机电一体化系统设计基础课程作业解答

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1、金属材料与热处理一、金属材料及热处理（一）硬度：是指金属表面抵抗其它更硬物体压入的能力。HB钢球印痕面积法=2PπD(D-)（单位面积上的力）；HB>450时不能用布氏方法；不能测太薄的金属δ>10h(压坑深度)；HRC测量淬火回火后的工件（120o金钢锥）；HRB测量较软的退火件铜、铝（ф1.588mm钢球）；HRA测量硬度很高或硬而薄的金属，如硬质合金表面处理工件等（120o金钢锥）；B60—230HBφ1.588mmP:10+90Kg25—100HRBC230—700HB120o金钢锥10+140

2、Kg20—67HRCA>700HB10+50Kg>70HRAHR=k-h/0.002；H压痕深度（mm）；K常数，用钢球时为130，用金钢石时为100；0.002为压痕深，每0.002为洛氏硬度一度；高硬度时HRC1/10HB；HV用顶角为136o金刚石四方角锥体，根据被测工件越薄，选用越小载荷;5、10、20、30、50、100、和120Kg；HV=1.8544P/d2(1公斤/mm2)；HV可测量很薄的工件和渗碳层、氮化层、氰化层硬度。（二）强度：指材料抵抗外力作用而不被破坏的一种能力。lb=Pb/F

3、0;ls=PS/F0;lδ0.2产生0.2%永久变型量时的强度。（三）塑性：指材料发生永久变形而不被破坏的一种能力lδ伸长率：断裂的长度增加量与原长度之比。δ＝（L1-L0）/L0×100％l断面收缩率：拉断的横截面积减小量与试样原来横截面积之比，百分数。l硬度与强度的近似关系：轧制或锻钢件b＝（0.34-0.36）HB铸钢件b＝（0.3－0.4）HB灰口铸铁件b＝（HB-40）/623（四）韧性：指材料抵抗冲击力的作用而不被破坏的一种能力。冲击韧性ak=Ak/F(1公斤·米/厘米2);脆性与韧性相反，脆

4、性材料的破坏是突然发生，没有显著变形，断口处很明亮并有金属光泽。而韧性材料的破坏都有预兆，并且断口呈灰色纤维状。如M24螺栓断裂表面呈灰色纤维状，说明有一定韧性。材料晶粒越细，ak值越高。二、热处理基础知识l原子顺续排列的状态叫晶体，晶体颗粒组合在一起组织金属材料。晶粒之间的结合面叫晶界。l晶粒有体心立方晶格和面心立方晶格，晶格是组成晶粒的最小单元。l体心立方体晶格的8个顶点各有一个原子，中心一个原子。l面心立方体晶格的8个顶点和6个平面各有一个原子。l体心立方晶格组织材料较硬，抗力较大，不易锻造。如Cr

5、、W、Mo、Mn、V、αFe（常温铁）。23l面心立方晶格较软，易变形如Al、Cu、Ni、Pb、γFe（奥氏体）l晶粒大小（或称粗细）会直接影响到钢材的质量，晶粒愈细小，钢材的性能越好，晶粒愈粗大，钢材的性能就愈差，特别是ak就愈低。正火、淬火温度控制就是为细化晶粒。此外，细晶粒的钢材在热处理淬火加热与冷却时，引起变形与开裂的倾向也小的多，所以细化晶粒的预先热处理是最终热处理的必备工序。l具有体心立方晶格的纯铁叫αFe;l面心立方晶格的纯铁叫γFe;lαFe和γFe在910oC时发生较变；℃l纯铁在770

6、oC以下具有磁性，770oC以上没有磁性。l三、名词：1、固溶体：固态下溶解有其它元素的组织叫做“固溶体”（αFe和γFe对C的溶解能力是大小不一样的）2、铁素体：就是碳在αFe中的固溶体。室温下可溶解0.006％的碳，723oC时可溶解达到最大值0.025％。3、奥氏体：就是碳在γFe中间隙式的固溶体。由于γFe的原子间的空隙较大，723oC时可溶解碳量为0.8％（共析钢），1130oC溶解量达到最大值2％。4、渗碳体：即ΑFe3C（碳化铁），ΑFe:C=3:1(原子数比)，具有复杂的晶格结构的化合物称

7、为渗碳体，渗碳体中含碳量为6.67％，其溶解度不随温度的变化（化合物）。熔点1600oC左右，硬度很高;HB>800，很耐磨，但很脆，渗碳体和铁素体混合在一起就是常用的钢材，随含碳量的增高，硬度强度增高，ak下降。加入合金元素形成合金碳化物，其硬度还会更高，如碳化钨（WC）碳化钛（TiC）等。5、珠光体：珠光体是铁素体和渗碳体两者所组成的机械混合物，他存在于723oC以下，是铁素体与渗碳体一层一层交替分布着，显微镜下白亮呈片状为渗碳体中间较宽的白色间隔层为铁素体。这种组织显出珍珠表面相似的纹路和光泽，所以

8、称珠光体。纯珠光体含碳量为0.8%（共析钢）。粗片状铁素体加粗片状渗碳体叫珠光体，等温转变670－723度HB170－250（HRC0-24）通过热处理方法（加热到Ac123线略高保温时间长）可以获得一种渗碳体呈颗粒状分布在铁素体基体上的组织，这种组织叫做粒状（或球状）珠光体，以改善加工性能和热处理变形开裂性能。6、网状渗碳体：过共析钢在Acm线以下奥氏体中析出的渗碳体分布在奥氏体晶界上或降到A1线以下渗碳体固化在珠光体晶界上