机械制造电子教案11.docx

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1、机械制造电子教案11第一节金属材料的要紧性能两大类：1使用性能：机械零件在正常工作情况下应具备的性能。包含：力学性能、物理、化学性能2工艺性能：铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、切削性能等。I、金属材料的力学性能：力学性能-受外力作用反映出来的性能。一弹性与塑性：1弹性：金属材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后能恢复其原先形状的性能。力与变形同时存在、同时消失。如弹簧：弹簧靠弹性工作。2塑性：金属材料受外力作用时产生永久变形而不至于引起破坏的性能。（金属之间的连续性没破坏）塑性大小以断裂后的塑性变形大小来表示。塑性变形：在外力消失后留下的这部分不可恢复的变形。3拉伸图：金属材料在拉伸

2、过程中弹性变形、塑性变形直到断裂的全部力学性能可用拉伸图形象地表示出来。1）弹性阶段。e2）屈服阶段：过e点至水平段右端s塑性极限，s屈服点，过S点水平段一一说明载荷不增加，式样仍继续伸长。（P一定，。=P/F一定，但真实应力PF,t由于变形，F1!）发生永久变形3）强化阶段：水平线右断至b点Pt变形t,b强度极限，材料能承受的最大载荷时的应力。4）局部变形阶段bk过b点,试样某一局部范围内横向尺寸突然急剧缩小。“缩颈”（试样横截面变小，拉力I）4延伸率与断面收缩率：一一表示塑性大小的指标D延伸率：=I0试样原长，L拉深后长2）断面收缩率：FL原截面，F1一拉断后截面(1) 6、2越大，材料塑

3、性越好(2) 与6区别：拉伸图中=#%,6=mas塑(3)通常35%为塑性材料，5%为脆性材料。5条件屈服极限。.2有些材料在拉伸图中没有明显的水平阶段。通常规定产生0.2塑性变形的应力作为屈服极限,称之条件屈服极限.二刚度：金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。1材料本质弹性模量一在弹性范围内，应力与应变的比值.其大小要紧决定材料本身.相当于单位元元变形所需要的应力。O=E,E=/=tg2几何尺寸、形状、受力相同材料的E相同,但尺寸不一致,则其刚度也不一致.因此考虑材料刚度时要把E形状尺寸同时考虑.还要考虑受力情况.三强度：强度指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形与断裂的能力。按作用力性质的不一

4、致,可分为:抗拉强度。.抗压强度。抗弯强度。,抗剪强度Tb抗扭强度。常用来表示金属材料强度的指标：屈服强度：(PaNm2)Pl产生屈服时最大外力，原截面抗拉强度(PaNm2)Pj断裂前最大应力.sh在设计机械与选择评定材料时有重要意义.因金属材料不能在超过。的条件下工作,否则会塑变.超过。b工作,机件会断裂.。s-。b之间塑性变形,压力加工四硬度：金属抵抗更硬的物体压入其内的能力一是材料性能的综合物理量,表示金属材料在一个小的体积范围内的抵抗弹性变形、塑性变形或者断裂的能力。1布式硬度HB用直径D的淬火钢球或者硬质合金球,在一定压力P下,将钢球垂直地压入金属表面,并保持压力到规定的时间后卸荷,

5、测压痕直径d(用刻度放大镜测)则HB=PF(Nmm2)单位通常不写.F-压痕面积.HBS一压头用淬火钢球，HBW一压头用硬质合金球因钢球存在变形问题,不能测太硬的材料,适于HBSl不疲劳破坏2疲劳破坏原因材料有杂质，表面划痕,能引起应力集中，导致微裂纹，裂纹扩展致使零件不能承受所加载荷突然破坏.3预防措施改善结构形状,避免应力集中，表面强化-喷丸处理,表面淬火等.n、金属材料的物理,化学及工艺性能：一物理性能比重：计算毛坯重量,选材,如航天件：轻熔点:铸造锻造温度（再结晶温度）热膨胀性:铁轨模锻的模具、量具、导热性：铸造:金属型锻造:加热速度、导电性：电器元件铜铝磁性:变压器与电机中的硅钢片磨

6、床：工作台二化学性能化学性能：指金属材料与周围介质扫触时抵抗发生化学或者电化学反应的性能。耐腐蚀性：指金属材料抵抗各类介质侵蚀的能力。抗氧化性：指金属材料在高温下，抵抗产生氧化皮能力。金属的化学性能，决定了不一致金属与金属，金属与非金属之间形成化合物的性能,使有些合金机械性能高,有些合金抗腐蚀性好,有的金属在高温下组织性能稳固.如耐酸,耐碱等，如化工机械,高温工作零件等三工艺性能金属材料能习惯加工工艺要求的能力.铸造性能:指金属或者合金是否适合铸造的一些工艺性能,要紧包含流性能、充满铸模能力；收缩性、铸件凝固时体积收缩的能力；偏析指化学成分不均性。焊接性能：指金属材料通过加热或者加热与加压焊接

7、方法，把两个或者两个以上金属材料焊接到一起，接口处能满足使用目的的特性。冷弯性能：指金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。弯曲程度通常用弯曲角度（外角）或者弯心直径d对材料厚度a的比值表示，a愈大或者d/a愈小，则材料的冷弯性愈好。冲压性能：金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。在常温进行冲压叫冷冲压。检验方法用杯突试验进行检验。锻造性能：金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不破裂的能力。第二章常用工程材料铁碳钢合金钢轻有色金属重有色金属稀土金属在机械、工程等工业领域中，使用的材料种类及品种繁多、涉及范围及其广泛。其分类如下：r黑色金属Jf-1.1.金属材料1七1.有色金属Jf-1.工程材

8、料（基本材料）l-有机非金JS材料合成塑料合成橡胶合成纤维树脂基复合材料-非金属材料上复合材料/金属基复合材料l非金霭基复合材料无机非金属材料陶徭材料坡鹿材料石磨及碳木材、水泥、混凝土等随着生产的迅速进展，特别是电子产业、航空航天技术的突飞猛进，不断地对材料的性能提出了愈来愈高的要求。而传统单一材料往往不能全面满足强度、韧性、重量与稳固性等方面的要求，为使各类材料之间的优点互补，获得性能更加优越的材料，人们研制出各类新型复合材料。就是由两种或者两种以上不一致材料的组合材料，其性能通常兼有构成材料的各类优点，有着非常广阔的进展前景。中国通过几十年的努力，钢铁工业已同过去的仅能生产100多个钢种、

9、400多个品种的钢材进展到现在能生产1000多个钢种、4万多个品种的钢材，特别是国防工业与高精尖技术，包含原子弹、氢弹、导弹、核潜艇、通讯卫星、火箭等需要的关键金属材料。都已由国内自行研制开发成功，最大限度满足了其需要。第一节合金钢2-1概述合金钢一一为了改善钢的组织与性能，在碳钢的基础上，有目的地加入一些元素而制成的钢。加入的元素称之合金元素。常用的合金元素有锦、铭、锲、硅、钥、鸨、钿、钛、错、钻、银、铜、铝、硼、稀土（RE）等。根据我国的资源情况，富产的元素有硅、镐、钥、鸨、机、硼及稀土元素，而络、银，特别是钻稀缺。选用合金钢时，应在保证产品质量的前提下，优先考虑我国资源丰富的钢种。与碳钢

10、相比，合金钢的性能显著提高，应用日益广泛，但价格高于碳钢。一、合金钢的分类（一）按用途分类1、合金结构钢一一用于制造各类机械零件与工程结构的钢。要紧包含低合金结构钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢等。2、合金工具钢一一用于制造各类工具的钢。要紧包含合金刃具钢、合金模具钢与合金量具钢等。3、特殊性能钢一一具有某种特殊物理或者化学性能的钢。要紧包含不锈钢、耐热钢、耐磨钢等等。（二）按合金元素的总含量分类1、低合金钢。合金元素总含量Me10%。（三）按正火后的组织分类将一定截面的试样（625InIn）,在静止空气中冷却后，按所得组织可分为珠光体钢、马氏体钢、奥氏体钢与铁素体钢等。二、

11、合金钢的编号（一）合金结构钢合金结构钢的牌号由三部分构成，即“两位数字+元素符号十数字”。前面两位数字代表钢中平均碳的质量分数的万倍；元素符号代表钢中所含的合金元素，其后面的数字表示该元素平均质量分数的百倍，当其平均质量分数Me1.5%时通常只标出元素符号而不标数字，当其sMe2L5%、22.5%、23.5%时,则在元素符号后相应地标出2、3、4。比如60Si2Mn钢，表示平均3c=0.6%,平均3si2L5%,平均3Mn1.5%的合金结构钢。如为高级优质钢，则在钢号后面加符号“A”。（二）合金工具钢合金工具钢牌号的表示方法与合金结构钢相似，区别仅在于碳含量的表示方法不一致。当平均gc1%,3

12、cr约为12%,GMo、3V都小于L5%的合金工具钢。高速钢不论其碳含量多少，在牌号中都不予标出，但当合金的其它成分相同，仅碳含量不一致时，则在碳含量高的牌号前冠以“C”字母，如W6M05Cr4V2钢与CW6M05Cr4V2钢，前者GC=O.8%0.9%,后者CC=O.95%L05%,其余成分相同。（三）特殊性能钢特殊性能钢的牌号表示方法与合金工具钢的基本相同，只是当其平均cW0.03%与c0.08%时，在牌号前分别冠以“00”及“0”。如0Crl9Ni9钢表示平均cW0.08%,cr19%,Ni9%的不锈钢。（四）滚动轴承钢高碳高格轴承钢属于专用钢，为了表示其用途，在牌号前加以“G”（“滚”字的汉语拼音首字母），铭含量以其质量分数的千倍来表示，碳的含量不标出，其它合金元素的表示方法与合金结构钢同。比如GCrl5SiMn钢，表示平均c二1.5%,3Si与Mn都小于L5%的滚动轴承钢。2-2合金元素在钢中的