金工实习教学课件作者李新领1.ppt

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1、第1章机械工程材料基础1.1金属材料的性能1.2机械工程材料的分类及应用1.3钢铁材料的鉴别下一页返回1.1金属材料的性能金属材料的性能分为使用性能和工艺性能。使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性质。它包括力学性能，物理、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了机械零件的使用范围和寿命。工艺性能是指金属材料在加工过程中表现出的加工难易程度，它的好坏决定了它在加工过程中成型的适应能力。1.1.1力学性能金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下所表现出的性能。常用的力学性能主要有:强度、塑性、硬度、冲击韧度等。1.强度强度是指材料抵抗外力作用

2、下变形和断裂的能力，符号为σ，单位为MPa。测定强度最基本的方法是拉伸试验。常用的强度指标是屈服强度σs和抗拉强度σb，屈服强度和抗拉强度可用拉伸试验测定。下一页返回1.1金属材料的性能如图1-1所示是低碳钢的拉伸曲线。屈服强度是指材料在拉伸过程中，载荷不增大而试样伸长量却在继续增加时的应力，用σs表示。机械设计中，有时机械零件不允许发生塑性变形，或只允许少量的塑性变形，否则会失效，因此屈服强度是机械零件设计的主要依据。抗拉强度是指试样在拉断前所能承受的最大应力，用σb表示。它是机械零件设计和选材的重要依据。2.塑性塑性是指在外力作用下产生永久变形而不被破坏的

3、能力。常用的塑性指标有伸长率8和断面收缩率必。在拉伸实验中可同时测得。8和必愈大，材料的塑性愈好。反之，塑性越差。良好的塑性是金属材料进行锻造、轧制等的必要条件，也是保证机械零件工作安全，不发生突然脆断的必要条件。上一页下一页返回1.1金属材料的性能3.硬度硬度是材料抵抗局部变形(特别是塑性变形)、压痕或划痕的能力，是衡量材料软硬程度的力学性能指标。硬度是各种零件和工具必须具备的性能指标。机械制造业所用的刀具、量具、模具等，都应具备足够的硬度，才能保证使用性能和寿命。有些机械零件如齿轮等，一也要求有一定的硬度，以保证足够的耐磨性和使用寿命。因此硬度是材料重要的

4、力学性能之一。生产中应用较多的有布氏硬度和洛氏硬度。上一页下一页返回1.1金属材料的性能(1)布氏硬度是用一定直径的球体(钢球或硬质合金球)，以相应的试验力压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，用测量表面压痕直径来计算硬度的一种压痕硬度试验，布氏硬度试验原理图如图1-2所示。当试验的压头为淬硬钢球时，其硬度符号用HBS表示，适用于硬度值小于450HBS的退火钢、灰铸铁和非金属材料(有色金属)等。当试验压头为硬质合金球时，其硬度符号用HBW表示，适用于硬度值小于650HBW的淬火钢等。布氏硬度的缺点是压痕较大，不宜于测量成品及薄件。(2)洛氏硬度的测定是用顶

5、角为1200的金刚石圆锥或直径为1.588mm的淬硬钢球做压头，以相应的载荷压入试样表面，由压痕深度确定其硬度值，如图1-3所示。上一页下一页返回1.1金属材料的性能洛氏硬度可以从硬度计读数装置上直接读出。洛氏硬度有三种常用标度，分别以HRC,HRB,HRA表示。硬度值数字写在字母前面，如60HRC,85HRB等。三种洛氏硬度的符号、试验条件和应用范围见表1-1。4.冲击韧度它是指材料在冲击载荷作用下，抵抗冲击力的作用而不被破坏的能力。冲击韧度的测量方法，应用最普遍的是一次摆锤冲击试验。通常用冲击韧度ak来度量，单位为J/cm2。αk值越大，表示材料的冲击韧度

6、越好。一般情况下，把αk值低的材料称为脆性材料，αk值高的材料称为韧性材料。上一页下一页返回1.1金属材料的性能1.1.2工艺性能工艺性能是指材料在加工过程中所表现出的性能。材料工艺性能的好坏，直接影响到制造零件的工艺方法和质量以及制造成本。所以选材时必须充分考虑工艺性能。1.铸造性能是指浇注铸件时，材料能充满比较复杂的铸型并获得优质铸件的能力。对金属材料而言，铸造性能主要包括流动性、收缩率、偏析倾向等指标。流动性好、收缩率小、偏析倾向小的材料其铸造性一也好。2.锻造性能是指材料是否易于进行压力加工的性能。锻造性能好坏主要以材料的塑性和变形抗力来衡量。一般来说

7、，钢的锻造性能较好，而铸铁锻造性能极差，不能锻造。上一页下一页返回1.1金属材料的性能3.焊接性能是指材料是否易于焊接在一起并能保证焊缝质量的性能，一般用焊接处出现各种缺陷的倾向来衡量。低碳钢具有优良的焊接性，铜合金和铝合金的焊接性能较差，而灰铸铁的焊接性能很差。4.热处理工艺性能钢的热处理工艺性能主要考虑其淬透性，即钢在淬火时淬透的能力。含锰、铬、镍等合金元素的合金钢淬透性比较好，碳钢的淬透性较差。5.切削加工性能是指材料是否易于切削加工的性能。它与材料种类、成分、硬度、韧性、导热性及内部组织状态等因素有关。有利切削的硬度为170~230HBW，切削加工性好

8、的材料，切削容易，刀具磨损小，加工表面