工程材料及机械制造基础.ppt

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1、工程材料及机械制造基础顾伟生绪论一、课程的性质它是一门综合性技术的基础课，主要研究工程材料（主要是金属材料）的组织结构与性能，及其加工工艺的一门学科。1、材料为什么各种金属材料（甚至是同种金属）会出现各种不同的性能？如：软、硬、变形、磨损等。这与它们内部的成分、组织结构及热处理工艺有关。2、加工工艺2、加工工艺热加工：铸造、锻造、焊接等，（热处理）冷加工：切削加工（机加工、钳工）铸、锻、焊、切削加工——是以改变形状为主。热处理——是以改变性能为主。二、内容1、材料及热处理。2、铸造、锻造、焊接、切削加工。三、要求1、了解常用金属材料的性能及选用。2、了解各种成型方法的工艺特点。3、零

2、件的结构工艺性。※学习方法：归纳总结、适当记忆、联系实际、反复运用。※考核：重在平时小测验、作业、质疑、考试、上课提问。第一章合金材料及热处理§1金属及合金的性能一、机械性能∆L1、强度（金属材料在外力作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力）屈服强度材料在载荷保持不变而变形继续增加。抗拉强度材料在断裂前能承受的最大应力。其中：PS——试样产生屈服现象时的载荷(N)Pb——试样在断裂前的最大载荷(N)F0——试样原来的横截面积(mm2)σ<σS安全σS<σ<σb塑性变形σb>σ断裂∴大多数量的零件设计的依据以σS。2、塑性（金属材料在外力作用下，产生永久变形而不被破坏的性能）（1）延伸率δδ

3、=(L1-L0)/L0×100%（2）断面收缩率ΨΨ=(F0-F1)/F0×100%工程上一般:δ<5%的材料称为塑性材料，如低碳钢。δ>5%的材料称为脆性材料，如铸铁。3、硬度（金属材料抵抗硬物压入的能力）布氏硬度：以压痕单位球面积上所承受载荷的大小，作硬度值。（HB）洛氏硬度：以压痕的深度来确定其的硬度值。（HRC）HBS淬火钢球，用于测定较软金属材料（<450HBS）如有色金属、灰铸铁、退火、正火、调质钢。HBW硬质合金球，用于测定较硬金属材料（>450HBW）。HRC≈1/10HBS4、冲击韧性（材料抵抗冲击力的能力）ak=AK/F(J/cm2)其中：AK——冲断试样所需的冲

4、击功（单位为J）F——试样断口处截面积（单位为cm2）失效断裂塑性变形磨损性能σb,akδ,σSHB,HRC二、物理性能和化学性能如：比重、熔点、耐腐蚀性等。三、工艺性能（材料适应成形加工工艺的能力，反映对材料成型加工的难易程度）铸造性能压力加工性能切削加工性能焊接性能切削加工性能热处理工艺性能思考：1、金属材料的机械性能中哪个性能最好？2、已知某钢材的σS=240MPa，σb=400MPa，在Ф20mm的拉杆上分别承受以下的拉力：F1=5×104N；F2=1×103N；F3=1.5×105N。试问会产生什么现象？作业：P11.（5）§2铁碳合金和状态图一、碳钢碳钢——铁碳合金。C<

5、2.11%，另外还有少量Si、Mn、S、P等（称杂质）。C：C↑——σ、HB↑，δ、ak↓。当C>0.9%时，σ↓Si：Si↑——σ、HB↑，δ、ak↓。但∵Si含量少，故影响不大。Mn：Mn↑——σ、HB↑，并减少S的危害。也∵Mn含量少，故影响不大。S:生成FeS，FeS与Fe形成晶体（985℃熔点），易热脆。P：P↑——σ、HB↑，δ、ak↓↓。易冷脆。1、碳及杂质对碳钢性能的影响2、碳钢的分类（1）按钢的含碳量不同分为：低碳钢Wc≤0.25%中碳钢Wc=0.25%～0.60%高碳钢Wc>0.60%（2）按钢的质量分为:（根据钢中S、P含量）普通碳素钢S<0.055%,P<0.

6、045%优质碳素钢S<0.04%，P<0.04%高级优质碳素钢S<0.03%，P<0.035%（3）按用途不同分为：碳素结构钢：主要用于制造各种工程结构（如桥梁、船舶、建筑等）机器零件（如齿轮、螺栓等）。这类钢一般为低碳钢和中碳钢。碳素工具钢：主要用于各种刀具、量具和模具。大多为高碳钢。3、碳钢的编号和用途（1）碳素结构钢如：Q235。其中：Q——屈服强度的“屈”汉字拼音字首，235——屈服强度的数值（MPa）此类钢一般在应状态下使用，必要时可进行锻造、焊接等热加工，亦可通过热处理调整其机械强度。（用途见P31B1—5）（2）优质碳素结构钢如：45（08，10，15，20，55，60

7、）用两个数字表示其牌号。（钢中平均含碳量）。优质碳素结构钢中的S、P含量较少，一般用于较重要的零件，常进行热处理提高其力学性能后使用。供货时既保证其力学性能又保证其化学性能。低碳钢：σ、HB较低，δ、ak较好。可焊性、可锻性良好。主要用于制作冲压件、焊接件、渗碳件及强度要求不高的零件。中碳钢：σ、HB、δ、ak适中。经热处理后有较好的综合力学性能。常用于齿轮、轴、连杆、丝杠等受力较大的零件。高碳钢：σ、HB、弹性较高，δ、ak较差。常用于制造要求具有较高强