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碳素钢普碳钢代表牌号：Q235 性能：塑性好（A≥25%）、焊接性优、强度低（Rm=375-500MP 应用：建筑钢结构、农机机架。优质碳素结构钢低碳钢（C0.55%）：65、55钢 55钢用于弹簧（中温回火）。碳素工具钢代表牌号：T8、T10、T12钢；性能：硬度高（淬火后HRC58-64）、耐磨，但塑性差（A

铝及铝合金工业纯铝：代表牌号：L1、L2、L3；性能：密度2.7g/cm³、导电导热性优（导电率为铜的60%），强度低（Rm=80-100MP 应用：导线、装饰件、铝合金原料。变形铝合金：防锈铝（LF21、LF2）：Al-Mn/Al-Mg系，耐蚀性好，用于油箱、管道；硬铝（LY12）：Al-Cu-Mg系，时效强化后Rm=420MP 超硬铝（LC4）：Al-Zn-Cu-Mg系，强度达680MP 铸造铝合金：代表牌号：ZL102（Al-Si系）、ZL201（Al-Cu系）、ZL301（Al-Mg系）；性能：ZL102铸造流动性好，ZL201高温强度高，ZL301耐蚀性优；应用：ZL102用于发动机缸体，ZL201用于航空零件，ZL301用于舰船配件。

类材料分别是哪种碳钢? 解答：对图1: ωc%=ωP%×0.77%+ωF%×0.02% ωc%=58%×0.77%+42%×0.02%=0.455% ∴该钢为45号钢对图2:ωc%=ωP%×0.77%+ωFe3C%×6.67% ωc%=93%×0.77%+7%×6.67%=1.2% ∴该钢为T12号钢（二）热处理工艺及应用热处理通过“加热-保温-冷却”调控组织，核心工艺如下：退火：加热温度Ac₁/Ac₃+30~50℃，随炉缓冷，组织为粗晶粒P+ 160-180HBS，用于改善切削性、消除内应力（如铸件去应力退火）。正火：加热温度Ac₃/Acm+30~50℃，空冷，组织为细晶粒S+ 用于替代低碳钢退火、消除网状Fe₃CⅡ。淬火：加热温度亚共析钢Ac₃+30~50℃、过共析钢Ac₁+30~50℃，冷却速度>临界冷却速度（Vk），组织为马氏体（M），硬度HRC55+，用于提高硬度耐磨，但需回火消除内应力。回火：淬火后加热至150-650℃保温冷却：低温回火（150-250℃）：M回，HRC58-64，高耐磨（刀具、轴承）；中温回火（350-500℃）：T回，HRC35-45，高弹性（弹簧）；高温回火（500-650℃）：S回，HBS200-330，综合性能好（调质处理，主轴、连杆）。强化机制：固溶强化：合金元素（Si、Mn）溶入基体，提高强度（如Q345钢含Mn， Rel=345MP 弥散强化：第二相颗粒（如Fe₃ 细晶强化：细化晶粒（变质处理、振动结晶），提高强度与韧性。（三）例题2：热处理工艺设计题目：45钢制作的机床主轴，要求整体综合性能好（HB220-240），轴颈耐磨（HRC52-55），设计热处理工艺路线并说明各工序目的。解答：工艺路线：锻造→正火→粗加工→调质处理→半精加工→轴颈表面淬火+ 低温回火→精加工。各工序目的：①锻造：细化晶粒、改善组织，提高力学性能； ②正火：细化组织、改善切削性，为后续加工做准备；③调质处理（840-860℃ 淬火+550-600℃高温回火）：获得回火索氏体（S回），保证整体综合性能（HB220-240）；④轴颈表面淬火（860-880℃感应加热+水冷）：获得马氏体（M），提高轴颈硬度；⑤低温回火（180-200℃）：消除表面淬火内应力，稳定马氏体组织（M回），保证耐磨性（HRC52-55）。确定下列钢件退火方法，并指出退火目的及退火后的组织 (1)ZG270一500的铸造齿轮 (2)锻造过热的60钢锻坯 (3)粗加工前的45钢小轴 (4)具有片状渗碳体的T12钢坯四、成形工艺（一）铸造工艺铸造：将液态合金浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型空腔中，待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法称为铸造液态金属成形工艺，核心优势是适应复杂形状，分为砂型铸造和特种铸造：合金的流动性合金的收缩性，缩孔与缩松

变速箱壳体：ZL104铝合金→压铸（结构：均匀壁厚、通孔设计、圆角R5mm）
→清理→机加工→装配。
（三）材料失效与预防
失效形式：过量变形、断裂（疲劳断裂、脆性断裂）、表面损伤（磨损、腐蚀）；
预防措施：过量变形（提高弹性模量）、断裂（提高疲劳强度）、磨损（提高表面
硬度）、腐蚀（选用耐蚀材料）。
六、高频考点与易错点
（一）核心考点
铁碳相图的关键线、相组织及应用（确定锻造/热处理温度）；
常用钢铁/有色金属材料的牌号、性能及应用；
热处理工艺参数与组织性能的关联(C曲线)；
三大成形工艺的适用场景与缺陷控制；
典型零件选材、热处理及成形工艺设计。
（二）易错点辨析
退火与正火：退火冷速慢、硬度低，正火冷速快、晶粒细；
亚共析钢与过共析钢淬火温度：亚共析钢Ac₃+30~50℃，过共析钢Ac₁+30~50℃；
铸造冒口设计：需设置在最后凝固的厚大部位；
焊接裂纹类型：冷裂纹（焊后冷却）、热裂纹（高温，需控S/P）；
硬度指标适用：HB适用于软材料，HRC适用于硬材料，不可直接对比数值。
（三）例题：材料选型分析
题目：为汽车变速箱重载齿轮（高速、冲击载荷、齿面耐磨）选择材料，设计热处
理工艺并说明理由。
解答：选择20CrMnTi（合金渗碳钢）。
理由：①工况适配：高速重载需齿面高硬耐磨，冲击载荷需心部高韧性，20CrMnTi
含Cr、Mn、Ti，淬透性好，渗碳后可实现“表硬里韧”；②性能保障：渗碳后表
层含碳0.8-1.05%，淬火+低温回火后表面HRC56-62（耐磨），心部低碳马氏
体HRC28-32（韧性αk≥50J/cm²）；③工艺路线：锻造细化晶粒→正火改善切削
性→渗碳→淬火+低温回火，生产效率高、成本适中。热处理工艺路线：下料→
锻造→正火（880-900℃空冷）→粗加工→渗碳（920-940℃保温4-6
（830-850℃油冷）→低温回火（180-200℃保温2-3
六、高频考点与易错点
（一）核心考点
成形工艺结构工艺性：铸造（壁厚均匀、圆角、拔模斜度）、锻造（分模面、斜度）、
冲压（弯曲半径、孔边距）、焊接（焊缝布置、坡口）的设计原则；
合金钢分类及典型牌号：合金结构钢（渗碳/调质/弹簧/轴承钢）、合金工具
钢（刃具/模具/高速钢）的成分特点；
滑动轴承合金：“软基体+硬质点”组织特点及典型牌号的应用场景；
成形工艺细节：铸造浇注系统/冒口设计、模锻分模面选择、冲压拉深系数控制、
焊接工艺参数选择；
典型零件选材与工艺+结构适配：齿轮、主轴、壳体的材料、工艺与结构优化。
（二）易错点辨析
铸造结构工艺性：忽略圆角设计导致裂纹，壁厚不均导致缩孔，需牢记“圆角+均
匀壁厚”核心；
冲压弯曲纤维方向：弯曲线与纤维平行易开裂，需保证夹角≥45°；
焊接焊缝布置：密集交叉焊缝易产生应力集中，间距需≥3倍板厚；
锻造分模面：未选最大截面导致起模困难，需确保分模面与最大截面重合；
滑动轴承合金与滚动轴承钢区别：滑动轴承合金侧重“储油+耐磨”，滚动轴承钢
侧重“高硬度+接触疲劳强度”；
高速钢热处理：需“高温淬火+三次回火”，不可简化，否则残余奥氏体未消除。
本复习资料围绕课程核心逻辑“成分-结构-性能-工艺-应用”展开，强化
常用材料细节与工程例题，覆盖大纲全部重点，兼顾理论深度与实践应用，可用于
备考复习与工程实践参考。

铸铁灰铸铁：代表牌号：HT150、HT200、HT250；性能：片状石墨，减震性好、铸造流动性优，强度低（Rm=150-250MPa）；应用：HT200用于机床床身、减速器箱体，HT250用于发动机缸体。球墨铸铁：代表牌号：QT400-15、QT500-7、QT600-3；性能：球状石墨（加Mg球化剂），强度高（Rm=400-600MPa）、塑性好（A=3-15%）；应用：QT400-15用于汽车底盘，QT500-7用于曲轴、凸轮轴。可锻铸铁：代表牌号：KT300-6、KT350-10；性能：团絮状石墨，塑性好（A=6-10%），适用于薄壁件；应用：KT300-6用于水管接头、农具。蠕墨铸铁：代表牌号：RuT350，RuT500 组织：基体+G蠕虫状性能：介于灰铁与球铁之间；用于汽缸盖、排气管等（二）有色金属材料

铜及铜合金工业纯铜（紫铜）：代表牌号：T1、T2、T3；性能：密度8.9g/cm³、导电导热性优（导电率98%），塑性好（A=35-45%）；应用：导线、电刷、换热器。黄铜（Cu-Zn合金）：代表牌号：H68、H62、H90；性能：H68塑性好（A=40%），H62强度高，H90色泽金黄；应用：H68用于弹壳、散热器，H62用于螺钉、螺母，H90用于奖章。青铜（Cu-Sn/Al/Be合金）：代表牌号：QSn6.5-0.1（锡青铜）、QBe2（铍青铜）；性能：QSn6.5-0.1耐磨，QBe2弹性极限高（σe=1200MPa）；应用：QSn6.5-0.1用于轴承、蜗轮，QBe2用于精密弹簧、航天仪表。

钛及钛合金

滑动轴承合金 •性能要求：①足够强度（承受轴颈压力）；②低摩擦系数（减少轴磨损）； ③良好储油性（软基体磨损后形成油槽）；④顺应性（适应轴颈偏斜）；⑤耐蚀性（抵抗润滑油腐蚀）。（1）足够的抗压强度和抗疲劳性能（2）良好的减摩性（摩擦系数要小）（3）良好的储备润滑油的功能、良好的磨合性（4）良好的导热性和耐蚀性，较小的膨胀系数，防止摩擦升温而咬合（5）良好的工艺性能 •组织特点：“软基体+硬质点”或“硬基体+软质点”，软基体磨损后储存润滑油，硬质点支撑载荷抗磨。 •代表牌号及应用： •锡基轴承合金（巴氏合金）：ZChSnSb11-6（Sn-Sb-Cu系），软基体为α-Sn，硬质点为β'-SnSb和Cu₆Sn₅，耐磨性优、顺应性好，用于高速重载轴承（汽轮机、发动机主轴）； •铅基轴承合金：ZChPbSb16-16-2（Pb-Sb-Sn-Cu系巴氏合金），硬基体为 Pb-Sb固溶体，软质点为Sn颗粒，成本低、承载能力强，用于中低速轴承（机床主轴、电机轴）；•铜基轴承合金：ZCuPb20Sn5（Cu-Pb-Sn系），硬基体为 Cu，软质点为Pb颗粒，强度高、耐蚀性好，用于高速重载轴承（船舶推进轴、柴油机曲轴）； •铝基轴承合金：Al-Sn20Cu（Al-Sn-Cu系），软基体为Al，硬质点为Sn颗粒，轻量化、成本低，用于汽车发动机曲轴轴承。（三）例题1：材料选择分析题目：为汽车变速箱齿轮（高速、重载、受冲击）选择合适材料，并说明理由。解

砂型铸造（占比80%）：

特种铸造：

铸造结构工艺性（零件结构适配铸造的设计原则）

铸件质量对铸件结构的要求

铸造工艺对铸件结构的要求

内在因素：

工艺条件：温度、速度、应力类型

金属的焊接性能：指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度，

焊接工艺与方法

焊接结构工艺性

重载齿轮：20CrMnTi→锻造（结构：对称齿形、圆角R3mm）→正火→粗加工

机床主轴：40Cr→锻造（结构：均匀壁厚、拔模斜度1°）→正火→粗加工→

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