础考点整理
机械制造基础考点整理机械制造基础是一门涵盖广泛、综合性强的学科，对于学习机械工程及相关专业的同学来说至关重要。
以下是对机械制造基础中一些重要考点的整理。
一、工程材料工程材料是机械制造的基础。
首先要了解金属材料的性能，包括力学性能（如强度、硬度、塑性、韧性等）、物理性能（如密度、熔点、导电性、导热性等）和化学性能（如耐腐蚀性、抗氧化性等）。
常见的金属材料有钢铁、铝合金、铜合金等。
钢铁的分类众多，如碳素钢、合金钢等，需要掌握它们的成分、性能特点和用途。
铝合金具有轻质、高强度等优点，常用于航空航天等领域。
对于非金属材料，如塑料、橡胶、陶瓷等，也要了解它们的特性和应用范围。
塑料具有良好的绝缘性和成型性；橡胶具有弹性和耐磨性；陶瓷则具有耐高温、耐磨等性能。
二、铸造铸造是将液态金属浇入铸型中，冷却凝固后获得零件或毛坯的方法。
铸造工艺包括砂型铸造、熔模铸造、金属型铸造等。
砂型铸造是最常用的方法，其成本低、适应性强，但铸件精度较低。
熔模铸造能生产形状复杂、精度高的铸件，但成本较高。
铸造过程中需要考虑浇注系统的设计，以保证金属液平稳、快速地充满型腔，同时还要注意防止产生缩孔、缩松、气孔等缺陷。
三、锻造锻造是通过对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和性能的锻件。
锻造分为自由锻造和模锻。
自由锻造适用于单件、小批量生产，形状较简单的锻件；模锻则适用于大批量生产，形状复杂、精度要求高的锻件。
锻造过程中要注意控制变形温度、变形速度和变形程度，以避免产生裂纹等缺陷。
四、焊接焊接是通过加热或加压，或两者并用，使焊件达到原子结合的一种连接方法。
常见的焊接方法有电弧焊、气保焊、电阻焊等。
电弧焊应用广泛，包括手工电弧焊和埋弧焊。
气保焊具有焊接质量高、效率高等优点。
焊接接头的形式有对接接头、角接接头、T 型接头等，需要根据具体情况选择合适的接头形式。
焊接过程中容易出现焊接裂纹、气孔、夹渣等缺陷，要采取相应的措施进行预防和控制。
机械制造中的机械工程材料与应用
机械制造中的机械工程材料与应用机械工程是一个广泛而重要的领域，它涉及到许多不同类型的机械设备和系统的设计、制造和维护。
在机械制造中，使用适当的机械工程材料对于提高产品的质量和性能至关重要。
本文将探讨机械工程材料的种类和其在机械制造中的应用。
一、金属材料金属材料是机械工程中最常用的材料之一。
金属具有良好的强度、硬度和导热性能，使其非常适合机械零部件的制造。
常见的金属材料包括钢、铝、铜和铁等。
1. 钢：钢是机械制造中最常用的金属材料之一。
它具有优异的强度和韧性，可以用于制造各种零部件，如轴、齿轮和轮毂等。
钢的不同成分和处理方式可以产生不同的特性，如不锈钢、弹簧钢和合金钢等。
2. 铝：铝是一种轻质金属，具有良好的导热性和抗腐蚀性能。
它被广泛应用于航空、汽车和电子行业中，用于制造飞机结构、汽车车身和电子外壳等部件。
3. 铜：铜具有良好的导电性和导热性能，因此它常用于制造电气设备、线缆和管道等。
此外，铜还具有良好的抗腐蚀性能，使其在海洋工程和化学工业中广泛应用。
4. 铁：铁是一种常见的金属材料，在机械制造中被广泛使用。
它可以通过锻造、铸造和焊接等工艺进行加工，用于制造结构零件、轴承和齿轮等。
二、非金属材料除了金属材料外，机械工程中还广泛使用一些非金属材料，如塑料、复合材料和陶瓷等。
这些材料具有独特的性能，适用于特定的机械制造应用。
1. 塑料：塑料是一种轻质、耐腐蚀的材料，具有良好的绝缘性能。
它在机械制造中常用于制造塑料零件、密封件和绝缘材料等。
常见的塑料材料有聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等。
2. 复合材料：复合材料是由两种或更多种材料组合而成的材料。
它通常由纤维增强材料和基体材料组成，例如碳纤维增强塑料和玻璃纤维增强复合材料。
复合材料具有优异的强度和轻质化特性，在航空航天、汽车和体育器材等领域得到广泛应用。
3. 陶瓷：陶瓷是一种硬、脆且耐高温的材料。
它具有优异的耐磨性和耐腐蚀性能，被广泛应用于制造刀具、轴承和瓷器等产品。
机械工程材料
机械工程材料机械工程材料是指用于制造机械零部件和构件的各种材料，包括金属材料、非金属材料和复合材料等。
在机械工程中，材料的选择对于产品的性能、质量和寿命都有着重要的影响。
因此，了解不同材料的特性和应用是非常重要的。
金属材料是机械工程中最常用的材料之一，其主要包括钢、铝、铜、铁等。
钢是一种铁碳合金，具有良好的强度和韧性，广泛应用于各种机械零部件的制造中。
铝具有较低的密度和良好的导热性能，常用于制造航空器和汽车零部件。
铜具有良好的导电性和导热性，常用于制造电气设备和导热元件。
铁是一种常见的金属材料，具有良好的磁性和加工性能，广泛应用于各种机械构件的制造中。
非金属材料包括塑料、陶瓷、橡胶等，它们具有较低的密度、良好的耐腐蚀性和绝缘性能，在机械工程中也有着重要的应用。
塑料是一种轻质、耐腐蚀的材料，常用于制造各种零部件和外壳。
陶瓷具有优异的耐磨性和耐高温性能，广泛应用于制造轴承、刀具和瓷砖等。
橡胶具有良好的弹性和密封性能，常用于制造密封件和减震元件。
复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的，它们综合了各种材料的优点，具有良好的强度、刚度和耐磨性能。
碳纤维复合材料具有较高的强度和刚度，广泛应用于航空航天和汽车工业中。
玻璃钢复合材料具有良好的耐腐蚀性和绝缘性能，常用于制造化工设备和管道。
在选择机械工程材料时，需要根据产品的使用环境、工作条件和要求来进行合理的选择。
不同的材料具有不同的特性和适用范围，只有根据实际情况进行合理的选择，才能保证产品具有良好的性能和质量。
总之，机械工程材料的选择对产品的性能和质量有着重要的影响，不同的材料具有不同的特性和应用范围，只有根据实际情况进行合理的选择，才能保证产品具有良好的性能和质量。
希望本文能够帮助大家更好地了解机械工程材料，为实际工程应用提供参考和指导。
机械制造基础常用工程材料
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2.合金钢
1）合金钢的分类
• 按合金元素总的含量可分为
– 低合金钢(Me＜5％) – 中合金钢(Me＝5%～10%) – 高合金钢(Me＞10％)
另外，按钢中主要合金元素种类不同，又可分为锰钢、铬钢、硼 钢、铬镍钢、铬锰钢等。
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②合金渗碳钢
合金渗碳钢主要用来制造工作中承受较强烈的冲击作用和磨损条件
下的渗碳零件。制作承受动载荷和重载荷的汽车变速箱齿轮、汽车 后桥齿轮和内燃机里的凸轮轴、活塞销等。
合金渗碳钢经渗碳、淬火和低温回火后表面具有高的硬度和耐磨性，心部具有较 高的强度和足够韧性的零件。
其牌号用“ZG”代表铸钢二字汉语拼音首位字母，后面第一组数字为 屈服强度(单位N/mm2)，第二组数字为抗拉强度(单位N/mm2)。
例如ZG200-400， 表示屈服强度σs(或σ0.2≥200N/mm2 ) ， 抗拉强度σb≥400N/mm2的铸造碳钢件。
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(3）碳素结构钢的用途
•40CrNiMoA、40CrMnMo、25Cr2Ni4WA，这类钢油淬临界淬透直径
为60～100mm，调质后强度最高，韧性也很好，可用作大截面、承受更大 载荷的重要调质件。如汽轮机主轴、叶轮等。
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④合金弹簧钢
合金弹簧钢的碳的质量分数一般为c＝0.5％～0.7％，碳的质量分数
•20Cr、20Mn2，这类钢淬透性低，只适于制造承受载荷不大的小型耐磨零件，
如活塞销、凸轮轴、滑块等。
•20CrMnTi、20SiMnVB等，这类钢淬透性好，力学性能较高，可用来制
机械工程材料
机械工程材料机械工程材料是指用于制造机械和设备的材料。
它们具有特定的物理、化学和机械性能，能够承受各种负荷和环境的影响，并满足设计和制造要求。
机械工程材料主要包括金属材料、非金属材料和复合材料。
金属材料是机械工程中最常用的材料之一。
常见的金属材料有钢、铁、铝、铜、镁等。
金属材料具有良好的导电、导热和强度特性，适用于制造结构件和传动件等机械零件。
不同种类的金属材料具有不同的力学性能和耐腐蚀性，可以根据不同的应用要求选择合适的金属材料。
非金属材料主要包括塑料、橡胶、陶瓷等。
塑料具有轻质、耐腐蚀、可塑性好等特点，适用于制造机械外壳、密封件等部件。
橡胶具有弹性好、抗老化和耐磨损等特性，常用于制造密封件和弹性元件。
陶瓷具有高强度、高硬度和耐高温等特点，适用于制造高温部件和摩擦材料。
复合材料是由两种或两种以上的不同材料组成的材料。
常见的复合材料有纤维增强复合材料和金属基复合材料等。
纤维增强复合材料由纤维和基体材料组成，具有轻质、高强度和良好的抗冲击性能。
金属基复合材料由金属基体和强化相组成，具有高强度、高温抗氧化性和耐热疲劳性能。
复合材料广泛应用于航空、航天、汽车和船舶等领域。
机械工程材料在机械制造过程中起着至关重要的作用。
合适的材料选择可以提高机械的耐磨、抗腐蚀和抗冲击性能，延长使用寿命，降低维修成本。
因此，在机械设计和制造时，需要根据具体的工作条件和要求选择合适的材料，并进行必要的表面处理和热处理，确保材料的性能和可靠性。
总之，机械工程材料是机械制造中不可或缺的重要组成部分。
通过合理的材料选择和处理，可以提高机械的性能和可靠性，满足不同场合下的使用需求。
工程材料及机械制造基础
6个
0.5a
74%
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单晶体的各向异性
单晶体——内部晶格方位完全一致的晶体 单晶体各向异性——单晶体在各个晶向上具有不同的 物理、化学和机械性能 原因：不同方位（位向）上原子间距不同
表3-1 单晶体和多晶体弹性模量数据对比
单晶E(MN/m2)
Max
Min
多晶E(MN/m2)
Cu 1.91×104 6.67×103 1.20×104
塑性很好。 密排六方晶格—— Mg、Zn等
由于排列方式不同，原子间的距离不同，作用力也不同， 故呈现的性能也不同。（如体心立方晶格强度大、塑性好， 面心立方晶格塑性好。）
常见的三种金属晶格
(1)体心立方 (b.c.c) Body-center cubic lattice
常见金属 α-Fe, Cr, Mo, W, V 等
过冷 —— 液态金属冷却到理论结晶温度 以下才开始结晶的现象。
过冷度
△T=T0－Tn
问：一种金属的熔点恒定吗？过冷度恒定吗？
晶粒 Crystal Grain
晶界 Crystal Boundary
晶粒—— 每个晶核长成的晶体。晶体缺陷按几何形状分为 点缺陷（晶格空位、间隙原子、置换原子）。
问:从Q235、45、T8A三种钢的牌号上判断其含S、 P量的大小？
二、金属的晶体结构和结晶过程
一切固体物质按其原子排列的特征可分为晶 体和非晶体： 晶体—— 原子规则排列的物体。如食盐、金刚 石、石墨、合金等。 非晶体—— 原子不具有规则排列的物体。如塑 料、玻璃、沥青等。
晶体和非晶体的内部结构不同，两者的性 能也不同。晶体通常具有一定的凝固点和熔点, 非晶体则没有;晶体具有各向异性,非晶体则各向 同性。
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按用途分类： ➢（碳素）结构钢 ➢（碳素）工具钢
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机械制造基础—上篇 第一章 常用工程材料
(2)碳素钢的编号 1）碳素结构钢的编号方法
碳素结构钢牌号表示方法由四个部分按顺序组成：
屈服点屈字的拼音字母Q＋屈服极限数值＋质量等级符号＋脱氧方法符号
•A、B、C、D表示质量等级，它反映了碳素钢结构中有害杂质（S、P
）含量的多少；
•F、b、Z、TZ依次表示沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢，一
般情况下符号Z与TZ在牌号表示中可省略。
例如Q235AF，即表示屈服点为235N／mm2、A质 量等级的沸腾钢。
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机械制造基础—上篇 第一章 常用工程材料
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牌号后加“A”的属高级优质(s≤0.020％，p≤0.030％）
•此类钢在机械加工前一般进行球化退火，作为刃具，最终热处理为淬
火(加热温度一般为760～780℃)十低温回火(180℃)，组织为回火马氏 体十粒状渗碳体十少量残余奥氏体。其硬度可达60～65HRC；
•碳素工具钢的缺点是红硬性差，当刃部温度高于250℃时，其硬度和
则在数字后加“Mn”，如T8Mn、T8MnA等。
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机械制造基础—上篇 第一章 常用工程材料
4）铸造碳钢 （简称铸钢）的编号方法
其牌号用“ZG”代表铸钢二字汉语拼音首位字母，后面第一组数字为 屈服强度(单位N/mm2)，第二组数字为抗拉强度(单位N/mm2)。
例如ZG200-400， 表示屈服强度σs(或σ0.2≥200N/mm2 ) ， 抗拉强度σb≥400N/mm2的铸造碳钢件。
（6）铸造碳钢的用途
铸造碳钢一般用于制造形状复杂、机械性能要求比铸铁高的零件， 例如水压机横梁、轧钢机机架、重载大齿轮等。
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铸造碳钢中碳的质量分数一般为c＝0.15％～0.60％。
•ZG200-400 有良好的塑性、韧性和焊接性能。用于制作承受载荷不
大，要求韧性的各种机械零件，如机座、变速箱壳等。
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机械制造基础—上篇 第一章 常用工程材料
按钢的冶金质量和钢中有害杂质元素 硫、磷的质量分数分：
➢ 普通（碳素）钢 (p ≤ 0.045%， s ≤ 0.050%) ➢ 优质（碳素）钢 (p ≤ 0.040%， s ≤ 0.040%) ➢ 高级优质（碳素）钢 (p ≤ 0.035%， s ≤ 0.030%)
2）优质碳素结构钢的编号方法
其牌号用两位数字表示，两位数字表示钢中平均碳质量分数的万倍。
例如45钢，表示平均c =0.45%； 08钢，表示平均c =0.08%。
优质碳素结构钢按锰的质量分数不同，分为两组：
•普通锰(Mn＝0.25%～0.80%) •较高锰的(Mn=0.70%～1.20%)钢。
较高锰的优质碳素结构钢牌号数字后加“Mn”，如
有良好的综合力学性能，主要用于要求强度、塑性和韧性都较高的机械 零件，如轴类零件。
•60、65、70钢属于弹簧钢，经淬火十中温回火后可获得高的规定非
比例伸长应力，主要用于制造弹簧等弹性零件及耐磨零件。
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机械制造基础—上篇 第一章 常用工程材料
(5）碳素工具钢的用途
这与高类级钢优的质碳碳的素质工量具分钢数两为类c。＝0.65％～1.35％，分优质碳素工具钢
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机械制造基础—上篇 第一章 常用工程材料
(3）碳素结构钢的用途
碳素结构钢的硫、磷含量较多，但由于冶炼容易，工艺性好， 价格便宜，在力学性能上一般能满足普通机械零件及工程结 构件的要求，因此用量很大。
•Q195钢的碳的质量分数很低，塑性好。常用作螺钉、螺母及各种薄板，
也可用来代替优质碳素结构钢08或10钢，制造冲压件、焊接结构件。
•Q275钢强度较高，可代替30钢、40钢用于制造较重要的某些零件，以
降低原材料成本。
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机械制造基础—上篇 第一章 常用工程材料
(4）优质碳素结构钢的用途
优质碳素结构钢S、P含量较低，非金属夹杂物也较少，因此机械 性能比碳素结构钢优良，被广泛用于制造机械产品中较重要的结 构钢零件。
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•08F、10F钢的碳的质量分数低，塑性好，焊接性能好，主要用于制
造冲压件和焊接件。
•15、20、25钢属于渗碳钢 ，经渗碳、淬火十低温回火后，表面硬度
可达60HRC以上，耐磨性好，而心部具有一定的强度和韧性，可用来 制作要求表面耐磨并能承受冲击载荷的零件。
•30、35、40、45、50、55钢属于调质钢，经淬火十高温回火后，具
机械制造基础—上篇 第一章 常用工程材料
第一章 常用工程材料
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机械制造基础—上篇 第一章 常用工程材料
第一节 常用工程材料
一、钢
1．非合金钢（简称碳素钢、碳钢）
（1）碳钢的分类 按碳的质量分数： ➢低碳钢 (c＜0.25%) ➢中碳钢 (c＝0.25％～0.60％) ➢高碳钢 (c＞0.60％)
45Mn。
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机械制造基础—上篇 第一章 常用工程材料
3）碳素工具钢的编号方法
其牌号以“T”开头，后面的数字表示平均碳的质量分数的千倍
•碳素工具钢分优质和高级优质两类。若为高级优质钢，则
在数字后面加“A”字。
例如T8A钢，表示平均c =0.8%的高级优质碳素工具钢 。
•对含较高锰的(Mn＝0.40％～0.60%)的碳素工具钢，
•ZG230-450 有一定的强度和较好的塑性、韧性，焊接性能良好，切
削加工性尚可。用于制作承受载荷不大，要求韧性的各种机械零件， 如砧座、外壳、轴承盖、底板、阀体、犁柱等。
•ZG270-500 有较高的强度和较好的塑性，铸造性能良好，焊接性能
尚好，切削加工性佳，用途广泛，用于制作轧钢机机架、轴承座、连 杆、箱体、缸体等。
耐磨性会显著降低。钢的淬透性也低，并容易产生淬火变形和开裂。
•碳素工具钢大多用于制造刃部受热程度较低的手用工具和低速、小进
给量的机用工具，亦可制作尺寸较小的模具和量具。
•常用碳素工具钢牌号有：T7、T7A、T8、T8A、T8Mn、T10、
T10A等。
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机械制造基础—上篇 第一章 常用工程材料