机械机构分析与使用[2]

1、机械工程材料：用以制造各种机械 零件的材料的统称。 机机 械械 工工 程程 材材 料料 金属材料金属材料 黑色金属材料黑色金属材料 有色金属材料有色金属材料 非金属材料非金属材料无机非金属材料无机非金属材料 有机高分子材料有机高分子材料 复合材料复合材料 2-1 金属材料的力学性能是指金属材料在不同金属材料的力学性能是指金属材料在不同 环境（温度、介质）下，承受各种外加载荷环境（温度、介质）下，承受各种外加载荷 （拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应 力等）时所表现出的力学特征。力等）时所表现出的力学特征。 拉伸试样的颈缩现象拉伸试样的颈缩现象 拉伸试验拉

2、伸试验 机机 退火低碳钢退火低碳钢 低、中回火钢低、中回火钢淬火钢及铸铁淬火钢及铸铁 中碳调质钢中碳调质钢 不同材料的拉伸曲线不同材料的拉伸曲线 （1 1）物理性能）物理性能 金属材料的物理性能包括：比重、熔点、热金属材料的物理性能包括：比重、熔点、热 膨胀性、导热性、导电性和磁性。膨胀性、导热性、导电性和磁性。 （2 2）化学性能）化学性能 是指金属材料在常温或高温条件下抵抗外界是指金属材料在常温或高温条件下抵抗外界 介质对其化学浸蚀的能力。介质对其化学浸蚀的能力。 包括：耐酸性、耐碱性和抗氧化性。包括：耐酸性、耐碱性和抗氧化性。 1、铸造性、铸造性 铸造性是指金属熔化成液态后，在铸造成型铸

3、造性是指金属熔化成液态后，在铸造成型 时所具有的一种特性。时所具有的一种特性。 衡量指标：流动性、收缩性和偏析倾向。衡量指标：流动性、收缩性和偏析倾向。 2、锻造性、锻造性 锻造性是指金属材料在锻压加工过程时的难锻造性是指金属材料在锻压加工过程时的难 易程度。易程度。 材料塑性好，变形抗力小，则锻造性好，反材料塑性好，变形抗力小，则锻造性好，反 之则差。之则差。 3、焊接性、焊接性 焊接性是指金属材料是否容易用焊接的方法焊接性是指金属材料是否容易用焊接的方法 形成优良接头的性能。形成优良接头的性能。 4、切削加工性、切削加工性 切削加工性是指金属材料在切削加工时的难切削加工性是指金属材料在切削

4、加工时的难 易程度。易程度。 常用金属材料主要指：常用金属材料主要指：碳钢（非合金钢）、碳钢（非合金钢）、 合金钢、铸铁、有色金属（非铁金属合合金钢、铸铁、有色金属（非铁金属合 金）金）。 高炉高炉 电弧炉电弧炉 合金钢的分类合金钢的分类 合金结构钢合金结构钢 1 1、普通低合金结构钢、普通低合金结构钢 低碳，合金含量小于低碳，合金含量小于3%3%。主加元素为。主加元素为MnMn，使材料韧性提高。使材料韧性提高。 在在建筑、桥梁、车辆、船舶建筑、桥梁、车辆、船舶中应用广泛。以中应用广泛。以16Mn16Mn为最广。为最广。 船舶船舶 桥梁桥梁 2 2、合金渗碳钢、合金渗碳钢 3 3、合金调质钢、

5、合金调质钢 含碳量为含碳量为0.25%-0.5%,0.25%-0.5%,主加元素为主加元素为CrCr、MnMn、SiSi、NiNi等以提等以提 高淬透性和强化铁素体高淬透性和强化铁素体. .调质钢具有良好的综合力学性能调质钢具有良好的综合力学性能。 合金调质钢广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机合金调质钢广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机 器上的各种重要零件，如器上的各种重要零件，如齿轮、轴类件、连杆齿轮、轴类件、连杆等。等。 曲轴曲轴 连杆连杆 （常用调质钢） 4 4、合金弹簧钢、合金弹簧钢 它具有高的它具有高的弹性、疲劳强度及冲动韧度弹性、疲劳强度及冲动韧度。含碳量为含碳量为0.5%

6、-0.5%- 0.7%,0.7%,主加元素为主加元素为CrCr、MnMn、SiSi等以提高淬透性和弹性极限。等以提高淬透性和弹性极限。 合金弹簧钢是一种合金弹簧钢是一种 专用结构钢，主要用于专用结构钢，主要用于 制造各种制造各种弹簧和弹性元弹簧和弹性元 件。件。 拉力弹簧拉力弹簧 离合器离合器弹簧弹簧 （常用弹簧钢） 5 5、滚动轴承钢、滚动轴承钢 主要用来制造滚动轴承的主要用来制造滚动轴承的滚动体滚动体（滚珠、滚柱、滚（滚珠、滚柱、滚 针）、内外套圈等，属专用结构钢。针）、内外套圈等，属专用结构钢。 碳质量分数一般为碳质量分数一般为0.95%-1.10%0.95%-1.10%，以保证其高硬，

7、以保证其高硬 度、高耐磨性和高强度。度、高耐磨性和高强度。铬铬为基本合金元素为基本合金元素 ，铬含量，铬含量 为为0.40%-1.65%0.40%-1.65%。高碳低铬高碳低铬。 如：如：GCr15GCr15 (滚珠轴承钢) 合金工具钢合金工具钢 合金工具钢是制造刃具、量具和模具的钢种。不仅有合金工具钢是制造刃具、量具和模具的钢种。不仅有 更高的硬度和耐磨性更高的硬度和耐磨性,还具有更高的还具有更高的红硬性红硬性。 1 1、合金刃具钢、合金刃具钢 用途：用途：主要用于制造各种主要用于制造各种 金属切削刀具，如车刀、铣刀、金属切削刀具，如车刀、铣刀、 钻头等。钻头等。 性能：性能： （1 1）高

8、硬度，）高硬度，60HRC60HRC以上；以上； （2 2）高的耐磨性；）高的耐磨性； （3 3）高热硬性）高热硬性 ； （4 4）足够的塑性和韧性）足够的塑性和韧性 。 铣刀铣刀 英制模板刀英制模板刀 2 2、合金量具钢、合金量具钢 用途：量具用钢用于制造各种用途：量具用钢用于制造各种测测量工具，如卡尺、千分尺、块规。量工具，如卡尺、千分尺、块规。 性能要求：性能要求：(1) (1) 高硬度（大于高硬度（大于56 HRC56 HRC）和高耐磨性；）和高耐磨性； (2) (2) 高尺寸稳定性，在存放和使用过程中，尺寸不发生变化。高尺寸稳定性，在存放和使用过程中，尺寸不发生变化。 螺纹规螺纹规

9、游标卡尺游标卡尺 千分尺千分尺 3、合金模具钢、合金模具钢 合金模具钢按其用途分为合金模具钢按其用途分为冷作模具钢冷作模具钢和和热作模具钢热作模具钢两大类。两大类。 冷作模具钢冷作模具钢 用途：冷模具用于制造用途：冷模具用于制造 各种冷冲模、冷镦模、冷挤各种冷冲模、冷镦模、冷挤 压模和拉丝模等，工作温度压模和拉丝模等，工作温度 不超过不超过200 200 300 300 。 热热作模具钢作模具钢 用途：热作模具钢用于制造各用途：热作模具钢用于制造各 种热锻模、热压模、热挤压模和压种热锻模、热压模、热挤压模和压 铸模等，工作时型腔表面温度可达铸模等，工作时型腔表面温度可达 600 600 以上。

10、以上。 性能要求：性能要求： 高硬度，高硬度，585862 HRC;62 HRC; 高耐磨性高耐磨性; ; 足够的韧性和疲劳抗力足够的韧性和疲劳抗力 特殊性能钢特殊性能钢 特殊性能钢是指具有特殊物理和化学性能的特殊性能钢是指具有特殊物理和化学性能的 一种高合金钢一种高合金钢. .它主要包括它主要包括不锈钢不锈钢, ,耐磨钢耐磨钢等等. . 1 1、不锈钢、不锈钢 能抵抗大气能抵抗大气, ,酸酸, ,咸或其它介质腐蚀的钢咸或其它介质腐蚀的钢。 不锈钢在石油化工、国防工业和一些尖端科学技术不锈钢在石油化工、国防工业和一些尖端科学技术 及日常生活中都得到广泛应用，例如化工装置中的各及日常生活中都得到

11、广泛应用，例如化工装置中的各 种管道、阀门和泵，医疗手术器械，防锈刃具和量具种管道、阀门和泵，医疗手术器械，防锈刃具和量具 等。等。 2 2、耐磨钢、耐磨钢 （就是高锰钢（就是高锰钢 如如:ZGMn13:ZGMn13） 履带履带 铁轨分道叉铁轨分道叉 破碎机颚板破碎机颚板 挖掘机斗齿挖掘机斗齿 灰铸铁的应用灰铸铁的应用 球墨铸铁的应用球墨铸铁的应用 具有与钢相近的力学性具有与钢相近的力学性 能，可代替钢和合金钢使用。能，可代替钢和合金钢使用。 球墨铸铁管球墨铸铁管 道接口道接口 曲轴、连杆、曲轴、连杆、 缸套、活塞缸套、活塞 特殊性能铸铁特殊性能铸铁 在铸铁中加入某些合金元素，得到一些具有各种

12、特殊在铸铁中加入某些合金元素，得到一些具有各种特殊 性能的合金铸铁。性能的合金铸铁。 1 1、耐磨铸铁（加铬）、耐磨铸铁（加铬） 2 2、耐热铸铁、耐热铸铁 （AlAl、SiSi、CrCr ） 扇形扩散器扇形扩散器 托托 架架 衬衬 板板 弯弯 管管 铝铝是自然界中分布最广的金属元素。地壳中铝是自然界中分布最广的金属元素。地壳中铝 的含量接近的含量接近8%8%，仅次于氧和硅。其主要特性是密，仅次于氧和硅。其主要特性是密 度小，相对密度只有钢铁的度小，相对密度只有钢铁的1/31/3。某些铝合金的。某些铝合金的 机械强度甚至超过结构钢。各种铝合金（如硬机械强度甚至超过结构钢。各种铝合金（如硬 铝、超硬铝、防锈铝、铸铝等）广泛应用于飞铝、超硬铝、防锈铝、铸铝等）广泛应用于飞 机、汽车、火车、船舶等制造工业。此外，导机、汽车、火车、船舶等制造工业。此外，导 弹、宇宙飞船、人造卫星也大量使用铝及其合金。弹、宇宙飞船、人造卫星也大量使用铝及其合金。 铝是热的良导体。铝的热导率大约是铁的铝是热的良导体。铝的热导率大约是铁的3 3倍，倍， 不锈钢的不锈钢的1010倍。倍。 铝合金铝合金广泛应用于运输、建筑、轻工、化工、广泛应用于运输、建筑、轻工、化工、 仪表、机械等部门，以及包装和家用器具等方仪表