《机械创新设计》课件-机械常用材料介绍

常见工程材料的类型材料的发展史，就是人类社会的发展史。人类历史的划分石器时代陶器时代青铜器时代铁器时代现代社会三大支柱能源、信息和材料生物工程，信息技术和新材料材料的发展史，就是人类科技的发展史信息、材料、能源、生物技术社会文明支柱，科技创新的重要标志！现代高科技材料—人类社会发展的里程碑！新材料—现代科学技术和社会发展的基础和支柱！材料的发展史，就是人类科技的发展史工程材料的分类金属材料非金属材料黑色金属有色金属高分子材料陶瓷材料复合材料铸铁碳钢合金钢铝合金铜合金其它有色金属塑料橡胶合成纤维材料的发展史，就是人类科技的发展史（一）有色金属——指黑色金属（钢铁）以外的所有金属及其合金，也称为非铁金属。常用的有色金属有铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金、轴承合金等。材料的发展史，就是人类科技的发展史（一）有色金属01.铜及铜合金①纯铜纯铜具有优良的导电性和导热性，在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性。塑性好。纯铜呈紫红色，又称为紫铜。②铜合金铜合金常加元素为Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Zr、Cr等，既提高了强度，又保持了纯铜特性。常用的铜合金可分为：黄铜、青铜和白铜。材料的发展史，就是人类科技的发展史（一）有色金属01.铜及铜合金1）黄铜——以锌为主加元素的铜合金。黄铜普通黄铜特殊黄铜——在普通黄铜中加入其他合金元素所组成的合金。2）青铜——除黄铜和白铜外的其他铜合金。常用青铜有锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜等。锡青铜锭材料的发展史，就是人类科技的发展史（一）有色金属01.铜及铜合金锡青铜管锡青铜主要用于耐蚀承载件，如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等。船用青铜软管快速接头阀（锡青铜阀体、阀盖）材料的发展史，就是人类科技的发展史（一）有色金属01.铜及铜合金铍青铜用于重要的弹性件、耐磨件，如精密弹簧、膜片，高速、高压轴承及防爆工具、航海罗盘等重要机件。以铍为主加元素的铜合金，铍含量为1.7~2.5%。铍青铜制品材料的发展史，就是人类科技的发展史（一）有色金属01.铜及铜合金3）白铜——以镍为主要合金元素的铜合金。用于在蒸汽和海水环境下工作的精密机械，仪表零件及冷凝器，蒸馏器，热交换器等。白铜可分普通白铜和特殊白铜。1>普通白铜具有较高的耐蚀性和抗腐蚀疲劳性能及优良的冷热加工性能。白铜件材料的发展史，就是人类科技的发展史（一）有色金属01.铜及铜合金3）白铜——以镍为主要合金元素的铜合金。2>特殊白铜：——在普通白铜基础上添加Zn、Mn、AI等元素形成的，分别称锌口铜、锰白铜、铝口铜等。白铜型材康铜热偶材料的发展史，就是人类科技的发展史（一）有色金属02.铝及铝合金①纯铝纯铝具有银白色金属光泽，密度小，熔点低,导电、导热性能优良；耐大气腐蚀，易于加工成形；无磁性。②铝合金铝合金既具有高强度又保持纯铝的优良特性。铝合金常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等，此外还有Cr、Ni、Ti、Zr等辅加元素。铝合金可分为变形铝合金和铸造铝合金两类。材料的发展史，就是人类科技的发展史（一）有色金属02.铝及铝合金铝合金制造的机翼铝铸件铝合金型材材料的发展史，就是人类科技的发展史（二）黑色金属工业用钢按化学成分分：碳素钢、合金钢两大类。按用途分：结构钢、工具钢和特殊性能钢三类。按质量分：普通钢，优质钢和高级优质钢三类。按脱氧程度分：镇静钢，沸腾钢等。一、钢的分类材料的发展史，就是人类科技的发展史（二）黑色金属碳素钢合金钢碳素结构钢优质碳素结构钢合金结构钢合金工具钢特殊性能钢低合金结构钢渗碳钢调质钢刃具钢模具钢量具钢不锈钢耐热钢耐磨钢钢碳素工具钢弹簧钢滚动轴承钢其它材料的发展史，就是人类科技的发展史（二）黑色金属严格地说，钢是含碳量在0.0218%-2.11%之间的铁碳合金。我们通常将其与铁合称为钢铁，为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。其它成分是为了使钢材性能有所区别。按化学成分分：（1）碳素钢是指钢中除铁、碳外，还含有少量锰、硅、硫、磷等元素的铁碳合金。按其含碳量的不同，可分为：1）低碳钢——含碳量wc≤0.25%；2）中碳钢——含碳量wc0.25%~0.60%；3）高碳钢——含碳量wc>0.60%高碳钢一般在军工业和工业医疗业比较多。材料的发展史，就是人类科技的发展史（二）黑色金属（2）合金钢为了改善钢的性能，在冶炼碳素钢的基础上，加入一些合金元素而炼成的钢，如铬钢、锰钢、铬锰钢、铬镍钢等。按其合金元素的总含量，可分为：1）低合金钢——合金元素的总含量≤5%；2）中合金钢——合金元素的总含量5%~10%；3）高合金钢——合金元素的总含量>10%。按质量分为优质合金钢、特质合金钢；按特性和用途又分为合金结构钢、不锈钢、耐酸钢、耐磨钢、耐热钢、合金工具钢、合金弹簧钢和特殊性能钢等。材料的发展史，就是人类科技的发展史铸铁铸铁是含碳量2.11％<Wc<6.69％的铁碳合金。工业上常用的铸铁，含碳量一般在2.5％~4.0％的范围内，此外还含有硅（Si）、锰（Mn）、硫（S）、磷（P）等元素。力学性能中抗拉强度、塑性、韧性均远不如钢，而抗压强度和硬度并没有明显降低。切削性能良好，刀具使用寿命高。良好的铸造性能、耐磨性能、消音减震性能以及较低的缺口敏感性等优异性能。材料的发展史，就是人类科技的发展史生铁、熟铁和钢是三种金属材料的名称。1>生铁是指在高炉中通过热还原反应从铁矿石或废铁里提取出来的粗铁，成分主要是铁、碳、硅、锰、磷等元素。2>熟铁是指经过连铸或锻造等加工后，铁和碳含量得到控制的铸铁，成分相对比较均衡。3>钢是指含碳量较低，经过精炼、调质和加工等工艺处理后制成的钢材。1.生铁：应用范围比较窄，主要用于制造铸铁、铁合金、磁性材料、冶金原料等领域。2.熟铁：具有良好的可铸性，适用于汽车零部件、机械零件、暖气片、钢丝绳等领域。3.钢：由于钢材具有良好的强度、塑性、韧性和耐磨性，广泛应用于建筑、汽车、机械制造、船舶、轨道交通等领域。材料的发展史，就是人类科技的发展史杂质对钢的性能的影响磷是有害杂质，使钢的塑性韧性下降，具有冷脆性。硫是有害杂质，可造成钢的热脆，原因是硫在晶界处形成低熔点的共晶体。硅是有益元素，可提高钢的强度和硬度，是作为脱氧剂进入钢的。锰是有益元素，可提高钢的强度和硬度，可抵消硫的有害作用，是作为脱氧剂进入钢的。材料的发展史，就是人类科技的发展史选择材料的基本原则最大限度发挥材料潜力1.材料使用性能要求加工工艺性能良好2.材料的工艺性能涉及材料的价格、加工成本、国家资源情况等，零件的总成本与零件寿命的关系3.经济性材料毛坯的选择、生产设备的可能性、环境协调性等4.其它因素材料的发展史，就是人类科技