第5章　机械工程材料与形位公差

第5章机械工程材料与形位公差5.1金属材料的力学性能5.2钢铁材料5.3钢的热处理5.4合金钢5.5铸铁5.6非金属材料5.7形位公差与测量5.1金属材料的力学性能5.1.1强度与塑性5.1.2硬度5.1.3韧性与疲劳5.1.1强度与塑性1．强度的主要指标（1）弹性极限e与弹性模量E。（2）屈服极限。（3）抗拉强度。2．塑性的主要指标（1）断后伸长率。试样拉断后标距的伸长量与原始标距的百分比，用符号表示。（2）断面收缩率。试样拉断后断口处（缩颈处）横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比，用表示。5.1.2硬度1．布氏硬度2．洛氏硬度5.1.3韧性与疲劳1．韧性金属材料抵抗冲击载荷破坏的能力称为韧性，用冲击韧度表征。2．疲劳疲劳是指零件在交变应力作用下，过早发生破坏的现象。5.2钢铁材料5.2.1铁碳合金5.2.2碳钢5.2.1铁碳合金1．铁碳合金的基本组织及特点铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体以及莱氏体。2．Fe-Fe3C相图在极其缓慢的加热或冷却的条件下（称之为平衡态），铁碳合金的成分与组织状态、温度三者之间的关系及其变化规律的图解称之为铁碳合金相图。5.2.2碳钢1．碳钢的分类（1）按碳的质量分数可分为低碳钢wc≤0.25%；中碳钢0.25<wc≤0.60%；高碳钢wc>0.60%。（2）按用途可分为碳素结构钢、碳素工具钢。2．常用碳钢（1）碳素结构钢。（2）优质碳素结构钢。（3）碳素工具钢。（4）铸钢。5.3钢的热处理5.3.1退火与正火5.3.2淬火与回火5.3.1退火与正火在钢的普通热处理中，一般将退火与正火称为预先热处理，而将淬火与回火称为最终热处理。预先热处理的目的是消除工件的某些缺陷，为后续工序和最终热处理作组织准备。最终热处理的目的是使零件获得所要求的使用性能。1．退火将金属材料加热到一定温度，保温后缓冷的热处理工艺，称为退火，又称焖火。常用的退火方法有完全退火、球化退火和去应力退火。2．正火正火是将零件加热到Ac3或Acm以上30℃～50℃，保温（完全奥氏体化）后在空气中冷却的热处理工艺。正火的目的是细化晶粒、调整硬度、消除网状的二次渗碳体组织等，基本方法与退火相同。5.3.2淬火与回火1．淬火淬火是将零件加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保温后以不小于临界冷却速度冷却，获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。2．回火将淬火零件重新加热到Ac1以下某一温度，保温后以一定的冷速冷至室温的工艺称为回火。5.4合金钢5.4.1合金元素在钢中的作用5.4.2合金结构钢5.4.1合金元素在钢中的作用

5.4.2合金结构钢合金结构钢是在碳素结构钢的基础上加入一种或几种合金元素的钢，包括低合金结构钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢及其他结构钢等。5.5铸铁5.5.1灰铸铁5.5.2可锻铸铁5.5.3球墨铸铁5.5.4蠕墨铸铁碳的质量分数为2.11%

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6.69%的铁碳合金称为铸铁。5.5.1灰铸铁灰铸铁中碳全部或大部分以片状石墨形态存在，其断口呈暗灰色，故称灰铸铁。1．灰铸铁的牌号和应用灰铸铁的牌号以“灰铁”二字的汉语拼音字母字首“HT”与一组数字表示，数字表示最小抗拉强度，如HT150表示最小抗拉强度为150MPa的灰铸铁。2．灰铸铁的热处理灰铸铁热处理的主要目的是消除铸造内应力和白口组织。（1）去应力退火。（2）石墨化退火。（3）表面淬火。5.5.2可锻铸铁可锻铸铁是将白口铸铁件在高温下经长时间的石墨化退火后得到的，其组织为团絮状石墨，基体为铁素体或珠光体。5.5.3球墨铸铁铸件在浇注前往铁液中加入球化剂（如镁或稀土镁合金）和孕育剂（硅铁或硅钙合金），使片状石墨呈球状石墨分布，这种铸铁称为球墨铸铁，简称球铁。5.5.4蠕墨铸铁蠕墨铸铁是灰铸铁浇注时，向铁液中加入蠕化剂（镁钛合金、稀土镁合金等），获得介于片状石墨和球状石墨之间，形似蠕虫状石墨的铸铁。5.6非金属材料5.6.1橡胶5.6.2玻璃5.6.3塑料5.6.4陶瓷材料5.6.1橡胶橡胶是指在使用温度范围内处于高弹性状态的高分子材料。

1．橡胶的特性橡胶最显著的特点是具有高的弹性和回弹性。2．橡胶制品在汽车上的应用（1）轮胎。（2）其他橡胶配件。除轮胎以外，汽车用橡胶配件还包括各种车用胶管、传动带、油封、高压密封、减振缓冲胶垫、窗玻璃密封条、车门密封件等。这些零部件应用于轿车的各部位，数量虽然不大，但对汽车的性能和质量却起着重要的作用。5.6.2玻璃玻璃是一种非晶态固体，它以石英砂、纯碱、长石、石灰石等为主要原料，并加入某些金属氧化物等辅料，在高温窑中煅烧至熔融后，经成形、冷却所获得的非金属材料。5.6.3塑料塑料是一种以有机合成树脂为主要组成的高分子材料，它通常可在加热、加压条件下被注塑或固化成型，故称为塑料。5.6.4陶瓷材料陶瓷是以天然或人工合成的各种无机化合物为基本原料，经原料处理、成型、干燥、烧制等工序制成的无机非金属固体材料。5.7形位公差与测量5.7.1尺寸误差5.7.2形状公差5.7.3常用检测量仪5.7.1尺寸误差尺寸误差是指一批零件的尺寸变动，即加工后零件