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BY YUSHEN
第二章　机械工程材料
　机械基础
【思维结构图引】
【考纲多维解读】
考纲要求 命题趋势 考向分析
一、金属材料基础知识
金属材料的性能
二、钢的热处理
1.钢的正火、退火、淬火、回火
2.钢的表面热处理与应用
三、钢铁材料
1.碳素钢
2.合金钢
3.铸铁与铸钢
四、有色金属材料
1.铝合金
2.铜合金
3.轴承合金 1.考查学生对金属材料的使用性能和工艺性能概念及其分类的识记与理解，熟知金属材料的性能分类
2.要求学生掌握黑色金属材料的分类、碳量比、牌号及性能应用，熟知典型牌号
3.要求学生了解钢的热处理概念及分类，熟知普通热处理的类型及区别，了解常用表面热处理的方法
4.要求学生了解常用的有色金属材料及其应用场合，掌握轴承合金类型及应用 【考查内容】
金属材料的性能、黑色金属材料及钢的热处理和有色金属材料的分类、性能；解释典型牌号含义
【考查题型】
一般为填空题、单项选择题、多项选择题和简答题
【分值】
一般为6～12分
【考点知识梳理】
材料是机器的物质基础。金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能 两种。
工艺性能：金属材料从冶炼到成品的生产过程中，在各种加工条件下表现出 来的性能。
使用性能：金属材料在使用过程中所表现出来的性能。金属材料的使用性能 决定了它的使用范围。使用性能包括物理性能、化学性能和力学性能三种。
一、金属材料的使用性能（识记）
1.金属材料的物理性能
金属的物理性能是金属固有的属性，包括密度、熔点、导热性、导电性、热 膨胀性和磁性等。
（1）密度
金属的密度即是单位体积金属的质量，其单位为kg/m3。根据密度的大小， 金属材料可分为轻金属和重金属两种。密度小于4.5 g/cm3的金属叫作轻金属。
（2）熔点
金属从固态向液态转变时的温度称为熔点。熔点单位一般用摄氏度（℃）表 示。纯金属都有其固定熔点。
（3）导热性
金属材料传导热量的能力称为导热性，一般用热导率来衡量。热导率大的金 属材料导热性好。在一般情况下，金属材料的导热性比非金属材料好。金属的导 热性以银为最好，铜、铝次之。
（4）导电性
金属材料传导电流的性能称为导电性。各种金属材料的导电性各不相同，工 业上常用纯铜、纯铝作为导电的材料。
（5）热膨胀性
金属材料在受热时体积会增大，这种现象称为热膨胀性。各种金属的热膨胀 性能不同。
（6）磁性
金属导磁的性能称为磁性。具有导磁能力的金属材料都能被磁铁吸引。铁、 钴等为铁磁性材料，锰、铬等为顺磁性材料，铜、锌等为抗磁性材料。
2.金属材料的化学性能
金属材料的化学性能是指金属材料在化学作用下所表现出来的性能，包括耐 蚀性、抗氧化性和化学稳定性等。
（1）耐蚀性
金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他化学介质腐蚀破坏的能力，称为耐 蚀性。
（2）抗氧化性
金属材料抵抗氧化作用的能力，称为抗氧化性。
（3）化学稳定性
化学稳定性是金属材料的耐蚀性和抗氧化性的总称。金属材料在高温下的化 学稳定性叫作热稳定性。用于制造在高温下工作的零件的金属材料，要有良好的 化学稳定性。
3.金属材料的力学性能
金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的性能。力学性 能主要有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。
（1）强度
强度是金属材料在静载荷作用下抵抗永久变形或断裂的能力。材料的强度又 分为抗拉、抗压、抗扭、抗弯、抗剪等强度，其中最常用的强度是抗拉强度和屈 服强度。
（2）塑性
塑性是金属材料在断裂前产生塑性变形的能力。塑性指标有断后伸长率 （A）和断面收缩率（Z）。A、Z值越大，表示材料的塑性越好。
（3）硬度
硬度是衡量金属材料软硬程度的一个指标。硬度是指金属材料抵抗局部变形 的能力，它是材料塑性、强度等性能的综合体现。在生产上最常用的硬度有布氏 硬度（HBW）、洛氏硬度（HRA、HRBW、HRC）和维氏硬度（HV）。
（4）韧性
金属材料抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力，称为韧性。
（5）疲劳强度
金属材料在无限多次交变载荷作用下而不被破坏的最大应力称为疲劳强度或 疲劳极限。
二、金属材料的工艺性能（识记）
金属材料的工艺性能是指金属材料在各种加工条件下表现出来的适应能力， 包括铸造性能、锻造性能、焊接性和切削加工性能等。
1.铸造性能
金属材料能否用铸造方法制成优良铸件的性能，称为铸造性能。铸造性能的 指标有流动性、收缩性和偏析性等。不同的金属材料，其铸造性能差异较大。常 用金属材料中，灰铸铁具有优良的铸造性能，铸钢的铸造性能低于铸铁，铸造铝 合金和铸造铜合金的铸造性能也较好。
2.锻造性能
金属材料能否用锻压方法制成锻压件的性能称为锻造性能。锻造性能一般与 材料的塑性及其塑性变形抗力有关。在一般情况下，材料塑性好，变形抗力小， 则锻造性能也好。加工黄铜和变形铝合金在室温状态下就具有良好的锻造性能； 非合金钢在加热状态下具有较好的锻造性能；而铸铜、铸铝、铸铁几乎不能锻 造，因此它们的锻造性能较差。
3.焊接性
金属材料在一定焊接条件下，是否易于获得优良焊接接头的能力称为焊接 性。焊接时低碳钢有较好的焊接性，高碳钢较差，铸铁更差。铜、铝合金的焊接 性一般都比非合金钢差。
4.切削加工性能
金属材料切削加工的难易程度称为切削加工性能。一般认为，硬度过高或过 低的金属材料，其切削加工性能较差。切削时，切屑易于折断表明材料切削加工 性能好。
钢铁材料是钢和铸铁的统称。钢是以铁为主要元素，碳的质量分数在2.11％ 以下，并含有其他元素的材料。铸铁是碳的质量分数大于2.11％的铁碳合金。钢 按化学成分分为非合金钢、低合金钢与合金钢三大类。
一、非合金钢（碳素钢）（理解）
非合金钢中除铁和碳两种元素外，还含有少量的硅、锰、硫和磷等元素，其 中硫、磷是炼钢时由原材料带入钢中的，是有害元素。硫有热脆性，磷有冷脆 性。硅、锰是在炼钢加入脱氧剂时带入钢中的，能提高钢的强度和硬度，是有益 元素。
1.非合金钢的分类
非合金钢有多种分类方法，常用的分类方法有四种。
（1）按碳的质量分数分类
①低碳钢：钢中碳的质量分数wC＜0.25％。
②中碳钢：钢中碳的质量分数wC＝0.25％～0.60％。
③高碳钢：钢中碳的质量分数wC＞0.6％。
（2）按主要质量等级分类
普通质量非合金钢：普通质量非合金钢是指生产过程中不规定需要特别 控制质量要求的非合金钢，主要包括一般用途的碳素结构钢、碳素钢筋钢 及铁道用钢等。
优质非合金钢：优质非合金钢是指除普通质量非合金钢和特殊质量非合金钢 之外的非合金钢，在生产过程中需特别控制质量，如控制晶粒度，降低硫和磷的 质量分数等，主要包括机械结构用的优质碳素结构钢、工程结构用碳素结构钢、 其他专用优质非合金钢等。
特殊质量非合金钢：特殊质量非合金钢是指生产过程中需要特别严格控制质 量和性能（如控制淬透性和纯洁度）的非合金钢。主要包括非合金工具钢、保证 淬透性钢、核压力容器用非合金钢、碳素弹簧钢等。
（3）按用途分类
①碳素结构钢：碳的质量分数一般都小于0.7％，主要用于制造各种机械零 件和金属结构。
②非合金工具钢（碳素工具钢）：碳的质量分数一般都大于0.7％，主要用 于制造各种刀具、量具和模具。
其次：按专业分类，可分为锅炉用钢、矿用钢、钢轨钢、压力容器用钢等； 按脱氧方法分类，可分为沸腾钢、镇静钢、特殊镇静钢。
2.非合金钢牌号的表示方法
钢的名称 牌号表示方法 牌号举例
碳素结构钢 牌号由以下四部分组成：
（1）屈服强度“屈”字汉语拼音首字母Q＋下屈 服强度最低值；
（2）钢的质量等级符号A、B、C、D（从左到右 质量依次提高）；
（3）脱氧方法符号：F（沸腾钢）、Z（镇静 钢）、TZ（特殊镇静钢），“Z”和“TZ”可省 略；
（4）牌号尾可加产品用途、特性和工艺方法表示 符号（必要时） Q195
Q215B
Q235AF
Q275B
Q275D
钢的名称 牌号表示方法 牌号举例
优质碳素结 构钢 牌号由以下五部分组成：
（1）两位数字表示平均碳的质量分数的万分数；
（2）如果锰的质量分数较高，则在两位数字后面 加“Mn”（必要时）；
（3）如果为高级优质钢、特级优质钢，则分别在 钢号后加“A”“E”，优质钢不用标注；
（4）如果是沸腾钢，则在数字后面加“F”（必 要时）；
（5）牌号尾可加产品用途、特性和工艺方法表示 符号（必要时） 45
08F
40Mn
50A
钢的名称 牌号表示方法 牌号举例
非合金工具 钢 牌号由以下四部分组成：
（1）“碳”字汉语拼音首字母“T”；
（2）阿拉伯数字表示钢中平均碳的质量分数的千 分数；
（3）如果锰的质量分数较高，则在两位数字后面 加上“Mn”（必要时）；
（4）如果是高级优质非合金工具钢，则在钢的牌 号后面加“A”，优质钢不用标注 T7
T10
T8Mn
T12A
钢的名称 牌号表示方法 牌号举例
易切削钢 牌号由以下三部分组成：
（1）易切削钢表示符号“Y”；
（2）两位数字表示平均碳的质量分数的万分数；
（3）易切削元素符号，如含锰、钙、铅等元素， 分别以“Mn”“Ca”“Pb”表示 Y12
Y40Mn
Y08Pb
铸造碳钢 牌号由以下四部分组成：
（1）“铸钢”汉语拼音首字母“ZG”；
（2）第一组数字表示下屈服强度最低值；
（3）第二组数字表示抗拉强度最低值；
（4）两组数字间用“-”隔开 ZG200-400
ZG270-500
ZG340-640
　3.常用非合金钢的性能和用途
（1）碳素结构钢：碳素结构钢属于普通质量非合金钢，碳素结构钢通常轧 制成板材或各种型材。钢中有害杂质含量相对较多，冶炼容易，价廉，力学性能 也能满足一般工程结构、普通机械零件的要求，是各类钢中用量最大的一类。
（2）优质碳素结构钢：优质碳素结构钢属于优质非合金钢，钢中的有害杂 质硫、磷的质量分数较低，质量较好。大多数用于制造机械零件，可以进行热处 理以改善和提高其力学性能。
（3）非合金工具钢：特殊质量非合金钢中应用最多的是非合金工具钢，它 用于制造刃具、量具、模具及其他工具。这些工具都要求高硬度和高耐磨性，因 此非合金工具钢中碳的质量分数都在0.7％以上，属于高碳钢，有害杂质元素 （S、P） 含量较少，属于优质钢和高级优质钢。
（4）其他专用优质非合金钢：在优质碳素结构钢的基础上还发展出一些专 门用途的钢，如锅炉用钢、钢轨钢、易切削钢、工程用铸造碳钢和桥梁用钢等。
①锅炉用钢要求化学成分均匀，经过冷态变形后在长时间放置和使用过程中 仍能保证良好的韧性。常用的锅炉用钢有 20G 钢、22G 钢、16MnG 钢等。
②易切削钢是指在钢中加入较高含量的硫、铅、锡、钙等易切削元素，以改 善其切削加工性能的钢。这种钢在高速切削条件下既能减小对刀具的磨损，又能 保证切削后零件的表面质量。易切削钢主要用于制造受力较小，不太重要且大批 生产的标准件，如螺母、螺钉、垫片、垫圈、计算机和仪表中的零件；此外，还 用于制造炮弹的弹头、弹壳等，以便在爆炸时碎裂成更多的弹片。常用的易切削 钢有Y12钢、Y20 钢、Y35 钢和Y40Mn钢等。
③工程用铸造碳钢：当零件的形状较复杂，强度要求较高，采用铸铁又不能 满足要求时就往往选用一般工程用铸造碳钢，其碳的质量分数为0.20％～0.60 ％，如果碳的质量分数过高，则塑性、韧性会变差，铸造时会产生裂纹。此类钢 广泛用于制造重型机械的零件，如水压机横梁、轧钢机机架等。如 ZG200-400 常用于制造电动机机座、截止阀阀体、变速器壳体等；ZG340-640 常用于制造 力学性能要求较高的大型齿轮、大型飞轮、火车车轮及车钩等。
二、合金钢（掌握）
为了改善钢的性能或使之具有特殊性能，在炼钢时特意加入其他合金元素。 含有一种或多种有意添加的合金元素的钢称为合金钢。常用的合金元素有硅 （Si）、锰（Mn）、 铬（Cr）、镍（Ni）、钨（W）、 钒（V）、钼（Mo）、 铅（Pb）、钛（Ti）和稀土元素等。合金元素是通过与钢中的铁和碳发生作用， 以及合金元素之间的相互作用，从而影响钢的组织和改善钢的热处理性能等，以 满足各种使用性能要求。
1.低合金钢与合金钢的分类
（1）低合金钢的分类
①按主要质量等级分类：普通质量低合金钢：生产过程中不需要特别控 制质量要求，作一般用途的低合金钢，包括一般用途低合金结构钢、低合 金钢筋钢等。优质低合金钢： 除普通质量低合金钢和特殊质量低合金钢以 外的低合金钢，包括可焊接低合金高强度结构钢、低合金耐候钢、汽车用 低合金钢等。特殊质量低合金钢：生产过程中需要特别严格控制质量和性 能（特别是严格控制硫、磷等杂质的含量和纯洁度）的低合金钢，包括核 能用低合金钢、低温用低合金钢等。
②按主要性能或使用特性分类：低合金钢按主要性能或使用特性可分为可焊 接低合金高强度结构钢、低合金耐候钢、低合金钢筋用钢、铁道用低合金钢、矿 用低合金钢和其他低合金钢等。
（2）合金钢的分类
①按主要质量等级分类：优质合金钢：生产过程中需要特别控制质量和性 能，但生产控制和质量要求不如特殊质量合金钢严格的合金钢，包括一般工程结 构用合金钢、合金钢筋钢、耐磨钢和硅锰弹簧钢等。特殊质量合金钢：生产过程 中需要特别严格控制质量和性能的钢，包括压力容器用钢、合金结构钢、合金弹 簧钢、不锈钢、耐热钢、合金工具钢、高速工具钢、经热处理的合金钢筋钢、轴 承钢、无磁钢及永磁钢等。
②按主要性能或使用特性分类：工程结构用合金钢，如一般工程结构用合金 钢、合金钢筋钢、高锰耐磨钢等。机械结构用合金钢，如调质处理合金结构钢、 表面硬化合金结构钢、合金弹簧钢等。轴承钢，如高碳铬轴承钢和不锈轴承钢 等。工具钢，包括合金工具钢和高速工具钢。不锈、耐蚀和耐热钢，如不锈钢、 抗氧化钢和热强钢。特殊物理性能钢，如软磁钢、永磁钢和无磁钢等。其他合金 钢，如焊接用合金钢等。
2.低合金钢与合金钢的牌号表示方法
钢的名称 牌号表示方法 牌号举例
低合金高 强度结构 钢 与碳素结构钢牌号表示方法基本相同，由以下四部 分组成：
（1）“屈”字汉语拼音首字母Q＋上屈服强度最 低值；
（2）质量等级符号B、C、D、E、F（从左到右质 量依次提高）；
（3）如表示耐候钢时数字后加“NHC”，锅炉用 钢数字后加“G”等；
（4）牌号尾可加产品用途、特性和工艺方法表示 符号（必要时） Q355NHC
Q390G
Q460C
Q690M
钢的名称 牌号表示方法 牌号举例
合金结构 钢 牌号由以下四部分组成：
（1）两位数字表示平均碳的质量分数的万分数；
（2）元素符号（主要合金元素）＋数字（合金元 素质量分数的百分数。当合金元素平均质量分数 ＜1.5％时，元素符号后面不标数字；当合金元素 平均质量分数为1.50％～2.49％时，在该元素符号 后标“2”；当合金元素平均质量分数为2.50％～ 3.49％时，在该元素符号后标“3”；以此类 推）；
（3）如果为高级优质钢、特级优质钢，则分别在 钢号后加“A”“E”，优质钢不用标注；
（4）牌号尾可加产品用途、特性或工艺方法表示 符号（必要时） 20MnVB
40MnB
35SiMn
37SiMn2MoVA
钢的名称 牌号表示方法 牌号举例
合金工具 钢 与合金结构钢牌号基本相同，由以下两部分组成：
（1）当wC＜1％时，牌号前的一位数表示钢中平 均碳的质量分数的千分数；当wC≥1％时，不标出 表示碳的质量分数的数字；
（2）元素符号（主要合金元素）＋数字，表示方 法同合金结构钢第二部分 9SiCr
9Mn2V
CrWMn
5CrNiMo
高速工具 钢 与合金结构钢牌号表示方法基本相同，但高速工具 钢的牌号头部不标出表示碳的质量分数的数值 W18Cr4V
W6Mo5Cr4V2
钢的名称 牌号表示方法 牌号举例
轴承钢 轴承钢在钢号前统一冠以“G”，不同轴承钢牌号 表示方法不同：
（1）高碳铬轴承钢不标碳的质量分数，平均铬的 质量分数用千分数表示，其余元素表示方法同合金 结构钢第二部分；
（2）高级优质渗碳轴承钢，在牌号尾部加 “A”；
（3）高碳铬不锈轴承钢和高温轴承钢的牌号表示 方法同不锈钢和耐热钢 GCr15
G20CrMnMoA
G95Cr18
G80Cr4Mo4V
不锈钢与 耐
热钢 牌号表示方法与合金结构钢基本相同，只是当 wC≥0.04％时，推荐取两位小数；在wC≤ 0.030％ 时，推荐取3位小数 06Cr19Ni10
022Cr18Ni10N
15CrMoV
3.常用低合金钢与合金钢的性能和用途
（1）常用低合金钢的性能和用途
低合金高强度结构钢：低合金高强度结构钢是在碳的质量分数小于0.2％的 碳素结构钢的基础上，加入以锰为主，以钒、钛、铝、铌等元素为辅的钢。它与 碳素结构钢相比具有较高的强度和韧性，同时具有良好的焊接性、 冷热压力加 工性能和耐蚀性，且价格与非合金钢接近。在某些情况下，用低合金高强度结构 钢代替碳素结构钢可大大减轻零件或构件的质量。多轧制成板材、型材及无缝钢 管等，广泛用于桥梁、船舶、车辆、锅炉、工程机械及重要的建筑结构中。如果 是专用结构钢，一般在低合金高强度结构钢牌号表示方法的基础上附加钢产品的 用途符号，如Q390G 表示锅炉用钢等。
低合金耐候钢：低合金耐候钢是通过添加少量的铜、铬、钼等元素，使金属 表面形成保护层，以提高耐大气腐蚀能力的钢，又称耐大气腐蚀钢。我国目前使 用的耐候钢主要可分为焊接耐候钢和高耐候钢。焊接耐候钢牌号加后缀 “NH”， 如 Q355NHC、Q460NHC；高耐候钢牌号加后缀“GNH”， 如 Q295GNHL、Q355GNHL。例如，通信电力塔、石油井架等常用焊接耐候钢制 造，集装箱、铁道车辆等常用高耐候钢制造。
低合金专业用钢：为了满足某些行业的特殊要求，通过对低合金高强度结构 钢的化学成分、加工工艺及性能作相应调整和补充，就可得到门类众多的低合金 专业用钢。例如，汽车用低合金钢，用于制造汽车大梁、托架、车壳等结构件； 低合金钢筋钢用于制造建筑钢筋；铁道用低合金钢用于制造轻轨和重轨等。
（2）常用合金钢的性能和用途
1）工程结构用合金钢：工程结构用合金钢包括一般工程用合金钢、压力容 器用合金钢、合金钢筋钢、高锰耐磨合金钢等。
以高锰耐磨合金钢为例。常用的高锰耐磨合金钢有 ZGMn13-1、ZGMn13- 2、ZGMn13-3、ZGMn13-4等，属于高碳（wC＝1.0％～1.3％）、高锰（wMn＝ 11％～14％）钢，为使高锰钢获得单相组织，必须进行水韧处理（加热到 1 000～1 100 ℃，保持一定时间，然后水冷，得到单相奥氏体的工艺）。高锰耐磨合金钢在一般工作条件下使用时并不耐磨，只有在巨大压力和强烈冲击载荷作用下能发生硬化，表面硬度达到52～56HRC， 耐磨性在高压应力作用下极佳，比非合金钢高十几倍，因此适用于制造坦克履带、铁路道岔及挖掘机铲齿等，此 外，这类钢极易加工硬化，切削加工困难，因此高锰耐磨合金钢大多采用铸造成 形，然后进行热处理。
2）机械制造用合金结构钢：机械制造用合金结构钢按用途和热处理特点可 以分为合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢和超高强度钢等。
①合金渗碳钢：有许多机械零件是在高速、重载、较强烈的冲击和磨损条件 下工作的，如汽车、拖拉机的变速齿轮、十字轴及内燃机的凸轮和活塞销等，要 求零件的表面具有高硬度、高耐磨性，而心部有足够的韧性，为了满足这样的性 能要求，可采用合金渗碳钢。合金渗碳钢中碳的质量分数一般为0.11％～0.25 ％，加入的主要合金元素是铬、镍、锰、硼等，还加入少量的钒、钛等元素。经 过“渗碳＋淬火＋低温回火”热处理后，达到表面高硬度、高耐磨性和心部足够 韧性的要求。制造汽车变速齿轮所用的 20CrMnTi 是最常用的一种合金渗碳钢。
②合金调质钢：一般指经过调质处理（淬火＋高温回火）后使用的合金结构 钢，具有高强度和高韧性相结合的良好的综合力学性能。合金调质钢中碳的质量 分数为0.25％～0.50％，加入的主要合金元素为锰、铬、硅、镍、硼等，还加入 少量的钼、钨、钒、钛等元素。合金调质钢主要用于制造在重载荷、受冲击条件 下工作的零件，如机床主轴、汽车后桥半轴及连杆等。40Cr钢是合金调质钢中常 用的一种，其强度比40钢高20％，并有良好的韧性。
③合金弹簧钢：用于制造各种弹簧的专用合金结构钢。弹簧是各种机器和仪 表中的重要零件，它在工作时产生弹性变形，起缓冲和吸收振动的作用，并可利 用其储存能量，使机件完成规定动作。弹簧一般在动载荷下工作，因此要求合金 弹簧钢具有高的弹性极限、高疲劳强度、足够的塑性和韧性、 良好的表面质 量。合金弹簧钢根据热处理工艺不同可分为冷成形弹簧钢和热成形弹簧钢。合金 弹簧钢中碳的质量分数一般为0.45％～0.75％，加入的主要合金元素有锰、硅、 铬等，有些弹簧钢还加入钼、钨、钒等元素。合金弹簧钢经淬火后进行中温回火 处理。
④超高强度钢：在合金调质钢的基础上加入多种合金元素进行复合强化， ReL＞1 370 MPa， Rm＞1 500 MPa的特殊质量合金结构钢，具有很高的强度，适 用于航空工业。例如，35Si2MnMoVA钢的抗拉强度可达1 700 MPa， 用于制造 飞机起落架、机翼、火箭发动机壳等；40SiMnCrWMoRE钢在300～500 ℃时仍 能保持高强度、抗氧化性和抗热疲劳性，用于制造超音速飞机机体构件等。
3）轴承钢
轴承钢是指主要用于制造各种滚动轴承的滚动体和内外圈的专用钢，还可用 于制造刃具、冷冲模具、量具及性能要求与滚动轴承相似的零件。这些零件要求 具有均匀的组织、高硬度、高耐磨性、高的弹性极限和接触疲劳强度，以及足够 的韧性和一定的耐蚀性。在此主要介绍应用范围最广的高碳铬轴承钢。高碳铬轴 承钢属于特殊质量合金钢，wC＝0.95％～1.15％，主加元素铬的质量分数为 0.40％～1.65％，目的在于增加钢的淬透性和耐磨性。对于大型轴承用钢，还可 加入锰、硅、钼、钒等合金元素，以提高淬透性，进一步强化性能。最常用的高 碳铬轴承钢是GCr15 和 GCr15SiMn。
4）合金工具钢和高速工具钢
合金工具钢和高速工具钢是在非合金工具钢的基础上，为改善其性能，再加 入适量的合金元素的钢。这两类钢比非合金工具钢具有更高的硬度、耐磨性、热 硬性，更好的淬透性和回火稳定性等，因而可以制造截面大、形状复杂、性能要 求高的工具。合金工具钢和高速工具钢都属于特殊质量合金钢。
类别 牌号举例 特性 用途
制造刃 具、量具 和冷作模 具用合
金工具钢 9SiCr wC＝0.75％～1.5％，主加 元素为铬、硅、锰、钨、 钒等，具有高硬度、高耐 磨性、高淬透性、高的尺 寸稳定性和足够的韧性。 常用的热处理方法是球化 退火、淬火＋低温回火 用于制造形状复杂、尺 寸较大、切削用量较大 的刀具，如车刀、刨 刀、钻头和铰刀；制造 测量工具，如游标卡 尺、千分尺、塞规、量 规等；还可用于制造冷 冲模、冷压模
CrMn
CrWMn
Cr12MoV
类别 牌号举例 特性 用途
高速工具钢 W18Cr4V wC＝0.7％～1.65％，主加 元素为铬、钨、钼、钒、 钴等，具有高热硬性（热 硬性高达600℃） 、高硬 度、高耐磨性和高强度 用于制造切削速度较高 的刃具（如车刀、钻头 等）和形状复杂、负载 较大的成形刀具（如铣 刀、拉刀等）。还可用 于制造冷冲模、冷挤压 模及某些耐磨零件
W6Mo5Cr4V2
类别 牌号举例 特性 用途
热作模具 用合金
工具钢 5CrNiMo wC＝0.3％～0.6％，主加 元素为Cr、Mn、Ni、Mo、 W、V等。高温下强度、韧 性高，耐磨性、抗热疲劳 性和导热性好 用于制造使金属在高温 下成形的模具，如热锻 模、压铸模等。 5CrNiMo钢用于制造大 锻模， 小锻模可用 5CrMnMo钢代替
3Cr2W8V
5）不锈钢与耐热钢
不锈钢与耐热钢为具有特殊化学性能的特殊性能钢，属于特殊质量合金钢。
①不锈钢：以不锈、耐蚀为主要特征，且wC≤1.2％，wCr≥10.5％，在腐蚀 性介质中具有高的抗腐蚀能力的钢，又称不锈耐酸钢。按使用时的组织特征可分 为奥氏体型、铁素体型、马氏体型、奥氏体-铁素体型和沉淀硬化型五类，按化 学成分可分为铬不锈钢、铬镍不锈钢等。
②耐热钢：耐热性是高温抗氧化性和高温强度（热强性）的总称，耐热钢通 常分为抗氧化钢和热强钢。抗氧化钢又称不起皮钢，其特点是高温下有较好的抗 氧化能力并有一定强度，主要用于制造长期在高温下工作的零件，如各种加热炉 底板渗碳箱等。常用的抗氧化钢有40Cr9Si2、06Cr13Al、26Cr18Mn12Si2N等。 热强钢的特点是在高温下有良好的抗氧化能力并具有较高的高温强度。常用的热 强钢有15CrMo、40Cr14Ni14W2Mo。前者是典型的锅炉用钢，可以制造长期在 300～500 ℃下工作的零件；后者可以制造在600 ℃以下工作的零件，如汽轮机叶 片、大型发电机排气阀等。在耐热钢中加入合金元素铬、硅、铝等可提高其高温 抗氧化性，加入合金元素钨、钼、钒等可提高其高温强度。
类型 牌号举例 特性 用途
铬不锈钢
（马氏体 型、
铁素体型） 12Cr13、20Cr13
（旧牌号1Cr13、 2Cr13） 好的耐蚀性和切 削加工性能 用于制造汽轮机叶片、 水压机阀、内燃机车水 泵轴等
30Cr13、40Cr13
（旧牌号3Cr13、 4Cr13） 硬度较高、耐 磨、耐蚀 用于制造刃具、量具、 弹簧、医疗器械及在弱 腐蚀条件下工作且要求 高强度的耐蚀零件
10Cr17、 022Cr30Mo2
（旧牌号1Cr17、 00Cr30Mo2） 良好的高温抗氧 化性和耐蚀性， 但力学性能比马 氏体差 用于建筑装潢、家用电 器、家庭用具等
类型 牌号举例 特性 用途
铬镍不锈钢
（奥氏体 型） 12Cr18Ni9
（旧牌号 1Cr18Ni9） wC≤0.15％，平 均wCr＝18％， wNi＝8％～11 ％，习惯上称为 18-8型不锈钢， 抗腐蚀能力强、 塑性较好 用于制造酸槽、管道、 吸收塔等
06Cr18Ni11Nb
（旧牌号 0Cr18Ni11Nb） 用于制造抗磁仪表、原 子能工业用设备、化工 部件等
三、铸铁（理解）
铸铁是碳的质量分数大于2.11％，并含有硅、 锰、硫、磷等杂质元素的铁 碳合金。工业中实际使用的铸铁中碳的质量分数一般为2.5％～4％，Si、Mn、 S、P等杂质的含量也比非合金钢多。
铸铁具有良好的铸造性能、切削加工性能、耐磨性及减振性，经合金化处理 后具有良好的耐热性和耐蚀性等，生产简单，价格低廉。
根据碳在铸铁中的存在形式，铸铁可分为白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁、球 墨铸铁及蠕墨铸铁。
1.灰铸铁：灰铸铁断口呈暗灰色，故称灰铸铁。灰铸铁实质上是在非合金 钢的基体上分布着一些片状石墨。 ①碳存在的形态：片状石墨。②性能特点： 灰铸铁的抗拉强度和塑性低；铸造性能、切削加工性能、减摩性和减振性良好。 ③应用场合：灰铸铁广泛用于制造各种承受压力和要求具有减振性的床身、机 架、结构复杂的箱体、壳体和经受摩擦的导轨、缸体等。④牌号：以“HT”加 数字表示，其中“HT”是“灰”和“铁”的汉语拼音首字母，数字表示其最低 抗拉强度 。如HT150表示最低抗拉强度为150 MPa的灰铸铁。
2.可锻铸铁：可锻铸铁是将一定成分的白口铸铁经过退火处理，使渗碳体 分解，形成团絮状石墨的铸铁。①碳存在的形态：团絮状石墨。②性能特点：与 灰铸铁相比，可锻铸铁不仅有较高的强度，而且有较好的塑性和韧性，并由此得 名“可锻”，但实际上并不可锻。③应用场合：在球墨铸铁出现之前，可锻铸铁 曾是铸铁中性能最好的，广泛用于制造汽车、拖拉机的前后轮壳、管道的弯头、 三通等形状复杂、尺寸不大、强度和韧性要求较高的零件。④牌号：牌号用 KTH（Z）（可铁）＋数字（最低抗拉强度）-数字（断后伸长率）表示；H：黑 心可锻铸铁，Z：珠光体可锻铸铁。如KTH330-08表示黑心可锻铸铁，其最低抗 拉强度为 330 MPa，断后伸长率为 8％ 。
3.球墨铸铁：球墨铸铁是指石墨以球状形式存在的铸铁。球墨铸铁的获得 是在浇注前往铁水中加入适量的球化剂和孕育剂（即球化处理），浇注后可使石 墨呈球状分布。①碳存在的形态：球状石墨。②性能特点：球墨铸铁的力学性能 比灰铸铁和可锻铸铁都高，其抗拉强度、塑性、韧性与相应基体组织的铸钢相 近。③应用场合：球墨铸铁兼有铸铁和钢的优点，因而得到广泛应用。它可以用 于代替碳钢、合金钢、可锻铸铁等材料，制成受力复杂，强度、硬度、韧性和耐 磨性要求较高的零件，如柴油机曲轴、减速器齿轮以及轧钢机轧辊等。④牌号： 牌号由“QT”加两组数字组成。“QT”分别是“球”与“铁”的汉语拼音首字 母，两组数字分别表示最低抗拉强度和断后伸长率。如QT400-15表示球墨铸铁 的最低抗拉强度为400 MPa，断后伸长率为15％。
4.蠕墨铸铁：是20 世纪 60年代开发的一种新型铸铁材料。它是向高铁、低 硫、低磷的铁水中加入蠕化剂，经蠕化处理后获得的高强度铸铁。①碳存在的形 态：蠕虫状石墨。②性能特点：它的铸造性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间，力学 性能仅次于球墨铸铁，且耐热疲劳性较好，故应用越来越广泛。③应用场合：由 于蠕墨铸铁的耐热疲劳性较好，所以常用于铸造汽车排气管、刹车盘、发动机缸 体等。④牌号：它的牌号用“RuT”加数字表示。其中“RuT”表示“蠕铁”， 数字表示最低抗拉强度。
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。根据加热和冷却方法不同，工业生产中常用的 热处理工艺可大致分为：
整体热处理，即退火、正火、淬火、回火，俗称“四把火”；
表面热处理，包括表面淬火和回火、物理气相沉积等；
化学热处理，包括渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗金属等。
一、钢的正火、退火、淬火、回火（理解）
1.退火
（1）概念：将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理 工艺。
（2）目的：降低硬度，以利于切削加工；提高塑性和韧性，以利于冷变形 加工；改善钢的性能或为以后热处理做好组织准备；消除钢中的残余内应力，防 止变形和开裂。
（3）适应范围：所有钢材。
2.正火
（1）概念：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。它比退火的冷却速度快。钢在正火后的强度、硬度高于退火，而且操作简 便，生产周期短，成本低，在可能的条件下宜用正火代替退火。
（2）目的：细化组织，用于低碳钢时可提高硬度，改善切削加工性能；用 于中碳钢和性能要求不高的零件时可代替调质处理；用于高碳钢时可消除网状碳 化物，为球化退火做组织准备。
（3）适应范围：只适用于非合金钢及合金元素含量不高的合金钢。
3.淬火
（1）概念：将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后快速冷却的热处理 工艺。
（2）目的：提高钢的强度、硬度和耐磨性（强化钢材）。钢在淬火后，必 须配以适当的回火，才能获得理想的力学性能。
（3）冷却介质：最常见的有水、盐水和矿物油。
（4）淬火工艺的两个重要概念
①淬硬性：是指钢经淬火后能达到的最高硬度，主要取决于钢中的碳含量， 碳含量愈高，获得的硬度愈高。
②淬透性：是指钢经淬火后获得淬硬层深度的能力，淬透性愈好，淬硬层愈 厚。淬透性主要取决于钢的化学成分和淬火冷却方式。
一般来说，含碳量相同的碳素钢与合金钢的淬硬性基本相同，而合金钢的淬 透性高于碳素钢。
4.回火
（1）概念：将淬火钢重新加热到低于727 ℃的某一温度，保温一定时间， 然后空冷到室温的热处理工艺。淬火钢必须及时回火，回火是热处理工艺的最后 一道工序。
（2）目的：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 所需要的性能。
（3）种类：按回火温度范围，可将回火分为低温回火、中温回火、高温回 火三种。
低温回火（150～250 ℃）目的是降低淬火内应力，提高韧性，并保持高硬 度和耐磨性。低温回火主要用于刀具、量具、滚动轴承、冷冲模和要求硬而耐磨 的零件。
中温回火（350～500 ℃）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。中温回火主要用于弹性零件（如弹簧、发条）和热锻模具等。
高温回火（500～650 ℃）目的是获得足够的强度与韧性，较好的综合力学 性能。生产中把淬火和高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理广泛用 于螺栓、连杆、齿轮、曲轴等重要的结构零件。
二、钢的表面热处理与应用（理解）
1.表面热处理
表面热处理是为了改变工件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工 艺。表面淬火是最常用的表面热处理，它是通过快速加热的方式使工件表面迅速 奥氏体化，而心部保持不变，并随之快速冷却，只让表面硬化的淬火工艺。根据 加热方法不同，表面淬火可分为火焰淬火和感应加热淬火等。
（1）火焰淬火是指用氧-乙炔或其他可燃气体燃烧的火焰快速加热工件表 面，并随后快速冷却的淬火工艺。这种淬火适用于碳钢和合金结构钢，也适用于 局部磨损的工件，如轴、齿轮、轨道及特大件。但火焰淬火容易过热，淬火效果 不稳定。
（2）感应加热淬火是把工件放在感应器（变磁场）中，依靠工件表面产生 的感应电流，使工件表面瞬时升到淬火温度，并立即喷水冷却，使之获得淬硬的 表层的热处理工艺。这种处理异常迅速（几秒或几十秒），而且硬度高，氧化变 形小，容易机械化、自动化，适合大批量生产，如齿面淬火。
2.化学热处理
将工件置于适当的活泼介质中加热、保温，使一种或几种元素渗入工件表 层，以改变其表面层的化学成分、组织和性能的热处理工艺。化学热处理工艺种 类较多，一般根据渗入钢件表面元素来命名；渗碳、氮化、碳氮共渗是比较常用 的化学热处理方法。
（1）渗碳是把低碳钢工件放在渗碳介质（固体、液体和气体）中，加热到 一定温度（一般为930 ℃左右），保温足够长的时间，使表面层的碳浓度升高的 一种热处理工艺。渗碳工艺通常用于低碳钢或合金渗碳钢（20CrMnTi），主要 用于“表硬心韧”且具有高疲劳强度的工件，如齿轮、活塞销、轴类零件等，但 渗碳时间长，渗碳层很薄。
（2）氮化是向钢的表面渗氮以提高表层氮浓度的热处理过程。常用的氮化 方法是把氮气通入一定温度（一般为500～560 ℃）的密封炉中，氮气分解产生活 性氮原子渗入工件表面。氮化后的工件硬度高（可达1 000～1 200 HV），耐磨 性好，氧化变形小，并能耐热、耐腐蚀、耐疲劳等，但工艺时间长。常用的氮化 钢是38CrMoAl（合金调质钢）。
化学热处理已从单元素渗发展到多元素复合渗，使工件具有综合的优良 性能。
非铁金属是指除钢铁材料以外的其他金属材料，如铝、镁、铜、锌、铬、钛 等金属及其合金。
一、铝合金（识记）
1.纯铝是一种银白色的金属，它具有下列特性：
①质轻、密度较小，是轻金属之一，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耐大气腐蚀性能好。
④塑性好，易于通过各种压力加工制成多种型材与制品。但强度、硬度较 低，故工业上常通过合金化提高其强度，用作结构材料。
纯铝分为高纯度铝和工业纯铝。高纯度铝又称化学纯铝，其纯度可达 99.99％，主要用于科学研究和某些特殊用途。工业纯铝的纯度不及高纯度 铝，其常见杂质为铁和硅。这类铝主要用于制造管、棒、线等型材及作为 配制铝合金的原料。
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、导热性好等特点。铝合金根据成分及 生产工艺特点可分为变形铝合金和铸造铝合金。
（1）变形铝合金按其主要性能和用途分为防锈铝（代号LF）、硬铝（代号 LY）、超硬铝（代号LC）和锻铝（代号LD）。
防锈铝是铝-锰或铝-镁系合金。特性：强度高于纯铝，并有良好的塑性和较 好的耐蚀性。用途：制造耐蚀性要求高的容器、防锈及受力小的构件，如油箱、 导管及日用器具等。
硬铝是铝-铜-镁系合金。特性：经过适当热处理后，强度、硬度显著提高， 但耐蚀性不如纯铝。用途：制造飞机零部件及仪表零件。
超硬铝是铝-铜-镁-锌系合金。特性：经过适当热处理后，强度、硬度 较高，是铝合金中强度最高的。用途：制造飞机上受力较大的结构件，如 飞机大梁。
锻铝是铝-铜-镁-硅系合金。特性：力学性能与硬铝相近，但具有较好的锻 造性能。用途：制造航空仪表工业中形状复杂、要求强度高的锻件。
（2）铸造铝合金是指具有较好的铸造性能，宜于用铸造工艺生产铸件的铝 合金。特性：具有优良的铸造性能，耐蚀性好。用途：制造质轻、耐蚀、形状复 杂的零件，如活塞、仪表外壳、发动机缸体等。
二、铜合金（识记）
1.纯铜是玫瑰红色，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。它具有良好的导电性、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。工业上使用的纯铜，其铜的质量分数为 99.5％～99.95％。工业纯铜牌号用“T”和数字表示。“T”表示“铜”，数字 表示顺序号。顺序号越大，杂质含量越高。常见牌号有T1、T2、T3、TU0、 TU1、TU2 。
2.铜合金根据主加元素不同可分为黄铜、青铜、白铜。工业上常用的是黄 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。黄铜分为普通黄铜和复杂黄铜。
普通黄铜是铜锌合金。其牌号用“H”（铜）加数字（平均铜的质量分数） 表示。常用牌号有：H80，又称金黄铜，可制作装饰品；H70，又称三七黄铜， 用于制造弹壳、散热器等，故有弹壳黄铜之称；H62，又称四六黄铜，是普通黄 铜中强度最高的一种，具有良好的热塑性、切削加工性能、焊接性和耐蚀性，价 格低廉，主要用于制造弹簧、垫圈、金属网等。
复杂黄铜：在普通黄铜中加入锡、硅、铅等合金元素所组成的铜合金称为复 杂黄铜，对应可分别称为锡黄铜、硅黄铜、铅黄铜等。加入合金元素是为了改善 黄铜的使用性能或工艺性能（耐蚀性、切削加工性能、强度、耐磨性等）。牌号 用“H”加主加元素的化学符号和数字表示，数字分别表示铜与合金元素的质量 分数。例如，HPb59-1表示铅黄铜，平均wCu＝59％，wPb＝1％，其余为锌。铅 黄铜主要用于制造大型轴套、垫圈等，锰黄铜主要用于制造在腐蚀条件下工作的 零件，如气阀、滑阀等。
（2）青铜是铜与锌或镍以外的元素组成的合金，按化学成分不同分为普通 青铜（锡青铜）、特殊青铜（无锡青铜）。
普通青铜耐磨、耐蚀并具有良好的铸造性能，用于制造蜗轮、轴承、弹簧及 工艺品等。牌号用“Q”加主加元素的化学元素符号、质量分数和数字（其他加 入元素的平均质量分数）表示。例如，QSn4-3表示平均锡含量为4％，平均锌含 量为3％，其余为铜的普通青铜。
特殊青铜的力学性能、耐磨性、耐蚀性一般都优于普通青铜，而铸造性能不 及普通青铜。主要用于制造高强度耐磨零件，如轴承、齿轮等。
（3）白铜是铜镍合金，因色白而得名，表面光亮，不易锈蚀，主要用于制 造精密仪器、仪表中的耐蚀零件及电阻器、热电偶等。
三、轴承合金（识记）
制造滑动轴承轴瓦及其内衬的合金称为滑动轴承合金。根据滑动轴承的工作 条件，滑动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。常用的有锡基轴承合金、 铅基轴承合金、铝基轴承合金。
1.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，硬度适中，减摩性好、有足够的塑性、韧性，良好的耐蚀性、导热性，膨胀 系数小。锡基轴承合金的疲劳强度低，同时锡的熔点较低，其工作温度不宜超过 150 ℃。在汽车、拖拉机、汽轮机等机械的高速轴上应用较广。牌号用“Z”和 “Sn”以及主加元素和辅加元素的化学元素符号、名义百分含量的数字表示， 如ZSnSb11Cu6表示平均wSb＝11％、wCu＝6％的锡基轴承合金。
2.铅基轴承合金是以铅（Pb）、锑为基础，加入锡、铜等元素组成的合 金。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，故用于中低速度的中等载荷的轴承。牌号表示方法与锡基轴承合金相同。
3.铝基轴承合金的原料丰富、价格低，导热性好，疲劳强度高，耐热、耐 磨和耐蚀性良好，能承受较大的压力和速度，可替代巴氏合金。铝基轴承合金分 为铝锑镁轴承合金和高锡铝基轴承合金。铝锑镁轴承合金是以铝为基础，加入 4％锑（Sb）和0.3％～0.7％镁（Mg）所组成的合金，仅在低速柴油机等的轴承 上使用。高锡铝基轴承合金是以铝为基础，加入20％锡（Sn）和1％铜所组成的 合金，其应用最广，用于汽车、拖拉机、内燃机车的轴承。
【考法能力拓展】
　下列选项中，属于金属材料工艺性能范畴的是 　　　　。 （　　）
A.韧性 B.疲劳强度 C.导电性 D.焊接性
【参考答案】D
【答题分析】金属材料的工艺性能包括铸造性能、锻造性能、焊接性能和切削加工性能等。韧性和疲 劳强度都属于力学性能的范畴，导电性属于物理性能的范畴。以熟记和理解金属材料的性能分类为切入 点，突破“范畴模糊不清”的难点。
　（2021年真题）合金结构钢若为高级优质钢，则在钢号后面加字母 　　　　。 （　　）
A.A B.G C.Y D.Z
【参考答案】A
【答题分析】合金结构钢的牌号由以下四部分组成：
（1）两位数字表示平均碳的质量分数的万分数；
（2）元素符号（主要合金元素）＋数字（合金元素质量分数的百分数。当合金元素平均质量分数 ＜ 1.5％时，元素符号后面不标数字；当合金元素平均质量分数为1.50％～2.49％时，在该元素符号后标 “2”；当合金元素平均质量分数为2.50％～3.49％时，在该元素符号后标“3”；以此类推）；
（3）如果为高级优质钢、特级优质钢，则分别在钢号后加“A”“E”，优质钢不用标注；
（4）牌号尾可加产品用途、特性或工艺方法表示符号（必要时）。
　 （2022年真题）根据含碳量，下列材料不适合作为工程材料使用的 是 　　　　。 （　　）
A.0.25％ ＜ wC ＜0.6％ B.0.6％ ＜wC ＜2.11％
C.2.11％ ＜ wC ＜ 6.69％ D.wC ＞ 6.69％
【参考答案】D
【答题分析】含碳量0.25％＜wC＜0.6％属于中碳钢，中碳钢具有一定的强度、韧性和塑性，可通过热 处理改善性能，常用于制造机械零件、建筑结构等工程领域。含碳量0.6％＜wC＜2.11％属于高碳钢和一部 分亚共析钢，高碳钢经过适当热处理后，硬度高、耐磨性好，可用于制造刀具、模具、弹簧等工程制品。 含碳量2.11％＜wC＜6.69％属于铸铁范畴，铸铁具有良好的铸造性能、减振性和耐磨性等，广泛用于制造 各种机械零件、管件、机床床身等工程部件。含碳量wC＞6.69％时，材料性能很差，脆性极大，几乎没有 实用价值，不适合作为工程材料使用。
　（2023年真题）齿面硬度为56～62HRC的合金钢齿轮的加工工艺过程为 　　　　。 （　　）
A.齿坯加工→淬火→磨齿→滚齿 B.齿坏加工→淬火→滚齿→磨齿
C.齿坯加工→滚齿→渗碳淬火→磨齿 D.齿坯加工→滚齿→磨齿→淬火
【参考答案】C
【答题分析】合金钢（如20CrMnTi、17CrNiMo6等）为了达到这种高硬度和高耐磨性，通常需要进行 渗碳淬火处理。这种处理会在齿轮表面形成一层高碳层，然后通过淬火获得高硬度（56～62HRC）。先加 工形状，后硬化。在热处理（渗碳淬火）之前，齿轮材料处于软态（调质或正火状态），便于进行切削加 工（如滚齿）。渗碳淬火过程会产生高温和相变，必然导致齿轮产生微小的变形（如翘曲、尺寸变化）。 为了纠正热处理带来的变形，并达到高精度的齿形要求，必须在热处理之后进行磨齿（或珩齿）作为最终 加工工序。因此，标准的工艺路线是：先做齿坯，然后滚齿（切出齿形），接着渗碳淬火（提高硬度）， 最后磨齿（修正变形，提高精度）。
A.静强度 B.刚度 C.疲劳强度 D.耐冲击性能
【参考答案】C
【答题分析】轴类零件在工作时（如旋转、承受交变载荷），其失效形式绝大多数是由疲劳引起的 （如疲劳断裂、表面剥落）。题目中提到的这些表面强化方法，其核心作用机理正是为了提升轴抵抗疲劳 破坏的能力。在工程应用中（如汽车半轴、曲轴），常采用复合强化工艺，从而最大限度地提高轴的疲劳 寿命。
　采用表面强化如滚压、喷丸、碳氮共渗、氮化、高频感应加热淬火等方法，可显 著提高轴的 　　　　。 （　　）
　（2021年真题）变形铝合金按其性能特点可分为防锈铝、硬铝、 　　　　和锻 铝。
【参考答案】超硬铝
【答题分析】铝合金根据成分及生产工艺特点可分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金按其性能 特点可分为防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝。超硬铝通过适当热处理后，强度、硬度较高，是铝合金中强度 最高的，主要用于制造飞机上受力较大的结构件，如飞机大梁。

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