机械制造基础-耿道森

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1、工程材料与机械制造基础多媒体CAI课件2001.06.01绪论机械制造工艺基础是一门研究金属材料加工工艺的综合科学，包括各种加工工艺方法本身的规律及其在机械制造中的应用和相互之间的联系。金属零件的加工工艺过程和结构工艺性。常用金属材料的性能。常用的加工方法有：铸造、压力加工、焊接、机加工和热处理加工。机械制造基础是一门综合性技术基础课，可使大家了解金属材料的性能和加工工艺的基础知识，为学好其他专业课和从事机械设计和制造奠定必要的基础。热加工工艺基础目录第二篇工程材料基础第三篇铸造第四篇压力加工第五篇焊接机械加工工艺基础目

2、录第一篇切削加工第六篇材料与毛坯的选择及毛坯质量第一章工程材料的主要性能第二章金属材料基础知识第三章钢的热处理第二篇工程材料基础返回第一章工程材料的主要性能一、弹性、刚度、强度与塑性弹性：工程材料承受载荷时产生变形，卸载后又恢复原状的能力。σe=Pe/F0MPa(兆帕)Pe为弹性极限载荷；F0为试样的初始截面积。刚度：工程材料受力时抵抗弹性变形的能力。E=σ/εE为弹性模量；σ为应力；ε为应变。强度：工程材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。σs=Ps/F0(Mpa)σs为屈服强度；Ps为试样产生屈服时的载荷。塑性：

3、工程材料在外力作用下产生永久变形而不破坏的能力。延伸率δ=（LR-L0）/L0*100%LR为试样拉断后的标距长度；L0为试样的初始标距长度。断面收缩率ψ=(F0-FR)/F0*100%F0为试样的初始截面积；FR为试样拉断后的断口截面积。DLd0L0PP图2.1-1拉伸式样σ（p）ε（Δl）0bkσbσkσsσese图2.1-2普通低碳钢拉伸曲线图二、硬度硬度：是指工程材料抵抗更硬的物体压入其表面内的能力，表示材料抵抗局部塑性变形或破坏的性能，是一个综合反映材料弹性、塑性、强度和韧性的机械性能指标。1。布氏硬度HB=压

4、入载荷（N）/压痕的表面积（mm2）=0.102*2P/πD2[1-（1-d2/D2）1/2（N/mm2）2。洛氏硬度HRC(HRA)=100-(h3-h1)/0.002HRB=130-(h3-h1)/0.002hDdp图2.1-3布氏硬度实验原理图2.1-4洛氏硬度实验原理01320132三、冲击韧性冲击韧性：材料抵抗冲击载荷而不断裂的能力。(见图2.1-5)ak=Ak/FJ/cm2Ak为冲断试样所消耗的冲击功；F为试样缺口处的截面积。四、疲劳强度疲劳强度：材料在经受无数次交变应力作用下而不发生疲劳断裂的最大应力。（见

5、图2.1-6)五、断裂韧性断裂韧性：材料抵抗裂纹扩展的能力。AσσmaNANσ-一N疲劳曲线图图2.1-6图2.1-5冲击实验简图冲击第二章金属材料基础知识§2-2铁碳合金§2-3钢的分类及应用§2-1金属的晶体结构及结晶返回§2-1金属的晶体结构及结晶一、晶体概念晶体：固体原子按一定次序有规律排列。非晶体：固体原子不按一定次序有规律排列。晶格：把每个原子看成一个点，把这点用直线连接起来，形成的空间格子。晶面：各种不同方位的原子平面。晶向：各种不同方向的原子排列。晶胞：组成晶格的最基本单元。晶粒：外形不规则、显颗粒状的小

6、晶体称为晶粒。晶界：晶粒与晶粒之间的界面称为晶界。二、常见金属晶格类型体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。三、实际的晶体结构1、多晶体结构2、晶体缺陷：点缺陷、线缺陷、面缺陷。四、金属的结晶1。金属的结晶温度理论结晶温度：平衡结晶温度T0实际结晶温度：低于理论结晶温T1度的温度过冷：只有冷却到低于T0时才能有效地进行结晶的现象。过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。过冷度与冷却速度、金属的性质和纯度有关。冷却速度愈大，过冷度也愈大。2。金属结晶过程结晶是两个基本过程：生核和长大3。细化晶粒的措施★增加金属的冷却速

7、度★进行变质处理★压力处理、热处理，结晶附加振动。理论结晶温度实际结晶温度T0T1时间（s）温度（℃）图2.2-3纯金属的冷却曲线五、金属的同素异构转变金属的同素异构转变：金属在固态下，其晶格类型随着温度的转变而改变的过程。(图2.2-5为纯铁的同素异构转变冷却曲线)固态相变特点：新相晶核在晶界或碎晶处生成。过冷度大，转变未开始，低温淬火。相变形成大的内应力。六、二元合金的晶体结构1。合金的概念合金：两种或两种以上金属或非金属熔合而成具有金属特性的物质。组元：组成合金的最基本单元。相：凡化学成分和晶格结构相同，并与其它部

8、分有界面分开的组成部分。2。固态合金的基本相结构固溶体：固态下组元之间互相溶解形成的均匀固相。(如图2.2-6)（1）置换固溶体：当金属晶格中溶剂原子的某些结点位置被溶质原子所占据时形成的固溶体。（2）间隙固溶体：当溶质原子在溶剂晶格中不是占据结点位置，而是嵌入各结点之间的间隙时，所形成的固溶体。金属化合物：合金中个