加工中心常用机械加工材料——（一） (1)金属材料的分类 金属是指具有良好导电性和导热性，有一定强度和塑性，并具有光泽的物质，沈阳机床一厂如铝、铁、铜等。而羊毛、橡胶、塑料、陶瓷等则属于非金属材料。金属材料通常分为黑色金属和有色金属两大类。以铁或以它为主而形成的物质称为黑色金属，如钢和生铁。加工中心除黑色金属以外的其他金属称为有色金属，如铜、铝、金、银等。
钢和铸铁主要是由铁和碳两种元素组成的合金，其区别在于含碳量的多少，理论—亡将含碳量在2．11％以下的合金称为钢，以上的称为铸铁。常用的有色金属有铜及其合金、铝及其合金、钛及其合金和轴承合金等。
(2)金属材料的力学性能 金属材料是现代机械制造的基本材料。金属材料的性能包含工艺性能和使用性能两方面。
①工艺性能。工艺性能是指金属材料在制造工艺过程中的适应加工的性能，指金属材料对不同加工工艺方法的适应能力。它包括铸造性能、锻造性能、焊接性能和切削加工性能等。
②使用性能。使用性能是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能，它包括物理性能、化学性能、力学性能等。金属的物理性能包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等；金属的化学性能包括耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等；金属材料的力学性能是指金属在外力作用加工中心时表现出来的性能。沈阳机床一厂力学性能包括强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。
a．强度：金属抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。根据载荷作用方式的不同，强度可分为抗拉强度(ab)、抗压强度(ab。)、抗弯强度(abb)、抗剪强度(7b)、抗扭强度(n)五种形式。一般情况下多以抗拉强度作为判别金属强度高低的指标。
b．塑性：金属断裂前产生永久变形的能力称为塑性。常用金属材料的塑性用拉伸时最大的相对塑性变形(伸长率和断面收缩率)表示。
c．硬度：金属材料抵抗局部变形(特别是塑性变形)、压痕或划痕的能力称为硬度。测量金属硬度的方法很多，有压人硬度试验法(如布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度)；划痕硬度试验法(如莫氏硬度)；回跳硬度试验法(如肖氏硬度)等。生产中常用的是压人硬度试验法。
布氏硬度：布氏硬度的测定原理是用一定大小的试验力F(N)，把直径为D(mm)的淬火钢球压人被测金属表面，保持一定时间后，卸除试验力，根据金属表加工中心面压痕的表面积A(mm2)除试验力所得商值，作为硬度的计算指标，其符号为HB。
洛氏硬度：洛氏硬度的测定也是一种压人硬度试验，但它不是测量压痕面积，而是测量压痕的深度，以深度的大小表示材料的硬度值，其硬度符号用HR表示。
维氏硬度：维氏硬度试验原理基本上和布氏硬度试验相同，它是用一个两相对面夹角为136’的正四棱锥体金刚石压头，以选定的载荷F作用下压人被测金属表面，经规定的保持时间后，卸除载荷，沈阳机床一厂测出压痕的对角线长度《／，算出压痕的表面积 A。试验载荷除以压痕表面积所得的商就是维氏硬度值。
d．韧性：金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为韧性。目前，常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定金属材料的韧性。
e．疲劳强度：随时间作用周期性变化的应力称为交变应力(也称循环应力)。零件在交变应力作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较加工中心长时间的工作而产生裂纹或突然发生完全断裂的过程称为金属的疲劳。对于黑色金属，一般规定应力循环周次107周次而不断裂的最大应力称为疲劳极限。有色金属、不锈钢等取108周次。
(3)常用碳素钢、合金钢、铸铁、有色金属的性能
①钢的分类、编号和用途。钢的分类方法主要有三种：一种是按钢的化学成分分类；一种是按钢的用途分类；一种是按钢的质量分类。
a．按化学成分分类。
碳素钢：根据含碳量的多少又分为低碳钢(含碳量小于0．25％)、沈阳机床一厂中碳钢(含碳量在0．25％～0．6％范围内)、高碳钢(含碳量在0．6％～1．4％范围内)。
合金钢：除铁碳外，为了改善钢的性能，特意加入一种或数种合金元素的钢称为合金钢。习惯上将合金元素总量在3％以下的叫低合金钢；在3％～10％之间的叫中合金钢；在10％以上的叫高合金钢。它们比碳素钢具有较高的强度和韧性或特殊性能，但成本要高些。
b．按用途分类。
结构钢：这类钢用来制造工程结构(如桥梁、船舶、高压容器等)和机械零件(如轴、齿轮等)。工程用钢一般在轧制或正火状态下使用，很少再进行热处理。机加工中心械制造用钢大多数需要进行热处理。根据热处理方法不同，机械制造结构钢又可分为渗碳钢和调质钢。渗碳钢的含碳量在o．25％以下，常需要经过渗碳、淬火和回火等热处理。调质钢的含碳量大多在中碳钢范围内，常需要对它进行调质热处理(淬火加高温回火)。
工具钢：用以制造各种工上55HRC以上)，含碳量一般也比5特殊性能钢：沈阳机床一厂具有特殊物理，钢等，一般都含有较多的合金元；
c．按质量分类。碳钢。合金结构钢分别如下：
低合金结构钢，如16Mn，表示平均含碳量为0．16％，锰含量在1．5％以下；
合金调质钢，如40Cr，表示平均含碳量为0．40％，铬含量在1．5％以下；
合金渗碳钢，如20Cr，表示平均含碳量为o．20％，铬含量在1．5％以下；
合金弹簧钢，如65Mn，表示平均含碳量为o．65％，锰含量在1．5％以下。
合金工具钢分别如下：
低合金工具钢，如9CrSi，多用于铸造丝锥、板牙、铰刀等；
高合金工具钢，如W18Cr4V，加工中心多用于较高速切削工具，如车刀、铣刀、钻头等。
特殊性能钢，具有特殊物理、化学、力学性能的钢，如不锈钢、耐热钢和耐磨钢等。
②铸铁的分类、编号和用途。铸铁是含碳量大于2．11％的铁碳合金。除碳外，还含有硅、锰元素及磷、硫等杂质。铸铁和钢相比，虽然力学性能较低，但是它具有优良的铸造性能和切削加工性能，生产成本低廉，并具有耐压、耐磨和减振等性能，所以获得广泛的应用。
a．根据碳在铸铁中存在的形式分类。
白口铸铁：碳以渗碳体形式存在，其断口呈银白色，所以称为白口铸铁。这类铸铁的性能既硬又脆，很难进行切削加工，所以很少直接用来制造机器零件。
灰铸铁：碳主要以片状石墨形式存在，其断口呈灰色，所以称为灰铸铁。沈阳机床一厂它具有一定的强度和耐磨、耐压、减振等良好性能，是应用最为广泛的一类铸铁。
麻口铸铁：加工中心碳大部分以渗碳体的形式存在，少部分以石墨形式存在，其断口呈灰白色相间麻点，故称麻口铸铁。它是灰铸铁和白口铸铁间的过渡组织，没有应用价值。
b．根据铸铁中石墨的形态分类。
灰铸铁形态同上。
球墨铸铁：铸铁中石墨大部分或全部呈球状。这类铸铁强度高、韧性好。
蠕墨铸铁：铸铁中石墨大部分呈蠕虫状。这类铸铁抗拉强度、耐热冲击性能、耐压性能比灰铸铁有明显改善。
可锻铸铁：铸铁中石墨呈紧密的团絮状。它是用白口铸铁经长期退火后获得的。这类铸铁强度高、韧性好。
③常用有色金属的性能。
a．铜及其合金。
纯铜：纯铜呈紫红色，又称紫铜。牌号有T1、T2、T3。
黄铜：加工中心黄铜为铜与锌的合金。H90表示铜平均含量为90％，锌为10％。
青铜：除了黄铜和白铜(铜和镍的合金)外，所有的铜基合金都称为青铜。沈阳机床一厂按主添加元素种类分为锡青铜、铝青铜、硅青铜和 铍青铜等，代表符号分别为QSn、QAl、QSi、QBe等。
b．铝及其合金。
纯铝：常用的工业纯铝牌号有L1、L2、L3、L4、L5、L6。L1的杂质含量最少。
铝合金：纯铝的强度很低，加入适量硅、铜、镁、锌、锰等合金元素，形成铝合金。再经过冷变形和热处理，则强度由原fb＝80～100N／mm2提高到500—600N／mmz。铝合金又可分为变形铝合金(力III．铝合金)和铸造铝合金两类。
c．钛及钛合金。加工中心钛是银白色的金属，密度小(4．5g／cm3)，熔点较高(1668~C)。钛合金的强度、耐热性和塑性都比较好，并可以经热处理强化，广泛用于航空、航天、军事武器和模锻件之中。
d．轴承合金。轴承合金是用来制造滑动轴承的材料。沈阳机床一厂轴承合金按基体的含量分为锡基轴承合金、铅基轴承合金和铝基轴承合金等三类。
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