第1章 機(jī)械常用工程材料及鋼的熱處理_第1頁(yè)
第1章 機(jī)械常用工程材料及鋼的熱處理_第2頁(yè)
第1章 機(jī)械常用工程材料及鋼的熱處理_第3頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

第一節(jié)金屬材料的性能復(fù)合材料工程材料金屬材料陶瓷材料高分子材料

近代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,同樣與材料緊密相連,“能源、信息、材料”已成為現(xiàn)代技術(shù)的三大支柱,而前二者的發(fā)展均離不開材料。

金屬材料

黑色金屬有色金屬

鑄鐵

碳鋼

合金鋼

鋁合金

銅合金

其它有色金屬

非金屬材料

高分子材料

陶瓷材料

復(fù)合材料

塑料

橡膠

合成纖維使用性能:材料在使用過程中所表現(xiàn)的性能。包括力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能。神舟一號(hào)飛船工藝性能:材料在加工過程中所表現(xiàn)的性能。包括鑄造、鍛壓、焊接、熱處理和切削性能等。一、彈性和剛度彈性:指標(biāo)為彈性極限

e,即材料承受最大彈性變形時(shí)的應(yīng)力。

e彈性模量的大小主要取決于材料的本性,除隨溫度升高而逐漸降低外,其他強(qiáng)化材料的手段如熱處理、冷熱加工、合金化等對(duì)彈性模量的影響很小。可以通過增加橫截面積或改變截面形狀來提高零件的剛度。剛度:材料受力時(shí)抵抗彈性變形的能力。指標(biāo)為彈性模量E。二、強(qiáng)度與塑性強(qiáng)度:材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。

s

0.2

屈服強(qiáng)度

s:材料發(fā)生微量塑性變形時(shí)的應(yīng)力值。

條件屈服強(qiáng)度

0.2:殘余變形量為0.2%時(shí)的應(yīng)力值。

抗拉強(qiáng)度

b:材料斷裂前所承受的最大應(yīng)力值。塑性:材料受力破壞前可承受最大塑性變形的能力。

指標(biāo)為:

伸長(zhǎng)率:斷面收縮率:斷裂后拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象三、沖擊韌性是指材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。指標(biāo)為沖擊韌性值ak(通過沖擊實(shí)驗(yàn)測(cè)得)。韌脆轉(zhuǎn)變溫度材料的沖擊韌性隨溫度下降而下降。在某一溫度范圍內(nèi)沖擊韌性值急劇下降的現(xiàn)象稱韌脆轉(zhuǎn)變。發(fā)生韌脆轉(zhuǎn)變的溫度范圍稱韌脆轉(zhuǎn)變溫度。材料的使用溫度應(yīng)高于韌脆轉(zhuǎn)變溫度。韌體心立方金屬具有韌脆轉(zhuǎn)變溫度,而大多數(shù)面心立方金屬?zèng)]有。TITANIC建造中的Titanic號(hào)TITANIC的沉沒與船體材料的質(zhì)量直接有關(guān)Titanic號(hào)鋼板(左圖)和近代船用鋼板(右圖)的沖擊試驗(yàn)結(jié)果Titanic近代船用鋼板四、疲勞材料在低于

s的重復(fù)交變應(yīng)力作用下發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。疲勞應(yīng)力示意圖疲勞曲線示意圖材料在規(guī)定次數(shù)應(yīng)力循環(huán)后仍不發(fā)生斷裂時(shí)的最大應(yīng)力稱為疲勞極限。用

-1表示。鋼鐵材料規(guī)定次數(shù)為107,有色金屬合金為108。疲勞斷口通過改善材料的形狀結(jié)構(gòu),減少表面缺陷,提高表面光潔度,進(jìn)行表面強(qiáng)化等方法可提高材料疲勞抗力。軸的疲勞斷口疲勞輝紋(掃描電鏡照片)五、硬度材料抵抗表面局部塑性變形的能力。布氏硬度HB布氏硬度計(jì)五、硬度

壓頭為鋼球時(shí),布氏硬度用符號(hào)HBS表示,適用于布氏硬度值在450以下的材料。符號(hào)HBS或HBW之前的數(shù)字表示硬度值,符號(hào)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(shí)間。如120HBS10/1000/30

示直徑為10mm的鋼球在1000kgf(9.807kN)載荷作用下保持30s測(cè)得的布氏硬度值為120。布氏硬度壓痕壓頭為硬質(zhì)合金球時(shí),用符號(hào)HBW表示,適用于布氏硬度在650以下的材料。布氏硬度的優(yōu)點(diǎn):測(cè)量誤差小,數(shù)據(jù)穩(wěn)定。HB

b(MPa)鋼黃銅球墨鑄鐵缺點(diǎn):壓痕大,不能用于太薄件、成品件及比壓頭還硬的材料。適于測(cè)量退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼,

鑄鐵及有色金屬的硬度。材料的

b與HB之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系:對(duì)于低碳鋼:

b(MPa)≈3.6HB

對(duì)于高碳鋼:

b(MPa)≈3.4HB

對(duì)于鑄鐵:

b(MPa)≈1HB或

b(MPa)≈0.6(HB-40)洛氏硬度h1-h0洛氏硬度測(cè)試示意圖洛氏硬度計(jì)洛氏硬度用符號(hào)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(gè)標(biāo)尺,常用的標(biāo)尺為A、B、C。

符號(hào)HR前面的數(shù)字為硬度值,后面為使用的標(biāo)尺。HRA用于測(cè)量高硬度材料,如硬質(zhì)合金、表淬層和滲碳層。鋼球壓頭與金剛石壓頭洛氏硬度壓痕HRB用于測(cè)量低硬度材料,如有色金屬和退火、正火鋼等

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