机械制造基础绪论 金属材料的性能

机械制造基础/sundae_meng机械制造基础绪论材料性能

授课班级机电（3+2）1102授课时间2012-2-10（1、2）学习目标学时2明确本课程的学习内容，性质和地位，了解机械零件加工制造过程掌握材料的力学性能，明确指标意义明确材料的其他性能学习内容教学过程组织与方法1.机械零件加工制造过程

2.本课程的学习内容，性质和地位3.材料的力学性能4.材料的其他性能1.举例说明零件的加工过程2.强度指标—互动3.加工过程学生举例4.性能指标重点强调/sundae_meng绪论本课程主要阐述机电产品制造过程中零件及工具选材和加工工艺的有关问题。通常将制造机械零件、工程构件、工具等的材料称为工程材料；将改变原材料的尺寸、形状和性能的加工过程称为成形。根据制造目的不同，选用合适的原材料和加工方法，以保证用最低成本生产出性能最优的产品。/sundae_meng机械制造基础在制造业中的地位和作用/sundae_meng/sundae_meng学习内容工程材料金属热成型公差与测量金属切削原理金属切削工艺课程性质及地位/sundae_meng金属材料的性能金属材料的性能是指用来表征材料在给定外界条件下的行为参量，材料的性能包括工艺性能和使用性能两类。（1）工艺性能——热处理性能、铸造性能、锻压性能、焊接性能、切削加工性能等。（2）使用性能——力学性能、物理和化学性能等。/sundae_meng一、力学性能

力学性能——材料在外力作用下所显示的抵抗能力。它是产品设计、选材、验收、鉴定的依据；也是加工产品实行质量控制的重要参数。主要指标有强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等。1、强度强度——在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力。用应力来表示。主要强度指标有屈服点和抗拉强度。/sundae_meng

强度指标（1）屈服点σS=Fs/So（2）抗拉强度σb=Fb/So/sundae_meng/sundae_meng2、塑性塑性——材料断裂前发生不可逆永久变形的能力。其主要判据有断后伸长率和断面收缩率。（1）断后伸长率δ=[(L1-Lo)/Lo]%（2）断面收缩率ψ=[(So-S1)/So]%/sundae_meng/sundae_meng3、硬度硬度——材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。是衡量材料软硬的依据。布氏硬度（HB）洛氏硬度（HR）维氏硬度（HV）

/sundae_meng布氏硬度（HB）原理：采用直径为D淬火钢球或硬质合金球，以规定的压力F压入材料的表面，保持规定的时间后卸载，测量压痕直径d，并按下式/sundae_meng标准书写形式：150HBS10/1000/30360HBS510HBW特点：压痕面积大，数据稳定。适用：组织粗大或组织部均匀的材料；不宜测量成品或薄片金属。应用：原材料和半成品的硬度测量。/sundae_meng洛氏硬度（HR）原理：用顶角120°的金刚石圆锥或直径为1.588mm的淬火钢球作压头，在实验压力F(由初始压力Fo和主实验力F1合成)的作用下压入材料表面，保持规定时间后卸载，保持初始实验力，测量残余压痕深度即为洛氏硬度。其值用下式计算：HR＝K－e/sundae_meng/sundae_meng（3）维氏硬度（HV）压头为四棱锥，原理同布氏硬度。维氏硬度可以测量从软到硬的各种金属材料，而且测量的硬度值具有连续性（10一1000HV）。维氏硬度测量压痕小，可测量较薄的材料和渗碳、渗氮等表面硬化层。/sundae_meng各种硬度间关系：硬度在200－600HB时，HRC＝1/10HB

硬度小于450HB时，HB＝HV

/sundae_meng4、韧性

材料抵抗冲击破坏的能力。（1）冲击吸收功（Ak）Aku(Akv)＝mg(h1－h2)

冲击韧度：

αku＝Aku/S

/sundae_meng（2）韧脆转变温度指冲击吸收功急剧变化区所对应的温度范围。/sundae_meng（3）Ak主要用途Ak对材料内部组织缺陷十分敏感，且操作简便，因而应用广泛。主要用途如下。①评定材料的冶金质量和热加工质量。通过断口分析，可知是否含有气泡、夹渣、偏析等冶金缺陷和锻造、热处理缺陷。②可测定韧脆转变温度。低的可用于高寒山区；高的在冬季易出现脆性断裂/sundae_meng6、疲劳（1）疲劳现象疲劳断裂——在交变载荷作用下，零部件经较长时间工作或较多次应力循环后，发生突然断裂现象。/sundae_meng疲劳断裂的原因——在尖角、孔、槽、夹杂、刀痕等应力集中部位产生疲劳裂纹，并不断扩展，减少有效承载面积，当不能承受外力时，即发生突然断裂。实质：裂纹的产生、扩展、断裂。/sundae_meng（2）疲劳极限（σ-1）当循环应力小于某一值后材料可经受无数次循环而不断裂，此应力值为σ-1。钢铁材料的σ-1=10的7次方次下的应力。/sundae_meng（3）提高疲劳极限途径一是提高σb；二是改善零件的结构形状、降低表面粗糙度、采取表面强化。/sundae_meng

二、物理性能材料的物理性能包括熔点、密度、导电性、导热性、热膨胀性和磁性等。1、密度密度——在一定温度下单位体积物质的重量，单位为Kg/m³,g/cm³。应用：选材；计算零件设计和估算毛坯质量。/sundae_meng2、熔点熔点——固态转变液态的温度。应用：高熔点金属可用于耐高温零件的制造；低熔点金属可制造保险丝、焊接钎料等。/sundae_meng3、电性能电阻率ρ——单位长度、面积的电阻值，单位为Ω●m.电导率σ——1/ρ。单位为s/m应用：银导电性最好，铜与铝次之；高分子材料导电性很差，一般都是绝缘体。/sundae_meng4、热性能热导率用λ表示，单位为W/(m·K）银、铜的导热性最好，铝次之。导热性好的材料可用于制造散热器，差的可制造保温器材。热膨胀性——材料随温度的改变发生体积的改变。热膨胀性用线膨胀系数α来表示，其含义是温度上升1℃时单位长度材料的伸长量，单位为1/℃一般陶瓷的热膨陶瓷热膨胀性小，金属次之，高分子材料最大。/sundae_meng5、磁性铁磁性物质（Fe、Ni、Co）非铁磁性物质（Al、Cu）铁磁材料的磁性可用下列物理量表示：磁导率μ(μ=B/H）表示铁磁材料磁化曲线上某一点的磁化强度B与外磁场强度H的比值；磁饱和强度B1，表示材料能达到的最大磁化强度；剩磁Br，表示外磁场强度退为零时，材料的剩余磁化强度；矫顽力He表示要使磁化强度降为零时，必须加反方向的磁场强度He。/sundae_meng

三、化学性能1、耐腐蚀性耐腐蚀性——金属材料在常温下抵抗氧、水及其它化学物质腐蚀破坏的能力。腐蚀分:化学腐蚀和电化学腐蚀；局部腐蚀和全面腐蚀为避免发生突发性事故，对特殊工件要用耐腐蚀材料制作，如酸泵、管道等。2、耐高温氧化性高温抗氧化性——材料具有高温抗氧化的能力。如加热炉、锅炉等。/sundae_meng