机械基础 教学课件 作者 贺汉明 第三章.ppt

《机械基础 教学课件 作者 贺汉明 第三章.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、第三章工程材料主编第一节　金属材料的性能一、金属材料的力学性能金属材料的力学性能又称为机械性能，是指材料在不同环境（如温度、介质、湿度）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征。(一)强度强度是指在外力作用下，金属材料抵抗变形和断裂的能力。拉伸试验是在拉伸试验机(图3-1)上进行图3-1　拉伸试验机第一节　金属材料的性能1.屈服强度屈服强度是指金属材料发生塑性变形而力不增加的应力点，分为上屈服强度和下屈服强度。2.抗拉强度(二)塑性塑性是指金属材料产生塑性变形而不被破坏的能力。常用的塑性指

2、标是断后伸长率A和断面收缩率Z。第一节　金属材料的性能(三)硬度金属材料抵抗局部塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度。第一节　金属材料的性能(四)冲击性能强度、塑性、硬度等力学性能指标是在静载荷作用下测定的，但许多机械零件在工作中，往往要受到冲击载荷的作用，如锻锤的锤头、火车的挂钩等，这些工件除要求具备足够的强度、塑性、硬度外，还必须具有一定抵抗冲击的能力。第一节　金属材料的性能图3-2　冲击试验机及冲击试验原理示意图a)实物图　b)原理图1—摆锤　２—机架　３—试样　４—刻度盘　５—指针冲击性能通常采用摆锤式冲击试验机(图3-2)测

3、定。第一节　金属材料的性能(五)疲劳强度机械上的许多零件，如曲轴、齿轮、连杆、弹簧等是在周期性或非周期性动载荷（称为疲劳载荷）的作用下工作的。二、金属材料的工艺性能工艺性能是指金属材料适应加工工艺要求的能力，也就是金属材料采用某种成形加工方法制成成品的难易程度。第一节　金属材料的性能第二节　钢第二节　钢图3-3　Fe-FC相图铁碳合金相图(图3-3)是研究钢和铸铁的成分、温度及组织结构之间关系的基本图形，它是制订热处理，以及铸造、锻压等热加工工艺的重要依据。第二节　钢2)铁碳合金相图中的主要特性线如下：ACD线：液相线，铁碳合

4、金处于此线以上的温度区域时全部是液体；冷却至AC线温度时开始结晶出奥氏体，冷却到CD线温度时开始结晶出渗碳体。1)铁碳合金相图中的特性点的温度、碳的质量分数及其含义见表3- 4。第二节　钢一、钢的热处理钢的热处理是采用适当方式对钢进行加热、保温和冷却，以改变钢的内部组织，从而获得所需要性能的一种加工工艺。其工艺过程可用图3-4所示的工艺曲线来表示。图3- 4　热处理工艺曲线示意图第二节　钢图3-5　实际加热(或冷却)时，通常将加热时实际临界转变温度用Ac1、Ac3、Accm表示，冷却时实际临界转变温度用Ar1、Ar3、Arcm表示，

5、如图3-5所示。第二节　钢1.退火退火是将钢加热到Ac1或Ac3以上20~30℃，保温一段时间后，在炉中或埋入灰中使其缓慢冷却的热处理工艺。2.正火正火是将钢加热到Ac3或Accm以上30~50℃，保温一段时间后在空气中冷却的热处理方法。第二节　钢3.淬火淬火是指将钢加热到Ac1或Ac3以上30~70℃，保温一定时间后，快速冷却的热处理方法。4.回火回火是指将淬火后的工件重新加热到Ac1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理方法。5.表面淬火表面淬火是最常用的表面热处理，是指仅对工件表层进行淬火，而心部仍保持未淬火状态

6、的一种局部淬火工艺。第二节　钢6.化学热处理是将工件置于一定的活性介质中加热、保温，使活性介质的原子渗入到它的表层，以改变表层化学成分、组织和性能的热处理工艺。二、工业用钢钢的种类繁多，按化学成分分类，可把钢划分为非合金钢、低合金钢和合金钢，非合金钢也称为碳素钢。(一)非合金钢(碳素钢)非合金钢（碳素钢）是碳的质量分数在1．4%以下的铁碳合金，并含有少量的硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）等杂质元素。1.非合金刚(碳素钢)的分类第二节　钢2.非合金钢(碳素钢)的牌号及应用(1)普通碳素结构钢图3- 6　钢桥梁图如图3-6、图

7、3-7所示的桥梁、建筑均可采用普通碳素结构钢。常用普通碳素结构钢的力学性能及应用见表3-7。第二节　钢图3-7　建筑构件第二节　钢第二节　钢(2)优质碳素结构钢　优质碳素结构钢的牌号规定用两位数字表示，这两位数字表示钢中平均碳的质量分数的万分数，如果钢中锰的质量分数较高(0.7％~1.2％)，在两位数字后面加“Mn”；如果该钢是沸腾钢，在两位数字后面加“F”。第二节　钢优质碳素结构钢的硫、磷含量较低(≤0.035%)，主要用来制造较为重要的零件，如图3-8所示的垫片、齿轮、轴、弹簧等。常用优质碳素结构钢的力学性能及应用见表3-8图3

8、-8　优质碳素结构钢制造的零件a)垫片　b)齿轮　c)轴　d)弹簧第二节　钢第二节　钢第二节　钢(3)碳素工具钢　碳素工具钢都是优质钢或高级优质钢。碳素工具钢的含碳量高，一般wC都大于0．7%，它们淬火后有高的硬度（＞60HRC）和良