第2单元 机械工程材料课件.ppt

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1、机械工程材料案例导入汽车是一种生活中常用的机械产品，用多种材料生产制造出来。以下通过汽车中典型的零件来简单认识一下工程中常用的材料。某汽车主要零件应用材料活塞（铝合金）车身结构（冷轧钢板）挡风玻璃(夹层钢化玻璃发动机变速箱车身内饰连杆（40Cr）曲轴（球墨铸铁）齿轮（20CrMnTi）滚动轴承（轴承钢）变速器壳体（灰铸铁）保险杠（聚丙烯PP）仪表板(工程塑料ABS)安全带（尼龙）顶棚（复合纤维板）案例导入问题：（1）常用工程材料有哪些？（2）如何根据零件工作要求选用材料？活塞（铝合金）车身结构（冷轧钢板）挡风玻璃(夹层钢化玻璃发动机变

2、速箱车身内饰连杆（40Cr）曲轴（球墨铸铁）齿轮（20CrMnTi）滚动轴承（轴承钢）变速器壳体（灰铸铁）保险杠（聚丙烯PP）仪表板(工程塑料ABS)安全带（尼龙）顶棚（复合纤维板）某汽车主要零件应用材料机械工程材料金属材料的性能1钢铁材料及应用2学习重点、难点熟悉常用金属材料种类、性能、用途与选用1常用钢材的牌号、分类及热处理工艺选用2.1金属材料性能金属材料是目前应用最广泛的材料，常用的金属材料有碳素结构钢、合金钢、铸铁、非铁金属及合金、金属粉末冶金材料。一般联结件(普通碳素钢)机床床身（灰铸铁）中低压阀门（可锻铸铁）曲轴（球墨铸

3、铁）热水器内胆（不锈钢）车刀刀片（硬质合金）制动器(粉末冶金摩擦材料)低载齿轮(粉末冶金结构材料)铣刀（刃具钢）冲压模具（模具钢）机床主轴(优质碳素钢)游标卡尺(碳素工具钢）锅炉结构件（耐热钢）挖掘机铲斗（高猛钢）深沟球轴承（轴承钢）蜗轮蜗杆（铜合金）自行车架（铝合金）滑动轴承（轴承合金）碳素钢合金钢有色金属铸铁粉末冶金材料常用金属材料应用案例2.1金属材料的性能2.1.1金属材料力学性能1.强度强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗永久变形和断裂的能力。当材料在满足强度的载荷作用范围内是不会发生破坏，只有当材料承受的载荷超过了自身的强度

4、时才会发生断裂之类的破坏。车轴断裂2.1金属材料的性能根据外力作用性质不同，主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。工程常用的是屈服强度和抗拉强度。相同条件下，材料的强度越高，则构件的承载力也就越高。材料的强度等力学性能须通过试验的方法进行测定。此类试验须按标准（如国家标准、部标准）中规定的方法进行。此处重点介绍低碳钢的拉伸强度测试实验。拉伸试验机2.1金属材料的性能为了便于对试验结果进行比较，试验时首先要把待测试的材料加工成试件。我国国家标准GB/T228-1987《金属拉力试验法》中规定，拉伸试件截面可采用圆形（如图2-4

5、a）或矩形，长度可根据其截面尺寸按规定比例或不按比例适当选取。按比例选取的试件长短两种规格。圆截面长试件其工作段长度（也称标距）l0=10d0，短试件l0=5d0。金属材料的压缩实验，一般采用短圆柱形试件，其高度为直径d0的1.5-3倍。拉伸试件压缩试件2.1金属材料的性能拉伸实验机在实验过程中可以绘制出施加的载荷与试件变形的线图，一般称为拉伸曲线。随试件尺寸的不同，会使拉伸图在量的方面有所差异。为了消除尺寸的影响，将拉力除以试件横截面的原始面积A0，得出试件横截面上的正应力用σ表示；伸长量Δl除以标距的原始长度l0，得出试件在工作段

6、内的相对伸长量ε，以σ为纵坐标、ε为横坐标绘出的曲线称为应力—应变图，它表明从加载开始到破坏为止，应力与应变的对应关系，反映了材料的性能。拉伸曲线图应力-应变图2.1金属材料的性能拉伸实验机在实验过程中可以绘制出施加的载荷与试件变形的线图，阶段力学特性拉伸图（应力-应变线图）特征第Ⅰ阶段（弹性变形阶段）试件受力以后，长度增加，产生变形，这时如将外力卸去，试件工作段的变形可以消失，恢复原状。此类变形称为弹性变形，因此，称第Ⅰ阶段为弹性变形阶段。曲线呈直线状第Ⅱ阶段（屈服阶段）弹性变形阶段以后，试件的伸长显著增加，但外力却滞留在很小的范围

7、内上下波动。外力不需增加，变形却继续增大，这种现象称为屈服或流动。屈服阶段中拉力波动的最低值称为屈服载荷，用Fs表示。所对应的应力称为屈服极限，用σs表示。曲线出现波动第Ⅲ阶段（强化阶段）过了屈服阶段以后，继续增加变形，需要加大外力，试件对变形的抵抗能力又获得增强，力与变形是非线性的关系。此阶段称为强化阶段。曲线非线性增长第Ⅳ阶段（颈缩阶段）当拉力继续增大达某一确定数值时，可以看到，试件某处突然开始逐渐局部变细，形同细颈，称颈缩现象。因此，第Ⅳ阶段称为颈缩阶段。颈缩出现前，试件所能承受的拉力最大值，称为最大载荷，用Fb表示。所对应的应

8、力称为强度极限，用σb表示。曲线单调下降2.1金属材料的性能2.塑性塑性是指金属材料在给定载荷外力的作用下，产生永久变形而不被破坏的能力。金属材料在受到拉伸变形时，长度和横截面积都要发生变化。因此，金属的塑性可以用材料的