机械工程常用资料及钢的热处理.ppt

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1、谢海军2011-09机械工程常用材料及钢的热处理第一节概述第二节金属材料的力学性能第三节常用的工程材料第四节钢的热处理第五节表面精饰第六节精密仪器材料选用原则本章主要内容：学习目的:（1）获得常用的金属材料、非金属材料的基本知识，了解各种机械工程材料的基本特性和应用范围；（2）为以后正确设计和合理选材打下基础。机械工程材料金属材料非金属材料黑色金属钢有色金属铸铁合金钢无机非金属材料有机材料塑料橡胶陶瓷合成纤维铝合金铜合金其他有色合金第一节概述机械工程材料按化学成分分类：第一节概述1金属材料：综合性能好，用量最大、应用范

2、围最广)2高分子材料：质轻、耐腐蚀，常用于化工、机械、航空航天等3陶瓷材料：高电强、高硬度、耐腐蚀、绝缘，用于电器、化工、航空航天等等）4复合材料：轻、高的比强度、比刚度，结合两种材料的性能优点，用于航空航天等领域金属材料的常用性能:材料常用性能使用性能工艺性能力学性能:强度塑性韧性等物理性能:光、热、电、磁等化学性能:氧化、腐蚀等加工性能:切削、锻造等铸造性能:适合铸造与否焊接性能;容易焊接与否热处理性能:可热处理强化第二节金属材料的力学性能1物理性能：密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、磁性等；第二节金属材料的力

3、学性能2化学性能：耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性等；3工艺性能：铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性、热处理工艺性等。1）定义：金属材料的力学性能是指金属材料在不同环境（温度、介质）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。2）指标：弹性、刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧性、断裂韧度和疲劳强度等。第二节金属材料的力学性能4金属的力学性能：拉伸试样的颈缩现象拉伸试验机第二节金属材料的力学性能一应力极限弹性阶段弹性极限p屈服阶段屈服点s强化阶段强度极限b颈缩阶段低碳钢的应

4、力—应变曲线第二节金属材料的力学性能第二节金属材料的力学性能oa段：比例弹性变形阶段；(非比例弹性变形阶段)ab段：平台或锯齿（s段）：屈服阶段；bc段：均匀塑性变形阶段，是强化阶段。c点：形成了“缩颈”。cd段：缩颈断裂阶段，承载下降，到k点断裂。第二节金属材料的力学性能单位长度的伸长量。这里用试样的伸长量除以试样的原始标距表示:ΔL伸长量(mm)ε=——L0原始长度(mm)(2)应变ε(1)应力σ：单位面积上试样承受的载荷。这里用试样承受的载荷除以试样的原始横截面积S0表示:F载荷(N)σ=——(Mpa)S0原始横

5、截面积(mm2)σbσsσeεσ第二节金属材料的力学性能(3)应力－应变曲线（σ-ε曲线）:以应变为横坐标，以应力为纵坐标绘制的图形。应力与应变曲线退火低碳钢低、中回火钢淬火钢及铸铁中碳调质钢第二节金属材料的力学性能不同材料的拉伸曲线应力-应变曲线二刚度第二节金属材料的力学性能弹性模量：弹性下应力与应变的比值,表示材料抵抗弹性变形的能力。即：E=σ/εσε刚度：将材料抵抗弹性变形的能力称为刚度。E是衡量材料刚度的性能指标；材料的E越大，刚度越大；零件的刚度主要决定于E，也与形状、截面等有关。强度:材料在载荷作用下抵抗永

6、久变形和破坏的能力。三强度第二节金属材料的力学性能种类:1抗拉强度2抗压强度3抗弯强度4抗剪强度5抗扭强度Fb试样断裂前的最大载荷(N)σb=(MPa)S0试样原始横截面积(mm2)1抗拉强度：第二节金属材料的力学性能试样在断裂前所能承受的最大应力；它表示材料抵抗断裂的能力；它是零件设计的重要依据；也是评定金属强度的重要指标之一。σbσsσe2屈服点与屈服强度Fsσs=(MPa)S0Fs试样屈服时的载荷(N)S0试样原始横截面积(mm2)第二节金属材料的力学性能产生明显塑性变形的最低应力值。σs2屈服强度(塑性变形量为

7、0.2%，微量塑性变形)F0.2σ0.2=(MPa)S0屈服点σs、屈服强度σ0.2是零件设计的主要依据；也是评定金属强度的重要指标之一。第二节金属材料的力学性能F0.2试样产生0.2%残余塑性变形时的载荷(N)S0试样原始横截面(mm2)σ0.2S0-S1ψ=———×100%S0四塑性第二节金属材料的力学性能塑性是指材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。(1)断面收缩率:是指试样拉断处横截面积的收缩量ΔS与原始横截面积S0之比。(2)伸长率:是指试样拉断后的标距伸长量ΔL与原始标距L0之比。第二节金属材料的力

8、学性能l1-l0δ=×100%l0δ<2~5%属脆性材科δ≈5~10%属韧性材料δ>10%属塑性材料1布氏硬度HB五硬度第二节金属材料的力学性能是指材料抵抗其他硬物体压入其表面的能力。硬度是各种零件和工具必需具备的力学性能指标,常作为技术要求标注在零件工作图上。常用测量硬度的方法:2洛氏硬度HR3维氏硬度HV布氏硬度计第二节金属材