机械制造基础 课件 王昭勇 第1-3章 绪论、非金属材料、机械工程材料选用

机械制造基础绪

论1.机械

2.机械制造与机械制造技术

3.机械制造业与先进制造业01认识机械制造图0-2数控车床图0-1“水排”炼铁图0-3空心球1.课程性质

2.课程内容

3.学习方法02认识本课程图0-4

Z4012台钻实物照片机械工程材料选用单元一第一章

金属材料Loremipsumdolorsitamet,consectetueradipiscingelit.Maecenasporttitorconguemassa.本章知识思维导图第一节

金属材料的物理性能和化学性能01金属材料的物理性能1.密度6.磁性5.热膨胀性2.熔点4.导电性3.导热性01金属材料的物理性能金属名称元素符号密度(20℃)ρ/[(kg/m3)×103]熔点/℃热导率λ/[W/(m·K)]线胀系数(0℃-100℃)α1/(10-6/℃)电阻率(0℃)/[(Ω·m)×10-8]银Ag10.49960.8418.619.71.5铝Al2.698660.1221.923.62.655铜Cu8.961083393.5171.67-1.68(20℃)铬Cr7.191903676.212.9铁Fe7.84153875.411.769.7镁Mg1.74650153.724.34.47锰Mn7.4312444.9837185(20℃)镍Ni8.90145392.113.46.84钛Ti4.508167715.18.242.1-47.8锡Sn7.298231.9162.82.311.5钨W19.33380166.24.6(20℃)5.1表1-1常用金属材料的物理性能1.耐蚀性

2.抗氧化性

3.化学稳定性02金属材料的化学性能第二节

金属材料的力学性能1.屈服强度(屈服点)

2.抗拉强度强度、塑性、刚度1.断后伸长率

2.断面收缩率强度塑性刚度04硬度(一)常用的硬度测试方法

1.布氏硬度图1-1布氏硬度试验原理图

04硬度(一)常用的硬度测试方法

1.布氏硬度2.洛氏硬度图1-2洛氏硬度试验原理图

04硬度(一)常用的硬度测试方法

1.布氏硬度2.洛氏硬度硬度符号压头材料总试验力硬度测试范围应用举例HRA120º金刚石圆锥体588.4/6020-88硬质合金、碳化物、浅层表面硬化钢HRBφ1.588mm的硬质合金球980.7/10010-100非铁金属、铸铁、经退火或正火的钢HRC120º金刚石圆锥体1471.0/15020-70淬火钢、调质钢、深层表面硬化钢表1-2常用洛氏硬度的试验条件、硬度测试范围和应用举例04硬度(一)常用的硬度测试方法

1.布氏硬度2.洛氏硬度3.维氏硬度图1-3维氏硬度试验原理图

04硬度(一)常用的硬度测试方法

1.布氏硬度2.洛氏硬度3.维氏硬度(二)硬度试验的应用05冲击韧性1.摆锤式一次冲击试验2.多次冲击试验试验设备试验原理06疲劳1.疲劳现象在多次交变应力作用下，金属发生突然断裂时的应力值比静载荷的屈服强度极限还低,这种现象称为金属的疲劳。

2.疲劳强度影响疲劳强度的主要因素：(1)应力集中(2)表面粗糙度(3)残余应力及表面强化疲劳断裂断口示意图第三节

钢(一)非合金钢1.非合金钢的分类(1)按碳的质量分数分类01钢的分类与牌号非合金钢按碳的质量分数高低分类，可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢三类。01钢的分类与牌号名称定义典型牌号低碳钢碳的质量分数w(C)<0.25%的钢铁材料08、10、15、20等中碳钢碳的质量分数w(C)=0.25%-0.60%的钢铁材料35、40、45、50、55等高碳钢碳的质量分数w(C)>0.6%的钢铁材料65、70、75、80、85等表1-4低碳钢、中碳钢和高碳钢的定义和典型牌号(一)非合金钢1.非合金钢的分类(1)按碳的质量分数分类

非合金钢按碳的质量分数高低分类，可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢三类。(2)按主要质量等级和主要性能或使用特性分类根据GB/T13304.2—2008《钢分类第2部分按其主要质量等级和主要性能或使用特性的分类》，非合金钢可分为：普通质量非合金钢、优质非合金钢和特殊质量非合金钢三类。01钢的分类与牌号(一)非合金钢1.非合金钢的分类(3)按用途分类

非合金钢按用途分类，可分为碳素结构钢和碳素工具钢。(4)非合金钢的其他分类方法

非合金钢还可以从其他角度进行分类。01钢的分类与牌号(一)非合金钢2.常用非合金钢的牌号及用途(1)普通质量非合金钢的牌号及用途

普通质量非合金钢中应用最多的是碳素结构钢，其牌号由屈服强度的字首(Q)、屈服强度数值、质量等级符号、脱氧方法四部分按顺序组成。01钢的分类与牌号图1-5角钢图1-4线材01钢的分类与牌号牌号质量等级w(C)（%）ReH/MPaRm/MPaA(%)脱氧方法Q195-≤0.12≥(195)315-430≥33F、ZQ215AA≤0.15≥215335-450≥31F、ZQ215BB≤0.15≥215335-450≥31F、ZQ235AA≤0.22≥235370-500≥26F、ZQ235BB≤0.20≥235370-500≥26F、ZQ235CC≤0.17≥235370-500≥26ZQ235DD≤0.17≥235370-500≥26TZQ275AA≤0.24≥275410-540≥22F、Z表1-5碳素机构钢的牌号、化学成分和力学性能及脱氧方法（板材厚度小于16mm）注：数据摘自GB/T700-2006《碳素结构钢》(一)非合金钢2.常用非合金钢的牌号及用途(2)优质非合金钢的牌号及用途

优质非合金钢中应用最多的是优质碳素结构钢，其牌号用两位数字表示，两位数字表示该钢的平均碳的质量分数的万分之几(以0.01%为单位)。01钢的分类与牌号45平均碳的质量分数w(C)=0.45%的优质碳素结构钢08平均碳的质量分数w(C)=0.08%的优质碳素结构钢(一)非合金钢2.常用非合金钢的牌号及用途(3)其他专用优质非合金钢的牌号及用途

为了满足加工工艺和行业生产需要，在优质碳素结构钢基础上开发了一些专门用途的钢。专门用途钢的牌号表示方法是在钢号的首部或尾部用符号标明其用途。01钢的分类与牌号(二)低合金钢和合金钢1.低合金钢分类和牌号(1)低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢的牌号由代表屈服强度的汉语拼音字首、屈服强度数值、质量等级符号(A、B、C、D、E)三部分按顺序组成。(2)低合金耐候钢

耐候钢是指耐大气腐蚀钢，它是在低碳非合金钢的基础上加入少量铜、铬、镍、钼等合金元素，使钢表面形成一层保护膜。01钢的分类与牌号(二)低合金钢和合金钢1.低合金钢分类和牌号(3)低合金专用钢

为了适应某些专业的特殊需要，对低合金高强度结构钢的化学成分、加工工艺及性能作相应的调整和补充，从而发展出了门类众多的低合金专用钢，如锅炉用钢、压力容器用钢、船舶用钢、桥梁用钢、汽车用钢、铁轨用钢、自行车用钢、矿山用钢、预应力混凝土用钢和建筑结构用钢等，其中部分低合金专用钢已纳入国家标准。

01钢的分类与牌号(二)低合金钢和合金钢2.合金钢的分类和牌号(1)合金结构牌号

以两位数字表示钢中平均含碳量(以万分之一为单位)，写在牌号的最前面；后面跟合金元素及其含量，用化学元素符号及阿拉伯数字表示，具体表示方法为：若质量分数<1.5％时不标数字，牌号中仅标明元素；若质量分数在1.5%～2.49％之间标2，在2.5%～3.49％之间标3，以此类推。

01钢的分类与牌号01钢的分类与牌号(2)合金工具钢牌号

牌号第一部分用数字标明平均含碳量，质量分数<1.00％，以一位数字表示含碳量(以千分之一为单位)；当碳的质量分数≥1.0％时，不标明含碳量数字。

01钢的分类与牌号(3)不锈钢和耐热钢牌号

牌号第一部分用2或3位数字标明含碳量(以万分之几或十万分之几)，第二部分用化学元素符号及阿拉伯数字表示合金元素含量，表示方法同合金结构钢。

01钢的分类与牌号(3)不锈钢和耐热钢牌号

牌号第一部分用2或3位数字标明含碳量(以万分之几或十万分之几)，第二部分用化学元素符号及阿拉伯数字表示合金元素含量，表示方法同合金结构钢。

01钢的分类与牌号(4)滚动轴承钢牌号

在牌号头部加符号“G”，渗碳轴承钢采用合金结构钢的牌号表示法，高碳铬不锈轴承钢和高温轴承钢采用不锈钢和耐热钢的牌号表示法。

01钢的分类与牌号(一)退火与正火1.退火2.正火

02钢的热处理(1)完全退火(5)均匀化退火

(4)去应力退火(2)球化退火

(3)等温退火完全退火是获得接近平衡组织的退火。等温退火的目的与完全退火相同，但等温退火可以缩短退火时间，获得比较均匀的组织与性能，其应用与完全退火和球化退火基本相同。

去应力退火是为去除工件塑性形变、切削加工或焊接造成的内应力及铸件内存在的残余应力而进行的退火。均匀化退火是以减少工件化学成分和组织的不均匀程度为主要目的，将工件加热到高温并长时间保温，然后缓慢冷却的退火。

球化退火是使工件中碳化物球状化而进行的退火。(二)淬火1.冷却介质

2.淬透性与淬硬性

3.淬火缺陷

02钢的热处理氧化是指工件加热时，介质中的氧、二氧化碳、水蒸气等与之反应生成氧化物的过程。氧化与脱碳钢件淬火后较大区域内硬度达不到技术要求的现象称为硬度不足。

硬度不足和软点工件加热温度偏高，而使晶粒过度长大，以致力学性能显著降低的现象称为过热。

过热与过烧变形是淬火时钢件产生形状或尺寸偏差的现象。变形和开裂01020304淬火缺陷(二)淬火3.淬火缺陷

02钢的热处理图1-6热应力和相变应力使工件产生变形的情况

a)工件原形b)热应力产生的变形c)相变应力产生的变形

(三)回火

02钢的热处理低温回火高温回火中温回火500℃以上

250℃以下

250-450℃

(四)表面热处理与化学热处理1.表面热处理

(1)表面淬火和回火

表面淬火是指仅对工件表层进行淬火的工艺，其目的是使工件表面获得高硬度和高耐磨性，而心部保持较好的塑性和韧性，以提高其在扭转、弯曲、循环应力，或在摩擦、冲击、接触应力等工作条件下的使用寿命，是最常用的表面热处理工艺之一。

(2)气相沉积

气相沉积是利用气相中发生的物理、化学过程，改变工件表面成分，在工件表面形成具有特殊性能的金属或其化合物涂层的表面处理技术。02钢的热处理(四)表面热处理与化学热处理2.化学热处理02钢的热处理在一定温度下处于一定渗氮介质中，使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺称为渗氮。

渗氮同时将碳、氮原子渗入工件表层，并以渗碳为主的化学热处理工艺称为碳氮共渗，其目的主要是提高工件表层的硬度和耐磨性。碳氮共渗为提高工件表层碳的质量分数并在其中形成一定的碳含量梯度，将工件在渗碳介质中加热、保温，使碳原子渗入的化学热处理工艺称为渗碳。

渗碳010203第四节

铸铁(二)低合金钢和合金钢1.灰铸铁01常用铸铁牌号力学性能用途举例Rm/MPa硬度/HBWHT100≥100143～229制作低载荷和不重要的零件，如盖、外罩、手轮、支架等HT150≥150163～229制作承受中等应力的零件，如底座、床身、齿轮箱、工作台、阀体、管路附件及一般工作条件要求的零件HT200≥200170～241制作承受较大应力和重要的零件，如气缸体、齿轮、机座、床身、活塞、制动轮、液压缸等HT250≥250170～241HT300≥300187～255制作床身导轨、车床、压力机等受力较大的床身、机座、主轴箱、卡盘、齿轮等，高压液压缸、泵体、阀体、衬套、凸轮大型发动机的曲轴、气缸体等HT350≥350197～269表1-7常用灰铸铁的牌号、力学性能及用途举例(二)低合金钢和合金钢2.球墨铸铁01常用铸铁表1-8部分球墨铸铁的牌号、力学性能及用途牌号Rm/MPaRr0.2/MPaA11.3(%)硬度HBW应用举例QT400-15≥400≥250≥15130～180制作阀体，汽车或内燃机车上的零件，机床零件，减速器壳，齿轮壳，汽轮机壳，低压气缸等QT450-10≥450≥310≥10160～210QT500-7≥500≥320≥7170～230制作机油泵齿轮，水轮机阀门体，铁路机车轴瓦，飞轮，电动机壳，齿轮箱，千斤顶座等QT600-3≥600≥370≥3190～270QT700-2≥700≥420≥2225～305作柴油机曲轴，凸轮轴，气缸体、气缸套，活塞环，球磨机齿轴等QT800-2≥800≥480≥2245～335QT900-2≥900≥600≥2280～360制作汽车的弧齿锥齿轮、

万向节、

传动轴，

拖拉机减速齿轮，

内燃机的凸轮轴或曲轴等(二)低合金钢和合金钢3.蠕墨铸铁01常用铸铁表1-9常用蠕墨铸铁的牌号、力学性能及用途牌号Rm/MPaRr0.2/MPaA11.3(%)硬度HBW应用举例RuT500≥500≥350≥2.0220～260用于制造要求高强度或高耐磨性的零件，如活塞环、气缸套、制动盘等RuT450≥450≥315≥1.0200～250RuT400≥400≥280≥1.0180～240用于制造齿轮箱、飞轮、制动鼓等RuT350≥350≥245≥1.5160～220用于制造排气管、气缸盖、钢锭模RuT300≥300≥210≥2.0140～210用于制造废气涡轮增压器壳体等(二)低合金钢和合金钢4.可锻铸铁01常用铸铁表1-10可锻铸铁的牌号、力学性能及主要用途类型牌号Rm/MPaA11.3(%)硬度HBW应用举例黑心可锻铸铁KTH300-06≥300≥6150用于制作管道配件，如弯头、三通、管体、阀门等KTH330-08≥330≥8用于制作钩形扳手、铁道扣板、车轮壳和农具等KTH350-10≥350≥10汽车、拖拉机的后桥外壳、转向机构、弹簧钢板支座，差速器壳，电动机壳，农具等KTH370-12≥370≥12珠光体可锻铸铁KTZ550-04≥550≥4180～230用于制作曲轴，连杆，齿轮，凸轮轴，摇臂，活塞环，轴套，万向节头，农具等KTZ700-02≥700≥2240～290白心可锻铸铁KTB360-12≥360≥12≤200具有良好的焊接性和切削加工性能，用于制作壁厚小于15mm的铸件和焊接后不需进行热处理的铸件等KTB400-05≥400≥5≤22002铸铁的热处理1.消除应力退火6.表面淬火5.球墨铸铁的等温淬火2.消除铸件白口的高温石墨化退火4.球墨铸铁的淬火及回火3.球墨铸铁的正火第五节

非铁金属(一)纯铝1.纯铝的性能及用途

2.纯铝的牌号

01铝及铝合金(一)铝合金1.变形铝合金01铝及铝合金图1-7铝合金的一般类型(二)铝合金1.变形铝合金01铝及铝合金类别牌号主要特征用途举例防锈铝5A02热处理不能强化，强度不高，塑性与耐蚀性好，焊接性好制作在液体介质中工作的零件，如油箱、油管、液体容器、防锈蒙皮等，中载荷零件和焊接件3A21硬铝2A11可热处理强化，力学性能良好，但耐蚀性不高制作中高强度的零件和构件，如飞机上的骨架、螺旋桨叶片、蒙皮、螺栓和铆钉局部镦粗等零件2A12超硬铝7A04室温强度高，塑性较低，耐蚀性不高制作高载荷零件，如飞机上的大梁、桁条、加强框、起落架等7A09锻铝2A50高强度锻铝，可锻性好，耐蚀性不高，切削加工性好制作形状复杂和中等强度的锻件、冲压件等2A70耐热锻铝，热强性较高，耐蚀性不高，压力加工性好制作内燃机活塞、叶轮、胀圈、叶片，在高温下工作的复杂锻件等表1-11部分变形铝合金的牌号、主要特性及用途举例(二)铝合金2.铸造铝合金(三)铝合金的热处理01铝及铝合金表1-12部分铸造铝合金的牌号、性能特点和用途类别合金牌号性能特点用途铝硅合金ZAISi12铸造性能好，耐磨性好，线胀系数小，强度中等用于制作结构件，如壳体、缸体、箱体和框架等ZAlSi7MgZAlSi7Cu4良好的铸造性能、力学性能和耐热性用于制作活塞及高温条件下工作的部件铝铜合金ZAlCu5Mn耐热性好，热强性高，但铸造性能和耐蚀性较差用于制作在高强度或高温条件下工作的零件，如内燃机气缸、活塞、支臂等铝镁合金ZAlMg10密度最小，强度最高(355MPa左右),耐蚀性能好，良好的综合力学性能和可加工性用于制作在腐蚀介质条件下工作的铸件，如氨用泵体、泵盖及螺旋桨等铝锌合金ZAlZn11Si7铸造性能好，力学性能较高，价格低用于制作医疗器械、仪表零件、飞机零件和日用品等(一)纯铜(工业纯铜)

1.纯铜的性能及用途

2.纯铜的分类、牌号

(二)铜合金

1.黄铜

(1)普通黄铜

仅由铜和锌组成的二元合金称为普通黄铜。

(2)特殊黄铜

为了进一步提高黄铜的力学性能以及耐蚀性和工艺性，在铜锌合金中加入其他元素，形成特殊黄铜。

02铜及铜合金(二)铜合金

2.白铜

(1)普通白铜

仅由铜和镍组成的二元合金称为普通白铜。

(2)特殊白铜

特殊白铜是在普通白铜中加入锌、铝、铁、锰等元素而形成的白铜。3.青铜02铜及铜合金(一)纯钛

1.纯钛的性能

2.纯钛的牌号和用途

(二)钛合金

1.钛合金的分类及牌号

2.钛合金的用途03钛及钛合金指的是NbTi合金，当温度下降到接近绝对零度时，NbTi合金制成的导线会失去电阻，任意大的电流通过，导线都不会发热，没有能耗，NbTi称为超导材料。

超导功能指的是Ti-0.5Fe(原子)合金，具有大量吸收氢气的本领。储氢功能指的是Ti-0.5Ni(原子)合金，在一定的温度条件下，有能够恢复它原来形状的本领,称这种材料为形状记忆合金。

形状记忆功能010203(一)对轴承合金的性能要求

1)足够的抗压强度，以承受轴颈给予的强大压力。

2)高的耐磨性，摩擦系数要小，能储存润滑油，以便减少磨损。

3)高的韧性和疲劳强度，能承受冲击、振动和周期性载荷。

4)有良好的耐蚀性和导热性，能尽快散发摩擦热和抵抗润滑油的腐蚀。

(二)轴承合金牌号04轴承合金机械制造基础机械工程材料选用单元一第二章

非金属材料Loremipsumdolorsitamet,consectetueradipiscingelit.Maecenasporttitorconguemassa.本章知识思维导图第一节

高分子聚合物1.按实际应用分类

2.按大分子链的几何形状分类

01高分子聚合物的分类图2-1高聚物的分子链的几何形状示意图

a)线型分子链b)支化型分子链c)体型分子链02高分子聚合物的性能特点有些高聚物由于链段可以运动，表现出很高的弹性。

高弹性黏弹性是一种弹性和黏性结合在一起的力学行为。

黏弹性高聚物的理论强度是比较高的，但由于实际的高聚物中总是存在缺陷(如杂质、气孔、分子链排列不紧密等)，因此高聚物的实际强度往往大大低于金属的强度。

强度0102031.物理性能

2.化学性能

3.力学性能

4.老化力学性能03常见高分子聚合物介绍表2-1常见塑料的主要性能特点及其用途1.塑料

品种主要性能特点应用举例低压聚乙烯

密度高、性质刚硬，耐磨、耐蚀性好，绝缘性好塑料管、塑料板及承载不高的零件，如齿轮、轴承等高压聚乙烯性质较柔软塑料薄膜、软管等聚丙烯重量轻，强度、刚度、硬度及耐热性好，并有优良的耐蚀性和高频绝缘性一般机械零件，耐蚀件，绝缘件，如法兰、齿轮、电动机罩、电视机外壳等聚氯乙烯有软硬之分，硬聚氯乙烯强度高、耐蚀性好化工耐蚀构件，如输气管道、排污塔等聚苯乙烯具有优良的耐蚀性和绝缘性，无色透明，较脆绝缘件、耐蚀件及装饰用品，如仪器、仪表外壳、化工储槽、车辆上的灯罩等聚甲醛具有优良的综合性能，强度、刚度、尺寸稳定性及电性能均好，摩擦系数小，耐疲劳性好；缺点是耐热性差，收缩率大机械、仪表及化工领城主要受摩擦的零件，如轴承、垫圈、齿轮、配电盘及化工容器03常见高分子聚合物介绍1.塑料

品种主要性能特点应用举例聚砜耐热、耐寒、抗蠕变、尺寸稳定性好，耐腐蚀，电绝缘性及机械强度较高，冲击强度好可做高强度、耐热、抗蠕变的结构件、耐蚀件和电绝缘件，如精密齿轮等聚碳酸酯具有优良的综合性能，冲击强度和尺寸稳定性很好，电绝缘性好，透明度高可做高精度结构零件和绝缘件等，如轻载齿轮、蜗轮、蜗杆、电容器及灯罩等聚酰胺耐磨、耐蚀性好，强度、韧性较高，吸水性大，尺寸稳定性差可做要求耐磨、耐蚀的零件，如轴承、轮毂、螺钉等ABS塑料良好的综合力学性能，强度高、冲击强度、尺寸稳定性及成型性好在机械及汽车工业中大量应用，如齿轮、轴承、把手、电动机外壳、挡泥板及车身等聚四氟乙烯具有突出的耐化学腐蚀性能，耐高、低温性能好，摩擦系数很低，电性能优异，但强度低，受热黏度大可做减摩密封零件、化工耐蚀零件，如化工管泵及电子设备等表2-1常见塑料的主要性能特点及其用途03常见高分子聚合物介绍1.塑料

品种主要性能特点应用举例聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)质轻而韧、在自然条件下抗老化性好，无色透明，透光率高于普通玻璃；缺点是硬度低，导热性、耐热性差，线胀系数大在航空、汽车、光学、仪表等领域中做座舱盖护罩、电视机屏幕及光学元件酚醛塑料强度、硬度高，耐热性、耐磨性、耐蚀性、电绝缘性及尺寸稳定性好；缺点是冲击强度差，质脆广泛用于制作各种电信器材和电木制品，如插头、开关、电话机壳及一般机械零件(如齿轮)等环氧塑料强度高，耐热性、绝缘性、耐蚀性、成型工艺性良好可做模具、精密量具等表2-1常见塑料的主要性能特点及其用途03常见高分子聚合物介绍2.橡胶

表2-2常见橡胶的主要性能特点及其应用品种主要性能特点应用举例天然橡胶具有良好的弹性、断裂强度及耐磨性，加工性能好，但耐油性、耐氧性、耐热性较差通用制品，如密封件、减振件、轮胎等丁苯橡胶耐热、耐磨、耐老化性优于天然橡胶，但加工性能则不及天然橡胶通用制品，如胶带、胶管、轮胎等氯丁橡胶耐油性、耐热性、耐老化性及不透气性较好，强度、弹性略低于天然橡胶。主要缺点是性能不稳定，耐寒性差，密度较大可做管道、胶带、胶管、电线包皮及汽车门窗密封嵌条等丁腈橡胶耐油性、耐磨性、耐热性及耐蚀性较好，但耐寒性、耐酸性和电绝缘性差用作耐油制品，如密封垫圈，输油管、储油箱等顺丁橡胶弹性、耐磨性、耐寒性好，耐热性、电绝缘性较好用作轮胎、传送带、耐热胶管及电绝缘制品等硅橡胶耐热性、耐寒性、电绝缘性都比较好，机械强度低、耐油性差用作耐高、低温零件和绝缘件，如高温使用的垫圈等氟橡胶耐蚀性、耐高温性、耐油性很好，但耐寒性差，加工性能不好，价格昂贵用作化工衬里，高级密封件，高真空橡胶制品等03常见高分子聚合物介绍3.合成纤维

4.合成粘结剂第二节

陶瓷材料01陶瓷的分类(1)普通陶瓷

它主要指黏土制品，通常用于日用、建筑、化工等领域。

(2)特种陶瓷

它是采用纯度较高的人工合成原料(氧化物等)制成的，它一般具有各种特殊的力学、物理和化学性能，按其性能特点和应用，可进一步分为压电陶瓷、磁性陶瓷、电容器陶瓷和高温陶瓷等。02陶瓷材料的性能特点2.热性能3.电性能

4.化学性能1.力学性能

03常用陶瓷材料1.普通陶瓷

2.特种陶瓷氮化硅(Si3N4)是键能高而稳定的共价键晶体。氮化硅陶瓷常用的氮化硼晶体(BN)属六方晶系，其结构与石墨相似，故有“白石墨”之称。

氮化硼陶瓷这是一种以Al2O3为主要成分的陶瓷，Al2O3含量的变化会引起陶瓷中主要晶相的变化，性能也会有所改变。

氧化铝陶瓷碳化硅(SiC)与氮化硅一样是键能高而稳定的共价键晶体。碳化硅陶瓷01020304特种陶瓷第三节复合材料02复合材料的性能特点比强度和比刚度高减振性好疲劳强度高、断裂安全性高耐高温性好03常用复合材料2.碳纤维复合材料

3.硼纤维复合材料

4.金属纤维复合材料1.玻璃纤维复合材料

机械制造基础机械工程材料选用单元一第三章

工程材料选择及分析Loremipsumdolorsitamet,consectetueradipiscingelit.Maecenasporttitorconguemassa.本章知识思维导图第一节

机械零件失效分析01失效概述机械零件完全破坏，不能工作机械零件虽然能工作，但达不到设计的规定功能。机械零件损坏严重，但继续工作时，不能保证安全性和可靠性。010203机械零件失效的具体表现机械零件失效的具体表现02失效的形式失效的形式断裂失效过量变形失效表面损伤失效03失效因素分析1.失效因素形式

2.失效分析方法

以机械零件的性能指标为主线，进行详细分析。以断口特征为主线，进行详细分析。第二节

金属材料的选用原则与选用程序01金属材料选用的一般原则金属材料的使用性能金属材料的工艺性能金属材料的经济性010203力学性能02金属材料选用的一般程序1)对机械零件的工作特性和使用条件进行周密分析，找出零件失效(或损坏)的方式，从而合理地确定金属材料的主要力学性能指标。

2)根据机械零件的工作条件和使用环境，对机械零件的设计和制造提出相应的技术要求，对加工工艺性和加工成本等也提出相应的基本要求。

3)根据所提出的技术条件、加工工艺性和加工成本等方面的指标，借助于各种材料手册，对金属材料进行预选。

4)对预选金属材料进行核算，以确定其是否满足使用性能、加工工艺性和加工成本等方面的要求。

5)对金属材料进行第二次选择，确定最佳选材方案。

6)通过试验、试生产和检验，最终确定合理的选材结果。02金属材料选用的一般程序物理性能使用环境无特殊要求情况经济性生产量制造工艺力学性能要求的性能、使用环境价格、交货日期在必要情况下特殊环境导热、导电质量轻铜、铝及其合金铝合金，锌、镁、钛合金耐高温低温强度耐腐蚀耐热钢、钛合金奥氏体不锈钢、铜合金、铝合金不锈钢、铜合金、钛合金强度、韧性高硬度、耐磨性弹性冷变形塑性低硬度、易切削调质钢、渗碳钢、低合金钢工具钢、轴承钢、耐磨钢弹簧钢低碳钢、低合金钢易切削钢批量大单件生产特大曲面形状复杂兼有强度要求铸铁、低碳钢、低合金钢铸铁、钢板(或棒料)铸铁、铸钢铸钢材料比价材料供应利用现有生产设备利用库存材料铸铁、热轧钢材立足国内资源采用代用材料合理进行工艺组合尽量减少相同性能的牌号一般结构件用热处理可获得高强度、耐磨性、疲劳强度轧材非合金钢特殊需要适用材料第三节

机械工程材料的合理使用小截面机械零件，无须用低合金钢或合金钢进行制造。承受纯弯曲或纯扭转的机械零件，其表面应力最大，心部最小,选用非合金钢进行制造也可满足使用要求。非合金钢、低合金钢和合金钢的合理使用非铁金属材料的合理使用铸铁与钢的合理使用非金属材料的合理使用金属材料在特殊环境和特殊性能要求下的选择0201030405第四节

典型零件选材实例01台钻部分零件选材分析序号名称材料选材分析1底座HT200用于支撑台钻其他部分，需要底座具有一定的强度；工作时夹具及工件装夹在底座上做进给运动，需要底座具有一定的硬度；工作时承受工作载荷，需要一定的吸振性能；同时底座具有凹槽和内腔结构，形状较复杂，采用铸造方法易成型，综上所述，底座材料宜选用铸铁2箱体HT200台钻的主要零件之一，切削组件、传动组件、升降组件等均安装在其中，具有多孔、内腔等结构，形状复杂，并且工作时承受多种载荷，需要具有一定的强度、耐磨性、减摩性、减振性等，综上所述，箱体材料宜选用铸铁3主轴45台钻的关键零件之一，通过它实现台钻钻削等切削运动，工作中径向须传递转矩，轴向承受切削阻力，因此主轴必须满足回转精度、刚度、热变形、抗振性、使用寿命等多方面工作要求。基于前述分析，主轴的力学性能要求较高，零件材料可选45钢，为进一步提高其力学性能，毛坯可采用锻件4圆盘总成芯与圆片需焊接为圆盘总成，故选用低碳钢，易于焊接5芯Q2356圆片Q2357弹簧盒Q235弹簧盒需进行冲压拉伸，故选用低碳钢，因其塑性较好8螺母尼龙采用尼龙材料主要基于其密封防尘效果较好