机械学电子教案-第4章

1、1材料材料金属材料金属材料:陶瓷，塑料，橡胶，合成纤维，复合材料陶瓷，塑料，橡胶，合成纤维，复合材料非金属材料非金属材料:黑色金属材料黑色金属材料铁基金属合金铁基金属合金有色金属材料有色金属材料铜、铝、镁、钛铜、铝、镁、钛新型材料新型材料:形状记忆材料，纳米材料，超导材料，光导材料形状记忆材料，纳米材料，超导材料，光导材料第第5章章 机械工程常用材料及其工程性能机械工程常用材料及其工程性能5.1 概述概述2材料在轴向拉伸或压缩时的机械性质材料在轴向拉伸或压缩时的机械性质强度指标强度指标力力变形变形弹性变弹性变形阶段形阶段屈服屈服阶段阶段强化强化阶段阶段局部变局部变形阶段形阶段3应力应力应变应变

2、弹性弹性极限极限屈服屈服极限极限强度强度极限极限0ssFA屈 服 极 限0bbFA强度极限强度极限:45.2 金属材料的机械性能金属材料的机械性能机械性能机械性能强度强度刚度刚度塑性塑性材料抵抗材料抵抗塑性变形塑性变形和和断裂断裂的能力的能力材料抵抗材料抵抗弹性变形弹性变形的能力的能力在外力作用下金属产生在外力作用下金属产生塑性变形塑性变形而不而不产生产生断裂断裂的能力的能力硬度硬度材料抵抗局部材料抵抗局部塑性变形塑性变形能力的性能指能力的性能指标标硬度保证硬度保证强度强度、耐磨性耐磨性和和寿命寿命金属的疲劳金属的疲劳当应力的周期循环次数增加到某一当应力的周期循环次数增加到某一数值数值N后，材

3、料也会产生后，材料也会产生断裂断裂线膨胀系数线膨胀系数0lla tt 5延伸率延伸率:试件拉断后单位长度内产生残余伸长的百分数；试件拉断后单位长度内产生残余伸长的百分数；%100001lll延伸率： 收缩率收缩率:试件拉断后横截面积相对收缩的百分数；试件拉断后横截面积相对收缩的百分数；%100010AAA收缩率：脆性材料：脆性材料：静载常温下静载常温下延伸率延伸率小于小于5的材料的材料灰铸铁灰铸铁塑性材料：塑性材料：静载常温下静载常温下延伸率延伸率大于大于5的的材料材料结构钢、硬铝结构钢、硬铝65.3 常用的工程材料常用的工程材料黑色黑色金属金属铸铁铸铁:含碳量大于含碳量大于2.06的铁碳合金

4、；的铁碳合金；制作底座、支架、工作台制作底座、支架、工作台（便宜便宜） 合金钢合金钢:为改善钢的性能，在钢中加入一种或数种合为改善钢的性能，在钢中加入一种或数种合金元素的钢金元素的钢铬、锰、镍、硅、铝、钨铬、锰、镍、硅、铝、钨碳素钢碳素钢:（含碳量（含碳量0.04%-1.7的铁碳合金的铁碳合金称为钢）称为钢）普通碳素结构钢普通碳素结构钢Q255 、 Q275、Q235A制造强度要求高的零件连杆、轴制造强度要求高的零件连杆、轴优质碳素结构钢优质碳素结构钢钢号钢号10 、 15 、 20 、 85 一般零部件应用（一般零部件应用（0.01）碳素工具钢碳素工具钢T8 、 T12A （高级高级优质碳优

5、质碳素工具刚）素工具刚）一般零部件应用（一般零部件应用（0.1）高硬度和耐磨性高硬度和耐磨性 铸钢铸钢:含碳量含碳量0.2 -0.6的铁碳合金的铁碳合金 用于形状复杂、机用于形状复杂、机械性能要求高的零件（械性能要求高的零件（轧钢机机架轧钢机机架）ZG200-400 ( S=200MPa; b=400MPa)7铸铁铸铁分类分类白口铸铁：白口铸铁：碳以碳以Fe3O存在，断口呈白亮色存在，断口呈白亮色硬度高、脆性大硬度高、脆性大灰口铸铁：灰口铸铁：碳以碳以片状石墨片状石墨存在，断口呈暗灰色存在，断口呈暗灰色良好的工艺良好的工艺性能和机械性能性能和机械性能HT100（抗拉强度极限）（抗拉强度极限）可

6、锻铸铁可锻铸铁:石墨呈团絮状石墨呈团絮状存在，白口铸铁经退火后获得存在，白口铸铁经退火后获得塑塑性和韧性好性和韧性好球墨铸铁球墨铸铁:石墨呈球状石墨呈球状存在强度高、铸造性好存在强度高、铸造性好QT400-17 （抗拉强度极限延伸率）（抗拉强度极限延伸率）铸铁特点：铸铁特点：含碳量为含碳量为2.54的铁碳合金，的铁碳合金，杂质（硅、锰、杂质（硅、锰、硫、磷）含量硫、磷）含量比钢多，具有良好的比钢多，具有良好的铸造性、耐磨性和切削加工铸造性、耐磨性和切削加工性性，生产简单、价格便宜；，生产简单、价格便宜；脆性材料：脆性材料：灰口铸铁（灰口铸铁（不能辗压和锻造不能辗压和锻造）蠕墨铸铁蠕墨铸铁:石墨

7、呈蠕虫状石墨呈蠕虫状存在；存在；8碳素钢碳素钢分类分类按含碳量分按含碳量分:低碳钢低碳钢（含碳（含碳0.6）普通碳素钢普通碳素钢优质碳素钢优质碳素钢高级优质碳素钢高级优质碳素钢按钢的质量分按钢的质量分:（有害杂质（有害杂质S、P含量）含量）按用途分按用途分:碳素结构钢碳素结构钢:（用于工程构件和零件（用于工程构件和零件齿轮、轴、杆齿轮、轴、杆是低碳钢和中碳钢是低碳钢和中碳钢）碳素工具钢碳素工具钢:（用于制造（用于制造刀具、模刀具、模具、量具具、量具是高碳钢是高碳钢）9合金钢合金钢分类分类合金结构钢：合金结构钢：刃具钢刃具钢量具钢量具钢模具钢模具钢合金工具钢合金工具钢特殊功能钢特殊功能钢:低合金机构钢：低合金机构钢：机械制造用钢机械制造用钢 不锈钢不锈钢耐热钢耐热钢耐磨钢耐磨钢合金钢优点：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加入合金元素可使钢获得一般碳素钢达不到的性能(如如硬度、强度、硬度、强度、塑性和韧性塑性和韧性等等)；提高耐磨、防腐、防酸性能提高耐磨、防腐、防酸性能；获得；获得高弹性、高抗磁或导磁性高弹性、高抗磁或导磁性等；等； 40Cr(合金结构钢合金结构钢)； 65Mn