机械基础 教学课件 作者 吴细辉 第2章常用机械工程材料.ppt

《机械基础 教学课件 作者 吴细辉 第2章常用机械工程材料.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第2章常用机械工程材料主编2.1　铁碳合金相图2.1.1　合金1.金属的晶体结构不同的金属材料具有不同的力学性能，即使是同一种金属材料在不同的条件下，其力学性能也是不相同的。这是因为金属材料的力学性能除了与化学成分有关外，还受到内部组织结构的影响。(1)晶体与非晶体　固态物质按其原子排列规律的不同可分为晶体与非晶体两大类。图2-1　原子的排列规则示意图2.1　铁碳合金相图图2-2　晶格和晶胞2.1　铁碳合金相图图2-3　纯铁的冷却曲线(3)金属的同素异晶转变　金属从高温液体状态冷却凝固为固体状态的过程称为结晶。2.1　铁碳合金相图2.合金的基本概念(2)相　合

2、金中，成分、结构、性能相同的组成部分称为相。根据构成合金的各组元之间相互作用的不同，固态合金的相结构可分为固溶体和金属化合物两大类。1)固溶体。图2- 4　固溶体的两种基本类型2.1　铁碳合金相图图2-5　FC的结构2)金属化合物。金属化合物一般具有较高的熔点、硬度和脆性，但塑性、韧性极差。当合金中存在金属化合物时，通常能提高合金的强度、硬度和耐磨性，但会降低塑性和韧性。因此，金属化合物一般不单独用作合金的基体，通常作为各类合金的重要强化相。(3)合金组织　合金组织是合金中各种相的综合体。2.1　铁碳合金相图2.1.2　铁碳合金的基本组织及性能铁碳合金是以铁

3、和碳为基本组元组成的合金，是钢和铸铁的统称。由于钢铁材料具有优良的力学性能和工艺性能，在机械工程中成为应用最广泛的金属材料。铁碳合金的基本组织及其性能见表2⁃1。表2-1　铁碳合金的基本组织及其性能2.1　铁碳合金相图2.1.3　Fe-Fe3C相图铁碳合金相图图2-6　Fe-FC相图图中，A点为纯铁的熔点；D点为渗碳体的熔点；ACD线为液相线，线上为液相区域；AECF为固相线，线下为固相区域。2.1　铁碳合金相图2.1.4　铁碳合金的分类根据碳的质量分数及室温组织的不同，铁碳合金相图表示的组织可分为工业纯铁、钢和白口铸铁，其中，钢和白口铸铁应用较广。碳的质量

4、分数为0．0218％～2．11％的铁碳合金称为钢，碳的质量分数为2．11％～6．69％的铁碳合金称为白口铸铁。钢和白口铸铁的分类见表2⁃2。表2-2　钢和白口铸铁的分类2.1　铁碳合金相图2.1.5　铁碳合金的成分、组织与性能的关系根据铁碳合金相图的分析，铁碳合金在室温下的组织都是由铁素体和渗碳体两相组成的。随着碳的质量分数的增加，铁素体的量逐渐减少，而渗碳体的量则有所增加。2.1　铁碳合金相图2.1.6　铁碳合金相图的应用铁碳合金相图在生产实践中具有重大的意义，主要应用在钢材料的选用和热加工工艺的制订两方面。(1)作为选用钢材料的依据　铁碳合金相图所表明的成

5、分、组织和性能的规律，为钢材料的选用提供了依据。(2)制订铸、锻和热处理等热加工工艺的依据　在铸造生产中，根据铁碳合金相图的液相线可以找出不同成分的铁碳合金的熔点，从而确定合适的熔化、浇注温度。2.1　铁碳合金相图在锻造工艺上，钢经加热后获得奥氏体组织，它的强度低，塑性好，便于塑性变形加工。因此，钢材轧制或锻造的温度范围多选择在单一奥氏体组织范围内。其选择原则是开始轧制或锻造的温度不得过高，以免钢材氧化严重，甚至发生奥氏体晶界部分熔化，使工件报废。终止温度也不能过低，以免钢材塑性差，锻造过程中产生裂纹。2.2　钢的热处理2.2.1　常用热处理方法图2-7　热处

6、理工艺分类2.2　钢的热处理1.钢的退火和正火钢的退火(1)退火的目的1)降低硬度，提高塑性。2)细化晶粒，消除组织缺陷。3)消除内应力。(2)退火的方法　退火的方法很多，通常按退火目的不同，分为完全退火、球化退火、去应力退火。表2⁃3　常用退火方法的目的及应用表2-3　常用退火方法的目的及应用2.2　钢的热处理(3)钢的正火　　正火是把工件加热到相变临界点以上30～50℃，然后在空气中冷却的工艺。图2-8　各种退火和正火的加热范围2.2　钢的热处理2.钢的淬火(2)淬火介质　目前生产中常用的淬火介质有水、水溶性的盐类和碱类、矿物油等，水和油最为常用。(3)常

7、用的淬火方法　常用的淬火方法如图2-9所示，图中Ms是马氏体开始转变温度(约为230℃)；常用的淬火操作方法、特点及应用场合见表2- 4。图2-9　常用的淬火方法示意图2.2　钢的热处理表2⁃ 4　常用的淬火操作方法、特点及应用场合表2- 4　常用的淬火操作方法、特点及应用场合2.2　钢的热处理3.钢的回火回火是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。回火的目的有：1)消除残余应力，防止变形和开裂。2)调整工件硬度、强度、塑性和韧性，达到使用性能要求。3)稳定组织与尺寸，保证精度。4)改善和提高加工性能。表2-5　回

8、火的方法及应用2.2　钢的热处理2.2