機(jī)械工程材料基礎(chǔ)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1 機(jī)械工程材料基礎(chǔ)機(jī)械工程材料基礎(chǔ) 材料是人類用來制作各種產(chǎn)品的物質(zhì)。機(jī)械工程材料是人類用來制作各種產(chǎn)品的物質(zhì)。機(jī)械工程 中使用的材料常按化學(xué)組成分為金屬材料、高分子材中使用的材料常按化學(xué)組成分為金屬材料、高分子材 料、陶瓷材料三大類。料、陶瓷材料三大類。 目前在機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用最廣的仍是金屬材料，因目前在機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用最廣的仍是金屬材料，因 為金屬材料來源豐富，而且具有優(yōu)良的力學(xué)性能、物為金屬材料來源豐富，而且具有優(yōu)良的力學(xué)性能、物 理性能、化學(xué)性能和工藝性能。理性能、化學(xué)性能和工藝性能。 金屬材料的特性金屬材料的特性有有：強(qiáng)度較高、塑性較好、導(dǎo)電強(qiáng)度較高、塑性較好、導(dǎo)電 性高、導(dǎo)熱性

2、好、有金屬光澤性高、導(dǎo)熱性好、有金屬光澤等。等。 第1頁/共80頁 高分子和陶瓷材料的某些力學(xué)性能不如金屬，高分子和陶瓷材料的某些力學(xué)性能不如金屬， 但具有金屬材料不具備的某些特性，如耐腐蝕、電但具有金屬材料不具備的某些特性，如耐腐蝕、電 絕緣、隔音、減震、耐高溫、質(zhì)輕、來源豐富、價絕緣、隔音、減震、耐高溫、質(zhì)輕、來源豐富、價 廉、成形加工容易等優(yōu)點，近年發(fā)展較快。廉、成形加工容易等優(yōu)點，近年發(fā)展較快。 材料性能的決定因素：材料性能的決定因素：化學(xué)成分、內(nèi)部組織和化學(xué)成分、內(nèi)部組織和 狀態(tài)狀態(tài)。其中。其中“化學(xué)化學(xué)成分成分”是是改變性能的改變性能的基礎(chǔ)基礎(chǔ)，“處處 理理”是是改變性能的改變性能

3、的手段手段，“組織組織”是是性能變化的性能變化的根根 據(jù)。據(jù)。 第2頁/共80頁 為了合理地使用和加工金屬材料，必須了解其使為了合理地使用和加工金屬材料，必須了解其使 用性能和工藝性能。用性能和工藝性能。 第1節(jié) 工程材料的性能 使用性能：使用性能：指各個零件或構(gòu)件在正常工作時金屬指各個零件或構(gòu)件在正常工作時金屬 材料應(yīng)具備的性能，它決定了金屬材料的應(yīng)用范圍、材料應(yīng)具備的性能，它決定了金屬材料的應(yīng)用范圍、 使用的可靠性和壽命。包括力學(xué)性能、物理性能、化使用的可靠性和壽命。包括力學(xué)性能、物理性能、化 學(xué)性能。學(xué)性能。 工藝性能：工藝性能：指金屬材料在冷、熱加工過程中應(yīng)具指金屬材料在冷、熱加工過程

4、中應(yīng)具 備的性能，它決定了金屬材料的加工方法。包括鑄造備的性能，它決定了金屬材料的加工方法。包括鑄造 性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能和熱處理性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能和熱處理 性能。性能。 1.1.1 金屬材料的性能金屬材料的性能 第3頁/共80頁 金屬材料的剛度、強(qiáng)度、彈性、塑性是通過拉伸金屬材料的剛度、強(qiáng)度、彈性、塑性是通過拉伸 實驗來測定的，標(biāo)準(zhǔn)試樣如圖實驗來測定的，標(biāo)準(zhǔn)試樣如圖1-11-1所示，把試樣安裝在所示，把試樣安裝在 拉伸試驗機(jī)上，并對試樣施加一個緩慢增加的軸向拉拉伸試驗機(jī)上，并對試樣施加一個緩慢增加的軸向拉 力，試樣產(chǎn)生變形，直至斷裂。力，試樣產(chǎn)生變形，直

5、至斷裂。 力學(xué)性能（機(jī)械性能）：力學(xué)性能（機(jī)械性能）：指金屬材料具有的抵抗一定指金屬材料具有的抵抗一定 外力作用而不被破壞的性能。金屬材料的力學(xué)性能主要有：外力作用而不被破壞的性能。金屬材料的力學(xué)性能主要有： 剛度、強(qiáng)度、彈性、塑性、硬度、沖擊韌度、斷裂韌度和剛度、強(qiáng)度、彈性、塑性、硬度、沖擊韌度、斷裂韌度和 疲勞強(qiáng)度等。疲勞強(qiáng)度等。 1.1.1.1 金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能 圖圖1-1 圓形拉伸試樣圓形拉伸試樣 第4頁/共80頁 低碳鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線 拉伸試樣拉伸試樣 拉伸試驗機(jī)拉伸試驗機(jī) 應(yīng)力應(yīng)力 = P/F0 應(yīng)變應(yīng)變 = (l-l0)/l0 第5頁/共80頁 拉伸曲線：拉

6、伸曲線：以低碳鋼為例，其拉伸曲線如圖以低碳鋼為例，其拉伸曲線如圖1-21-2所示，所示， 負(fù)荷為縱坐標(biāo)，絕對伸長量為橫坐標(biāo)。負(fù)荷為縱坐標(biāo)，絕對伸長量為橫坐標(biāo)。 0 k b s e P P Pb s e P l 圖圖1-2 低碳鋼拉伸曲線低碳鋼拉伸曲線 1.1.強(qiáng)度強(qiáng)度 拉伸曲線拉伸曲線oeoe段是直線，段是直線， 金屬材料處在彈性變形階金屬材料處在彈性變形階 段，應(yīng)力與應(yīng)變成正比例段，應(yīng)力與應(yīng)變成正比例 關(guān)系，服從虎克定律，其關(guān)系，服從虎克定律，其 比值稱彈性模量，是衡量比值稱彈性模量，是衡量 材料抵抗彈性變形能力的材料抵抗彈性變形能力的 指標(biāo)。指標(biāo)。 1 1）彈性極限）彈性極限。 金屬材料產(chǎn)

7、生完全彈性變形時所能承受的金屬材料產(chǎn)生完全彈性變形時所能承受的 最大應(yīng)力值，單位最大應(yīng)力值，單位MPaMPa 。即。即 0 A P e e e P試樣發(fā)生完全彈性變形的最大載荷（試樣發(fā)生完全彈性變形的最大載荷（N）；）； 0 A 試樣的原始橫截面積（試樣的原始橫截面積（mm2 ）。）。 式中式中 第6頁/共80頁 2 2）抗拉強(qiáng)度。）抗拉強(qiáng)度。 當(dāng)負(fù)荷繼續(xù)增加超過當(dāng)負(fù)荷繼續(xù)增加超過s s點后，變形量隨著點后，變形量隨著 負(fù)荷的增加而急劇增加，當(dāng)負(fù)荷超過負(fù)荷的增加而急劇增加，當(dāng)負(fù)荷超過b b點，變形集中在試點，變形集中在試 樣的某一部位上，試樣在該部位出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，拉伸變形樣的某一部位上，試樣在

8、該部位出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，拉伸變形 集中在縮頸處。繼續(xù)施加負(fù)荷，試樣在集中在縮頸處。繼續(xù)施加負(fù)荷，試樣在k k點斷裂。材料斷點斷裂。材料斷 裂前所承受的最大應(yīng)力，即為抗拉強(qiáng)度（強(qiáng)度極限），它裂前所承受的最大應(yīng)力，即為抗拉強(qiáng)度（強(qiáng)度極限），它 也是試樣能夠保持均勻塑性變形的最大應(yīng)力也是試樣能夠保持均勻塑性變形的最大應(yīng)力 。 b 0 A P b b b P 試樣被拉斷前所承受的最大載荷（試樣被拉斷前所承受的最大載荷（N）；）； 0 A 試樣的原始橫截面積（試樣的原始橫截面積（mm2 ）。）。 式中式中 第7頁/共80頁 3 3）屈服點）屈服點 。 開始產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的應(yīng)力稱為屈服點，開始產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的

9、應(yīng)力稱為屈服點， 其含義指在外力作用下開始產(chǎn)生明顯塑性變形的最小應(yīng)力，其含義指在外力作用下開始產(chǎn)生明顯塑性變形的最小應(yīng)力， 也即材料抵抗微量塑性變形的能力。也即材料抵抗微量塑性變形的能力。 s 0 A P s s 條件屈服極限：條件屈服極限：有些塑性較低的材料沒有明顯的屈服有些塑性較低的材料沒有明顯的屈服 點，難于確定產(chǎn)生塑性變形的最小應(yīng)力。故規(guī)定當(dāng)試樣產(chǎn)點，難于確定產(chǎn)生塑性變形的最小應(yīng)力。故規(guī)定當(dāng)試樣產(chǎn) 生生0.2%0.2%的塑性變形時所對應(yīng)的應(yīng)力作為材料開始產(chǎn)生明顯的塑性變形時所對應(yīng)的應(yīng)力作為材料開始產(chǎn)生明顯 塑性變形時的屈服強(qiáng)度，稱為條件屈服極限塑性變形時的屈服強(qiáng)度，稱為條件屈服極限 。

10、 2 . 0 零件設(shè)計時對塑性材料采用屈服強(qiáng)度；脆性材料采零件設(shè)計時對塑性材料采用屈服強(qiáng)度；脆性材料采 用抗拉強(qiáng)度。用抗拉強(qiáng)度。 s P 試樣發(fā)生屈服時的載荷（試樣發(fā)生屈服時的載荷（N）；）； 0 A 試樣的原始橫截面積（試樣的原始橫截面積（mm2 ）。）。 式中式中 第8頁/共80頁 2.2.塑性塑性 塑性塑性指金屬材料在靜載荷作用時，在斷裂前產(chǎn)生塑性指金屬材料在靜載荷作用時，在斷裂前產(chǎn)生塑性 變形的能力，反映材料塑性的力學(xué)性能指標(biāo)有延伸率變形的能力，反映材料塑性的力學(xué)性能指標(biāo)有延伸率 和和 斷面收縮率斷面收縮率 。 1 1）延伸率。）延伸率。 指試樣拉斷后其標(biāo)距長度的相對伸長值。即指試樣拉

11、斷后其標(biāo)距長度的相對伸長值。即 %100 0 0 l llk 2 2）斷面收縮率。）斷面收縮率。 指試樣拉斷后縮頸處橫截面積的最大指試樣拉斷后縮頸處橫截面積的最大 相對收縮值。相對收縮值。 %100 0 0 A AA k k l試樣斷裂后的標(biāo)距長度；試樣斷裂后的標(biāo)距長度； 0 l 試樣的原始標(biāo)距長度；試樣的原始標(biāo)距長度； 式中式中 k A試樣斷裂出的最小橫截面積；試樣斷裂出的最小橫截面積； 0 A 試樣的原始橫截面積；試樣的原始橫截面積； 式中式中 第9頁/共80頁 3.硬度 硬度指金屬材料抵抗外物壓入其表面的能力，也是衡量金屬材料軟硬程度的一種力學(xué)性能指標(biāo)。工程上常用的有布氏硬度、洛氏硬度和

12、維氏硬度。 1 1）布氏硬度）布氏硬度HBS(HBW)HBS(HBW)。 布氏硬度是在布氏硬度計上進(jìn)行布氏硬度是在布氏硬度計上進(jìn)行 測量的，用一定直徑的鋼球或硬質(zhì)合金球為壓頭，以相應(yīng)測量的，用一定直徑的鋼球或硬質(zhì)合金球為壓頭，以相應(yīng) 的實驗力壓入試樣表面，保持規(guī)定的時間后，卸除實驗力，的實驗力壓入試樣表面，保持規(guī)定的時間后，卸除實驗力， 在試樣表面形成壓痕，以壓痕球形表面所承受的平均負(fù)荷在試樣表面形成壓痕，以壓痕球形表面所承受的平均負(fù)荷 作為布氏硬度值，如圖作為布氏硬度值，如圖1-31-3示。示。 22 2 HBS(HBW) dDDD F 圖圖1-3 布氏硬度實驗原理圖布氏硬度實驗原理圖 F

13、實驗力（實驗力（kgf）；）； D 球體直徑（球體直徑（mm）；）； d 壓痕平均直徑（壓痕平均直徑（mm）。）。 式中式中 第10頁/共80頁 布氏硬度計布氏硬度計 第11頁/共80頁 在做布氏試驗時，只需測量出在做布氏試驗時，只需測量出d值即可從有關(guān)表格上值即可從有關(guān)表格上 查出相應(yīng)的布氏硬度值。壓頭為鋼球時，為查出相應(yīng)的布氏硬度值。壓頭為鋼球時，為HBSHBS，適用于，適用于 布氏硬度布氏硬度450450以下的材料；壓頭為硬質(zhì)合金球時，為以下的材料；壓頭為硬質(zhì)合金球時，為HBWHBW， 適用于布氏硬度適用于布氏硬度650650以下的材料。以下的材料。優(yōu)點：測量結(jié)果準(zhǔn)確，優(yōu)點：測量結(jié)果準(zhǔn)確

14、， 缺點：壓痕大，不適合成品檢驗缺點：壓痕大，不適合成品檢驗。 2 2）洛氏硬度）洛氏硬度。 洛氏硬度是用壓頭壓入的壓痕深度作為測洛氏硬度是用壓頭壓入的壓痕深度作為測 量硬度值的依據(jù)?？梢灾苯訌穆迨嫌捕扔嫷谋肀P上讀出，量硬度值的依據(jù)?？梢灾苯訌穆迨嫌捕扔嫷谋肀P上讀出， 它是一個相對值，它是一個相對值，人們規(guī)定每人們規(guī)定每0.002mm0.002mm壓痕深度為一個洛氏壓痕深度為一個洛氏 硬度單位。洛氏硬度用硬度單位。洛氏硬度用HRAHRA、HRBHRB和和HRCHRC來表示來表示。HRCHRC采用采用頂頂 角為角為120120的金剛石的金剛石圓圓錐體錐體為壓頭，施加為壓頭，施加150kgf150

15、kgf的外力，主的外力，主 要用于淬火鋼等較硬材料的測定，常用硬度值為要用于淬火鋼等較硬材料的測定，常用硬度值為20-67HRC20-67HRC； HRAHRA采用外加載荷為采用外加載荷為60kgf60kgf，用于測量高硬度薄層，常用硬，用于測量高硬度薄層，常用硬 度值為度值為70-85HRA70-85HRA；HRBHRB采用直徑采用直徑1.588mm1.588mm的鋼球，的鋼球，100kgf100kgf的的 外加載荷，用于硬度較低的材料，常用硬度值為外加載荷，用于硬度較低的材料，常用硬度值為25-100HRB25-100HRB。 優(yōu)點：測量迅速簡便，壓痕小，可在成品零件上檢測優(yōu)點：測量迅速簡

16、便，壓痕小，可在成品零件上檢測 。 第12頁/共80頁 h1-h0 洛氏硬度測試示意圖 洛氏硬度計洛氏硬度計 鋼球壓頭與鋼球壓頭與 金剛石壓頭金剛石壓頭 洛氏硬度壓痕洛氏硬度壓痕 第13頁/共80頁 3 3）維氏硬度）維氏硬度HVHV。 測試的基本原理與布氏硬度相同，但測試的基本原理與布氏硬度相同，但 壓頭采用錐面夾角壓頭采用錐面夾角136136的金剛石正四棱錐體，維氏硬度的金剛石正四棱錐體，維氏硬度 試驗所用載荷小，壓痕深度淺，適用于測量零件薄的表試驗所用載荷小，壓痕深度淺，適用于測量零件薄的表 面硬化層的硬度。試驗載荷可任意選擇，故可測硬度范面硬化層的硬度。試驗載荷可任意選擇，故可測硬度范

17、 圍寬，工作效率較低。圍寬，工作效率較低。 4. 疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度 1 1）交變應(yīng)力（周期性應(yīng)力）交變應(yīng)力（周期性應(yīng)力）。 應(yīng)力的大小、方向周應(yīng)力的大小、方向周 期性變化。有對稱周期性應(yīng)力期性變化。有對稱周期性應(yīng)力和非對稱周期性應(yīng)力。和非對稱周期性應(yīng)力。 2）疲勞）疲勞。 構(gòu)件在低于屈服強(qiáng)度的交變應(yīng)力作用下，構(gòu)件在低于屈服強(qiáng)度的交變應(yīng)力作用下， 經(jīng)過較長時間工作而發(fā)生突然斷裂，而無明顯的塑性經(jīng)過較長時間工作而發(fā)生突然斷裂，而無明顯的塑性 變形的現(xiàn)象變形的現(xiàn)象。 第14頁/共80頁 維氏硬度計維氏硬度計維氏硬度試驗原理維氏硬度試驗原理維氏硬度壓維氏硬度壓 痕痕 第15頁/共80頁 3）疲勞曲線）

18、疲勞曲線。 反映承受的交變應(yīng)力與斷裂前的應(yīng)力周期反映承受的交變應(yīng)力與斷裂前的應(yīng)力周期 次數(shù)間的關(guān)系曲線，如圖次數(shù)間的關(guān)系曲線，如圖1-4所示。所示。 圖圖1-4 疲勞曲線疲勞曲線 4 4）疲勞極限。）疲勞極限。 由圖由圖1-41-4可見，可見， 應(yīng)力愈高，循環(huán)次數(shù)愈少，反之應(yīng)力愈高，循環(huán)次數(shù)愈少，反之 亦然。亦然。 當(dāng)應(yīng)力低到一定值時，當(dāng)應(yīng)力低到一定值時， 循環(huán)次數(shù)無窮大，表示材料可經(jīng)循環(huán)次數(shù)無窮大，表示材料可經(jīng) 無限次應(yīng)力循環(huán)而不失效；此應(yīng)無限次應(yīng)力循環(huán)而不失效；此應(yīng) 力即為疲勞強(qiáng)度（疲勞極限）。力即為疲勞強(qiáng)度（疲勞極限）。 對稱彎曲疲勞極限用對稱彎曲疲勞極限用 表示表示 ； 無限次當(dāng)然不是

19、數(shù)學(xué)上的無窮大，無限次當(dāng)然不是數(shù)學(xué)上的無窮大， 只是一個很大的數(shù)而已，對于鋼只是一個很大的數(shù)而已，對于鋼 鐵材料為鐵材料為10107 7，有色金屬材料為，有色金屬材料為 10108 8 。 1 第16頁/共80頁 5. 沖擊韌度沖擊韌度 指金屬材料抵抗沖擊負(fù)荷的能力，可用擺錘沖擊試驗指金屬材料抵抗沖擊負(fù)荷的能力，可用擺錘沖擊試驗 機(jī)來測定金屬材料的沖擊值。沖擊韌度值可用下式計算。機(jī)來測定金屬材料的沖擊值。沖擊韌度值可用下式計算。 F GhGH F Ak k k 沖擊韌度（沖擊韌度（J/cm2 ） ； k A 沖擊吸收功（沖擊吸收功（J）；）； G 擺錘重量（擺錘重量（N）；）； H 擺錘抬升高

20、度（擺錘抬升高度（m）；）； h擺錘沖擊后的高度（擺錘沖擊后的高度（m）； F 試樣缺口底部處橫截面積（試樣缺口底部處橫截面積（cm2 ）。）。 式中式中 第17頁/共80頁 l指標(biāo)為沖擊 韌性值ak( 通過沖擊實 驗測得)。 第18頁/共80頁 建造中的建造中的Titanic 號號 TITANIC的沉沒的沉沒 與船體材料的質(zhì)與船體材料的質(zhì) 量直接有關(guān)量直接有關(guān) 第19頁/共80頁 Titanic近代船用鋼板近代船用鋼板 第20頁/共80頁 物理性能物理性能指不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)就能表現(xiàn)出來的性能，指不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)就能表現(xiàn)出來的性能， 如密度、熔點、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性和磁性等。如密度、熔點、導(dǎo)

21、熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性和磁性等。 1.1.1.2 金屬材料的物理和化學(xué)性能金屬材料的物理和化學(xué)性能 化學(xué)性能化學(xué)性能是材料在化學(xué)介質(zhì)的作用下所表現(xiàn)出來的是材料在化學(xué)介質(zhì)的作用下所表現(xiàn)出來的 性能。如材料的耐腐蝕性能、抗氧化性能和化學(xué)穩(wěn)定性性能。如材料的耐腐蝕性能、抗氧化性能和化學(xué)穩(wěn)定性 能等。能等。 1.1.1.3 金屬材料的工藝性金屬材料的工藝性 能能 金屬材料的工藝性能指金屬材料適應(yīng)加工工藝要求金屬材料的工藝性能指金屬材料適應(yīng)加工工藝要求 的能力。按工藝方法的不同，可分為的能力。按工藝方法的不同，可分為鑄造性能、鍛造性鑄造性能、鍛造性 能、焊接性能、切削加工性能和熱處理性能能、焊接性能、切

22、削加工性能和熱處理性能。 第21頁/共80頁 1 1）鑄造性能。）鑄造性能。 指利用金屬的可熔性將其熔化后，注入指利用金屬的可熔性將其熔化后，注入 鑄型制成鑄件的難易程度，包括金屬液體的流動性和收鑄型制成鑄件的難易程度，包括金屬液體的流動性和收 縮性?？s性。 2 2）鍛造性能。）鍛造性能。 指金屬材料在鍛造過程中承受壓力加工指金屬材料在鍛造過程中承受壓力加工 而具有的塑性變形能力。而具有的塑性變形能力。 3 3）焊接性。）焊接性。 指材料被焊接的難易性質(zhì)。指材料被焊接的難易性質(zhì)。 4 4）切削加工性。）切削加工性。表示對材料進(jìn)行切削的難易程度，可用表示對材料進(jìn)行切削的難易程度，可用 切削抗力的

23、大小、加工表面質(zhì)量、排屑的難易程度和切削切削抗力的大小、加工表面質(zhì)量、排屑的難易程度和切削 刀具的壽命來衡量。刀具的壽命來衡量。 5 5）熱處理工藝性。）熱處理工藝性。 指標(biāo)有淬硬性、淬透性、淬火變形指標(biāo)有淬硬性、淬透性、淬火變形 與淬裂、表面氧化與脫碳、過熱與過燒、回火穩(wěn)定性與與淬裂、表面氧化與脫碳、過熱與過燒、回火穩(wěn)定性與 脆性。脆性。 第22頁/共80頁 非金屬材料的基本性能包括物理性能、力學(xué)性能、非金屬材料的基本性能包括物理性能、力學(xué)性能、 與水有關(guān)和與熱有關(guān)的性能及耐久性。與水有關(guān)和與熱有關(guān)的性能及耐久性。 1.1.2 非金屬材料的性能非金屬材料的性能 1.1.2.1非金屬材料的力學(xué)

24、性能非金屬材料的力學(xué)性能 非金屬的力學(xué)性能包括強(qiáng)度、剛度、韌性、蠕變性、非金屬的力學(xué)性能包括強(qiáng)度、剛度、韌性、蠕變性、 減摩性等，一般高分子材料的塑性、剛度、韌性較鋼低；減摩性等，一般高分子材料的塑性、剛度、韌性較鋼低； 但具減摩性。陶瓷在常溫下不具塑性，沖擊韌度、斷裂韌但具減摩性。陶瓷在常溫下不具塑性，沖擊韌度、斷裂韌 度、抗拉強(qiáng)度比金屬低。度、抗拉強(qiáng)度比金屬低。 第23頁/共80頁 1 1）強(qiáng)度。）強(qiáng)度。金屬材料一般用拉伸試驗測定，而脆性材金屬材料一般用拉伸試驗測定，而脆性材 料如陶瓷和玻璃采用彎曲試驗，高聚合物的應(yīng)力料如陶瓷和玻璃采用彎曲試驗，高聚合物的應(yīng)力應(yīng)變應(yīng)變 用拉伸試驗。用拉伸試

25、驗。 強(qiáng)度和變形的概念與金屬材料相同，不同處如下： 2 2）變形。）變形。除彈性變形、塑性變形、彈性模量外，還除彈性變形、塑性變形、彈性模量外，還 有徐變（蠕變）、松弛。徐變指材料在恒定載荷的作用下，有徐變（蠕變）、松弛。徐變指材料在恒定載荷的作用下， 隨時間的延長而變形不斷增長的現(xiàn)象。松弛指總的變形不隨時間的延長而變形不斷增長的現(xiàn)象。松弛指總的變形不 變，但塑性變形增大，彈性變形減小，載荷與應(yīng)力逐漸降變，但塑性變形增大，彈性變形減小，載荷與應(yīng)力逐漸降 低的現(xiàn)象。低的現(xiàn)象。 第24頁/共80頁 1.1.2.2 非金屬材料的物理性能非金屬材料的物理性能 1 1）松散密度。）松散密度。 材料在自然

26、狀態(tài)下包括孔隙或空隙在內(nèi)的材料在自然狀態(tài)下包括孔隙或空隙在內(nèi)的 單位體積的質(zhì)量單位體積的質(zhì)量。即。即 0 0 V m 2）密度密度。 材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。 式中式中 松散密度（松散密度（kg/m3 ） ； 材料的質(zhì)量（材料的質(zhì)量（kg）；）； 材料在自然狀態(tài)下的體積（材料在自然狀態(tài)下的體積（m3 ） 。 0 m 0 V 第25頁/共80頁 3 3）孔隙。）孔隙。 用孔隙率作為衡量指標(biāo)，即材料內(nèi)部空隙體用孔隙率作為衡量指標(biāo)，即材料內(nèi)部空隙體 積占材料總體積的百分比。積占材料總體積的百分比。 4 4）材料的脹縮：）材料的脹縮：指由于大氣中溫度、濕

27、度變化或其他介質(zhì)指由于大氣中溫度、濕度變化或其他介質(zhì) 的作用而導(dǎo)致的材料的膨脹或收縮。的作用而導(dǎo)致的材料的膨脹或收縮。 1.1.2.3 與水有關(guān)的性能與水有關(guān)的性能 水對材料性能有很大影響，特別對強(qiáng)度，抗腐蝕性、水對材料性能有很大影響，特別對強(qiáng)度，抗腐蝕性、 耐久性。主要有親水性、吸水性、耐水性、抗?jié)B性。耐久性。主要有親水性、吸水性、耐水性、抗?jié)B性。 第26頁/共80頁 1）親水性。）親水性。材料在空氣中與水接觸，如果材料分子與水材料在空氣中與水接觸，如果材料分子與水 分子之間的附著力大于水分子之間的內(nèi)聚力，水就能濕分子之間的附著力大于水分子之間的內(nèi)聚力，水就能濕 潤材料的表面，三相（材料、水

28、、空氣）交點處，沿水潤材料的表面，三相（材料、水、空氣）交點處，沿水 滴表面的切線與材料表面的夾角滴表面的切線與材料表面的夾角 叫濕潤角，如果叫濕潤角，如果 為親水性材料；反之為憎水性材料。為親水性材料；反之為憎水性材料。 0 90 2）吸水性。）吸水性。指材料吸收水分的能力。材料吸水達(dá)到飽指材料吸收水分的能力。材料吸水達(dá)到飽 和狀態(tài)時的含水率叫吸水率。他與孔隙率和孔隙特征有和狀態(tài)時的含水率叫吸水率。他與孔隙率和孔隙特征有 關(guān)。關(guān)。 3 3）耐水性。）耐水性。指材料長期在水的作用下，其強(qiáng)度不顯著指材料長期在水的作用下，其強(qiáng)度不顯著 降低的性能。降低的性能。 4 4）抗?jié)B性。）抗?jié)B性。指材料抵抗

29、壓力水滲透的性能。指材料抵抗壓力水滲透的性能。 第27頁/共80頁 1）導(dǎo)熱性。與金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)相同。 1.1.2.4 與熱有關(guān)的性能與熱有關(guān)的性能 2 2）熱容。）熱容。指材料在加熱時能吸收熱量，冷卻時能放出熱指材料在加熱時能吸收熱量，冷卻時能放出熱 量的性質(zhì)，單位質(zhì)量材料每升高一度所需要的熱量稱為量的性質(zhì)，單位質(zhì)量材料每升高一度所需要的熱量稱為 比熱容比熱容c(J/kgK)。 3 3）耐熱性。）耐熱性。指材料長期在熱環(huán)境下抵抗熱破壞的能力。指材料長期在熱環(huán)境下抵抗熱破壞的能力。 4 4）耐燃性。）耐燃性。指材料對火焰和高溫的抵抗性能；可分為不指材料對火焰和高溫的抵抗性能；可分為不 燃材

30、料、難燃材料，易燃材料。燃材料、難燃材料，易燃材料。 5 5）耐火性。）耐火性。指材料長期抵抗高熱而不熔化的性能，耐熔指材料長期抵抗高熱而不熔化的性能，耐熔 性，耐火材料還應(yīng)不變形，能承載；分為耐火材料、難熔性，耐火材料還應(yīng)不變形，能承載；分為耐火材料、難熔 材料、易熔材料。材料、易熔材料。 第28頁/共80頁 第第2節(jié)節(jié) 常用工程材料常用工程材料 1.2.1 1.2.1 常用工程材料的分類常用工程材料的分類 工工 程程 材材 料料 金屬材料金屬材料 碳素鋼碳素鋼 合金鋼合金鋼 碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼 碳素工具鋼碳素工具鋼 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 合金工具鋼合金工具鋼 特殊性能鋼特殊性能鋼 鑄鐵：

31、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、可鍛鑄鐵鑄鐵：灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、可鍛鑄鐵 有色金屬：銅合金、鋁合金等有色金屬：銅合金、鋁合金等 非金屬材料非金屬材料 高分子材料：塑料、橡膠、復(fù)合材料等高分子材料：塑料、橡膠、復(fù)合材料等 陶瓷材料：普通瓷、氧化鋁陶瓷、氧化硅陶瓷、碳化硅陶陶瓷材料：普通瓷、氧化鋁陶瓷、氧化硅陶瓷、碳化硅陶 瓷、氮化硼陶瓷瓷、氮化硼陶瓷 鋼鋼 第29頁/共80頁 1.2.2.1 1.2.2.1 碳素鋼分類碳素鋼分類和牌號和牌號 1 1）按鋼的含碳量分類：）按鋼的含碳量分類： 低碳鋼低碳鋼 中碳鋼中碳鋼 高碳鋼高碳鋼 %25. 0%04. 0 c w %6 . 0%25. 0

32、c w c w%6 . 0 2 2）按鋼的質(zhì)量分類）按鋼的質(zhì)量分類：有害雜質(zhì)硫、磷的含量：有害雜質(zhì)硫、磷的含量 普通碳素鋼普通碳素鋼 優(yōu)質(zhì)碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼 高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼 %050. 0 %,045. 0 sp ww %035. 0 %,035. 0 sp ww %030. 0 %,035. 0 sp ww 1.2.2 常用金屬材料常用金屬材料 1.分類分類 第30頁/共80頁 3 3）按用途分為：按用途分為： 碳素結(jié)構(gòu)鋼：碳素結(jié)構(gòu)鋼： 制造各種機(jī)器零件及工程構(gòu)件，大都是低制造各種機(jī)器零件及工程構(gòu)件，大都是低 碳鋼、中碳鋼，屬普通碳鋼、中碳鋼，屬普通碳素鋼或優(yōu)質(zhì)碳素碳素鋼或優(yōu)質(zhì)碳

33、素 鋼。鋼。 碳素工具鋼：碳素工具鋼： 制造各種刃具、量具和模具等，大都是高碳制造各種刃具、量具和模具等，大都是高碳 鋼，屬優(yōu)質(zhì)鋼或高級優(yōu)質(zhì)鋼。鋼，屬優(yōu)質(zhì)鋼或高級優(yōu)質(zhì)鋼。 4 4）按冶煉時脫氧程度的不同分類）按冶煉時脫氧程度的不同分類 沸騰鋼：不脫氧的鋼；沸騰鋼：不脫氧的鋼； 鎮(zhèn)靜鋼：完全脫氧鋼；鎮(zhèn)靜鋼：完全脫氧鋼； 半鎮(zhèn)靜鋼：半脫氧鋼。半鎮(zhèn)靜鋼：半脫氧鋼。 5）按金相組織分）按金相組織分 亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼。亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼。 第31頁/共80頁 2.2.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 含碳量在含碳量在0.06%0.06% 0.38%0.38%之間，硫、磷含量較高，在供之間，

34、硫、磷含量較高，在供 應(yīng)狀態(tài)下使用，不需熱處理。常用于一般工程結(jié)構(gòu)及普通應(yīng)狀態(tài)下使用，不需熱處理。常用于一般工程結(jié)構(gòu)及普通 零件。其牌號（表示方法）由代表屈服點的字母零件。其牌號（表示方法）由代表屈服點的字母Q Q、屈服點、屈服點 的數(shù)值、質(zhì)量等級符號的數(shù)值、質(zhì)量等級符號(A(A、B B、C C、D)D)和脫氧方法符號和脫氧方法符號(F(F、b b、 Z Z、TZ)TZ)組成。如組成。如Q235-AQ235-AF F，表示其屈服點為，表示其屈服點為235MPa235MPa，質(zhì)量，質(zhì)量 等級為等級為A A級，沸騰鋼。級，沸騰鋼。 3.3.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 按化學(xué)成分和力學(xué)性能供應(yīng)，雜

35、質(zhì)含量少，表面質(zhì)量、按化學(xué)成分和力學(xué)性能供應(yīng)，雜質(zhì)含量少，表面質(zhì)量、 組織結(jié)構(gòu)的均勻性較好，需經(jīng)熱處理，用于重要的零件。組織結(jié)構(gòu)的均勻性較好，需經(jīng)熱處理，用于重要的零件。 其牌號采用兩位數(shù)字來表示，表示該鋼號的平均含碳量的其牌號采用兩位數(shù)字來表示，表示該鋼號的平均含碳量的 萬分之幾。根據(jù)含錳量不同分為普通含錳量（萬分之幾。根據(jù)含錳量不同分為普通含錳量（0.25%0.25% 0.8%0.8%） 和較高含錳量（和較高含錳量（0.75%0.75% 1.2%1.2%）兩種，后者加）兩種，后者加“MnMn”，如，如2020 鋼為含碳鋼為含碳0.2%0.2%，65Mn65Mn為含碳為含碳0.65%0.65

36、%，較高含錳量。，較高含錳量。 第32頁/共80頁 1.2.2.2 1.2.2.2 合金鋼分類和牌號合金鋼分類和牌號 1. 分類分類 合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼 合金工具鋼合金工具鋼 特殊性能特殊性能 鋼鋼 建筑及工程用鋼或構(gòu)件用鋼建筑及工程用鋼或構(gòu)件用鋼 機(jī)器制造用鋼機(jī)器制造用鋼滲碳鋼滲碳鋼 調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼 彈簧鋼彈簧鋼 滾動軸承鋼滾動軸承鋼 刃具刃具 鋼鋼 模具模具 鋼鋼 量具量具 鋼鋼 不銹鋼不銹鋼 耐熱鋼耐熱鋼 耐磨鋼耐磨鋼 磁鋼磁鋼 1）按用途分）按用途分: 第33頁/共80頁 2 2）按合金元素含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）分：）按合金元素含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）分： 3 3）按所含合金元素種類分為：）按所含合

37、金元素種類分為：鉻鋼、錳鋼、鎳鋼、鉻錳鋼、鉻鋼、錳鋼、鎳鋼、鉻錳鋼、 硅錳鋼等。硅錳鋼等。 4 4）按金相組織分為：）按金相組織分為：珠光體鋼、馬氏體鋼、貝氏體鋼、珠光體鋼、馬氏體鋼、貝氏體鋼、 奧氏體鋼。奧氏體鋼。 低合金鋼（合金元素總含量低合金鋼（合金元素總含量10%） 第34頁/共80頁 2 2. .合金合金結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)鋼鋼 1 1）低合金結(jié)構(gòu)鋼。）低合金結(jié)構(gòu)鋼。 Q+Q+ +質(zhì)量等級符號，如質(zhì)量等級符號，如Q345CQ345C； Q Q表示屈服點的表示屈服點的“屈屈”，345345表示屈服點數(shù)值，表示屈服點數(shù)值，C C表示質(zhì)表示質(zhì) 量等級，有量等級，有A A、B B、C C、D D、E E

38、五個等級。五個等級。 2 2）合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼。 數(shù)字?jǐn)?shù)字+ +化學(xué)元素符號化學(xué)元素符號+ +數(shù)字?jǐn)?shù)字，前面數(shù)字，前面數(shù)字 表示鋼的平均含碳量，以萬分之幾表示，后面數(shù)字表示表示鋼的平均含碳量，以萬分之幾表示，后面數(shù)字表示 該合金元素的平均含量，以百分之幾表示，但低于該合金元素的平均含量，以百分之幾表示，但低于1.5%1.5% 時不標(biāo)。若為高級優(yōu)質(zhì)鋼在最后加時不標(biāo)。若為高級優(yōu)質(zhì)鋼在最后加“A A”字，字，如如60Si2Mn60Si2Mn， 滾動軸承鋼，滾動軸承鋼，GCr15SiMnGCr15SiMn。 第35頁/共80頁 4 4. .特殊性能鋼特殊性能鋼 特殊性能鋼特殊性能鋼牌號為牌號為數(shù)字

39、數(shù)字+ +化學(xué)元素符號化學(xué)元素符號+ +數(shù)字?jǐn)?shù)字。前面數(shù)。前面數(shù) 字表示鋼的平均含碳量，以千分之幾表示，但當(dāng)平均含碳字表示鋼的平均含碳量，以千分之幾表示，但當(dāng)平均含碳 量小于等于量小于等于0.03%0.03%時標(biāo)為時標(biāo)為0000，小于等于，小于等于0.08%0.08%時標(biāo)為時標(biāo)為0 0，如如 2Cr132Cr13。 3.3.合金工具鋼合金工具鋼 合金工具鋼牌號為合金工具鋼牌號為數(shù)字?jǐn)?shù)字+ +化學(xué)元素符號化學(xué)元素符號+ +數(shù)字。前面數(shù)字。前面 數(shù)字表示鋼的平均含碳量，以千分之幾表示，但高于數(shù)字表示鋼的平均含碳量，以千分之幾表示，但高于 1.0%1.0%時不標(biāo)，高速鋼例外，其低于時不標(biāo)，高速鋼例外

40、，其低于1.0%1.0%時也不標(biāo)，其余時也不標(biāo)，其余 同合金結(jié)構(gòu)鋼，如同合金結(jié)構(gòu)鋼，如5CrMnMo5CrMnMo。 第36頁/共80頁 1.1.鑄鐵鑄鐵 鑄鐵鑄鐵含碳量大于含碳量大于2.11%2.11%的鐵碳合金，一般含碳量的鐵碳合金，一般含碳量 2.5%2.5% 4.0%4.0%，含有較多的硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)。，含有較多的硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)。 根據(jù)碳在鑄鐵中的存在形態(tài)可分為：根據(jù)碳在鑄鐵中的存在形態(tài)可分為： 1）白口鑄鐵。）白口鑄鐵。即生鐵即生鐵,碳除少量溶于鐵素體外，絕大部分碳除少量溶于鐵素體外，絕大部分 以滲碳體形式存在，其斷口呈銀白色。特點是硬和脆，難以滲碳體形式存在，其斷口呈銀

41、白色。特點是硬和脆，難 以加工，但耐磨。一般不直接用來制造機(jī)器零件，常用作以加工，但耐磨。一般不直接用來制造機(jī)器零件，常用作 煉鋼原料或制造可鍛鑄鐵件。煉鋼原料或制造可鍛鑄鐵件。 2 2）灰鑄鐵。）灰鑄鐵。碳主要以自由狀態(tài)的片狀石墨碳主要以自由狀態(tài)的片狀石墨 形態(tài)存在，如圖形態(tài)存在，如圖1-51-5，斷口為暗灰色。強(qiáng)度，斷口為暗灰色。強(qiáng)度 低，塑性差，但易切削，減摩消振性好，低，塑性差，但易切削，減摩消振性好， 且鑄造性能好，應(yīng)用最廣泛。且鑄造性能好，應(yīng)用最廣泛。 圖圖1-5片狀石墨片狀石墨 1.2.2.3 1.2.2.3 鑄鐵和鑄鋼鑄鐵和鑄鋼 第37頁/共80頁 3 3）可鍛鑄鐵。）可鍛鑄鐵

42、。碳主要以團(tuán)絮狀石墨形態(tài)碳主要以團(tuán)絮狀石墨形態(tài) 存在，如圖存在，如圖1-61-6，因而有較高的塑性和韌，因而有較高的塑性和韌 性。用于受沖擊和振動的薄壁小件?？慑懶?。用于受沖擊和振動的薄壁小件?？慑?鑄鐵由白口鑄鐵經(jīng)高溫退火處理獲得。鑄鐵由白口鑄鐵經(jīng)高溫退火處理獲得。 圖圖1-6 團(tuán)絮狀石墨團(tuán)絮狀石墨 4 4）球墨鑄鐵。）球墨鑄鐵。 鐵液在澆注前經(jīng)球化處鐵液在澆注前經(jīng)球化處 理，碳大部分或全部以自由狀態(tài)的球狀理，碳大部分或全部以自由狀態(tài)的球狀 石墨存在，如圖石墨存在，如圖1-71-7，有時出現(xiàn)少量團(tuán)絮，有時出現(xiàn)少量團(tuán)絮 狀。強(qiáng)度、塑性均高于可鍛鑄鐵，抗拉狀。強(qiáng)度、塑性均高于可鍛鑄鐵，抗拉 強(qiáng)度

43、甚至高于碳鋼。強(qiáng)度甚至高于碳鋼。 圖圖1-7球狀石墨球狀石墨 第38頁/共80頁 2.2.鑄鋼鑄鋼 1 1）鑄鋼件。）鑄鋼件。將鋼液直接鑄成零件毛坯，以后不再進(jìn)行鍛將鋼液直接鑄成零件毛坯，以后不再進(jìn)行鍛 造的鋼件。常用于要求較高而復(fù)雜的零件。造的鋼件。常用于要求較高而復(fù)雜的零件。 2 2）含碳量。）含碳量。 鑄造碳鋼的含碳量在鑄造碳鋼的含碳量在0.20%0.20% 0.60%0.60%之間，含之間，含 碳量太高則塑性差，易冷裂，硫、磷含量在碳量太高則塑性差，易冷裂，硫、磷含量在0.040%0.040%以下。以下。 3 3）牌號。）牌號。“ZG+ZG+兩組數(shù)字兩組數(shù)字”表示，數(shù)字分別表示最低屈表

44、示，數(shù)字分別表示最低屈 服點和最低抗拉強(qiáng)度的值。如服點和最低抗拉強(qiáng)度的值。如ZG200-400ZG200-400 。 第39頁/共80頁 1.2.2.4 有色金屬有色金屬 純銅的性能特點：純銅的性能特點：具有很高的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，僅次于具有很高的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，僅次于 銀；化學(xué)穩(wěn)定性高，抗大氣腐蝕性好，無磁性，塑性好，銀；化學(xué)穩(wěn)定性高，抗大氣腐蝕性好，無磁性，塑性好， 但強(qiáng)度低。但強(qiáng)度低。 工業(yè)生產(chǎn)中通常稱鐵和鐵基合金為黑色金屬，而把工業(yè)生產(chǎn)中通常稱鐵和鐵基合金為黑色金屬，而把 鐵和鐵基合金以外的金屬稱為有色金屬。鐵和鐵基合金以外的金屬稱為有色金屬。 1.銅及銅合金銅及銅合金 銅及其合金是人類應(yīng)用最早

45、的金屬，目前工業(yè)上使銅及其合金是人類應(yīng)用最早的金屬，目前工業(yè)上使 用的主要有工業(yè)純銅、黃銅、青銅。用的主要有工業(yè)純銅、黃銅、青銅。 1）工業(yè)純銅。）工業(yè)純銅。 純銅呈玫瑰紅色，因表面經(jīng)常形成一層紫純銅呈玫瑰紅色，因表面經(jīng)常形成一層紫 紅色的氧化物，俗稱紅色的氧化物，俗稱紫銅，電解銅紫銅，電解銅。其熔點為。其熔點為108310830 0C C，密，密 度為度為8.96g/cm8.96g/cm3 3，為面心立方晶格。，為面心立方晶格。 第40頁/共80頁 牌號牌號：工業(yè)純銅工業(yè)純銅牌牌號為號為T+T+順序號，順序號，共有共有T1,T2, T3,T4T1,T2, T3,T4； 序號越大，純度越低。序

46、號越大，純度越低。 2 2）黃銅。）黃銅。 黃銅黃銅以鋅為主要合金元素的銅基合金。它具有以鋅為主要合金元素的銅基合金。它具有 良好的力學(xué)性能、加工成形性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，價格較良好的力學(xué)性能、加工成形性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，價格較 低，是重有色金屬中應(yīng)用最廣的金屬材料?？煞譃槠胀ê偷?，是重有色金屬中應(yīng)用最廣的金屬材料。可分為普通和 特殊黃銅兩類，按加工方式分為壓力加工黃銅和鑄造黃銅特殊黃銅兩類，按加工方式分為壓力加工黃銅和鑄造黃銅。 壓力加工普通黃銅壓力加工普通黃銅：也叫二元黃銅，是：也叫二元黃銅，是Cu-ZnCu-Zn二元合金。二元合金。 根據(jù)含鋅量分為（小于根據(jù)含鋅量分為（小于39%39%）單

47、相（）單相（ ）黃銅、（）黃銅、（39%-45%39%-45%） 雙相（雙相（ ）黃銅；）黃銅； 相是鋅溶于銅中的固溶體，溶解相是鋅溶于銅中的固溶體，溶解 度隨溫度的下降而增大，為面心立方晶格，塑性好，可冷度隨溫度的下降而增大，為面心立方晶格，塑性好，可冷 熱加工。熱加工。 相是以電子化合物相是以電子化合物CuZnCuZn為基的固溶體，室溫下為基的固溶體，室溫下 較脆，但加熱到較脆，但加熱到4504500 0C C以上時，塑性良好。其性能隨鋅含量以上時，塑性良好。其性能隨鋅含量 第41頁/共80頁 壓力加工特殊黃銅壓力加工特殊黃銅：在：在 銅鋅二元合金的基礎(chǔ)上加入銅鋅二元合金的基礎(chǔ)上加入 其它

48、合金元素組成的多元合其它合金元素組成的多元合 金。常加入硅、鉛、鋁、錳金。常加入硅、鉛、鋁、錳 等，稱為硅黃銅、鉛黃銅，等，稱為硅黃銅、鉛黃銅， 鋁黃銅。鉛能改善切削加工鋁黃銅。鉛能改善切削加工 性能，提高耐磨性，故鉛黃性能，提高耐磨性，故鉛黃 銅用于鐘表零件，硅能顯著銅用于鐘表零件，硅能顯著 提高黃銅的機(jī)械性能、耐蝕提高黃銅的機(jī)械性能、耐蝕 性，具良好鑄造性能，用于性，具良好鑄造性能，用于 船舶及化工零件。其牌號為船舶及化工零件。其牌號為 增加，起初強(qiáng)度塑性提高，而后由于出現(xiàn)了增加，起初強(qiáng)度塑性提高，而后由于出現(xiàn)了 相，強(qiáng)度相，強(qiáng)度 繼續(xù)升高，但塑性下降，直至全部為繼續(xù)升高，但塑性下降，直至

49、全部為 相時，強(qiáng)度塑性相時，強(qiáng)度塑性 急劇下降，如圖急劇下降，如圖1-81-8所示。其牌號為所示。其牌號為H+H+銅的名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)，銅的名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)， 如如H62H62。而。而H70H70、H68H68又稱為三七黃銅，因強(qiáng)度高，塑性好又稱為三七黃銅，因強(qiáng)度高，塑性好 常用來制作槍彈殼和炮彈筒，有常用來制作槍彈殼和炮彈筒，有“彈殼黃銅彈殼黃銅”之稱。之稱。 b 圖圖1-8 黃銅的機(jī)械性能與含鋅量的關(guān)系黃銅的機(jī)械性能與含鋅量的關(guān)系 第42頁/共80頁 H+H+主加元素符號主加元素符號+ +銅及各合金元素的名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)，如銅及各合金元素的名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)，如 HPb59-1HPb59-1。 鑄造黃銅：鑄

50、造黃銅：采用鑄造方法來生產(chǎn)的黃銅。其代號為采用鑄造方法來生產(chǎn)的黃銅。其代號為 ZCu+ZCu+合金元素合金元素1 1的化學(xué)符號及其名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)的化學(xué)符號及其名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)+ +合金元素合金元素2 2 級其名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)級其名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)+ +，如，如ZCuZn38ZCuZn38 （ZH62),ZCuZn40Pb2(ZHPb59-1)ZH62),ZCuZn40Pb2(ZHPb59-1)。 3）青銅）青銅青銅。青銅。 除黃銅、白銅以外的銅合金均稱為青銅。除黃銅、白銅以外的銅合金均稱為青銅。 工業(yè)上常用的有錫青銅、鋁青銅、鈹青銅等。一般都有高工業(yè)上常用的有錫青銅、鋁青銅、鈹青銅等。一般都有高 的耐蝕性、較

51、高的導(dǎo)電導(dǎo)熱性及良好的切削加工性。分為的耐蝕性、較高的導(dǎo)電導(dǎo)熱性及良好的切削加工性。分為 壓力加工青銅和鑄造青銅壓力加工青銅和鑄造青銅兩類。前者的代號為兩類。前者的代號為Q+Q+第一個主第一個主 加元素的化學(xué)符號及其名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)加元素的化學(xué)符號及其名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)- -數(shù)字（其它合金元素數(shù)字（其它合金元素 的名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)），如的名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)），如QSn4-3QSn4-3表示含錫表示含錫4%4%，含鋅，含鋅3%3%，后者，后者 的代號為的代號為ZCu+ZCu+合金元素合金元素1 1的化學(xué)符號及其名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)的化學(xué)符號及其名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)+ +合合 金元素金元素2 2及其名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其名義質(zhì)量分?jǐn)?shù)+ +

52、如如ZCuSn10Zn2.ZCuSn10Zn2. 第43頁/共80頁 錫青銅：錫青銅：以錫為主要添加元素的銅基合金。耐蝕、以錫為主要添加元素的銅基合金。耐蝕、 耐磨、強(qiáng)度高、彈性好，常用牌號有耐磨、強(qiáng)度高、彈性好，常用牌號有QSn4-3QSn4-3等，用于彈等，用于彈 簧、軸瓦、襯套等耐磨零件。簧、軸瓦、襯套等耐磨零件。 鋁青銅：鋁青銅：以鋁為主要合金元素的銅基合金。它有良好以鋁為主要合金元素的銅基合金。它有良好 的力學(xué)性能，耐蝕、耐磨，有良好的鑄造性能，受沖擊無的力學(xué)性能，耐蝕、耐磨，有良好的鑄造性能，受沖擊無 火花。常用牌號有火花。常用牌號有QAl9-4QAl9-4，QAl5QAl5等，用

53、于軸套、齒輪、蝸等，用于軸套、齒輪、蝸 輪、管路配件等。輪、管路配件等。 鈹青銅：鈹青銅：以鈹為主要合金元素的銅基合金。有很高的以鈹為主要合金元素的銅基合金。有很高的 強(qiáng)度、硬度疲勞極限和彈性極限，耐蝕、耐熱、無磁性、強(qiáng)度、硬度疲勞極限和彈性極限，耐蝕、耐熱、無磁性、 導(dǎo)電導(dǎo)熱性好，受沖擊無火花，冷熱加工，鑄造性能均好。導(dǎo)電導(dǎo)熱性好，受沖擊無火花，冷熱加工，鑄造性能均好。 常用牌號有常用牌號有Qbe2Qbe2，主要用于制作高級精密的彈性元件，如，主要用于制作高級精密的彈性元件，如 彈簧、膜片。特殊要求的耐磨零件，如鐘表的齒輪和發(fā)條，彈簧、膜片。特殊要求的耐磨零件，如鐘表的齒輪和發(fā)條， 高速高溫

54、高壓下的軸承、襯套。高速高溫高壓下的軸承、襯套。 第44頁/共80頁 2.2.鋁及鋁合金鋁及鋁合金 1 1）工業(yè)純鋁。）工業(yè)純鋁。 其熔點為其熔點為660.37660.370 0C C，密度為，密度為2.7g/cm2.7g/cm3 3，為，為 面心立方晶格，呈銀白色。強(qiáng)度（面心立方晶格，呈銀白色。強(qiáng)度（=80=80100MPa100MPa）和硬度）和硬度 (20HBS)(20HBS)很低，塑性很低，塑性(=80%)(=80%)很高，有良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性。工很高，有良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性。工 業(yè)純鋁為業(yè)純鋁為L1-L7L1-L7，其順序數(shù)越大，純度越低。，其順序數(shù)越大，純度越低。 2 2）鋁合金鋁合金。

55、 由于純鋁的強(qiáng)度低，不宜作承力結(jié)構(gòu)材料，由于純鋁的強(qiáng)度低，不宜作承力結(jié)構(gòu)材料， 向純鋁中加入適量的硅、銅、鎂、鋅、錳等元素，通過固向純鋁中加入適量的硅、銅、鎂、鋅、錳等元素，通過固 溶強(qiáng)化，沉淀硬化及組織強(qiáng)化，而得到的高強(qiáng)度合金。溶強(qiáng)化，沉淀硬化及組織強(qiáng)化，而得到的高強(qiáng)度合金。 第45頁/共80頁 鋁合金的分類：鋁合金的分類：根據(jù)鋁合金的成分以及生產(chǎn)工藝特點，根據(jù)鋁合金的成分以及生產(chǎn)工藝特點， 鋁合金可分為形變鋁合金和鑄造鋁合金。鋁合金的一般類鋁合金可分為形變鋁合金和鑄造鋁合金。鋁合金的一般類 型相圖如圖型相圖如圖1-101-10所示，在所示，在D D點以左的合金，在加熱到點以左的合金，在加熱

56、到DFDF線線 以上時，得到單相固溶體組織，塑性好，適于壓力加工，以上時，得到單相固溶體組織，塑性好，適于壓力加工， 故稱形變鋁合金；成分在故稱形變鋁合金；成分在F F點以左的合金，冷卻時組織不點以左的合金，冷卻時組織不 隨溫度變化，故不能熱處理強(qiáng)化，因而稱為熱處理不能強(qiáng)隨溫度變化，故不能熱處理強(qiáng)化，因而稱為熱處理不能強(qiáng) 化鋁合金；在化鋁合金；在D D點以右為鑄造鋁合金。點以右為鑄造鋁合金。 形變鋁合金：形變鋁合金：在加熱時能在加熱時能 形成單相的固溶體，塑性很好，形成單相的固溶體，塑性很好， 適于冷熱壓力加工的鋁合金。適于冷熱壓力加工的鋁合金。 又可分為：熱處理不能強(qiáng)化的又可分為：熱處理不能

57、強(qiáng)化的 鋁合金和熱處理能強(qiáng)化的鋁合鋁合金和熱處理能強(qiáng)化的鋁合 金。金。 圖圖1-10鋁合金狀態(tài)圖的一般類型鋁合金狀態(tài)圖的一般類型 第46頁/共80頁 鑄造鋁合金：鑄造鋁合金：含有低熔點的共晶體，液態(tài)流動性較高，含有低熔點的共晶體，液態(tài)流動性較高， 適于鑄造的鋁合金。它具有良好的力學(xué)性能，抗蝕性及良適于鑄造的鋁合金。它具有良好的力學(xué)性能，抗蝕性及良 好的工藝性能。而且生產(chǎn)工藝較為簡便，成本較低。用途好的工藝性能。而且生產(chǎn)工藝較為簡便，成本較低。用途 較廣。其合金代號為較廣。其合金代號為ZL+ZL+三位數(shù)字，第一位為合金系，三位數(shù)字，第一位為合金系，1 1位位 鋁硅系，鋁硅系，2 2位鋁銅系，位鋁

58、銅系，3 3位鋁鎂系，位鋁鎂系，4 4位鋁鋅系，后兩位為順位鋁鋅系，后兩位為順 序號。序號。 第47頁/共80頁 1.2.3 1.2.3 非金屬材料非金屬材料 通常認(rèn)為除金屬材料以外的材料都是非金屬材料，主通常認(rèn)為除金屬材料以外的材料都是非金屬材料，主 要有高分子材料、陶瓷材料要有高分子材料、陶瓷材料 。 1.1.塑料塑料 塑料塑料以有機(jī)合成樹脂為主，加入適量的添加劑，在以有機(jī)合成樹脂為主，加入適量的添加劑，在 一定溫度和壓力作用下加工成形的玻璃態(tài)高分子材料。一定溫度和壓力作用下加工成形的玻璃態(tài)高分子材料。 塑料的組成：塑料的組成：合成樹脂和某些添加劑。合成樹脂和某些添加劑。 第48頁/共80

59、頁 樹脂：樹脂：它是低分子化合物經(jīng)聚合反應(yīng)形成的高分子化合它是低分子化合物經(jīng)聚合反應(yīng)形成的高分子化合 物，是塑料的主要成分。其種類、性質(zhì)、含量等對塑料的性物，是塑料的主要成分。其種類、性質(zhì)、含量等對塑料的性 能起決定作用。塑料多以樹脂來命名。能起決定作用。塑料多以樹脂來命名。 添加劑：添加劑：是在塑料中，有目的加入的某些固態(tài)物質(zhì)，是在塑料中，有目的加入的某些固態(tài)物質(zhì)， 以彌補(bǔ)樹脂自身性能的不足。以彌補(bǔ)樹脂自身性能的不足。 1 1）填料，為增加塑料的強(qiáng)度而加入的，如木粉、高嶺）填料，為增加塑料的強(qiáng)度而加入的，如木粉、高嶺 土、石墨等。土、石墨等。 2 2）增塑劑，使大分子鏈的距離拉開，降低分子間

60、的作）增塑劑，使大分子鏈的距離拉開，降低分子間的作 用力，增加柔順性，如甲酸酯類化合物。用力，增加柔順性，如甲酸酯類化合物。 3 3）固化劑，在高聚物中生成橫跨鏈，使分子交聯(lián)，樹）固化劑，在高聚物中生成橫跨鏈，使分子交聯(lián)，樹 脂由線型結(jié)構(gòu)變成體型結(jié)構(gòu)，如乙二胺。脂由線型結(jié)構(gòu)變成體型結(jié)構(gòu)，如乙二胺。 4 4）穩(wěn)定劑，又稱防老化劑，一般加入量在千分之幾，）穩(wěn)定劑，又稱防老化劑，一般加入量在千分之幾， 防止過早老化的作用，如硬脂酸鈣。防止過早老化的作用，如硬脂酸鈣。 第49頁/共80頁 5 5）其它，按性能要求加入一定量的潤滑劑、染料、）其它，按性能要求加入一定量的潤滑劑、染料、 發(fā)泡劑、阻燃劑等。