1工程材料及机械制造基础ppt

1、工程材料及机械制造基础朱世根(67792813,陈亚香绪 论 一、课程的性质 本课程是一门综合性的技术基础课，主要研究工程材料（主要是金属材料）的组织、结构与性能，及其加工工艺的一门学科。 *承前启后：既应用到以前基础课的知识，又为以后专业课打基础。 *课程实践性强，理论上还很不成熟。 1、材 料 1.1 材料的重要性 * 科学和工业技术发展的基础。* 反映人类社会文明程度的主要标志。 按制成工具的材料不同，可分为： 石器时代 青铜器时代 铁器时代 1、材 料 1.2 材料性能 * 不同的材料有不同的性能。 * 同种金属材料也具有不同的性能。

2、为什么？ 如：软、硬、变形、磨损等。 * 材料性能成分组织热处理工艺 1、材 料 1.3 材料的分类按属性分： 黑色金属：钢、铁 金属材料 有色金属：铜、铝、镁、钛等及其合金 陶瓷 无机非金属材料 玻璃 混凝土 塑料 有机高分子（高分子聚合物）材料 橡胶 纤维 金属基 复合材料 纤维基1、材 料 1.3 材料的分类按性能分： 结构材料：利用材料的力学性能，所制备的各 类器件或构件是为了承受各种形式 的载荷，主要起支撑作用。 功能材料：具有特殊的电、磁、光、热、声、 力、化学性能和理化效应的各种新 材料。 用以对信息和能量的感受、计划、 输运、屏蔽、绝缘、吸收、控制、 记忆、存储、显示、发射、转

3、化和 变换的目的。 2、加工工艺 产品制造过程如下：2、加工工艺热加工：铸造、锻造、焊接等，（热处理）冷加工：切削加工（机加工、钳工） 铸、锻、焊、切削加工是以改变形状为主。热处理 是以改变性能为主。 二、内容 1、材料及热处理。 2、铸造、锻造、焊接、切削加工。三、要求 1、了解常用金属材料的性能及选用。 2、了解各种成型方法的工艺特点。 3、 零件的结构工艺性。四、学习方法 1、课堂上认真听讲 2、课堂后归纳总结 3、课堂外多查资料 要适当记忆、联系实际、反复运用五、考核 重在平时小测验、作业、质疑、考试、上课提问。 注意避免：一听就懂、一放就忘、一做就错、 一考就砸第一章 合金材料及热处

4、理 1 金属及合金的性能金属材料的性能 物理、化学 使用性能金属材料 力学（机械） 的性能 铸造 加工工艺性能 锻造 焊接 切削加工一、金属材料的机械性能L 也称力学性能，是受外力作用时反映出来的性能。零件的受力：静载荷，动载荷，交变载荷。 静载荷下力学性能：弹性、塑性、刚度、强度、硬度等； 动载荷下的力学性能：冲击韧性等； 交变载荷下的力学性能：疲劳强度等。静拉伸试验及有关的机械性能 Static Tensile Test 低碳钢的拉伸试验 P Pb Ps L 第一节 静载荷时材料的机械性能1、强度（金属材料在外力作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力） 屈服强度 金属发生屈服现象时的屈服极限，材

5、料在载荷保持不变而变形继续续增加。抵抗微量塑性变形的应力 注意：有些材料在拉伸过程 中无明显平台，如铸铁，则 用0.2表示。 抗拉强度材料在断裂前能承受的最大应力 其中：PS 试样产生屈服现象时的载荷(N) Pb 试样在断裂前的最大载荷(N) F0 试样原来的横截面积(mm2) 屈服强度和抗拉强度在设计机械和选择、评定金属材料时有重要意义： 金属材料不能在超过屈服极限的条件下工作，否则，机件会塑性变形。金属材料不能在超过抗拉强度的条件下工作，否则，机件会破坏。 S 安全 S b 塑性变形 b 5%的材料称为塑性材料，如低碳钢。 5%的材料称为脆性材料，如铸铁。3、硬度（金属材料抵抗硬物压入的能

6、力）布氏硬度： 以压痕单位球面积上所承受载荷的大小，作硬度值。（HB）洛氏硬度： 以压痕的深度来确定其的硬度值。 （HRC）HBS 压头为淬火钢球，用于测定较软金属材料（450HBW）。洛氏硬度 20-67 HRC。压头为金刚石圆锥体。HRC1/10HBS布氏硬度（Brinell Hardness）测试原理：P5 fig1-2计算公式：式中： A-压痕S；d-压痕直径； P-压力取10D2适用范围：软的材料450HB，如铸铁、有色 金属、低碳低合金结构钢，太薄、 太硬的材料不适用。洛氏硬度（Rockwell Hardness）洛氏硬度名称使用的压头载荷kg应用范围HRA120金刚石圆锥压头60

7、7085HRB1.588mm钢球10025100HRC120金刚石圆锥压头1502565h0预加载高度适用范围：软的材料HB，HRB, 硬HRA，HRCh压头压下高度维氏硬度（Vickers Hardness）测试方法：类似布氏硬度压头：顶角为136的金刚石棱锥压头载荷可变：0.5120kgf计算公式：适用范围：可测各种硬度的材料和很薄的材料。d第二节 动载荷时材料的机械性能Mechanical Properties under Dynamic Load动载：载荷以一定速度施加到工件上冲击载 荷冲击韧性 载荷大小和方向做周期性变化交变载 荷疲劳强度（一）冲击韧性 Impact Toughnes

8、s冲击韧性 ：材料抵抗冲击载荷的能力，用 ku 表示（或k，U表示U型缺口）。 摆锤冲击弯曲试验：P19 fig1-14ku的意义：冲断某一材料，单位面积上所消 耗的功。冲击韧性（材料抵抗冲击力的能力） ak =AK/F (J/cm2) 其中： AK冲断试样所需的冲击功（单位为J）F试样断口处截面积（单位为cm2） 失 效断 裂塑性变形磨 损性 能b ,ak ,SHB,HRC（二）疲劳强度 Fatigue Strength疲劳破坏的特点：（1）构件受力小于s；（2）构件在经受一定次数的循环力后，突然发生断裂，预先并无明显的塑性变形。疲劳实验疲劳强度：材料在一定次数循环作用后，而不发生断裂的最大应力，常用-1表示。产生疲劳的原因：材料内部或表面缺陷应力集中形成裂纹裂纹扩展失稳断裂疲劳试验装置和曲线失 效断 裂塑性变形磨 损性 能b ,ak ,SHB,HRC二、物理性能和化学性能如：比重、熔点、耐腐蚀性等。三、工艺性能 （材料适应成型加工工艺的能力，反映对材料成型加工的难易程度） 铸造性能 压力加工性能 焊接