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鱼缸加热棒买什么材质的好？@_@10
ygbd1629512的答复：
、ST材料性能 1.耐热性--优于通工程塑料空气5000C明显重量损失,表层温度高达7000C,整体部件具优良尺寸稳定性,平衡抗曲温度2500ST材料特点能反射红外线 2.机械性能--刚性强、表面坚硬,制部件落带金属声响非金属材料,2500C其弯曲模数仍高于室温ABS材料,抗磨性极佳,用制今难替代刹车材料 3.耐化腐蚀性能--部机溶剂及机酸、碱、盐抗腐性非良 4.电性能--优良绝缘材料,高温仍保持高体积电阻率 二、ST材料用途 耐热电器零件,耐热漆包线,耐热绝缘膜片,集电路封制,线路板,电器接、插,马达壳,电磁调节盘,电视、电脑、冰箱及各种家电元器件等 用于制造汽车、火车刹车片,汽车发机零件,排气系统主部件复印机受热部件,洗衣机轮盘,录像机座 ST薄膜材料制红外线反射型绝热服,保暖服,用于高温工程及沙漠工作用服装及用服装 耐热零件、热风筒、烟道耐热垫网、烫发用具、焊枪、锅炉、微波炉、电饭煲,咖啡煲等热用具 精密模塑件,电表内架,间调节器零件,种精密部件,化装置防腐粘涂层,橡胶轮胎,金属模具防粘涂层,各种器具防粘、防尘涂层 三、ST材料技术性能指标 抗拉强度: 45MPa 抗变强度: 73.7MPa 冲击强度: 7.49KT/m2 热变形温度:113.80C 热膨胀系数:4.010-5厘米/厘米/0C 导热系数:0.088.M-1K-1 体积电阻率:6.31014&O /cm 四、效益 产30吨,总本120万元,产值240万元(际类似材料市场价格计),毛利120万元,总投资150万元 相于Q235 St12 屈服点280N/mm2 抗拉强度270～410N/mm2 化C&0.10% Mn&0.50% P&0.035% S&0.035% PP材质： PP 聚丙烯 典型应用范围: 汽车工业（主要使用含金属添加剂PP：挡泥板、通风管、风扇等）器械（洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等）用消费品（草坪园艺设备 剪草机喷水器等） 注塑模工艺条件: 干燥处理：储存适则需要干燥处理 熔化温度：220~275℃注意要超275℃ 模具温度：40~80℃建议使用50℃结晶程度主要由模具温度决定 注射压力：1800bar 注射速度：通使用高速注塑使内部压力减制品表面现缺陷应使用较高温度低速注塑 流道浇口：于冷流道典型流道直径范围4~7mm建议使用通体圆形注入口流道所类型浇口都使用典型浇口直径范围1~1.5mm使用0.7mm浇口于边缘浇口浇口深度应壁厚半；浇口宽度应至少壁厚两倍PP材料完全使用热流道系统 化物理特性: PP种半结晶性材料比PE要更坚硬并且更高熔点由于均聚物型PP温度高于0℃非脆许商业PP材料加入1~4%乙烯规则共聚物或更高比率乙烯含量钳段式共聚物共聚物型PP材料较低热扭曲温度（100℃）、低透明度、低光泽度、低刚性更强抗冲击强度PP强度随着乙烯含量增加增PP维卡软化温度150℃由于结晶度较高种材料表面刚度抗划痕特性PP存环境应力裂问题通采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶PP进行改性PP流率MFR范围1~40低MFRPP材料抗冲击特性较延展强度较低于相同MFR材料共聚物型强度比均聚物型要高由于结晶PP收缩率相高般1.8~2.5%并且收缩率向均匀性比PE-HD等材料要加入30%玻璃添加剂使收缩率降0.7%均聚物型共聚物型PP材料都具优良抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性芳香烃（苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没抵抗力PP象PE高温仍具抗氧化性 展开。4816合金镍-铬-铁基固溶强化合金具良耐高温腐蚀抗氧化性能、优良冷热加工焊接性能700℃具满意热强性高塑性合金通冷加工强化用电阻焊、溶焊或钎焊连接适宜制作1100℃承受低载荷抗氧化零件& 具特性 具耐原、氧化、氮化介质腐蚀性能 室温及高温都具耐应力腐蚀裂性能 具耐干燥氯气氯化氢气体腐蚀性能 零、室温及高温都具机械性能 应用领域 侵蚀气氛热电偶套管&　　 氯乙烯单体产：抗氯气、氯化氢、氧化碳化腐蚀&　 铀氧化转换六氟化物：抗氟化氢腐蚀&　　 腐蚀性碱金属产使用领域特别使用硫化物环境&　 用氯气制二氧化钛&　　 机或机氯化物氟化物产：抗氯气氟气腐蚀&　　 核反应堆&　 热处理炉曲颈瓶及部件尤其碳化氮化气氛&　　 石油化工产催化再器700℃应用推荐使用合金600H&获较使用寿命& 图& class=&ikqb_img_alink&&@_@列牌号接近：GH3600、GH600（）、NC15Fe（）、Nr.4816、NiCr15Fe（德）、NA14（英）Inconel600、UNS NO6600(美） NiCr15Fe8(ISO) .4816合金镍-铬-铁基固溶强化合金具良耐高温腐蚀抗氧化性能、优良冷热加工焊接性能700℃具满意热强性高塑性合金通冷加工强化用电阻焊、溶焊或钎焊连接适宜制作1100℃承受低载荷抗氧化零件@_@2.4816合金是镍-铬-铁基固溶强化合金，具有良好的耐高温腐蚀和抗氧化性能、优良的冷热加工和焊接性能，在700℃以下具有满意的热强性和高的塑性。塑料种类很多，到目前为止世界上投入生产的塑料大约有三百多种。塑料的分类方法较多，常用的有两种： 1、根据塑料受热后的性质不同分为热塑性塑料和热固性塑料 热塑性塑料分子结构都是线型结构，在受热时发生软化或熔化，可塑制成一定的形状，冷却后又变硬。如聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等。热塑性塑料成型过程比较简单，能够连续化生产，并且具有相当高的机械强度，因此发展很快。例如聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、ABS树脂、聚四氟乙烯、聚酯、聚砜、聚酰亚胺等。工程塑料具有密度小、化学稳定性高、机械性能良好、电绝缘性优越、加工成型容易等特点，广泛应用于汽车、电器、化工、机械、仪器、仪表等工业，也应用于宇宙航行、火箭、导弹等方面。&br/&&br/& 5、着色剂 着色剂可使塑料具有各种鲜艳、美观的颜色。&br/&&br/& 4、塑料具有耐腐蚀性 塑料既不像金属那样在潮湿的空气中会生锈，也不像木材那样在潮湿的环境中会腐烂或被微生物侵蚀，另外塑料耐酸碱的腐蚀。建设工程勘察设计资质标准及附件（全）
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金属学及热处理试卷(ab卷)【可编辑】,金属学与热处理试卷,金属学与热处理..
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金属学及热处理原理试卷(ab卷)
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冷作工艺学与技术培训教材（兰轴公内部岗位技能培训教材）复审： 初审：罗 东 校验： 编写： 张林信&&&&前言随着兰铀公司推进发展，深化改革，强化管理，职工的职业素质和技术水平是企业发展的 关键环节，提升职工的素质，强化技能培训，保证企业的持续改进和发展。 为了贯彻落实公司总经理工作报告，做好人力资源开发，根据《中华人民共和国职业技能 鉴定规范》的颁布情况和兰铀公司履行岗位职责能力为目标的实际需求，在总结以往教材的基 础上，我们加强了具有岗位培训特色的公司内部教材体系的开发和建设。编写的《冷作工艺学 与技术》 ，对提高冷作工培训质量和推动立足岗位培工作的持续发展.具有实际性作用。 编写该教材有以下主要特点： 在编写原则上，以实用、够用的原则，突出技能操作，以图解的形式，配以简单的文字来 说明，有很强的针对性和实用性。突出新知识、新技术、新工艺、新方法， 注重职业、岗位能 力培养。 在编写模式上，采用章节化编写，安排足量、适用的内容，合理衔接，由易到难，步步提 升，贴近生产实际，贴近培训对象岗位需求，为技能人才培养搭建科学合理的阶梯型培训框架。 在使用功能上，注重服务于培训和鉴定。根据职业发展的实际情况和岗位需求，教材力求 体现职业培训的规律，反映职业、岗位技能鉴定考核的基本要求，满足培训对象参加各级各类 鉴定考试的需要。 在内容安排上，增强教材的可读性，把最重要的知识和技能传授给培训对象，同时也便于 培训对象迅速抓住重点，提高学习效率，在教材中精心设置了培训目标、考核要点等栏目，以 达到培训教材的目标，需要掌握的重点、难点、鉴定点和有关的扩展知识。同时提供了每个级 别理论知识和操作技能考核试卷，方便涪训对象及时巩固、检验学习效果，并对本职业、岗位 鉴定考核有初步的了解。 本套培训教材介绍的内容是冷作工应掌握的基本知识和基本操作技能，教材中提供的典型 实例都是成熟的操作工艺，便于参训者模仿和借鉴，减少了学习的弯路，使其能更方便、更好 地运用到实际生产中去，本套教材在编写过程中，参考了国内有关著作和研究成果，在此谨向 有关参考资料的作者、参与示范的人员表示最诚挚的谢意。 本套教材第一至五章由第九车间张林信编写，第六至十章由吴克淸编写；罗东主审。 编写《冷作工艺学与技术》培训教材有相当的难度，是一项探索性工作，由于时间仓促, 加 之编者水平有限，疏漏和不足之处在所难免，恳切希望各级审核人员及专家领导和具有实践经 验的技师，对教材提出宝贵的意见和建议，便于修订审编时加以完善。1&&&&第一章 冷作工基础知识冷作工艺学，包括降的内容及特点，金属结构的概念、分类、特点及用途，金属材料力学 性能的概念、特征和判定指标，工程材料的分类、性能特点及用途，工差与配合的基本概念， 机械制图的基本知识及冷作钣金识图和放样的基本原理和方法，冷作钣金工工艺的质量检验方 法，制作简单的检测工具。 冷作工是金属材料制造中从事放样、号料、下料，对金属板材进行冷、热态成形、装配和 铆接等工作的工种，是机械制造业中的主要专业工种之一，在企业大批生产的车间里，随着流 水作业和机械化程度较高，从事钣金工作业的工人较多，往往对钣金工作业过程中的全部工序 进行不同的专业分工。有的是单独工序独立作业，有的则是两、三个工序合并作业。但在单件 小批生产的工厂， 对整个作业不再进行较细的分段或按工序的分工,而是自始至终由一个或少数 几个人完成。 随着工业生产和技术的不断发展，在冷作工操作方法上由笨重的手工操作逐步向机械化和 自动化发展。如计算机放样、数控切割、自动钻、铆接、爆炸和电磁成形等新技术已在钣金工 作业中逐渐采用。尽管钣金工是一个独立工种，但在作业过程中又必须与其他工种密切协作， 才能进行金属结构的生产。冷作钣金工和电焊工、气焊工在金属结构的生产中是相互关系最为 密切的 3 个工种。因此，作为一个技术熟练的钣金工，生产技术知识要比较广泛，不但要熟练 地掌握识图知识，本工种各工序的技术基本理论知识和操作方法，还必须了解和掌握金属材料、 非金属材料、极限与配合，以及电焊、气焊、钳工、起重等操作方法和安全生产知识。2&&&&第一节 机械制图基础一、识图的基本知识 1．图纸幅面及格式（GB/T 1） （1）图纸幅面尺寸 为适应生产发展和技术交流的需要，对图样的绘制方法、绘图格式及绘图规则等作出统一 的规定，为此我国在 1959 年发布了国家标准《机械制图》 ，之后又作了几次重大修改，使其进 一步向国际标准化组织靠拢，有利于工程技术的国际交流。 【用标准图纸演示图纸的大小】基本幅面尺寸见表 1—1： 表 1—1：图纸基本幅面尺寸 （单位 mm） 幅面代号 尺寸 B×L A、 边框 C、 e （2）图框格式 分为留装订边的图框格式（如图 1-1-1 所示）和不留装订边的图框格式（如图 1-1-2 所示） 两种形式。 20 10 10 A、0 841×1189 A、1 594×841 A、2 420×594 25 5 A、3 297×420 A、4 210×297图 1-1-1 留装订边的图框格式3&&&&图 1-1-2 不留装订边的图框格式 （3）标题栏 通常标题栏位于图框的右下角，看图的方向应与标题栏的方向一致。 图 1-1-3 是 GB/T08《技术制图 标题栏》各部尺寸与格式及分栏规定。图 1-1-3 标题栏格式、分栏及尺寸 2．比例（GB/T 1） 比例是指图样中图形与其实物相应要素的线性之比。具体数值见表 1—2。 表 1—2：绘图比例系列 比例 种类 原值比例 1:1 1:2 缩小比例 放大比例 1:5 1:10 1:1×10n n第一系列第二系列1:2×10 2:11:5×10n1:1.5 1:2.5 1:3 1:4 1:6 n n n 1:1.5×10 1:2.5×10 1:3×10 1:4 n n ×10 1:6×10 2.5:1 4:1 2.5×10 :1n5:1n n n1×10 :1 2×10 :1 5×10 :1 注：n 为正整数4×10 :1n3．字体（GB/T 1） 【板书演示作业签名字体写法】 图样上的汉字应采用中华人民共和国国务院正式公布推行的《汉字简化方案》中规定的简 化字，字体格式长仿宋体字，书写字体必须做到：字体工整、笔画清楚、间隔均匀、排列整齐。 （1）字体的大小应按字号的规定，字体的号数代表字体的高度。常用字体的高度尺寸 h 为 1.8、2.5、3.5、5、7、10、14、20mm。4&&&&（2）字宽一般为 h/1.5。图样中的西文字符可写成斜体或直体，斜体字的字头向右倾斜， 与水平基线成 75°,字宽一般为 h/2。 （3）在工程图样上填写标题栏、明细表和技术要求等栏目时，要按国标要求书写长仿宋体 的汉字，材料牌号、尺寸数字等西文字符要按 ISOGP 字体书写。 在刚开始学习时，可以按照下述方法练习： （4）用 H 或 HB 铅笔写字，将铅笔修理成圆锥形，笔尖不要太尖或太秃。 （5）按所写的字号用 H 或 2H 的铅笔打好底格，底格宜浅不宜深。 （6）字体的笔画宜直不宜曲，起笔和收笔不要追求刀刻效果，要大方简洁； （7）字体的结构力求匀称、饱满，笔画分割的空白分布均匀。如图 1-1-4 所示。图 1-1-4 仿宋字体 二、投影法的基本知识 1.投影法的概念 举例：在日常生活中，人们看到太阳光或灯光照射物体时，在地面或墙壁上出现物体的影 子，这就是一种投影现象。我们把光线称为投射线(或叫投影线)，地面或墙壁称为投影面，影 子称为物体在投影面上的投影。 下面进一步从几何观点来分析投影的形成。设空间有一定点 S 和任一点 A、 ，以及不通过点 S 和点 A、的平面 P，如图 1-1-5 所示，从点 S 经过点 A、作直线 SA、 ，直线 SA、必然与平面 P 相交于一点 A、 ，则称点 A、为空间任一点 A、在平面 P 上的投影，称定点 S 为投影中心，称平面 P 为投影面，称直线 SA、为投影线。据此，要作出空间物体在投影面上的投影，其实质就是通 过物体上的点、线、面作出一系列的投影线与投影面的交点，并根据物体上的线、面关系，对 交点进行恰当的连线。5&&&&图 1-1-5 投影法的概念图 1-1-6中心投影法如图 1-1-6 所示，作△A、BC、在投影面 P 上的投影。先自点 S 过点 A、B、C、分别作直线 SA、SB、SC、与投影面 P 的交点 A、b、C、 ，再过点 A、b、C、作直线，连成△A、bC、 ，△A、 bC、即为空间的△A、BC、在投影面 P 上的投影。 上述这种用投射线（投影线）通过物体，向选定的面投影，并在该面上得到图形的方法称 为投影法。 2.投影法的种类及应用 （1）中心投影法 投影中心距离投影面在有限远的地方，投影时投影线汇交于投影中心的投影法称为中心投 影法，如图 1-1-6 所示。 缺点：中心投影不能真实地反映物体的形状和大小，不适用于绘制机械图样。 优点：有立体感，工程上常用这种方法绘制建筑物的透视图。 （2）平行投影法 投影中心距离投影面在无限远的地方， 投影时投影线都相互平行的投影法称为平行投影法， 如图 1-1-7 所示。图 1-1-7平行投影法根据投影线与投影面是否垂直，平行投影法又可以分为两种： 1）斜投影法——投影线与投影面相倾斜的平行投影法，如图 1-1-8 所示。6&&&&2）正投影法——投影线与投影面相垂直的平行投影法，如图 1-1-9 所示。图 1-1-8 斜投影法图 1-1-9 正投影法正投影法优点：能够表达物体的真实形状和大小，作图方法也较简单，所以广泛用于绘制 机械图样。 3.三视图的形成与投影规律 在机械制图中，通常假设人的视线为一组平行的，且垂至于投影面的投影线，这样在投影 面上所得到的正投影称为视图。 一般情况下，一个视图不能确定物体的形状。如图 1-1-10 所示，两个形状不同的物体，它 们在投影面上的投影都相同。因此，要反映物体的完整形状，必须增加由不同投影方向所，得 到的几个视图，互相补充，才能将物体表达清楚。工程上常用的是三视图。图 1-1-10 （1）三投影面体系与三视图的形成 1）三投影面体系的建立一个视图不能确定物体的形状三投影面体系由三个互相垂直的投影面所组成（如图 1-1-11 所示） 。 在三投影面体系中，三个投影面分别为： 正立投影面：简称为正面，用 V 表示； 水平投影面：简称为水平面，用 H 表示； 侧立投影面：简称为侧面，用 W 表示。 三个投影面的相互交线，称为投影轴。它们分别是：7如图 1-1-11三投影面体系&&&&OX 轴：是 V 面和 H 面的交线，它代表长度方向； OY 轴：是 H 面和 W 面的交线，它代表宽度方向； OZ 轴：是 V 面和 W 面的交线，它代表高度方向； 三个投影轴垂直相交的交点 O，称为原点。 2）三视图的形成（如图 1-1-12） 将物体放在三投影面体系中，物体的位置处在人与投影面之间，然后将物体对各个投影面 进行投影，得到三个视图，这样才能把物体的长、宽、高三个方向，上下、左右、前后六个方 位的形状表达出来，三个视图分别为：如图 1-1-12 三视图的形成 主视图：从前往后进行投影，在正立投影面（V 面）上所得到的视图。 俯视图：从上往下进行投影，在水平投影面（H 面）上所得到的视图。 左视图：从左往右进行投影，在侧立投影面（W 面）上所得到的视图。 3）三投影面体系的展开 在实际作图中，为了画图方便，需要将三个投影面在一个平面（纸面）上表示出来，规定： 使 V 面不动，H 面绕 OX 轴向下旋转 90°与 V 面重合， W 面绕 OZ 轴向右旋转 90°与 V 面重合， 这样就得到了在同一平面上的三视图，如图 1-1-13 所示。可以看出，俯视图在主视图的下方， 左视图在主视图的右方。在这里应特别注意的是：同一条 OY 轴旋转后出现了两个位置，因为 OY 是 H 面和 W 面的交线，也就是两投影面的共有线，所以 OY 轴随着 H 面旋转到 OYH 的位置，同时 又随着 W 面旋转到 OYW 的位置。为了作图简便，投影图中不必画出投影面的边框，如图 1-1-13 （A）所示。由于画三视图时主要依据投影规律，所以投影轴也可以进一步省略，如图 1-1-13 （b）所示。8&&&&图 1-1-13三视图展开图 1-1-13（A） （2）三视图的投影规律图 1-1-13（b）从图 1-1-14 可以看出，一个视图只能反映两个方向的尺寸，主视图反映了物体的长度和高 度，俯视图反映了物体的长度和宽度，左视图反映了物体的宽度和高度。由此可以归纳出三视 图的投影规律： 主、俯视图“长对正” （即等长） ； 主、左视图“高平齐” （即等高） ； 俯、左视图“宽相等” （即等宽） ； 三视图的投影规律反映了三视图的重要特性，也是画图和读图的依据。无论是整个物体还 是物体的局部，其三面投影都必须符合这一规律。9&&&&图 1-1-14 （3）三视图与物体方位的对应关系视图间的“三等”关系物体有长、宽、高三个方向的尺寸，有上下、左右、前后六个方位关系，六个方位在三视 图中的对应关系如图 1-1-15 所示。 主视图反映了物体的上下、左右四个方位关系； 俯视图反映了物体的前后、左右四个方位关系； 左视图反映了物体的上下、前后四个方位关系。 （要求学生必须熟记 。 ）图 1-1-15三视图的方位关系注意：以主视图为中心，俯视图、左视图靠近主视图的一侧为物体的后面，远离主视图的 一侧为物体的前面。三、小结 1.概念：投影法、中心投影法、平行投影法、斜投影、正投影。 2.正投影法的基本性质 3.三视图的投影规律 4.三视图与物体方位的对应关系10&&&&复习思考题 【识要求试题】 一、 判断试题及答案 1、 机体的真实大小应以图样上所注的尺寸数值为依据，与图形的大小及准确度无关。 （√ ） 2、图样中所标注的尺寸，为该图样所示机件的最后完工尺寸，否则应另加说明。 （ √） 3、当需要指明半径尺寸是由其它尺寸所确定时，应用尺寸线和符号“R”标出，但不要注写尺 寸数字。 （√ ） 4、在同一图形中，对于尺寸相同的孔、槽等成组要素，可仅在一个要素上注出其尺寸和数量。 （√ ） 5、当标注极限偏差时，上下偏差的小数点必须对齐，小数点后的位数可不相同。 （× ） 二、选择试题及答案 1、已知立体的主、俯视图，正确的左视图是（ C、 ） 。(a)(b)(c)(d )2、已知物体的主、俯视图，正确的左视图是（ C、） 。(a)( b)(c)(d )3、根据投影面展开的法则，三个视图的相互位置必然是以（B、 ）为主。 A、左视图 B、主视图 C、俯视图 D、任一视图 4、基本视图主要用于表达零件在基本投影方向上的（ A、内部 B、外部 C、前后 D、左右 B、 ）形状。5、投影面垂直线有（ B、 ）反映实长。 A、一个投影 B、两个投影 C、三个投影 D、四个投影6、无论图形放大与缩小，在标注尺寸时均应按（B ）来标注。11&&&&A、图形的实际尺寸 B、机件的真实大小 C、考虑绘图准确度加修正值 7、同一基本尺寸的表面，若具有不同的公差时，应用（ B、 ）分开。 A、粗实线 B、细实线 C、虚线D、都不对8、在机械制图中，汉字的高度不应小于（ C、 ）mm. A、1.8 B、2.5 C、3.59、在同一金属零件的零件图中，当图形中的主要轮廓线与水平成 45°时，该图形的剖面线应画 成与水平成（ C、 A、30° ）的平行线。 B、45° C、30°或 60°10、绘制局部放大图时，当同一机件上有几个被放大的部分时，必须用（B）依次标明被放大的 部位。 A、 阿拉伯数字 B、罗马数字 C、希腊字母11、装配图中的指引线可画成折线，但只可曲折（ A、 ）次。 A、一 B、二 C、三12、粗实线在图上的一般应用（ A、, C、 ） 。 A、可见轮廓线 三、 作图题及答案 1、 知 A、B 两点的一个投影和 A、点距 V 面 25mm，B 点 Z 坐标为 0，求作 A、B 两点的另两个投 影 B、尺寸界线 C、可见过渡线 D、引出线2、 已知圆锥的两面投影，求作第三面投影，并求圆锥表面 A、B 点的另两面投影。12&&&&3、 已知圆柱被截切后的主、俯视图，求作左视图。4、 补画下列视图中所缺线条。13&&&&【技能要求试题】 1、用绘图工具绘制圆内接正五边形，保留作图痕迹2、看懂千斤顶的装配图，拆画 4 号零件螺钉的零件图，比例 1：1。14&&&&第二节 互换性与标准化概念一、互换性的基本概念 在工厂的装配车间经常看到这样的情况，装配工人任意从一批相同规格的零件中取出其中 一个装配到机器上，装配后机器就能正常工作。在生活中也有不少这样的例子，如轿车、自行 车、手表的某个零件损坏后，买一个相同规格的零件，装好后就能照常使用，显得十分方便快 捷。这些都是零件互换性的具体体现。 互换性就是指机器零部件相互之间可以替换，而且保证使用要求的一种特性。互换性在现 代化大规模生产中有着十分重要的意义。 在设计方面，按互换性进行设计可以最大限度地采用标准件和通用件，从而减少设计绘图 的工作量，也有利于计算机辅助设计；在制造方面，有利于组织大规模专业化生产；在使用方 面，便于维修和售后服务。 按互换性的程度又可把互换性分为完全互换和有限互换，完全互换:对于同一规格的零件， 若不加挑选和修配就能装配到机器上去，并且能满足使用要求，这种互换就称为完全互换，完 全互换一般用于大批量生产的标准零部件，如普通紧固螺纹制件、滚动轴承等。有限互换:有时 虽然是同一规格的零件，但在装配时需要进行挑选或修配才能满足使用要求，这种互换称为有 限互换，有限互换多用于生产批量小和装配精度要求高的情况。 二、标准化概念 标准化是社会生产的产物，反过来它又能推动社会生产的发展，标准是指对重复性事物和 概念所做的同一规定，标准化包含了标准制订、贯彻和修订标准的全部过程，在机械制造中， 标准化是实现互换性的必要前提，技术标准(简称标准)即技术法规，是从事生产、建设工作以 及商品流通等的一种共同技术依据，它以生产实践、科学试验及可靠经验为基础，由有关方面 协调制订，由主管部门批准，以特定形式发布，作为共同遵守的准则和依据。标准可以按不同 级别颁布。 我国技术标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准 4 级。此外，从世界范围看， 还有国际标准和区域性标准。 三、 公差配合 要实现零件的互换性，除统一其结构和尺寸外，还应统一规定公差与配合，这是保证互换 性的基本措施之一，而公差与配合标准是基本的互换性标准。完工的零件和产品是否满足公差 要求，要靠正确的测量检验来保证。因此，尺寸检测是保证互换性生产的又一基本技术措施。15&&&&四、 公差与配合的基本术语和定义 为了正确理解和应用公差配合标准，必须了解以下术语和定义。 1. 与尺寸有关的术语和定义 (1)基本尺寸 设计给定的尺寸。它是根据零件的强度、刚度、结构和工艺性等要求确定的。设计时应尽 量采用标准尺寸，以减少加工所用刀具、量具的规格。基本尺寸的代号：孔用 D、 ，轴用 D、表 示。 (2)实际尺寸 通过测量所得的尺寸。由于存在测量误差，所以实际尺寸并非尺寸的真值。同时由于形状 误差等影响，零件同一表面不同部位的实际尺寸往往是不等的。实际尺寸的代号：孔用 D、A、 ， 轴用 D、A、 表示。 (3)极限尺寸 允许尺寸变化的两个界限值。两个极限尺寸中较大的一个称最大极限尺寸，孔用 D、mA、 x,轴用 D、mA、x 表示。较小的一个称最小极限尺,孔用 D、min,轴用 D、min 表示。 极限尺寸可大于、小于或等于基本尺寸。合格零件的实际尺寸应在两极限尺寸之间。 2.与公差偏差有关的术语和定义 (1)尺寸偏差 某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差，称为尺寸偏差，简称偏差。 实际尺寸减其基本尺寸所得的代数差，称为实际偏差。 极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差，称为极限偏差。极限偏差有两个： 上偏差: 最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。 孔的上偏差代号 ES，ES=D、mA、x 一 D、 轴的上偏差代号 es，es=D、mA、x 一 D、 下偏差:最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。 孔的下偏差代号 El, El=D、min 一 D、 轴的下偏差代号 ei, ei=D、min 一 D、 为方便起见，通常在图样上标注极限偏差而不标极限尺寸。 偏差可以为正、负或零值。当极限尺寸大于、小于或等于基本尺寸时，其极限偏差便分另 为正、负或零值。 （2）尺寸公差16&&&&允许尺寸的变动量，称为尺寸公差，简称公差。以代号 T 表示。 公差等于最大极限尺寸与最小极限尺寸的代数差。也等于上偏差与下偏差的代数差。 孔公差：Th= D、mA、x 一 D、min= ES—EI 轴公差：Ts= D、mA、x 一 D、min= es—ei 由上述可知，公差总为正值。 关于尺寸、公差与偏差的概念可用如图 1-2-1 所示的公差与配合示意图表示。图 1-2-1 公差与配合示意图 (3)公差带 在分析公差与配合时，需要作图。但因公差数值与尺寸数值相差甚远，不便用同一比例。 因此，在作图时，只画出放大的孔和轴的公差图形，这种图形称为公差带图。也称为公差与配 合图解。如图 1-2-1 所示的公差与配合示意图可作成如图 1-2-2 所示的公差与配合图解。在作 图时，先画一条横坐标代表基本尺寸的界线，作为确定偏差的基准线，称为零线。再按给定比 例画两条平行于零线的直线，代表上偏差和下偏差。这两条直线所限定的区域称为公差带，线 间距即为公差。正偏差位于零线之上，负偏差位于零线之下。在零线处注出基本尺寸，在公差 带的边界线旁注出极限偏差值，单位用“um 或 mm”皆可。公差带由“公差带大小”和“公差 带位置”两个要素组成。图 1-2-2 公差带图17&&&&3.与配合有关的术语和定义 配合是指基本尺寸相同的相互结合的孔轴公差带之间的关系。这种关系决定着配合的松紧 程度。而这松紧程度是用间隙和过盈来描述的。 （1）间隙或过盈，在孔与轴的配合中,孔的尺寸减去轴的尺寸所得的代数差称为间隙或过 盈，当差值为正时是间隙，用 x 表示，当差值为负时是过盈，用 Y 表示。 根据相互结合的孔、轴公差带不同的相互位置关系，可以把配合分为间隙配合、过盈配合 和过渡配合。 (2)间隙配合:对于一批孔、轴，任取其中一对相配，具有间隙(包括最小间隙等于零)的配 合，称为间隙配合。此时，孔的公差带完全在轴的公差带之上，如图 1-2-3(A、)所示。图 1-2-3（A）间隙配合公差带图(3)过盈配合:对于一批孔、轴，其中任取一对相配，具有过盈(包括最小过盈等于零)的配 合，称为过盈配合。 此时，孔的公差带完全在轴的公差带之下，如图 1-2-3(b)所示。图 1-2-3(b) 过盈配合公差带图 (4)过渡配合:对于一批孔、 轴， 任取其中一对相配， 可能具有间隙也可能具有过盈的配合。 表示过渡配合松紧程度的特征值是最大极限间隙和最大极限过盈。18&&&&图 1-2-3(C、) 过渡配合公差带图 此时，孔的公差带与轴的公差带相互交叠，如图 1-2-3(C、)所示。 (5)配合公差:允许间隙或过盈的变动量称为配合公差，以 Tf 表示。其计算公式为： 间隙配合：Tf= XmA、x 一 Xmin 过盈配合：Tf= Ymin 一 YmA、x 过渡配合：Tf= XmA、x 一 YmA、x 结论:各类配合的配合公差均为孔公差与轴公差之和，即 Tf=Th+Ts。 这一结论说明配合件的装配精度与零件的加工精度有关，若要提高装配精度，使配合后间 隙或过盈的变化范围减小，则应减小零件的公差，即需要提高零件的加工精度。 4.公差与配合国家标准的构成 公差与配合国家标准是确定光滑圆柱体零件尺寸公差与配合的依据， 也适用于其他光滑表 面和相应结合尺寸的公差与配合，如花键外径等的配合。它的基本结构是由“标准公差系列” 和“基本偏差系列”组成的，前者确定公差带的大小，后者确定公差带的位置。两者结合构成 不同的孔、轴公差带，而孔、轴公差带之间的不同相互位置又组成不同松紧程度的配合。同时， 在此基础上，规定了一定数量的孔、轴公差带及具有一定问隙或过盈的配合，以实现互换性和 满足各种使用要求。 5. 标准公差系列 在公差与配合国家标准 GB／T l800．3—1998 中所列出的，用以确定公差带大小的任一公 差，称为标准公差，用 IT 表示。它是依据基本尺寸和公差等级确定的。 (1)公差单位（um）(mm)，公差单位是计算标准公差的基本单位，是制订标准公差系列的基 础，生产实践表明，对同一精度概念来说，基本尺寸大，公差相应也大。因此，不能单从公差 大小来判断工件尺寸精度的高低。应用公差单位来确定尺寸精度的高低。 (2)公差等级、为了将公差数值标准化，以减少量具和刀具的规格，同时又能满足各种机器 所需的不同精度要求，国家标准 GB／T l800．3—1998 将公差值划分为 Ol，0，1，?，18 等 20 个公差等级，其相应的标准公差代号为 IT01，IT0，ITl，?，ITl8，其中，01 级精度最高， l8 级精度最低。19&&&&(3)公差值的计算(省略) (4)尺寸分段、为了减少公差值的数目，统一公差值，简化表格,便于应用，国家标准对基 本尺寸进行了分段。尺寸分段后，对同一尺寸分段内所有基本尺寸，在公差等级相同情况下， 规定相同的标准公差，公差等级相同，基本尺寸相同或在同一尺寸分段内孔公差和轴公差是相 等的。 6.基本偏差的概念 基本偏差是用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个偏 差，当整个公差带位于零线上方时，基本偏差为下偏差，当整个公差带位于零线下方时，基本 偏差为上偏差，为了满足机器中各种配合性质的需要，减少配合种类，以便互换，必须把孔和 轴的公差带位置标准化。标准规定孔和轴各 28 种公差带位置，分别由 28 个基本偏差来确定。 基本偏差代号用拉丁字母及其顺序表示。大写表示孔，小写表示轴。单写字母 21 个，双写字 母 7 个。基本偏差仅决定了公差带的一个极限偏差，另一个极限偏差则由公差等级决定。 因此，通常基本偏差与公差等级无关，而另一极限偏差才与公差等级有关。 （1)基准制 为了使配合种类进一步简化，国家标准规定了两种基准制：基孔制和基轴制。 （2）基孔制 基本偏差为一定的孔的公差带，与不同基本偏差的轴的公差带构成各种配合 的一种制度成为基孔制 。这种制度在同一基本尺寸的配合中，是将孔的公差带的位置固定，通 过变动轴的公差带位置，得到各种不同的配合 基孔制的孔称为基准孔。 国家标准规定基准孔 的下偏差为 0，“H”为基准孔的基本偏差。 （3）基轴制 基本偏差为一定的轴的公差带，与不同基本偏差的轴的公差带构成各种配合 的一种制度称为基轴制。 这种制度在同一基本尺寸的配合中，是将轴的公差带位置固定，通过 变动孔的公差带位置，得到各种不同的配合 基轴制的轴称为基准轴。 国家标准规定基准轴的 上偏差为 0，“h”为基轴制的基本偏差。 一般情况下，应优先采用基孔制。这样可以限制定值刀具、量具的规格数量。基轴制通常 仅用于具有明显经济效果的场合和结构设计要求不适合采用基孔制的场合。20&&&&复习思考题 【识要求试题】 一、判断试题及答案 1、公差是零件尺寸允许的最大偏差。 2、公差通常为正，在个别情况下也可以为负或零。 3、孔和轴的加工精度越高，则其配合精度也越高。 4、配合公差总是大于孔或轴的尺寸公差。 （ ╳ ） （ √ ） （ ╳ ） （ ╳ ）5、过渡配合可能有间隙，也可能有过盈。因此，过渡配合可以是间隙配合，也可以是过盈配合。 （ ╳ ） 6、零件的实际尺寸就是零件的真实尺寸。 （ ╳ ） （ ╳ ）7、某一零件的实际尺寸正好等于其基本尺寸，则这尺寸必适合格。8、间隙配合中，孔的公差带一定在零线以上，轴的公差带一定在零线以下。 （ ╳ ） 9、零件的最大实体尺寸一定大于其最小实体尺寸。 10、基本尺寸一定时，公差值愈大，公差等级愈高。 （ ╳ ） （ √ ） （ √ ） )11、不论公差值是否相等，只要公差等级相同，尺寸的精确程度就相同。 12、?75±0.060mm 的基本偏差是+0.060mm，尺寸公差为 0.06mm 13、因 Js 为完全对称偏差，故其上、下偏差相等。 (( ╳ ╳ )14、基准孔的上偏差大于零,基准轴的下偏差的绝对值等于其尺寸公差。 （ √ ） 15、 因配合的孔和轴基本尺寸相等，故其实际尺寸也相等 。 （ ╳ ）16、由于零件的最大极限尺寸大于最小极限尺寸，所以上偏差绝对值大于下偏差绝对值。 （ ╳ ） 17、尺寸偏差可以正值，负值或零。 18、尺寸误差是指一批零件上某尺寸的实际变动量。 （ √ ） （ √ ）19、选择公差等级的原则是，在满足使用要求的前提下，尽可能选择较小的公差等级。 （ ╳ ） 20、不经挑选，调整和修配就能相互替换，装配的零件，装配后能满足使用性能要求，就是具 有互换性的零件。 （ √） （ ╳ ） （ ╳ ）21、互换性原则中适用于大批量生产。 22、为了实现互换性，零件的公差应规定得越小越好。23、国家标准中，强制性标准是一定要执行的，而推荐性标准执行与否无所谓。 （ ╳ ） 24、企业标准比国家标准层次低，在标准要求上可稍低于国家标准。 25、装配时需要调整的零、部件属于不完全互换。 26、某实际要素存在形状误差，则一定存在位置误差。 （×）21（ ╳ ）（ √ ）&&&&27、孔和轴配合时，优先选用基孔制。 （√ ） 28、某孔要求尺寸为θ 20+0.02,今测得其实际尺寸为θ 19.962mm，可以判断该 孔合格。 （× ） 29、孔、轴配合为θ 40H9／n9，可以判断是过渡配合。 （√ ） 30、一对孔、轴配合的最大间隙为+0、030mm，则此孔、轴组成的配合一定是 间隙配合。 （× ） 二、选择试题及答案 1、绝对误差与真值之比叫Ｃ。 A、绝对误差 B、极限误差 C、相对误差2、精度是表示测量结果中 B 影响的程度。 A、系统误差大小 B、随机误差大小 C、粗大误差大小3、相互结合的孔和轴的精度决定了Ａ。 A、配合精度的高 B、配合的松紧程 C、配合的性质4、基孔制是基本偏差为一定孔的公差带，与不同Ａ轴的公差带形成各种配合的一种制度。 A、基本偏差的 B、基本尺寸的 C、实际偏差的5、平键联结中宽度尺寸ｂ的不同配合是依靠改变Ａ公差带的位置来获得。 A、轴槽和轮毂槽宽度 B、键宽 C、轴槽宽度 D、轮毂槽宽度6、配合公差带位于配合公差带图的零线下方时为Ｃ配合。 A、间隙 B、过渡 C、过盈7、在零件尺寸链中，应选择Ｂ尺寸作为封闭环。 A、最重要的 B、最不重要的 C、不太重要的8、在装配尺寸链中，封闭环的公差往往体现了机器或部件的精度，因此在设计中应使形成此封 闭环的尺寸链的环数Ｃ。 A、越多越好 B、多少无宜 C、越小越好9、评定参数Ｃ更能充分反应被测表面的实际情况。 A、轮廓的最大高度 B、微观不平度十点高度 C、轮廓算术平均偏差 D、轮廓的支承长度率 10、H7/f6 的配合性质为（B ） A、 过渡配合 B 间隙配合 C、 过盈配合11、相互结合的孔和轴的精度决定了（C） 。 A、配合精度的高 B、配合的松紧程 C、配合的性质22&&&&12、配合是（ A、 ）相同的孔与轴的结合。 A、基本尺寸 B、实际尺寸 C、作用尺寸 D、实效尺寸13、下列孔和轴配合，属于基孔制的是（A、 ） A、∮30H7/f6 B、∮120P7/h6 C、∮100F7/g614、下列孔和轴配合，属于基轴制的是（B） A、∮30H7/f6 B、∮120P7/h6 C、∮100F7/g615、基本偏差代号为 n、p 的轴与基本偏差代号为 H 的孔可以构成(D、 )。 A、 ．间隙配合 B、过渡配合 C、 过盈配合 D、过渡配合或过盈配合 16、当孔的上极限尺寸与轴的下极限尺寸之代数差为负值时，此代数差称 为( D、)。 B、最大过盈 C、最小间隙 D、最小过盈A、 ．最大间隙17、当轴的上极限尺寸与孔的下极限尺寸之代数差为负值时，此代数差称 为(C、 )。 A、 ．最大间隙 B、最大过盈 C、最小间隙 D、最小过盈18、配合符号Φ 40P7/h6 表示（B） 。 A、基孔制过渡配合 B、基轴制过渡配合 C、基孔制过盈配合 19、Φ 45G6 与Φ 45G7 两者的区别在于（ C、 ） 。 A、基本偏差不同。 C、上偏差相同，而下偏差不同。 20、下列配合中， （B）属于过盈配合。 A、H7/m6 B、S7/h6 C、H8/js7 )。 C、圆跳动 D、平行度 D、G8/ h7 B、下偏差相同，而上偏差不同。 D、公差值相同。 D、基轴制过盈配合21、属于形状公差的有( A、 A、圆柱度B、同轴度22、基孔制是基本偏差为一定孔的公差带，与不同( A、 )轴的公差带形成各种配合的一种制 度。 A、基本偏差的 B、基本尺寸的 C、实际偏差的 ） 。23、关于偏差与公差之间的关系，下列说法中正确的是（ D、 A、 ．实际偏差越大，公差越大 C、 ．下偏差越大，公差越大 B．上偏差越大，公差越大D、 ．上下偏差之差的绝对值越大，公差越大24、国家标准规定的形状和位置公差有两大类（D、 ）个项目。23&&&&A、 ．8B、 10C、12D、1425、国家标准公差的等级共有（C、 ）个 A、 ．18 B、 19 C、 20 D、 21三、论述试题及答案 1、试述形位公差带与尺寸公差带的异同点。 答：形位公差带与尺寸公差带的相同点是公差带的公能是相同的。形位公差带是限制实际要素 变动的区域；尺寸公差带是限制实际尺寸变动的区域。只有零件的实际尺寸或实际要素位于其 公差带内，才是合格的，否则是不合格的。 形位公差带与尺寸公差带的不同点是： （1） 形位公差带通常是空间区域，尺寸公差带是平面区域。 （2）形位公差带由四个要素（形状、大小、方向、位置）组成，尺寸公差带由两个要素（位置、 大小）组成。 2、什么叫公差、检测和标准化？它们与互换性有何关系？ 答： （1）公差是零件几何参数误差的允许范围。 （2）检测是兼有测量和检验两种特性的一个综合鉴别过程。 （3）标准化是反映制定、贯彻标准的全过程。 （4）公差与检测是实现互换性的手段和条件，标准化是实现互换性的前提。 3、按标准颁布的级别来分，我国的标准有哪几种？ 答： 按标准颁布的级别来分，我国标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。24&&&&【技能要求试题】 1、试从 83 块一套的量块中组合：65.365mm 尺寸。 答： 65.365 →所需尺寸 -1.005 →第一块量块的尺寸 64.360 -1.360 →第二块量块的尺寸 63.000 -3.000 →第三块量块的尺寸 60 →第四块量块的尺寸 即 65.365mm=(1.005+1.360+3.000+60)mm 2、看传动座零件工作图(图 1-2-4),解释图中形位公差标注的含义。图 1-2-4 表 2．2 序号 代号 (1) 读法 上端 θ 13mm 孔轴线对右 下端 θ 13mm 孔轴的平行度 公差为θ 0．025mm 右下端 θ 13mm 孔轴线对 底面右侧面的平行度公差 为θ 0．025mm 4 个 M6mm 螺孔轴线分别 对底面和后面的位置度公 差为θ 0．20mm 公差带含义 上端 θ 13mm 孔轴线必须位于直径为 公差值θ 0．025mm。且平行于右下端 θ 13mm 孔轴线的圆柱面内。 右下端θ 13mm 孔轴线必须位于直径 为公差值θ 0． 025mm， 且平行于底面、 右侧面的圆柱面内 4 个 6mm 螺孔轴线必须分别位于直径 为公差值θ 0．20mm，且相对底面和 后面所确定的理想位置为轴线的圆 柱面内(2)(3)25&&&&第三节 表面粗糙度一、概述 评定加工过的材料表面由峰、谷和间距等构成的微观几何形状误差的物理量。常用评定参 数可分为高度参数、间距参数和形状参数(综合参数)三个系列。1-3-1 表面粗糙度放大图 表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平度。其两波峰或两波谷之间的距 离（波距）很小（在 1mm 以下） ，用肉眼是难以区别的，因此它属于微观几何形状误差。表面粗 糙度越小，则表面越光滑。表面粗糙度的大小，对机械零件的使用性能有很大的影响，发展概 况研究表面粗糙度对零件性能的影响和度量表面微观不平度的需要，从 20 年代末到 30 年代， 德国、美国和英国等国的一些专家设计制作了轮廓记录仪、轮廓仪，同时也产生出了光切式显 微镜和干涉显微镜等用光学方法来测量表面微观不平度的仪器，给从数值上定量评定表面粗糙 度创造了条件。表面粗糙度仪，美国在 1940 年发布了 A、SA、 B46.1 国家标准，之后又经过几 次修订，成为现行标准 A、NSI/A、SME B46.1-1988《表面结构表面粗糙度、表面波纹度和加工 纹理》 ，该标准采用中线制，并将 RA、作为主参数，将《表面光洁度、表面微观几何形状、分级 和表示法》国家标准，经过了 3 次修订成为 GOC、T《表面粗糙度参数和特征》 ，该标 准也采用中线制， 并规定了包括轮廓均方根偏差即现在的 Rq 在内的 6 个评定参数及其相应的参 数值。另外，其它工业发达国家的标准大多是在 50 年代制定的，如联邦德国在 1952 年 2 月发 布了 D、IN4760 和 D、IN4762 有关表面粗糙度的评定参数和术语等方面的标准等。 二、表面粗糙度形成的原因主要有： 1.加工过程中的刀痕； 2.切削分离时的塑性变形； 3.刀具与已加工表面间的摩擦；26&&&&4.工艺系统的高频振动。 三、表面粗糙度主要表现在以下几个方面： 1.表面粗糙度影响零件的耐磨性。表面越粗糙，配合表面间的有效接触面积越小，压强越 大，磨损就越快。 2.表面粗糙度影响配合性质的稳定性。对间隙配合来说，表面越粗糙，就越易磨损，使工 作过程中间隙逐渐增大；对过盈配合来说，由于装配时将微观凸峰挤平，减小了实际有效过盈， 降低了联结强度。 3.表面粗糙度影响零件的疲劳强度。粗糙零件的表面存在较大的波谷，它们像尖角缺口和 裂纹一样，对应力集中很敏感，从而影响零件的疲劳强度。 4.表面粗糙度影响零件的抗腐蚀性。粗糙的表面，易使腐蚀性气体或液体通过表面的微观 凹谷渗入到金属内层，造成表面腐蚀。 5.表面粗糙度影响零件的密封性。粗糙的表面之间无法严密地贴合，气体或液体通过接触 面间的缝隙渗漏。 6.表面粗糙度影响零件的接触刚度。接触刚度是零件结合面在外力作用下，抵抗接触变形 的能力。机器的刚度在很大程度上取决于各零件之间的接触刚度。 7.影响零件的测量精度。零件被测表面和测量工具测量面的表面粗糙度都会直接影响测量 的精度，尤其是在精密测量时。 此外，表面粗糙度对零件的镀涂层、导热性和接触电阻、反射能力和辐射性能、液体和气 体流动的阻力、导体表面电流的流通等都会有不同程度的影响。 四、表面粗糙度的测量方法 1.比较法： 将被测量表面与标有一定数值的粗糙度样板比较来确定被测表 面粗糙度数值的 方法。 比较时可以采用的方法: RA、 & 1.6μ m 时 目测 RA、1.6～RA、0.4μ m 时用放大镜 RA、 & 0.4μ m 时用比较显微镜。 注：比较时要求样板的加工方法，加工纹理，加工方向，材料与被测零件表面相同。特点： 该方法测量简便，使用于车间现场测量，常用于中等或较粗糙表面的测量。 2.触针法：利用针尖曲率半径为 2 微米左右的金刚石触针沿被测表面缓慢滑行，金刚石触 针的上下位移量由电学式长度传感器转换为电信号，经放大、滤波、计算后由显示仪表指示出 表面粗糙度数值，也可用记录器记录被测截面轮廓曲线。一般将仅能显示表面粗糙度数值的测 量工具称为表面粗糙度测量仪（见图 1-3-2） ，同时能记录表面轮廓曲线的称为表面粗糙度轮廓 仪（简称轮廓仪，见图 1-3-3） 。这两种测量工具都有电子计算电路或电子计算机，它能自动计27&&&&算出轮廓算术平均偏差 Rα ，微观不平度十点高度 RZ，轮廓最大高度 Ry 和其他多种评定参数，测 量效率高，适用于测量 Rα 为 0.025～6.3 微米的表面粗糙度。图 1-3-2 粗糙度测量仪图 1-3-3 轮廓仪3.光切法:双管显微镜测量表面粗糙度，可用作 Ry 与 Rz 参数评定，测量范围 0.5～50。 4.干涉法:利用光波干涉原理 (见平晶、 激光测长技术)将被测表面的形状误差以干涉条 纹图形显示出来，并利用放大倍数高 （可达 500 倍）的显微镜将这些干涉条纹的微观部分放大 后进行测量，以得出被测表面粗糙度。应用此法的表面粗糙度测量工具称为干涉显微镜。这种 方法适用于测量 Rz 和 Ry 为 0.025～0.8 微米的表面粗糙度。 五、表面粗糙度对零件使用情况的影响 一般说来，表面粗糙度数值小，会提高配合质量，减少磨损，延长零件使用寿命，但零件 的加工费用会增加。因此，要正确、合理地选用表面粗糙度数值。 在设计零件时，表面粗糙度 数值的选择，是根据零件在机器中的作用决定的,总的原则是:在保证满足技术要求的前提下， 选用较大的表面粗糙度数值。具体选择时，可以参考下述原则： 1.工作表面比非工作表面的粗糙度数值小。 2.摩擦表面比不摩擦表面的粗糙度数值小。摩擦表面的摩擦速度越高，所受的单位压力越 大，则应越高；滚动磨擦表面比滑动磨擦表面要求粗糙度数值小。 3.对间隙配合，配合间隙越小，粗糙度数值应越小；对过盈配合，为保证连接强度的牢固 可靠，载荷越大，要求粗糙度数值越小。一般情况间隙配合比过盈配合粗糙度数值要小。 4.配合表面的粗糙度应与其尺寸精度要求相当。配合性质相同时，零件尺寸越小，则应粗 糙度数值越小；同一精度等级，小尺寸比大尺寸要粗糙度数值小，轴比孔要粗糙度数值小（特 别是 IT8～IT5 的精度） 。 5.受周期性载荷的表面及可能会发生应力集中的内圆角、凹稽处粗糙度数值应较小。28&&&&六、表面粗糙度符号画法及标注方法 表面粗糙度代号是由规定的符号和有关参数组成,表面粗糙度符号的画法和意义如下表所 示： 1.表面粗糙度代号 图样上表示零件表面的粗糙度符号的画法如图 1-3-4 所示。图 1-3-4 表面粗糙度符号的比例 图样上表示零件表面粗糙度的符号如表 22.表面粗糙度标注方法 代号和参数的注写方向如图 1-3-5 所示。当零件大部分表面具有相同的表面粗糙度时，对 其中使用最多的一种符号、代号可统一标注在图样的右上角，并加注“其余”两字，统一标注 的代号及文字高度，应是图形上其它表面所注代号和文字的 1.4 倍。29&&&&图 1-3-5 表面粗糙度代号的基本标注方法 不同位置表面代号的注法，符号的尖端必须从材料外指向表面，代号中数字的方向与尺寸 数字方向一致，如图 1-3-6 所示。图 1-3-6 不同位置表面上表面粗糙度代号的标注 表面特征 明显可见刀痕 微见刀痕 表面粗糙度(RA、)数值 RA、100、RA、50、RA、25、 加工方法举例 粗车、粗刨、粗铣、钻孔 精车、精刨、精铣、粗铰、粗磨RA、12.5、RA、6.3、RA、3.2、看不见加工痕迹，微辩加工方向 研磨 暗光泽面RA、1.6、RA、0.8、RA、0.4、 精车、精磨、精铰、RA、0.2、RA、0.1、RA、0.05、研磨、珩磨、超精磨、抛光3.表面粗糙度与表面光洁度区别 （1）表面粗糙度 加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。它是互换性研究的问题之 一。表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的，例如加工过程中刀具与零件 表面间的摩擦、切屑分离时表面层金属的塑性变形以及工艺系统中的高频振动等。由于加工方 法和工件材料的不同，被加工表面留下痕迹的深浅、疏密、形状和纹理都有差别。表面粗糙度30&&&&与机械零件的配合性质、耐磨性、疲劳强度、接触刚度、振动和噪声等有密切关系，对机械产 品的使用寿命和可靠性有重要影响。一般标注采用 RA、 。 RA、(轮廓算术平均偏差):在取样长度 L 内轮廓偏距绝对值的算术平均值。 （2) 表面光洁度 表面粗糙度的另一称法。表面光洁度是按人的视觉观点提出来的，而表面粗糙度是按表面 微观几何形状的实际提出来的。 80 年代后,以为与国际标准(ISO)接轨,中国采用表面粗糙度而废 止了表面光洁度.在表面粗糙度国家标准 GB3505-83、GB1031-83 颁布后，表面光洁度的已不再 采用。 其实,两者主要是名字不同,且有相应的对照表.粗糙度有测量的计算公式,而光洁度只能用 样板规对照,相对来说,用粗糙度表示更科学严谨了。31&&&&复习思考题 【识要求试题】 一、判断试题及答案 1、表面粗糙度是微观的形状误差，所以对零件使用性能影响不大。 2、表面粗糙度的取样长度一般即为评定长度。 （ × ） （ × ）3、RA、能充分反映表面微观几何形状的高度特征，是普遍采用的评定参数。 （ √ ） 4、零件的尺寸精度越高，通常表面粗糙度参数值相应取得越小。 5、表面粗糙度值越大，越有利于零件耐磨性和抗腐蚀性的提高。 6、表面粗糙度不划分精度等级，直接用参数代号及数值表示。 7、表面粗糙度数值越小越好。 二、选择试题及答案 1、表面粗糙度是 B、 误差。 A、宏观几何形状 B、微观几何形状 C、宏观相互位置 D、微观相互位置 2、选择表面粗糙度评定参数值时，下列论述不正确的有 A、 同一零件上工作表面应比非工作表面参数值大 B、 摩擦表面应比非摩擦表面的参数值小 C、. 配合质量要求高，表面粗糙度参数值应小 D、. 受交变载荷的表面，表面粗糙度参数值应小 3、评定表面粗糙度的取样长度至少包含 B、 个峰和谷。 A、 3 B、 5 C、 7 D、 9 A、 。 A、 （ √ ） （ × ） （ √ ） （ × ）4、表面粗糙度代号在图样标注时尖端应A、从材料外指向标注表面 B、从材料内指向标注表面 C、以上二者均可 5、通常车削加工可使零件表面粗糙度 RA、达到 A、 0.8～6. 3 B、0.4～6.3 A、 μ m。C、 0.4～12.5 D、0.2～1.6 D、 。6、车间生产中评定表面粗糙度最常用的方法是 A、光切法 B、针描法 C、干涉法 D、比较法 三、论述试题及答案 1、简述表面粗糙度对零件的使用性能有何影响。答：表面粗糙度对零件的使用性能的影响主要表现在以下四个方面：32&&&&（1）对配合性质的影响由于零件的表面粗糙不平装配后，引起实际间隙的增大或减小了实际过盈，从而引起配合性质的改变或降低了配合的边接强度。 （2）对耐磨性的影响 因零件表面粗糙不平，两个零件作相寻运动时，会影响它们之间的磨擦 性能，并且粗糙的表面会主生较大的磨擦阻力。影响运动的灵活性，使表面磨损速度增快，亦 使消耗的能量增加。 （3）对抗疲劳强度的影响 零件表面越粗糙，表面上凹痕产生的应力集中现象越严重。当零件 承受交变载荷时。容易引起疲劳断裂。 （4）对抗腐蚀性的影响 粗糙的表面，它的凹谷处容易积聚腐蚀性物质，造成表面锈蚀 2、表面粗糙度的主要评定参数有哪些？优先采用哪个评定参数？ 答：表面粗糙度的主要评定参数有：轮廓算术平均偏差 RA、 ；轮廓最大高度 Rz。优先选用 RA、 。 3、表面粗糙度的含义是什么？它与形状误差有何区别？ 答：在金属切削加工过程中，由于刀具和被加工表面间的摩擦、切削过程中切屑分离时表层金 属材料的塑性变形、工艺系统的高频振动等原因，零件表面会出现许多间距较小的、凹凸不平 的微小的峰和谷。这种零件表面上的微观几何形状误差称为表面粗糙度。 表面粗糙度属微观几何形状误差，而形状误差是宏观的形状误差。33&&&&【技能要求试题】 1、 解释如图所示零件表面粗糙度标注符号的含义。（1）用去除金属表面的方法得到的表面， 外圆柱表面的轮廓最大高度上限值为 6.3μ m。 加工方 法为车床。 （2）用去除金属表面的方法得到的表面，内孔表面的轮廓最大高度上限值为 1.6μ m。 （3）用不去除金属表面的方法得到的表面，左端面的轮廓算术平均偏差上限值为 3.2μ m。 （4）其余表面用去除金属表面的方法得到，轮廓算术平均偏差上限值为 3.2μ m。 2、正确的使用表面粗造度样板评定零件表面粗糙度值。34&&&&第四节 金属材料及非金属材料基础知识一、 金属材料 以金属(包括合金与纯金属)为基础的材料。可分为金属材料和有色金属材料两大类。 1.金属材料： 金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。 性包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等，金属材料通常分为有色金属 和特种金属材料。 （注：金属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料） （1）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁 90%以上的工业纯铁，含碳 2%～4%的铸铁，含碳小 于 2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、 不锈钢、精密合金等。 广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。 （2）有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵 金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、 电阻温度系数小。 （3）特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工 艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形 状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。 （4）金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加 工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好 坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不 同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。所谓使用性能是指机械零件 在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括机械性能、物理性能、化学性能等。金属材 料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。 2.金属材料机械性能 在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非强烈腐蚀性介质中使用的，且在使 用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为 机械性能(或称为力学性能)，金属材料的机械性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载 荷性质不同(例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等)，对金属材料要求的机械性能也将不 同。常用的机械性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。下面 将分别讨论各种机械性能。35&&&&（1）强度：强度是指金属材料在静荷作用下抵抗破坏(过量塑性变形或断裂)的性能。由于 载荷的作用方式有拉伸、压缩、弯曲、剪切等形式，所以强度也分为抗拉强度、抗压强度、抗 弯强度、抗剪强度等。各种强度间常有一定的联系，使用中一般较多以抗拉强度作为最基本的 强度指针， 这是表征材料在外力作用下抵抗变形和破坏的最大能力， 可分为抗拉强度极限 （ζ b） 、 抗弯强度极限（ζ bb） 、抗压强度极限（ζ bC、 ）等。由于金属材料在外力作用下从变形到破坏 有一定的规律可循（按照应力-应变曲线变化，图 1-4-1 所示） ，因而通常采用拉伸试验进行测 定，即把金属材料制成一定规格的试样，在拉伸试验机上进行拉伸，直至试样断裂，测定的强 度指标主要有： 1）强度极限：材料在外力作用下能抵抗断裂的最大应力，一般指拉力作用下的抗拉强度极 限，以ζ b 表示，如拉伸试验曲线图中最高点 b 对应的强度极限，常用单位为兆帕（MPA、 ） ，换 算关系有：1MPA、=1N/m =(9.8)-1Kgf/mm 或 1Kgf/mm =9.8MPA、ζ b=Pb/Fo 式中： Pb 为材料被 拉断前达到的最大拉力，Fo 为试样截面面积。 2）屈服强度极限：金属材料试样承受的外力超过材料的弹性极限时，虽然应力不再增加， 但是试样仍发生明显的塑性变形，这种现象称为屈服，即材料承受外力到一定程度时，其变形 不再与外力成正比而产生明显的塑性变形。产生屈服时的应力称为屈服强度极限，用ζ s 表示， 相应于拉伸试验曲线图中的 S 点称为屈服点。对于塑性高的材料，在拉伸曲线上会出现明显的 屈服点，而对于低塑性材料则没有明显的屈服点，从而难以根据屈服点的外力求出屈服极限。 因此，在拉伸试验方法中，通常规定试样上的标距长度产生 0.2%塑性变形时的应力作为条件屈 服极限， 用ζ 0.2 表示。 屈服极限指标可用于要求零件在工作中不产生明显塑性变形的设计依据。 但是对于一些重要零件还考虑要求屈强比（即ζ s/ζ b）要小，以提高其安全可靠性，不过此时 材料的利用率也较低了。 3）弹性极限：材料在外力作用下将产生变形，但是去除外力后仍能恢复原状的能力称为 弹性。金属材料能保持弹性变形的最大应力即为弹性极限，相应于拉伸试验曲线图中的 e 点， 以ζ e 表示，单位为兆帕（MPA、 ） ：ζ e=Pe/Fo 式中 Pe 为保持弹性时的最大外力（或者说材料最 大弹性变形时的载荷） 。 4） 弹性模数： 这是材料在弹性极限范围内的应力ζ 与应变δ （与应力相对应的单位变形量） 之比， 用 E 表示， 单位兆帕 （MPA、 ） ： E=ζ /δ =tgα 式中α 为拉伸试验曲线上 o-e 线与水平轴 o-x 的夹角。 弹性模数是反映金属材料刚性的指标 （金属材料受力时抵抗弹性变形的能力称为刚性） 。2 2 236&&&&图 1-4-2 拉伸试验曲线 （2）塑性：塑性是指金属材料在载荷外力的作用下，产生永久变形（塑性变形）而不被 破坏的能力。金属材料在受到拉伸时，长度和横截面积都要发生变化，因此，金属的塑性可以 用长度的伸长（延伸率）和断面的收缩（断面收缩率）两个指标来衡量。金属材料的延伸率和 断面收缩率愈大，表示该材料的塑性愈好，即材料能承受较大的塑性变形而不破坏。一般把延 伸率大于百分之五的金属材料称为塑性材料（如低碳钢等） ，而把延伸率小于百分之五的金属材 料称为脆性材料（如灰口铸铁等） 。塑性好的材料，它能在较大的宏观范围内产生塑性变形，并 在塑性变形的同时使金属材料因塑性变形而强化，从而提高材料的强度，保证了零件的安全使 用。此外，塑性好的材料可以顺利地进行某些成型工艺加工，如冲压、冷弯、冷拔、校直等。 因此，选择金属材料作机械零件时，必须满足一定的塑性指标。 （3）硬度： 硬度是衡量金属材料软硬程度的指针。 是表示材料抵抗硬物体压入其表面 的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。目前生产中测定硬 度方法最常用的是压入硬度法，它是用一定几何形状的压头在一定载荷下压入被测试的金属材 料表面，根据被压入程度来测定其硬度值。常用的方法有布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA、HRB、 HRC、)和维氏硬度(HV)等方法。 1)布氏硬度（HB）以一定的载荷（一般 3000kg）把一定大小（直径一般为 10mm）的淬硬钢 球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB） ， 单位为公斤力/mm (N/mm ） 。 2)洛氏硬度 （HR） 当 HB&450 或者试样过小时， 不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。 它是用一个顶角 120°的金刚石圆锥体或直径为 1.59、3.18mm 的钢球，在一定载荷下压入被测 材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，可采用不同的压头和总 试验压力组成几种不同的洛氏硬度标尺， 每一种标尺用一个字母在洛氏硬度符号 HR 后面加以注 明。常用的洛氏硬度标尺是 A、,B,C、三种（HRA、HRB、HRC、 ） 。其中 C、标尺应用最为广泛。 HRA、 ：是采用 60kg 载荷钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等） 。372 2&&&&HRB：是采用 100kg 载荷和直径 1.58mm 淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如 退火钢、铸铁等） 。 HRC、 ： 是采用 150kg 载荷和钻石锥压入器求得的硬度， 用于硬度很高的材料 （如淬火钢等） 。 3) 维氏硬度（HV）以 120kg 以内的载荷和顶角为 136°的金刚石方形锥压入器压入材料表 面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值(HV） 。 硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械 性能试验，生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。实践证明，金属材料的各种硬 度值之间，硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继 续塑性变形抗力决定的，材料的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高。 (4）冲击韧性： 以很大速度作用于机件上的载荷称为冲击载荷，金属在冲击载荷作用下抵 抗破坏的能力叫做冲击韧性。 （5）疲劳：许多机械零件和工程构件，是承受交变载荷工作的。在交变载荷的作用下，虽 然应力水平低于材料的屈服极限，但经过长时间的应力反复循环作用以后，也会发生突然脆性 断裂，这种现机械零件象叫做金属材料的疲劳。 金属材料疲劳断裂的特点是： 1）载荷应力是交变的； 2）载荷的作用时间较长； 3）断裂是瞬时发生的； 4）无论是塑性材料还是脆性材料，在疲劳断裂区都是脆性的。 所以，疲劳断裂是工程上最常见、最危险的断裂形式。 金属材料的疲劳现象，按条件不同可分为下列几种： 1）高周疲劳：指在低应力（工作应力低于材料的屈服极限，甚至低于弹性极限）条件下， 应力循环周数在 100000 以上的疲劳。它是最常见的一种疲劳破坏。高周疲劳一般简称为疲劳。 2）低周疲劳：指在高应力（工作应力接近材料的屈服极限）或高应变条件下，应力循环周 数在 1 以下的疲劳。由于交变的塑性应变在这种疲劳破坏中起主要作用，因而， 也称为塑性疲劳或应变疲劳。 3）热疲劳：指由于温度变化所产生的热应力的反复作用，所造成的疲劳破坏。 4）腐蚀疲劳：指机器部件在交变载荷和腐蚀介质（如酸、碱、海水、活性气体等）的共同 作用下，所产生的疲劳破坏。 5）接触疲劳：这是指机器零件的接触表面，在接触应力的反复作用下，出现麻点剥落或表38&&&&面压碎剥落，从而造成机件失效破坏。 （ 6）应力：物体内部单位截面积上承受的力称为应力。由外力作用引起的应力称为工作 应力，在无外力作用条件下平衡于物体内部的应力称为内应力（例如组织应力、热应力、加工 过程结束后留存下来的残余应力?等等） ， 金属材料承受的载荷有多种形式， 它可以是静态载荷， 也可以是动态载荷，包括单独或同时承受的拉伸应力、压应力、弯曲应力、剪切应力、扭转应 力，以及摩擦、振动、冲击等等。 （7）韧性：金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力称为韧性。通常采用冲击试验，即 用一定尺寸和形状的金属试样在规定类型的冲击试验机上承受冲击载荷而折断时，断口上单位 横截面积上所消耗的冲击功表征材料的韧性： （8）疲劳强度：金属材料在长期的反复应力作用或交变应力作用下（应力一般均小于屈服 极限强度ζ s） ，未经显著变形就发生断裂的现象称为疲劳破坏或疲劳断裂，这是由于多种原因 使得零件表面的局部造成大于ζ s 甚至大于ζ b 的应力（应力集中） ，使该局部发生塑性变形或 微裂纹，随着反复交变应力作用次数的增加，使裂纹逐渐扩展加深（裂纹尖端处应力集中）导 致该局部处承受应力的实际截面积减小，直至局部应力大于ζ b 而产生断裂。在实际应用中，一 般把试样在重复或交变应力（拉应力、压应力、弯曲或扭转应力等）作用下，在规定的周期数 内（一般对钢取 106～107 次，对有色金属取 108 次）不发生断裂所能承受的最大应力作为疲劳 强度极限。 3. 金属材料的化学性能 金属与其他物质引起化学反应的特性称为金属的化学性能。在实际应用中主要考虑金属的 抗蚀性、抗氧化性（又称作氧化抗力，这是特别指金属在高温时对氧化作用的抵抗能力或者说 稳定性） ，以及不同金属之间、金属与非金属之间形成的化合物对机械性能的影响等等。在金属 的化学性能中，特别是抗蚀性对金属的腐蚀疲劳损伤有着重大的意义。 4.物理性能 金属的物理性能主要考虑： ?密度（比重） ：ρ =P/V 单位克/立方厘米或吨/立方米，式中 P 为重量，V 为体积。在实际 应用中，除了根据密度计算金属零件的重量外，很重要的一点是考虑金属的比强度（强度ζ b 与密度ρ 之比）来帮助选材，以及与无损检测相关的声学检测中的声阻抗（密度ρ 与声速 C、的 乘积）和射线检测中密度不同的物质对射线能量有不同的吸收能力等等。 ?熔点：金属由固态转变成液态时的温度，对金属材料的熔炼、热加工有直接影响，并与 材料的高温性能有很大关系。39&&&&?热膨胀性随着温度变化，材料的体积也发生变化（膨胀或收缩）的现象称为热膨胀，多 用线膨胀系数衡量，亦即温度变化 1℃时，材料长度的增减量与其 0℃时的长度之比。热膨胀性 与材料的比热有关。在实际应用中还要考虑比容（材料受温度等外界影响时，单位重量的材料 其容积的增减，即容积与质量之比） ，特别是对于在高温环境下工作，或者在冷、热交替环境中 工作的金属零件，必须考虑其膨胀性能的影响。 ?磁性能吸引铁磁性物体的性质即为磁性，它反映在导磁率、磁滞损耗、剩余磁感应强度、 矫顽磁力等参数上，从而可以把金属材料分成顺磁与逆磁、软磁与硬磁材料。 ?电学性能主要考虑其电导率，在电磁无损检测中对其电阻率和涡流损耗等都有影响。 5. 金属材料的工艺性能 金属对各种加工工艺方法所表现出来的适应性称为工艺性能，主要有以下四个方面： （1）切削加工性能：反映用切削工具（例如车削、铣削、刨削、磨削等）对金属材料进行 切削加工的难易程度。 （2）可锻性：反映金属材料在压力加工过程中成型的难易程度，例如将材料加热到一定温 度时其塑性的高低（表现为塑性变形抗力的大小） ，允许热压力加工的温度范围大小，热胀冷缩 特性以及与显微组织、机械性能有关的临界变形的界限、热变形时金属的流动性、导热性能等。 （3）可铸性：反映金属材料熔化浇铸成为铸件的难易程度，表现为熔化状态时的流动性、 吸气性、氧化性、熔点，铸件显微组织的均匀性、致密性，以及冷缩率等。 （4）可焊性：反映金属材料在局部快速加热，使结合部位迅速熔化或半熔化（需加压） ， 从而使结合部位牢固地结合在一起而成为整体的难易程度，表现为熔点、熔化时的吸气性、氧 化性、导热性、热胀冷缩特性、塑性以及与接缝部位和附近用材显微组织的相关性、对机械性 能的影响等。 二、金属材料 1.按化学成分分类 可分为碳素钢、低合金钢和合金钢，按主要质量等级分类 （1） 普通碳素钢、优质碳素钢和特殊质量碳素钢； （2） 普通低合金钢、优质低合金钢和特殊质量低合金钢； （3） 普通合金钢、优质合金钢和特殊质量合金钢。 按照国家标准规定，我国钢铁产品牌号采用汉语拼音字母、化学符号和阿拉伯数字相结合 的表示方法，即： （1）牌号中化学元素采用国际化学元素表示。40&&&&（2）产品名称、用途、特性和工艺方法等，通常采用代表该产品汉字的汉语拼音的缩写字 母表示。 （3）钢铁产品中的主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。 合金结构钢的牌号按下列规则编制。数字表示含碳量的平均值。合金结构钢和弹簧钢用二 位数宇表示平均含碳量的万分之几，不锈耐酸钢和耐热钢含碳量用千分数表示。平均含碳量 &0.1 %（用 “0” 表示；平均含碳量 1.00 %时，不标合碳量，否则用千分数表示。高速工具钢 和滚珠轴承钢不标含碳量，滚珠轴承钢标注用途符号 “C、 ” 。平均合金含量&1.5 %者，在牌 号中只标出元素符号，不注其含量。 2.钢铁材料分类 钢铁材料又称黑色金属材料，钢铁是指钢和铁的统称，都是以铁和碳为主要元素组成的合 金。 （1）生铁： 1）炼钢生铁 2）铸造生铁:又称翻砂铁，①普通生铁：普通生铁是指不含其它合金元素的生铁，如炼钢 生铁、铸造生铁 ②特种生铁：天然合金生铁： 天然合金生铁是指含有共生金属，如铜、钒、 镍等的,铁矿石或精矿石，用还原剂还原而炼成的一种生铁，它含有一定量的合金元素，可用来 炼钢或铸造,铁合金：是在炼铁中特意加入其它成份，炼成含有多种合金元素的特种生铁，如硅 铁、锰铁、铬铁、钼铁等等。 （2）铸铁 碳的质量分数ω C、超过 2%（一般为 2.5%-3.5%）的铁碳合金称为铸铁，是用铸造生铁经 冲天炉等设备重熔，用于浇铸机器零件。 1） 按断口颜色分：①灰铸铁：铸铁中碳大部或全部以自由状态的片状石墨形式存在，断 口是暗灰色，故称灰铸铁，有一定力学性能和良好的被切削加工性。 ②白口铸铁：组织中完全 没有或几乎没有石墨的一种铁碳合金，其中碳完全以渗碳体形式存在。③麻口铸铁：介于白口 铸铁与灰口铸铁之间的一种铸铁，断口呈灰白相间的麻点，故称麻口铸铁，性能不好，极少应 用。 2）普通铸铁：指不含任何合金元素的铸铁。如常用的灰铸铁，可锻铸铁等。 3）特殊铸铁：在普通铸铁中有意加入一些合金元素，借以提高铸铁某些特殊性而配制的一 种高级铸铁，如各种耐热、耐腐蚀、耐磨铸铁。 4）孕育铸铁：又称变质铸铁，这种铸铁强度塑性和韧性比一般灰铸铁好，主要用来制造力41&&&&学性能要求较高而截面尺寸变化大的大型铸件。 5）可锻铸铁：是一种由一定成份的白口铸铁经石墨化退火后而成，比灰铸铁具有较高的韧 性，故又称韧性铸铁，此种铸铁并不可以锻造，多用来制造承受冲击载荷的铸件。 6）球墨铸铁：球墨铸铁又称球铁。它是通过在浇铸前往铁水中加入一定量的球化剂（如纯 镁或其合金）和墨化剂（硅铁或硅铝合金）以促进碳呈球状石墨结晶而获得的。由于石墨呈球 状，应力大为减轻，它主要可减小金属基体的有效截面积，因而它的力学性能比普通灰铸铁高 得多，也比可锻铸铁好。还具备比灰铸铁好的焊接性和接受热处理的性能；和钢相比，除塑性、 韧性稍低外，其他性能均接近，是一种同时兼有钢和铸铁优点的优良材料。因此，在机械工程 上获得广泛应用。 （3）钢的分类 1）按冶炼方法分： ①平炉钢：指用平炉炼钢法所炼制出的钢（有停建平炉的趋势） ，主要有普通碳钢、低合金 钢、优质碳素钢。 ②转炉钢：指用转炉炼钢法所炼制的钢。分底吹、侧吹、顶吹和空、纯氧吹炼等转炉钢。顶 吹转炉钢具有生产速度快、质量高、成本低、投资少、基建快一系列优点，是当代炼钢的主要 方法，转炉钢的主要品种是普碳钢，也生产优质碳素钢和合金钢。 ③电炉钢：指用电炉炼钢法所炼出的钢，可分为电弧钢、感应电炉钢、真空感应电炉钢、电 渣炉钢。主要品种：优质钢和合金钢。 2）按脱氧程度和浇注分： ①沸腾钢：这是脱氧不完全的钢，在浇注时钢锭模里产生沸腾。其特点是效率高、成本低、 表面质量及深冲性能好，但成份偏析大，质量不均匀，耐腐蚀性和机械强度差，这类钢大量用 来轧制普通碳素钢、钢板型钢。 ②镇静钢：它是脱氧完全的钢，在浇注时钢液镇静，没有沸腾现象， 其特点是成份偏析少，质量均匀，收得率低（缩孔多）成本比较高，一般合金钢和优质碳 素钢都是镇静钢。 ③半镇钢：它是脱氧程度介于沸腾钢与镇静钢之间的钢，浇注时沸腾现象较弱，生产较难， 其特点是成份偏析少，质量较可以，在钢的比重不大。 注： （i）脱氧方法表示符号：F、b、Z、TZ （ii）F-沸腾钢 、 b-半镇静钢 、 Z-镇静钢 、TZ-特殊镇静钢 （Si≯0.07%） (Si≯0.17%) Si 下限值 0.12%42&&&&3） 按化学成份分： ①合金钢：在碳素钢基础上，为了改善钢的性能，在冶炼时，特意加入一些合金元素（如 铬、镍、硅、锰、钛、硼等）而炼成的钢。A、低合金钢 合金元素总量ω ≤5%B、中合金钢 合 金元素总量ω &5%～10%C、高合金钢 合金元素总量ω &10% ②碳素钢：ω C、低于 2% ，并含有少量锰、硅、硫、磷、氧等杂质的铁、碳合金。A、 工 业纯铁 ω C、 ≤0.04%的铁碳合金 B、 低碳钢 ω C、 ≤0.25%的钢， C、 中碳钢 ω C、 &0.25%-0.60% 的钢 D、 高碳钢 ω C、&0.60%的钢。 4） 按用途分： ①建筑及工程用结构钢 （i） .建筑及工程用结构钢 A、 普通碳素结构钢 B、 低合金钢 （ii） . 机械制造用结构钢 A、优质碳素结构钢 b 合金结构钢 C、易切削钢： D、弹簧钢 e 滚动轴承钢 ②工具钢： （i）按化学成份分为 A、碳素工具钢 b 合金工具钢 C、高速钢 ； （ii）按用途分为 A、刃具钢（或刀具钢） b 模具钢 C、量具钢 ； ③特殊钢：指用特殊方法生产具有特殊物理、化学性能或力学性能的钢。如：不锈耐酸钢、 耐热不起皮钢、 高电阻合金钢、 低温用钢、 耐磨钢 、 磷钢、 抗磁钢、 超高强度钢 （指ζ b&1400MPA、 的钢） ； ④专业用钢：指工业部门用钢。如汽车用钢、农机用钢、航空用钢、化工用钢、锅炉用钢 等等； 5） 按品质分为 （i）普通钢：这类钢含杂质较多，主要用作建筑结构既要求不太高的机械零件，如普通碳 素钢、低合金结构钢 （ii）优质钢：杂质少、质量好，其中硫与磷含量ω s、ω p 限制在 0.04%内，主要有优质 碳素结构钢、合金结构钢、弹簧钢、轴承钢等； （iii）高级优质钢：含杂质极少，其中硫与磷含量ω sω p 限制在 0.03%内，主要机械零件 和工具，在钢号后加 A、或文字。 6）按制造加工形式分 （i）铸钢：制造一些复杂难于锻造或切削加工成型又要求较高强度和塑性的零件。 （ii）锻钢：指用锻造方法而生产出来的各种锻材和零件，锻钢件的质量一般比铸钢件高， 能承受大的冲击力，塑性、韧性和其它力学性能都比铸钢件高。 （iii）热轧钢：热轧用来生产型钢、钢管、钢板，也用来轧制线材。 （iv）冷轧钢：表43&&&&面光洁、尺寸精确、力学性能好。 （v）冷拔钢：指用冷拔方法生产出的各种冷拔钢材，其特点是精度高，表面质量好，主要 生产冷拔钢丝、圆钢、六角钢、钢管。 三、钢铁产品名称、用途、特性 1.常用钢铁产品命名的符号 钢铁产品牌号的表示，一般采用汉语拼音字母，化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法 表示。采用汉语拼音字母表示产品名称、用途、特性和工艺方法时，一般从代表产品名称的汉 字的汉语拼音中选取第一个字母。当和另一产品所取字母重复时，选取第二个字母或第三个字 母，或同时选取两个汉字的第一个拼音字母。采用汉语拼音字母，原则上只取一个，一般不超 过两个。 2.常用钢铁产品的牌号表示方法 （1）碳素结构钢 ：常用牌号 Q235Bb Q195A、F Q255A、 Q275 （2）优质碳素结构钢：常用牌号：08、10、15、20、25、30、35、45、20A、40Mn、50、 55 等； (3) 低合金高强度钢：常用牌号： Q295 Q390B Q345A、 Q420C、 Q460 09MnV 16Mn 15MnTi 等 （4） 电工用热轧硅钢薄钢板：常用牌号：D、R510-50 、D、R1750G35 （5） 滚动轴承钢：常用牌号：GC、r9、GC、r15SiMn 等。 四、金属材料的性能 1.金属材料主要性能 ①物理性能：A、密度 b、热性能（熔点 C、导热率λ 膨胀系数α ）C、电阻性能（电阻率 e 导电率 k 电阻温度系数α p）D、磁性能指标（导磁率 ? 磁感应强度 B 磁场强度 H 铁损 e 减磨耐 磨性能（摩擦系数 ? 相对摩擦系数ε ） ②力学性能：弹性指标（弹性模量 E（MPA、 ）切变弹性量 G）强度（强度极限ζ 抗拉强度ζ b 抗弯强度ζ w 或ζ Y 抗剪切强度η 抗扭强度δ b）屈服极限б s 屈服强度б 0.2 ③化学性能： A、耐腐蚀性 (i)化学腐蚀：指抵抗周围介质（大气、水蒸气、有害气体、酸碱盐等）腐蚀作用的能力 (ii)电化学腐蚀：金属与酸、碱、盐等电解液时发生作用而引起的腐蚀 (iii)点腐蚀 (iv)腐蚀速度 (v)腐蚀率等44&&&&B、抗氧化性：指在室温或高温下抵氧化的能力，金属的氧化过程实际上是属于化学腐蚀的 一种形式。 C、化学稳定性：指金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。 2.金属材料的工艺性能 ①铸造性（流动性、收缩率、偏析倾向） ②锻造性：指金属材料在锻造过程承受塑性变形能力。 ③焊接性：用焊接方法将金属材料焊合在一起的性能。低碳钢好、中碳钢中等、高碳钢和 高合金钢、铸铁、铝合金焊接性差。 ④加工性：指金属在切削时的难易程度。 ⑤热处理工艺性：是指金属或合金在固态范围内通过加热、保温和冷却方法以改变金属或 合金内部组织所需工艺。工艺性指淬硬性、淬透性（指钢在淬火时能够得到的淬硬层深度） 、淬 火变形及开裂趋势、表面氧化及脱碳趋势、回火稳定性、回火脆性、时效趋势等。 五、钢的热处理 钢的热处理种类分为整体热处理和表面热处理两大类。常用的整体热处理有退火，正火、 淬火和回火；表面热处理可分为表面淬火与化学热处理两类。 1. 退火 退火就是将金属或合金的工件加热到适当温度（高于或低于临界温度，临界温度即使材料 发生组织转变的温度）保持一定的时间，然后缓慢冷却（即随炉加热保温冷却冷或者埋入导热 性较差的介质中）的热处理工艺。退火工艺的特点是保温时间长，冷却缓慢，可获得平衡状态 的组织。 钢退火的主要目的是为了细化组织，提高性能，降低硬度，以便于切削加工；消除内应力； 提高韧性，稳定尺寸。使钢的组织与成分均匀化；也可为以后的热处理工艺作组织准备，根据 退火的目的不同，退火有完全退火、球化退火、消除应力退火等几种。退火常在零件制造过程 中对铸件、锻件、焊件接进行，以便于以后的切削加工或为淬火作组织准备。 2.正火 将钢件加热到临界温度以上 30-50℃,保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺 称为正火。正火的主要目的是细化组织，改善钢的性能，获得接近平衡状态的组织。 正火与 退火工艺相比，其主要区别是正火的冷却速度稍快，所以正火热处理的生产周期短。故退火与 正火同样能达到零件性能要求时，尽可能选用正火。大部分中、低碳钢的坯料一般都采用正火 热处理。一般合金钢坯料常采用退火，若用正火，由于冷却速度较快，使其正火后硬度较高，45&&&&不利于切削加工。 3.淬火 将钢件加热到临界点以上某一温度 （45 号钢淬火温度为 840-860℃,碳素工具钢的淬火温度 为 760～780℃） ,保持一定的时间， 然后以适当速度冷却以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工 艺称为淬火。 淬火与退火、正火处理在工艺上的主要区别是冷却速度快，目的是为了获得马氏体组织。 也就是说要获得马氏体组织，钢的冷却速度必须大于钢的临界速度。所谓临界速度就是获得马 氏体组织的最小冷却速度。钢的种类不同，临界冷却速度不同，一般碳钢的临界冷却速度要比 合金钢大。所以碳钢加热后要在水中冷却，而合金钢在油中冷却。冷却速度小于临界冷却速度 得不到马氏体组织，但冷却速度过快，会使钢中内应力增大，引起钢件的变形，甚至开裂。 马 氏体组织是钢经淬火后获得的不平衡组织，它的硬度高，但塑性、韧性差。马氏体的硬度随钢 的含碳量提高而增高。所以高碳钢、碳素工具钢淬火后的硬度要比低、中碳钢淬火后的硬度高。 同样马氏体的塑性与韧性也与钢的含碳量有关，含碳量低，马氏体的塑性，韧性就较好。 4.回火 钢件淬硬后，再加热到临界温度以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处 理工艺称为回火。淬火后的钢件一般不能直接使用，必须进行回火后才能使用。因为淬火钢的 硬度高、脆性大，直接使用常发生脆断。通过回火可以消除或减少内应力、降低脆性，提高韧 性；另一方面可以调整淬火钢的力学性能，达到钢的使用性能。根据回火温度的不同，回火可 分为低温回火、中温回火和高温回火三种。 （1）低温回火 淬火钢件在 250℃以下的回火称为低温回火。低温回火主要是消除内应力，降低钢的脆性， 一般很少降低钢的硬度，即低温回火后可保持钢件的高硬度。如钳工实习时用的锯条、锉刀等 一些要求使用条件下有高硬度的钢件，都是淬火后经低温回火处理。 （2）中温回火 淬火钢件在 250℃～500℃之间的回火称为中温回火。淬火钢件经中温回火后可获得良好的 弹性，因此弹簧、压簧、汽车中的板弹簧等，常采用淬火后的中温回火处理。 （3）高温回火 淬火钢件在高于 500℃的回火称为高温回火。淬火钢件经高温淬火后，具有良好综合力学 性能（既有一定的强度、硬度，又有一定的塑性、韧性） 。所以一般中碳钢和中碳合金钢常采用 淬火后的高温回火处理。轴类零件应用最多。淬火+高温回火称为调质处理。46&&&&5.表面热处理 仅对工件表层进行热处理以改变组织和性能的工艺称表面热处理。 （1）表面淬火 仅对钢件表层进行淬火的工艺称为表面淬火。其热处理的特点是用快速加热的方法把钢件 表面迅速加热到淬火温度（这时钢件的心部温度较低） ，然后快速冷却，使钢件的一定深度表层 淬硬，心部仍保持其原来状态。这样就提高钢件表面硬度和耐磨性，心部仍具有较好的综合力 学性能（一般表面淬火前进行了调质处理） 。例如齿轮工作时表面接触应力大，摩擦利害，要求 表层高硬度， 而齿轮心部通过轴传递动力 （包括冲击力） 。 所以中碳钢制造的齿轮是调质处理后， 再经表面淬火。表面淬火由于采用的快速加热方法不同有：火焰加热表面淬火、感应加热表面 淬火。感应加热表面淬火又由于电源频率不同有高频淬火、中频淬火。 （2）化学热处理 将金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表面，以 改变工件表面的化学成分、组织和性能的热处理工艺称为化学热处理。化学热处理的过程也是 加热保温冷却的三个阶段，其不同的是在一定介质中保温。 根据渗入元素不同，化学热处理有渗低碳合金钢（如 2020C、r 钢） ；气体渗碳时的渗碳剂 为煤油或乙醇；渗碳温度为 900-950℃,煤油或乙醇在该温度下裂解出活性碳原子[C、]，[C、] 就渗入低碳钢件的表层，然后向内 部扩散，形成一定厚度的渗碳层。 6.热处理常用加热设备 热处理中常用的加热设备主要有加热炉、测温仪表、冷却设备和硬度计等。其中加热炉有 很多种，常用电阻炉和盐浴炉。 （1）电阻炉 电阻炉是利用电流通过电热元件（如金属电阻丝，SiC、棒等）产生的热量来加热工件。根 据其加热的温度不同，可分为高温电阻炉、中温电阻炉和低温电阻炉等。 又根据形状不同分为箱式电阻炉和井式电阻炉等多种。这种炉子的结构简单，操作容易， 价格较低，主要用于中、小型零件的退火、正火、淬火、回火等热处理。其主要缺点是加热易 氧化、脱碳，是一种周期性作业炉，生产率低。 （2）盐溶炉 盐浴炉是用熔融盐作为加热介质（即工件放入熔融的盐中加热）的加热炉。使用较多的是 电极式盐浴炉和外热式盐浴炉。盐浴炉常用的盐为氯化钡、氯化钠、硝