机械工程材料1教案资料.ppt

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1、机械工程材料16.1材料分类金属非金属复合材料碳钢合金钢铝合金铜合金钛合金钢铁有色金属塑料橡胶陶瓷聚合物聚合物基复合材料金属基复合材料电子材料+++++++++++++++++++++++1.金属的晶体结构金属原子按一定几何规律作周期性的排列，原子间以金属键的形式结合。6.2材料结构及其特性(a)(b)(c)2.常见金属的晶体结构6.2.2金属的塑性变形和再结晶塑性变形对金属组织和性能的影响强度硬度塑性韧性增加下降加工硬化强化回复与再结晶回复----加热温度不太高，内应力大部分消除。强度硬度下降，

2、塑性有所提高。再结晶---继续升高加热温度，强度硬度显著下降，塑性、韧性明显上升。6.3材料的力学性能材料的力学性能是零件设计、材料选择及工艺评定的主要依据。工程材料的常用力学性能包括：强度、硬度、塑性、冲击韧度等。是指在外力作用下材料抵抗塑性变形和断裂的能力。低碳钢的拉伸曲线6.3.1强度当材料受载荷作用时，单位面积上的内力称为应力(σ)。即：σ=F/A0(MPa)1.弹性极限σe材料保持弹性变形时的最大应力σe=Fe/A0屈服强度是指材料产生屈服时的最小应力。它表达了材料抗塑性变形的能力。用σ

3、s表示。σs＝Fs/A0式中：Fs-s点的最小载荷(N)；A0-试样原始横截面积(mm2)。2.屈服强度3.抗拉强度是指材料所能承受的最大应力。它表征了材料抵抗断裂的能力。用σb表示。σb=Fb/A0式中：Fb-试样在断裂前的最大载荷(N)；A0-试样原始横截面积(mm2)。6.3.2塑性塑性是指在外力作用下材料产生永久变形而不被破坏的能力。常用的塑性指标是伸长率(δ)和断面收缩率(Ψ)。即：δ=-----·100％；y=----·100％式中：l0-试样原标距长度(mm)；l1-试样拉断后标距长度

4、(mm)；A0-试样原始横截面积(mm2)；A1-试样断裂处的横截面积(mm2)。l0A0A0-A1l1-l06.3.3硬度硬度是指材料的软硬程度。它表征了材料抵抗表面局部塑性变形及破坏的能力，也就是抵抗硬物压入或划伤表面的能力。常用的硬度测定方法有布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HR)和维氏硬度(HV)等。问题测量铸钢件（晶粒粗大）、45钢淬火件、铬镀层硬度，应选用哪种方法？布氏硬度(HB)布氏硬度值是指材料压坑单位球面积上的抵抗力。其数值越大，则表示材料越硬。HBS(W)=（kgf/mm2）=N/m

5、m2FA2F×9.8πD(D-√D2-d2材料的硬度洛氏硬度(HR)洛氏硬度是用压痕深度作为测量硬度的依据。根据压印头和载荷的不同，洛氏硬度分为若干种。常用的有HRA、HRB、HRC。01230123h1h3h2压头被测材料K=0.2材料的硬度HR=K-h0.002维氏硬度(HV)Hv=------=F/d2×1.8544×9.8(N/mm2)FA6.3.4、冲击韧度冲击韧度是材料抵抗冲击载荷的能力。试样横截面单位面积上所消耗的功即为冲击韧度值aK。即：ak=(J/cm2)式中：W-冲击试样所消耗的

6、功(J)；A-试样缺口处的横截面积(cm2)。WA3040(a)冲击h试样摆锤H55108551080.2材料的冲击韧度冲击韧度值：ak=(J/cm2)W----冲击试样所消耗的功。A------试样缺口处的横截面积。WA问题冲击韧度公式如何在实验拉伸仪表盘刻度指示中体现，请分析解释？6.4金属材料1.碳钢碳钢又称碳素钢，其主要合金元素为碳，含量在0.1～1.3%之间。由于原料和冶炼工艺的限制，实际使用的钢中都含有硅、锰、硫、磷等杂质元素。碳钢分类碳钢常用的分类方法有三种：按碳含量进行分类可分为低碳

7、钢(＜0.25%C)、中碳钢(0.25-0.55%C)、高碳钢(＞0.55%C)。2.按其用途进行分类可分为结构钢和工具钢两大类，前者用来制造各种金属构件和机械零件，后者用来制造各种刀具、模具和量具。3.按其质量等级分类可分为普通碳素钢、优质碳素钢和高级优质碳素钢。由于碳钢成本低，是通常制造各种构件的基本材料。但是，碳钢有以下局限性：(1)碳钢的强度很难超过690MPa，除非塑性和韧性有明显的下降。(2)厚截面碳钢零件淬火时无法全部得到马氏体组织，即不能淬透。(3)碳钢的抗腐蚀性和抗氧化性较差。2.

8、合金钢铁、碳和合金元素是合金钢的基本组元。合金钢的强度高，塑韧性优于碳钢，抗腐蚀性和抗氧化性也好。合金钢分类1.按合金元素的含量分低合金钢合金元素总含量＜5%中合金钢合金元素总含量5-10%高合金钢合金元素总含量＞10%2.按主要用途分合金结构钢:渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢合金工具钢:刃具钢、模具钢、量具钢特殊性能钢:不锈钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢普碳、优碳、工具钢合金钢的牌号、成分、性能自看10分钟40#、Q295,40Cr,20CrMnTi、T8钢的碳含量和用途