工程材料的基本知识剖析.ppt

* 第四章 工程材料的基本知識 §4-1 工程材料的種類及性能 §4-2 常用金屬材料 §4-4 金屬材料的熱處理 §4-5 材料成型技術簡介 §4-3 非金屬材料 §4-1 工程材料的種類及性能 1. 常用工程材料的種類 1)金屬材料: 包括黑色金屬（鋼鐵）和有色 金屬材料 2)工程陶瓷: 由金屬和非金屬元素的化合物 所構成的各種無機非金屬材料 3)有機高分子材料：工程中常見的有塑料、 橡膠和膠黏劑 4)複合材料：將上述兩種或多種單一材料人工 合成在一起的材料 §4-1 工程材料的種類及性能 2. 工程材料的主要性能 (1)工程材料的力學性能 2）塑性 3）硬度 4）衝擊韌性 5）疲勞强度 6）耐磨性 1）强度 (2)工程材料的物理、化學及加工性能 1）力學性能-强度 强度是指在外力作用下材料抵抗變形與斷裂的能力 2）力學性能-塑性 材料在外力作用下產生塑性變形而不斷裂的能力 3）力學性能-硬度 硬度是衡量材料軟硬程度的指標。硬度越高， 表示材料抵抗局部塑性變形的能力越大，材料 的耐磨性也較好。 勃式硬度 用 HB 表示 洛式硬度 用 HRB(較軟金屬)或 HRC(較硬金屬)表示 Rockwell Hardness Test (洛式) 4）力學性能-衝擊韌性 材料在衝擊負荷作用下抵抗斷裂的一種能力， 用標準試樣受衝擊器作用所吸收的能量表示。 5）力學性能-疲度強度 材料在無數次重複“交變應力”作用下，而不引 起斷裂的最大應力值。 Fatigue test 6）力學性能-耐磨性 材料在一定工作條件下抵抗磨損的能力。 用體積磨損量、質量磨損量和長度磨損量來評定。 (2)工程材料的物理、化學及加工性能 物理性能：指材料在重力、電磁場、熱力等物理 因素作用下所表現出來的性能或屬 性，包括材料的密度、熔点、導電性、 磁性能、導熱性、熱膨脹性等 化學性能：主要指材料的抗氧化性、耐蝕性和耐酸 性等，反映了材料在常温或高温環境下 抵抗各種化學作用的能力。 材料加工性能：指材料對各種加工方式的適應性 §4-2 常用金屬材料 1. 碳鋼和合金鋼 2. 鑄鐵 3. 有色金屬材料 碳鋼 ：各種金屬合金鋼 ：低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼 合金鋼 灰鑄鐵 球墨灰鑄鐵 可鍛鑄鐵 合金鑄鐵 碳鋼 低碳鋼：含碳量低於 0.30% 中碳鋼：含碳量在 0.30% ~ 0.50% 高碳鋼：含碳量在 0.50% ~ 0.95% 強度較差，但有較好的成型性 中等強度、延展性及硬度 具較耐磨耗特性，故適用於表面 長久受到磨耗之工具，如農具。 合金鋼 鎳可改良材料的韌性、硬化能及抗腐蝕能力 (硬化能愈大，代表鋼材在同一種淬火條件下能被硬化 的深度愈深，但硬化能大並不代表能經由淬火而獲得 更大的硬度。) 鉻可增加硬化能、抗磨耗的能力、高溫強度， 尤其高濃度的鉻可大大提高抗腐蝕的能力，所 以是不銹鋼的重要成份。 硫、磷、鉛可改良鋼的切削性 灰鑄鐵 生產過程簡單，抗壓强度高，耐磨性、消振性好，抗拉强度稍低，韌性差，常應用於引擎汽缸體、機械底座、支架等。 球墨灰鑄鐵 強度、軔性與塑性都較灰鑄鐵佳，可應用於製造曲柄軸、連桿等 為可熱處理的鑄鐵，具中高強度與好的切削性，可應用於製造曲柄軸、連桿等。 可鍛鑄鐵 有色金屬材料 鋁及其合金：質量輕、比强度和比剛度高、導電導熱性好、耐腐蝕，因而廣泛用於飛機製造業，成為航空等工業的主要材料。 銅及其合金： 黄銅是以鋅作為主要合金元素的銅合金 青銅以錫為主添加元素，有高的耐磨性、耐腐 蝕性，好的力學性能與鑄造性能，常用以製造 耐磨、減摩擦及耐蝕零件，如齒輪、軸承等。 無錫青銅比錫青銅具有更高的力學性能、耐磨性 和耐蝕性，主要有：鋁青铜，錳青銅等。 §4-3 非金屬材料 1. 常用高分子材料 2. 陶瓷 3. 複合材料 (1)塑料 (2)橡膠 (1)塑料 分類 以樹脂為主要成分的有機高分子固體材料 質量輕、比强度高，耐腐蝕性好，絕緣性能優 異，減摩擦、耐磨及自潤滑性能突出，消音吸 振性强，易成型加工，以及其它特殊性能 。 按樹脂受熱後性質：熱塑性塑料、熱固性塑料 按塑料使用範圍：通用塑料、工程塑料和特種 塑料 1. 常用高分子材料 (2)橡膠 分類 以生膠為基礎加入適量的填加劑組成的高分子 彈性體 天然橡膠：從天然植物中採集到的一種聚乙戊 二烯為主要成分的高聚物，用來製造輪胎，也 可製作