機(jī)械學(xué)電子教案-第4章

1、1材料材料金屬材料金屬材料:陶瓷，塑料，橡膠，合成纖維，復(fù)合材料陶瓷，塑料，橡膠，合成纖維，復(fù)合材料非金屬材料非金屬材料:黑色金屬材料黑色金屬材料鐵基金屬合金鐵基金屬合金有色金屬材料有色金屬材料銅、鋁、鎂、鈦銅、鋁、鎂、鈦新型材料新型材料:形狀記憶材料，納米材料，超導(dǎo)材料，光導(dǎo)材料形狀記憶材料，納米材料，超導(dǎo)材料，光導(dǎo)材料第第5章章 機(jī)械工程常用材料及其工程性能機(jī)械工程常用材料及其工程性能5.1 概述概述2材料在軸向拉伸或壓縮時(shí)的機(jī)械性質(zhì)材料在軸向拉伸或壓縮時(shí)的機(jī)械性質(zhì)強(qiáng)度指標(biāo)強(qiáng)度指標(biāo)力力變形變形彈性變彈性變形階段形階段屈服屈服階段階段強(qiáng)化強(qiáng)化階段階段局部變局部變形階段形階段3應(yīng)力應(yīng)力應(yīng)變應(yīng)變

2、彈性彈性極限極限屈服屈服極限極限強(qiáng)度強(qiáng)度極限極限0ssFA屈 服 極 限0bbFA強(qiáng)度極限強(qiáng)度極限:45.2 金屬材料的機(jī)械性能金屬材料的機(jī)械性能機(jī)械性能機(jī)械性能強(qiáng)度強(qiáng)度剛度剛度塑性塑性材料抵抗材料抵抗塑性變形塑性變形和和斷裂斷裂的能力的能力材料抵抗材料抵抗彈性變形彈性變形的能力的能力在外力作用下金屬產(chǎn)生在外力作用下金屬產(chǎn)生塑性變形塑性變形而不而不產(chǎn)生產(chǎn)生斷裂斷裂的能力的能力硬度硬度材料抵抗局部材料抵抗局部塑性變形塑性變形能力的性能指能力的性能指標(biāo)標(biāo)硬度保證硬度保證強(qiáng)度強(qiáng)度、耐磨性耐磨性和和壽命壽命金屬的疲勞金屬的疲勞當(dāng)應(yīng)力的周期循環(huán)次數(shù)增加到某一當(dāng)應(yīng)力的周期循環(huán)次數(shù)增加到某一數(shù)值數(shù)值N后，材

3、料也會(huì)產(chǎn)生后，材料也會(huì)產(chǎn)生斷裂斷裂線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù)0lla tt 5延伸率延伸率:試件拉斷后單位長度內(nèi)產(chǎn)生殘余伸長的百分?jǐn)?shù)；試件拉斷后單位長度內(nèi)產(chǎn)生殘余伸長的百分?jǐn)?shù)；%100001lll延伸率： 收縮率收縮率:試件拉斷后橫截面積相對(duì)收縮的百分?jǐn)?shù)；試件拉斷后橫截面積相對(duì)收縮的百分?jǐn)?shù)；%100010AAA收縮率：脆性材料：脆性材料：靜載常溫下靜載常溫下延伸率延伸率小于小于5的材料的材料灰鑄鐵灰鑄鐵塑性材料：塑性材料：靜載常溫下靜載常溫下延伸率延伸率大于大于5的的材料材料結(jié)構(gòu)鋼、硬鋁結(jié)構(gòu)鋼、硬鋁65.3 常用的工程材料常用的工程材料黑色黑色金屬金屬鑄鐵鑄鐵:含碳量大于含碳量大于2.06的鐵碳合金

4、；的鐵碳合金；制作底座、支架、工作臺(tái)制作底座、支架、工作臺(tái)（便宜便宜） 合金鋼合金鋼:為改善鋼的性能，在鋼中加入一種或數(shù)種合為改善鋼的性能，在鋼中加入一種或數(shù)種合金元素的鋼金元素的鋼鉻、錳、鎳、硅、鋁、鎢鉻、錳、鎳、硅、鋁、鎢碳素鋼碳素鋼:（含碳量（含碳量0.04%-1.7的鐵碳合金的鐵碳合金稱為鋼）稱為鋼）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q255 、 Q275、Q235A制造強(qiáng)度要求高的零件連桿、軸制造強(qiáng)度要求高的零件連桿、軸優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼號(hào)鋼號(hào)10 、 15 、 20 、 85 一般零部件應(yīng)用（一般零部件應(yīng)用（0.01）碳素工具鋼碳素工具鋼T8 、 T12A （高級(jí)高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳優(yōu)

5、質(zhì)碳素工具剛）素工具剛）一般零部件應(yīng)用（一般零部件應(yīng)用（0.1）高硬度和耐磨性高硬度和耐磨性 鑄鋼鑄鋼:含碳量含碳量0.2 -0.6的鐵碳合金的鐵碳合金 用于形狀復(fù)雜、機(jī)用于形狀復(fù)雜、機(jī)械性能要求高的零件（械性能要求高的零件（軋鋼機(jī)機(jī)架軋鋼機(jī)機(jī)架）ZG200-400 ( S=200MPa; b=400MPa)7鑄鐵鑄鐵分類分類白口鑄鐵：白口鑄鐵：碳以碳以Fe3O存在，斷口呈白亮色存在，斷口呈白亮色硬度高、脆性大硬度高、脆性大灰口鑄鐵：灰口鑄鐵：碳以碳以片狀石墨片狀石墨存在，斷口呈暗灰色存在，斷口呈暗灰色良好的工藝良好的工藝性能和機(jī)械性能性能和機(jī)械性能HT100（抗拉強(qiáng)度極限）（抗拉強(qiáng)度極限）可

6、鍛鑄鐵可鍛鑄鐵:石墨呈團(tuán)絮狀石墨呈團(tuán)絮狀存在，白口鑄鐵經(jīng)退火后獲得存在，白口鑄鐵經(jīng)退火后獲得塑塑性和韌性好性和韌性好球墨鑄鐵球墨鑄鐵:石墨呈球狀石墨呈球狀存在強(qiáng)度高、鑄造性好存在強(qiáng)度高、鑄造性好QT400-17 （抗拉強(qiáng)度極限延伸率）（抗拉強(qiáng)度極限延伸率）鑄鐵特點(diǎn)：鑄鐵特點(diǎn)：含碳量為含碳量為2.54的鐵碳合金，的鐵碳合金，雜質(zhì)（硅、錳、雜質(zhì)（硅、錳、硫、磷）含量硫、磷）含量比鋼多，具有良好的比鋼多，具有良好的鑄造性、耐磨性和切削加工鑄造性、耐磨性和切削加工性性，生產(chǎn)簡單、價(jià)格便宜；，生產(chǎn)簡單、價(jià)格便宜；脆性材料：脆性材料：灰口鑄鐵（灰口鑄鐵（不能輾壓和鍛造不能輾壓和鍛造）蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵:石墨

7、呈蠕蟲狀石墨呈蠕蟲狀存在；存在；8碳素鋼碳素鋼分類分類按含碳量分按含碳量分:低碳鋼低碳鋼（含碳（含碳0.6）普通碳素鋼普通碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼按鋼的質(zhì)量分按鋼的質(zhì)量分:（有害雜質(zhì)（有害雜質(zhì)S、P含量）含量）按用途分按用途分:碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼:（用于工程構(gòu)件和零件（用于工程構(gòu)件和零件齒輪、軸、桿齒輪、軸、桿是低碳鋼和中碳鋼是低碳鋼和中碳鋼）碳素工具鋼碳素工具鋼:（用于制造（用于制造刀具、模刀具、模具、量具具、量具是高碳鋼是高碳鋼）9合金鋼合金鋼分類分類合金結(jié)構(gòu)鋼：合金結(jié)構(gòu)鋼：刃具鋼刃具鋼量具鋼量具鋼模具鋼模具鋼合金工具鋼合金工具鋼特殊功能鋼特殊功能鋼:低合金機(jī)構(gòu)鋼：低合金機(jī)構(gòu)鋼：機(jī)械制造用鋼機(jī)械制造用鋼 不銹鋼不銹鋼耐熱鋼耐熱鋼耐磨鋼耐磨鋼合金鋼優(yōu)點(diǎn)：合金鋼優(yōu)點(diǎn)：加入合金元素可使鋼獲得一般碳素鋼達(dá)不到的性能加入合金元素可使鋼獲得一般碳素鋼達(dá)不到的性能(如如硬度、強(qiáng)度、硬度、強(qiáng)度、塑性和韌性塑性和韌性等等)；提高耐磨、防腐、防酸性能提高耐磨、防腐、防酸性能；獲得；獲得高彈性、高抗磁或?qū)Т判愿邚椥浴⒏呖勾呕驅(qū)Т判缘?；等?40Cr(合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼)； 65Mn