04机械工程常用材料及其工程性能.ppt

第四章 机械工程常用材料及其工程性能;材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。 机械工程材料是用于机械制造的材料，其主要包括金属材料和非金属材料两大类。;§4－2 金属材料的机械性能;;2）强度指标;材料在断裂前所能承受的最大应力称为抗拉强度;弹性模量E是用于表示材料刚度的重要参数，E值越大材料刚度越大。 表4-1是不同金属材料的弹性模量。;2.3 塑性;断面收缩率是指试样拉断后，缩颈处面积变化量与原始横截面面积比值的百分率;1）布氏硬度 布氏硬度的测定是在布氏硬度试验机上进行的，其试验原理是用直径为D的淬硬钢球或硬质合金球，在规定压力F作用下压入被测金属表面至规定时间后，卸除压力，金属表面留有压痕，压力F与压痕表面积A的比值称为布氏硬度，用符号HBW（压头为硬质合金球）表示。;2）洛氏硬度;金属材料抵抗交变载荷作用而不产生破坏的能力称为疲劳强度。疲劳极限用符号σ-1表示。;疲劳断口;线膨胀系数是指材料温度每升高1℃，零件单位长度的伸长率。 表4-3是常用材料的线膨胀系数。;2.7 冲击韧性;2.8 金属材料的工艺性能;3）焊接性;工程材料可以分为金属材料和非金属材料，非金属材料又分为高分子材料和无机材料。;1）灰铸铁 在灰铸铁中碳主要以石墨形式存在，其断口呈暗灰色，故称灰铸铁。以“HT+材料抗拉强度”表示牌号，如HT150。 常用于制造形状复杂而力学性能要求不高的工件，承受压力、要求消振的工件，以及一些耐磨工件。 常用的热处理工艺有去应力退火，消除白口组织的退火和表面淬火。;球墨铸铁常用于制造载荷较大且受磨损和冲击作用的重要零件，如汽车、拖拉机的曲轴，连杆和机床的蜗杆、蜗轮等。 球墨铸铁常用的热处理方式有退火、正火、调质及等温淬火。 以“QT+材料抗拉强度”表示牌号如QT400表示球墨铸铁，其最低抗拉强度为400MPa。;3.1.2 碳素钢;2）碳素钢的分类;c）根据钢的用途分类: 碳素结构钢:其ωC0.70% 碳素工具钢:其ωC≥0.70% 碳素铸钢:主要用于制作形状复杂、难以锻造成形的铸钢件。;4）优质碳素结构钢 以“材料所含碳的万分比”进行命名，如45钢，表示碳的平均质量分数为0.45%的优质碳素钢，含碳量较低时其延展性强常用于制造冲压件，含碳量较高时常用于制造较重要零部件。;1）根据合金元素总质量分数分类 低合金钢:合金元素总质量分数小于5%； 中合金钢:合金元素总质量分数为5%～10%； 高合金钢:合金元素的总质量分数大于10%。;3）合金结构钢;以“材料含碳量的千分比+合金元素符号+合金含量的百分比”表示其牌号，如9SiCr钢，表示碳的含量为0.90%、硅的含量和铬的含量均小于1.5%的合金工具钢。;是指用于制造冲压、热锻、压铸等成形模具的合金钢。 根据工作条件不同分为冷作模具钢和热作模具钢。;指在空气、水不锈钢属于具有特殊物理、化学性能的特殊性能钢，它是指在空气、水、弱酸、碱和盐溶液或其他腐蚀介质中具有高度化学稳定性的合金钢的总称。;6）高速钢;3.2.1 纯铜及其合金;2）黄铜:是以锌为主要合金元素的铜合金，因 其颜色呈黄色，故称黄铜 ①普通黄铜:当铜中加入锌时所组成的合金称为普通黄铜. ②特殊黄铜:在普通黄铜中加入铅、铝、硅、锡等元素所组成合金称为特殊黄铜;1）纯铝 纯铝呈银白色，是一种密度仅为2.72g/cm3的轻金属，是自然界中储量最为丰富的金属元素，产量仅次于钢铁。;①铝硅铸造铝合金（俗称硅铝明）:铸造性能较好，但铸造组织粗大，在浇注时应进行变质处理细化晶粒，以提高其力学性能；;③铝镁铸造铝合金:具有较高的强度和良好的耐腐蚀性能，密度小，铸造性能差，主要用于制造在腐蚀性介质中工作的零件；;3.3 非金属材料;4）热固性塑料 常用的有环氧塑料和酚醛塑料等;1）橡胶的类型 橡胶分为天然橡胶与合成橡胶二种。 天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成；合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。;由人工合成，而各方面特性均与天然产出的矿物相同或密切相似的产物称为人工合成矿物，如人造金刚石﹑人造宝石、人造水晶等。;刚玉的主要用途如下：;③由于其有高温绝缘性，故被用作热电偶的套丝管和保护管，原子反应堆中用得绝缘性依旧优良；;2）人造水晶;陶瓷是以粘土以及各种天然矿物经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料，陶瓷材料一般硬度较高，但可塑性较差，同时具有耐高温、抗氧化等特点。;工业陶瓷又分以下6各方面：;3.4 复合材料;3.4.1 复合材料的类型;②层叠复合材料。由性质不同的表面材料和芯材组合而成。通常面材强度高、薄；芯材质轻、强度低，但具有一定刚度和厚度。 层叠复合材料又分为实心夹层和蜂窝夹层两种。;3.4.2 纤维增强复合材料的性能;