机械工程材料及热处理

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1、第一章机械工程材料及热处理本章要点１．常用金属材料的性能、牌号及应用２．常用非金属材料３．钢的热处理原理、方法及应用1第一节金属材料的性能引言：1.金属材料的性能使用性能：指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性能、物理性能（）和化学性能（耐酸、碱性，抗氧化性等）。工艺性能：指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加工和热处理的性能2.力学性能(又称机械性能)包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削加工性能和热处理工艺性能等。指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有强度、弹性、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。2一．

2、强度与塑性１、材料的拉伸曲线（1）、oe段：直线、弹性变性（2）、es段：曲线、弹性变形+塑性变形（5）、b点：出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低，拉伸力达到最大值，试样即将断裂。（3）、ss’段：水平线（略有波动）明显的塑性变形屈服现象，作用的力基本不变，试样连续伸长。（4）、s’b曲线：弹性变形+均匀塑性变形S’材料拉伸实验3圆形拉伸试样拉伸实验4强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力。２、强度的指标（2）、抗拉强度指试样拉断前所承受的最大拉应力。其物理意义是在于它反映了最大均匀变形的抗力。（1）、屈服点σb=Fb/

3、S0当材料的内应力σ＞σb时，材料将产生断裂。σb常用作脆性材料的选材和设计的依据。符号：σs材料产生屈服现象时的最小应力σs=Fs/S0Fs：试样屈服时所承受的拉伸力（N）S0：试样原始横截面积（mm）§1-1强度与塑性5３、塑性指标塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。评定指标是断后伸长率和断面收缩率。（1）、断后伸长率（2）、断面收缩率指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。δ=(L1-L)/Lx100%L:标距（本实验L=100）L1:拉断后的试

4、件标距。将断口密合在一起，用卡尺直接量出。Ψ=(A0-A1)/A0x100%A0:试件原横截面积。A1:断裂后颈缩处的横截面积，用卡尺直接量出。§1-1强度与塑性6二．硬度引言：1、定义：指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。它是衡量材料软硬程度的指标，其物理含义与试验方法有关。2、硬度的测试方法（1）布氏硬度HBS或HBW（2）洛氏硬度HR（3）维氏硬度HV一般来说，硬度越高，耐磨性越好，强度也较高7（1）、布氏硬度试验（布氏硬度计）原理:用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入待测材料表面，保持规定时间并达到稳

5、定状态后卸除试验力，测量材料表面压痕直径，以计算硬度的一种压痕硬度试验方法。１、布氏硬度布氏硬度计布氏硬度试验原理图8（2）、布氏硬度值用球面压痕单位面积上所承受有平均压力表示。如：120HBS500HBW（3）、优缺点①.测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）②.可测的硬度值不高③.不测试成品与薄件④.测量费时，效率低(4)、测量范围用于测量灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等.9(1)、洛氏硬度试验（洛氏硬度计）原理:用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的作用下压入试样表面，经规定时间后卸除试验力，用测量的残余压痕深度增

6、量来计算硬度的一种压痕硬度试验。2、洛氏硬度洛氏硬度测量原理图洛氏硬度计10(2)、洛氏硬度值用测量的残余压痕深度表示。可从表盘上直接读出。如：50HRC一般淬火钢件(3)、优缺点HRB软钢、退火钢、铜合金①试验简单、方便、迅速HRA硬质合金、表面淬火钢②压痕小，可测成品，薄件③数据不够准确，应测三点取平均值④不应测组织不均匀材料，如铸铁。(4)、测量范围用于测量淬火钢、硬质合金等材料.11(1)、维氏硬度试验原理:用夹角为136°的金刚石四棱锥体压头，使用很小试验力F（49.03-980.07N）压入试样表面，测出压痕对角线长度d，

7、进而算出压痕表面积，最后求出压痕表面积上的平均压力。(2)、维氏硬度值用压痕表面积上的平均压力表示。如：640HV。(4)、测量范围常用于测薄件、镀层、化学热处理后的表层等。3、维氏硬度(3)、优缺点①测量准确，应用范围广（硬度从极软到极硬）②可测成品与薄件③试样表面要求高，费工。12一、钢铁材料的生产过程铁矿石生铁钢锭型材铸铁轧制、挤压、拉拔、锻造等压力加工方法1、生铁的冶炼原料：铁矿石燃料：焦炭熔剂：石灰石设备：高炉2、钢的冶炼原料：生铁、废钢燃料：焦炭熔剂：石灰石；氧化剂，脱氧剂设备：电弧炉（钢板、型钢、钢管）第二节　　钢13电

8、弧炉14二．钢的分类与编号钢碳素钢低合金钢（<5%）合金钢:中合金钢（5~10%）(按合金元素总量分)高合金钢（>10%）（1）按含碳量分低碳钢0.0218%