基础理论教材编写格式要求.docx

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基础理论教材编写格式要求

A类初级工

（隶书一号，“A”华文新魏二号）

第一部分机械制图（华文新魏小二）

模块一金属材料的性能（华文新魏四号）

一、五号黑体

1.五号宋体

1）

（1）

第一部分机械制图

第二部分金属材料与热处理

第三部分公差配合与技术测量

第四部分电工与技安

第五部分质量管理

注：

第几部分以考核规范的序号为准。

技能鉴定基础理论考前培训教材格式要求

纸张：

A4

页边距：

上2.5cm下2.5cm左2.5cm右2.5cm

首行缩进：

2字符

行间距：

固定值20磅

A类初级工

第三部分金属材料与热处理

模块一金属材料的性能

一、金属的物理性能

金属材料的物理性能是指金属的密度、比重、熔点、导热性、热膨胀性、磁性和耐磨性等物理特性。

1.密度：

是物体单位体积内所具有的质量。

它的单位是千克/立方米。

1）金属材料在

（1）缓慢加热的条件下

膨胀性：

是指金属材料在加热时体积增大的一种性能。

一般用线膨胀系数来表示金属材料热膨胀性的大小。

在生产实践中，必须考虑金属材料热膨胀性所产生的影响。

7.磁性：

是指金属被磁化或被磁力吸引的性能。

根据这种性能的不同，通常将金属材料分为铁磁材料、顺磁材料和逆磁材料三种。

铁磁材料有铁、钴、镍等，它们在外磁场中能强烈被磁化。

顺磁材料有锰、铬、钨、钼等，它们在外加磁场中只是微弱地被磁化。

逆磁材料有铜、锡、铅、锌等，它们能抗拒或削弱外加磁场对材料本身的磁化作用。

6.耐磨性：

是指金属抵抗磨损的性能，它可以用磨损量来表示。

磨损量愈小，耐磨性愈高。

磨损量可以用试样表层的磨损厚度衡量，也可以根据试样体积或重量的减少来衡量。

二、化学性能

金属的化学性能是指金属材料与周围介质接触时抵抗发生化学或电化学反应的性能。

耐腐蚀性：

指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。

抗氧化性：

指金属材料在高温下，抵抗产生氧化的能力。

三、力学性能

1.强度：

金属材料在静载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。

它的大小用应力来表示。

常用的强度指标是屈服强度和抗拉强度。

1）屈服强度：

是当金属呈现屈服现象时，在实验期间发生塑性变形而力不增加的应力点。

屈服强度分为上屈服强度ReH和下屈服强度ReL。

在金属材料中，一般下屈服强度代表其屈服强度。

2）抗拉强度（Rm）：

材料在断裂前所能承受的最大力。

2.塑性：

材料受力后在断裂之前产生塑性变形的能力。

常用的塑性指标是断后伸长率和断面收缩率。

1）断后伸长率A

是指试样拉断后，标距的伸长量与原始标距之比的百分比。

2）断面收缩率Z

是指试样拉断后，缩颈处面积变化量与原始横截面面面积比值的百分比。

3.硬度：

材料在表面局部体积内抵抗变形、压痕或划痕的能力。

1）布氏硬度

定义：

用一定直径的硬质合金球体，以规定实验力压入试样表面，并保持规定时间后卸除实验力，然后用测量表面压痕直径来计算硬度。

用HBW表示。

曾采用淬火钢球检测布氏硬度，用HBS表示。

2）洛氏硬度

定义：

用金刚石圆锥体或淬火钢球，在一定实验力的作用下，压入试样表面，根据压痕深度来测定材料硬度的一种方法。

为了能用同一硬度计测定从极软到极硬材料的硬度，采用不同的压头和载荷，组成15种不同的洛氏硬度标尺。

其中最常用的是HRA、HRB、HRC三种。

3）维氏硬度（HV）

定义：

用相对面夹角为136°的金刚石正四棱锥体压头，在一定实验力的作用下压入试样表面，测量正方形投影的对角线长度，计算压痕面积，从而求出所受平均压力，作为维氏硬度值。

用HV表示。

4.韧性：

金属材料在断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力为韧性。

通常用冲击值Ak和冲击韧性ak来度量。

ak值越大，则冲击韧性越好。

5.疲劳强度：

金属材料经常受到大小和方向变化的交变载荷，在交变载荷的作用下，材料发生断裂现象，称为疲劳。

金属材料抵抗交变载荷作用而不产生破坏的能力成为疲劳强度。

用R-1来表示。

模块二钢的热处理

一、铁碳合金的基本组织

1.铁素体

1）定义：

碳溶解在α-Fe中形成的间隙固溶体，称为铁素体，用符号F来表示。

2）性能：

碳在a-Fe中的最大溶碳量为0.0218%，铁素体的性能与纯铁相似，即具有良好的塑性和韧性，强度和硬度较低。

2.奥氏体

1）定义：

碳溶解在γ-Fe中形成的间隙固溶体，称为奥氏体，用符号A来表示。

2）性能：

碳在γ-Fe中的最大溶碳量为2.11%。

奥氏体的强度和硬度不高，但具有良好的塑性，是大多数钢在高温进行锻造所要求的组织。

3.渗碳体

1）定义：

渗碳体是含碳量为6.69%的铁与碳的金属化合物，其化学式为Fe3C，或用Cm表示。

2）性能：

渗碳体的熔点为1227℃，硬度很高，塑性很差，伸长率和冲击韧性几乎为零，是一个硬而脆的组织。

在钢中，渗碳体以不同形状和大小的晶体出现于组织中，对钢的力学性能影响很大。

4.珠光体

1）定义：

珠光体是铁素体和渗碳体的混合物，用符号P来表示。

2）性能：

在缓慢冷却条件下，珠光体的含碳量为0.77%。

由于珠光体是由硬的渗碳体和软的铁素体组成的混合物，所以珠光体的力学性能取决于铁素体和渗碳体的性能，大体上是两者性能的平均值，即强度较高，硬度适中，具有一定的塑性。

5.莱氏体

1）定义：

莱氏体是含碳量为4.3%的液态铁碳合金，在1148℃时，从液相中同时结晶出的奥氏体和渗碳体的混合物，用符号Ld来表示。

由于奥氏体在727℃时转变为珠光体，所以在室温下的莱氏体由珠光体和渗碳体组成，称为低温莱氏体，用符号Ld′来表示。

2）性能：

和渗碳体相似，硬度很高，塑性很差。

上述五种基本组织中，铁素体、奥氏体和渗碳体都是单项组织，称为铁碳合金的基本相；珠光体、莱氏体是由基本相混合组成的多相组织。

二、热处理的基本方法

1.退火

将钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺称为退火。

常见的退火方法有完全退火、球化退火和去应力退火等几种。

1）完全退火

目的是降低钢的硬度、细化晶粒、充分消除内应力。

主要用于中碳钢及低、中碳合金结构钢的锻件、铸件、热轧型材等。

2）球化退火

目的是降低钢的硬度、改善切削加工性能，为后续热处理做好组织准备。

主要用于共析钢和过共析钢。

3）去应力退火

目的是消除由于塑性变形、焊接、铸造等形成的残余应力。

主要用于锻造、铸造、焊接及切削加工后（精度要求高）的工件。

2.正火

正火是将钢加热到Ac3或Accm以上30～50℃,保温适当的时间，在空气中冷却的工艺方法。

其目的与退火基本相同，但正火的冷却速度比退火稍快，故正火后的珠光体组织比较细，强度、硬度比退火钢高。

3.淬火

将钢加热到Ac3或Ac1以上某一温度,保温一定时间，以适当速度冷却，获得马氏体或下贝氏体组织的工艺称为淬火。

1）淬透性：

是指在规定条件下，钢在淬火冷却时获得马氏体组织深度的能力。

淬透性好的钢较淬透性差的钢易于整体淬硬,所以更适于制造截面尺寸较大的零件。

钢的淬透性与钢的临界冷却速度有关，临界冷却速度越低，钢的淬透性越好。

2）淬硬性：

是指钢在理想淬火条件下，获得马氏体后所能达到的最高硬度。

它主要取决于钢中含碳量的高低。

低碳钢淬火的最高硬度低，淬硬性差；高碳钢淬火的最高硬度高，淬硬性好。

4.回火

将淬火后的钢，再加热到Ac1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。

1）目的

（1）消除内应力，防止工件在使用过程中的变形和开裂；

（2）获得所需要的力学性能；

（3）稳定组织和尺寸。

2）分类

（1）低温回火：

其性能为高硬度、高耐磨和一定的韧性，主要用于刀具、量具、冷冲压模具及其它要求硬而耐磨的零件；

（2）中温回火：

其性能为高的弹性极限、屈服点和适当的韧性，硬度可达35～50HRC，主要用于弹性零件和热锻模具等；

（3）高温回火：

其性能为良好的综合力学性能，硬度达200～330HBS,生产中常把淬火及高温回火的复合热处理工艺称为调质处理。

主要用于受力构件，如螺栓、连杆、齿轮、曲轴等。

模块三：

金属材料

一、碳素钢

1.定义：

含碳量大于0.0218%小于2.11%，且不含有特意加入合金元素的铁碳合金，称为碳素钢。

2.分类：

1）按钢的含碳量分类

低碳钢C≤0.25%

中碳钢C=0.25%～0.60%

高碳钢C≥0.60%

2）按钢的质量分类

根据钢中的有害元素硫、磷含量多少可分为：

普通钢S≤0.050%P≤0.045%

优质钢S≤0.035%P≤0.035%

高级优质钢S≤0.025%P≤0.025%

3.碳素钢的牌号及性能特点

我国钢材的牌号用化学元素符号、汉语拼音字母和阿拉伯数字相结合的方法来表示。

1）（普通）碳素结构钢：

根据国家标准（GB700-1988）规定，碳素结构钢的牌号由以下四部分组成：

屈服强度字母Q--屈服强度，“屈”字汉语拼音字母字头。

屈服强度数值单位为MPa。

质量等级符号A、B、C、D级，从A到D依次提高。

这类钢杂质和非金属夹杂物较多，但冶炼容易，工艺性能好，适于制造受力不大的机械零件。

2）优质碳素结构钢

优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，两位数字表示该钢的平均含碳量的万分数。

如45钢表示含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。

08～25钢这类钢的强度、硬度较低，塑性、韧性及焊接性能良好。

30～55钢这类钢具有较高的强度和硬度，其塑性和韧性随含碳量的增加而逐步降低，切削性能良好。

60钢以上的钢这类钢具有高的强度、硬度和弹性，但焊接性能不好，切削性能较差。

3）碳素工具钢

碳素工具钢用于制作刀具、模具和量具。

由于大多数工具都要求高硬度和高耐磨性，故碳素工具钢含碳量均大于0.7%，都是优质或高级优质钢。

碳素工具钢的牌号以汉字“碳”的汉语拼音字母字头“T”及后面的阿拉伯数字表示。

其数字表示该钢的平均含碳量的千分数。

如为高级优质碳素工具钢，则在牌号后面标以字母A。

如T12A表示平均含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢。

二、合金钢

我国合金钢的牌号采用碳含量、合金元素的种类及含量、质量级别来编号。

合金结构钢的牌号采用“两位数字+元素符号（或汉字）+数字”表示。

1.低合金结构钢

由于合金元素的强化作用，这类钢比相同含碳量的碳素结构钢的强度要高得多，且有良好的塑性、韧性、耐磨性和焊接性。

常用牌号Q295、Q460等。

2.合金渗碳钢

合金渗碳钢的含碳量在0.10～0.25%之间，可保证心部有足够的塑性和韧性；加入的合金元素有铬、镍、锰、硅、硼等，以提高钢的淬透性，使零件在热处理后，表层和心部均得到强化；加入钒、钛、钼、钨等，主要是防止在高温下长时间渗碳过程中的晶粒长大。

常用的渗碳钢是20CrMnTi和20Mn2B等。

3.合金调质钢

这类钢的含碳量在0.25～0.50%之间，以保证一定的硬度和韧性；加入铬、锰、硅、镍、硼等元素，提高钢的淬透性，使铁素体强化并提高韧性；加入少量钼、钒、钨、钛等碳化物形成元素，可阻止奥氏体晶粒长大和提高回火稳定性，以进一步改善钢的性能。

常用的调质钢是40Cr、38CrMoAlA。

4.合金弹簧钢

这类钢的含碳量在0.45～0.70%。

加入硅、锰主要是提高钢的淬透性，同时也提高钢的弹性极限，其中硅的作用最为突出；对于重要用途的弹簧钢必须加入铬、钒、钨等，使钢具有更高的淬透性，不易过热，且在高温下保持足够的强度和韧性。

常用的弹簧钢有60Si2Mn、50CrVA。

三、常用不锈钢

常用的不锈钢按化学成分可分为铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰不锈钢等。

根据金相组织特点又可分为奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和铁素体不锈钢等。

1.奥氏体不锈钢：

它是应用最广的不锈钢，其含碳量很低（≤0.15%），含铬量为18%，含镍量为9%，这种不锈钢习惯上称为18-8型不锈钢，属于铬镍不锈钢。

常用的奥氏体不锈钢有1Cr18Ni9、0Cr18Ni9N等。

2.马氏体不锈钢：

这类钢中的含碳量为0.10-1.2%，淬火后能得到马氏体，故称为马氏体不锈钢，属于铬不锈钢。

常用的马氏体不锈钢有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、7Cr13等。

3.铁素体不锈钢：

铁素体不锈钢的碳含量小于0.12%，铬含量为11.5%-30%，属于铬不锈钢。

常用的铁素体不锈钢有1Cr17、00Cr30Mo2等。

四、高温合金

高温合金又称热强合金、耐热合金或超合金，它可在600-1100℃的氧化和燃气腐蚀条件下，承受复杂应力，能长期可靠地工作。

主要用于航空发动机的热端部件，也是航天、能源、交通运输和化学工业的重要材料。

1.高温合金的分类

1）根据合金的基本成型方式或特殊用途，将合金分为变形高温合金、铸造高温合金、焊接用高温合金丝及粉末高温合金。

2）根据合金的基体组成元素，将合金分为铁基合金、镍基合金和钴基合金。

3）根据合金的主要强化特征，将合金分为固溶强化型合金和时效硬化型合金。

2.高温合金牌号的表示方法

1）变形高温合金：

采用“”高“合”汉语拼音的第一个字母“GH”，加四位阿拉伯数字表示。

“GH”后第一位数字表示分类号，即：

1——表示固溶强化型铁基合金；

2——表示时效硬化型铁基合金；

3——表示固溶强化型镍基合金；

4——表示时效硬化型镍基合金；

5——（空）

6——表示钴基合金。

符号“GH”后第二、三、四位数字表示合金的编号。

如：

GH2135为时效硬化型铁基变形高温合金；GH3030为固溶强化型镍基变形高温合金。

2）铸造高温合金

采用汉语拼音字母符号“K”，加三位阿拉伯数字表示。

“K”后第一位数字表示分类号，即：

2——表示时效硬化型铁基合金；

4——表示时效硬化型镍基合金；

6——表示钴基合金。

“K”后第二、三位数字表示合金的编号。

如：

K211为时效硬化型铁基铸造高温合金；K403为固溶强化型镍基铸造高温合金。

3.常用高温合金

1）变形高温合金

（1）变形铁基高温合金

GH1035（GH35）固溶强化型具有良好的热稳定性，冲压性和焊接性，热强度较低，通常用于制造在900℃下工作的涡轮发动机燃烧室零件。

HG2036（GH36）时效硬化型在650℃以下有高的热强性，并且有良好的力学性能、热加工及切削加工性能，在700—750℃的空气中有稳定的抗氧化性能，主要用于工作温度在600—650℃的涡轮盘、承力环、隔热板、紧固件等。

（2）变形镍基高温合金常用的变形镍基高温合金有GH3030、GH3039、GH4033、GH4049。

GH3030（GH30）固溶强化型，具有良好的热稳定性、热疲劳性能，以及良好的冲压性、焊接性，但膨胀系数大，容易引起变形，而且热强度也小，主要制作800℃一下燃烧室连接管、引燃管等和1100℃以下要求抗氧化但承受载荷很小的高温部件。

GH4169（GH169）时效强化型，具有良好的综合性能，抗疲劳、抗氧化、耐腐蚀，良好的加工性、焊接性，组织稳定。

可制造各种盘、环、叶片、轴、紧固件、机匣等航空件。

2）铸造高温合金

K423（K23）含铬量较高，良好的抗氧化性能、较高的热稳定性，用于1000℃以下工作的燃气涡轮空心和实心导向叶片、导向器等。

K4169由变形合金发展而成，在（-273—700℃）内具有较高的强度、塑性、优良的耐腐蚀性，良好的焊接性。

用于制造在650℃以下工作的发动机叶片、机匣等结构件。

五、钛合金

1.钛合金的性能

1）比强度高2）热强度高3）抗蚀性好

4）低温性能好5）化学活性大6）导热系数小、弹性模量小

2.钛合金的牌号及分类

室温下，钛合金有三种基体组织，钛合金也就分为以下三类：

α合金,β合金和（α+β）合金，分别以TA、TB、TC表示。

其合金牌号是在TA、TB、TC后附加顺序号，如TA4、TB2、TC3等。

常用钛合金见下表：

类型

典型牌号

特性

用途

α型钛合金

TA7

1.密度小，室温强度低于其它钛合金，但高温（500℃~600℃）强度高，并且组织稳定，具有很好的耐蚀性和抗氧化性；

2.优良的焊接性能；

3.由于α钛合金的组织全部为α固溶体，故不可处理强化，主要依靠固溶强化，热处理只进行退火。

可作500℃以下长期工作的零件，如压气机盘和叶片等。

β型钛合金

TB1

1.较高的强度，优良的冲压性能；

2.淬火和时效后强化效果显著，Rm可达1300MPa,是目前高强度钛合金的基本类型；

3.密度较大，耐热性差及抗氧化性能低；

4.贵重元素多，冶炼工艺复杂，焊接较困难

全部是β相的钛合金在工业上很少应用。

主要用来制造飞机中使用温度不高但要求高强度的零部件，如弹簧、紧固件及厚截面构件。

α+β型钛合金

TC4

（α+β）钛合金兼有α和β钛合金两者的优点：

1.室温强度较高，有较好的综合力学性能；

2.塑性很好，容易锻造、压延和冲压，但组织稳定性差，焊接性较差；

3.热加工性较好，可通过淬火和时效进行强化，生产工艺也比较简单

应用比较广泛，可作400℃以下长期工作的零件如压气机盘和叶片等，是应用最广泛的钛合金。