機械工程材料(2012)

1、（率余）工業(yè)為機械工程材料概_&材料的重要性:機械工程材料和機械產(chǎn)品的關(guān)系，是一個雙螺旋的 關(guān)系，呈“攀比”式的上升。產(chǎn)品性能的提升對材料技 術(shù)提出來日新月異的要求，反之材料技術(shù)領(lǐng)域的不斷突i 破，又成為一代又一代新產(chǎn)品誕生的催化劑。工業(yè)界有 紅一代材料，一代產(chǎn)品”的說法，足見材料技術(shù)的發(fā)展 對工業(yè)技術(shù)的進步的重要性。有例為證:&航空技術(shù)飛機材料的選擇根據(jù)飛機設(shè)計思想和材料技術(shù)進步的發(fā)展，有五個各具特色的發(fā)展階段：第一階段:(19031919)木材和布料為主第二階段:(19201949)鋁合金和鋼材為主第三階段:(19501969)開始使用鈦合金第四階段:(197020世紀末)開始使用復(fù)合材料

2、第五階段:(21世紀)復(fù)合材料為主材料技術(shù)進步的困難俗話說“千金易得，好鋼難求”，足見材料技術(shù)進步的難度。好的材料需要材料學(xué) 家通過細致的計算和大量的實驗，才能得到最佳的合金比例，而且獲得合金比例只是完 成第一步，而最后煉出來的材料能否達到合金的本征特性，還需要復(fù)雜的冶煉工藝來支 持。 肴初為證：鈦合金超合金PlJi復(fù)合材料超高強度鋼I三i=i、J超高強度鋼一般用于航空發(fā)動機主軸，起落架、著陸鉤等等。美國上世紀60年代成 功研制300M高強度鋼，但是它的升級產(chǎn)品AerMet100是直到上世紀90年代才得以突破, 升級一代材料產(chǎn)品用了30年，足見材料技術(shù)進步之困難。按領(lǐng)域分類金屬材料 非金屬材料

3、 復(fù)合材料廠機械工程材料 建筑工程材料 能源工程材料 信息工程材料 生物工程材料金屬材料分類黑色金屬一鋼鑄鐵有色金屬指除鐵、鋸、猛以外的金屬及其合金 如銅、鋁、鎂等(特種金屬-包括結(jié)構(gòu)金屬和功能金屬 如隱身材料、超導(dǎo)材料、金屬材料的性能使用性能-工藝性能力學(xué)性能物理性能化學(xué)性能金屬的工藝性能1.強度在外力作用下抵扌幾變形和破壞的最大能力?？煞譃椋嚎估瓘姸取⒖箯潖姸?、抗壓強度2硬度：抵抗其他更硬物體壓入表面的最大能力。常 用的標準有布氏硬度和洛氏硬度。還有維氏 硬度、肖氏硬度、顯微硬度以及里氏硬度。3塑性一在外力作用下產(chǎn)生永久變形而不被破壞的最 大能力。通常用延伸率和斷面收縮率來表示4韌性一在沖

4、擊載荷作用下抵抗破壞的能力。表現(xiàn)為 材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能 力。與脆性相反。可切削性一 用切削工具對金屬材料進行切削加工的難易程度。 它與金屬材料的化學(xué)成分、力學(xué)性能、導(dǎo)熱 性及加工硬化程度等諸多因素有關(guān)。通常是用硬度和韌性作切 削加工性好壞的大致判斷。一般講，金屬材料的硬度愈高愈普 切削，碩度雖不高，但韌性大，切削也較困難。/2.可鍛性 在壓力加工過程中成型而不產(chǎn)生裂紋的難易程度。 它包括金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下能夠進行錘鍛、軋制、 拉伸、擠壓等加工。可鍛性的好壞主要與金屬的化學(xué)成分有關(guān)。法蘭鍛造金屬的工藝性3）可鑄性 熔化澆鑄成為鑄件的難易程度 O鑄造性主要包括流動性、收縮性和偏

5、析。流動性是指液態(tài)金屬充滿鑄模的能 力。收縮性是指鑄件凝固時,體積收縮的程度。偏析是指金屬 在冷卻凝固過程中，因結(jié)晶先后差異而造成金屬內(nèi)部化學(xué)成分 和組織的不均勻性。14何焊性指金屬材料對焊接加工的適應(yīng)性能。主要是指在 一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難 易程度。它包括兩個方面的內(nèi)容：一是結(jié)合性能,即在一定 的焊接工藝條件下，一定的金屬形成焊接缺陷的敏感性，二用性能,即在一定的焊接工藝條件下，一定的金屬焊接接頭對使 用要求的適用性。金屬的工藝性能5.熱處理性一熱處理是對固態(tài)金屬或合金采用適當(dāng)方式加熱、 保溫和冷卻，以獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)與性能的加工方法。熱處理性能的好壞體現(xiàn)了材料通過熱

6、處理工藝獲得 所需組織結(jié)構(gòu)與性能的難易程度。主要包括退火、淬火、正火、 回火、調(diào)質(zhì)、化學(xué)熱處理、固溶處理、沉淀硬化和時效處理筲。高頻局部熱處理1. 鋼2. 鋼3. 鑄的分類 的編號 鐵鋼的分類1.按化學(xué)成分分2按用途分3.按冶金質(zhì)量分碳素鋼合金鋼按化學(xué)成分分:廠低碳鋼：WO. 25%C中碳鋼：（0.250.6） %C咼碳鋼：0. 6%C廠低合金鋼：合金元素總量W5%中合金鋼：合金元素總量（510） %高合金鋼：合金元素總量10%按用途分:結(jié)構(gòu)鋼：用來制造工程結(jié)構(gòu)和機器零件。工具鋼：用來制造工具、刀具和模具等。特殊性能鋼：如不銹鋼、耐熱鋼等。按冶金質(zhì)量分：普通質(zhì)量鋼:優(yōu)質(zhì)鋼:Ws, 高級優(yōu)質(zhì)鋼:

7、Ws, pWO. 05%pWO. 04%Ws, pWO. 03%1 .普通碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號由代表屈服點的拼音首字母“Q”、屈 服點數(shù)值、質(zhì)量等級符號和脫氧方法四部分組成。 質(zhì)量等級分為A、B、C、D、E五個級別。脫氧方法有四種分別用F、b、Z、TZ表示沸 騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼。(Q235AF )(碳素結(jié)構(gòu)鋼一般以熱軋空冷狀態(tài)供應(yīng)，主要用來制 造各種型材、薄板、沖壓件或焊接結(jié)構(gòu)件以及 些力學(xué)性能要求不高的機器零件。:2優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字表示，代表平均含碳量的 萬分數(shù)。如果含猛量較高時須在數(shù)字后面表出Mn元 素，如45Mno08、10、15、20、25 . 45 . 6

8、0 . 85其中08、10、15、20、25等牌號屬于低碳鋼, 常用來制造螺釘、螺母、墊圈、小軸等。30、35、（ 40、45、50、55等牌號屬于中碳鋼。常用來制造軸、 絲杠、齒輪、連桿、套筒、鍵、重要螺釘和螺母等。 60、65、70、75等牌號屬于高碳鋼。，常用來制造 小彈簧、發(fā)條、鋼絲繩、軋轆等。3 ?碳素工具鋼T7X T8X T9、T10v T1K T12x T13A牌號用訂+數(shù)字”表示，其中“T”為碳的漢 千分數(shù) -“A”,上述各牌號鋼淬火后硬度相近，但隨含碳量增加. 鋼的耐磨性增加，韌性降低。因此T7、T8適宜制作承受 一定沖擊的工具，如鎚工鑒壬等。T9、T10、T11適宜制 作沖

9、擊較小而硬度、耐磨禪曇求較高的少終確;鏈頭等 T12、T13則適宜制作耐磨而不承受沖擊的鋰方：舌切等羊壽鋼的號鑄鋼I一般工程用鑄造碳鋼的標準(GE5676-85) 將鑄造碳鋼按照室溫下的機械性能分為5個牌 號，即ZG200-400、 ZG230-450、 ZG270-500、 ZG310-570和ZG340-640。屈服強度310Mpa,抗拉強度570Mpao合金鋼的 牌號、性育皂和用途為了提高鋼的力學(xué)性能、工藝性能和某 些特殊性能，在冶煉中有目的地加入一些合 金元寒 這種右岡祿為合金鋼。生產(chǎn)中常用的 合金元素有鎰、硅、僭、銀、鉗、鉤、機、 鈦等。通過合金化，大大提高了材料的性能, 因此，合金

10、鋼在制造機器零件、工具、模具 及特殊性能工件方面，得到了廣泛的應(yīng)用。1低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼16Mn 15MnVN 14MnTi該類鋼具有高的強度、韌性和屈強比；良好 的焊接性能和冷熱加工性能及一定的抗腐蝕 能力。屬低碳的建筑和工程結(jié)構(gòu)用鋼，主要 用于制造高壓容器、船舶、車輛、鍋爐、橋 梁、管道等。2合金滲碳鋼20Cr 20CrMnTi8Cr2Ni此類鋼經(jīng)滲碳淬火后，應(yīng)具有表面耐磨、 而心部抗沖擊的特點。主要用于制造承受強 烈沖擊、摩擦和磨損的重要機械零件，如變 速齒輪、曲軸、凸輪軸等。3合金調(diào)質(zhì)鋼40Cr 40MnB 35CrMo40CrNiMo此類鋼經(jīng)熱處理后具有咼的強度和良好 的塑性、沖擊韌

11、度，即良好的綜合力學(xué)性能。 廣泛用于制造汽車、拖拉機、機床和其他機 器上的各種重要零件，如齒輪、軸類零件、 連桿、高強度螺栓等。合金鋼的 牌號、性育皂和用途4合金彈簧鋼60Si2Mn50CrV65Mn此類鋼具有咼的彈性極限和屈強比，咼的 疲勞極限，足夠的塑性和沖擊韌性。屬專用 結(jié)構(gòu)鋼，主要用于制造各種彈簧和彈性元件。5滾動軸承鋼GCrl5 GCrl5SiMn GSiMnMoV此類鋼具有高的接觸疲勞強度、高的硬度 和耐磨性及足夠的韌性和淬透性。屬專用結(jié) 構(gòu)鋼，主要用來制造滾動軸承的滾動體、內(nèi) 外套圈等。6合金工具鋼9SiCrwl8Cr4V Crl2此類鋼具有高的硬度、耐磨性、熱硬性, 足夠的塑性

12、、韌度和強度。用于制造各種辺 具、量具、模具等加工和測量工具。7特殊性能鋼不銹鋼 耐熱鋼 耐磨鋼此類鋼具有某些特殊的物理、化學(xué)和力學(xué) 性能，因而能在特殊的工作環(huán)境和工作條件 下使用。如熱處理電爐中的爐底板,各種丕 銹鋼閥門等。碳在鑄鐵中是以石墨的形式存在 的，按照石墨在鑄鐵中的存在狀態(tài)將 鑄鐵劃分為以下四種。灰口鑄鐵（片狀石墨）球墨鑄鐵（球狀石墨）蠕墨鑄鐵（蠕蟲狀石墨）可鍛鑄鐵（團絮狀石墨）鑄鐵牌號、性能和用途灰口鑄鐵HT100、HT150 . HT350 抗拉強度(MPa)灰口鑄鐵抗拉強度、 塑性、韌性較低，但抗壓 強度、硬度、耐磨性好， 并具有鑄鐵的其它優(yōu)良性 能，因此廣泛應(yīng)用于機床 床身、箱體、底座、手輪等。鑄鐵編號、性能和用途球墨鑄鐵”抗拉強度（MPa）QT6003延伸率（）球墨鑄鐵通過熱