工程材料和热处理课件.ppt

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1、章工程材料和热处理节概述节金属材料的力学性能节常用的工程材料节钢的热处理节表面精饰节材料的选择原则第一节概述结构材料：工程上要求强度、韧性、塑性、硬度、耐磨性等力学性能的材料。功能材料：具有电、光、声、热、磁等功能和效应的材料。按用途不同，分：金属材料：黑色金属材料有色金属材料无机非金属材料：陶瓷有机材料：塑料、橡胶和合成纤维高强度、塑性、耐腐蚀性、绝缘性，密度小按材料结合键的特点和性质，分：第二节金属材料的力学性能一、应力极限低碳钢的应力－应变曲线3强化阶段4颈缩阶段比例极限屈服极限强度极限1线弹性阶段2屈服阶段颈缩屈服断裂弹性屈服强化局部变形断裂低碳钢试样拉伸时

2、的各阶段特征在常温下经过塑性变形，使材料强度提高、塑性降低的现象，称为冷作硬化。1在弹性范围内卸载、再加载2过弹性范围内卸载、再加载常用冷作硬化提高零件的强度。冷拔、冷挤压、冷镦、冷轧能得到冷作硬化的效果。永久塑性变形弹性变形在弹性阶段，应力与应变成正比=E比例常数E=/反映材料抵抗变形的能力，是衡量刚度的指标。注意：不同钢种的弹性模量相差甚微。二、弹性模量E衡量材料塑性性能的指标断后伸长率断面收缩率为塑性材料为脆性材料三、延展性碳钢、黄铜、铝合金等灰铸铁、玻璃、陶器、石料等四、弹性能Ee和韧性能Et在弹性变形范围内，应变能将以势能的形式储存在材料内部，

3、撤去外力后又全部释放材料在断裂前所能吸收的能量称为韧性能。弹性能Ee韧性能Et最大弹性能最大韧性能五、硬度材料表面在一个小体积范围内抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力。材料硬度越高，强度和耐磨性越好；塑性越低。常用硬度指标：布氏硬度(HBS)洛氏硬度(HRC)维氏硬度(HV)各种硬度值之间可以相互折算金属材料在加工和使用过程中影响力学性能的因素含碳量的影响---强度、硬度；塑性合金元素的影响---提高改善力学性能温度的影响---强度、硬度；塑性热处理工艺的影响一般规律：含量C的增加：强度、硬度增加脆性增大，韧性、塑性下降绝大多数钢，低温：强度、硬度增加；韧性、塑性下

4、降第三节常用的工程材料金属材料工业用钢铸铁黑色金属有色金属一、黑色金属碳钢的分类1）含碳量（按碳的质量分数）低碳钢(ωc≤0.25%)中碳钢(0.25%≤ωc≤0.6%)高碳钢(0.6%<ωc≤2.11%)2）钢的品质（按有害杂质S、P含量）普通钢（ωs≤0.05%;ωp≤0.045%）优质钢（ωs≤0.04%;ωp≤0.04%）高级优质钢（ωs≤0.03%；ωp≤0.035%）3）钢的用途（按行业使用）结构钢（建筑、机械制造用）工具钢（工具、刀具、模具等用）特殊性能钢（防腐蚀、高温、导磁等场合用）一、黑色金属由于铸造特性，一般用于制造形状复杂，难以切削加工、尺寸大

5、的重要零件，如：大型齿轮、缸体、变速箱机架等。成本低，铸造性好，良好的减震性；抗压强度高、抗拉强度。低脆性大，不宜承受冲击载荷。常用于床身、机架、底座等零件较高的延展性和耐磨性；强度高于灰铸铁；减震性优于钢。多用于制造受冲击载荷的零件铸钢灰铸铁球墨铸铁二、有色金属铜合金良好的导电性、导热性、耐蚀性、延展性黄铜：铜锌合金，可铸可锻，良好的机加工性青铜：除Zn以外，所有Cu合金的总称铝合金不耐磨，切削性好，铸造性差；不产生电火花，用于储存易燃、易爆物品的容器钛合金密度小，高、低温性能好，良好的耐蚀性，用于航空、造船、化工业工程塑料优点：密度小、质量轻，耐腐蚀性好，易加工

6、应用：可用注塑、挤压的方法制成各种形状复杂，尺寸精确的零件橡胶以生胶为主要成分，添加各种配合剂和增强材料较大的弹性、良好的绝缘性、耐磨损、耐化学腐性人工合成矿物主要有刚玉（宝石）和石英SiO2三、非金属材料由两种或两种以上性质不同的金属材料或非金属材料，按设计要求进行定向处理或复合得到的一种新型材料。自然界：天然复合材料如竹子、木材、骨骼等特点高比强度、高比模量抗疲劳性能好减摩、耐磨、自润滑性能好化学稳定性好具有其他特殊性能，如隔热性，特殊的电、光、磁性。四、复合材料基本材料+增强材料钢的热处理就是在固态下，通过加热、保温和不同的冷却方式，改变钢的内部组织结构，从而

7、获得所需性能的工艺方法。第四节钢的热处理为什么要进行热处理什么是热处理如何进行热处理热处理工艺曲线示意图目的1、消除毛坯中的缺陷，改善工艺性能，为切削加工或热处理做组织和性能上的准备。—叫预先热处理。2、提高金属材料的力学性能，充分发挥材料的潜力，节约材料，延长零件使用寿命。—叫最终热处理。热处理的方法（按工艺方法不同分）热处理淬火正火退火表面热处理普通热处理回火表面淬火化学热处理渗碳渗氮碳氮共渗1.退火（焖火）将钢件加热到一定温度,保温一定时间,随炉缓慢冷却一、普通热处理目的软化工件，降低硬度——以便切削加工2)  细化晶粒,改善组织——提高力学性能3)  消