第一章机械零件常用材料

第一章机械零件常用材料§1-1机械零件的常用材料一、现代工业中的材料及发展趋势人类使用材料已经有几万年的历史;机械工程材料已不仅是工业生产的基础，而且成为推动工业技术不断前进的重要保证。材料分为三大类:金属材料,非金属材料,复合材料。材料：金属材料：分为黑色金属(钢铁)材料和有色金属(非铁金属及其合金)；复合材料：通常指将两种以上材料用人工方法合成的材料。(金属陶瓷、强化塑料)非金属材料：以上两种之外的材料。（玻璃、橡胶、皮革、木材等等）二、常用金属材料的分类从应用的角度将材料分大类一类是以机械性能为主要的“结构材料”.另一类叫做“功能材科”——是指那些具行特异物理化学性质的材料，如超导材料、激光材料、半导体材料、形状记忆材料等。机械工程中所用的主要是结构材料。近年来，材料迅速发展，其总的趋势是金属材料的统治地位巳被动摇，开始出现金属材料、陶瓷材料和高分子材料三足鼎立的局面。三、常用金属材料的机械性能

和命名方法钢定义：含碳量<2%的铁碳合金.分为:结构钢、工具钢、特殊钢。结构钢:按钢的品质分为:普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金钢、铸钢。普通碳素结构钢：含硫量<0.05%，含磷量<0.045％的钢.

特点:塑性好;所以，其焊接性能、冲压性能都好；但是强度低些。牌号:用材料的屈服点数值前加Q（屈服的首字母）

如：Q235。(表示材料的屈服点数值=235MPa)

性能等级:A、B、C、D(从低到高)优质碳素结构钢：含硫量<0.035%，含磷量<0。035％的钢.

牌号:用两位数字表示;数字代表该钢的平均含碳量为万分之几。（如：45钢，含碳量为:0.45%）。优质碳素结构钢根据含碳量的多少又可以分为：低碳钢:（含碳量<0.25%)强度和硬度低，塑性和焊接性能好;中碳钢:（0.25%<含碳量<0.6%)综合性能好，应用最广;高碳钢:（0.6%<含碳量)硬度大，耐磨。合金钢：在碳素结构钢中加入合金元素所形成的材料。目的:为改善钢的力学、工艺或者物理性能;牌号:用数字和合金元素符合表示。前面的数字为:含碳量(万分之)，合金元素后面数字为:其含量(%)，合金元素含量<1.5%时，省略。如:60Si2Mn（含碳量C0.6%,含硅量Si2%,含锰量Mn<1.5%)。合金钢牌号后面加A，则表示优质——其他材料铸钢：含碳量<2%可用于铸造毛坯。牌号：ZG+σ0.2*(屈服)－σb(抗拉)如ZG230–450(表示其σs=230MPa,σb=450MPa

)σ0.2是应变ε=0.2时的应力值.铸铁：含碳量>2%特点：脆性大，不宜焊接和锻压.常见的有：灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁等.牌号：灰口铸铁(HT)、球墨铸铁(QT)、可锻铸铁(KT).

如HT150(表示灰口铸铁,其σb=150MPa)有色金属：铜、铝等合金;见P8和表1－6，1－7.工程塑料。——常用钢材的命名及其性能钢牌号σb抗拉强度MPaσs屈服点MPa普通碳素结构钢Q215Q255335~345410~550215255优质碳素结构钢2045410600245355合金结构钢20Cr35CrMo835980540835铸钢ZG200-400ZG310-570400570200310四、金属材料的热处理钢的热处理就是:对固态的钢材加热的一种处理方法.目的：通过不同温度的加热、保温和冷却的工艺方法，使钢的内部结构发生变化，从而达到改善钢材性能（硬度、强度、韧性、可加工行等等）的目的，从而可以提高零件的质量，尽量降低成本.方法：退火、正火、淬火、回火和调质及化学处理等方法.五、热处理方法退火：加热临界温度以上、保温、随炉冷却目的:消除内应力正火：加热临界温度以上、保温、空气冷却目的:改善材料的综合力学性能淬火：加热临界温度以上、保温油冷水冷特点：硬度、脆性增大，内应力增加甚至开裂回火：把淬火后的零件再次加热到一定温度(低于临界温度),保温一定时间,然后在空气中冷却.再次加热到一定温度:150~250Cº:低温回火;350~500Cº:中温回火;500~650Cº:高温回火;调质：淬火+高温回火表面淬火：高频淬火、火焰表面淬火六、化学热处理

(把零件放入化学介质中加热保温使介质元素渗入零件表层中,使其化学成分改变,从而使表层的组织性能变化.)渗碳：钢材的特点-C低则软。渗碳可提高表面硬度和耐磨性，心部仍保持塑性和韧性。用于低碳钢和低碳合金钢渗氮：可在表面形成高硬度层，但是不能承受大的冲击和压力渗氮零件。用于低碳钢和中碳钢氰化处理：碳氮共渗以后，淬火，低温回火具有前两种的共同优点用于低碳钢和中碳钢七、选材原则1.满足使用方面的要求载荷性质：拉、压、冲击、交变等工况条件：温度、环境、腐蚀重量尺寸：重要程度:2.满足工艺方面的要求3.满足经济方面要的求§1-2零件的结构工艺性工艺性：就是结构设计中一些具体结构的具体处理方式。它是大量工程经验的总结。原则是：以最低的成本和最少的劳动造出合格的便于替换的零件。具体情况怎么处理，参考P13－17(表1-9等）。结构设计中的注意事项：要便于零件毛坯的制造要便于零件的机械加工要便于零件的装卸和可靠定位§1-3机械设计中的标准化目的：保证质量、减轻设计工作量，便于零件互换和组织专业化的生产，以降低成本。（设计要尽量遵守标准、选用标准件）标准有:国家标准(GB)、