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《金属加工与实训教案》教案
《金属加工与实训教案》教案
授课班级： 1.51
授课教师：
第1-2课时
教学课题 铝及铝合金
教学目标
1.知识目标：
（1）掌握低合金钢的概念、低合金钢的分类。
（2）了解低合金钢的牌号及用途、指标。
2.能力目标：培养学生了解低合金钢的牌号及用途的能力。
教学重点、难点：
（1）重点：低合金钢的分类、
（2）难点：常用的低合金钢的牌号及用途分析。
教学方法
讲授法 演示法
教 具
挂图 零件模型
教学过程
复习：优质非合金钢中使用最多是优质碳素结构钢。
08钢、10钢和15钢属于冷冲压钢，主要用于制作薄板，用于制造冷冲压零件和焊接件。
教授：
常用的非铁金属有：铝及铝合金、铜及铜合金、钛及钛合金、滑动轴承合金、硬质合金等。
一 铝及铝合金的分类、牌号和用途
根据GB/T16474—1996《变形铝及铝合金牌号表示方法》的规定，我国变形铝及铝合金牌号表示采用国际四位数字体系牌号和四位字符体系牌号两种命名方法。
表2-2 铝及铝合金的组别分类
组 别
牌号系列
纯铝（铝含量不小于99.00%）
1×××
以铜为主要合金元素的铝合金
2×××
以锰为主要合金元素的铝合金
3×××
以硅为主要合金元素的铝合金
4×××
以镁为主要合金元素的铝合金
5×××
以镁和硅为主要合金元素并以Mg2Si为强化相的铝合金
6×××
以锌为主要合金元素的铝合金
7×××
以其他合金元素为主要合金元素的铝合金
8×××
备用合金组
9×××
1．纯铝
纯铝牌号用1×××四位数字或四位字符表示，牌号的最后两位数字表示最低铝百分含量。当最低铝百分含量精确到0.01%时，牌号的最后两位数字就是最低铝百分含量中小数点后面的两位。例如，1A99（原LG5），其W(Al)=99.99%；1A97（原LG4），其W(Al)=99.97%。
纯铝主要用于熔炼铝合金，制造电线、电缆、电器元件、换热器件及制作质轻、导热、导电、耐大气腐蚀但强度要求不高的机电构件等。
2．铝合金
●在纯铝中加入一种或几种其他元素(如铜、镁、硅、锰、锌等)形成的非铁金属称为铝合金。铝合金在汽车制造、民用产品制造、航空航天部件制造等方面应用广泛。
（1）铝合金的分类。铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两类。
（2）铝合金的牌号和用途
①变形铝合金的牌号和用途。
在GB／T16474-1996《变形铝及铝合金牌号表示方法》中，规定变形铝合金牌号直接引用国际四位数字体系牌号或采用四位字符体系牌号。
表2-3 变形铝合金主要特性和用途举例
类别
旧代号
新牌号
主要特性
用途举例
防锈铝
LF2
5A02
热处理不能强化，强度不高，塑性与耐腐蚀性好，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
LF21
3A21
硬铝
LY12
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，如飞机上骨架等零件、蒙皮、铆钉
超硬铝
LC4
7A04
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
LD5
2A50
高强度锻铝，锻造性能好，耐腐蚀性不高，切削加工性好
形状复杂和中等强度的锻件、冲压件
LD7
2A70
耐热锻铝，热强性较高，耐腐蚀性不高，切削加工性好
内燃机活塞、叶轮，在高温下工作的复杂锻件
②铸造铝合金的牌号和用途。
铸造铝合金主要有：Al-Si系；Al-Cu系；Al-Mg系；Al-Zn系合金等。
例如，ZAlSi12，表示W(Si)=12%，W(Al)=88%的铸造铝合金。
铸造铝合金主要用于制作质量轻、导热性好、耐腐蚀的汽缸体、箱体、活塞、框架、壳体等零件。
小 结：
通过本章的学习，硬度又是一项综合力学性能指标，从金属表面的局部压痕可以反映出金属材料的强度和塑性。在零件图上经常标注出各种硬度指标作为技术要求。金属材料的硬度值愈高，其耐磨性亦愈高。
作 业
解释含义：06TiL表示汽车用低合金钢
20MnSi表示低合金钢筋钢
20MnK表示矿用低合金钢。
教学反思：
第3-4课时
教学课题 硬质合金
教学目标
1.知识目标：
（1）掌握低合金钢的概念、低合金钢的分类。
（2）了解低合金钢的牌号及用途、指标。
2.能力目标：培养学生了解低合金钢的牌号及用途的能力。
教学重点、难点：
（1）重点：低合金钢的分类、
（2）难点：常用的低合金钢的牌号及用途分析。
教学方法
讲授法 演示法
教 具
挂图 零件模型
教学过程
复习：优质非合金钢中使用最多是优质碳素结构钢。
08钢、10钢和15钢属于冷冲压钢，主要用于制作薄板，用于制造冷冲压零件和焊接件。
20钢和25钢属于渗碳钢，塑性和韧性较高，冷冲压性能和焊接性能好，如焊接容器与焊接件、螺钉、杆件、轴套、冷冲压件等。
30钢、35钢、40钢、45钢、50钢、55钢属于调质钢主要用于制作要求强度、塑性、韧性都较高的零件，如齿轮、套筒、轴类等零件。这类钢在机械制造中应用很广，特别是40钢和45钢应用最广。
60钢、65钢、70钢、75钢、80钢、85钢属于弹簧钢，经
教授：
硬质合金的分类、牌号和用途
1．硬质合金性能特点
●硬质合金是由作为主要组元的一种或几种难熔金属碳化物和金属粘结剂相组成的烧结材料。
硬质合金的硬度高（最高可达92HRA），高于高速钢（63~70HRC）；热硬性高，在800℃~1000℃时，硬度可保持60HRC以上，远高于高速钢（500℃~650℃）；耐磨性好，比高速钢要高15~20倍。硬质合金的抗压强度高（比高速钢高，可达6000Mpa），但抗弯强度低（只有高速钢的1／3~1／2左右）；冲击吸收能量K较低，仅为1.6~4.8J，约为淬火钢的30%~50%；线膨胀系数小，导热性差。此
2．硬质合金的分类、代号和用途
硬质合金按用途范围不同，可分为切削加工用硬质合金，地质、矿山工具用硬质合金，耐磨零件用硬质合金。
切削加工用硬质合金包括长切屑加工用硬质合金、长切屑或短切屑加工用硬质合金、短切屑加工用硬质合金。其代号分别用英文字母P、M、K表示，并在其后缀以两位数字组10、20、30……等构成组别号，如P20、M30、K10。根据需要还可在两个组别号之间插入一个中间代号，以中间数字15、25、35……等表示；如果需要再细分时，则可在组代号后加一位阿拉伯数字1、2、3……或英文字母作细分号，并用小数点“.”隔开，以区别组别中的不同代号。
在机械制造中，硬质合金主要用于制造切削刀具、冷作模具、量具及耐磨零件。
小 结：
通过本章的学习，硬度又是一项综合力学性能指标，从金属表面的局部压痕可以反映出金属材料的强度和塑性。在零件图上经常标注出各种硬度指标作为技术要求。金属材料的硬度值愈高，其耐磨性亦愈高。
作 业
解释含义：06TiL表示汽车用低合金钢
20MnSi表示低合金钢筋钢
20MnK表示矿用低合金钢。
教学反思：
第5-6课时
教学课题 低合金钢（二）
教学目标
1.知识目标：
（1）掌握低合金钢的概念、低合金钢的分类。
（2）了解低合金钢的牌号及用途、指标。
2.能力目标：培养学生了解低合金钢的牌号及用途的能力。
教学重点、难点：
（1）重点：低合金钢的分类、
（2）难点：常用的低合金钢的牌号及用途分析。
教学方法
讲授法 演示法
教 具
挂图 零件模型
教学过程
复习： 低合金钢的分类是按其主要质量等级和主要性能或使用特性分类的。
1）按主要质量等级分类。
2）按主要性能及使用特性分类。
教授：
⑤舰船、兵器用低合金钢；
⑥刮脸刀片用低合金钢，如YB/T5060规定的Cr03。
小结
通过本章的学习，硬度又是一项综合力学性能指标，从金属表面的局部压痕可以反映出金属材料的强度和塑性。在零件图上经常标注出各种硬度指标作为技术要求。金属材料的硬度值愈高，其耐磨性亦愈高。
作 业
①可焊接的高强度结构钢，
②锅炉和压力容器用低合金钢，
③造船用低合金钢，
④汽车用低合金钢，
教学反思：
授课班级
机械加工 (1.51)
授课日期

授课地点
1.51班教室
授课教师

授课时间
6 课 时
授课类型
高三复习课
科 目
金属加工与实训
教学方法
讲授法 比较法 练习法
教学课题
铸铁、非铁金属、新型工程材料简介
教学目的
1、理解铸铁和有色金属的性能在加工中的意义；
2、掌握铸铁和有色金属的种类和牌号
3、熟练掌握铸铁和有色金属的用途和作用
教学重点
1、铸铁和有色金属的用途和作用
2、铸铁和有色金属的种类和牌号
教学难点
铸铁和有色金属的用途和作用、典型新型工程材料牌号和用途
教学用具
多媒体教学设备
教学环节
教 学 内 容
组织教学
导入新课
一、回顾金属材料的力学性能
二、回顾近十年高考题引出新课
第二节 铸铁
1、铸铁是碳的质量分数Wc>2.11%，在凝固过程中经历共晶转变，含有较高硅元素及杂质元素含量较多的铁基合金的总称。
2、铸铁比钢含有更高的碳和硅，含硫、磷杂质含量较高
3、铸铁具有良好的铸造性能、耐磨性、减摩性、减振性和切削加工性，而且加工成本低
一、铸铁概述
1、铸铁的分类
⑴、白口铸铁。碳主要以游离渗碳体形式出现的铸铁，由于断口呈银白色，故称为白口铸铁。
⑵、灰铸铁。碳主要以片状石墨形式析出的铸铁，断口呈灰色，故称为灰铸铁。
⑶、可锻铸铁。由一定化学成分的白口铸铁经可锻化退火，使渗碳体分解从而获得团絮状石墨的铸铁，称为可锻铸铁。
⑷、球墨铸铁。铁液经过球化处理而不是在凝固后经过热处理，使石墨大部分或全部呈球状，有时少量为团絮状的铸铁，称为球墨铸铁。
⑸、蠕墨铸铁。金相组织中石墨形态主要为蠕虫状的铸铁，故称蠕墨铸铁。
⑹、合金铸铁。为了提高铸铁的力学性能或获得某种特殊性能，加入铬、钼、钒、铜、铝等合金元素形成的铸铁，称为合金铸铁。
补充：麻口铸铁：又称麻口铁、班铸铁，是介于白口铸铁和灰铸铁之间的一种铸铁，其断口呈灰白相间的麻点状。麻口铸铁的碳既以渗碳体形式存在，又以石墨状态存在，断口夹杂着白亮的游离渗碳体和暗灰色的石墨。
2、铸铁的石墨化及影响因素
⑴、铸铁中的碳以石墨形式析出的过程称为石墨化。强烈阻碍石墨化的元素是硫、强烈促进石墨化的元素是碳和硅
⑵、 碳在铸铁中以何种形式存在，主要受化学成分和冷却速度的影响。
二、常用铸铁
1、灰铸铁的牌号和用途
⑴、灰铸铁的牌号用“HT+数字”组成。其中“HT”是“灰铁”两字汉语拼音的字首，其后的数字表示灰铸铁的最低的抗拉强度，如HT100表示灰铸铁，最低抗拉强度是100Mpa。
⑵、灰铸铁具有优良的铸造性能、减摩性、切削加工性、消振性和较低的缺口敏感性。常用于制作机床床身、床头箱及各类机器底座等。
⑶、灰铸铁的产量占铸铁总产量80﹪以上，常用的热处理方法是去应力退火和表面淬火，灰铸铁的抗拉强度不高，但抗压强度与钢相当，铸钢的金属流动性差，因此铸钢的铸造性能比灰铸铁差。
⑷、常用灰铸铁的牌号：HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350
2、球墨铸铁的牌号和用途
⑴、浇注前向铁水中加入适量的球化剂（稀土镁合金）和等量的孕育剂，即球化处理。
⑵、球墨铸铁的牌号用“QT+数字-数字”表示。“QT”是“球铁”两字汉语拼音的字首，两组数字分别代表球墨铸铁的最低抗拉强度和最低伸长率。
⑶、球墨铸铁的力学性能优于灰铸铁，具有较高的强度和良好的塑性与韧性，如屈服强度比碳素结构钢高，疲劳强度接近中碳钢。球墨铸铁可以替代铸钢或铸件，常用于制造汽车、拖拉机或柴油机中的连杆、曲轴、凸轮轴、齿轮，机床中的蜗轮、蜗杆、主轴等。
⑷、常用牌号：QT400-15、QT450-10、QT500-7等
3、蠕墨铸铁的牌号和用途
⑴、蠕墨铸铁的牌号用“RuT+数字”表示。“RuT”是蠕铁两字汉语拼音的字首，其后数字表示蠕墨铸铁的最低抗拉强度。
⑵、蠕墨铸铁的力学性能优于灰铸铁而低于球墨铸铁，但蠕墨铸铁在铸造性能、导热性能等方面要比球墨铸铁好。蠕墨铸铁常用于制造机床的立柱、柴油机的汽缸盖、缸套、排气管等。
⑶、常用牌号：RuT420、RuT380、RuT340
4、可锻铸铁（玛铁、马铁）的牌号和用途
⑴、可锻铸铁的牌号是由“KTH+数字-数字”或“KTZ+数字-数字”组成。其中前两个字母“KT”是“可铁”两字汉语拼音的字首；第三个字母代表类别，“H”表示“黑心”（即铁素体基体），“Z”表示珠光体基体；其后的两组数字分别表示可锻铸铁的最低抗拉强度和最低伸长率。
⑵、可锻铸铁的力学性能比灰铸铁高，主要用于制造形状复杂、承受冲击载荷的薄壁(<25mm)中小型零件。
5、合金铸铁的牌号和用途
常用的合金铸铁有抗磨铸铁、耐热铸铁及耐腐蚀铸铁等。
⑴、抗磨铸铁是指不易磨损的铸铁。抗磨铸铁按其工作条件大致可分为两类：减摩铸铁和抗磨白口铸铁。
⑵、耐热铸铁是指可以在高温下使用，其抗氧化或抗生长性能符合使用要求的铸铁。
耐热铸铁主要用于制作工业加热炉附件，如炉底板、烟道挡板、废气道、传递链构件、渗碳坩埚、热交换器、压铸模等。
⑶、耐蚀铸铁是指能耐化学、电化学腐蚀的铸铁。
耐蚀铸铁主要用于化工机械，如管道、阀门、耐酸泵、反应锅及容器等。
第三节 非铁金属
常用的非铁金属有：铝及铝合金、铜及铜合金、钛及钛合金、滑动轴承合金、硬质合金等。
一、铝及铝合金的分类、牌号和用途
铝及铝合金是非铁金属中应用最广的金属材料。
根据GB/T16474—1996《变形铝及铝合金牌号表示方法》的规定，我国变形铝及铝合金牌号表示采用国际四位数字体系牌号和四位字符体系牌号两种命名方法。
铝及铝合金的组别分类
组 别
牌号系列
纯铝（铝含量不小于99.00%）
1×××
以铜为主要合金元素的铝合金
2×××
以锰为主要合金元素的铝合金
3×××
以硅为主要合金元素的铝合金
4×××
以镁为主要合金元素的铝合金
5×××
以镁和硅为主要合金元素并以Mg2Si为强化相的铝合金
6×××
以锌为主要合金元素的铝合金
7×××
以其他合金元素为主要合金元素的铝合金
8×××
备用合金组
9×××
1、纯铝的牌号和用途
纯铝牌号用1×××四位数字或四位字符表示，牌号的最后两位数字表示最低铝百分含量。当最低铝百分含量精确到0.01%时，牌号的最后两位数字就是最低铝百分含量中小数点后面的两位。例如，1A99（原LG5），其WAL=99.99%；1A97（原LG4），其W(Al)=99.97%。
纯铝主要用于熔炼铝合金，制造电线、电缆、电器元件、换热器件及制作质轻、导热、导电、耐大气腐蚀但强度要求不高的机电构件等。
2、铝合金
在纯铝中加入一种或几种其他元素(如铜、镁、硅、锰、锌等)形成的非铁金属称为铝合金。铝合金在汽车制造、民用产品制造、航空航天部件制造等方面应用广泛。
（1）铝合金的分类。铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两类。
（2）铝合金的牌号和用途
①变形铝合金的牌号和用途。
在GB／T16474-1996《变形铝及铝合金牌号表示方法》中，规定变形铝合金牌号直接引用国际四位数字体系牌号或采用四位字符体系牌号。
变形铝合金主要特性和用途举例
类别
旧代号
新牌号
主要特性
用途举例
防锈铝
LF2
5A02
热处理不能强化，强度不高，塑性与耐腐蚀性好，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
LF21
3A21
硬铝
LY12
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，如飞机上骨架等零件、蒙皮、铆钉
超硬铝
LC4
7A04
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
LD5
2A50
高强度锻铝，锻造性能好，耐腐蚀性不高，切削加工性好
形状复杂和中等强度的锻件、冲压件
LD7
2A70
耐热锻铝，热强性较高，耐腐蚀性不高，切削加工性好
内燃机活塞、叶轮，在高温下工作的复杂锻件
②铸造铝合金的牌号和用途。
铸造铝合金主要有：Al-Si系（硅铝明）；Al-Cu系；Al-Mg系；Al-Zn系合金等。
例如，ZAlSi12，表示W(Si)=12%，W(Al)=88%的铸造铝合金。
铸造铝合金主要用于制作质量轻、导热性好、耐腐蚀的汽缸体、箱体、活塞、框架、壳体等零件。
例：ZL102(铸造铝硅合金) ZL201(铸造铝铜合金) ZL301(铸造铝镁合金) ZL401(铸造铝锌合金)
二、铜及铜合金的分类、牌号和用途
铜及其合金主要有：加工铜、黄铜、青铜及白铜。
1、 加工铜（工业纯铜）的牌号和用途
⑴、加工铜呈玫瑰红色，表面形成氧化铜膜后为紫红色，故俗称紫铜，又称为电解铜。
⑵、加工铜具有导电性、导热性并具有抗磁性。
⑶、加工铜在含CO2的湿空气中，其表面生产碱性碳酸盐类的绿色薄膜，俗称铜绿。
⑷、加工铜的牌号用 “T+数字”表示，“T”为“铜”的汉语拼音字母的字首，阿拉伯数字“3”表示顺序号，如T3表示3号纯铜。加工铜有：T1、T2、T3三个牌号。顺序号数字越大，则纯度越低。
⑸、加工铜主要用于制造电线、电缆、电子器件、导热器件以及作为冶炼铜合金的原料等。
2、铜合金的分类、牌号和用途
⑴、铜合金是以铜为基体，加入合金元素形成的非铁金属。
⑵、铜合金按其化学成分，可分为黄铜、白铜和青铜三类。根据生产方法的不同，铜合金分为加工铜合金与铸造铜合金两类，其中加工铜合金包括加工黄铜、加工青铜和加工白铜。
⑶、黄铜（响铜）是指以铜为基体，以锌为主加元素的铜合金。
普通黄铜是铜锌二元合金。
在普通黄铜中加入其它元素所形成的铜合金称为特殊黄铜，如铅黄铜、锰黄铜等。
⑷、白铜是指以铜为基体，以镍为主加元素的铜合金。
普通白铜是铜镍二元合金。
在普通白铜中加入其它元素时所形成的铜合金称为特殊白铜，如锌白铜、锰白铜等。
⑸、青铜是指除黄铜和白铜以外的铜合金，如以锡为合金元素的铜合金称为锡青铜，以铝为主要合金元素的铜合金称铝青铜。
⑹、加工黄铜的牌号和用途
①、普通黄铜的牌号和用途
普通黄铜的牌号用“H+数字”表示，“H”为“黄”字汉语拼音字母的字首，“数字”表示平均铜的质量分数，如H70表示铜的质量分数为70%，锌的质量分数为30%的单相黄铜。
常用的普通黄铜有：
H90、H80具有优良的耐腐蚀性、导热性、和冷、热压力加工性能，呈金黄色，有金色黄铜之称。可用于制作装饰材料、镀层、艺术品、奖章、散热器
H70（三七黄铜）强度高，塑性好，冷成形性能好，有弹壳黄铜之称，可用于制作散热器外壳、垫片、雷管、弹壳
H62（六四黄铜）具有较高的强度、热加工性能和切削性能较好，有快削黄铜之称，可用于制作散热器、油管、垫片、螺钉、螺母、弹簧等。
②、特殊黄铜的牌号和用途
特殊黄铜的的牌号是用“H+主加合金元素符号+铜的平均质量分数+主加合金元素平均质量分数”表示，如HPb59—1表示铜的质量分数为59%，铅的质量分数为1%的铅黄铜。
加入铅可以改善黄铜的切削加工性；加入硅能提高黄铜的强度和硬度，改善其铸造性能；加入锡能增加黄铜的强度和在海水中的耐腐蚀性，因此锡黄铜有称为海军黄铜。
特殊黄铜可用于制作轴、轴套、螺钉、螺栓、螺母、水管、耐腐蚀件等。
⑺、加工白铜的牌号和用途
①、普通白铜的牌号和用途
普通白铜的牌号用“B+数字”表示。“B”是“白”字的汉语拼音字母的字首，“数字”表示平均镍的质量分数，如B19表示平均镍的质量分数为19%，铜的质量分数为81%的普通白铜。普通白铜具有优良的塑性、耐腐蚀性、耐热性和特殊的电性能，是制造精密机械零件、仪表零件、冷凝器、蒸馏器、热交换器和电器元件不可缺少的材料。
②、特殊白铜的牌号和用途
特殊白铜的牌号用“B+主加元素符号+数字+数字”表示，“数字”依次表示镍和主加元素平均质量分数，如BMn3-12表示平均镍的质量分数3%、锰的质量分数为12%的锰白铜。合金元素的加入是为了改善白铜的力学性能、工艺性能和电热性能以及获得某些特殊性能，如锰白铜（又称康铜）具有较高的电阻率、热电势、较低的电阻温度系数、良好的耐热性和耐腐蚀性，常用来制造热电偶、变阻器及加热器等。
⑻、加工青铜的牌号和用途
加工青铜的牌号用“Ｑ+第一个主加元素的化学符号及数字+其它元素符号及数字”表示，“Ｑ”是“青”字汉语拼音字母的字首，“数字”依次表示第一个主加元素和其它加入元素的平均质量分数，如ＱSn4-3，即为锡的平均质量分数为4%、锌的平均质量分数3%，其余为铜的锡青铜。加工青铜用于制作齿轮、轴套、蜗轮、蜗杆等。
⑼、铸造铜合金的牌号和用途
铸造铜合金的牌号表示方法是用“ZCu+主加元素符号+主加元素质量分数+其他加入元素符号和质量分数”组成。例如，ZCuZn38表示锌的质量分数为38%的铸造铜合金。常用的铸造黄铜合金有：ZCuZn38、ZCuZn25AlFe3Mn3等。常用的铸造青铜合金有：ZCuSn10Zn2、ZCuPb30等。
铸造锡青合金适合于铸造对外形及尺寸要求较高的铸件以及形状复杂壁厚较大的零件。
三、钛及钛合金的分类、牌号和用途
钛及钛合金具有密度小、比强度高、耐高温和耐腐蚀。钛也有同属异晶现象，883℃以下为密排六方晶格，称为α钛；883℃以上为体心立方晶格，称为β钛。
1、纯钛的牌号和用途
工业纯钛（加工钛）的牌号用“TA+顺序号”表示，如TA2表示2号工业纯钛。工业纯钛的牌号有TA1、TA2、TA3、TA4四个等级牌号，顺序号越大，杂质含量越多。纯钛在航空部门用于制造飞机骨架、蒙皮、发动机部件；在化工部门用于制造热交换器、泵体、搅拌器等；制造海水净化装置及舰船零部件。
2、加工钛合金的分类、牌号和用途
⑴、加工钛合金分类
按其使用组织状态的不同，可分为α型钛合金、β型钛合金和(α+β)型钛合金。α+β型钛合金可以适应各种不同的用途，是目前应用最广泛的一种钛合金。
⑵、加工钛合金的牌号
“T+合金类别代号+顺序号”
例如：TA7表示7号α型钛合金；TB2表示2号β型钛合金；TC4表示4号(α+β)型钛合金
⑶、加工钛合金的用途
例如，α+β型钛合金（TC4）一般用于制造使用温度在400℃以下和低温下工作的结构零件，如火箭发动机外壳、航空发动机压气机叶片、火箭和导弹的液氢燃料箱部件等。
⑷、钛合金的切削加工性
α型钛合金＞(α+β)型钛合金＞β型钛合金
四、滑动轴承合金的分类、牌号和用途
1、滑动轴承合金是用于制造滑动轴承中内衬或轴瓦的铸造合金。
2、滑动轴承合金的性能：①、足够的强度和硬度。②、高的耐磨性和小的摩擦系数。③、足够的塑性和韧性、较高的抗疲劳强度。④、良好的耐热性和耐腐性。⑤、良好的磨合性
3、滑动轴承合金的理想组织：①、软基体和均匀分布的硬质点。②硬基点上分布着软质点，轴承在工作时，软的组织首先被磨损下凹，可储存润滑油，形成连续分布的油膜，硬的组成部分则起着支承轴颈的作用，这样，轴承与轴颈的实际接触面大大减少，使轴承的摩擦减小。
滑动轴承合金的组织是在软相基体上均匀分布着硬质点或硬相基体上均匀分布着软相质点。
4、滑动轴承合金的分类和牌号
滑动轴承合金有：锡基、铅基、铜基、铝基等滑动轴承合金。
滑动轴承合金牌号由字母“Z+基体金属元素符号+主添加合金元素的化学符号+数字+辅添加合金元素的化学符号+数字”组成。其中“Z”是“铸”字汉语拼音字母的字首。例如，ZSnSb11Cu6表示平均锑的质量分数为11%、铜的质量分数为6%、其余锡的质量分数为83%的锡基滑动轴承合金。
5、滑动轴承合金的用途
①锡基滑动轴承合金(锡基巴氏合金)常用于制造重要滑动轴承，如制造汽轮机、发动机、压缩机等高速滑动轴承。常用锡基滑动轴承合金有：ZSnSb8Cu4、ZSnSb11Cu6、ZSnSb4Cu4等。通常是采用铸造的方法将其镶铸在钢（08钢）的轴瓦上形成双金属轴承使用。
 ②铅基滑动轴承合金(铅基巴氏合金)适用于中等负荷的低速轴承，如汽车、拖拉机、轮船的曲轴滑动轴承，电动机、空压机、减速器的滑动轴承等。常用铅基滑动轴承合金有：ZPbSb16Sn16Cu2、ZPbSb15Sn10等。
③铜基滑动轴承合金(锡青铜和铅青铜) 广泛用于制造高速、重载荷下工作的发动机滑动轴承，如航空发动机、大功率汽轮机、柴油机等高速机器的主滑动轴承和连杆滑动轴承，如锡青铜、铅青铜、铝青铜、铍青铜等均可作为滑动轴承材料。
④铝基滑动轴承合金广泛用于高速重载汽车、拖拉机及柴油机滑动轴承。常用铝基滑动轴承合金有：铝锑镁合金和铝锡合金，如高锡铝基滑动轴承合金ZAlSn6Cu1Ni1。目前以高锡铝基轴承合金应用最广泛。
五、硬质合金的分类、牌号和用途
1、硬质合金性能特点
⑴硬质合金概念：硬质合金是由作为主要组元的一种或几种难熔金属碳化物和金属粘结剂相组成的烧结材料。
⑵硬质合金特点：硬质合金的硬度高（最高可达92HRA），高于高速钢（63～70HRC）；热硬性高，在800℃～1000℃时，硬度可保持60HRC以上，远高于高速钢（500℃～650℃）；耐磨性好，比高速钢要高15～20倍。硬质合金的抗压强度高（比高速钢高，可达6000Mpa），但抗弯强度低（只有高速钢的1／3～1／2左右）；冲击吸收能量K较低，仅为1.6～4.8J，约为淬火钢的30%～50%；线膨胀系数小，导热性差。
2、硬质合金的分类、代号和用途
⑴、硬质合金按用途范围不同，可分为切削加工用硬质合金，地质、矿山工具用硬质合金，耐磨零件用硬质合金。
⑵、切削加工用硬质合金包括长切屑加工用硬质合金、长切屑或短切屑加工用硬质合金、短切屑加工用硬质合金。其代号分别用英文字母P、M、K表示，并在其后缀以两位数字组10、20、30……等构成组别号，如P20、M30、K10。根据需要还可在两个组别号之间插入一个中间代号，以中间数字15、25、35……等表示；如果需要再细分时，则可在组代号后加一位阿拉伯数字1、2、3……或英文字母作细分号，并用小数点“.”隔开，以区别组别中的不同代号。
①、钨钴类（K类）：（短切屑加工用硬质合金），由碳化钨和钴组成，牌号由“YG+数字”组成，字母表示钨钴类，数字表示钴的质量百分数，常用牌号YG3、YG8。钨钴类硬质合金适用于加工铸铁、有色金属等脆性材料，YG3因含钨量多而含钴量少，硬度高而韧性差，适用于精加工，YG8含钨量少而含钴量多，硬度低而韧性好，适用于粗加工
②、钨钛钴类（P类）：（长切屑加工用硬质合金），由碳化钨、碳化钛粉末，用钴作粘合剂制成，牌号由“YT+数字”组成，字母表示钨钛钴类，数字表示钛的质量百分数，这类硬质合金耐磨性好、能承受较高的切削温度，适合于加工塑性金属及韧性较好的材料。常用牌号YT5 YT15 YT30, YT5因含碳化钛少而含钴量少，其抗弯强度较好，能承受较大的冲击力，适用于粗加工，YT30含碳化钨多而含钴量少，适用于精加工
③、钨钛钽（铌）钴类（M类）：（长切屑或短切屑加工用硬质合金）。在钨钴类的基础上加入少量的碳化钽或碳化铌制成的，其抗弯强度和冲击韧性都比较好，应用范围广，不仅可加工脆性材料，也可以加工塑性材料。常见的牌号是YW1、YW2。主要用于加工高温合金、高锰钢、不锈钢、铸铁及合金铸铁等。
⑶、在机械制造中，硬质合金主要用于制造切削刀具、冷作模具、量具及耐磨零件。
第四节 新型工程材料简介
新型工程材料主要是指最近发展或正在发展中的具有比传统工程材料性能更为优异的材料。
一、高分子材料简介
高分子材料主要是指以高分子化合物为主要组分的材料，如塑料（聚氯乙烯、聚苯乙烯等）、橡胶、胶粘剂、合成纤维等。
塑料分为热塑性塑料和热固性塑料两种；橡胶分为天然橡胶和合成橡胶；胶粘剂分为有机胶粘剂和无机胶粘剂；纤维分为天然纤维、人造纤维和合成纤维。
1、塑料
塑料是指以树脂(天然或合成)为主要成分，再加入其他添加剂（增塑剂、稳定剂、填料、润滑剂、染料、发泡剂、防老化剂、抗静电剂、阻燃剂等），在一定温度与压力下塑制成形的材料或制品的总称。
⑴、塑料的分类。根据树脂在加热和冷却时所表现的性质，塑料分为热塑性塑料和热固性塑料两类。按塑料的应用范围，塑料又分为通用塑料、工程塑料和耐高温塑料。
①热塑性塑料主要由加聚树脂加入少量稳定剂、润滑剂等制成。这类塑料受热软化，冷却后变硬，再次加热又软化，冷却后又硬化成形，可多次重复。常用的热塑性塑料有：聚乙烯、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯、聚酰胺(即尼龙)、ＡＢＳ塑料、聚甲醛、聚碳酸脂（PC）、有机玻璃、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚砜等。
②热固性塑料大多是以缩聚树脂为基础，加入各种添加剂而成。这类塑料加热时软化，可塑制成形，但固化后的塑料既不溶于溶剂，也不再受热软化(但温度过高时则发生分解)，只能塑制一次。常用的热固性塑料有：酚醛塑料（电木）、、氨基塑料、环氧塑料等。
③通用塑料是指产量大、用途广、价格低的塑料。通用塑料主要包括：聚乙烯、聚氯乙烯（PVC）
、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料（电木）和氨基塑料六大品种。
④工程塑料是指在工程技术中作结构材料的塑料。工程塑料主要品种有：聚碳酸脂、尼龙、聚甲醛和ＡＢＳ塑料、聚砜、环氧塑料、有机玻璃、酚醛塑料（电木）。
① 耐高温塑料是指耐高温、产量小、价格贵，适用于特殊用途的塑料。例如，聚四氟乙烯、环氧塑料和有机硅塑料等都能在100℃～200℃的温度范围内工作。
⑵、塑料的特性与用途。
塑料具有密度小、比强度高(抗拉强度除以相对密度)、化学稳定性好、电绝缘性好、减振、耐磨、隔音性能好、自润滑性好等特性，主要用于制造薄膜、电线电缆的绝缘层、管道、中空制品、机械零件（如轴承、齿轮、凸轮轴、蜗轮、管子、密封圈、耐磨轴套、泵及阀门等）、电器设备外壳与外罩等。
2、橡胶
(1)橡胶的分类
橡胶是以生胶为基体并加入适量配合剂（硫化剂、硫化促进剂、防老剂、软化剂、填充剂、发泡剂及着色剂等）制成的高分子材料。
生胶是指未加配合剂的天然或合成橡胶的总称。
生胶按原料来源可分为天然橡胶和合成橡胶（如丁苯橡胶、氯丁橡胶等）。
(2)橡胶的特性与用途。
橡胶最重要的特性是高弹性，可以作为弹性材料、密封材料、减振防振材料和传动材料。
目前橡胶产品主要有：天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶、氟橡胶等。橡胶主要用于制造轮胎（丁基橡胶）、胶带、胶管（或耐热胶管）、运输带、胶鞋、密封件（图2-29）、铁路上的橡胶防震垫、各种模型制品、电绝缘制品及胶鞋、人造心脏、人造血管及通用橡胶制品等。
3、胶粘剂
胶粘剂或胶合剂是一种能够将两种物件胶接起来，并使结合处具有足够强度的物质。
胶接是借助于胶粘剂在固体表面产生的粘合力将材料牢固地连接在一起的连接方法。
(1)胶粘剂的分类
胶粘剂按照来源分类，可分为天然胶粘剂的和合成胶粘剂的两大类。
按胶粘剂基料的化学成分分类，可分为有机胶粘剂和无机胶粘剂两大类。
按胶粘剂的主要用途分类，可分为非结构胶（承受负荷较低）、结构胶（承受负荷较高）、密封胶、导电胶、耐高温胶、水下胶、点焊胶、医用胶、应变片胶、压敏胶等。
按被胶接材料分类，可分为金属胶粘剂和非金属胶粘剂（塑料胶粘剂和橡胶胶粘剂）。
胶粘剂按流变性质分类，可分为热固性胶粘剂、热塑性胶粘剂和合成橡胶胶粘剂。
（2）胶粘剂的特性和用途
①热固性胶粘剂的优点是耐热、耐水、耐介质侵蚀、胶接强度高；缺点是抗冲击强度、抗剥离强度和起始粘结性较差，如环氧-酚醛胶粘剂。
②热塑性胶粘剂的优点是抗冲击强度、抗剥离强度较高，起始粘结性好；缺点是热硬性不高，如聚醋酸乙烯酯、过氯乙烯等胶粘剂。
③合成橡胶胶粘剂。的优点是起始粘性高，富有柔韧性，能粘结多种材料；缺点是热硬性和耐低温性差，如氯丁橡胶胶粘剂。
胶粘剂主要用于修补各种铸件表面的气孔、缩孔、砂眼等缺陷，修复机床导轨的磨损、拉毛等缺陷。例如，用环氧胶修复蓄电池壳、修复模具等。
4、纤维
（1）纤维的分类
纤维是高分子化合物经一定的机械加工（牵引、拉伸、定型等）后，形成细而柔软的细丝。
纤维大体分为天然纤维、人造纤维和合成纤维。
①天然纤维是自然界存在的，可以直接取得纤维，根据其来源分成植物纤维和动物纤维两类。例如，植物纤维有：棉、木棉、椰子纤维、亚麻、黄麻、罗布麻、剑麻、蕉麻等。动物纤维有：羊毛、兔毛、骆驼毛、山羊毛、牦牛绒、蚕丝等。
②人造纤维是利用自然界的天然高分子化合物──纤维素或蛋白质作原料(如木材、棉籽绒、稻草、甘蔗渣等纤维或牛奶、大豆、花生等蛋白质)，经过一系列的化学处理与机械加工而制成类似棉花、羊毛、蚕丝一样能够用来纺织的纤维。人造纤维也称再生纤维，如人造棉、人造丝等。
③合成纤维的化学组成与天然纤维完全不同，是从一些本身并不含有天然纤维素或蛋白质的物质（如石油、煤、天然气等）中，加工提炼出有机物质，再用化学合成与机械加工的方法制取的纤维。常见的合成纤维有：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、氯纶等。 　　
（2）纤维的特性和用途。
纤维具有弹性模量大，受力时形变小，强度高等特点。例如，纤维可以使我们穿得舒服，御寒防晒；粘胶基碳纤维帮导弹穿上“防热衣”，可以使导弹耐几万度的高温；防渗防裂纤维可以增强混凝土的强度和防渗性能，对于大坝、机场、高速公路等工程可起到防裂、抗渗、抗冲击和抗折作用；纤维充填材料，能有效地提高被充填材料的强度和刚度。修补肌肉、骨骼、血管也需要纤维。
二、陶瓷材料简介
陶瓷材料是无机非金属材料的统称，是用天然的或人工合成的粉状化合物，通过成形和高温烧结制成的多晶体固体材料。
陶瓷材料包括陶瓷、玻璃、搪瓷、耐火材料等。
1、陶瓷材料的分类
陶瓷材料按其成分和结构可分为普通陶瓷(传统陶瓷)和特种陶瓷(近代陶瓷)两大类。
（1）普通陶瓷是以粘土、长石、石英等天然原料为主，经过粉碎、成形和烧结而制成的产品。它包括日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷、低压和高压电瓷、化工陶瓷(耐酸碱用瓷)和多孔陶瓷(过滤、隔热用瓷)等。
（2）特种陶瓷主要是指采用高纯度人工合成化合物，如Al2O3、ZrO2、SiC、Si3N4、BN等，制成具有特殊物理化学性能的新型陶瓷（包括功能陶瓷）。特种陶瓷包括金属陶瓷(硬质合金)、氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、硅化物陶瓷、碳化物陶瓷、