工程材料3.ppt

1、第二部分工程材料,主讲:王立军,铁碳合金相图,1、材料的基本力学性能包含哪些内容？,包括材料的强度、硬度、塑性、韧性、耐磨性和对缺口的敏感性。,2、设计中，许用应力与材料强度有何关 系？如何确定设计中的许用应力？,对低碳钢、中碳钢、中碳合金钢、铝合金等材料的屈服极限s, 则许用应力= ，K为安全系数对塑性、韧性不好的硬、脆材料如铸铁，用材料的抗拉强度b,则许用应力= 。对疲劳形式损坏的零件，用材料的疲劳强度-1则= 通常 -1=0.5b（钢）， -1=0.4b（铸铁） -1=0.30.4b,3、简述低、中、高碳钢划分标准和各自性能,低碳钢Wc0.25%;中碳钢Wc=0.250.6%; 高碳钢W

2、c0.6% 低碳钢：高的塑性和韧性，有一定强度，硬度不高。 中碳钢：有较好的塑性、韧性，有较强的强度和硬度，综合力学性质好。 高碳钢：塑性、韧性不好，但有高的硬度和强度。,4、简述铁碳相图的应用,1、为选材提供成分依据 2、为制定热加工工艺（包括铸造、锻造、焊接、热处理）提供依据。 （祥见本书30页）,5、常用材料硬度测定法有哪三种？它们主要适应检验什么材料？,硬度测定法有布氏HB，洛氏HR，维氏HV，最常用。低中硬度的用布氏，高硬度的用洛氏，薄片材料或表层硬度和微小件硬度用维氏检验。,6、画表金属材料的分类：,7、材料选用的主要依据：,三大依据： 按使用性能选材， 按工艺要求选材， 按经济原

3、则选材。,补充,1、金属材料的主要性能有哪些？ 主要有：使用性能和工艺性能。 使用性能包括力学性能（强度、硬度、塑性等） 物理性能（熔点、导电性、导热性、热胀冷缩性，密度等） 化学性能（抵抗化学腐蚀和氧化的能力等） 工艺性表示加工的难易程度，包括铸造性、锻造（冲压）性、焊接性、热处理性。,2、金属材料有哪些试验方法？,有拉力试验，硬度试验，冲击试验，化学成分分析法，金相分析法，无损探伤法等。,3、晶体两大特性是什么？,a）有一定的熔点 b）原子呈有规律的排列，呈各向异性现象。,4、常见晶体三种结构类型是什么？,a）体心立方结构 b）面心立方结构 c）密排六方结构,5、常见的晶体缺陷有哪些？,a

4、）点缺陷 b）线缺陷 c）面缺陷,6、细化晶粒方法有哪些？,a）结晶时提高冷却速度 。 b）液态金属中加一些形成晶核的杂质粉 末。 c）结晶时应用机械振动、超声振动等手 段。,7、金属金相组织三种类型是什么？,8、铁碳合金相图中，几种基本组 织，各主要线段，各主要点的了解,（见28页、29页、30页）,9、什么是金属的化学分析法？,分析金属化学成分，最常用最准确的用各种化 学方法测量钢中含碳量、含锰量、含硫、磷等 方法。（见34页）,10、什么是金属材料火花鉴别法？,靠砂轮磨削金属产生的流线、节点、苞花、 爆花、尾花和色泽等来鉴别钢铁牌号，适 于现场初步判断。,11、什么是金相分析？,a）包括

5、材料缺陷低倍检验，即用肉眼或低倍 放大镜观察铸件疏松、缩孔、砂眼、白点 偏析等。 b）断口分析。用肉眼或光学显微镜、电子显 微镜观察断口组织及其缺陷。 c）显微组织检验。通过对金相的试验用1000 倍放大进行金相组织检验，适于热处理后 渗层，焊缝，及腐蚀层检验。进一步放大 可检晶粒尺寸、晶界缺陷、金相组织成分, 测量大多用电子显微镜。,12、简述碳钢合金钢牌号、性质和应用,b）碳素工具钢 T7、T7A，淬火+低温回火，韧性较高、耐冲击、硬 度较高做凿子、打铁锤子、模及木工工具 T8、T8A，有好韧性和硬度做冲头、剪刀、木工工具 T10、T10A硬度很高，有脆性、但刃口有少许韧性做 切削速度不高

6、刀具工具如刨刀、冲模、丝锥、板牙、 锯条及卡尺。 T12、T12A、硬度高，不受冲击的工具，如钻头、丝 锥、锉刀、刮刀。 c）合金结构钢 d）低合金结构钢 e）合金渗碳钢 f）合金调质钢 g）合金弹簧钢 h）滚珠轴承钢 i）合金工具钢 j）其它合金钢,13、简述铸铁牌号、性质和用途,a）灰铸铁HT b）球墨铸铁QT c）可锻铸铁KT d）蠕墨铸铁 e）合金铸铁,14、有色金属的牌号、性质、用途,其它工程材料,1、常用材料有哪三大类？ 金属材料（金属键结合原子） 高分子材料（原子已共价键和 分子键结合） 陶瓷材料（离子键）,2、高分子材料主要分哪几类？,工程塑性和橡胶材料 3、工程塑性通常有哪些

7、特性和用途？ 有较高机械强度、耐高温、耐腐蚀 性（和一般塑性比）。 可代替金属 做某些机械零件。,4、工程塑性分类及其主要特性有哪些？,a）聚酰胺尼龙 尼龙6，尼龙66，尼龙1010，数字是高分子链节中 碳原子数。 有较高韧性、强度、低的摩擦系数，自润滑、耐磨。 应用：齿轮、轴承、导轨 芳香尼龙：耐磨、耐热、耐辐射、绝缘性好。 应用：绝缘材料、宇宙服、耐磨零件 b）聚甲醛 高强度、耐疲劳、自润滑、耐腐蚀、绝缘性好、价 格低、易燃、易老化。 应用：做机器零件，特适宜不用油的齿轮、轴承。,c）聚碳酸酯 耐冲击，耐低温（-100-130）绝缘性好，但易腐 蚀，有透明性，做防弹玻璃，灯罩、安全帽、机械

8、零件 d）ABC塑性 高弹性、韧性，耐冲击，耐油、耐蚀，绝缘性好。不耐 高温和低温、做方向盘、仪表盘、窗框、隔音板、齿轮、叶轮、手柄等。 e）聚四氟乙烯（塑料王） 化学稳定性好，耐蚀、耐寒、耐热、（-195250） 自润滑、吸湿性小，绝缘性好 以上是热塑性塑料，下面是热固性塑料 f）酚醛塑料（电木） 适于做电器开关，电器外壳等电绝缘产品，也做齿轮、凸轮、齿轮皮带轮、但不耐冲击，晒了成黑色。 g）环氧塑料 做模具、量具绝缘器件。,5、简述工程塑料加工工艺路线,6、塑性的优点和使用之间有什么关系？,a）廉价性: 做外壳、手柄、手轮、支架、 底座、盖板等大件用来降低产品成本。 b）自润滑性 : 做导

9、轨 轴承 活塞环， 齿轮等。 c）高耐蚀性 : 做化工器皿 d）轻质 : 做汽车、飞机、零件，减轻 重量 e）绝缘性 : 做电器零件,7、什么是陶瓷材料，有哪些特点？,陶瓷是无机非金属材料，由粉末压成型再由高 温烧结而成，是多晶材料，性质是高硬度、高 耐温，抗氧化性、耐蚀，脆性大，热胀性小， 无塑性，韧性低，不同陶瓷还有各不相同特性。,8、简述陶瓷的主要品种。,氧化铝陶瓷可作内燃机火花塞，火箭导流罩，化工泵密封环，坩锅，热电偶套管，刀具，拉丝模等。 氮化硅陶瓷轴承、其它同氧化铝制品。 碳化硅火箭喷嘴，铸造用浇道口，炉管，气轮机叶片、高温轴承等。 氮化硼玻璃制品模具，高温绝缘材料，其它同氧化铝制

10、品。 金属陶瓷轴承、齿轮、凸轮、刀具、衬套、冷拔板、冷冲模。,9、陶瓷材料加工方法,10、简述光纤种类和用途,11、什么是纳米材料？有什么主要特性？,纳米是1/1000微米，1nm=1/1000m。 当物质由微颗粒达到纳米级（0.1100m） 后经收集压制成块状成纳米材料，性能异于 常规，有活性表现在抗菌，防污、耐磨、高 强度，在电、声、光、磁方面有特点可制晶 体管、导线、芯片，电磁屏蔽材料，手机高 保真，高清晰、高抗干涉，抗辐射，做防弹 衣、宇宙服等。,热处理1、什么是钢的热处理？,将钢在固态下加热到预定温度，保温一段时间，然后以一定冷却速度冷却，以此来改变钢的内 部组织，提高钢的性能，这种

11、工艺称钢的热处 理工艺。,2、钢的整体热处理工艺有哪些？其目的是什么？,a）退火：将钢加热到适当温度，保温，然后缓慢冷却，可以完全退火、不完全退火、去应力退火、等温退火。 目的：细化晶粒，降低硬度，改善切削，去除内应力，减小变形等。 b）正火 将钢加热到一定温度，保温、在静止空气中冷却。 目的：消除过共析钢中网状渗碳体，对低碳钢有退火功能，但时间短。,c）淬火： 加热Ac1或Ac3以上某温度，保温，然后以快的 冷却速度冷却以获得马氏体组织（少数获下贝 氏体组织） 目的：提高材料的硬度和刚度。 d）回火 钢在淬火后，再加热Ac1以下某温度、保温、 然后冷却。分低温回火（加热250）中温回 火（加热250500）高温回火（加热400600）调质处理。 目的 低温回火 消除内应力提高韧性 中温回火 提高弹性极限 高温回火 获得综合力学性质,3、什么是钢的表面淬火？有几种形式？,将钢表面快速加热到奥氏体区，在心部来改变组织情况下迅速冷却，使表层获得马氏体组织，硬度高、耐磨，而心部性质不变。称表面淬火。 分火焰淬火氧、乙炔火焰加热和感应加热淬火感应圈通电热效