机械制造基础 教学课件 ppt 作者 吴东平 于慧 主编 黄丽燕 林贵端 副主编第一章 材料的性能.ppt

课前提问 1.常用的毛坯制造方法有哪些？ 铸造、锻压、焊接、型材 2.热处理有何作用? 能改变材料的性能。 第一部分 工程材料与热处理 第二节 材料的物理、化学性能 一、物理性能 1．密度：单位体积某种物质的质量称为该物质的密度，用ρ表示。常用金属的密度见表1-4。 2．熔点：熔点是指材料的熔化温度，它是制定冶炼、铸造、锻造和焊接等热加工工艺规范的一个重要的参数。 纯金属都具有固定的熔点。按照熔点的高低，可以将金属分为难熔金属(熔点高于700℃的金属)和易熔金属(熔点低于700℃)。陶瓷的熔点一般都显著高于金属及合金的熔点，而高分子材料、复合材料一般不是完全晶体，所以没有固定的熔点。 3．导热性：材料传导热量的性能称为导热性，用热导率(也称导热系数)λ表示，见表1-4。 4．导电性：材料传导电流的能力。用电导率δ表示，但用其倒数(电阻率ρ)更方便。通常金属的电阻率随温度的升高而增加。金属及其合金具有良好的导电性，银的导电性最好，铜、铝次之，故常用做导电材料。但电阻率大的金属可制造电热元件。 高分子材料都是绝缘体，但有的高分子复合材料也有良好的导电性。陶瓷材料虽是良好的绝缘体，但某些成分的陶瓷却是半导体。 5．热膨胀性：材料随着温度变化而膨胀、收缩的特性。热膨胀性的大小用线胀系数α1和体胀系数αν来表示。表1-4列出了常见金属的线膨胀系数。体胀系数近似为线胀系数的3倍。 一般，陶瓷的热胀系数最低，金属次之，高分子材料的线胀系数最高。 6．磁性：材料被磁场吸引或磁化的性能。用磁导率μ表示。磁性材料可分铁磁材料、顺磁材料和抗磁材料。 铁、镍、钴等金属及其合金为铁磁材料，主要用于制造变压器、继电器的铁心、电动机转子和定子等零部件； 锰、铬等材料在外磁场中呈现十分微弱的磁性，称为顺磁材料； 铜、锌等材料能抗拒或削弱外磁场的磁化作用，称为抗磁材料，多用于仪表壳等要求不易磁化或能避免电磁干扰的零件。 二、化学性能 材料的化学性能主要是指它们在室温或高温时抵抗各种介质的化学侵蚀能力，主要包括耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等。 1．耐腐蚀性：指材料在常温下抵抗周围各种介质腐蚀的能力。金属材料在腐蚀性介质中常常会发生化学腐蚀或电化学腐蚀，因此，对金属制品的腐蚀防护十分重要。在金属材料中，碳钢、铸铁的耐腐蚀性较差；钛及其合金、不锈钢的耐腐蚀性较好：铝和铜也有较好的耐腐蚀性。非金属材料，如陶瓷材料和塑料等都具有优良的耐蚀性。 2．抗氧化性：指材料在加热时抵抗氧化作用的能力。金属及合金抗氧化的机理是材料在高温下迅速氧化后，能在表面形成一层连续而致密并与母体结合牢靠的膜阻止进一步氧化。 3．化学稳定性：是材料耐腐蚀性和抗氧化性的总称。 第三节 材料的加工工艺性能 材料对不同加工方法的适应能力称为材料的加工工艺性能。其性能的好坏，直接影响制造零件的工艺方法、质量和成本。主要的工艺性能有以下几个方面。 一、铸造性能 材料铸造成形获得优良铸件的能力称为铸造性能。衡量铸造性能好坏的指标有流动性收缩性以及偏析、裂纹倾向等。 1.流动性 熔融材料的流动能力称为流动性。它主要受化学成分和浇注温度等因素的影响。流动性好的材料容易充满铸型型腔，从而获得外形完整、尺寸精确和轮廓清晰的铸件。 2.收缩性 铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减小的现象称为收缩性。铸件收缩不仅影响尺寸，还会使铸件产生缩孔、缩松、内应力、变形和开裂等缺陷。因此用于铸造的材料其收缩性越小越好。 3.偏析 铸件凝固后，内部化学成分和组织的不均匀现象称为偏析。偏析严重的铸件各部分的力学性能会有很大的差异，能降低产品的质量。因此，在生产上要设法消除或减轻偏析，大型铸件尤其应当注意。 4.裂纹 裂纹是铸造过程中出现的，可分为热裂纹与冷裂纹，裂纹的存在会严重降低铸件的使用性能和寿命，因此，应予以避免。在金属材料中，铸钢件比铸铁件的热裂倾向要大。 一般来说，铸铁比钢的铸造性能好，金属材料比工程塑料的铸造性能好。 二、锻造性能 锻造性能是指材料是否易于进行压力加工的性能。它取决于材料的塑性和变形抗力。塑性越好，变形抗力越小，材料的锻造性能越好。例如纯铜在室温下就有良好的锻造性能，碳钢在加热状态锻造性能良好，铸铁则不能锻造。 三、焊接性能 焊接性能是指材料在一定的焊接工艺条件下，获得优良焊接接头的难易程度。焊接性能的确定主要包括两个方面，一是焊接接头产生工艺缺陷的倾向，尤其是出现各种裂纹的可能性；二是焊接接头在使用过程中的可靠性，包括焊接接头的力学性能和其他特殊性能。焊接性能好的材料，易于用一般的焊接工艺焊接；而焊接性能差或不好的材料：必须采用特定的焊接工艺。 四、热处