钟表常用材料轻工业钟表研究所经过几百年的发展，钟表用材早已从工匠的锻经过几百年的发展，钟表用材早已从工匠的锻铸的炉边生产变为由最现代化的材料工厂生产，钟表铸的炉边生产变为由最现代化的材料工厂生产，钟表材料仍然是冶金质量最好、品质要求最高的冶金产品材料仍然是冶金质量最好、品质要求最高的冶金产品、而一些特殊材料的供应，则需专门订购。材料应用、而一些特殊材料的供应，则需专门订购。材料应用依然格守着：从来没有奢侈之说，它总能获得超值的依然格守着：从来没有奢侈之说，它总能获得超值的艺术体现。当你欣赏价格不菲的钟表传世之作，你会艺术体现。当你欣赏价格不菲的钟表传世之作，你会为这些杰作所表达的艺术力量所震撼，你也会清晰的为这些杰作所表达的艺术力量所震撼，你也会清晰的感到凝聚着现代材料科学的进步之光，它或表达着时感到凝聚着现代材料科学的进步之光，它或表达着时代前卫的呼唤，或表达着难以忘却的怀旧情感。代前卫的呼唤，或表达着难以忘却的怀旧情感。题记题记第一章 钟表材料的研究方法一、关于材料物理性能的研究对于钟表用材，对物理性能的重要项目，有以下 几项： 1、弹性模量（杨氏弹性模量）：E=/（/2，、 或GPa） 2、线膨胀系数：L2L1/ L1(t2t1)= L/ L1t 3、磁化率：MXmH，M磁化强度，Xm磁化率，H磁场强度 4、密度： g/3 5、颜色： 380780纳米二、机械性能与金相组织硬度：HB 、HV 、HRc强度：抗拉强度、抗弯强度、弹性极限、摩擦学性能：摩擦系数、磨损率金相组织、晶粒度、晶粒形状、夹杂物和缺陷等。三、加工性能材料的硬度，刀具的 磨损 情况，加工件的表面质量，切削力等。四、化学稳定性材料在耐受使用环境，保持原有性能的能力。对于钟表产品主要的腐蚀产生于人体汗液的腐蚀，腐蚀行为可能是：光泽的降低、变色、有害物质的溶出和构件的失效破坏；包括镀层材料由针孔引起的电化学腐蚀，材料合金化不良而产生晶向腐蚀等。 五、可供选择的调整材料性能的工艺手段许多材料都可以采用热处理的方法，使材料获得良好的加工性、优良的使用性的效果。例如碳钢就是一个非常好的例子。但是有些材料，不具备这样的性能，所以在选择一种材料的时候，对其机械性能可调整性进行考察是有意义的。材料的光学显微镜金相分析：材料的电子显微分析：-扫描电子显微镜形貌成份 -透射电子显微镜 形貌晶体结构-俄歇能谱表面成份分析- X射线分析晶体结构六、金属材料的分析技术第二章 碳钢碳钢也叫碳素钢，从金属学的定义上指含C量小于2.06的铁C合金。一般碳钢随含碳量增加，强度增加，塑性降低。钟表用的碳钢主要为易切削钢和优质高碳钢，含碳量为高C钢，属于特种钢和高级优质钢。钟表常用碳钢牌号及用途类别材料用途高C易 切削钢 Y100Pb、20AP 17AP、ASK1100 等 条轴、中心齿轴 、过齿轴 、秒齿轴 、擒纵齿轴 、叉 轴、摆轴 、柄轴、控挡轴 、主轴、离合轮、摆针轮 跨 齿轴 、分轴、各种螺钉 优质 高 C钢 T10A 14P 擒纵轮 片、快慢针、小钢轮 、大钢轮 、控挡、离合杆、 压簧、跨轮压 片、活动外压 环等 一、易切削钢（一）技术要求：1、尺寸规格、公差范围。2、原材料的化学成分。3、机械性能：硬度、抗拉强度及塑性指标。4、表面质量：表面粗糙度及表面缺陷。5、显微组织：晶粒度级别、第二相的分布与形态。6、低倍组织与断口。（二）工艺调控项目1、硬度直接与切削性能有关。 2、金相与热处理、夹杂、变形、尺寸稳定性有关。 （三）易切削钢的成份及组织：CPb组织硬度（HV ） 0.75 1.04 0.20.3 珠光体球状C化物 弥散分布的Pb 220310 HV30 （四）材料的加工及处理：1、易切削钢加工易切削钢的供货状态已调整到加工性能最佳的状态。所以，易切削钢直接加工成机械零件，2、易切削钢处理由于这时的材料是退火状态，需要通过热处理的方法进行淬火以提高硬度、回火消除应力而达到使用要求。二、优质碳素钢 优质高碳钢：较为严格的控制材料的有害杂质元素，含碳量在0.8以上的碳钢。 常用牌号：T10A、14P等薄板料。 用途：擒纵轮片、刚轮、离合杆等 常见问题：表面脱碳、典型牌号及应用：T10A擒纵轴 片、快慢针、小钢轮 、大钢轮 、控挡 14P离合杆、压簧、耙爪、跨轮压 片、活动 外控环等 简单的介绍C钢的金属学知识：FeC合金，在室温727时为体心立方结构，对C的最大溶解度0.021，在7271536时为面心立方结构，对C的溶解度2.11。当含C量高的面心立方结构的FeC合金，从高温快速地冷却到室温，多余的碳来不及析出，形成过饱和的体心立方结构，在金属学上叫M氏体，具有高的硬度。碳钢可以用恰当加热和冷却方式，改变材料的机械性能的原理即如此。碳钢的优点：价格低廉，较好的综合机械性能，可以通过热处理进行机械性能的调整。不足之处：需要进行防腐蚀处理。第三章 铜及铜合金一、概述铜及铜合金按照合金化的体系分为纯铜、黄铜、青铜、和白铜。二、铜合铜合金的物理性能牌号线胀 系数 10-6/EHBHp59-120.710000149QBe216.613500400BZn15-20-116.612600160175(硬)H6220.610400140T1-416.5120001201、纯铜又叫紫铜，特点是具有高的导电性和导热性，用于制造导电零件和导热零件2、黄铜以锌为主要合金元素的铜叫黄铜。仅有铜和锌组成的合金称为普通黄铜，在铜锌合金中加入锡、铅、铁、锰和铝等元素的黄铜称为锡黄铜、铅黄铜、铁黄铜、锰黄铜和铝黄铜。 黄铜具有比纯铜高的机械性能，工艺性好，某些成份的黄铜具有高的抗腐蚀性、价格较低、而被广泛的应用。特别指出，黄铜中的含铁量超过0.03时就有磁性，因此抗磁性的黄铜含铁量应0.03。 黄铜一般不能用热处理强化，黄铜只能通过冷变形强化。 为了提高黄铜的塑性，需在500700范围内，在略呈氧化性的气氛中进行退火。含锌大于20以上的黄铜在冷作硬化状态下(有内应力存在)，因为介质的腐蚀（特别是有氨、氨盐、汞、汞盐存在）作用而有形成裂纹的倾向（季节性破裂）。含锌量高的黄铜（H68 H62 HPb591等）对“季裂”较为敏感，为了防止或消除“季节性破裂”倾向，含锌量高的黄铜在制造冷深冲零件时，应进行低温退火（250300）。和纯铜一样，在要求抗腐蚀部位，黄铜和其他金属接触时应镀锌后使用。三、手表用黄铜主要有以下牌号材料名称CuZn余量Pb典型用途HPb59157600.8 1.9 夹板、轮片 HPb63363夹板、轮片 H6260.5 63.5表盘一些品牌主夹板用铅黄铜材料CuPbFeNiSnAlZn 劳力士60.02.20.100.060.145 0.1余欧米茄 60.422.370.090.030.14余梅花60.14 2.37 0.12 0.10 0.11 西铁成 60.14 2.55 0.09 余 四、青铜青铜通常分为含锡青铜和无锡青铜（特殊青铜）以锡为主要合金元素的铜合金称为锡青铜。在铜中加入铝、铍、硅、镉元素的作为主要合金元素的分别称为铝青铜、铍青铜、硅青铜、镉青铜。由于加入了适量的合金元素，青铜具有良好的机械性能（强度、弹性、耐磨性、低的摩擦系数、疲劳强度等），良好的工艺性（铸造性、切削性、焊接性等）产品耐腐蚀性以及某些特殊的物理性能等。尤其应当指出的是铍青铜是一种重要的钟表用材，用于制造弹性元件、结构件。如游丝、夹板、摆轮等。 国产铍青铜牌号：QBe2 QBe1.6CuNiPbBeZn欧米加余0.271.93英纳格余0.171.87五、白铜以镍作为主要合金元素的铜合金叫白铜。单由铜和镍组成的合金为普通白铜。添加锰、锌等元素的合金称为锰白铜和锌白铜。手表用白铜主要为锌白铜。常用锌白铜牌号： CuNiPbTeZn抗拉 强度硬度HVBZn15-21-1.8 60.0 63.0 14.0 16.0 1.5 2.0余 58 HV 190 210 BZn14-24-1-0.460.5 63.512180.8 1.4余59 70HV 180 210 VDMN62/18Pb60.0 63.017 191.3 2.0余56HRB82MHUC17-18-261.0 64.916.5 18.01.6 2.0余65HRB82日本料（实测）63.4217.971.57余62瑞典料（实测）61.4613.71.06余69.5第四章 不锈钢一、不锈钢分类 不锈钢根据化学成份和金相组织，通常分为三大类：铁素体、奥氏体、马氏体不锈钢 。 铁素体不锈钢，这类不锈钢一般含铬量较高，具有良好的耐蚀性和高温抗氧化性。 奥氏体型不锈钢：这类不锈钢无磁性，耐蚀性良好，塑性好，耐冲击。但屈服强度低不能通过热处理进行强化。通过冷变形加工，可是抗拉强度提高，并改善弹性。 马氏体不锈钢：这类不锈钢在各种情况下都有磁性，具有高的硬度和强度，导热性良好。淬火和回火后，具有良好的强度、塑性和韧性。应用广泛。二、钟表工业使用的不锈钢 钟表工业使用的不锈钢主要用于表壳、带的制造，要求材料具有良好的耐腐蚀性，柔和的色泽，强度和无磁性。奥氏体不锈钢基本具备这些特性。常用的不锈钢型号如下： 国产CMnSiCrNiMoTi1Cr18Ni90.122.01.017 198 111Cr18Ni9Ti 0.122.017198 110.8 美国AISI 304 0.08 2.01.018-208-12316 0.082.01016-1810-142.0316L 0.032.01.016-1810-142.0三、不锈钢的腐蚀问题奥氏体不锈钢在其敏化温度（450800）范围加热时，会沿晶界析出Cr23C6的化物，使晶界附近的区域的Cr含量低于11.7，在腐蚀介质中，这些区域就会成为微小的阴极，而Cr23C6的富铬区成为阳极，而形成电化学腐蚀。防止晶界腐蚀的方法：1、降低不锈钢中的含C量；2、在钢中添加强C化物生成元素；3、重新作固溶处理；将其加热到10501100保持一定时间（1015）然后水激冷。加热气氛一般采用氨分解保护气氛。经过固溶处理的不锈钢为等轴晶粒，晶粒度45级。这个过程同时还有利于消除应力和加工过程中的冷作硬化。四、不锈钢夹杂物与抛光性能不锈钢中的夹杂物有硫化物、碳化物、等多种。氧化物夹杂Al2O3脆性，是引起彗星式抛光缺陷的主要硬质点，使抛光性能大大降低。因此应严格控制在3级以下。五、其它类型的不锈钢在钟表上的应用马氏体不锈钢具有磁性。同C钢一样是可以通过热处理而获得强化，同时具有高的抗蚀的优点。所以这类不锈钢在钟表上可以用作抗蚀要求的轴类零件，比较有代表性的材料 2Cr13，3Cr13等。第五章 钟表用弹性材料 第一部分：恒弹性材料一、恒弹性材料的概念恒弹性的概念是指材料在一定的使用温度区间内材料弹性模量保持恒定。具备这种性能的材料成为恒弹性材料。二、恒弹性材料的应用 在多种仪器和仪表中，对弹性元件的弹性模量恒定要求极高，手表游丝是典型应用之一。当游丝摆轮系统的几何尺寸和转动惯量确定以后，振动周期只与弹性模量和游丝长度有关。所以，弹性模量的恒定是游丝摆轮系统振动周期保持不变的必要条件之一。三、手表游丝材料的性能要求 1、较高的弹性模量和较低的弹性模量温度系数2、较小线膨胀系数 3、具有较高的弹性极限和疲劳寿命 4、良好的冷热加工性 5、耐腐蚀和无磁性 四、恒弹性材料的发现和发展1919年，Guillanme发现Ni36 Cr12 Fe 余量的合金具有小的弹性摸量温度系数，并命名为Elinvar（爱林瓦）。爱林瓦合金为面心主方晶体结构单相合金，硬度较低不能满足很多场合的使用要求，各国学者以此为基础进行不懈