机械配件基础知识1课件

1、机械配件基础知识.机械配件基础知识. 今天所讲内容分以下两个方面：1、有关金属方面的一些基础知识或说常识 这里面主要介绍经常接触的碳钢、铸钢、铸铁、合金、及有色金属 2、有关配件方面接触的一些东西一、金属方面的一些基础知识. 今天所讲内容分以下两个方面：.金属的概念金属是一种具有光泽（即对可见光强烈反射）、富有延展性、容易导电、导热等性质的物质。金属的上述特质都跟金属晶体内含有自由电子有关。在自然界中，绝大多数金属以化合态存在，少数金属例如金、铂、银、铋以游离态存在。金属矿物多数是氧化物及硫化物。其他存在形式有氯化物、硫酸盐、碳酸盐及硅酸盐。金属之间的连结是金属键，因此随意更换位置都可再重新建

2、立连结，这也是金属伸展性良好的原因。金属元素在化合物中通常只显正价。.金属的概念金属是一种具有光泽（即对可见光强烈反射）、富有延展目前使用的含112种元素的元素周期表中，金属元素共90种，位于“硼-砹分界线”的左下方，在s区、p区、d区、f区等5个区域都有金属元素，过渡元素全部是金属元素。.目前使用的含112种元素的元素周期表中，金属元素共90种，位金属的分类 金属常有几种分类方法： 1、冶金工业分类法： 黑色金属：铁、铬、锰三种。 有色金属：铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡、铜、铅、锌、锡、钴、镍、锑、汞、镉、铋、金、银、铂、钌、铑、钯、锇、铱、铍、锂、铷、铯、钛、锆、铪、钒、铌、钽、钨、钼、镓、

3、铟、铊、锗、铼、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇、钍。 .金属的分类 金属常有几种分类方法： .2、从含碳量上划分 碳钢及铸铁 其中含碳量（c0.0218) 为工业纯铁 （0.0218 c2.11 ） 为钢 （ 2.11 c6.69 ） 为铸铁 .2、从含碳量上划分. 3、从金属密度划分 1.轻金属。密度小于4500千克/立方米，如铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡等。 2.重金属。密度大于4500千克/米3，如铜、镍、钴、铅、锌、锡、锑、铋、镉、汞等。 3.贵金属。价格比一般常用金属昂贵，地壳丰度低，提纯困难，如金、银及铂族金属。 4.准金属元素。性质价于金属和非金属之

4、间，如硅、硒、碲、砷、硼等。 5.稀有金属。包括稀有轻金属，如锂、铷、铯等； 6.稀有难熔金属，如钛、锆、钼、钨等； 7.稀有分散金属，如镓、铟、锗、铊等； 8.稀土金属，如钪、钇、镧系金属； 9.放射性金属，如镭、钫、钋及锕系元素中的铀、钍等。. 3、从金属密度划分.还可以把金属分为：常见金属： 如铁、铝、铜、锌等 稀有金属：如锆、铪、铌、钽等；.还可以把金属分为：.铂金银钯.铂金银钯.基本特性1、金属材料性能为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能(使用性能)及其在冷热加工过程中材料应具备的性能(工艺性能)。 材料的使用性能包括物

5、理性能(如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等)、化学性能(耐用腐蚀性、抗氧化性)，力学性能也叫机械性能。 材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。金属材料比表面积研究是非常重要的。.基本特性1、金属材料性能为更合理使用金属材料，充分发挥其作用(一)、机械性能机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的特性。 铜器1、强度：材料在外力(载荷)作用下，抵抗变形和断裂的能力。材料单位面积受载荷称应力。 2、屈服点(s)：称屈服强度，指材料在拉抻过程中，材料所受应力达到某一临界值时，载荷不再增加变形却继续增加或产生0.2%L。时应力值，单位用牛顿/毫米2(N/mm2)表示。.(一)、机

6、械性能机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的3、抗拉强度(b)也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值。单位用牛顿/毫米2(N/mm2)表示。 4、延伸率()：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比。 5、断面收缩率()材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比。 6、硬度：指材料抵抗其它更硬物压力其表面的能力，常用硬度按其范围测定分布氏硬度(HBS、HBW)和洛氏硬度(HKA、HKB、HRC)。 7、冲击韧性(Ak)：材料抵抗冲击载荷的能力，单位为焦耳/厘米2(J/cm2)。 .3、抗拉强度(b)也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值阶段 线弹性阶段 拉伸初期 应力应

7、变曲线为一直线，此阶段应力最高限称为材料的比例极限e。 阶段 屈服阶段 当应力增加至一定值时，应力应变曲线出现水平线段(有微小波动)，在此阶段内，应力几乎不变，而变形却急剧增长，材料失去抵抗变形的能力，这种现象称屈服，相应的应力称为屈服应力或屈服极限，并用s表示。 阶段 为强化阶段，经过屈服后，材料又增强了抵抗变形的能力。强化阶段的最高点所对应的应力，称材料的强度极限。用b表示，强度极限是材料所能承受的最大应力。 阶段 为颈缩阶段。当应力增至最大值b后，试件的某一局部显著收缩，最后在缩颈处断裂。.阶段 线弹性阶段 拉伸初期 应力应变曲线为一直线，此阶段对低碳钢s与b为衡量其强度的主要指标。塑性

8、变形：外力去处后，不能恢复的变形，即残余变形称塑性变形。 材料能经受较大塑性变形而不破坏的能力，称为材料的塑性或延伸性。 衡量材料塑性的两个指标是延伸率和断面收缩率。硬度：测定硬度试验的方法很多，大体上可以分为弹性回跳法(肖氏硬度)压入法(布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度)和划痕法(莫氏硬度)等三大类，生产上应用最广泛的是压入法。它是将一定形状、尺寸的硬质压头在一定大小载荷作用下压入被测材料表层，以留下的压痕表面面积大小或深度计算材料的硬度值。 .对低碳钢s与b为衡量其强度的主要指标。.由于硬度测定时的测定规范，所用仪器设备等不同，用压入法井台测定材料的硬度的方法也有多种。 常用的方法是布氏硬度法

9、(HB)，洛氏硬度法(HR)。 .由于硬度测定时的测定规范，所用仪器设备等不同，用压入法井台测(二)、工艺性能指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。8、铸造性能：指金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能，主要包括流性能、充满铸模能力；收缩性、铸件凝固时体积收缩的能力；偏析指化学成分不均性。 9、焊接性能：指金属材料通过加热或加热和加压焊接方法，把两个或两个以上金属材料焊接到一起，接口处能满足使用目的的特性。 .(二)、工艺性能指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。.10、顶气段性能：指金属材料能承授予顶锻而不破裂的性能。 11、冷弯性能：指金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。弯曲程度

10、一般用弯曲角度(外角)或弯心直径d对材料厚度a的比值表示，a愈大或d/a愈小，则材料的冷弯性愈好。 12、冲压性能：金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。在常温进行冲压叫冷冲压。检验方法用杯突试验进行检验。 13、锻造性能：金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不破裂的能力。.10、顶气段性能：指金属材料能承授予顶锻而不破裂的性能。 .(三)、化学性能指金属材料与周围介质扫触时抵抗发生化学或电化学反应的性能。 14、耐腐蚀性：指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。 15、抗氧化性：指金属材料在高温下，抵抗产生氧化皮能力。 特别指出常温下唯一呈现液态的金属是汞（俗称水银）。汞蒸气有毒，在秦始皇陵周围

11、土壤中探测汞含量严重超标，这也是秦皇陵至今未被发掘的原因之一。.(三)、化学性能指金属材料与周围介质扫触时抵抗发生化学或电化常见几大金属材质 铸钢：在生产中，对于要求强度大、塑性和韧性高的零件，通常采用铸钢制造。如机车车架、拖拉机的履带板等。铸钢是在凝固过程中不经历共晶转变的用于生产铸件的鉄基合金的总称。铸造合金的一种。 铸钢分为铸造碳钢、铸造低合金钢和铸造特种钢3类。铸造碳钢。以碳为主要合金元素并含有少量其他元素的铸钢。含碳小于0.2%的为铸造低碳钢，常见的有ZG15、ZG20等，含碳0.2%0.5%的为铸造中碳钢，常见的有ZG25-ZG45等，含碳大于0.5%的为铸造高碳钢如ZG50、ZG

12、55等。.常见几大金属材质 铸钢：在生产中，对于要求强度大、塑性和韧性常见的有差速器、拨叉等。 随着含碳量的增加，铸造碳钢的强度增大，硬度提高。铸造碳钢具有较高的强度、塑性和韧性，成本较低，在重型机械中用于制造承受大负荷的零件铸造低合金钢。含有锰 、铬、铜等合金元素的铸钢。合金元素总量一般小于5%，具有较大的冲击韧性，并能通过热处理获得更好的机械性能。铸造低合金钢比碳钢具有较优的使用性能，能减小零件质量，提高使用寿命。铸造特种钢。为适应特殊需要而炼制的合金铸钢，品种繁多，通常含有一种或多种的高量合金元素，以获得某种特殊性能。.常见的有差速器、拨叉等。.例如 ，含锰11%14%的高锰钢能耐冲击磨

13、损，多用于矿山机械、工程机械的耐磨零件；以铬或铬镍为主要合金元素的各种不锈钢，用于在有腐蚀或650以上高温条件下工作的零件，如化工用阀体、泵、容器或大容量电站的汽轮机壳体等。接触到的有拖拉机履带板、大轮辐等、他们也叫锰钢等铸钢的表示方法牌号中的ZG为铸钢二字汉语拼音的第一个字母。ZG后面的数字表示钢中平均含碳量的万分数。如ZG45表示为含碳量为万分之45左右的铸钢（0.42-0.52).例如 ，含锰11%14%的高锰钢能耐冲击磨损，多用于矿山机差速器实物模型.差速器实物模型.灰铸铁： 灰铸铁是应用最广的一种铸铁。在各种铸铁的总量中，灰铸铁铸件占80以上。机床床身、箱体、内燃机的缸体、缸盖、缸套

14、、汽车、拖拉机的变速箱等，接触到的有刹车锅、刹车蹄、轮毂、变速箱壳等 灰铸铁的化学成分一般为：2.5-3.6 C，,1.1-2.5 Si， 0.6-1.2 Mn 0.5P， 0.15S.灰铸铁：.灰铸铁的组织和性能 组织：可看成是碳钢的基体加片状石墨。按基体组织的不同灰铸铁分为三类：铁素体基体灰铸铁；铁素体一珠光体基体灰铸铁；珠光体基体灰铸铁。 力学性能：灰铸铁的力学性能与基体的组织和石墨的形态有关。灰铸铁中的片状石墨对基体的割裂严重，在石墨尖角处易造成应力集中，使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢，但抗压强度与钢相当，也是常用铸铁件中力学性能最差的铸铁。同时，基体组织对灰铸铁的力学性能也有

15、一定的影响，铁素体基体灰铸铁的石墨片粗大，强度和硬度最低，故应用较少；珠光体基体灰铸铁的石墨片.细小，有较高的强度和硬度，主要用来制造较重要铸件；铁素体一珠光体基体灰铸铁的石墨片较珠光体灰铸铁稍粗大，性能不如珠光体灰铸铁。故工业上较多使用的是珠光体基体的灰铸铁。 其他性能：良好的铸造性能、良好的减振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工性能、低的缺口敏感性。.细小，有较高的强度和硬度，主要用来制造较重要铸件；铁素体一珠.球墨铸铁球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材

16、料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢、以铸代锻”，主要指球墨铸铁。.球墨铸铁.球墨铸铁性能 析出的石墨呈球形的铸铁。球状石墨对金属基体的割裂作用比片状石墨小，使铸铁的强度达到基体组织强度的7090%，抗拉强度可达120kgf/mm2，并且具有良好的韧性。 球铁铸件差不多已在所有主要工业部门中得到应用，这些部门要求高的强度、塑性、韧性、耐磨性、耐严重的热和机械冲击、耐高温或低温、耐腐蚀以及尺寸稳定性等。为了满足使用条件的这些变化、球墨铸铁现有许多牌号

17、，提供了机械性能和物理性能的一个很宽的范围。 常见的配件有各类飞轮壳、变速箱壳等 .球墨铸铁性能.铸铁牌号的表示方法：（根据GB5612-85） 各种铸铁代号，由表示该铸铁特征的汉语拼音字母的第一个大写正体字母组成。当两种铸铁名称的代号字母相同时，可在该大写正体字母后加小写正体字母来区别。同一名称铸铁，需要细分时，取其细分特点的汉语拼音第一个大写正体字母，排列在后面。 .铸铁牌号的表示方法：（根据GB5612-85） 各种铸铁代号铸铁名称.代号牌号.表示方法实例 灰铸铁.HT.HT100 蠕墨铸铁.RuT.RuT400 球墨铸铁.QT.QT400-17 黑心可锻铸铁.KHT.KHT300-06

18、 白心可锻铸铁.KBT.KBT350-04 珠光体可锻铸铁.KZT.KZT450-06 耐磨铸铁.MT.MT Cu1PTi-150 .铸铁名称.代号牌号.牌号中代号后面的一组数字，表示抗拉强度值；有两组数字时，第一组表示抗拉强度值，第二组表示延伸率值。两组数字中间用“一”隔开。 合金元素用国际元素符号表示，含量大于或等于1%时，用整数表示：小于1 %时一般不标注。常规元素（C、Si、Mn、S、p）一般不标注，有特殊作用时，才标注其元素符号及含量。HT200-400表示为抗拉强度为200MPa 、延伸率为4%的灰铸铁。.牌号中代号后面的一组数字，表示抗拉强度值；有两组数字时，第一常见的合金钢的种

19、类及用途1、碳钢及分类：按含碳量分； 低碳钢（C0.25） 20 中碳钢（ 0.25C0.6 45 高碳钢（C0.6） 65 按质量分 普通碳素钢 Q235 优质碳素钢 45 高级优质碳素钢 35 按用途分 碳素结构钢 65Mn 碳素工具钢 T10 .常见的合金钢的种类及用途.冶炼方法分 平炉钢 转炉钢2、合金结构钢：用来制造各种机器零件（轴、齿轮、各种连接件）如40Gr、20GrMnTi等.冶炼方法分 平炉钢 转炉钢.常见的几种有色金属1、铝及铝合金 特点：比重小、比强高，具有优良的物理、化学性能，加工性能好。2、铜及铜合金 特点：有优异的物理化学性能。纯铜导电性、导热性极佳。有良好的加工性

20、能。有某些特殊的机械性能。色泽美观。.常见的几种有色金属.在如今的湖北省博物馆内陈列着一把古剑。此剑乃青铜所铸历经千年风雨侵蚀而保存完好，出土时依旧锋利无比。它代表了我国古代高超的冶炼和铸造技术，是体现我国古代金属制造行业水平的代表作之一。它就是古越名剑越王勾践剑。.在如今的湖北省博物馆内陈列着一把古剑。此剑乃青铜所铸历经千年机械的零件基本制作方法铸造铸造的定义（GB/T5611-1998） 铸造熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成型方法 铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的

21、铸件的工艺过程。铸造毛坯因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了制作时间铸造是现代装置制造工业的基础工艺之一。.机械的零件基本制作方法铸造铸造的定义（GB/T5611铸造的分类铸造种类很多，按造型方法习惯上分为 普通砂型铸造，又称砂铸，翻砂，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。 特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造（如熔模铸造、泥型铸造、壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造，消失模铸造等）和以金属为主要铸型材料的特种铸造（如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等）两类。 .铸造的分类铸造种类很多，按造型方法习惯

22、上分为.后续处理方法之一热处理定义：热处理是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构,来控制其性能的一种金属热加工工艺。 热处理分类：金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同.后续处理方法之一热处理定义：热处理是将金属材料放在一定的性能。钢铁是工业上应用最广的金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，获得需要的金相组织，

23、以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。整体热处理工艺的手段退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。 .的性能。钢铁是工业上应用最广的金属，而且钢铁显微组织也最为复正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。 淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。 为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。 退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。 .正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火常见的五大元素五大元素：碳、硫、铬、锰、硅 碳：五大元素之首，在金属中站着重要 的位置 。常常是以它的 含量命名或决定它的牌号。含碳量对材质的影响非常之大，一般是随着含碳量的增加，铸造碳钢的强度增大，硬度提高。塑性、韧性下降 。.常见的五大元素