課題二 機器零件材料及強度

模塊一機械概述石靜上海信息技術學校課題二機器零件材料及強度材料是機器的物質基礎金屬材料的性能是選擇材料的主要依據(jù)掌握各種金屬材料制成的零、構件在正常工作情況下應具備的性能，才能更合理地使用金屬材料，充分發(fā)揮其作用。1.物理性能：2.化學性能：3.力學性能：4.工藝性能：任務一金屬材料的性能你知道機器零件是用什么材料做成的么？怎么評價它們的性能呢？1.金屬材料的物理性能（1）密度:單位體積金屬的質量（2）熔點:金屬從固體狀態(tài)向液體狀態(tài)轉變時的溫度稱為熔點。（3）導電性:金屬材料傳導電流的性能稱為導電性。（4）導熱性:金屬材料傳導熱量的能力（5）熱膨脹性:金屬材料在受熱時體積會增大，冷卻時則收縮，這種現(xiàn)象稱為熱膨脹性。（6）磁性:

金屬導磁的性能稱為磁性。

（1）抗氧化性:金屬材料抵抗氧化作用的能力（2）耐腐蝕性:金屬材料在常溫下抵抗氧、水蒸氣及其他化學介質腐蝕作用的能力，稱為耐腐蝕性（3）化學穩(wěn)定性:金屬材料的耐腐蝕性和抗氧化性的總稱。

2.金屬材料的化學性能1、不銹鋼鍋：物理特性：強度大，耐磨，導熱快等；化學特性：其含有鉻或鎳等非活潑金屬，使其不易與其他物質反應而耐腐蝕；2、保險絲：物理特性：金屬的導電性，熔點低等；化學特性：常溫下不易與空氣等反應氧化而腐蝕；生活中的一些金屬材料的應用實例你能舉例說明一些關于金屬材料在生活中的應用實例么？3.金屬材料的力學性能

定義：材料在外力（靜載荷、沖擊載荷、交變載荷）作用下所表現(xiàn)出的特性。

主要指標：強度、塑性、硬度、韌性、疲勞強度。（1）強度強度：材料在靜載荷作用下抵抗變形和破壞的能力。載荷：機械零件在使用和制造過程中受到的外界作用力。從性質上載荷可分為3種。靜載荷：指大小、方向不變或變化緩慢的載荷沖擊載荷：指突然增加的載荷，如錘擊時鐵片所受的載荷交變載荷:指大小、方向周期性變化的載荷，如汽車行駛時受阻，板簧就受到交變載荷。

載荷的作用方式：拉伸、壓縮、彎曲、剪切強度可分為：抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度、抗剪強度、（2）塑性：金屬材料在靜載荷作用下，產(chǎn)生塑性變形（永久變形）而不破壞的能力。指標為：

伸長率：斷面收縮率：斷裂后拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象五硬度布氏硬度HB洛氏硬度HR維氏硬度HV（3）硬度:是指材料抵抗其它硬物體壓入其表面的能力。常用測量硬度的方法①布氏硬度HB布氏硬度用試驗力除以壓痕表面積的商來計算。

布氏硬度計

壓頭為鋼球時，布氏硬度用符號HBS表示，適用于布氏硬度值在450以下的材料。壓頭為硬質合金球時，用符號HBW表示，適用于布氏硬度在650以下的材料。符號HBS或HBW之前的數(shù)字表示硬度值,符號后面的數(shù)字按順序分別表示球體直徑、載荷及載荷保持時間。如120HBS10/1000/30表

示直徑為10mm的鋼球在1000kgf（9.807kN）載荷作用下保持30s測得的布氏硬度值為120。布氏硬度壓痕②洛氏硬度洛氏硬度是以頂角為120°的金剛石圓錐體或直徑為Φ1.588㎜的淬火鋼球作壓頭，以規(guī)定的試驗力使其壓入試樣表面。試驗時，先加初試驗力，然后加主試驗力。壓入試樣表面之后卸除主試驗力，在保留初試驗力的情況下，根據(jù)試樣表面壓痕深度，確定被測金屬材料的洛氏硬度值。洛氏硬度h1-h0洛氏硬度測試示意圖洛氏硬度計洛氏硬度用符號HR表示，HR=k-(h1-h0)/0.002根據(jù)壓頭類型和主載荷不同，分為九個標尺，常用的標尺為A、B、C。

符號HR前面的數(shù)字為硬度值，后面為使用的標尺。HRA用于測量高硬度材料,如硬質合金、表淬層和滲碳層。HRB用于測量低硬度材料,如有色金屬和退火、正火鋼等。HRC用于測量中等硬度材料，如調質鋼、淬火鋼等。洛氏硬度的優(yōu)點：操作簡便，壓痕小，適用范圍廣。缺點：測量結果分散度大。鋼球壓頭與金剛石壓頭洛氏硬度壓痕（4）韌性是指材料在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力。指標為沖擊韌性值ak(通過沖擊實驗測得)。TITANIC建造中的Titanic號TITANIC的沉沒與船體材料的質量直接有關Titanic號鋼板（左圖）和近代船用鋼板（右圖）的沖擊試驗結果Titanic近代船用鋼板（5）疲勞強度疲勞是材料在低于許用應力的重復交變應力作用下發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。金屬材料在無限多次交變載荷作用下而不破壞的最大應力稱為疲勞強度。當施加的交變載荷為對稱循環(huán)載荷時，所得疲勞強度用-1表示。承受交變載荷的機器或零件需選擇疲勞強度較好的材料，如：軸、齒輪、彈簧。4.金屬材料的工藝性能是指金屬材料是否易于加工成優(yōu)良的機械零件或零件毛坯的性能。（1）鑄造性：金屬材料能否用鑄造的方法獲得合格鑄件的功能。短片

（2）鍛壓性：金屬材料在壓力加工時，能改變形狀而不產(chǎn)生裂紋的功能。（3）切削加工性：指金屬材料被刀具切削加工后而稱為合格工件的難易程度。（4）焊接性：金屬材料是否易于用焊接方法生產(chǎn)出優(yōu)良焊件的性能。舉例說明金屬材料的工藝性能和使用性能舉例一：低碳鋼焊接性好，但其強度、硬度卻沒有高碳鋼好舉例二：灰鑄鐵最適合鑄造，大多數(shù)機床、設備的機座、立柱等，都是灰鑄鐵材料的。舉例三:低碳鋼、中碳鋼（包括其合金鋼）材料最適合鍛造，大多數(shù)的批量生產(chǎn)的齒輪、軸等重要零件，都是用這種材料鍛造毛坯的。

舉例四:低碳鋼材料焊接性能最好。中碳鋼焊接性就開始變差了，汽車車身等焊接件均為低碳鋼及其合金鋼。任務二機械零件的強度強度是零件應滿足的基本要求。零件強度是指零件受載后抵抗斷裂、塑性變形和表面失效的能力。為了滿足零件要有足夠的強度，必須使零件在受載后的工作應力σ不超過零件的許用應力[σ]。其表達式為

σ≤[σ]或σ=F/A≤[σ]——式中F是載荷，A是截面積，[σ]是零件材料的許用應力

【作業(yè)】1.機器有