工程材料和热处理.ppt

第二章工程材料和热处理,第一节概述,第二节金属材料的力学性能,第三节常用的工程材料,第四节钢的热处理,第五节表面精饰,第六节材料的选用原则,本章重点,常用的表面精饰有哪些？,第二章结束,第一节概述,结构材料：工程上要求强度、韧性、塑性、硬度、耐磨性等力学性能的材料,功能材料：具有电、光、声、热、磁等功能和效应的材料,金属材料：碳钢、铸铁、合金钢、有色金属（铝，铜，）,无机非金属材料：陶瓷,有机材料：塑料、橡胶、合成纤维,第二节金属材料的力学性能,一、应力极限,如右图，应力应变曲线（低碳钢）,1、比例极限P应力与应变成正比的最大应力P,2、屈服极限S应力几乎不变而应变增加屈服段的最小应力S,3、强度极限B材料断裂前的最大应力B,二、弹性模量E,比例极限内,弹性模量，应力与应变的比例系数,1、伸长率,2、断面收缩率,四、冲击韧性,缺口底部单位截面积所能承受的冲击功,三、延展性,五、弹性能Ee和韧性能Et,在弹性变形范围内，应变能以势能的形式储存在材料内部，撤去外力又立即全部释放，这种应变能-弹性能Ee,若应力超过比例极限，材料就要永久变形，应变能的大部分将消耗在材料的塑性变形上，并以热的形式散放。材料在断裂前吸收的能量-韧性能Et,六、硬度,材料表面在一个小体积范围内抵抗弹性变形，塑性变形或破裂的能力HBS布氏硬度HRC洛氏硬度HV维氏硬度,第三节常用的工程材料,（一）黑色金属材料,普通碳素结构钢：Q235,Q460,优质碳素钢：20，25，40，45，55,合金钢：加入合金，提高综合机械性能Mn，Cr，Ni，Mo，W，V，Ti,铸铁,灰铸铁HT20-40,球墨铸铁QT40-10,（二）有色金属材料,1、铜合金：耐磨、减摩、耐腐、导热、导电、自润滑性,黄铜：Zn，Pb（铜）青铜：Sn（锡）/Al，Be（铍），Mn,2、铝合金：轻，强度高，良好可塑性，耐腐蚀支架，壳体等,3、精密合金：具有特殊物理性能（如恒弹性，定热膨胀等）,弹性合金仪器中的弹性元件，如波纹管，簧片，游丝，膜片定膨胀合金具有一定的线膨胀系数,（三）非金属材料,1、工程塑料、尼龙：耐磨，坚韧，抗疲劳，吸水,2、橡胶，有弹性和缓冲性能,3、陶瓷，压电陶瓷绝热陶瓷发动机坚硬陶瓷合金刀具,第四节钢的热处理,钢的热处理通过加热、保温、冷却的操作方法，使钢的组织结构发生变化（晶粒的粗细和排列），从而改变金属性能,一、普通热处理,1、退火加热到临界温度（钢的金相组织发生变化的温度）以上2030，保温，随炉缓慢冷却，消除内应力，晶粒细化，组织均匀。,2、正火加热到临界温度3050以上，保温，空气冷却，V冷却快，组织更细，机械性能（力学性能）高于退火。,3、淬火加热到临界温度3050以上，保温，投入水、盐水、油中冷却，有内应力，强度，硬度，韧性，脆。,4、回火加热到临界温度以下的温度，保温后，空气冷却或油冷，消除内应力。,低温回火保持高硬度中温回火保持高弹性高温回火淬火+高温回水调质，综合性能好,二、表面热处理,1、表面淬火感应加热，火焰加热，电接触加热，电解液加热,2、化学热处理渗碳，氮化，碳氮共渗（氰化）,第五节表面精饰,一、电镀,1.镀铬,2.镀镍,适于钢、铜、铝及其合金。对酸碱盐均有较强的抵抗能力，导电性好，有磁性。,适于钢、铜、铝及其合金。镀铬层的化学稳定性高，外观颜色好，受潮后不变色，有较高的硬度和耐磨性。抛光后的反射率高。,3.镀镉,4.镀锌,适于钢、铜、铝及其合金。对稀硫酸和碱有较强的抵抗能力，适用于海边的机械。,适于钢、铜、铝及其合金。对钢制零件有保护作用，防腐能力强于镉，中等硬度，耐磨性低。,5.镀银,适于铜合金。具有良好的化学稳定性和导电性，反射率可以达到90%以上。氯气、硫化物可使镀层变黑，不宜与橡胶接触。,二、化学处理,2.铝及铝合金的阳极氧化,1.黑色金属表面氧化与磷化,氧化膜厚度薄，不影响尺寸精度，保护能力差，适用于仪器内部。磷化膜结晶细，厚度后，耐磨性强。,用于保护和装饰性覆盖层。稳定性高，耐热好，膜层厚，耐磨性高，可作为涂漆的底层。钝化后可提高化学稳定性,三、涂漆,3.铜及铜合金氧化,氧化膜为黑色，与基体结合能力强，耐