机械基础第2章机械工程材料课件2.ppt

1、2.2 2.2 金属材料的主要性能金属材料的主要性能 引言：引言：1 1、金属材料的性能、金属材料的性能使用性能：使用性能：指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性能、物理性能和化学性能。能、物理性能和化学性能。工艺性能：工艺性能：指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加工和热处理的性能。工和热处理的性能。2 2、金属材料金属材料力学性能力学性能 包括包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削加工性能和热处理工艺性能加工性能和热处理工艺性能等

2、。等。指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有强度、塑性、强度、塑性、硬度、冲击韧度硬度、冲击韧度和和疲劳强度疲劳强度等。等。第第2章章 机械工程材料机械工程材料第一节 强度与塑性一、材料的拉伸曲线一、材料的拉伸曲线1 1、oeoe段：直线、弹性变性段：直线、弹性变性2 2、eses段：曲线、弹性变形段：曲线、弹性变形+塑性变形塑性变形5 5、b b点：点：出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低，出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低，拉伸力达到最大值，试样即将断裂。拉伸力达到最大值，试样即将断裂。3 3、s ss s段：水平

3、线（略有波动）明显段：水平线（略有波动）明显的塑性变形屈服现象，作用的力基本不的塑性变形屈服现象，作用的力基本不变，试样连续伸长。变，试样连续伸长。4 4、sbsb曲线：弹性变形曲线：弹性变形+均匀塑性变均匀塑性变形形强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力 。一、强度的指标一、强度的指标2 2、抗拉强度、抗拉强度指试样拉断前所承受的最大拉应力。指试样拉断前所承受的最大拉应力。其物理意义是在于它反映了最大均匀变形的抗力其物理意义是在于它反映了最大均匀变形的抗力。1 1、屈服点、屈服点b=F Fb b/S/S0 0 当材料的内应力当材料的内应力b b时，材料将产生断裂

4、。时，材料将产生断裂。b b常用作脆性材料的选材和设计的依据。常用作脆性材料的选材和设计的依据。符号：符号：s 材料产生屈服现象时的最小应力材料产生屈服现象时的最小应力s s=F Fs s/S/S0 0 Fs：试样屈服时所承受的拉伸力（试样屈服时所承受的拉伸力（N）S0：试样原始横截面积（：试样原始横截面积（mm）二、塑性指标二、塑性指标 塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。评定指标是塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。评定指标是断后伸长率和断面收缩率。断后伸长率和断面收缩率。1 1、断后伸长率、断后伸长率2 2、断面收缩率、断面收缩率指试样拉断后标距的伸长量与

5、原标距长度的百分比。指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。=(L=(L1 1-L)/L x 100%-L)/L x 100%L:L:标距（本实验标距（本实验L=100L=100）L1:L1:拉断后的试件标距。将断口密合在一起，用卡尺直接量出。拉断后的试件标距。将断口密合在一起，用卡尺直接量出。=(A0-A1)/A0 x 100%=(A0-A1)/A0 x 100%A0:A0:试件原横截面积。试件原横截面积。A1:A1:断裂后颈缩处的横截面积，用卡尺直接量出。断裂后

6、颈缩处的横截面积，用卡尺直接量出。第二节 硬度引言：引言：1 1、定义：、定义：指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。它是衡量材料软硬程度的指标，其物理含义与试验方法它是衡量材料软硬程度的指标，其物理含义与试验方法有关。有关。2 2、硬度的测试方法、硬度的测试方法 （1 1）布氏硬度）布氏硬度 （2 2）洛氏硬度）洛氏硬度 （3 3）维氏硬度）维氏硬度 （4 4）肖氏硬度）肖氏硬度1 1、布氏硬度试验、布氏硬度试验（布氏硬度计）原理原理:用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应的试验力用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入待测

7、材料表面，保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力，测量压入待测材料表面，保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力，测量材料表面材料表面压痕直径压痕直径，以计算硬度的一种压痕硬度试验方法。，以计算硬度的一种压痕硬度试验方法。2 2、布氏硬度值、布氏硬度值 用球面压痕单位面积上所承受有平均压力用球面压痕单位面积上所承受有平均压力表示。表示。如：120HBS 500HBW4 4、测量范围、测量范围 用于测量用于测量灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等.3 3、优缺点、优缺点（1 1）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）测量值较准确，重复性好，可测组

8、织不均匀材料（铸铁）（2 2）可测的硬度值不高可测的硬度值不高（3 3）不测试成品与薄件不测试成品与薄件（4 4）测量费时，效率低测量费时，效率低1 1、洛氏硬度试验、洛氏硬度试验（洛氏硬度计）原理原理:用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的作用下压入试样表面，用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的作用下压入试样表面，经规定时间后卸除试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一经规定时间后卸除试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一种压痕硬度试验。种压痕硬度试验。2 2、洛氏硬度值、洛氏硬度值 用测量的残余压痕深度表示。可从表盘上直接读用测量的残余压痕深度表示。可从表盘上直接读出。出。如：如：

9、50HRC50HRC 4 4、测量范围、测量范围 用于测量用于测量淬火钢、硬质合金淬火钢、硬质合金等材料等材料.3 3、优缺点、优缺点（1 1）试验简单、方便、迅速试验简单、方便、迅速（2 2）压痕小，可测成品，薄件压痕小，可测成品，薄件（3 3）数据数据不够准确，应测三点取平均值不够准确，应测三点取平均值（4 4）不应测组织不均匀材料，如铸铁。不应测组织不均匀材料，如铸铁。硬度试验原理图1 1、维氏硬度试验、维氏硬度试验 原理原理:用用夹角为夹角为136136的金刚石四棱锥体压头，使用很小试验力的金刚石四棱锥体压头，使用很小试验力F F（49.03-980.07N49.03-980.07N）

10、压入试样表面，测出压痕对角线长度）压入试样表面，测出压痕对角线长度d d。2 2、维氏硬度值、维氏硬度值 用压痕对角线长度表示。用压痕对角线长度表示。如：如：640HV640HV。4 4、测量范围、测量范围 常用于测薄件、镀层、化学热处理后的表层等。常用于测薄件、镀层、化学热处理后的表层等。3 3、优缺点、优缺点（1 1）测量准确，应用范围广（硬度从极软到极硬）测量准确，应用范围广（硬度从极软到极硬）（2 2）可测成可测成品与薄件品与薄件（3 3）试样表面要求高，费工。试样表面要求高，费工。冲击韧度 韧性是指材料抵抗冲击载荷的能力。冲击韧度是材料抗冲击能力的指标之一，它是用一次摆锤冲击试验来测

11、定金属材料的韧性，其试验原理如图所示。冲击试验原理图 疲劳强度n疲劳的概念疲劳的概念 许多机械零件，如轴、齿轮、轴承、许多机械零件，如轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等，在工作过程中各点的应力叶片、弹簧等，在工作过程中各点的应力随时间作周期性的变化，这种随时间作周随时间作周期性的变化，这种随时间作周期性变化的应力称为交变应力（也称循环期性变化的应力称为交变应力（也称循环应力）。在交变应力作用下，虽然零件所应力）。在交变应力作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象称为金属

12、的疲劳。断裂的现象称为金属的疲劳。疲劳破坏是机械零件失效的主要原因之一。疲劳破坏是机械零件失效的主要原因之一。据统计，在机械零件失效中大约有据统计，在机械零件失效中大约有80以上属于疲劳破坏，而且疲劳破坏前没有以上属于疲劳破坏，而且疲劳破坏前没有明显的变形，所以疲劳破坏经常造成重大明显的变形，所以疲劳破坏经常造成重大事故。事故。疲劳断裂宏观断口示意图 2.3 2.3 钢的热处理钢的热处理1 1、热处理的概念、热处理的概念 2 2、热处理的目的、热处理的目的 将固态钢材采用适当的方式进行将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温加热、保温和和冷却冷却以获得以获得所需组织与性能的工艺。所需组织与性能的

13、工艺。（1 1）提高钢的力学性能）提高钢的力学性能（2 2）改善钢的工艺性能）改善钢的工艺性能第第2章章 机械工程材料机械工程材料第一节第一节 钢的热处理原理钢的热处理原理根据工艺类型、工艺名称和实现工艺的加热将热处理分为：根据工艺类型、工艺名称和实现工艺的加热将热处理分为：1、整体热处理、整体热处理2、表面热处理、表面热处理表面淬火、气相沉积表面淬火、气相沉积3 3、化学热处理：、化学热处理：渗碳、氮化、碳氮共渗渗碳、氮化、碳氮共渗退火、正火、淬火、回火退火、正火、淬火、回火热处理的理论依据热处理的理论依据 钢的退火与正火1、概念：将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后在炉中缓慢地冷却的热处

14、理工艺。2、目的：1）降低硬度，提高塑性，改善加工性能；2）细化晶粒，消除组织缺陷；3）消除内应力。3、分类：根据钢的成分和处理目的的不同，可分为完全退火、球化退火和去应力退火。（1）完全退火 1、定义：将钢加热Ac3以上3050C,完全奥氏体后，保温一定时间随之缓慢冷却到500C以下，出炉空冷。2、目的目的：细化晶粒，消除内应力，：细化晶粒，消除内应力，降低硬度，以利于切削加工。降低硬度，以利于切削加工。3、适用范围适用范围：亚共析钢型材：亚共析钢型材。（2）球化退火 1、定义：将钢加热到Ac1以上2030 C,保温后随炉缓冷至600 C，出炉空冷。2、目的：降低硬度、提高塑性、改善切削加工

15、性能。3、适用范围：主要用于过共析钢及合金工具钢。（3）去应力退火 1、定义：将钢加热到500-600 C,保温后随炉缓冷至200-300 C出炉空冷。又称低温退火。2、目的：消除铸件、锻件和焊接件的内应力。（没有发生组织变化）3、适用范围：用于所有的钢。钢的正火钢的正火1、概念、概念：将钢件加热到将钢件加热到Ac3Ac3或或AccmAccm线以上线以上3050 3050 C C ，保温适当，保温适当的时间后，在的时间后，在空气空气中冷却的热处理工艺。中冷却的热处理工艺。2 2、目的、目的：1 1）对低碳钢，可细化晶粒，提高硬度，改善加）对低碳钢，可细化晶粒，提高硬度，改善加 工性工性能；能；

16、2 2）对中碳钢，可提高硬度和强度，作为最终热处理；）对中碳钢，可提高硬度和强度，作为最终热处理；3 3）对高碳钢，可为球化退火作准备）对高碳钢，可为球化退火作准备 。退火与正火的加热温度范围退火与正火的加热温度范围钢的淬火与回火钢的淬火与回火2 2、目的、目的：提高钢的硬度、强度和耐磨性并保持足提高钢的硬度、强度和耐磨性并保持足够的韧性。够的韧性。1 1、概念、概念：将钢件加热到将钢件加热到Ac3Ac3或或Ac1Ac1以上某一温度，保持一以上某一温度，保持一定时间后，快速冷却的热处理工艺。定时间后，快速冷却的热处理工艺。3 3、淬火剂：、淬火剂：水、矿物油、盐水和碱水水、矿物油、盐水和碱水等

17、。等。为了保证获得所需淬火组织，又要防止变形和开裂，必须采用为了保证获得所需淬火组织，又要防止变形和开裂，必须采用已有的淬火介质再配以各种冷却方法才能解决。通常的淬火方法包已有的淬火介质再配以各种冷却方法才能解决。通常的淬火方法包括括单液淬火、双液淬火、分级淬火单液淬火、双液淬火、分级淬火等，如图所示。等，如图所示。4.4.淬火方法淬火方法:4 4、淬火方法：、淬火方法：（1 1）单液淬火）单液淬火：将加热后的零件投入一种：将加热后的零件投入一种 冷却冷却 剂中冷却至室温。剂中冷却至室温。特点：操作简单，容易实现自动化。特点：操作简单，容易实现自动化。（2 2）双液淬火）双液淬火：先水后油，或

18、先油后空气。先水后油，或先油后空气。特点：可防止变形与开裂。特点：可防止变形与开裂。（3 3）分级淬火）分级淬火：先放入一定温度的盐浴或碱浴先放入一定温度的盐浴或碱浴中，再空冷。中，再空冷。特点：有效减小内应力，防止变形与开裂；特点：有效减小内应力，防止变形与开裂；但只适于小尺寸工件。但只适于小尺寸工件。钢的回火1 1、回火的概念、回火的概念：将淬火后钢件再加热到将淬火后钢件再加热到Ac1Ac1以下的某一温度，以下的某一温度，保保 温一定时间后，然后冷却到室温的热处理工温一定时间后，然后冷却到室温的热处理工艺艺 。2、回火的目的：降低淬火钢的脆性，提高韧性，调整硬度，降低淬火钢的脆性，提高韧性

19、，调整硬度，消除内应力，稳定工件的尺寸，获得所需要的消除内应力，稳定工件的尺寸，获得所需要的力学性能。力学性能。3、回火的种类按回火温度的不同，回火可分以下三种：n低温回火：150 C 250 C n中温回火：350 C 500 C n高温回火：500 C 650 C 1、低温回火（低温回火（150250150250）C C 目的目的：保持淬火钢的高硬度和高耐磨性，降低淬火应：保持淬火钢的高硬度和高耐磨性，降低淬火应 力力,减少钢的脆性。硬度为减少钢的脆性。硬度为58-64HRC58-64HRC。主要用于主要用于：刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳淬火：刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳淬火 件和

20、表面淬火件。件和表面淬火件。2 2、中温回火（、中温回火（350500350500）C C 目的目的：获得高的弹性极限、屈服点和较好的韧性。：获得高的弹性极限、屈服点和较好的韧性。又称又称弹性弹性处理。硬度为处理。硬度为35-45HRC.35-45HRC.主要用于：主要用于：弹性零件及热锻模具等。弹性零件及热锻模具等。3 3、高温回火（、高温回火（500650500650）CC 目的目的：获得良好的综合力学性能。：获得良好的综合力学性能。又称又称调质调质处理。硬度为处理。硬度为25-35HRC.25-35HRC.主要用于主要用于：各种重要结构零件如螺栓、齿轮及轴承。：各种重要结构零件如螺栓、齿

21、轮及轴承。钢的表面热处理钢的表面热处理引言引言:为了兼顾零件表面和心部两种不同性为了兼顾零件表面和心部两种不同性能要求能要求,生产中广泛采用表面热处理的方法生产中广泛采用表面热处理的方法,即表面淬火和化学热处理即表面淬火和化学热处理.一、表面淬火一、表面淬火 1 1、概念：指仅改变钢的表层组织的局、概念：指仅改变钢的表层组织的局部热处理工艺。部热处理工艺。2、种类 火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火：用氧用氧乙炔火焰喷射到工件表面，使其乙炔火焰喷射到工件表面，使其被快速加热到淬火温度，并立即喷水冷却的被快速加热到淬火温度，并立即喷水冷却的操作方法。操作方法。适用于含适用于含C 0.35%0.7%

22、C 0.35%0.7%的中碳钢和中碳的中碳钢和中碳合金钢，如合金钢，如4545，40Cr40Cr。感应加热表面淬火感应加热表面淬火：用一定频率的感应电流使工件表面被快用一定频率的感应电流使工件表面被快速加热到淬火温度，并立即喷水冷却的操作速加热到淬火温度，并立即喷水冷却的操作方法。方法。适用于含适用于含C 0.4%0.5%C 0.4%0.5%的中碳钢和中碳合的中碳钢和中碳合金钢，如金钢，如4040，40Cr40Cr。钢的化学热处理引言 1、概念：将钢置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入其表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。2、分类：渗碳、渗氮、碳氮共渗钢的渗碳 概念概

23、念：将钢放入渗碳的介质中加热并保温，使活性碳：将钢放入渗碳的介质中加热并保温，使活性碳原子渗入钢的表层的工艺称为渗碳。原子渗入钢的表层的工艺称为渗碳。目的目的：通过渗碳及随后的淬火和低温回火，使表面：通过渗碳及随后的淬火和低温回火，使表面具有高的硬度、耐磨性和抗疲劳性能，而心部具有一定具有高的硬度、耐磨性和抗疲劳性能，而心部具有一定的强度和良好的韧性配合的强度和良好的韧性配合。渗碳方法渗碳方法：渗碳方法有气体渗碳、固体渗碳和液体：渗碳方法有气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳。目前广泛应用的是气体渗碳法。渗碳。目前广泛应用的是气体渗碳法。渗碳用钢渗碳用钢：含碳量为：含碳量为0.1%0.1%0.25%0

24、.25%的低碳钢和低碳合的低碳钢和低碳合 金钢。金钢。钢的渗氮 概念概念：渗氮俗称氮化，是指在一定温度下使活性氮原渗氮俗称氮化，是指在一定温度下使活性氮原子渗入工件表面的热处理工艺。子渗入工件表面的热处理工艺。目的：目的：是提高零件表面硬度、耐磨性、疲劳强度、热硬是提高零件表面硬度、耐磨性、疲劳强度、热硬性和耐蚀性等。性和耐蚀性等。渗氮方法渗氮方法：气体渗氮、离子渗氮等。生产中应用较多的是：气体渗氮、离子渗氮等。生产中应用较多的是气体渗氮。气体渗氮。渗氮用钢：渗氮用钢：优质碳素结构钢，如优质碳素结构钢，如2020，4040等；一般合金结构等；一般合金结构钢，如钢，如40Cr40Cr等；渗等；渗

25、氮氮专用钢，如专用钢，如38CrMoAlA38CrMoAlA。其它化学热处理方法：碳氮同时渗入工件表层。提高表面硬度、抗碳氮同时渗入工件表层。提高表面硬度、抗疲劳性和耐磨性，并兼具渗碳和渗氮的优点。疲劳性和耐磨性，并兼具渗碳和渗氮的优点。渗铬：渗铬：有较好的耐蚀性和优良的抗氧化性、硬度和耐磨性，有较好的耐蚀性和优良的抗氧化性、硬度和耐磨性，可代替不锈钢和耐热钢用于机械和工具制造。可代替不锈钢和耐热钢用于机械和工具制造。渗硼：渗硼：十分优秀的耐磨性、耐腐蚀磨损和泥浆磨损的能十分优秀的耐磨性、耐腐蚀磨损和泥浆磨损的能力，耐磨性明显优于渗氮、碳和碳氮共渗层，但不耐大力，耐磨性明显优于渗氮、碳和碳氮共

26、渗层，但不耐大气和水的腐蚀。主要用于泥浆泵零部件、热作模具和工气和水的腐蚀。主要用于泥浆泵零部件、热作模具和工件夹具。件夹具。通常称钢铁为黑色金属，而把其余的金属统称为有色金属。通常称钢铁为黑色金属，而把其余的金属统称为有色金属。有色金属有色金属 约有八十多种约有八十多种.介绍机械制造工业中广泛使用的介绍机械制造工业中广泛使用的铝及其合金，铜及其合铝及其合金，铜及其合金，滑动轴承合金和硬质合金。金，滑动轴承合金和硬质合金。一、铝一、铝 及及 铝铝 合合 金金 铝及铝合金是近百年来迅速发展的一种材料，它在世铝及铝合金是近百年来迅速发展的一种材料，它在世界的产量仅次于钢，占第二位，而占有色金属的首

27、位。界的产量仅次于钢，占第二位，而占有色金属的首位。应用广泛应用广泛 。2.4 其它材料及新材料发展趋势展望其它材料及新材料发展趋势展望第第2章章 机械工程材料机械工程材料1 1、工业纯铝、工业纯铝 (660(660）。具有良好的导电、导热性能（仅次于银和）。具有良好的导电、导热性能（仅次于银和铜）。铝在空气中极易氧化，生成一层致密的三氧化二铝薄铜）。铝在空气中极易氧化，生成一层致密的三氧化二铝薄膜，它能阻止铝进一步氧化，使铝具有良好的抗蚀性能。膜，它能阻止铝进一步氧化，使铝具有良好的抗蚀性能。33107.2mkg 铝的塑性高铝的塑性高（）强度强度 、硬度低硬度低 。%80%50，MPb50H

28、BS3025 所以可进行冷、热压力加工。通过加工硬化，可使其强所以可进行冷、热压力加工。通过加工硬化，可使其强度提高，但塑性降低。度提高，但塑性降低。铝及铝合金的特点：铝及铝合金的特点：1 1）.密度小，比强度高密度小，比强度高,2,2）.良好的导电、热性能。良好的导电、热性能。3 3）.良好的抗蚀性，良好的抗蚀性，4 4）良好的工艺性）良好的工艺性.工业纯铝中工业纯铝中W WAlAl=99.7%=99.7%99.8%,99.8%,杂质主要是铁和硅。其牌号按杂质杂质主要是铁和硅。其牌号按杂质含量编制的。如含量编制的。如10701070、13701370、10501050、10351035、12

29、001200等，编号越大杂质含量等，编号越大杂质含量越高，纯度越低。越高，纯度越低。其主要用途是制作电线、电缆和强度要求不高的器皿。其主要用途是制作电线、电缆和强度要求不高的器皿。2 2、常用铝合金、常用铝合金 纯铝因强度较低，不宜作结构零件的材料。在纯铝中纯铝因强度较低，不宜作结构零件的材料。在纯铝中加入某种元素则可得铝合金。可使其力学性能大大提高，而加入某种元素则可得铝合金。可使其力学性能大大提高，而仍能保持密度小、耐蚀性的优点。仍能保持密度小、耐蚀性的优点。1 1）铝合金的分类及热处理）铝合金的分类及热处理 分类：根据铝合金成份和生产工艺可分为分类：根据铝合金成份和生产工艺可分为变形铝合

30、金变形铝合金和和铸造铝合金。铸造铝合金。铝合金的热处理铝合金的热处理2 2）形变铝合金）形变铝合金 防锈铝合金，用防锈铝合金，用“LF”LF”表表示示 硬铝合金，用硬铝合金，用“LY”LY”表示表示 超硬铝合，超硬铝合，用用“LC”LC”表示表示 锻铝合金，用锻铝合金，用“LD”LD”表示表示 常用变形铝合金的化学成份、力学性能及用途见常用变形铝合金的化学成份、力学性能及用途见表表 铝及铝合金采用铝及铝合金采用“四位数字四位数字”体系牌号。如体系牌号。如11表表示纯铝，纯铝牌号中第二个数表示杂质含量的控制情况，最示纯铝，纯铝牌号中第二个数表示杂质含量的控制情况，最后两位数字表示铝质量百分数小数

31、点后的两位数。后两位数字表示铝质量百分数小数点后的两位数。10601060就表就表示铝质量分数为示铝质量分数为99.60%99.60%的纯铝的纯铝.3 3）铸造铝合金）铸造铝合金 铸造铝合金因其成份接近共晶组织，塑性较差，一般铸造铝合金因其成份接近共晶组织，塑性较差，一般只用于成形铸造。只用于成形铸造。常用铸造合金的牌号、化学成份、铸造方法、热处理、力学性能及常用铸造合金的牌号、化学成份、铸造方法、热处理、力学性能及用途见表。用途见表。常用铸造铝合金按主要合金元素的不同可分为铝硅常用铸造铝合金按主要合金元素的不同可分为铝硅系、铝铜系、铝镁系和铝锌系等四类。其代号用系、铝铜系、铝镁系和铝锌系等四

32、类。其代号用“ZL”ZL”加三位数字表示。其中加三位数字表示。其中“ZL”ZL”表示表示“铸铝铸铝”，第一位，第一位数字表示合金类别：数字表示合金类别：1 1为铝硅系，为铝硅系，2 2为铝铜系，为铝铜系，3 3为铝镁为铝镁系，系，4 4为铝锌系。第二、三位数字表示合金的顺序号。为铝锌系。第二、三位数字表示合金的顺序号。铸造铝合金的牌号用铸造铝合金的牌号用“Z+AlZ+Al+主要合金元素化学符号及主要合金元素化学符号及质量分数表示，如：质量分数表示，如：ZAlSi12ZAlSi12表示表示W WSiSi=12%=12%的铸造铝合金。的铸造铝合金。二、二、铜铜 及及 铜铜 合合 金金铜是人类应用最

33、早的金属铜是人类应用最早的金属 之一。之一。铜及铜合金有优异的导电性和导热性。良好的耐腐蚀性，铜及铜合金有优异的导电性和导热性。良好的耐腐蚀性，高的强度和好的塑性，适用于压力加工，切削加工，及铸高的强度和好的塑性，适用于压力加工，切削加工，及铸造等方法制造各种产品。一般铜分为：纯铜、黄铜、青铜造等方法制造各种产品。一般铜分为：纯铜、黄铜、青铜和白铜四类。和白铜四类。1 1、纯铜、纯铜 纯铜呈玫瑰红色，表面形成氧化铜膜后，为紫红色，纯铜呈玫瑰红色，表面形成氧化铜膜后，为紫红色，故俗称紫铜。由于纯铜是用电解方法提炼出来的。故又称故俗称紫铜。由于纯铜是用电解方法提炼出来的。故又称电解铜电解铜 。纯铜

34、的性能：熔点为纯铜的性能：熔点为1083,1083,密度为密度为8.9g/c8.9g/c,无磁性无磁性,具有很高的导电、导热性能和耐腐蚀性，具有很高的导电、导热性能和耐腐蚀性，其抗拉强度不高其抗拉强度不高 ，硬度低，但塑，硬度低，但塑性好。容易进行热（或冷）压力加工。性好。容易进行热（或冷）压力加工。abMP400200纯铜的种类及用途纯铜的种类及用途 按化学成份分为纯铜和无氧铜，铜的性质受杂质的影按化学成份分为纯铜和无氧铜，铜的性质受杂质的影响很大，所有杂质都会使铜的电导性降低。响很大，所有杂质都会使铜的电导性降低。由于纯铜的强度低，不宜作为结构材料使用，而广泛由于纯铜的强度低，不宜作为结构

35、材料使用，而广泛用于制造电线、电缆、铜管以及作为冶炼铜合金的原料。用于制造电线、电缆、铜管以及作为冶炼铜合金的原料。铜以符号铜以符号“T”T”表示表示 ，如，如T1T1、T2 T2 表示纯铜；表示纯铜；Tu1Tu1、Tu2 Tu2 表示无氧铜。数字越大表示杂质含量越高。表示无氧铜。数字越大表示杂质含量越高。2 2、铜合金的分类、铜合金的分类 1 1）黄铜；）黄铜；2 2）白铜；）白铜；3 3）青铜）青铜 铜和锌的合金称为黄铜。黄铜有相当好的抗腐蚀性能，铜和锌的合金称为黄铜。黄铜有相当好的抗腐蚀性能，良好的变形能力和机械特性。密度比纯铜小，价格低，应良好的变形能力和机械特性。密度比纯铜小，价格低

36、，应用最多的是铜合金。用最多的是铜合金。黄铜牌号用汉语拼音黄铜牌号用汉语拼音“黄黄”的首字母的首字母“H+H+数字表示数字表示”如如H70H70表示铜的平均含量为表示铜的平均含量为70%70%。其余为锌。其余为锌30%30%的含量的单相黄的含量的单相黄铜；铜；HPb59-1HPb59-1表示铜的平均含量为表示铜的平均含量为59%59%，铅的平均含量为，铅的平均含量为1%1%，其余为锌的铅黄铜。其余为锌的铅黄铜。白铜是指以镍为主要添元素的铜合金。其代号用白铜是指以镍为主要添元素的铜合金。其代号用“B+B+数字数字”表示。如表示。如B19B19表示镍的平均含量为表示镍的平均含量为19%19%，铜的

37、含量为，铜的含量为81%81%；BMn3-12BMn3-12表示平均含镍量为表示平均含镍量为3%3%，锰的含量为，锰的含量为12%12%的锰白铜。的锰白铜。青铜是铜与锡的合金。由于青白色而得名。青铜是铜与锡的合金。由于青白色而得名。锡青铜具有高减磨性，耐腐蚀性，机械性能以及铸造性锡青铜具有高减磨性，耐腐蚀性，机械性能以及铸造性能。能。锡青铜分：铸造锡青铜和压力加工锡青铜。锡青铜分：铸造锡青铜和压力加工锡青铜。压力加工青铜的代号用压力加工青铜的代号用“Q+Q+主加元素符号主加元素符号+数字数字”表示，表示，如如QSn10,QSn10,为锡的平均含量为为锡的平均含量为10%10%的锡青铜。的锡青铜

38、。3 3、铸造铜合金、铸造铜合金 铸造铜合金的牌号表示方法是用铸造铜合金的牌号表示方法是用“ZCuZCu+主加元素主加元素+数字数字+其其它元素符号及含量它元素符号及含量”组成。如组成。如ZCuSn10Zn2ZCuSn10Zn2和和ZCuPb30ZCuPb30等是常等是常用的铸造青铜合金。用的铸造青铜合金。三、滑动轴承合金三、滑动轴承合金 用做滑动轴承内衬或轴瓦的合金，称为滑动轴承合金。用做滑动轴承内衬或轴瓦的合金，称为滑动轴承合金。使用轴承的目的是为了使转轴正常运转和尽量减少磨损，使用轴承的目的是为了使转轴正常运转和尽量减少磨损，为此，要求轴承合金除成本低廉外，还应具有高的抗压强度，为此，要

39、求轴承合金除成本低廉外，还应具有高的抗压强度，一定的硬度。足够的塑性和韧性，能支承转轴和防止轴承受一定的硬度。足够的塑性和韧性，能支承转轴和防止轴承受冲击振动而开裂，还应具有良好的跑合性，小的摩擦系数，冲击振动而开裂，还应具有良好的跑合性，小的摩擦系数，低的热膨胀系数。良好的热导性和耐腐蚀性。低的热膨胀系数。良好的热导性和耐腐蚀性。2 2、轴承合金的理想组织（略）、轴承合金的理想组织（略）1 1、对滑动轴承合金性能的要求、对滑动轴承合金性能的要求 3 3、常用的滑动轴承合金、常用的滑动轴承合金 常用的滑轴承合金有：锡基、铅基、铜基常用的滑轴承合金有：锡基、铅基、铜基 和铝基等轴承和铝基等轴承合

40、金。合金。此外，还有铁基轴承合金，即珠光体灰口铸铁。此外，还有铁基轴承合金，即珠光体灰口铸铁。锡基与铅基轴承合金牌号的表示方法锡基与铅基轴承合金牌号的表示方法“ZChZCh+基体元素基体元素（锡或铅）符号（锡或铅）符号+主加元素（锑）符号主加元素（锑）符号+主加元素含量主加元素含量+辅加元辅加元素含量素含量”其中其中Z Z、ChCh是是“铸铸”、“承承”两字的汉语拼音字首。两字的汉语拼音字首。表示铸造轴承合金的意思。如表示铸造轴承合金的意思。如ZChSnSb11-6ZChSnSb11-6表示平均含锑量为表示平均含锑量为11%11%，含铜量为，含铜量为6%6%，其余是锡的铸造锡基轴承合金。，其余

41、是锡的铸造锡基轴承合金。四、粉末治金与硬质合金四、粉末治金与硬质合金 粉末治金材料及其制品是由几种金属粉末或金属与非金属粉末治金材料及其制品是由几种金属粉末或金属与非金属粉末混和压制成型，并经过烧结而成的。它既是一种不熔炼，粉末混和压制成型，并经过烧结而成的。它既是一种不熔炼，不铸造的特殊制取金属材料的治金方法，又是一种制造零件不铸造的特殊制取金属材料的治金方法，又是一种制造零件的加工方法。的加工方法。1 1、粉末治金工艺过程简介、粉末治金工艺过程简介制粉制粉 混和混和 成形成形 烧结烧结 后处理。后处理。2 2、粉末治金的特点与应用、粉末治金的特点与应用 1 1）粉末治金法能生产多种具有特殊

42、性能的金属材料。）粉末治金法能生产多种具有特殊性能的金属材料。如：如：A A、难熔材料、难熔材料 熔点熔点18001800。B B、多组元材料、多组元材料 摩擦材料，摩擦材料，磁性材料，磁性材料，电工触头材料。电工触头材料。C C、多孔材料、多孔材料 过滤材料过滤材料 发汗材料发汗材料 。2 2）用粉末治金法制造机器零件是一种少切削、无切削）用粉末治金法制造机器零件是一种少切削、无切削的新工艺。的新工艺。3 3）应用粉末治金法也有缺点，如制造原始粉末的）应用粉末治金法也有缺点，如制造原始粉末的成本高；压制时所需单位压力很高，因而制品尺寸受到成本高；压制时所需单位压力很高，因而制品尺寸受到限制；

43、压模成本高，仅大量生产才有利；粉末的流动性限制；压模成本高，仅大量生产才有利；粉末的流动性差，不易制成形状复杂的零件；烧结后零件的韧性较差差，不易制成形状复杂的零件；烧结后零件的韧性较差等。但随着科技发展粉末治金材料的韧性可以大大提高。等。但随着科技发展粉末治金材料的韧性可以大大提高。3 3、硬质合金、硬质合金 通常用高速钢制造的刀具，在通常用高速钢制造的刀具，在600600650650以上工作时，以上工作时，因硬度降低，刀具很快磨损。所以在高速切削情况下，往往因硬度降低，刀具很快磨损。所以在高速切削情况下，往往采用硬质合金作刀具。采用硬质合金作刀具。硬质合金是将难熔金属碳化物（碳化钨、碳化钛

44、）硬质合金是将难熔金属碳化物（碳化钨、碳化钛）粉末和粘结剂（主要是钴）混合，加压成型后烧结而成的粉末和粘结剂（主要是钴）混合，加压成型后烧结而成的一种粉末治金材料。一种粉末治金材料。1 1）硬质合金的特点：）硬质合金的特点：硬度高、热硬性好硬度高、热硬性好 抗压强度高。抗压强度高。耐蚀性（抗大气、耐酸、耐碱）和抗氧化性好。耐蚀性（抗大气、耐酸、耐碱）和抗氧化性好。线胀系数小导电导热率与铁合金相近。线胀系数小导电导热率与铁合金相近。但因其硬度高，相应脆性大，不能进行机械加工。常将但因其硬度高，相应脆性大，不能进行机械加工。常将其制成一定形状的刀片焊在刀体上使用。其制成一定形状的刀片焊在刀体上使用

45、。2 2）硬质合金的分类）硬质合金的分类 钨钴类钨钴类 钨钴钛类钨钴钛类 通用硬质合金通用硬质合金 钢结硬质合金钢结硬质合金 其代号用：其代号用：“YG”“YG”“硬硬”、“钴钴”“”“YT”“YT”“硬硬”、“钛钛”“”“YW”“YW”“硬硬”、“万万”。3 3）硬质合金的用途）硬质合金的用途 作刀具作刀具 作模具作模具 作钎头作钎头 作量具。作量具。机械工程上应用的非金属材料有：工程塑料、合成橡胶、工业陶瓷、机械工程上应用的非金属材料有：工程塑料、合成橡胶、工业陶瓷、复合材料、合成胶粘剂等。其中前两种属于高分子合成材料，工业陶瓷复合材料、合成胶粘剂等。其中前两种属于高分子合成材料，工业陶瓷

46、是无机非金属材料，复合材料是由两种或多种性质不同的材料复合而成是无机非金属材料，复合材料是由两种或多种性质不同的材料复合而成的新材料。胶粘剂是一种粘合力很强的物质。的新材料。胶粘剂是一种粘合力很强的物质。长期以来，机械工程材料一直是以金属材料为主的，其中又以黑色金长期以来，机械工程材料一直是以金属材料为主的，其中又以黑色金属为主。这是由于金属材料具有许多优良的性能，如强度高、热稳定性属为主。这是由于金属材料具有许多优良的性能，如强度高、热稳定性好、导电、导热性能好等。但其也存在一些缺点，如难以满足比重小、好、导电、导热性能好等。但其也存在一些缺点，如难以满足比重小、耐腐蚀、电绝缘等方面的要求。

47、耐腐蚀、电绝缘等方面的要求。从上个世纪以来，高分子合成材料、工业陶瓷和复合材料等的出现与从上个世纪以来，高分子合成材料、工业陶瓷和复合材料等的出现与迅猛发展，使工程材料领域大为扩大。迅猛发展，使工程材料领域大为扩大。非金属材料非金属材料 塑料是一种高分子材料。具有较高的强度，良好的吸震性，塑料是一种高分子材料。具有较高的强度，良好的吸震性，耐磨性，减摩性，优良的绝缘性及密度小等特性。耐磨性，减摩性，优良的绝缘性及密度小等特性。一、工程塑料的特性、分类与应用一、工程塑料的特性、分类与应用1 1）塑料的性能）塑料的性能2 2）塑料的分类）塑料的分类 按树脂物质化学性质分类有：热固性塑料和热塑性塑料

48、。按树脂物质化学性质分类有：热固性塑料和热塑性塑料。按塑料使用范围分类有：通用塑料；工程塑料和耐按塑料使用范围分类有：通用塑料；工程塑料和耐热塑料。热塑料。通用塑料包括：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚通用塑料包括：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料和氨基塑料等。产量大、用途广、价格丙烯、酚醛塑料和氨基塑料等。产量大、用途广、价格低。占塑料总产量的低。占塑料总产量的75%75%以上。通常制成管材、棒材、板以上。通常制成管材、棒材、板材及薄膜等或塑压成日常生活用品。材及薄膜等或塑压成日常生活用品。工程塑料包括：工程塑料包括：ABSABS、尼龙、聚碳酸脂、甲聚醛等。此类、尼龙、聚碳酸脂、甲

49、聚醛等。此类塑料的强度大、耐高温、耐腐蚀、具有类似金属的性能。广塑料的强度大、耐高温、耐腐蚀、具有类似金属的性能。广泛用于机械、电子、仪表、医疗行业等。泛用于机械、电子、仪表、医疗行业等。二、复合材料的特性、分类与应用二、复合材料的特性、分类与应用 如前所述：复合材料是由两种或多种性质不同的材料复如前所述：复合材料是由两种或多种性质不同的材料复合而成的新材料。合而成的新材料。此外，复合材料还有较高的耐热性和断裂安全此外，复合材料还有较高的耐热性和断裂安全性。良好的自润滑和耐磨性能等。性。良好的自润滑和耐磨性能等。2 2、复合材料的分类、复合材料的分类 1 1）纤维增强复合材料；）纤维增强复合材

50、料；2 2）层迭复合材料；）层迭复合材料；3 3）细粒复合材料）细粒复合材料 ；4 4）骨架复合材料。）骨架复合材料。日常所见的人工复合材料很多，如钢筋混凝土就是用钢日常所见的人工复合材料很多，如钢筋混凝土就是用钢筋与石子、砂子、水泥等制成的复合材料。轮台是由人造纤筋与石子、砂子、水泥等制成的复合材料。轮台是由人造纤维与橡胶复合而成的材料。维与橡胶复合而成的材料。1 1、复合材料的性能特点、复合材料的性能特点1 1）比强度和比模量高）比强度和比模量高 2 2）疲劳强度较高）疲劳强度较高 3 3）减振性好）减振性好三、其它非金属材料简介三、其它非金属材料简介1 1、橡胶材料、橡胶材料 橡胶也是以