机械基础第一章教案

课堂教学安排
二、纯铝的牌号及用处
1、概念：平均铝的质量分数不小于99.00%的非铁金属。

2、特性：密度小、熔点低、导电性、导热性、耐大气腐蚀性、塑性好、强度低。

3、牌号：四位数字或四位字符表示，如1A97，1A99等。

4、用处：主要用于熔炼铝合金，制造电线、电缆及强度要求不高的机电构件等。

5、铝合金
概念：在纯铝中参与一种或几种其他元素形成的非铁金属。

分类:防锈铝、硬铝、变形铝合金超硬铝锻铝、铸造铝合金
6、铝合金的牌号和用处
〔1〕变形铝合金：是通过冲压、弯曲、轧、挤压等工艺使其组织、形态发生变更的铝合金。

5A02：热处理不能强化，强度不高，塑性及耐腐蚀性好，焊接性好在液体介质中工作的零件，如油箱、油管、液体容器、防锈蒙皮等 3A02 硬铝
2A12 ：可热处理强化，力学性能良好，但耐腐蚀性不高
中等强度的零件和构件，如飞机上骨架零件，蒙皮，铆钉等
7A04 ：可热处理强化，室温强度高，塑性较低，耐腐蚀性不高
高载荷零件，如飞机上的大梁，桁条，加强框，起落架
锻铝
2A50 ：高强度锻铝，锻造性能好，耐腐蚀性不高，切削加工性能好形态困难和中等强度的锻件，冲压件
7、铸造铝合金：
概念：是指可用铸造成形工艺干脆获得零件的铝合金。

分类：按所加合金元素的不同，主要有AL-Si系、AL-Cu系、AL-Mg系、AL-Zn系合金等
牌号：由铝和主要合金元素符号及表示主要合金元素养量百分含量的数字组成，并在牌号前面冠以“铸〞字汉语拼音字母的字首“Z〞。

如，ZALSi12，表示WSI=12%,WAL=88%的铸造铝合金。

用处：用于制作质量轻、导热性好、耐腐蚀的汽缸体、箱体、活塞、框架、壳体等。

三、铜及其合金
纯铜
1. 组织构造及性能
纯铜又称紫铜，具有面心立方晶格，无同素异晶转变。

密度为8.96g -3，熔点1083℃，导电性、导热性优良，抗大气腐蚀性能良好。

塑性好〔δ=45%~50%〕，简洁进展冷、热塑性加工，强度和硬度较低〔σb=230~250Mpa，30~40HBS〕，通过冷变形可使之强化。

2. 代号
工业纯铜有T1、T2、T3三个代号。

代号中的“T〞为铜的汉语拼音字首，其后的数字表示序号，序号愈大，纯度愈低。

T1、T2、T3的铜质量分数分别为wCu=99.95％、wCu=99.90％、wCu=99.70％，其余为杂质。

3. 应用
纯铜主要用于制造电线、电缆、电子元件和配制合金。

纯铜和铜合金的低温力学性能很好，所以是制造冷冻设备的主要材料。

铜合金
是以铜为基体，参与合金元素形成的合金。

铜合金及纯铜比较，不仅强度高，而且具有优良的物理、化学性能，故工业中广泛应用的是铜合金。

常用的铜合金可分为：黄铜、青铜和白铜。

1. 黄铜
黄铜是以锌为主加元素的铜合金，黄铜可分为：一般黄铜和特别黄铜。

〔1〕一般黄铜
一般黄铜是铜锌二元合金，分为单相黄铜和双相黄铜。

当锌的含量小于39％时，锌全部溶于铜中形成α固容体，即单相黄铜；当锌的含量大于等于39％时，除了有α固容体外，组织中还出现化合物CuZn为基体的β固容体，即α＋β的双相黄铜。

应用：单相黄铜塑性很好，适用于冷、热变形加工。

双相黄铜强度高，热状态下塑性良好，适用于热变形加工。

一般黄铜牌号：用“H〞＋数字表示。

其中“H〞表示一般黄铜的黄字汉语拼音字母的字头，数字表示平均含铜量的百分数。

例如：H90。

〔2〕特别黄铜
在一般黄铜中参与其他合金元素所组成的合金，称为特别黄铜。

参与的合金元素有锡、硅、锰、铅和铝等，分别称为锡黄铜、硅黄铜、锰黄铜、铅黄铜、铝黄铜等。

锡进步黄铜的强度和在海水中的抗蚀性，又称海军黄铜。

压力加工特别黄铜牌号用“H+主加合金元素符号+铜的平均质量分数+合金元素平均质量分数〞表示。

例如HPb59-1表示平均wCu=59%、wPb=1%，其余为锌的铅黄铜。

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一、钢的分类
1〕按化学成分将钢分为碳素钢、低合金钢和合金钢三类。

碳素钢即为非合金钢，非合金钢并不是钢中一点合金元素也没有，而是其合金元素的含量很低，对钢的性能不起主要影响作用。

2〕按质量等级将钢分为一般质量钢、优质钢和特别质量钢三种。

合金钢仅有后二种。

二、合金钢牌号的表示方法
用“汉语拼音＋化学符号＋数字〞来表示。

1〕合金构造钢用于制造零件和工程构造。

如60Si2Mn，表示平均含碳量为0.60％，含硅量为2％，含锰量为小于1％。

2〕合金工具钢用于制造刀具、模具和量具。

如9SiCr，表示平均含碳量为0.9％，硅和铬的平均含量都小于1.5％，用于制造丝锥。

但高速钢W18Cr4V不标注碳的含量。

3〕滚动轴承钢特地用于制造滚动轴承。

如GCr15SiMn，G是滚动轴承滚的汉语拼音首位字母，铬的平均含量为1.5％，硅和锰的平均含量均小于1.5％。

4〕不锈钢和耐热钢表示方法及合金工具钢一样。

三、合金元素对钢性能的影响
在钢中有意参与合金元素铬、锰、硅、镍等，可进步钢的强度和韧性，改善热处理工艺性，或获得某些特别性质，如耐腐蚀性和耐磨损性等。

四、钢的性能特点和应用 1. 低合金钢
1〕低合金高强度构造钢是一类以锰因素为主还有其他元素的低碳低合金钢。

具有高强度、韧性及良好的焊接性，用于制造桥梁、车辆、船舶、容器和建筑用钢筋、构造钢。

2〕低合金专业用钢如锅炉、压力容器、汽车等专业用钢。

1〕机械构造和工程构造用钢用于制造机械零件如40Cr、GCr15和60SiMn 等。

2〕合金工具钢和高速钢用于制造量具和刀具，如9SiCr用于制造板牙、丝锥，5CrMnMo用于制造模具，W18Cr4V用于制造加工刀具。

3〕不锈钢及耐热钢如1Cr13、2Cr13、3Cr13用做不锈钢，0Cr19Ni9、4Cr9Si 等用做耐热钢。

此外，还有一些特别性能的合金钢，如硬磁钢和软磁钢等。

碳素钢的分类
五、依据钢的含碳量分类
等力学性能进步。

适用工件范围：轴类、齿轮、轴承、刀具、模具等。

同学们制作的锤子，也要进展淬火处理。

首先依据工件所用详细材料制定出操作工艺，然后依据工件的技术要求选择加热和淬火设备。

常用加热设备有：箱式电阻炉、盐浴炉、气体爱护炉、高频炉、油炉、真空炉等设备。

淬火工艺方法：整体加热淬火、部分淬火、外表淬火、分级淬火等。

以45号钢的锤子为例介绍淬火处理。

首先选用相宜的加热设备，用4KW箱式电阻炉。

加热的目的就是要使工件内部组织获得奥氏体，加热温度为850℃。

在此温度下保温20分钟使其转变充分。

然后将工件出炉放入水中快速冷却降温，在特别快的冷却速度下奥氏体才能转变为马氏体。

冷却时间约为几秒钟。

假如冷却速度慢了，工件在冷却过程中就可能发生其它组织转变，而无法获得马氏体这种组织，也就无法使工件到达所要求的力学性能。

为了说明钢在冷却时组织和冷却速度的关系，可通过C曲线〔图6〕说明简介。

只有冷却速度大于这种材料的临界冷却速度，才能转变为马氏体，否那么就会在冷却过程中发生其它组织转变。

而对于合金钢来讲，由于材料里参与了各种不同的合金元素，不但改善了材料的各种力学性能，同时也进步了获得马氏体的实力。

所以合金钢在冷却速度较慢的机油中进展冷却，也可以获得马氏体。

合金钢采纳的冷却速度比碳钢的冷却速度更缓慢，还可以削减材料的内应力。

内应力到达肯定极限，就会使工件产生变形和开裂，使工件报废。

由于淬火是最终一道工序，如出现产品质量问题所造成的损失是很大的。

依据材料不同，常用淬火介质有三大类：一种是水，碳钢常用；一种是20号机油，主要用于合金钢；另一种为化学试剂，常用于特别材料的淬火冷却用。

4〕回火
目的：降低工件淬火后的脆性，消退在快速冷却过程中产生的内应力，使组织趋于稳定，获得要求的机械性能。

适用工件范围：淬火以后的工件一般状况下都须要进展回火处理。

详细工艺方法：回火工艺依据回火温度的不同，常见的有3种：
低温回火：加热温度为150~250℃之间，在保证工件高硬度等技术要求前提下，尽量降低材料内部的脆性和内应力。

同学制作的锤子在经过淬火后就要进展低温回火处理。

采纳低温回火的典型工件还有：钻头、锯条、齿轮、锉刀、轴承等。

中温回火：加热温度为300~450℃之间，为使工件获得较好的弹性和肯
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