机械工程常用材料及钢的热处理

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1、第二章机械工程常用材料及钢的热处理精密机械设计基础主要内容第一节概述第二节金属材料的力学性能第三节常用的工程材料第四节钢的热处理第五节表面精饰第六节精密仪器材料选用原则第一节概述机械工程材料金属材料非金属材料黑色金属钢有色金属铸铁合金钢无机非金属材料有机材料塑料橡胶陶瓷合成纤维铝合金铜合金其他有色合金第二节金属材料的力学性能应力极限弹性阶段弹性极限P屈服阶段屈服极限S强化阶段强度极限B颈缩阶段第二节金属材料的力学性能强度：材料抵抗破坏的能力强度条件max[]刚度：材料抵抗变形的能力（E、G）塑性：材料破坏时，遗留变形的大小伸长率、断面收缩率硬度：

2、材料抵抗硬物压入的能力布氏硬度HB、洛氏硬度HR、维氏硬度HV疲劳强度：材料抵抗交变载荷破坏的能力第二节金属材料的力学性能影响力学性能的主要因素含碳量：碳，强度和硬度，塑性合金元素：改善综合性能，得到特殊性能温度：温度，强度和硬度，塑性热处理工艺：改变力学性能第三节常用工程材料黑色金属－钢1、碳钢：含碳量大于0.0218%而小于2.11%的铁碳合金。较好的机械性能和工艺性能，量大价低。但淬透性、回火抗力较差，屈强比低。2、合金钢：人为加入合金元素，以提高钢的性能并获得某些特殊性能。一般具有高的强度、韧性、硬度。第三节常用工程材料黑色金属－铸铁1、灰铸

3、铁：C－自由状态的片状石墨形式成本低，铸造性、减振性好，抗压强度高，但脆性很大，不宜承受冲击载荷。2、球墨铸铁：C－球状石墨形式具有较高的延展性和耐磨性。强度高（近于碳素结构钢），减振性优，可承受冲击载荷。第三节常用工程材料有色金属1、铜及其合金：良好的导电性、导热性、耐蚀性和延展性。纯铜、黄铜、青铜锡青铜、铝青铜、铍青铜2、铝及其合金：纯铝、铸铝、硬铝3、钛及其合金：纯钛、钛合金第三节常用工程材料第三节常用工程材料非金属1、工程塑料：密度小，比强度高，耐腐蚀性能好，优良的电绝缘性，耐磨、减摩及自润滑性能好，易加工，易老化，难回收。2、橡胶：高弹耐磨，绝缘性好，

4、不透水、气，但易老化。3、人工合成矿物－刚玉：高的弹性模量和硬度。－石英：具有压电效应。第四节钢的热处理钢的热处理加热、保温、冷却改变金属整体或表面组织，获得所需性能。种类普通热处理：退火、正火、淬火、回火表面热处理和化学热处理：感应加热、火焰加热、电接触加热、电解加热、渗碳、氮化、碳氮共渗其他热处理第四节钢的热处理退火：加热、保温、随炉冷却目的：降低硬度、细化晶粒、消除内应力，预先热处理工艺种类：1、完全退火2、球化退火3、扩散退火4、去应力退火第四节钢的热处理正火：加热、保温、空气冷却目的：同退火，更高的力学性能应用：1、最终热处理2、预先热处理3、改善切

5、削加工性能第四节钢的热处理淬火：加热，保温，水、油或盐水冷却目的：提高零件的硬度和耐磨性，强化材料。但淬火后，材料变脆，出现内应力，故必须回火。方法：1、单介质淬火；2、双介质淬火－水淬油冷第四节钢的热处理回火：零件淬火后，加热至临界温度之下，保温，以一定速度冷却。目的：达到设计图纸要求的硬度，消除内应力。回火工艺的种类：1、低温回火（150～250C）2、中温回火（350～500C）3、高温回火（500～650C）第四节钢的热处理表面热处理：仅对钢的表面进行加热和冷却而不改变其成分的热处理工艺。目的：增强零件的表层硬度，提高抗磨损性能。方式：感应加热、火

6、焰加热、电接触加热、电解加热等。第四节钢的热处理化学热处理将钢件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面，改变其化学成分和组织，达到改进表面性能、满足技术要求的热处理过程。目的：提高钢件表层的耐磨性、耐蚀性、抗氧化性和疲劳强度等力学性能。按表面渗入元素的不同，分为渗碳、氮化、碳氮共渗、渗硼、渗铝等种类。第五节表面精饰表面精饰是指在金属零件的表面附上一层覆盖层，以达到防蚀、装饰等目的。种类电镀：镀铬、镀镍、镀锌、镀镉、镀银化学处理：氧化和磷化涂漆：清漆薄膜、瓷漆薄膜第六节精密仪器材料选用原则使用要求在分析零件工作条件和失效形式的基础上，在受力状况、

7、环境状况以及特殊性能方面提出要求，据此确定选材原则。工艺要求铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能、热处理工艺性能。经济要求考虑批量、加工费用、环境污染、能源消耗等。Fe－Fe3C相图奥氏体连续冷却时的组织转变感应加热火焰加热气体渗碳法示意