《机械基础》机械工程材料（2）（讲义）安徽省加工制造考点讲练测

编写说明：《加工制造类专业考点讲练测》专辑，是依据《安徽省普通高校对口招生考试加工制造类专业课考试纲要》编写的。紧密围绕加工制造类专业课考纲所涉及的三门高考课程的25个考点，精心编撰了58套讲练测。每套讲练测的内容均涵盖考点解读、思维导图、知识梳理、概念回顾、概念强化题、高考真题或高考模拟题、课堂练习、课堂小结以及课后测验等九个环节。 本讲属于《加工制造类专业考点讲练测》的第4套，包含讲义、课件以及课后自测这三个教学文件，且与之配套使用的还有安徽省《加工制造类考纲百套卷》。欢迎各位老师下载使用，并敬请给予宝贵建议。 安徽省《加工制造类考点讲练测》 【机械基础】 4.机械工程材料（2） 讲义 [考纲要求] 1.钢的正火、退火、淬火、回火（理解） 2.钢的表面热处理与应用（理解） 3.铝合金（识记） 4.铜合金（识记） 5.轴承合金（识记） [思维导图] [知识梳理] 一、钢的热处理 钢的热处理是指采用适当方式将钢或钢制工件进行加热、保温和冷却,以获得预期的组织结构与性能的工艺。 二、钢的热处理的目的 通过适当的热处理,不仅能充分发挥钢铁材料的潜力,提高工件的使用性能和使用寿命，而且还可以改善工件的加工工艺性能。 3、 钢的热处理的分类 （1） 普通热处理 1.退火是指将钢加热到适当温度,保持一定时间随炉缓慢冷却(炉冷)的热处理工艺 退火的目的: (1) 降低硬度，以利于切削加工 (2) 提高塑性和韧性,以利于冷变形加工; (3) 改善钢的性能或为以后热处理做好组织准备; (4)消除钢中的残余内应力,防止变形和开裂。 2.正火是指将钢加热到适当温度,保持一定时间后出炉空冷的热处理工艺。 正火的目的: (1) 用于低碳钢,可提高硬度,改善切削加工性; (2) 用于中碳钢和对性能要求不高的零件可代替调质处理; (3)用于高碳钢,可消除网状碳化物为球化退火或最终热处理做组织准备。 3.淬火是指将钢加热到适当的温度,保持一定时间,然后快速冷却的热处理工艺。 (1)淬火的目的是提高钢的硬度、强度和耐磨性 (2)淬硬性是指钢经淬火后能达到的最高硬度,主要取决于钢中的含碳量,含碳量越高，获得的硬度越高。 (3)淬透性是指钢经淬火获得淬硬层深度的能力，淬透性越好,硬层越厚。它主要取决于钢的化学成分和淬火冷却方式。 4.回火是指将淬火钢重新加热到低于727℃的某温度,保温一定时间,然后空冷到室温的热处理工艺。回火是热处理工艺的最后一道工序。火钢必须及时回火。 (1)回火的目的是减少或消除工件淬火时产生的内应力,稳定组织,以满足工件使用需要的性能. (2)按回火温度范围分类 ①低温回火(150~250℃)主要用于高碳工具钢和合金钢刃具、量具、冷作具、滚动轴承和要求硬而耐磨的零件;低温回火的目的是降低火内应力,提高韧性,并保持高硬度和耐磨性。 ②中温回火(250~500℃)主要用于弹性零件和热锻模具等;中温回火的目的是使淬火钢件具有高的弹性极限、屈服强度和适当的韧性。 ③高温回火(500~650℃)主要用于螺栓、连杆齿轮、曲轴等结构零件;生产中把淬火和高温回火相结合的热处理称为调质处理;高温回火的目的是获得优良的综合力学性能--硬度、强度、韧性、塑性。 (二)表面热处理 钢的表面热处理指仅对钢的表面进行热处理以改变其表面的组织和性能的热处理工艺。如在冲击载荷和摩擦条件下工作的零件(如齿轮等),要求其表面具有较高的硬度和耐磨性,而心部应具有足够的塑性和韧性。 1. 表面淬火是仅对工件的表面层进行火，而心部仍保持未淬火状态,以获得“表硬心韧”的力学性能。 2. 化学热处理是将工件置于适当的活性介质中加热、保温、冷却的方法,使一种或几种元素(碳、氮、硼等)渗入钢件表层,以改变其表层的化学成分、组织和性能。 四、铝及铝合金 1.纯铝：是一种银白色的金属,分为高纯度铝和工业纯铝两类。 它具有下列特性: (1)质轻、密度较小,常用作各种轻质结构材料的基本组元。 (2)导电、导热性良好,导电性仅次于银和铜。 (3)抗大气腐蚀性能好。 (4)塑性好,可承受各种压力加工而制成多种型材与制品。但其强度、硬度较低,故工业上常通过合金化来提高其强度,用作结构材料。 2.铝合金:在铝中加入适量的硅、铜、镁、锰等合金元素,可得到较高强度的铝合金,且仍具有密度小、耐蚀性好、导热性好的特点。 五、铜及铜合金 1.纯铜呈玫瑰红色,外观为紫红色,俗称紫铜。纯铜是用电解法制造出来的,又名电解铜。工业上使用的纯铜,其含铜量为 99.5%~99.95%。 特性:纯铜具有良好的导电性、导热性、耐蚀性,强度不高,硬度很低,塑性较好,易于冷、热压力加工。 用途:纯铜常用作导电材料及配制铜合金的原料:如电极、电线。 牌号表示方法:“T"(铜)十数字(数字为顺序号，顺序号越大,杂质含量越高),纯铜的牌号有T1、T2、T3、T4 四种。 2.铜合金:工业上最常用的是黄铜和青铜。 (1)黄铜是以锌为主加元素的铜合金,因色黄而得名,又叫响铜,可制造锣、铃、号等。 (2)青铜是铜与锌或镍以外的元素组成的合金 三、轴承合金 在滑动轴承中,制造轴瓦及其内衬的合金称为轴承合金。 轴承合金的性能要求:根据滑动轴承的工作条件，轴承合金必须具有高的抗压强度和疲劳强度，足够的塑性和韧性,良好的磨合能力、减摩性和耐磨性,易制造、价格低廉。 1.锡基轴承合金(锡基巴氏合金)锡基轴承合金是以锡(Sn)为基础,加入锑(Sb)铜等元素组成的合金。 (1)成分:锡基轴承合金以锡(Sn)为基础,又加人了锑(Sb)、铜等元素。 (2)性能:锡基轴承合金的硬度适中,减摩性好,具有足够的塑性、韧性,良好的耐蚀性、导热性,膨胀系数较小;锡基轴承合金的疲劳强度低,锡的熔点较低，其工作温度不宜超过 150℃ (3)用途:锡基轴承合金可用于制造汽车、拖拉机、汽轮机等机械的高速轴。 (4)牌号表示方法:“Z”(铸造)+Sn(基体元素)十主加元素符号十数字(元素含量的百分数)十辅加元素符号十数字(元素含量的百分数)。 2.铅基轴承合金(铅基巴氏合金) (1)成分:铅基轴承合金以铅(Pb)锑为基础,又加人了锡、铜等元素。 (2)性能:铅基轴承合金的硬度、强度、韧性、减摩性均低于锡基轴承合金，且价格便宜。 (3)用途:铅基轴承合金可用于制造中低速度的、中等负荷的轴承。 (4)牌号表示方法同锡基轴承合金,常用的牌号为ZPbSb10Sn16Cu2. 3.铝基轴承合金 (1)种类 ①铝锑镁轴承合金以铝为基础,又加人了4%的锑(Sb)和0.3%~0.7%的镁(Mg),可用于制造低速柴油机等的轴承。 ②高锡铝基轴承合金以铝为基础,又加入了20%的锡(Sn)和1%的铜,其应用最广,可用于制造汽车、拖拉机、内燃机车的轴承。 (2)性能:铝基轴承合金的导热性好,疲劳强度高耐热、耐和抗蚀性良好,能承受较大的压力和速度，且价格便宜。 (3)用途:铝基轴承合金可替代巴氏合金,以高锡铝基轴承合金的应用最广 [师生互动] 1.什么是钢的热处理，为什么要进行钢的热处理？ 【答案】钢的热处理是指采用适当方式将钢或钢制工件进行加热、保温和冷却,以获得预期的组织结构与性能的工艺。通过适当的热处理,不仅能充分发挥钢铁材料的潜力,提高工件的使用性能和使用寿命，而且还可以改善工件的加工工艺性能。 2.在钢的热处理中，退火的目的是什么？ 【答案】退火的目的: （1）降低硬度，以利于切削加工 （2）提高塑性和韧性,以利于冷变形加工; （3）改善钢的性能或为以后热处理做好组织准备; （4）消除钢中的残余内应力,防止变形和开裂。 3.简述什么是淬硬性和淬透性。 【答案】淬硬性是指钢经淬火后能达到的最高硬度,主要取决于钢中的含碳量,含碳量越高，获得的硬度越高。淬透性是指钢经淬火获得淬硬层深度的能力，淬透性越好,硬层越厚。它主要取决于钢的化学成分和淬火冷却方式。 4.回火按照回火温度范围是怎么分类的？ 【答案】①低温回火(150~250℃)目的是降低火内应力,提高韧性,并保持高硬度和耐磨性。②中温回火(250~500℃)目的是使淬火钢件具有高的弹性极限、屈服强度和适当的韧性。③高温回火(500~650℃)目的是获得优良的综合力学性能--硬度、强度、韧性、塑性。 5.介绍几种轴承合金。 【答案】1.锡基轴承合金(锡基巴氏合金)锡基轴承合金是以锡(Sn)为基础,加入锑(Sb)铜等元素组成的合金。 2.铅基轴承合金(铅基巴氏合金)，成分:铅基轴承合金以铅(Pb)锑为基础,又加人了锡、铜等元素。3.铝基轴承合金：铝基轴承合金的导热性好,疲劳强度高耐热、耐和抗蚀性良好,能承受较大的压力和速度，且价格便宜。 [概念强化] 1、（单项选择题）普通热处理“四把火”中,冷却速度最慢的是（ ） A.退火 B.正火 C.淬火 D.回火 【答案】A 2、（单项选择题）青铜是指铜)元素组成的合金。与（ ）元素组成的合金。 A. 锰(Mn) B. 锌(Zn) C. 镍(Ni) D. 锡(Sn) 【答案】D 3、（单项选择题）下列材料中,最适合作为蜗轮材料的是( )。 A. 20CrMnTi B. ZCuSn10P1 C. ZSnSb11Cu6 D. HPb59-1 【答案】B 4.（填空题）钢的回火处理实在_____后进行的。 【答案】淬火 5.（填空题）根据加热和冷却方法的不同,可将钢的热处理工艺分为______热处理和________热处理两类 【答案】普通 表面 6.（简述与计算题）陶瓷材料有什么性能？ 【答案】】陶瓷具有硬度高、抗压强度大、耐高温、抗氧化、耐磨损和耐蚀性好等特点。但质脆、受力后不易产生塑性变形,经不起敲打碰撞,急冷急热时性能较差。 [高考模拟] 1. （单项选择题）为了降低材料的硬度,改善切削加工性能,应采用的热处理方法是（ ） A. 退火 B. 淬火 C. 回火 D. 正火 【答案】A 2. （单项选择题）（ ） C. 回火 D. 正火 【答案】D 3.（单项选择题）为了提高45钢的综合机械性能，应进行（ ）处理。 A.正火 B.淬火 C.退火 D. 调质 【答案】D 4.（单项选择题）对于中碳钢和性能要求不高的零件,可以用（ ）代替调质处理 A.正火 B. 淬火 C. 回火 D. 渗碳 【答案】A 5.（单项选择题）适合制造飞机零部件及仪表零件的铝合金材料的牌号是（ ）。 A. LF B. LY c.LC D. LD 【答案】B 6.（单项选择题）下列不适合采用铸造铝合金制造的是（ ）。 A.活塞 B.仪表外壳 C.轴承轴瓦 D.发动机缸体 【答案】C 7.（单项选择题）适合作为弹簧、金属网的黄铜的牌号是（ ）。 A. H80 B. H70 C. H62 D. H50 【答案】C 8.（单项选择题）关于牌号为HMn58-2的合金材料,下列叙述正确的是（ ）. A.普通黄铜,Cu的含量为58% B.特殊黄铜,Mn的含量为58% C.特殊黄铜,Cu的含量为58% D.普通黄铜,Mn 的含量为58% 【答案】C 9.（双项选择题）下列属于巴氏合金的轴承合金的有（ ）. A.锌基轴承合金 B.锡基轴承合金 C.铅基轴承合金 D.铝基轴承合金T8 【答案】BC 10.（填空题）钢的普通热处理有_______、______淬火和回火。 【答案】退火 正火 11.（填空题）钢在淬火后,必须配以适当的_______火处理；渗碳钢淬火后，必须配以_______火处理。 【答案】回 低温回 12.（填空题）除钢铁以外的金属材料统称为_________。 【答案】有色金属 13. (简述与计算题）根据滑动轴承的工作条件,轴承合金应具备哪些性能? 【答案】轴承合金必须具有高的抗压强度和疲劳强度,足够的塑性和韧性,良好的磨合能力、减摩性和耐磨性。除此以外,还应该容易制造,价格低廉。 14. (简述与计算题）什么是复合材料?它按结构特点可分为哪些类型?纤维增强复合材料的增强纤维有哪些? 【答案】复合材料是由两种或两种以上性质不同的材料组合而成,二者保留了各自的优点,得到单一材料无法比拟的综合性能,是新型的工程材料。根据复合材料结构特点可分为纤维复合材料、层叠复合材料、细粒复合材料和骨架复合材料等。纤维复合材料大部分是纤维和树脂的复合。根据所用的纤维和树脂的不同,可分为玻璃纤维复合,碳纤维、石墨纤维复合,晶须复合等。 [课堂练习] 1.(单项选择题）正火和退火相比,钢在正火后的强度、硬度（ ）退火。 A. 低于 B. 等于 C. 高于 D. 不确定 【答案】C 2.(单项选择题）下列牌号的铜合金中，()适合制造在腐蚀条件 下工作的零件。 A.H80 B.HMn58-2 C. HPb59-1 D.ZCuSn10P1 【答案】B 3.(双项选择题）钢经过淬火处理后获得硬层深度的能力称为淬透性,主要取决于钢的______和淬火_____。 A.化学成分 B.含碳量 C.加热温度 D.冷却方式 【答案】AD 4.（填空题）铝合金按照其成分和工艺特点可分为________和_________两种。 【答案】形变铝合金 铸造铝合金 5.（填空题）YT 类硬质合金刀具适用于加工______材料,含钴量多的适合________加工,反之适合___________加工。 【答案】塑性 粗 精 6.（简述与计算题）机床主轴常选用40Cr材料制造,其生产工序:下料→锻造→热处理①→粗加工→热处理②→精加工一→检验,其中有两次热处理工艺。试确定热处理①、热处理②应分别采用什么热处理方法，并分析其目的。 【答案】热处理①应退火处理,以降低硬度,改善切削加工性能。 热处理②应调质(淬火十高温回火)处理,以获得良好的综合力学性能。 [课堂小结] 1、 钢的热处理 1、 目的 2、 分类 2、 有色金属材料 1、 铝及铝合金 2、 铜及铜合金 3、 轴承合金 学科网（北京）股份有限公司 $$