《机械基础（非机械类）（第二版）》课件 模块一 常用金属材料与热处理

常用金属材料与热处理模块一1课题一常用金属材料课题二钢的热处理2课题一常用金属材料3学习目标1.了解常用金属材料力学性能的含义和性能指标。2.熟悉常用金属材料的种类、特点和应用。3.能识读常用金属材料的牌号。4.能正确选用金属材料。4课题引入金属材料制成的机械零件在工作中要受到各种外加载荷的作用。如图所示为车床主轴，该主轴是车床上重要的结构零件，用来支承旋转零件，并通过旋转运动传递动力和运动，工作时主要承受较大的交变弯扭载荷、冲击载荷和摩擦。因而要求金属材料必须具备抵抗外力作用而不破坏的能力。金属材料抵抗外力的能力称为金属材料的力学性能。力学性能是保证零件正常工作和具有一定使用寿命的主要方面，所以选用金属材料的主要依据是其力学性能。本课题学习金属材料的力学性能、常用金属材料的特性和用途等基本知识。56车床主轴a）实物图b）主轴简图知识讲解7一、金属材料的力学性能

金属材料的力学性能一般包括强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等。常用金属材料力学性能的含义和性能指标见下表。常用金属材料力学性能的含义和性能指标8常用金属材料力学性能的含义和性能指标9常用金属材料力学性能的含义和性能指标二、常用金属材料常用金属材料一般都是合金。所谓合金，是指由一种金属元素与其他金属元素或非金属元素通过熔炼或其他方法结合而成的具有金属特征的材料。常用的金属材料主要有非合金钢、合金钢、铸铁、有色金属等，它们具有优良的性能，是工业领域的主要材料。101.非合金钢非合金钢又称碳素钢，是指钢中各元素含量低于规定值的铁碳合金，其含碳量为0.0218%~2.11%，冶炼容易，价格低廉，性能可满足一般工程构件、普通机械零件和工具的使用要求，在工业中应用广泛。非合金钢按照用途不同可分为碳素结构钢和碳素工具钢，其常用牌号、牌号表示方法、主要性能和用途见下表。1112非合金钢的常用牌号、牌号表示方法、主要性能和用途13非合金钢的常用牌号、牌号表示方法、主要性能和用途2.合金钢在非合金钢的基础上，为改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或几种合金元素的钢称为合金钢。常加入的合金元素有锰、铬、镍、硅、铝、硼、钨、钒、钛和稀土元素等。合金钢按用途不同分为合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢三大类，它们的常用牌号、牌号表示方法、主要性能和用途见下表。1415合金钢的常用牌号、牌号表示方法、主要性能和用途16合金钢的常用牌号、牌号表示方法、主要性能和用途3.铸铁铸铁是一种铁碳合金，一般含碳量为2.0%~4.5%，并含有较多的硅、锰、硫、磷等元素。铸铁的力学性能不如钢，但具有良好的铸造性、减振性、耐磨性和切削加工性等，且生产容易，价格低廉，因此在工业生产中应用广泛。根据铸铁中碳的存在形式不同，铸铁可分为白口铸铁、灰口铸铁和麻口铸铁三类。其中，白口铸铁和麻口铸铁因其硬度高、脆性大，很少被应用，工业上所用的铸铁几乎都属于灰口铸铁。灰口铸铁的常用牌号、牌号表示方法、特点和应用见下表。1718灰口铸铁的常用牌号、牌号表示方法、特点和应用19灰口铸铁的常用牌号、牌号表示方法、特点和应用4.有色金属有色金属的产量和使用量虽不及黑色金属，但它具有密度小、导电性和导热性好、耐腐蚀等许多特殊的性能，因而成为现代工业中不可缺少的金属材料。最常用的有色金属为铜及铜合金、铝及铝合金。（1）铜及铜合金1）纯铜。纯铜外观呈紫红色，故又称紫铜。工业纯铜的牌号表示为“T+顺序号”

。顺序号越大，纯度越低。常用工业纯铜的牌号、特性与用途见下表。2021常用工业纯铜的牌号、特性与用途2）铜合金。铜合金有黄铜、青铜和白铜三类，黄铜是以锌为主加元素的铜合金，白铜是以镍为主加元素的铜合金，青铜是除黄铜和白铜以外的铜合金。常用的是黄铜和青铜。铜合金的常用牌号、牌号表示方法和应用见下表。2223铜合金的常用牌号、牌号表示方法和应用（2）铝及铝合金1）纯铝。工业纯铝的常用牌号、特性与用途见下表。24工业纯铝的常用牌号、特性与用途2）铝合金。常用的铝合金有防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金、锻铝合金、铸造铝合金等。铝合金的常用牌号和应用见下表。25铝合金的常用牌号和应用26铝合金的常用牌号和应用课题二钢的热处理27学习目标1.掌握钢的常用热处理工艺及其用途。2.能说明简单零件的热处理工艺过程。28课题引入如图所示为常见机械零件中的齿轮、圆柱销和连杆。在实际工作中，齿轮、连杆是主要的受力构件，需要兼具表面硬度和心部韧性，以保证良好的综合力学性能；圆柱销在工作中需经常装拆，要求具有较高的强度和硬度。为了获得这些综合力学性能，通常要对金属材料进行热处理。29常见机械零件a）齿轮b）圆柱销c）连杆钢的热处理是指通过钢在固态下加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需性能的工艺。它包括加热、保温和冷却三个阶段，其工艺曲线如图所示。通过热处理的方法，能使机械零件改变其内部组织，从而改变其力学性能，以满足性能要求。30热处理工艺曲线知识讲解31一、钢的退火工艺：将钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理方法。常用的退火方法：完全退火、球化退火和去应力退火。用途：完全退火主要用于中碳钢及低、中碳合金结构钢的铸件、锻件和焊接件等；球化退火主要用于碳素工具钢、合金工具钢等；去应力退火主要用于去除铸造、锻造、焊接及切削加工过程中的内应力。二、钢的正火工艺：将钢加热到适当温度，保温一定时间后，在空气中冷却的热处理方法。用途：对于低、中碳钢和低碳合金钢，正火后可以获得合适的硬度，改善切削加工性能；对于高碳钢，正火可以改善碳的存在形式，为球化退火做组织准备。32三、钢的淬火工艺：将钢加热到适当温度，保温一定时间后，快速冷却的热处理方法。用途：淬火是强化钢的最重要的热处理方法。33四、钢的回火工艺：将淬火后的钢加热到适当温度，保温一定时间后，再冷却到室温的热处理方法。钢淬火后一般很少直接使用，都要进行回火。回火有低温回火、中温回火和高温回火三种。生产中常把淬火和高温回火的复合热处理工艺称为调质。用途：低温回火主要用于各种工具和要求硬而耐磨的零件；中温回火主要用于弹性零件和热锻模具等；调质主要用于各种重要的结构零件。34五、钢的表面淬火表面淬火是表面热处理中最常用的方法。工艺：仅对钢的表层进行淬火的热处理方法。用途：主要用于中碳钢和中碳合金钢，以提高其表层的硬度和耐磨性。35六、钢的化学热处理工艺