机械基础第一章课件

1、机械基础机械基础重庆市江南职业学校机械系重庆市江南职业学校机械系绪论绪论 机器的组成机器的组成机械机械 是机构和机器的总称。是机构和机器的总称。单缸内燃机单缸内燃机一、机器与机构一、机器与机构机器机器 具有以下三个共同特征：具有以下三个共同特征：1.1.都是人为的实体组合。都是人为的实体组合。例如电动机和内燃机变换能量例如电动机和内燃机变换能量; ;起重运输机传递物料起重运输机传递物料, ,计算计算机变换传递信息机变换传递信息. .2.2.各部分（实体）之间具有确定的相对运动。各部分（实体）之间具有确定的相对运动。3.3.能够变换或传递能量能够变换或传递能量, ,物料和信息物料和信息. .代替

2、或减轻人类劳动代替或减轻人类劳动 原动部分原动部分传动部分传动部分执行部分执行部分控制部分控制部分机机械械传传动动液液压压传传动动电电 传传 动动气气 压压 传传 动动传递动力、扭矩传递动力、扭矩改变运动参数改变运动参数及运动方式及运动方式螺螺旋旋齿齿轮轮蜗蜗杆杆带带链链离离合合器器机机 器器 的的 组组 成成机器的四个组成部分机器的四个组成部分1.1.原动部分原动部分: :机器工作的动力源机器工作的动力源4.4.控制部分控制部分: :控制机器的开动和停止控制机器的开动和停止, ,改变运动的速度改变运动的速度和方向等等和方向等等2.2.执行部分（工作部分）执行部分（工作部分）: :直接完成机器

3、预定功能的部分直接完成机器预定功能的部分3.3.传动部分传动部分: :机器中将原动机的动力和运动机器中将原动机的动力和运动传递给工作部分的中间部分传递给工作部分的中间部分, ,大多为机械传动系统大多为机械传动系统电动大门示意图电动大门示意图门柱减速器电动机连杆机构大门围墙组成组成：电动机（原动机）：电动机（原动机） 减速器（传动系统）减速器（传动系统） 连杆机构连杆机构ABCDABCD（工作执行系统）（工作执行系统） 电气控制系统电气控制系统机构机构由构件组合而成，各构件之间具有确定的相对运动由构件组合而成，各构件之间具有确定的相对运动常常见见的的机机构构带传动机构带传动机构链传动机构链传动机

4、构齿轮机构齿轮机构凸轮机构凸轮机构连杆机构连杆机构螺旋机构螺旋机构机械的各个部分都是由机构组合而成这种内燃机可视为下列三种机构的组合这种内燃机可视为下列三种机构的组合: 曲柄滑块机构，由活塞曲柄滑块机构，由活塞4、连杆、连杆3、曲轴曲轴2和机架和机架1构成，作用是将活塞的往构成，作用是将活塞的往复移动转换为曲柄的连续转动复移动转换为曲柄的连续转动;齿轮传动机构，由齿轮齿轮传动机构，由齿轮9、10和机架和机架1构成，作用是改变转速的大小和转动的构成，作用是改变转速的大小和转动的方向方向;凸轮机构，由凸轮凸轮机构，由凸轮8、推杆、推杆7和机架和机架1构成，作用是将凸轮的连续转动转变为构成，作用是将

5、凸轮的连续转动转变为推杆有规律的间歇往复移动。推杆有规律的间歇往复移动。二、构件与零件二、构件与零件构件构件组成机械的各个相对运动的机件组成机械的各个相对运动的机件, ,是机械的是机械的运动单元运动单元. .如汽车的轮子如汽车的轮子, ,车床的主轴车床的主轴. .n专用零件专用零件: :只在某些机器中使用只在某些机器中使用. .如气轮机中的叶片如气轮机中的叶片. .起重机的吊钩起重机的吊钩. .n通用零件通用零件: :机器中普遍使用的零件机器中普遍使用的零件, ,如齿轮如齿轮, ,轴轴. .螺钉螺钉零件零件机械的机械的制造单元制造单元. .n如螺钉如螺钉, ,螺母螺母, ,轴等轴等可能是由一个

6、零件构成，可能是由一个零件构成，但通常是由若干个零件刚性联接而成。但通常是由若干个零件刚性联接而成。由若干零件组成的构件由若干零件组成的构件连杆连杆12341-连杆体连杆体2-螺栓螺栓3-螺母螺母4-连杆盖连杆盖机械的各个部分都是由机构组合而成机械的各个部分都是由机构组合而成 机构由若干个构件通过机构由若干个构件通过动联结动联结组合而成组合而成机构机构具有机器的具有机器的 1、2 特征。特征。(1)(1)它们都是人为实体它们都是人为实体( (构件构件) )的组合的组合 (2)(2)各个运动实体之间具有确定的相各个运动实体之间具有确定的相对运动。对运动。构件由若干个零件通过构件由若干个零件通过静

7、联结静联结组装而成组装而成机器与机构的区别在于：机器能完成有用的机械功或转换机机器与机构的区别在于：机器能完成有用的机械功或转换机械能，而机构只是完成传递运动、力或改变运动形式的实体械能，而机构只是完成传递运动、力或改变运动形式的实体组合。组合。一、金属材料一、金属材料 二、热处理二、热处理三、非金属材料三、非金属材料四、材料的选择与应用四、材料的选择与应用 第一章第一章主要内容主要内容一、一、1 1、金属材料的地位、金属材料的地位1 1）. .材料材料发展与社会进步有着密切关系发展与社会进步有着密切关系, ,它是衡量它是衡量人人 类类社会文明程度社会文明程度的标志之一，金属材料是现代的标志之

8、一，金属材料是现代文明的基础。文明的基础。 石器时代石器时代青铜器时代青铜器时代铁器时代铁器时代 2 2）. .目前，人类还处在金属器时期。虽然无机非金目前，人类还处在金属器时期。虽然无机非金 属材料、高分子材料的使用量与日俱增，但在可属材料、高分子材料的使用量与日俱增，但在可预见的时期内，仍不会改变这种状况。预见的时期内，仍不会改变这种状况。2 2、金属材料的分类、金属材料的分类黑色黑色 金属金属有色有色 金属金属金金属属材材料料铸铁铸铁 钢钢 工程构件用钢工程构件用钢机器零件用钢机器零件用钢 工具钢工具钢 特殊性能用钢特殊性能用钢(不锈钢及耐热钢不锈钢及耐热钢)轻金属轻金属( (铝铝, ,

9、镁镁, ,钛钛) ) 重金属重金属(铜铜,锌锌,铅铅,镍镍) 贵重金属贵重金属(金金,银银)稀有金属稀有金属(钨钼钒铌钴钨钼钒铌钴) 放射金属放射金属(镭铀钍镭铀钍)结构金属材料结构金属材料 功能金属材料功能金属材料机械工业出版社机械工业出版社 3铸铁 （1）.铸铁分类与性能 类别性能说明应用说明灰 口铸 铁含碳量较高（2.7%4.0%），碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色，简称灰铁。熔点低（11451250），凝固时收缩量小，抗压强度和硬度接近碳素钢，减震性好。用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。一般箱体类零件都用灰铸铁白 口铸 铁碳、硅含量较低，碳主要以渗碳体形态存在，断口呈银白色。凝

10、固时收缩大，易产生缩孔、裂纹。硬度高，脆性大，不能承受冲击载荷。多用作可锻铸铁的坯件和制作耐磨损的零部件。一般轧辊可用白口铸铁加工可 锻铸 铁由白口铸铁退火处理后获得，石墨呈团絮状分布，简称韧铁。其组织性能均匀，耐磨损，有良好的塑性和韧性。用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件。中低压的阀门多用可锻铸铁加工球 墨铸 铁将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析出的石墨呈球状，简称球铁。比普通灰口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等。曲轴可用球幕铸铁加工机械工业出版社机械工业出版社 （2）.铸铁牌号组成部分表示内容补充说明应用举例第一类型由代号和表示力学性能特征值的阿拉伯

11、数字组成主要代号有：灰口铸铁为HT、白口铸铁为BT、可锻铸铁为KT、球墨铸铁为QT、蠕墨铸铁RuT。表示力学特性的数字是用拉伸强度值。表示合金元素含量是用质量分数表示。例1：HT200该牌号表示最低抗拉强度为200MPa的灰口铸铁。例2：QT40015该牌号表示最低抗拉强度为400MPa，延伸率为15%的球墨铸铁。第二类型 由代号和主要合金元素的元素符号及名义百分含量组成第三类型 由代号和主要合金元素的元素符号及名义百分含量和和表示力学性能特征值的阿拉伯数字组成。机械工业出版社机械工业出版社 （3）铝和铝合金 钢铁材料虽然有很好的性能，但是还有很多金属制品不是选用钢材而是选用了有色金属，小到钥

12、匙大到飞机有色金属在实际生活和工程中随处可见。本节就要介绍常用有色金属的相关性能和应用。有色金属应用案例有色金属应用案例机械工业出版社机械工业出版社 铝和铝合金 纯铝的密度小（=2.7g/cm3），大约是铁的1/3，熔点低（660），铝是面心立方结构，故具有很高的塑性，易于加工，可制成各种型材、板材。抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。 铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。添加一定元素形成的合金在保持纯铝

13、质轻等优点的同时还能具有较高的强度。这样使得其“比强度”（强度与比重的比值）胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50%以上。机械工业出版社机械工业出版社 铝和铝合金系列牌号性能简介应用举例1000纯铝1060导电性能很好，适用作为金属导线。纯铝导线1085、1080成形性、表面处理性良好，在铝合金中其耐蚀性最佳。适用于化学工业容器、散热片、溶接线、导电材。化工容器1100、1200导电性和导热性很好。适用于散热片、瓶盖、印刷板、建材、热交换器组件换热器机

14、械工业出版社机械工业出版社4、 铝和铝合金2000铜为主要合金元素2011快削合金，切削性好强度也高。但耐蚀性不佳。适用于光学组件、螺丝头。瞄准镜2014 、2017、 2024含有多量的Cu，耐蚀性不佳，但强度高，可作为构造用材使用，锻造品亦可适用，航空器、齿轮、油、压组件、轮轴。航空箱2025锻造用合金。锻造性良好且强度高，但耐蚀性不佳。 适用航空器引擎、油压组件。引擎机械工业出版社机械工业出版社 铝和铝合金3000锰为主要合金元素3003 、3203强度比1100约高10%，成形性、溶接性、耐蚀性均良好。一般器物、散热片、化妆板、影印机滚筒、船舶用材CPU散热片3004 、3104强度比

15、3003高，成形性优越，耐蚀性也良好。铝罐、灯炮盖头、屋顶板、彩色铝板百事可乐瓶4000硅为主要合金元素4032耐热性、耐摩秏性良好，热膨胀系数小。活塞、汽缸头。活塞4043凝固收缩少，用硫酸阳极氧化处理呈灰色之自然发色。溶接线、建筑嵌板。建筑嵌板机械工业出版社机械工业出版社 铝和铝合金5000镁为主要合金元素5005强度与3003相同，加工性、溶接性、耐蚀性良好，阳极氧化后之修饰加工良好，与6063形材颜色相称。建筑用内外装、车辆之内装、船舶之内装。铝合金电动门5052为中程度强度之最具代表性合金，耐蚀性、溶接性及成形性良好，特别是疲劳强度高，耐海水性佳。一般钣金、船舶、车辆、建筑、瓶盖、蜂

16、巢板。蜂巢板5454强度比5052约高20%，其特性与5154大致相同，但在恶烈环境下之耐蚀性比5154良好。汽车用车轮。车轮机械工业出版社机械工业出版社 铝和铝合金6000硅和镁为主要合金元素6061热处理型之耐蚀性合金。用T6处理能有非常高的耐力值，但溶接接口之强度低，因此使用于螺钉、铰钉船舶、车辆、陆上构造物。自行车车架6063代表性的挤出用合金，强度比6061低，挤出性良好，可作复杂的断面形状之形材，耐蚀性及表面处理性均佳建筑、公路护栏、高栏、车辆、家具、装饰品。铝合金窗6151锻造加工性特别好，耐蚀性及表面处理性亦佳，适用于复杂的锻造品。机械、汽车组件。 机油泵机械工业出版社机械工业

17、出版社 铝和铝合金7000锌为主要合金元素7072电极电位低，主要用于防蚀性覆盖皮材，亦适用于热交换器之散热片。铝合金合板材之皮材，散热片。电饭锅外壳7075铝合金中具有最高强度的合金之一，但耐蚀性不佳，与7072之覆盖皮材可改善其耐蚀性，耐蚀性也非常良好。车辆、其他陆上构造物、航空器自行车牙盘机械工业出版社机械工业出版社 5、铜和铜合金铜合金以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。纯铜呈铜合金以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。纯铜呈紫红色紫红色又称紫铜。纯铜密度为又称紫铜。纯铜密度为8.968.96熔点为熔点为10831083具有优良的具有优良的导导电性电性导热性导热性

18、延展性和耐蚀性延展性和耐蚀性。主要用于制作发电机。主要用于制作发电机母线母线电缆电缆开关装置开关装置变压器等电工器材和热交换器变压器等电工器材和热交换器管道管道太阳能加热装置太阳能加热装置的平板集热器等导热器材。常用的铜合金分为黄铜的平板集热器等导热器材。常用的铜合金分为黄铜青铜青铜白铜三大白铜三大类，如表类，如表2-122-12。表表2-12 铜合金性能分类介绍铜合金性能分类介绍类别性能说明应用说明黄铜以锌作主要添加元素的铜合金具有美观的黄色统称黄铜。铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜。三元以上的黄铜称特殊黄铜或称复杂黄铜。为了改善普通黄铜的性能，常添加其他元素，如铝、镍、锰、锡硅铅等。铝能

19、提高黄铜的强度、硬度和耐蚀性但使塑性降低，适合作海轮冷凝管及其他耐蚀零件。锡能提高黄铜的强度和对海水的耐腐性，故称海军黄铜用作船舶热工设备和螺旋桨等。铅能改善黄铜的切削性能，常用作钟表零件。黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等。炮弹外壳炮弹外壳机械工业出版社机械工业出版社 铜和铜合金机械工业出版社机械工业出版社 6、工业用钢 （1）.普通碳素钢 1）碳素钢的应用与生产 碳素钢是近代工业中使用最早、用量最大的基本材料。目前碳素钢的产量在各国钢总产量中的比重，约保持在80%左右，它不仅广泛应用于建筑、桥梁、铁道、车辆、船舶和各种机械制造工业。工业用钢主要是由冶金厂生产的板材、棒材、型材、管材及线材等

20、。钢材生产的主要流程是：炼铁、炼钢、铸锭、压力加工成各种规格的钢材。常用钢铁型材常用钢铁型材机械工业出版社机械工业出版社）碳素钢中的化学成分及其影响 碳素钢的性能主要取决于钢的含碳量和显微组织。在退火或热轧状态下，随含碳量的增加，钢的强度和硬度升高，而塑性和冲击韧性下降。所以工程结构用钢，常限制含碳量。 碳素钢中的残余元素和杂质元素如锰、硅、镍、磷、硫、氧、氮等，对碳素钢的性能也有影响。这些影响有时互相加强，有时互相抵销。其中影响比较显著的有： a 硫、氧、氮都能增加钢的热脆性，而适量的锰可减少或部分抵销其热脆性。 b）残余元素除锰、镍外都降低钢的冲击韧性，增加冷脆性。 c）除硫和氧降低强度外

21、，其他杂质元素均在不同程度上提高钢的强度。 d）几乎所有的杂质元素都能降低钢的塑性和焊接性。 机械工业出版社机械工业出版社）碳素结构钢的牌号 按照国家标准GB/T 221-2008，碳素结构钢牌号分为四个部分组成部分表示内容补充说明举例说明第一部分 Q+强度值字母Q表示“屈服”，其后的强度值为材料的屈服极限。例：Q235-AF该牌号表示屈服强度为235MPa的A级优质沸腾钢。第二部分（必要时）钢的质量等级从优到劣用英文字母A、B、C、D、E、F表示。第三部分（必要时）脱氧方式沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢分别用F、b、Z、TZ表示。第四部分（必要时）产品用途、特性和工艺方法例如压力容器用

22、钢的符号为R、桥梁用钢为“Q”、保证淬透性钢为“H”。机械工业出版社机械工业出版社 2.优质碳素结构钢 （1）优质碳素钢分类与性能 优质碳素结构钢和普通碳素结构钢相比，硫、磷及其他非金属夹杂物的含量较低。根据含碳量和用途的不同，这类钢大致又分为三类。 低碳钢应用案例低碳钢应用案例中碳钢应用案例中碳钢应用案例高碳钢应用案例高碳钢应用案例机械工业出版社机械工业出版社 机械工业出版社机械工业出版社 （2）优质碳素钢的牌号 按照国家标准GB/T221-2008，优质碳素结构钢牌号分为五个部分 组成部分表示内容补充说明应用举例第一部分表示含碳量数字以万分之几计表示钢材的平均含碳量。例1：45该牌号表示含

23、碳量为0.45%的优质碳素结构钢。例2：60 Mn该牌号表示含碳量为0.60%的优质碳素结构钢，另外含有锰元素。第二部分（必要时）表示锰元素含量较高含锰元素的，加标锰元素符号“Mn”。第三部分（必要时）钢材冶金质量高级优质钢和特级优质钢分别用“A”、“E”表示。第四部分（必要时）脱氧方式沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢分别F、b、Z、TZ表示。第五部分（必要时）产品用途、特性和工艺方法例如压力容器用钢的符号为R、桥梁用钢为“Q”、保证淬透性钢为“H”。机械工业出版社机械工业出版社 3.合金结构钢 （）碳素合金钢性能 在普通碳素钢基础上添加适量的一种或多种合金元素而构成的铁碳合金。根据添加元

24、素的不同，并采取适当的加工工艺，可获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能。 合金钢的主要合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、钴、铝、铜、硼、稀土等。其中钒、钛、铌、锆等在钢中是强碳化物形成元素，只要有足够的碳，在适当条件下，就能形成各自的碳化物，当缺碳或在高温条件下，则以原子状态进入固溶体中；锰、铬、钨、钼为碳化物形成元素，其中一部分以原子状态进入固溶体中，另一部分形成置换式合金渗碳体；铝、铜、镍、钴、硅等是不形成碳化物元素，一般以原子状态存在于固溶体中。机械工业出版社机械工业出版社 （2）合金工具钢牌号 按照国家标准GB/T221-2008，合金结构

25、钢牌号分为四个部分： 组成部分表示内容补充说明应用举例第一部分表示含碳量的数字以万分之几计表示钢材的平均含碳量。例1：60 Si 2 Mn该牌号表示平均碳含量为0.6%，含有2%硅，含有不超过1.5%锰的合金结构钢。 例2：G Cr 15 Si Mn 该牌号表示含15%铬，含有不超过1.5%硅和锰的滚动轴承钢。第二部分合金元素及含量合金元素含量用元素符号和阿拉伯数字表示，具体表达方法为：平均含量小于1.50%，仅标出元素符号 ， 不 标 含 量 ； 平 均 含 量 为1.50%2.49%、2.50%3.49%、3.50%4.49%、4.50%5.49%时，在相应元素符号后标出2、3、4、5第三

26、部分（必要时）钢材冶金质量高级优质钢和特级优质钢分别用“A”、“E”表示。第四部分（必要时）脱氧方式沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢分别F、b、Z、TZ表示。机械工业出版社机械工业出版社 4.合金工具钢（1）合金工具钢分类与性能 类别性能说明应用说明刃具钢刃具在工作条件下产生强烈的磨损并发热，还有震动和承受一定的冲击负荷。刃具用钢应具有高的硬度、耐磨性、红硬性和良好的韧性。为了保证其具有高的硬度，满足形成合金碳化物的需要，钢中碳含量一般在0.81.45。盘形铣刀模具钢模具大致可分为冷作模具、热作模具和塑料模具三类，用于锻造、冲压、切型、压铸等。由于各种模具用途不同，工作条件复杂，因此对模具

27、用钢，按其所制造模具的工作条件，应具有高的硬度、强度、耐磨性，足够的韧性，以及高的淬透性、淬硬性和其他工艺性能。冲压模具量具钢量具应具有良好的尺寸稳定性、高耐磨性、高硬度和一定的韧性。因此量具用钢应具有硬度高、组织稳定、耐磨性好，以及良好的研磨和加工性能、热处理变形小、膨胀系数小和耐蚀性好。常用的钢类有铬钢、铬钨锰钢、锰钒钢等。螺纹通规机械工业出版社机械工业出版社 合金工具钢（2）合金工具钢牌号 组成部分表示内容补充说明应用举例第一部分表示含碳量的数字平均碳含量小于1.00%时，采用一位数字表示碳含量（以千分之几计）。平均碳含量不小于1.00%时，不表明含碳量数字；例：5 Cr Mn Mo 该

28、牌号表示平均含碳量为0.5%，含有不超过1.5%铬、锰、钼元素的合金工具钢。第二部分合金元素及含量合金元素含量用元素符号和阿拉伯数字表示，具体表达方法为：平均含量小于1.50%，仅标出元素符号，不标 含 量 ； 平 均 含 量 为1.50%2.49%、2.50%3.49%、3 . 5 0 % 4 . 4 9 % 、4.50%5.49%时，在相应元素符号后标出2、3、4、5机械工业出版社机械工业出版社第二节 金属材料的热处理及应用 热处理是对固态金属或合金采用适当方式加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的加工方法。 金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不

29、改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。机械工业出版社机械工业出版社2.1 金属材料的热处理及应用2.4.1 金属材料整体热处理 金属热处理工

30、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。 常用热处理设备常用热处理设备机械工业出版社机械工业出版社2.4 金属材料的热处理及应用 机械工业出版社机械工业出版社2.4 金属材料的热处理及应用2.4.2 金属材料表面热处理 1. 表面淬火 表面淬火是将钢件的表面层淬透到一定的深度，而芯部仍保持未淬火状态的一种局部淬火的方法。表面淬火时通过快速加热，使钢件

31、表面很快到淬火的温度，在热量来不及穿到工件芯部就立即冷却，实现局部淬火。表面淬火的目的：在于获得高硬度，高耐磨性的表面，而芯部仍然保持原有的良好韧性，常用于齿轮，花键，机床导轨等。 常用表面热处理常用表面热处理机械工业出版社机械工业出版社2.4 金属材料的热处理及应用2.4.2 金属材料表面热处理2. 渗碳淬火 渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。 渗碳工件的材料一般为低碳钢或低碳合金钢(含碳量小于0.25)。渗碳后钢件表面的化学成分可接近高碳钢。工件渗

32、碳后还要经过淬火以得到高的表面硬度高的耐磨性和疲劳强度并保持心部有低碳钢淬火后的强韧性使工件能承受冲击载荷。渗碳工艺广泛用于飞机汽车和拖拉机等的机械零件如齿轮轴凸轮轴等。 机械工业出版社机械工业出版社第三节 常用非金属材料2.3.1 高分子材料 高分子材料是以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。 高分子材料按来源分为天然、半合成和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌

33、握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，标志着人类应用合成高分子材料的开始。现代，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。机械工业出版社机械工业出版社 常用非金属材料 1. 常用塑料材料常用塑料材料机械工业出版社机械工业出版社 常用非金属材料机械工业出版社机械工业出版社 常用非金属材料机械工业出版社机械工业出版社 常用非金属材料 2. 常用橡胶材料常用橡胶材料机械工业出版社机械工业出版社常用非金属材料机械工业出版社机械工业出

34、版社 常用非金属材料2.5.2 陶瓷材料 陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料。 陶瓷材料分为普通陶瓷材料和特种陶瓷材料两大类。机械工业出版社机械工业出版社 常用非金属材料机械工业出版社机械工业出版社 常用非金属材料机械工业出版社机械工业出版社 常用非金属材料2.5.3 复合材料 复合材料由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组

35、成材料而满足各种不同的要求。 复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。 复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。其特点是比重小、比强度和比模量大。例如碳纤维与环氧树脂复合的材料，其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍，还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。石墨纤维与树脂复合可得到膨胀系数几乎等于零的材料。机械工业出版社机械工业出版社 常用非金属材料机械工业出版

36、社机械工业出版社 常用非金属材料 第四节第四节 材料的选用材料的选用 一、选用材料的一般原则一、选用材料的一般原则 在机械的设计制造中在机械的设计制造中合理地选择材料合理地选择材料，安排材料的热处安排材料的热处理工艺理工艺是一项重要而复杂的工作。选材的质量不仅影响到零件的是一项重要而复杂的工作。选材的质量不仅影响到零件的使用性能使用性能与与寿命寿命，而且合理地选材（即选有良好的而且合理地选材（即选有良好的工艺性、工艺性、经济性经济性的材料）还会的材料）还会降低零件生产成本，提高零件的生产效率降低零件生产成本，提高零件的生产效率。 常用工程材料的分类及特点： 常用材料主要为：金属，有机合成高分子材料， 陶瓷三 类 。 它们的特点： 金属： 综合机械性能好，强度高、韧性好、抗疲劳、工艺性好， 常用来制作重要的机械零件，工程构件等。是机械工程 中最主要、最成熟的结构材料。 有机合成高分子材料： 硬度，E，疲劳抗力及韧性都比金属低；但减震性好， 低比重，小摩擦系数，高弹性变形。适用于制造受力小 的轻型零件、减震零件及密封零件。 陶瓷：硬而脆、耐高温、耐蚀。常用于制造耐热，耐蚀、耐磨 的 零件或刀具。 机械设计中什么时候要考虑选材问题机械设计中什么时候要考虑选材问题 新产品设计新产品设计，或对原有产品进行改变原材料、，或对原有产品进行改变原材料、 改变工艺的改变工艺的