机械学基础课程电子教案

1机械学基础课程电子教案机械学基础多媒体系列CAI课件授课教师：马惠萍联系方式：86413120Email：[e-mail]哈工大电气工程及自动化学院自动化测试与控制系2第5章机械工程常用材料及其工程性能5.1概述材料金属材料:无机非金属材料－陶瓷有机材料－塑料，橡胶，合成纤维非金属材料:黑色金属材料－铁基金属合金有色金属材料－铜、铝、镁零部件机构设计（材料、热处理、形状、尺寸）定原理方案后保证零部件的工作能力依据35.2金属材料的机械性能机械性能强度刚度塑性材料抵抗塑性变形和断裂的能力材料抵抗弹性变形的能力在外力作用下金属产生塑性变形而不产生断裂的能力硬度材料抵抗局部塑性变形能力的性能指标－－硬度保证强度、耐磨性和寿命金属的疲劳当应力的周期循环次数增加到某一数值N后，材料也会产生断裂线膨胀系数α0llatt4延伸率:试件拉断后单位长度内产生残余伸长的百分数；%100001lll延伸率：收缩率:试件拉断后横截面积相对收缩的百分数；%100001AAA收缩率：55.3常用的工程材料黑色金属铸铁:含碳量大于2.06％的铁碳合金；制作底座、支架、工作台合金钢:为改善钢的性能，在钢中加入一种或数种合金元素的钢－铬、锰、镍、硅、铝、钨碳素钢:（含碳量0.04%-1.7％的铁碳合金称为钢）普通碳素结构钢－Q255、Q275、Q235A制造强度要求高的零件－连杆、轴优质碳素结构钢－钢号10、15、20、85－一般零部件应用（0.01％）碳素工具钢－T8、T12A（高级优质碳素工具刚）－一般零部件应用（0.1％）－高硬度和耐磨性6铸铁分类白口铸铁：碳以Fe3O存在，断口呈白亮色－硬度高、脆性大灰口铸铁：碳以片状石墨存在，断口呈暗灰色－良好的工艺性能和机械性能－HT100可锻铸铁:石墨呈团絮状存在，白口铸铁经退火后获得－塑性和韧性好球墨铸铁:石墨呈球状存在－强度高、铸造性好—QT400-17铸铁特点：含碳量为2.5％－4％的铁碳合金，杂质（硅、锰、琉、磷）含量比钢多，具有良好的铸造性、耐磨性和切削加工性，生产简单、价格便宜；蠕墨铸铁:石墨呈蠕虫状存在；7碳素钢分类按含碳量分:低碳钢（含碳0.25％）中碳钢（含碳0.25％－0.6％）高碳钢（含碳0.6％）普通碳素钢优质碳素钢高级优质碳素钢按钢的质量分:（有害杂质S、P含量）按用途分:碳素结构钢:（用于工程构件和零件－齿轮、轴、杆－是低碳钢和中碳钢）碳素工具钢:（用于制造刀具、模具、量具－是高碳钢）8合金钢分类合金结构钢：刃具钢量具钢模具钢合金工具钢特殊功能钢:低合金机构钢机械制造用钢不锈钢耐热钢耐磨钢铸钢:合金钢优点：加入合金元素可使钢获得一般碳素钢达不到的性能(如硬度、强度、塑性和韧性等)；提高耐磨、防腐、防酸性能；获得高弹性、高抗磁或导磁性等；9有色金属形状记忆合金在宇航、电子、医疗等方面应用铜及铜合金不宜制造结构零件，常制作电元件和耐磨件，价格贵;T1,T2纯铜铜与锌合金，H80、H59(铜含量)、HPb59-1、HMn58-2（特殊）黄铜铜与锡铅等元素的合金－锡青铜（铜锡合金）－无锡青铜（含铝铍锰等元素）青铜铝及铝合金铸铝合金变形铝合金超硬铝合金工业纯铝：L1（纯度最高）、L2、…、L710非金属材料工程塑料陶瓷材料密度小，质量轻，耐腐蚀性好，易加工；硬度高、耐高温、抗氧化、耐腐蚀人工合成矿物宝石石英橡胶耐腐蚀性好，耐磨损和耐放射性；115.4金属材料的热处理与表面精饰钢的热处理：将钢在固态范围内施以不同形式的加热、保温和冷却，从而改变（或改善）其组织结构以达到预期性能的操作工艺。铸造、锻造或焊接晶粒粗大、加工硬化、内应力较大零件毛坯加工方法存在缺陷解决热处理钢的热处理：改善钢的加工工艺性能；提高钢的机械性能；增加寿命和耐磨性;12热处理普通热处理表面热处理退火正火淬火回火表面淬火化学热处理火焰加热感应加热渗碳氮化氰化13普通热处理退火将钢加热稍高于临界温度－保持一定时间－缓慢冷却；目的：软化钢件，以利于切削，细化晶粒，改善组织以提高化学性能；消除残余应力，以防止变形、干裂；正火淬火回火将钢加热稍高于临界温度－保持一定时间－在空气中冷却；目的：强度硬度比退火后高；利于切削加工将钢加热高于临界温度－保温－在水或油中迅速冷却；目的：提高零件硬度和耐磨性；将淬火后零件－重新加热低于临界温度－保温－在水或油中迅速冷却；目的：消除淬火时冷却过快产生的内应力；是淬火后必须程序；145.4金属材料的热处理与表面精饰表面热处理表面淬火化学热处理快速加热－－迅速冷却目的：使表面变硬；内部塑性和韧性较好；－－齿轮、蜗杆、丝杆、轴颈；将工件在一定介质中加热和保温－使介质中活性原子渗入表层－改变表层化学成分和组织－使具有特殊的力学或物理化学性能；渗碳；氮化；氰化金属零件的表面精饰电镀化学处理涂漆目的：在金属表面加覆盖层，以达到防腐、改善性能和装饰作用；155.5机械零件材料的选择选择零件材料的总原则：在满足零部件使用性能的前提下，同时兼顾材料的加工工艺性和经济型。使用性能：物理性能：电、磁、热等；化学性能：表面氧化、电化学腐蚀等；力学性能：强度、塑性、硬度、韧性等－－主要指标分析零件的工作条件（受力、振动、冲击、摩擦等）分析失效形式（变形、表面损伤、磨损、断裂）结合力学计算确定零件应具有的力学性能指标选择材料生产定热处理方法16工艺性能：铸造性：可锻性：焊接性：切削加工性：热处理工艺性：17习题：1.高碳钢、中碳钢、低碳钢是怎样划分的？2.下列牌号表示什么铸铁？牌号中的数字表示什么含义？HT250QT700-2HT100QT500-73.下列牌号表示什么材料？牌号中的数字表示什么含义？H82HMn58-1Q235A20Mn4.下列牌号表示什么材料？L1ZQAL9-45.制作锉刀用T13钢还是30钢？6.制作齿轮用45钢还是Q235A？7.铸铁有何优点？