第二章(材料及热处理)_图文.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 精密机械设计基础 第二章  机械工程常用材料及钢的热处理 史美堂，《金属材料及热处理》，上海科学技术出版社，2003 齐宝森等，《机械工程材料》，哈尔滨工业大学出版社，2003 戈晓岚等，《工程材料》，东南大学出版社，2004 其他与金属材料及热处理的相关书籍 参考文献 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 主要内容 机械工程材料 金属材料 非金属材料 黑色金属 钢 有色金属 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 第一节 概述 在精密机械中应用的材料，按用途的不同，可分为结构材料和功能材料两大类。 结构材料通常是指工程上要求强度、韧性、塑性、硬度、耐磨性等力学性能的材料。 功能材料是指具有电、地、声、热、磁等功能和效应的材料。 金属材料是精密机械中最常用的材料，可分为黑色金属材料和有色金属材料。 一、应力极限 二、弹性模量E 三、延展性 四、冲击韧度Ak 五、弹性性能Ee和韧性能Et 六、硬度 第二节 金属材料的力学性能 比例极限σp 屈服极限σs 强度极限σB 图2-1 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。 一、应力极限 第二节 金属材料的力学性能 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 第二节 金属材料的力学性能 二、弹性模量E 在比例极限范围内，应力?与应变ε成正比。 弹性模量的大小反映了材料抵抗变形的能力。 三、延展性 延展性是衡量材料塑性性能的指标。 1.伸长率δ 2.断面收缩率Ψ 第二节 金属材料的力学性能 四、冲击韧度 冲击韧度是衡量材料承受冲击载荷能力的性能指标。 五、弹性能Ee和韧性能Et 六、硬度 硬度表示材料表面在一个小体积范围内抵抗弹性变形、塑性变形或破裂的能力。 常用的硬度指标有： 布氏硬度(HBS)、洛氏硬度(HRC——洛氏C标度硬度)和维氏硬度(HV)。 第二节 金属材料的力学性能 影响力学性能的主要因素 1、含碳量 含碳量越高，强度和硬度越高，但塑性显著降低。 2、杂质元素：有益Si、Mn，有害S、P 3、合金元素 加入某些合金元素，可提高和改善其综合力学性能，并获得某些特殊的物理和化学性能。 Cr：提高硬度、冲击韧性和淬透性 ，（形成碳化鉻） Mn：提高强度和淬透性 ，W:提高硬度和韧性 4、温度 一般，低温条件下强度有所增加，塑性和冲击韧性下降 ，高温条件下相反。 5、热处理工艺 第二节 金属材料的力学性能 一、钢铁材料（黑色金属） 1、非合金钢（碳钢） 含碳2％以下的铁碳合金、少量杂质 按质量分数分类： 低碳钢（ωc≤0.25％） 中碳钢（ 0.25％ ＜ ωc ≤ 0.6％） 高碳钢（ωc＞0.6％） 按质量等级分类： 普通碳素钢（ωs≤0.055％、 ωp≤0.045％ ） （例：Q235） 优质碳素钢（ωs≤0.040％、 ωp≤0.040％ ）（例：45，35） 高级优质碳素钢 （ωs≤0.03％、 ωp≤0.035％ ） 第三节 常用工程材料 按用途分类： 碳素结构钢（用于制造各种工程构件和机器零件） 碳素工具钢（用于制造各种工具）（T8A） 2、合金钢 人为加入Cr、Mn、Ni、Ti、Mo等，用以提高钢的力学性能、工艺性能。即具有高的强度、韧性、硬度，以及某些特殊性能（如耐腐性、高温强度）。 （40Cr,65Mn） 第三节 常用工程材料 3、铸铁： 良好的铸造性能、减摩性能、吸振性能、切削加工性能、低的缺口敏感性，生产工艺简单、成本低廉。 灰铸铁：C－自由状态的片状石墨形式 （抗压强度高于抗拉强度，适用于受压零件， 脆性大，不适合冲击零件）（HT200） 可锻铸铁： C－自由状态的絮状石墨形式 球墨铸铁：C－球状石墨形式，较高的强度 ，良好的塑性和韧性（应力集中）。 钢与铸铁的主要区别：碳的存在形式不同 第三节 常用工程材料 有色金属 （减摩、耐腐、耐热、导电性好） 1、铜及其合金： 工业纯铜、 黄铜（铜锌二元合