《机械设计基础》课件

第1章机械设计基础概论“机械设计基础”是工科院校中的一门重要的基础课，主要介绍机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法。本章将重点介绍我国机械发展简史、机械的组成、本课程研究的对象和任务、机械零件的失效形式及设计准则、机械设计的基本要求及程序等。一、早期传统机械二、中期近代机械三、现代机械1.2机械的组成机器是执行机械运动的装置，用来转换或传递能量、物料和信息。实例1.内燃机将热能转化为机械能气缸体1活塞2进气阀3排气阀4连杆5曲轴6凸轮7齿轮9顶杆8内燃机组成1.2机械的组成进气压缩作功排气工作过程1.2机械的组成组成：是多种人为实物的组合运动：各实物间具有确定的相对运动功能：完成有用功或者实现能量转换机器机器的共同特征1.2机械的组成1.2机械的组成原动机：驱动机器完成预定功能的动力源工作机：完成机器预定功能的组成部分传动系统：传递运动和动力。有机械传动、电力传动和液力传动等。原动机传动系统工作机控制系统辅助系统（润滑、显示、照明等本课程只研究机械传动。

原动机：汽油机和柴油机。传动系统：离合器、变速箱、传动轴和差速器。工作机：车轮、悬挂系统和底盘。控制系统：方向盘和转向系统、排档杆、刹车及其踏板、离合器及其油门。辅助系统：油量表、速度表、里程表、润滑油温度表及蓄电平电流表、电压表等为显示系统；后视镜、车门锁、刮油器等为其它辅助系统；前后灯、仪表盘灯为照明系统；转向信号灯和车尾红灯为信号系统。机器组成实例控制器(控制)

带(传动)减速器(传动)实例1：分析自动洗衣机的组成1.2机械的组成电动机(动力)波轮(执行)动力部分(发动机)工作部分(轮胎等)传动部分(变速箱等)控制部分(方向盘、刹车、油门等)实例2：分析汽车的组成1.2机械的组成棘轮机构曲柄摇杆机构变换或传递运动的装置。机

构1.2机械的组成齿轮机构凸轮机构齿轮机构凸轮机构曲柄滑块机构内燃机是由以下机构组成：组成：是多种人为实物的组合。运动：各实物间具有确定的相对运动。机构机构不能完成有用功或者实现能量转换。机构的共同特征1.2机械的组成构件：机器的基本运动单元体零件：机器的基本制造单元体曲

轴曲轴是一个构件，也是一个零件构件与零件1.2机械的组成连杆是一个构件，由若干零件组成。构件：机器的基本运动单元体零件：机器的基本制造单元体构件与零件连

杆1.2机械的组成螺纹联接件齿轮普通平键机械中普遍使用的零件。通用零件专用零件汽轮机叶片曲轴某种特殊机械中才使用的零件。零件1.2机械的组成构件机器制造单元运动单元变换传递运动形式完成有用功或能量转换总结机械零件机构1.2机械的组成1.机构的组成分析3.通用零件的分析与设计研究内容2.常用机构的分析与设计1.3本课程研究的对象和任务构件是如何组成机构的？1.机构的组成分析1.3本课程研究的对象和任务机构的组成要素？1.机构的组成分析1.3本课程研究的对象和任务机构如何表达？1.机构的组成分析1.3本课程研究的对象和任务机构具有确定运动条件？1.机构的组成分析1.3本课程研究的对象和任务工作原理结构特点运动动力性能设计方法2.常用机构的分析与设计1.3本课程研究的对象和任务螺纹联接件齿轮普通平键失效形式设计准则设计计算方法维护方法3.通用零件的分析与设计1.3本课程研究的对象和任务基础课程专业课程技术基础课机械设计基础课程的地位承上启下1.3本课程研究的对象和任务更接近工程实际课程的特点1.3本课程研究的对象和任务知识面更宽，适应性更广1.4机械零件的失效形式及设计准则断裂：零件在拉、弯、扭载荷作用下，当或时，就可能发生断裂，属强度不合格。

疲劳断裂过载断裂变形过大：时发生,属刚度不合格。振动过大甚至共振：振幅超过了许用值。零件表面失效：

过大接触应力作用造成。

胶合失效（黏着磨损）、点蚀（疲劳磨损）、磨损失效（磨粒磨损）、塑性变型。在化学腐蚀介质的接触和作用下产生腐蚀失效。

1、机械零件的主要失效形式1.4机械零件的失效形式及设计准则

保证机械零件在要求的寿命内不出现各种失效。强度准则，刚度准则挠度偏转角扭转角振动稳定性准则使受激振作用的各个零件的固有频率f与激振源的

频率fp

错开。通常应保证

fp

0.85f

或

fp

1.15f

磨擦学准则

验算压强

p≤[p]验算pv

pv≤[pv]

验算速度v≤[v]2、机械零件的设计准则1.5机械设计的基本要求及程序明确设计任务调查研究可行性论证总体设计技术设计样机试制修改图样及工艺批量正式生产机械设计的一般过程1.6本课程的性质和任务综合性、应用性很强的培养学生设计能力的专业技术基础课。课前应具有必要的基础理论和金属加工工艺知识。

必要的先修课程有

高等数学几何精度规范学机械制图金属材料学工程力学金工实习

1、课程性质（1）获得认识、使用和维护机械设备的一些基本知识。（2）运用有关设计手册、图册、标准、规范等有关设计资料的能力。（3）掌握常用机构和通用零、部件的设计理论和方法。（4）通过课程设计的训练，了解机器设计原则和主要内容,用所学的有关知识设计机械传动装置和简单机械的能力。（5）掌握典型零件的实验方法和培养实验技能。（6）了解常用的现代设计方法及机械发展动向。1、课程任务材料、能源与信息是构建现代文明的三大支柱，而材料又是一切现代工程技术的基础和源泉。材料不仅是人类进化的标志，而且是社会现代化的物质基础与先导。自20世纪80

年代以来，人们又把新材料、生物工程和信息作为产业革命的重要标志，尤其是新材料

的研究、开发与应用可以反映一个国家的科学技术与工业水平，它关系到国家的综合国力与安全。工程材料主要是指结构材料，指用来制作零件和元件的材料。按组成特点分类，常用的工程材料有金属材料、非金属材料和复合材料三大类。2.1常用金属材料力学性能目前机械工程应用中离不开金属材料的支持，小到农具、机械零件、日常用品，大到飞机、导弹、火箭、卫星、核潜艇

等尖端武器以及原子能、通信、雷达等尖端技术所需的构件或部件大都是由金属材料制成。

各种材料由于化学成分、分子结构等不同，导致其表现出的使用性能均有差异，尤其是黑色金属材料，通过热处理后其性能变化更大，且黑色金属材料也是目前机械工程领域中应用最广泛的材料之一

，因此本章重点介绍黑色金属材料的基本知识。

金属材料的性能包含使用性能和工艺性能。

使用性能是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能，如力学性能、物理性能和化学性能。

工艺性能是指金属材料在制造工艺过程中，适应各种冷加工和热加工的性能。如铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能、热处理工艺性能。

金属材料的力学性能(也称机械性能)是指金属材料在外力作用下其强度和变形方面所表现的性能，一般由试验来确定。室温下常用的力学性能有强度、塑性、弹性、刚度、硬

度、冲击韧性和疲劳强度等。

本节重点：金属材料的力学性能本节难点：各性能指标的物理意义和测定方法主要内容：金属材料的力学性能,包括材料的强度、硬度、塑性、冲击韧性、疲劳强度等。

强度金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。抵抗能力越大，金属材料的强度越高。根据外力的作用方式，有多种强度指标，如抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度、抗压强度等，其中以拉伸试验所得的抗拉强度指标应用最为广泛，通常强度是依据国家标准GB/T228.1—2010《金

属

材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》的规定进行静拉伸试验获得的。为便于比较试验结果，试样必须按照国家标准加工成标准试样，

一种圆形截面的拉伸标准试样如图所示样如图2-1所示。

强度样如图2-1所示。

试验时在试样两端缓慢地施加试验力，使试样的标距部分受轴向拉力，沿轴向伸长，直至试样拉断为止。从完整的拉伸试验和力-伸长曲线可以看出，试样从开始拉伸到断裂要经过弹性变形阶段、屈服阶段、冷变形强化阶段、缩颈与断裂阶段。弹性变形阶段（oe段）屈服阶段(es段)均匀塑性变形阶段(sb段)局部塑性变形阶段(bk段)

强度

（

1、规定非比例伸长应力

金属材料符合虎克定律的最大应力称为比例极限（比例伸长应力），以

表示。由于不能用实验直接测定，故采用“规定非比例伸长应力”代之。“规定非比例伸长应力”是试样标距部分的非比例伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。

强度

2、屈服点和规定残余伸长应力

在拉伸过程中力不增加（保持恒定），试样仍能继续伸长时的应力称为材料的屈服点（屈服极限），以

表示。屈服点是具有屈服现象的材料特有的强度指标。是工程上极为重要的力学性能指标之一，也是大多数机械零件选材和设计的依据。

强度工业上使用的一些金属，如铸铁、高碳钢等，在进行拉伸试验时没有明显的屈服现象，也不会产生缩颈现象，这就需要规定一个相当于屈服点的强度指标，即规定残余伸长应力。例如

表示规定残余伸长率为0.2%时的应力。

强度

3、抗拉强度抗拉强度的物理意义是表征材料对最大均匀变形的抗力，表征材料在拉伸条件下所能承受最大力（拉断前承受）的标称应力值，是设计和选材的主要依据之一。

强度塑性塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形(外力去除后不能恢复的变形)而不断裂的能力。金属材料的常用塑性指标有断后伸长率和断面收缩率.１、断后收缩率：试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比称为断后伸长率，以δ表示。

由于拉伸试样的原始标距与试样原始直径之间具有不同的比例，因此试样分为长试样和短试样，表示方法也不一样。

2、断面收缩率：断面收缩率是指试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。断面收缩率用Ψ符号表示，Ψ值可用下式计算：塑性

金属塑性的好坏，对零件的加工和使用都具有重要的意义。塑性好的材料不仅能够顺利地进行锻压、轧制等成形工艺，而且在使用时万一超载，由于塑性好，能避免突然断裂。所以大多断机械零件除要求较高的强度外，还都必须具有一定的塑性。

材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度。一个小的金属表面或很小的体积内抵抗弹性变形、塑性变形或抵抗破裂的一种抗力，是一个由材料的弹性、强度、塑性、韧性等一系列不同力学性能组成的综合性能指标，衡量金属软硬程序的一种性能指标；硬度所表示的量不仅决定于材料本身，而且还取决于试验方法和试验条件。

硬度

布氏硬度布氏硬度的试验原理是用一定直径的淬火钢球或硬质合金球，以规定的试验力压入试样表面，经规定的保持时间后，去除试验力，测量试样表面压痕直径d，然后根据压痕直径d计算其硬度值。布氏硬度值是球面压痕单位表面积上所承受的平均压力。

硬度

当压头为淬火钢球时，硬度符号为HBS，适用于布氏硬度值低于450的金属材料，如灰铸铁、有色金属及经退火、正火和调质处理的材料；当压头为硬质合金钢时，硬度符号为HBW，适用于布氏硬度值为450~650的金属材料。

布氏硬度的标注方法是：测定的硬度值应标注在硬度符号前面。除了采用钢球直径D为10mm，试验力为3000Kgf（26.42kN），保持时间为10s的试验条件外，在其他条件下试验测得的硬度值，均应在硬度符号的后面用相应的数字注明压头直径、试验力大小和试验力保持时间。

布氏硬度硬度

布氏硬度测试方法因压痕面积较大，能反映出较大范围内被测试金属的平均硬度，故试验结果较精确。但因压痕较大，则不宜测试成品或薄片金属的硬度。主要适用于未经淬火的钢、铸铁、有色金属或质地轻软软的轴承合金。

洛氏硬度洛氏硬度的试验原理是以锥角为120度的金刚石或直径为1.588mm的淬火钢球压入试样表面。试验时，先加初试验力，然后加主试验力，压入试样表面之后，去除试验力，在保留试验力的情况下，根据试样压痕深度来衡量金属的硬度大小。

硬度

人为规定一常数K减去压痕深度h的值作为洛氏硬度指标，并规定每0.002mm为一个洛氏硬度单位，用符号HR表示，刚洛氏硬度值为：

洛氏硬度常用的标尺有：B、C、A三种。HRB轻金属，未淬火钢；HRC较硬金属，淬硬钢制品；HRA硬、薄试件。硬度洛氏硬度

洛氏硬度根据试验时选用的压头类型和试验力大小的不同分别采用不同的标尺进行标注。硬度数值写在符号的前面，HR后面写使用的标尺，如50HRC表示用“C”标尺测定的洛氏硬度值为50。洛氏硬度是目前工厂中应用最广泛的试验方法。其特点是：硬度试验压痕小，对损伤小，常用来直接检验成品或半成品的硬度；试验操作简便，可以直接从试验机上显示出硬度值，省去了繁琐的测量、计算和查表等工作。但是，由于压痕小，硬度值的准确性不如布氏硬度，因此，在测试洛氏硬度时通常都选取不同位置的三点测出硬度值，再计算平均值作为被测金属的硬度值。硬度的换算关系：1HRC≈10HB

硬度洛氏硬度

实际试验时，用测微计测出压痕对角线长度，算出两对角线长度的平均值后，查表就可得出维氏硬度。维氏硬度维氏硬度的试验原理是夹角为136度的正四棱锥体金刚石作为压头，以选定的试验力（49.03~98.07N）压入试样表面，经规定保持时间后，去除试验力，则试样表面上压出一个正四棱锥形的压痕，测量压痕两对角线的平均长度，计算硬度值。

2、维氏硬度的表示方法

维氏硬度是用正四棱锥压痕单位表面积上承受的平均压力表示硬度的，用符号HV表示。

硬度

维氏硬度的测量范围在5~1000HV。硬度数值写在符号的前面，试验条件写在符号的后面。对于钢及铸铁，当试验力保持时间在10~15s时，可以不标出。如：

640HV30表示：用30kgf（294.2N）试验力保持10~15s测定的维氏硬度值为640。

640HV30/20表示：用30kgf（294.2N）试验力保持20s测定的维氏硬度值为640。

维氏硬度适用范围宽，从极软的材料到极硬的材料都可以测量。尤其适用于零件表面层硬度的测量，如化学热处理的渗层硬度测量，其结果精确可靠。但测量效率较低，没有洛氏硬度方便，不适用于大批测量，也不适用于测量组织不均匀的材料（如灰铸铁）。

维氏硬度硬度

冲击韧性冲击韧性是指金属材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力，其指标以冲击韧度

ak

表示，

ak值越大，金属材料冲击韧性越好。冲击韧性是金属材料强度和塑性的综合表现。ak值低的金属材料称为脆性材料，断裂时无明显变形，有金属光泽，呈结晶状。ak值高的材料称为韧性材料，有明显塑性变形，断口呈灰色纤维状，无光泽。疲劳强度

疲劳是指金属材料在受到循环应力作用时，经过一定的循环周次后，往往在工作应力远

小于抗拉强度，甚至小于屈服强度的情况下发生断裂。

疲劳强度是指金属材料经无数次应力循环而不发生疲劳断裂的最高应力值。

疲劳断裂的特点是：不管是脆性材料还是韧性材料，其疲劳断裂都是突然发生的，无明

显的塑性变形，属低应力脆断，具有很大的危险性。

疲劳失效过程分为疲劳裂纹产生、疲劳裂纹扩展和瞬时断裂三个阶段。

钢和铸铁是机械工业生产中广泛应用的金属材料，它们是以铁和碳两种元素为基本组元的复杂合金，统称为铁碳合金。

碳的质量分数2.11%通常是钢和铁的分界线。

钢中碳的质量分数小于2.11%，并含有其他元素。

铸铁是碳的质量分数大于2.11%的铁碳合金。a)型材

b)管材

c)板材

常见钢材类型2.2钢（含碳量小于2%,大于0.7%的铁、碳合金）1.钢碳素钢碳素结构钢碳素工具钢：T7、T8普通碳素结构钢如Q235、Q275等优质碳素结构钢低碳钢C＜0.25%如20合金钢合金结构钢合金工具钢、高速工具钢、硬质合金工具钢特类钢不锈钢，如2Cr13、滚动轴承钢，如GGr9SiMn、耐热钢，如3Gr18Ni25Si2等。合金结构钢如35CrMn2，40CrNiMoA(优质）低金结构钢如12Mn弹簧钢如60Si2MnA中碳钢0.6%＜C＜0.25%如45高碳钢0.6%＜C如60钢钢按化学成分可分为非合金钢、低合金钢和合金钢三大类。非合金钢又称碳素钢，是指碳的质量分数小于2.11%并含有少量的硫、磷、锰、硅等杂质元素的铁碳合金，其中硫、

磷是在炼钢时由原料带入钢中的杂质元素，锰、硅是在炼钢加入脱氧剂时带入的有益元素。

合金钢是指为了提高钢的性能，在普通碳素钢基础上适量加入一种或多种合金元素所获得的铁基合金。钢的分类方法有多种，常用的分类方法有如下三种。(1)按用途分类1)碳素结构钢：用于制造金属结构和机械零件。2)碳素工具钢：用于制造刀具、量具和模具。(2)按钢的含碳量分类1)低碳钢：碳的质量分数wc<0.25%。2)中碳钢：碳的质量分数wc=0.25%～0.6%。3)高碳钢：碳的质量分数wc>0.6%。(3)按钢的质量分类

碳素钢的质量是以磷、硫的含量来划分的，分为普通碳素钢、

优质碳素钢、高级优质碳素钢，见表2-1。

碳素钢的分类钢类质量分数Wpws普通碳素钢≤0.035%≤0.035%优质碳素钢≤0.030%≤0.030%高级优质碳素钢≤0.025%≤0.025%

凡用于制造机械零件各种工程结构件的钢都称为结构钢。

碳素结构钢易于冶炼，价格便宜，其性能基本能满足一般工程结构件的要求，主要用于制造各种金属构件和不重要、不需要热处理的机械零件，是目前产量最大、使用最多的一类钢种。

碳素结构钢和低合金高强度结构钢的牌号

由代表屈服强度的“屈”的汉语拼音字首+屈服强度数值+质量等级符号(A、B、C、D)+脱氧方法符号

(F—

沸腾钢、B—半镇静钢、

Z—镇

静

钢

、TZ—特殊镇静钢，其中Z和

TZ可省略)四部分组成，即

Q+最低屈服强度值+质量等级符号+脱氧方法符号。

屈服强度值的单位是

MPa。

质量等级符号为

A、B、C、D、E,由

A到

E,其

P、S含

量

依

次

下

降

，

质

量

逐

渐

提

高

。

碳

素

结

构

钢

牌

号

可

表

示

为

Q235AF、Q235BZ。

常用碳素结构钢

牌号等级下屈服强度R/MPa与旧标准用途Q195

——315～390A1用于制造承载较小的零件、铁丝、铁圈、垫圈、开白销、拉杆、冲压件及焊接件等Q215A335～410A2用于制造拉杆、套圈、垫圈、渗圈、渗碳零件及焊接件等BC2

Q235A

375～460A3

A、B级用于制造金属结构件、心部强度要求不高的渗碳件或碳氮共渗件、拉杆、连杆、吊钩、车钩、螺栓、螺母、套筒、轴以及焊接件；C、D级用于制造重要的焊接结构件BB3C——D—Q255A410~510A4用于制造传动轴、心轴、吊钩、拉杆、摇杆、楔等强度要求不高的零件BC4Q275

490~610C5用于制造轴类、链轮、齿轮、吊钩等强度要求高的零件碳素结构钢的牌号及用途常用碳素结构钢

优质碳素结构钢是用来制造较为重要机械零件的非合金结构钢，是碳的质量分数小于

0.8%的碳素钢，这种钢中所含的硫、磷及非金属夹杂质比碳素结构钢少，力学性能较优良。

优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，这两位数字表示钢中平均碳的质量分数的万分之几，如45钢表示钢中平均碳的质量分数为万分之四十五(即0.45%)的优质碳素结构钢。优质碳素结构钢常用优质碳素结构钢的牌号、热处理及用途钢组牌号热处理种类硬度HBW(≤)用途

普通含锰量钢

15正火143塑性、韧性、焊接性能和冷压性能均极好，但强度较低，用于制造受力不大，韧性要求较高的零件、紧固件、冲压件及不要求热处理的低负荷零件，如螺栓、螺钉、拉条、法兰盘等正火回火

99～143

20正火156用于制造不承受很大应力而要求很高韧性的机械零件，如杠杆、轴套、螺钉、起重钩等；还可用于制造表面硬度高而心部有一定强度和韧性的渗碳零件正火回火103～156

45正火197～241用于制造要求强度较高，韧性中等的零件，通常在调质、正火状态下使用，淬火硬度一般在40～50HRC,如齿轮、齿条、链轮、轴、键、销、压缩机及泵的零件和轴辊等。可代替渗碳钢制造齿轮、轴、活塞销等，但需要进行过高频淬火或火焰表面淬火正火回火156～217

217~255

60

229~255具有相当高的强度和弹性，但在淬火时有产生断裂的倾向，仅小型零件才能进行淬火，大型零件多采用正火；用于制造轴、弹簧、垫圈、离合器、凸轮等，冷变形时塑性较低较高含锰量钢20Mn正火197此钢为高锰低碳渗碳钢，可用于制造凸轮轴、齿轮、联轴器、铰链、拖杆等

60Mn

正火

229~269此钢的强度较高，淬透性好，脱碳倾向性小，但有过热敏感性，容易产生淬火裂纹，并有回火脆性，用于制造螺旋弹簧、板簧、各种扁圆弹簧、弹簧环片以及冷拔钢丝和发条等优质碳素结构钢合金钢就是在碳素钢的基础上，为了改善钢的某些性能或使之具有某些特殊性能，在炼钢时适量加入元素。这些元素称为合金元素。它使钢具有较高的力学性能、淬透性和回火稳定性等，有的还具有耐热、耐酸、耐蚀等特殊性能。合金钢中加入的合金元素主要有硅(Si)、锰(Mn)、铬(Cr)、镍(Ni)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)、钛(Ti)、铌(Nb)、钴(Co)、铝(Al)、硼

(B)及稀土元素(RE)等。合金钢合金元素在钢中主要以两种形式存在：一种形式是溶入铁素体中形成合金铁素体一种形式是与碳化合形成合金碳化物合金钢按用途分类可分为合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢。①合金结构钢用作机械零件和各种工程构件，并且含有一种或数种一定量的合金元素

的钢。合金结构钢由于具有合适的淬透性，经适宜的金属热处理后，显微组织为均匀的索氏体、贝氏体或极细的珠光体，因而具有较高的抗拉强度和屈强比(一般在0.85左右),较

高的韧性和疲劳强度，较低的韧性-脆性转变温度，可用于制造截面尺寸较大的机械零件。②合金工具钢合金工具钢在碳素工具钢基础上加入铬、钼、钨、钒等合金元素以提高淬透性、韧性、耐磨性和耐热性的一类钢种。它主要用于制造量具、刀具、耐冲击工具和冷、热模具及一些特殊用途的工具。③特殊性能钢特殊性能钢具有特殊物理或化学性能，用来制造除要求具有一定的力学性能外，还要求具有特殊性能的零件。其种类很多，机械制造中主要使用不锈耐酸钢、耐热钢、耐磨钢。不锈耐酸钢包括不锈钢与耐酸钢。能抵抗大气腐蚀的钢称为不锈钢，而在一些化学介质

(如酸类等)中能抵抗腐蚀的钢称为耐酸钢。合金钢按合金元素总含量分类可分为低合金钢、中合金钢和高合金钢。①低合金钢：合金元素总质量分数<5%。②中合金钢：合金元素总质量分数=5%～10%。③高合金钢：合金元素总质量分数>10%。合金钢合金结构钢

牌号：

由两位数字(碳的质量分数)+元素符号(或汉字)+数字组成

前面两位数字表示钢中平均碳的质量万分数

元素符号(或汉字)表明钢中含有的主要合金元素

后面的数字表示该元素的平均质量分数注意：当钢中某合金元素平均质量分数小于1.5%时不用标注，平均质量分数为1

.5%～2

.5%、2.5%~3.5%…

时，则相应地标以2、3

…如下所示。合金钢合金钢多为优质钢，无须特殊表示。当合金钢为高级优质钢时，在其牌号尾加

A表示。必要时可将表示产品用途、特性或工艺方法的字符加在牌号尾部。第七章工业用钢－§7.1钢的分类和编号

合金结构钢（ConstructionalAlloySteel）用“数字＋元素符号＋数字”表示举例：

36Mn2Si平均含碳量的万分之几

平均wC=0.36%含有锰元素，平均wMn=2%含有硅元素，平均wSi<1.5%合金钢合金钢合金工具钢合金工具钢与合金结构钢的区别仅在于含碳量的表示方法。合金工具钢的牌号：

（无）数字＋元素符号＋数字+····”表示合金工具钢用一位数字表示平均碳的质量千分数当碳的质量分数≥1.0%时，则不予标出。在碳含量(以千分数计)前加数字“0”。当碳质量分数<1%时，则在编号前以一位数字表示碳的质量分数，以千分之几记。第七章工业用钢－§7.1钢的分类和编号

合金工具钢（AlloyToolSteel）用“数字＋元素符号＋数字”表示举例：

9Mn2V平均含碳量的千分之几

平均wC=0.9%含有锰元素，平均wMn=2%含有钒元素，平均wV<1.5%合金钢特殊性能钢合金钢特殊性能钢主要有：高强度钢、耐磨钢、耐热钢、耐蚀钢（不锈钢）等高强度钢

一般指抗拉强度σb＞1500Mpa，并具有一定韧性的钢。用于航空、火箭导弹等1）低合金高强度钢

碳质量分数为0.30％～0.50％，合金元素总量小于5.0％。如40CrNiMoA、45CrNiMoVA等。σb

＞1800MPa，一般用于制造小型零件，工作温度低于200℃；也可用作飞机结构用钢。2）中合金高强度钢这类钢一般用于制作热作模具及在500℃以下工作飞机、火箭零件3）高合金高强度钢

合金元素总量较高。常用的有基体钢和马氏体时效钢。

高强度钢3）高合金高强度钢

合金元素总量较高。常用的有基体钢和马氏体时效钢。1）基体钢：常用的基体钢有65Cr4W3Mo2VNb，可用于航空器上的紧固件等

2）马氏体时效钢：碳质量分数小于0.03％，合金元素总量为18％～25％，这类钢经淬火后可获得稳定的马氏体组织，并可通过时效处理，常用牌号有Ni25Ti2AlNb和Ni18Co9Mo5TiAl，主要用于超音速飞机和火箭壳体等重要材料及压铸模等。合金钢是指在冲击载荷作用下发生冲击硬化的高锰钢.常用的只有ZGMn13一个钢号.1、成分特点⑴

高碳：1.0~1.3%C

以保持高耐磨性。⑵高锰：11~14%Mn以保证形成奥氏体组织.耐磨钢高锰钢铸件高锰钢合金钢高锰钢广泛用于既要求耐磨又要求耐冲击的零件。如拖拉机的履带板、球磨机衬板、破碎机牙板、挖掘机铲齿和铁路辙岔等.

履带球磨机衬板挖掘机铲齿铁路辙岔破碎机牙板2.用途合金钢耐磨钢涡轮机机壳钢制法兰1、珠光体耐热钢常用钢号为15CrMo、12Cr1MoV，是低合金钢。用途：600℃以下的锅炉零件，压力容器，热交换器等。2、马氏体耐热钢常用钢号为1Cr13、1Cr11MoV、4Cr9Si2。用途：1Cr13、1Cr11MoV用于550℃以下汽轮机叶片；4Cr9Si2是汽车阀门用钢。3、奥氏体耐热钢最典型钢号是1Cr18Ni9Ti。合金钢耐热钢合金钢不锈钢在腐蚀介质中具有耐蚀性能的钢。化工管道的腐蚀裂解管内壁的高温腐蚀减薄1、马氏体不锈钢主要是Cr13型不锈钢钢号为1Cr13~4Cr13随含碳量提高，强度、硬度提高，耐蚀性下降。用于要求塑韧性较高的耐蚀件，如汽轮机叶片等。汽轮机叶片合金钢不锈钢2、铁素体不锈钢典型钢号如0Cr13、1Cr17等。耐酸蚀，抗氧化能力强，塑性好，但有脆化倾向。广泛用于硝酸和氮肥工业的耐蚀件。1Cr17削片刀合金钢不锈钢3、奥氏体不锈钢主要是18-8（18Cr-8Ni）型不锈钢。具有良好的耐蚀性，冷热加工性及可焊性。高的塑韧性,无磁性。常用钢种为1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti广泛用于化工设备及管道.

不锈钢带按合金结构钢的用途和热处理特点可分为合金渗碳钢、合金调质钢、

合金弹簧钢和超高强度钢等。合金结构钢

合金渗碳钢

合金渗碳钢是指经过渗碳、淬火、低温回火后使用的低碳合金结构钢，具有外硬内韧的性能，用于承受冲击的耐磨件，如汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的凸轮轴、活塞销等。

含碳量为0.1%--0.2%，主加元素为Cr、Mn、钛、钒，提高了淬透性，使晶粒细化，耐磨性提高。以20Cr、20CrTiMn为最广。变速齿轮拨叉合金调质钢

含碳量为0.25%--0.5%,主加元素为Cr、Mn、Si、Ni等以提高淬透性和强化铁素体.调质钢具有良好的综合力学性能。

合金调质钢广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件，如齿轮、轴类件、连杆等。

曲轴

连杆

合金结构钢合金弹簧钢

它具有高的弹性、疲劳强度及冲动韧度。含碳量为0.5%--0.7%,主加元素为Cr、Mn、Si等以提高淬透性和弹性极限。

合金弹簧钢是一种专用结构钢，主要用于制造各种弹簧和弹性元件。

拉力弹簧

离合器弹簧

合金结构钢超高强度钢是指下屈服强度大于1370MPa、抗拉强度

大于1500MPa的特

殊质量合金结构钢。按其化学成分和强韧化机制可分为低合金超高强度钢(30CrMnSiNi2A等)、二次硬化型超高强度钢(4Cr5MoSiV等)、马氏体时效钢(如

Ni25Ti2AINb等)和超高强度不锈钢(07Cr15Ni7Mo2Al等)四类。超高强度钢主要用于制造航空和航天工业中重要

零件，如35Si2MnMoVA,其抗拉强度可达1700MPa,可用于制造飞机的起落架、框架、发

动机曲轴等。超高强度钢合金结构钢滚动轴承钢

主要用来制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱、滚针）、内外套圈等，属专用结构钢。

碳质量分数一般为0.95%--1.10%，以保证其高硬度、高耐磨性和高强度。铬为基本合金元素，铬含量为0.40%--1.65%。高碳低铬。如：GCr15合金结构钢

将熔炼好的钢液直接铸成零件或毛坯的铸件称作铸钢件。

铸钢按其化学成分可分为铸造合金钢和铸造碳钢，也可以按其使用特性分为铸造工具钢、铸造特殊钢、工程与结构用铸造

碳钢和铸造合金钢等。

铸钢的牌号用ZG后面加两组数字组成，如ZG200-400,表示屈服强度不低于200MPa,抗拉强度不低于400MPa的铸钢。

与铸铁相比，铸钢件的抗拉强度、塑性、韧性都较高，因此一般用在铸造形状复杂、力学性能要求较高的场合。

如果制造高拉伸强度或动态载荷部件、重要的压力容器铸件和在低温或高温下承担重载荷的核心部件时，原则上优先使用铸钢件。同时，与锻钢件相比，铸钢件的力学性能在各个方向相差不大，比锻钢件占有优势。铸钢钢的热处理钢的热处理是指将钢在固态下加热到预定温度，保温一定时间，再以不同速度冷却来改变钢的内部组织，从而改善其使用性能和工艺性能的一种工艺方法。与其他加工工艺(如

锻造、铸造、焊接、切削加工等)不同，它的目的不是改变材料或零件的外形尺寸，而是改变内部组织和性能。

影响钢的热处理的因素有加热温度、加热速度、保温时间、冷却速度等。根据热处理的

目的、加热和冷却方式的不同，常见钢的热处理工艺有退火、正火、淬火、回火以及表面热处理等。钢的热处理工艺整体热处理表面热处理退火表面淬火化学热处理正火感应淬火渗碳淬火火焰淬火渗氮回火接触电阻加热淬火等碳氮共渗渗金属(铌、钒)钢的退火退火是指将钢件加热至适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却(炉冷)

的热处理工艺。退火的目的是消除钢件的内应力，降低钢件的硬度，提高塑性；细化晶粒改善组织及切削加工性能，为后续工序做好组织准备。退火的种类很多，常用的有完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火、再结晶退火。一般将退火作为预备热处理工序，安排在铸造、锻造、焊接等工序之后，粗加工之前。钢的正火

正火是指将钢件加热至奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺。

正火的目的是细化晶粒，提高其硬度，消除钢件中的网状碳化物(或渗碳体)，为后续工序做好组织准备。

对于低、中碳钢

(wc≤0.6%)，正火的目的与退火相同；对于过共析钢，正火主要用于消除网状二次渗碳体，为球化退火做好组织准备；对于普通结构零件，正火可作为最终热处理工艺。淬火是指将钢件加热至奥氏体化后以适当方式冷却获得马氏体或(和)贝氏体组织的热处理工艺。

常用的淬火冷却介质有油、水、盐类水溶液、硝盐浴、碱浴、聚乙烯醇水溶液和空气等。

淬火可与回火工艺合理配合，使钢件获得较高的硬度和耐磨性，提高弹性和韧性，以达到强化材料的目的。钢的淬火钢的回火回火是指将淬火后的钢件重新加热到规定的温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。根据钢材在回火时的加热温度不同，可将回火分为低温回火、中温回火和高温回火。

回火主要有如下：1)降低钢件脆性，减少或消除内应力，防止钢件的变形和开裂。2)稳定钢件组织，调整硬度。3)稳定钢件尺寸。4)降低钢件的硬度，以改善切削加工性能。钢的表面热处理表面热处理是指为了改善钢件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工艺。通常分为表面淬火和化学热处理两种类型。(1)表面淬火

表面淬火是指仅对钢件表层进行淬火的工艺。它将钢件表层快速加热，

在热量尚未大量传到内部的情况下，使表层达到淬火温度，迅速淬冷，获得预定淬火组织的热处理工艺。

表面淬火的目的是使钢件表面获得高硬度和高耐磨性，而心部保持较好的塑性和韧性。

钢件的表面淬火多用于要求耐磨性高、抗扭转、抗弯曲疲劳和接触疲劳的零部件。钢

件表面淬火前一般经正火或调质处理。(2)化学热处理

化学热处理是指将钢件置于适当的活性介质中加热、保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分，改善组织和性能的热处理工艺。目前常用的化学热处理有渗碳、渗氮、碳氮共渗等。工程铸铁

铸铁：含碳量大于2.11%的铁碳合金。实际应用的铸铁中还会含有较多的Si、Mn和其他一些杂质元素。

同钢相比，铸铁熔炼简便，成本低廉，具有优良的铸造性能、很高的耐磨性、良好的减振性和切削加工性能，因而获得较为广泛的应用。2.3铸铁举例：一、铸铁的石墨化及其形成途径成分相同的铁液在冷却过程中:冷却速度越慢，析出石墨的可能性越小；冷却速度越快，析出渗碳体的可能性越大。

石墨的晶体结构示意图二、石墨形成的三个阶段液态石墨化阶段，从熔液中直接结晶出石墨。第一阶段：第二阶段：第三阶段：中间石墨化阶段，从奥氏体中析出石墨。低温石墨化阶段，通过共析转变形成石墨。石墨与基体对铸铁性能的影响分类灰铸铁Greycastiron球墨铸铁Spheroidalgraphitecastiron可锻铸铁Malleablecastiron蠕墨铸铁DuctileCastIron石墨形态片状flake球状spherical团絮状flocculent蠕虫状worm-like基体组织基体（F、F+P、P）1.普通灰铸铁

（石墨为片状）

是石墨呈片状分布的铸铁，它是应用最广的一类铸铁。在各类铸铁的总产量中，灰铸铁所占的比重最大，约占80％以上。12345优良的铸造性良好的吸振性较低的缺口敏感性良好的切削加工性良好的减磨性灰铸铁的牌号及用途

灰铸铁的牌号用“灰铁”汉语拼音的第一个大写字母“HT”和一组数字来表示，HT100表示抗拉强度为100MPa的灰铸铁。

2.球墨铸铁石墨呈球状分布的灰口铸铁称为球墨铸铁力学性能：强度、塑性和韧性优于灰铸铁，屈强比可达0.7～0.8，疲劳强度接近一般中碳钢，耐磨性优于非合金钢，铸造性能优于铸钢，并保持有耐磨、减振、加工性能好、缺口不敏感等灰口铸铁的特性。（2）球墨铸铁的牌号及用途

牌号：用“球铁”二字的汉语拼音的首写字母“QT”加两组数字表示，第一组数字代表最低抗拉强度（MPa）；第二组数字代表最低延伸率(%)。

QT400-17QT420-10QT500-5QT600-2QT700-2QT800-2阀体，阀盖机油泵齿轮柴油机的曲轴

较高的强度，较好的低温冲击性。耐磨性和减振性优于碳素结构钢，塑性优于灰铸铁，切削性能与灰铸铁接近。有一定的塑性变形能力，因而得名可锻铸铁，实际上不能锻造。力学性能：3.可锻铸铁（2）可锻铸铁的牌号及用途我国可锻铸铁的牌号用“可铁”两字汉语拼音的首写字母“KT”表示。“KTH”、“KTZ”分别代表“铁素体可锻铸铁”和“珠光体可锻铸铁”，随后两组数字分别表示最低抗拉强度（MPa)和最低延伸率值(%)。如：KTZ450-5

KT300-6KT330-8KT350-10KT370-12KTZ450-5常见牌号及用途KTZ500-4KTZ600-3KTZ700-2曲轴、凸轮轴、连杆、齿轮活塞环、轴套、万向接头棘轮、扳手、传动链条弯头、三通扳手、犁刀、机车轮壳、减速器壳、万向节壳、制动器性能：强度、韧性、疲劳强度、耐磨性及耐热疲劳性比灰铸铁高，

塑性、韧性比球墨铸铁低，铸造性、减振性、导热性及切削加工性优于球墨铸铁，抗拉强度接近于球墨铸铁。4.蠕墨铸铁进气管排气管蠕墨铸铁的牌号由“RuT+数字”组成。其中“RuT”表示是蠕墨铸铁，数字表示最小抗拉强度值（MPa）。4.蠕墨铸铁常见牌号

RuT420

RuT380

RuT340

RuT300

RuT260刹车鼓液压泵壳体具有较好的加工工艺性能。纯铝的塑性好，可以冷、热变形加工。（1）（2）（3）（4）导电性好，仅次于铜、银。具有较好的抗大气腐蚀能力（纯铝表面总形成致密的氧化膜）。密度为

2.72g/cm3，仅为铁的1/3，是一种轻型金属。工业纯铝的性能3.1铝及铝合金纯铝应用：

导线

电器仪表零件

装饰件工业纯铝的牌号1

2

35纯铝后面的两位数字最低铝的质量分数对2种杂质的极限含量有特殊控制

1xxx系列：这个系列的牌号都以数字"1"开头，表示纯铝，纯度高达99%以上。第二位数字的含义：第二位数字通常表示控制杂质元素的种类和含量.例如：1235可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类变形铝合金又分为可热处理强化和不可热处理强化两类分类铝合金

铝合金相图的一般形式变形铝合金防锈铝合金硬铝合金AB锻铝合金D超硬铝合金C①防锈铝合金主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。常用的Al-Mn系合金：抗蚀性和强度高于纯铝，焊接性和塑性良好，但切削加工性较差。常用的Al-Mg系合金：密度比纯铝小，强度比Al-Mn合金高卫星天线（LF2）②硬铝合金主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量Mn。可进行时效强化，也可进行变形强化。强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。飞机翼梁(腹板为硬铝合金)③

超硬铝合金属Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量Cr和Mn。室温强度最高的铝合金热态塑性好，但耐蚀性差。高温下软化快。用包铝法可提高抗蚀性。飞机前起落架飞机用座椅轨道及航空零件④锻铝合金Al-Cu-Mg-Si系合金

可锻性好，力学性能高，用于形状复杂的锻件和模锻件压气机叶片Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热锻铝合金

用于制造150~225℃下工作的零件。铸造铝合金（1）（2）（3）Al-Si

系铸造铝合金Al-Cu系铸造铝合金Al-Mg系铸造铝合金（4）Al-Zn系铸造铝合金①Al-Si系铸造铝合金（硅铝明）

铸造性能好，具有优良的耐蚀性、耐热性和焊接性能。活塞(裙部为铝硅合金)②Al-Cu系铸造铝合金耐热性好，强度较高；但密度大，铸造性能、耐蚀性能差，强度低于Al-Si系合金。汽缸头③Al-Mg系铸造铝合金耐蚀性好，强度高，密度小；但铸造性能差,耐热性低。鼓风机密封件等(ZL102、301)④Al-Zn系铸造铝合金铸造性能好，强度较高，可自然时效强化；但密度大，耐蚀性较差。大型空压机活塞(ZL401)3.2铜及铜合金

工业纯铜纯铜为含铜量最高的铜(含铜量为99.5%～99.95%)，紫色，又称紫铜。其密度为8.94g/cm³,属于重金属，熔点为1083℃。纯铜无同素异构转变，无磁性，化学稳定性高，耐蚀性好。工业纯铜分为4种：T1、T2、T3、T4。编号越大，纯度越低。工业纯铜除配制铜合金和其他合金外，主要用于电器工业，制造电线、电缆、电刷、铜管、散热器、冷凝器、通信器材以及抗磁、防磁仪器等。纯铜的强度低，不宜用作结构材料3.2铜及铜合金

铜及铜合金的特点优良的物理、化学性能。导电、导热性能好、耐腐蚀等，是抗磁材料。加工性能好。容易冷热成形，铸造铜合金铸造性能好。具有某些特殊力学性能。比如优良的减摩性和耐摩性高的弹性极限和疲劳强度。色泽美观。铜中加入合金元素后，可提高合金的强度，并保持良好的加工性能。按化学成分

黄铜

青铜

白铜以Zn为主要合金元素。良好的加工性能，良的铸造性能，耐腐蚀性能也好。以Sn为主要合金元素。用于铸造形状复杂的零件。抗腐蚀性比黄铜还好。以Ni为主要合金元素。具有较好的强度和塑性，能进行冷加工变形，抗腐蚀性能也好。铜合金的分类

按生产方式

加工铜合金

铸造铜合金

1、黄铜

(1)普通黄铜(铜锌二元合金)①Zn的质量分数的影响Zn<32%时，强度和塑性都随Zn的增加而提高；Zn=30%～32%时塑性最高；Zn>32%时，塑性下降；Zn=40%～45%时，强度最高；Zn>45%时，塑性和强度均急剧下降。②普通黄铜的代号及牌号

H62表示Cu的平均质量分数为62%，其余为Zn的普通加工黄铜。ZCuZn38，其含义是wZn≈38%，其余为Cu的铸造黄铜。H80金色黄铜，装饰件，薄管。H62、H59强度较高，作零件，标准件，焊接件，冲压件。H96冷凝管、热交换器、散热器，计算机插件等。

H70“三七黄铜”弹壳、套管和复杂深冲零件(H68)。③普通黄铜的用途(2)特殊黄铜

①合金元素的影响

Pb——改善切削加工性和耐磨性；Si——改善铸造性能，提高强度和耐蚀性；A1——提高强度、硬度和耐蚀性；Sn、Al、Si、Mn——提高耐蚀性，减少应力腐蚀破裂。②特殊黄铜的代号、牌号与应用HSn62-1表示wCu≈62%，wSn≈1%，其余为Zn的加工锡黄铜。ZCuZn40Mn3Fe1，表示wZn≈40%、wMn≈3%、wFe≈1%、其余为Cu的铸造特殊黄铜。☆Pb黄铜：HPb60-1切削性能好，耐磨性好——钟表零件☆

Sn黄铜：HSn90-1HSn62-1耐蚀性好

——船舶零件。海军黄铜☆

Al黄铜：HAl77-2HAl60-1-1耐蚀性好，强度和硬度高——船舶零件，机械及电机零件。☆

Si黄铜HSi80-3

耐蚀性好，机械性能好，切削性好，耐磨性好——船舶零件，机械及化工零件其它还有锰黄铜，铁黄铜，镍黄铜。主要用于船舶零件消除加工黄铜的加工硬化现象。(3)黄铜的热处理①去应力退火：将黄铜制件加热到200～300℃，保温后缓冷。消除应力，防止应力腐蚀破裂及切削加工后的变形。②再结晶退火：一般是将黄铜制件加热到500～700℃，保温后缓冷.

3.青铜

(1)青铜的代号及牌号

加工青铜的代号如QSn4-3表示平均wSn≈4%、wZn≈3%，其余为Cu的加工锡青铜。铸造青铜的牌号如ZCuSn10Zn1，表示平均wSn≈10%、wZn≈1%，其余为Cu的铸造锡青铜。(2)普通青铜(锡青铜)①Sn的质量分数的影响Sn<7%时，强度、塑性随着

Sn的增加而增大；Sn>7%以后，强度继续升高，塑性急剧下降；wSn>20%时，合金变脆，强度显著降低②锡青铜的性能及用途QSn4-3,QSn6.5-0.1,耐蚀性优于黄铜，铸造性好，耐磨性好，有弹性用于造船、化工、机械、仪表中的耐磨件，耐蚀件、弹性元件，抗磁件。(3)特殊青铜(无锡青铜)

☆铝青铜QAl9-4QAl7耐蚀性优于黄铜和锡青铜，铸造性和耐磨性优于锡青铜，力学性能好。QAl10-3-1.5飞机、船舶用高强度、高耐磨抗蚀零件QAl9-4船舶及电气零件，耐磨件

☆铍青铜

耐蚀性、耐磨性、弹性、抗磁性、抗疲劳都很好，耐寒，冲击无火花。QBe2重要的弹簧及弹性元件、耐磨件、高压高速高温轴承，防爆工具，钟表件。

☆硅青铜

耐蚀件、弹簧、涡轮、蜗杆等。高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。高分子化合物(又称高聚物)是指相对分子质量(高达几千到几百万)很大的化合物。高分子化合物包括有机高分子化合物和无机高分子化合物两类。有机高分子化合物又分为天然的和合成的。机械工程中使用的高分子材料主要是人工合成的有机高分子化合物，如塑料、合成橡胶、合成纤维、涂料和胶粘剂以及各种功能性高分子材料。4.1高分子材料高硬度高温强度高耐化学腐蚀抗高温蠕变nai耐高温高耐磨性抗氧化抗机械机械冲击和热冲击差无机非金属材料因此，需要复合高分子材料的密度小，多数密度为1~2g/cm³。质量轻、强度低、塑性相对较好，比强度较高(和一些金属材料相当)，故其冲击韧性较钢铁等低很多；弹性模量小、弹性高，因此减振性好；耐磨性好、摩擦系数低、大多具有自润滑性，因此在无润滑的条件下耐磨、减摩性优于金属材料；耐蚀性好，不受电化学腐蚀，一般情况下与周围介质不发生化学反应，具有很高的化学稳定性。高分子材料性能高分子材料的缺点在紫外线、机械力、水蒸气、微生物等因素一定时间内的作用下逐渐失去弹性，出现应力松弛、蠕变、龟裂、变硬或发黏软化，也会变色失去光泽，这种现象称为老化。此外，高分子材料降解困难，对环境影响大。4.2工程塑料

塑料是以合成树脂为主要成分，加入各种添加剂，在加工过程中能塑制成型的有机高分子材料。其具有质轻、绝缘、减摩、耐蚀、消音、吸振、价廉、美观等优点，已成为人们口常生活中不可缺少的材料之一，并且越来越多的应用于各工业部门及各类工程结构中。

(1)通用塑料产量大，用途广，价格低廉，主要指通用性强的聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料和氨基塑料等6大品种，占塑料总产量的3/4以上(2)工程塑料力学性能比较好，可以代替金属在工程结构和机械设备中的应用，通常具有较高的强度、刚度和韧性，而且耐热、耐辐射、耐蚀性能以及尺寸稳定性能好。常用的工程塑料有聚酞胺(尼龙)、聚甲醛、酚醛塑料、有机玻璃、ABS等

上一页下一页返回塑料分类按使用范围分类分为通用塑料和工程塑料。塑料的性能特点

(1)密度小、比强度高塑料的相对密度一般在0.83~2.2之间，仅为钢铁材料的1/4,铝的1/2，对于需要全面减轻结构自重的车辆、船舶、飞机、宇航器等都具有重要的意义。

(2)化学稳定性高塑料对酸、碱和有机溶剂均有良好的耐蚀性。特别是号称“塑料王”的聚四氟乙烯，除能与熔融的碱金属作用外，对各种酸、碱均有良好的耐蚀能力，甚至使黄金都能溶解的“王水”也不能将其腐蚀。因此，塑料在腐蚀条件下和化工设备中被广泛应用。(3)绝缘性能好在高分子塑料的分子链中因其化学键是共价键，不能电离，故没有自由电子和可移动的离子，所以塑料是不良导体。由于分子链细长、卷曲，在受声、热之后振动困难，故对声、热也有良好的绝缘性能。广泛用于电机、电器和电子工业作绝缘材料

(4)减摩性好大部分塑料的摩擦系数都较小，具有良好的减摩性。用塑料制成的轴承、齿轮、凸轮、活塞环等摩擦零件，可以在各种液体、半干摩擦和干摩擦条件下有效地工作。塑料的性能特点（5)减振、消音、耐磨性好用塑料制作传动件、摩擦零件，可以吸收振动，降低噪音，而且耐磨性好

(6)生产效率高、成本低塑料制品可以一次成型，生产周期短，比较容易实现自动化或半自动化生产，加上其原料来源广泛，故价格低廉(7)塑料的缺点强度比一般金属要低，耐热性差(一般仅能在100℃以下长期工作，少数能在200℃左右温度下工作)，热膨胀系数很大(约为金属的10倍)，导热性很差，易老化，易燃烧等

塑料的成型加工塑料的成型加工是指由合成树脂制造厂制造的聚合物制成最终塑料制品的过程。加工方法(通常称为塑料的一次加工)包括压塑(模压成型)、挤塑(挤出成型)、注塑(注射成型)、吹塑(中空成型)及压延等。(1)压塑也称模压成型或压制成型，主要用于酚醛树脂、脉醛树脂、不饱和聚酷树脂等热固性塑料的成型。(2)挤塑又称挤出成型，是使用挤塑机(挤出机)将加热的树脂连续通过模具，挤出所需形状的制品的方法。挤塑有时也用于热固性塑料的成型，并可用于泡沫塑料的成型。

挤塑的优点是可挤出各种形状的制品，生产效率高，可自动化，连续化生产;缺点是热固性塑料不能广泛采用此法加工，制品尺寸容易产生偏差。(3)注塑又称注射成型，是使用注塑机(或称注射机)将热塑性塑料熔体在高压下注入到模具内经冷却、固化获得产品的方法。注塑也能用于热固性塑料及泡沫塑料的成型。

注塑的优点是生产速度快、效率高、操作可自动化、能成型形状复杂的零件，特别适合大量生产。缺点是设备及模具成本高，注塑机清理较困难等塑料的成型加工(4)吹塑又称中空吹塑和中空成型，是借助压缩空气的压力使闭合的模具中的热的树脂型坯吹胀为空心制品的一种方法，吹塑包括吹塑薄膜及吹塑中空制品两种方法。用吹塑法可生产薄膜制品，各种瓶、桶、壶类容器及儿童玩具等

(5)压延是将树脂和各种添加剂经预期处理(捏合、过滤等)后，通过压延机的两个或多个转向相反的压延辊的间隙加工成薄膜或片材，随后从压延机辊简上剥离下来，再经冷却定型的一种成型方法。压延是主要用于聚氯乙烯树脂的成型方法，能制造薄膜、片材、板材、人造革和地板砖等制品。塑料的成型加工

(1)按化学组成分工程塑料可分为聚酞胺类(尼龙)、聚酷类(聚碳酸酷、聚对苯二甲酸丁二醇酷、聚对苯二甲酸乙二醇酷、聚芳酷、聚苯酷等)、聚醚类(聚甲醛、聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚醚酮等)、芳杂环聚合物类(聚酞亚胺、聚醚亚胺、聚苯并咪哩)以及含氟聚合物(聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏氟乙烯，聚氟乙烯等)等

(2)按聚合物的物理状态分可分为结晶型和无定型两大类。聚合物的结晶能力与分子结构规整性、分子间力、分子链柔顺性能等有关，结晶程度还受拉力、温度等外界条件的影响。这种物理状态部分地表征了聚合物的结构和共同的特性。结晶型工程塑料有聚酞胺、聚甲醛、聚对苯二甲酸丁二醇酷、聚对苯二甲酸乙二醇酷、聚苯硫醚、聚苯酷、聚醚醚酮、氟树脂、间规聚苯乙烯等;无定型工程塑料有聚碳胺酷、聚苯醚、聚芳酷等工程塑料的分类(3)按应用零件的功能分，工程塑料可以分为:①一般结构零件，如罩壳、盖板、框架和手轮、手柄、玩具、儿童游乐设施等;②传动结构零件，如1h.轮、螺母、联轴器以及其他一些受连续反复载荷的零部件;③摩擦零件，如轴承、衬套、活塞环、密封圈以及其他一些承受滑动摩擦的零件;④电气绝缘零件，如各种高低压开关、接触器、继电器等;⑤耐腐蚀零部件，如化工容器、管道、阀门和测量仪表等零件;⑥高强度、高模量结构零件，如高速风扇叶片、泵叶轮、螺旋推进器叶片等。(4)按受热性能分类，工程塑料分为热塑性塑料和热固性塑料，工程塑料的分类在塑料的通用品种中，聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯四大品种的总产量在亿吨左右。透光性好的有机玻璃，称为“塑料王”的耐腐蚀塑料聚四氟乙烯，作为工程塑料的聚飒、聚碳酸酷、聚甲醛、聚酞亚胺和常用作泡沫塑料的聚氨酷等。常用塑料4.4橡胶橡胶是具有高弹性的高分子材料，在较小的载荷下就能产生很大的变形，当载荷去除后又能很快恢复原状，是常用的弹性材料、密封材料、传动材料、防震和减振材料。(1)按来源不同分类,橡胶可分为天然橡胶与合成橡胶。天然橡胶是橡胶树的液状乳汁经采集和适当加工而成，天然橡胶的主要化学成分是聚异戊二烯;合成橡胶主要成分是合成高分子物质，其品种较多，丁苯橡胶和顺丁橡胶是较常用的合成橡胶。(2)按用途分类,橡胶可分为通用橡胶和特种橡胶。通用橡胶的用量一般较大，主要用于制作轮胎、输送带、胶管、胶板等，主要品种有丁苯橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶等;特种橡胶主要用于高温、低温、酸、碱、油和辐射介质条件下的橡胶制品，主要有丁睛橡胶、硅橡胶、氟橡胶等橡胶的分类橡胶制品是以生胶为基础，并加入适量的配合剂和增强材料制成的。

(1)生胶是未加配合剂的天然或合成橡胶，是橡胶制品的主要组分，生胶不仅决定了橡胶的性能，还能把各种配合剂和增强材料粘成一体。不同的生胶可制成不同性能的橡胶制品。

(2)配合剂作用是提高橡胶制品的使用性能和工艺性能。配合剂的种类很多，一般有硫化剂、硫化促进剂、增塑剂、防老化剂、填充剂等（3）硫化剂的作用是使橡胶变得富有弹性，目前生产中多采用硫黄作为硫化剂;（4）增塑剂的主要作用是提高橡胶的塑性，使之易于加工和与各种配料混合，并降低橡胶的硬度、提高耐寒性等，常用增塑剂主要有硬酷酸、精制蜡、凡士林等;

橡胶的组成（5）防老化剂可防止橡胶制品在受光、热等介质的作用时出现变硬、变脆，提高使用寿命，主要靠加入石蜡、密蜡或其他比橡胶更易氧化的物质，在橡胶表面形成稳定的氧化膜，抵抗氧的浸蚀;（6）填充剂的作用是提高橡胶的强度和降低成本，常用的有碳黑、Mg0,ZnO,CaO等（7）增强材料其作用是提高橡胶的力学性能，如强度、硬度、耐磨性和刚性等。常用的增强材料是各种纤维织物、金属丝及编织物。如在传送带、胶管中加入帆布、细布，在轮胎中加入帘布、在胶管中加入钢线等橡胶的组成

(1)极好的弹性橡胶的主要成分是具有高弹性高分子物质，受到较小的外力作用就能产生很大的变形(变形量在100%一1000%)，取消外力后又能恢复原状

(2)具有很高的可挠性、仲长率、良好的耐磨性、电绝缘性、耐腐蚀性、隔音、吸振以及与其他物质易于粘结等优点。橡胶的性能常用橡胶及其应用在机械工业中，橡胶主要用于以下产品的制造:(1)轮胎、动静密封元件，如旋转轴密封、管道接口密封;(2)各种胶管，如用于输送水、油、气、酸、碱等的管路;(3)减振、防振件，如机座减振垫片、汽车底盘橡胶弹簧;(4)传动件，如三角胶带、传动滚子;(5)运输胶带;(6)电线、电缆和电工绝缘材料;(7)制动件等通用橡胶价格较低，用量较大，其中丁苯橡胶是产量和用量最大的品种，占橡胶总产量的60%一70%，顺丁橡胶的发展最快;特种橡胶的价格较高，主要用于要求耐寒、耐热、耐腐蚀等场合。为保持橡胶的高弹性，延长其使用寿命，在橡胶的储存、使用和保管过程中要注意以下问题:(1)光、氧、热及重复的屈挠作用，都会损害橡胶的弹性，应注意防护;(2)橡胶中如含有少量变价金属(铜、铁、锰)的盐类，都会加速其老化，应根据需要选用合适的橡胶配方;(3)不使用时，尽可能使橡胶件处于松弛状态;(4)运输和储存过程中，避免日晒雨淋，保持干燥清洁，不要与酸、碱、汽油、有机溶剂等物质接触，远离热源;(5)橡胶件如断裂，可用室温硫化胶浆胶结。橡胶的维护保养陶瓷具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能