上傳人：v***

認證信息

認證類型：個人認證

認證主體：雷**（實名認證）

IP屬地：湖北

IP屬地：湖北 上傳時間：2022-04-01 格式：PPT 頁數(shù)：47 大?。?.44MB 積分：28 舉報 版權(quán)申訴

1、蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院金屬材料與熱處理材料性能、應(yīng)用與選擇蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院緒 論一、材料與人類、材料與現(xiàn)代工程 材料對于人類歷史發(fā)展的貢獻：作為歷史階段的標志 舊石器時代新石器時代青銅器時代鐵器（鋼鐵）時代（現(xiàn)代）電子材料或新材料時代（？）蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院二、現(xiàn)代工程與材料 見 下 圖 當代文明的三大支柱： 材料 能源 信息 +（近年）生命科學（生物工程） 全球新技術(shù)革命的重要標志： 新材料技術(shù)、新能源技術(shù)、信息技術(shù)和生物技術(shù) 蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理

2、工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院F-14飛機飛機蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院F-117隱形戰(zhàn)斗機隱形戰(zhàn)斗機蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院C-130運輸機運輸機蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院航天飛機航天飛機導導 彈彈蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院轎車部分零部件成形方法及材料轎車部分零部件成形方法及材料

3、蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院三、機械專業(yè)學生與材料 未來的工程技術(shù)人員、研發(fā)人員和管理人員 從事工作：機械設(shè)計、制造、維護等（要進行 選材、用材）提出技術(shù)要求材料 選擇備料熱、冷加工適當?shù)臒?處理精加工成品檢驗使用。 蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院四、課程性質(zhì)、主線與內(nèi)容課程性質(zhì)：機類專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課課程主線：工程要求力學及其他負荷特征 對應(yīng)的材料性能材料選擇材料 成型加工特征、提高材料性能的熱 處理與表面處理常見工程材料及 其典型應(yīng)用。 蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院必須掌握： 材料特征、性能 （第12章） 材料的加工性及加工中的性能變化

4、 （第34章） 材料的具體應(yīng)用 （第514章）關(guān)鍵： 具體工況（應(yīng)用）下正確、科學合理選材和確定加 工路線與應(yīng)用。 蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院例例1：吊重物（吊重物（25t ） （1）若用鑄鐵桿，需截面）若用鑄鐵桿，需截面25.425.4mm，單，單位桿長的重量位桿長的重量5.95kg/m。 （2）若用鋼桿，需截面）若用鋼桿，需截面14.2 14.2 mm，單位，單位桿長的重量桿長的重量2.00kg/m。 （3）若用芳綸纖維，需截面）若用芳綸纖維，需截面7.62 7.62 mm，單位桿長的重量單位桿長的重量0.093kg/m。綜合考慮：綜合考慮：用鋼絲繩（用鋼絲繩（ 兼有

5、高強度、柔軟性、長壽命兼有高強度、柔軟性、長壽命及及 價格）價格）例例2：各種刀具、齒輪、主軸；用什么材料為佳，如何各種刀具、齒輪、主軸；用什么材料為佳，如何 加工處理？加工處理？課程與教材特色：課程與教材特色：立足工程實際、面向應(yīng)用，充分體立足工程實際、面向應(yīng)用，充分體 現(xiàn)工程性?，F(xiàn)工程性。 蘭州理工大學材料科學與工程學院蘭州理工大學材料科學與工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院負荷負荷零件零件可能產(chǎn)生各種損傷可能產(chǎn)生各種損傷（嚴重時）失效（嚴重時）失效 加載形式：加載形式：拉伸與壓縮拉伸與壓縮 、

6、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲、以及組合剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲、以及組合 加載加載(如車床主軸如車床主軸)。效應(yīng)：效應(yīng)：變形變形嚴重時破壞（斷裂等）。嚴重時破壞（斷裂等）。交變載荷：周期性變化，如齒輪交變載荷：周期性變化，如齒輪沖擊載荷：瞬時加載，沖擊載荷：瞬時加載， 如錘擊如錘擊靜載荷靜載荷動載荷動載荷載荷性質(zhì)載荷性質(zhì)蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院圖圖1-1 1-1 受力桿件受力桿件 圖圖1-2 1-2 鉚釘聯(lián)結(jié)鉚釘聯(lián)結(jié)圖圖1-3 1-3 方向盤方向盤圖圖1-4 1-4 火車輪軸火車輪軸蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院圖圖1-5 1-5 周期變動載荷示意圖周期變動載荷示意圖(a

7、)(a)交變載荷交變載荷 (b)(b)重復載荷重復載荷 (c)(c)隨機變動載荷隨機變動載荷 （a a） （b b） (c)(c)蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院溫度因素（溫度因素（temperature effects ） ：高溫、低溫、熱沖擊。高溫、低溫、熱沖擊。蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院產(chǎn)生物理、化學作用；摩擦磨損及老化等產(chǎn)生物理、化學作用；摩擦磨損及老化等 腐蝕作用：腐蝕作用： 化學腐蝕、電化學腐蝕和物理溶解（詳細情況和選材見第化學腐蝕、電化學腐蝕和物理溶解（詳細情況和選材見第12章）。章）。 摩擦磨損作用：摩擦磨損作用： 接觸零件間相對運動時發(fā)生

8、摩擦，零件在摩擦過程中其表接觸零件間相對運動時發(fā)生摩擦，零件在摩擦過程中其表面發(fā)生尺寸變化和物質(zhì)耗損的現(xiàn)象，磨損引起功和能消耗、面發(fā)生尺寸變化和物質(zhì)耗損的現(xiàn)象，磨損引起功和能消耗、噪聲等。磨損是零件表面材料的逐漸失去，常見類型有黏著噪聲等。磨損是零件表面材料的逐漸失去，常見類型有黏著磨損、磨粒磨損、腐蝕磨損和表面疲勞磨損。磨損、磨粒磨損、腐蝕磨損和表面疲勞磨損。蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院老化作用（老化作用（degradation） 各種環(huán)境因素作用下材料性能的逐漸退化、變壞，最各種環(huán)境因素作用下材料性能的逐漸退化、變壞，最終喪失使用價值的現(xiàn)象。例輪胎龜裂、發(fā)粘，塑料變硬終

9、喪失使用價值的現(xiàn)象。例輪胎龜裂、發(fā)粘，塑料變硬變脆。變脆。老化的環(huán)境因素：老化的環(huán)境因素：溫度、日光、電、輻射、應(yīng)力、化學溫度、日光、電、輻射、應(yīng)力、化學介質(zhì)等。介質(zhì)等。蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院一、整機性能、零部件性能與材料性能材料的強度及其它力學性能零部件尤其關(guān)鍵件的強度機器的性能在合理設(shè)計制造基礎(chǔ)上零件 部件 機器如變速器?、齒輪箱如齒輪、螺釘如機床 蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院 彈性變形彈性變形 塑性變形塑性變形 斷裂斷裂 e 彈性極限彈性極限 彈性零件的設(shè)計依據(jù)彈性零件的設(shè)計依據(jù) E E/ E 稱為材料的剛度稱為材料的剛度 彈性模量的比較：彈

10、性模量的比較：陶瓷金屬高分子材料。陶瓷金屬高分子材料。工程應(yīng)用：工程應(yīng)用： 要求低要求低E（易彈性變形且變形能力大），如沙發(fā)墊子。（易彈性變形且變形能力大），如沙發(fā)墊子。 要求高要求高E（保持固有形狀能力強），如主軸（保持固有形狀能力強），如主軸 ，鉆桿。，鉆桿。 要求要求E比剛度（比剛度（E/）大（輕而不易變形），如航空航天）大（輕而不易變形），如航空航天,碳纖碳纖維復合材料維復合材料 Ti合金合金 Al合金鋼鐵等。合金鋼鐵等。蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院（a a）低碳鋼的應(yīng)力）低碳鋼的應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 （b b）原始及拉斷試樣）原始及拉斷試樣圖圖1-6 1-6

11、 低碳鋼的應(yīng)力低碳鋼的應(yīng)力- -應(yīng)變圖應(yīng)變圖蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院 強度強度材料抵抗變形和斷裂的能力。材料抵抗變形和斷裂的能力。 塑性塑性材料產(chǎn)生塑性變形的能力。材料產(chǎn)生塑性變形的能力。屈服強度屈服強度s（0.2）=Ps/F（MPa）,是零件最重要的設(shè)計指標是零件最重要的設(shè)計指標?？估瓘姸瓤估瓘姸萣=Pb/F，也是重要的設(shè)計指標，數(shù)據(jù)易得。，也是重要的設(shè)計指標，數(shù)據(jù)易得。比強度比強度s/及及b/，單位質(zhì)量的強度：水泥，單位質(zhì)量的強度：水泥 0.8，木材，木材 12.5，鋼鋼 5.2，鋁，鋁 11.1，Ti 13.3，碳纖維，碳纖維 160.9。延伸率延伸率 =（l1l

12、0）/l0100%。斷面收縮率斷面收縮率 =（F0F1）/F0100%。 塑性不能直接作為設(shè)計指標，但可作為參考指標塑性不能直接作為設(shè)計指標，但可作為參考指標黏彈性黏彈性蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院 材料的軟硬程度，用壓痕深度或面積表征。材料的軟硬程度，用壓痕深度或面積表征。 壓痕深或面積大，材料軟；反之硬。壓痕深或面積大，材料軟；反之硬。 測量方便，一般屬無損檢測。測量方便，一般屬無損檢測。 硬度與強度、塑性存在一定的關(guān)系。硬度是零件設(shè)計時的硬度與強度、塑性存在一定的關(guān)系。硬度是零件設(shè)計時的主要力性技術(shù)要求。主要力性技術(shù)要求。 零件中、高硬度要求時，用洛氏硬度零件中、高硬

13、度要求時，用洛氏硬度 30 70HRC 標注公差標注公差 35HRC。 零件中、低硬度要求時，用布氏硬度零件中、低硬度要求時，用布氏硬度 100 450HBS 標注公差標注公差 3050HBS。 布氏硬度 洛氏硬度 維氏硬度蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院 布氏硬度 蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院洛氏硬度 蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院 維氏硬度蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院 材料在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力，常用缺口試樣沖材料在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力，常用缺口試樣沖斷所吸收的功。斷所吸收的功。 沖擊功高，韌性材料如

14、鋼筋；沖擊功低，脆性材料如玻璃沖擊功高，韌性材料如鋼筋；沖擊功低，脆性材料如玻璃、陶瓷、鑄鐵。、陶瓷、鑄鐵。 部分材料室溫韌性好、低溫變脆部分材料室溫韌性好、低溫變脆存在延性存在延性脆性轉(zhuǎn)折。脆性轉(zhuǎn)折。 周期變動應(yīng)力下的材料強度。周期變動應(yīng)力下的材料強度。 b 一次壽命一次壽命 -1有限壽命有限壽命 -1 “永永”不破壞，無限壽命。不破壞，無限壽命。-1=(0.450.55 )b蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院圖圖1-7 1-7 試樣沖擊示意圖試樣沖擊示意圖圖圖1-8 1-8 冷脆轉(zhuǎn)變溫度冷脆轉(zhuǎn)變溫度蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院圖圖1-9 1-9 疲勞曲線和

15、對稱循環(huán)交變應(yīng)力圖疲勞曲線和對稱循環(huán)交變應(yīng)力圖（a a）疲勞曲線）疲勞曲線（b b）對稱循環(huán)交變應(yīng)力）對稱循環(huán)交變應(yīng)力蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院 材料加工成形的難易程度，不同材料很不一樣。所以材料加工成形的難易程度，不同材料很不一樣。所以加工方法各不相同。加工方法各不相同。金屬：金屬：鑄造工藝性鑄造工藝性(充型能力、收縮大小、偏析傾向等充型能力、收縮大小、偏析傾向等),灰鑄鐵、青銅灰鑄鐵、青銅好。好?？慑懶钥慑懶?變形能力、變形難易等變形能力、變形難易等),低碳鋼、有色金屬好。低碳鋼、有色金屬好?？珊感钥珊感?易施焊且不易產(chǎn)生缺陷等易施焊且不易產(chǎn)生缺陷等),鋼鐵材料中低碳

16、鋼好。鋼鐵材料中低碳鋼好。蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院切削加工性切削加工性( (斷屑、粗糙度、刀具磨損等斷屑、粗糙度、刀具磨損等),),灰鑄鐵好?；诣T鐵好。熱處理工藝性熱處理工藝性( (接受淬火、變形開裂傾向等接受淬火、變形開裂傾向等),),合金鋼好。合金鋼好。 塑料：塑料：多注射（塑）成形，易成形，易加工（包括后續(xù)加工）。多注射（塑）成形，易成形，易加工（包括后續(xù)加工）。 陶瓷：陶瓷：多粉末燒結(jié)成形，難以切削加工。多粉末燒結(jié)成形，難以切削加工。蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院 結(jié)構(gòu)材料（結(jié)構(gòu)材料（structural material）：）： 實現(xiàn)運動、傳

17、遞運動，承擔力、負荷為主（機械工程等實現(xiàn)運動、傳遞運動，承擔力、負荷為主（機械工程等）。）。 功能材料（功能材料（functional material）：）： 利用其理化功能為主，力性為輔（導電材料、磁盤、光利用其理化功能為主，力性為輔（導電材料、磁盤、光纖等）。纖等）。 蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院金屬材料的特征（金屬材料的特征（metals） 優(yōu)點：優(yōu)點：兼有良好力性兼有良好力性( (較高強度、剛度、塑性、韌性較高強度、剛度、塑性、韌性) )及某些理化性能及某些理化性能( (良好導電、導熱性等良好導電、導熱性等) )和較和較好的工藝性，價格便宜或適中。大量用作結(jié)好的工

18、藝性，價格便宜或適中。大量用作結(jié)構(gòu)材料，部分用作功能材料。構(gòu)材料，部分用作功能材料。 缺點：缺點：資源有限；特高溫及特殊介質(zhì)中不能勝任。資源有限；特高溫及特殊介質(zhì)中不能勝任。高分子材料的特征（高聚物，高分子材料的特征（高聚物，polymer） 優(yōu)點：優(yōu)點：較高彈性、耐磨性、絕緣性、抗腐蝕性、重量輕，較高彈性、耐磨性、絕緣性、抗腐蝕性、重量輕，加工性好，原料豐富。加工性好，原料豐富。 缺點：缺點：力性尤其強度低；不耐高溫（力性尤其強度低；不耐高溫（300）；易老化）；易老化易燃。易燃。蘭州理工大學技術(shù)工程學院蘭州理工大學技術(shù)工程學院陶瓷材料的特征陶瓷材料的特征（ceramics無機非金屬材料，金屬與非金屬的化合物如無機非金屬材料，金屬與非金屬的化合物如Al2O3、SiC） 優(yōu)點：優(yōu)點：優(yōu)良理、化性能優(yōu)良理、化性能(耐蝕、光、電、熱學性能