機(jī)械工程材料應(yīng)用課件

1、機(jī)械工程材料應(yīng)用 主編機(jī)械工程材料應(yīng)用 主編項(xiàng)目一工程材料與機(jī)械制造過(guò)程項(xiàng)目二螺栓、螺母的選材碳素結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用項(xiàng)目三手鋸鋸條的選材碳素工具鋼的應(yīng)用項(xiàng)目四車床主軸的選材優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用項(xiàng)目五汽車車架的選材低合金鋼的應(yīng)用項(xiàng)目六汽車齒輪的選材項(xiàng)目一工程材料與機(jī)械制造過(guò)程項(xiàng)目二螺栓、螺母的選材合金結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用項(xiàng)目七車刀的選材合金工具鋼的應(yīng)用項(xiàng)目八葉片的選材特殊性能鋼的應(yīng)用項(xiàng)目九箱體的選材鑄鐵的應(yīng)用項(xiàng)目十鋁合金車輪的選材非鐵金屬材料的應(yīng)用項(xiàng)目十一汽車保險(xiǎn)杠的選材非金屬材料的應(yīng)用合金結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用項(xiàng)目七車刀的選材合金工具鋼的應(yīng)用項(xiàng)目十二機(jī)械工程材料選材與質(zhì)量控制附錄綜合性實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)項(xiàng)目十二機(jī)械工程材料選材

2、與質(zhì)量控制附錄綜合性實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)項(xiàng)目一工程材料與機(jī)械制造過(guò)程1)了解機(jī)械工程材料的概念與分類。2)了解工程材料的發(fā)展過(guò)程。3)了解現(xiàn)代機(jī)械制造的基本過(guò)程。4)了解工程材料在機(jī)械制造過(guò)程中的地位和作用。1.1材料的簡(jiǎn)要發(fā)展過(guò)程1.2機(jī)械工程材料的分類及發(fā)展趨勢(shì)1.3機(jī)械制造過(guò)程與材料1.4課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)項(xiàng)目一工程材料與機(jī)械制造過(guò)程1)了解機(jī)械工程材料的概念與分1)了解機(jī)械工程材料的概念與分類。1)了解機(jī)械工程材料的概念與分類。2)了解工程材料的發(fā)展過(guò)程。2)了解工程材料的發(fā)展過(guò)程。3)了解現(xiàn)代機(jī)械制造的基本過(guò)程。3)了解現(xiàn)代機(jī)械制造的基本過(guò)程。4)了解工程材料在機(jī)械制造過(guò)程中的地位和作用。表1-1單級(jí)

3、齒輪減速器部分零件的材料和毛坯選擇表1-1單級(jí)齒輪減速器部分零件的材料和毛坯選擇4)了解工程材料在機(jī)械制造過(guò)程中的地位和作用。表1-14)了解工程材料在機(jī)械制造過(guò)程中的地位和作用。表1-1單級(jí)齒輪減速器部分零件的材料和毛坯選擇4)了解工程材料在機(jī)械制造過(guò)程中的地位和作用。表1-14)了解工程材料在機(jī)械制造過(guò)程中的地位和作用。圖1-1單級(jí)齒輪減速器1窺視孔蓋2箱蓋3螺栓4螺母5彈簧墊圈6箱體4)了解工程材料在機(jī)械制造過(guò)程中的地位和作用。圖1-14)了解工程材料在機(jī)械制造過(guò)程中的地位和作用。圖1-1單級(jí)齒輪減速器(續(xù))7調(diào)整環(huán)8端蓋9齒輪軸10擋油盤11滾動(dòng)軸承12軸13齒輪4)了解工程材料在機(jī)械

4、制造過(guò)程中的地位和作用。圖1-11.1材料的簡(jiǎn)要發(fā)展過(guò)程1.1材料的簡(jiǎn)要發(fā)展過(guò)程1.2機(jī)械工程材料的分類及發(fā)展趨勢(shì)1.2機(jī)械工程材料的分類及發(fā)展趨勢(shì)1.3機(jī)械制造過(guò)程與材料圖1-5機(jī)械制造工藝流程圖1.3機(jī)械制造過(guò)程與材料圖1-5機(jī)械制造工藝流程圖1.4課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)習(xí)題與思考題1.查找資料，了解周禮考工記中有關(guān)青銅成分與性能關(guān)系的描述，并初步分析為什么不同的銅錫配比會(huì)反映出截然不同的性能。2.試舉出一個(gè)你所了解的反映我國(guó)在材料應(yīng)用方面成就的例子。3.為什么說(shuō)鋼鐵材料是機(jī)械制造業(yè)的支柱？4.請(qǐng)舉出10個(gè)在你身邊不同種類工程材料的應(yīng)用實(shí)例。5.以自行車大鏈輪為例，試分析其加工工藝過(guò)程。6.說(shuō)明工程

5、材料在機(jī)械制造過(guò)程中的地位和作用。7.完成一個(gè)課程報(bào)告。1.4課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)習(xí)題與思考題1.查找資料，了解周禮考項(xiàng)目二螺栓、螺母的選材碳素項(xiàng)目二螺栓、螺母的選材碳素結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用1)了解并分析螺栓、螺母的工作條件。2)重點(diǎn)了解機(jī)械工程材料的強(qiáng)度、塑性等常用力學(xué)性能。3)了解金屬材料內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。4)重點(diǎn)了解碳素結(jié)構(gòu)鋼的種類、牌號(hào)、性能與應(yīng)用。5)學(xué)會(huì)螺栓、螺母的選材。2.1螺紋聯(lián)接件服役條件分析2.2材料的力學(xué)性能強(qiáng)度與塑性2.3材料的晶體結(jié)構(gòu)2.4金屬材料的分類2.5碳素結(jié)構(gòu)鋼及螺紋聯(lián)接件的選材結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用1)了解并分析螺栓、螺母的工作條件。2)重點(diǎn)了1)了解并分析螺栓、螺母的工作條件。1

6、)了解并分析螺栓、螺母的工作條件。2)重點(diǎn)了解機(jī)械工程材料的強(qiáng)度、塑性等常用力學(xué)性能。2)重點(diǎn)了解機(jī)械工程材料的強(qiáng)度、塑性等常用力學(xué)性能。3)了解金屬材料內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。3)了解金屬材料內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。4)重點(diǎn)了解碳素結(jié)構(gòu)鋼的種類、牌號(hào)、性能與應(yīng)用。4)重點(diǎn)了解碳素結(jié)構(gòu)鋼的種類、牌號(hào)、性能與應(yīng)用。5)學(xué)會(huì)螺栓、螺母的選材。5)學(xué)會(huì)螺栓、螺母的選材。2.1螺紋聯(lián)接件服役條件分析圖2-1螺栓、螺母的工作狀態(tài)螺紋聯(lián)接件的失效分析2.1螺紋聯(lián)接件服役條件分析圖2-1螺栓、螺母的工作2.2材料的力學(xué)性能強(qiáng)度與塑性圖2-2拉伸試樣與應(yīng)力-應(yīng)變曲線1退火低碳鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線2拉伸試樣3拉斷后的試樣

7、2.2材料的力學(xué)性能強(qiáng)度與塑性圖2-2拉伸試樣與2.2材料的力學(xué)性能強(qiáng)度與塑性2.2.1強(qiáng)度1.彈性極限2.屈服強(qiáng)度3.抗拉強(qiáng)度2.2.2塑性1.斷后伸長(zhǎng)率2.斷面收縮率表2-1新舊標(biāo)準(zhǔn)性能名稱對(duì)照2.2材料的力學(xué)性能強(qiáng)度與塑性2.2.1強(qiáng)度1.彈2.2材料的力學(xué)性能強(qiáng)度與塑性表2-1新舊標(biāo)準(zhǔn)性能名稱對(duì)照2.2材料的力學(xué)性能強(qiáng)度與塑性表2-1新舊標(biāo)準(zhǔn)性2.3材料的晶體結(jié)構(gòu)2.3.1材料的結(jié)合方式1.結(jié)合鍵圖2-3金屬鍵模型2.3材料的晶體結(jié)構(gòu)2.3.1材料的結(jié)合方式1.結(jié)合鍵2.3材料的晶體結(jié)構(gòu)2.晶體與非晶體(1)晶體幾乎所有的金屬、大部分陶瓷以及一些聚合物在其凝固時(shí)都要發(fā)生結(jié)晶，形成原子本

8、身在三維空間按一定幾何規(guī)律重復(fù)排列的有序結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)稱為晶體。(2)非晶體某些工程上常用的材料，包括玻璃、絕大多數(shù)的塑料和少數(shù)從液態(tài)快速冷卻下來(lái)的金屬，還包括人們所熟悉的松香、瀝青等，其內(nèi)部原子無(wú)規(guī)則地堆垛在一起，這種結(jié)構(gòu)為非晶體。(3)晶體與非晶體的轉(zhuǎn)化非晶體結(jié)構(gòu)從整體上看是無(wú)序的，但在有限的小范圍內(nèi)觀察，還具有一定的規(guī)律性，即是近程有序的；而晶體盡管從整體上看是有序的，但由于有缺陷，在很小的尺寸范圍內(nèi)也存在著無(wú)序性。2.3.2金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)2.3材料的晶體結(jié)構(gòu)2.晶體與非晶體(1)晶體幾乎所有2.3材料的晶體結(jié)構(gòu)1.晶體結(jié)構(gòu)的基本概念圖2-4簡(jiǎn)單立方晶格與晶胞示意圖a)晶體中的原子排

9、列b)晶格c)晶胞及晶格參數(shù)表示方法2.三種典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)2.3材料的晶體結(jié)構(gòu)1.晶體結(jié)構(gòu)的基本概念圖2-4簡(jiǎn)2.3材料的晶體結(jié)構(gòu)圖2-5體心立方晶胞示意圖2.3材料的晶體結(jié)構(gòu)圖2-5體心立方晶胞示意圖2.3材料的晶體結(jié)構(gòu)圖2-6面心立方晶胞示意圖3.實(shí)際金屬的晶體結(jié)構(gòu)2.3材料的晶體結(jié)構(gòu)圖2-6面心立方晶胞示意圖3.實(shí)2.3材料的晶體結(jié)構(gòu)圖2-8多晶體的晶粒與晶界示意圖2.3材料的晶體結(jié)構(gòu)圖2-8多晶體的晶粒與晶界示意2.3材料的晶體結(jié)構(gòu)(1)單晶體和多晶體如果一塊金屬晶體，其內(nèi)部的晶格位向完全一致，則稱為單晶體。(2)晶體缺陷根據(jù)晶體缺陷存在形式的幾何特點(diǎn)，通常將它們分為點(diǎn)缺陷、線缺陷

10、和面缺陷三大類。圖2-9晶格點(diǎn)缺陷示意圖2.3材料的晶體結(jié)構(gòu)(1)單晶體和多晶體如果一塊金屬晶體2.3材料的晶體結(jié)構(gòu)1)點(diǎn)缺陷。2)線缺陷。圖2-10刃型位錯(cuò)幾何模型2.3材料的晶體結(jié)構(gòu)1)點(diǎn)缺陷。2)線缺陷。圖2-12.3材料的晶體結(jié)構(gòu)3)面缺陷。圖2-11金屬?gòu)?qiáng)度與位錯(cuò)密度的關(guān)系2.3材料的晶體結(jié)構(gòu)3)面缺陷。圖2-11金屬?gòu)?qiáng)度與2.3材料的晶體結(jié)構(gòu)圖2-12面缺陷示意圖a)晶界b)亞晶界2.3材料的晶體結(jié)構(gòu)圖2-12面缺陷示意圖a)晶界2.3材料的晶體結(jié)構(gòu)4.合金的晶體結(jié)構(gòu)圖2-13固溶體結(jié)構(gòu)示意圖a)置換固溶體b)間隙固溶體(1)固溶體溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格中而仍保持溶劑晶格類型的合2.

11、3材料的晶體結(jié)構(gòu)4.合金的晶體結(jié)構(gòu)圖2-13固溶2.3材料的晶體結(jié)構(gòu)金相稱為固溶體。(2)金屬化合物金屬化合物是合金元素間發(fā)生相互作用而生成的具有金屬性質(zhì)的一種新相，其晶格類型和性能不同于合金中的任一組成元素，一般可用分子式來(lái)表示。圖2-14滲碳體的晶體結(jié)構(gòu)2.3材料的晶體結(jié)構(gòu)金相稱為固溶體。(2)金屬化合物金2.4金屬材料的分類2.4.1鋼的分類1.我國(guó)多年來(lái)采用的分類方法 按鋼的用途，可分為建筑及工程用鋼、機(jī)械制造用結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼、專業(yè)用鋼(如橋梁用鋼、鍋爐用鋼)等。 按鋼的品質(zhì)(有害雜質(zhì)硫、磷含量)，劃分為普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。 按鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以不太嚴(yán)格地分為

12、低碳鋼(wC0.25%)、中碳鋼(wC=0.25%0.60%)、高碳鋼(wC0.60%)。 合金鋼按鋼中合金元素的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)可分為低合金鋼(wMe5%)、中合金鋼(wMe510%)、高合金鋼(wMe10%)。2.我國(guó)實(shí)施新的鋼分類方法表2-2鋼的分類2.4金屬材料的分類2.4.1鋼的分類1.我國(guó)多年來(lái)采2.4金屬材料的分類表2-2鋼的分類2.4金屬材料的分類表2-2鋼的分類2.4金屬材料的分類表2-2鋼的分類3.鋼材的分類(1)型材由碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度鋼軋制而成。2.4金屬材料的分類表2-2鋼的分類3.鋼材的分類2.4金屬材料的分類(2)鋼板鋼板是厚度遠(yuǎn)小于長(zhǎng)度和寬度的板

13、狀鋼材。(3)鋼管按生產(chǎn)工藝不同可分為無(wú)縫鋼管和焊接鋼管兩類。(4)鋼絲鋼絲是以線材為原料，經(jīng)拔制加工而成的斷面細(xì)小的條狀鋼材。2.4.2鑄鐵的分類(1)白口鑄鐵碳全部以碳化物形式存在，其斷口呈亮白色。(2)灰鑄鐵碳主要以片狀石墨形式存在，斷口呈灰色。(3)可鍛鑄鐵由一定成分的白口鑄鐵鑄件經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的高溫可鍛化退火，使白口鑄鐵中的滲碳體大部分或全部分解成團(tuán)絮狀石墨。(4)球墨鑄鐵鐵液經(jīng)過(guò)球化處理后澆注，鑄鐵中的碳大部或全部成球狀石墨形式存在，用于力學(xué)性能要求高的鑄件。2.4金屬材料的分類(2)鋼板鋼板是厚度遠(yuǎn)小于長(zhǎng)度和寬度2.4金屬材料的分類(5)蠕墨鑄鐵碳主要以蠕蟲狀石墨形態(tài)存在于鑄鐵中，

14、石墨形狀介于片狀和球狀石墨之間，類似于片狀石墨，但片短而厚，頭部較圓，形似蠕蟲。2.4.3非鐵金屬材料的分類(1)鋁合金鋁中加入Si、Cu、Mg、Zn、Mn等元素制成的合金。(2)銅合金銅中加入Zn、Sn、Ni、Al、Si等元素制成的合金。2.4金屬材料的分類(5)蠕墨鑄鐵碳主要以蠕蟲狀石墨形態(tài)2.5碳素結(jié)構(gòu)鋼及螺紋聯(lián)接件的選材表2-3碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分及用途表2-3碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分及用途習(xí)題與思考題1.什么叫做應(yīng)力？什么叫做應(yīng)變？低碳鋼拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線可分為哪幾個(gè)變形階段？這些階段各具有什么明顯特征？2.5碳素結(jié)構(gòu)鋼及螺紋聯(lián)接件的選材表2-3碳素結(jié)構(gòu)鋼2.5碳素結(jié)構(gòu)鋼及螺

15、紋聯(lián)接件的選材2.由拉伸試驗(yàn)可以得出哪些力學(xué)性能指標(biāo)？在工程上這些指標(biāo)是怎樣定義的？3.有一d0=10.0mm，L0=50mm的低碳鋼比例試樣，拉伸試驗(yàn)時(shí)測(cè)得FeL=20.5kN，F(xiàn)m=31.5kN，d1=6.25mm，LU=66mm，試確定此鋼材的ReL、Rm 、A、Z。4.傳統(tǒng)的金屬材料分為幾大類？其中鋼材和鑄鐵又可以進(jìn)一步細(xì)分為幾類？5.為什么單晶體具有各向異性，而多晶體一般不顯示各項(xiàng)異性？6.晶體缺陷有哪些？其對(duì)金屬材料的力學(xué)性能有什么影響？7.合金的結(jié)構(gòu)與純金屬的結(jié)構(gòu)有什么不同？合金的性能為什么優(yōu)于純金屬？8.試舉出幾個(gè)你認(rèn)為是碳素結(jié)構(gòu)鋼制造的零件。2.5碳素結(jié)構(gòu)鋼及螺紋聯(lián)接件的選材

16、2.由拉伸試驗(yàn)可以得出哪項(xiàng)目三手鋸鋸條的選材碳素項(xiàng)目三手鋸鋸條的選材碳素工具鋼的應(yīng)用1)了解并分析手鋸鋸條的工作條件。2)重點(diǎn)了解機(jī)械工程材料的硬度、韌性等常用力學(xué)性能。3)了解金屬材料的結(jié)晶特點(diǎn)，重點(diǎn)掌握鐵碳相圖及其應(yīng)用。4)重點(diǎn)了解金屬材料熱處理基礎(chǔ)知識(shí)。5)重點(diǎn)了解碳素工具鋼的種類、牌號(hào)、性能與應(yīng)用。6)學(xué)會(huì)手鋸鋸條的選材。3.1手鋸鋸條的服役條件分析3.2材料的力學(xué)性能硬度與韌性3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖3.4金屬材料的熱處理3.5碳素工具鋼及手鋸鋸條的選材工具鋼的應(yīng)用1)了解并分析手鋸鋸條的工作條件。2)重點(diǎn)了解1)了解并分析手鋸鋸條的工作條件。1)了解并分析手鋸鋸條的工作條件。

17、2)重點(diǎn)了解機(jī)械工程材料的硬度、韌性等常用力學(xué)性能。2)重點(diǎn)了解機(jī)械工程材料的硬度、韌性等常用力學(xué)性能。3)了解金屬材料的結(jié)晶特點(diǎn)，重點(diǎn)掌握鐵碳相圖及其應(yīng)用。3)了解金屬材料的結(jié)晶特點(diǎn)，重點(diǎn)掌握鐵碳相圖及其應(yīng)用。4)重點(diǎn)了解金屬材料熱處理基礎(chǔ)知識(shí)。4)重點(diǎn)了解金屬材料熱處理基礎(chǔ)知識(shí)。5)重點(diǎn)了解碳素工具鋼的種類、牌號(hào)、性能與應(yīng)用。5)重點(diǎn)了解碳素工具鋼的種類、牌號(hào)、性能與應(yīng)用。6)學(xué)會(huì)手鋸鋸條的選材。6)學(xué)會(huì)手鋸鋸條的選材。3.1手鋸鋸條的服役條件分析圖3-1手鋸鋸條的工作狀態(tài)a)固定式b)可調(diào)式3.1手鋸鋸條的服役條件分析圖3-1手鋸鋸條的工作狀3.1手鋸鋸條的服役條件分析3.1.1手鋸鋸條

18、的工作條件3.1.2手鋸鋸條的失效分析(1)磨損磨損是在正常使用情況下，切削工具最常見的失效形式。(2)崩刃崩刃也是鋸條常見的失效形式之一。(3)斷裂鋸條由于承受較大的沖擊力或因工具自身的脆性較大有時(shí)會(huì)產(chǎn)生整體斷裂、破碎現(xiàn)象。3.1手鋸鋸條的服役條件分析3.1.1手鋸鋸條的工作條件3.2材料的力學(xué)性能硬度與韌性3.2.1硬度1.布氏硬度圖3-2布氏硬度試驗(yàn)原理示意圖3.2材料的力學(xué)性能硬度與韌性3.2.1硬度1.布3.2材料的力學(xué)性能硬度與韌性表3-1布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范表3-1布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范2.洛氏硬度3.2材料的力學(xué)性能硬度與韌性表3-1布氏硬度試3.2材料的力學(xué)性能硬度與韌性圖3-3洛氏硬

19、度試驗(yàn)原理示意圖表3-2常用的三種洛氏硬度的試驗(yàn)條件及應(yīng)用范圍3.2材料的力學(xué)性能硬度與韌性圖3-3洛氏硬度試3.2材料的力學(xué)性能硬度與韌性表3-2常用的三種洛氏硬度的試驗(yàn)條件及應(yīng)用范圍3.維氏硬度和顯微硬度3.2材料的力學(xué)性能硬度與韌性表3-2常用的三種3.2材料的力學(xué)性能硬度與韌性圖3-4維氏硬度試驗(yàn)原理示意圖3.2材料的力學(xué)性能硬度與韌性圖3-4維氏硬度試3.2材料的力學(xué)性能硬度與韌性3.2.2沖擊韌度圖3-5沖擊試驗(yàn)原理圖3.2材料的力學(xué)性能硬度與韌性3.2.2沖擊韌度圖33.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖3.3.1金屬的結(jié)晶特點(diǎn)圖3-6純金屬的冷卻曲線3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖3.3

20、.1金屬的結(jié)晶特點(diǎn)圖3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖圖3-7金屬的結(jié)晶過(guò)程3.3.2鐵碳合金相圖3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖圖3-7金屬的結(jié)晶過(guò)程3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖1.鐵碳合金的基本組元與基本相(1)純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變圖3-8純鐵的冷卻曲線及晶體結(jié)構(gòu)變化3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖1.鐵碳合金的基本組元與基本3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖(2)鐵碳合金的基本相及其性能在液態(tài)下，鐵和碳可以互溶成均勻的液體。1)液相。2)鐵素體。圖3-9鐵素體顯微組織3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖(2)鐵碳合金的基本相及其性3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖3)奧氏體。4)滲碳體。2. Fe-Fe3C相

21、圖分析圖3-10Fe-FC相圖3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖3)奧氏體。4)滲碳體。3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖圖3-11簡(jiǎn)化后的Fe-FC相圖(1)主要特性點(diǎn)3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖圖3-11簡(jiǎn)化后的Fe3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖1)A點(diǎn)和D點(diǎn)：A點(diǎn)是鐵的熔點(diǎn)(1538)；D點(diǎn)是滲碳體的熔點(diǎn)(1227)。2)G點(diǎn)：G點(diǎn)是鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)，溫度為912。3)E點(diǎn)和P點(diǎn)：E點(diǎn)是碳在-Fe中的最大溶解度點(diǎn)，wC=2.11，溫度為1148；P點(diǎn)是碳在-Fe中的最大溶解度點(diǎn)，wC=0.0218，溫度為727。4)Q點(diǎn)：Q點(diǎn)是室溫下碳在-Fe中的溶解度，wC=0.0008。5)C點(diǎn)：C點(diǎn)為

22、共晶點(diǎn)，液相在1148同時(shí)結(jié)晶出奧氏體和滲碳體。6)S點(diǎn)：S點(diǎn)為共析點(diǎn)，奧氏體在727同時(shí)析出鐵素體和滲碳體。(2)主要特性線3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖1)A點(diǎn)和D點(diǎn)：A點(diǎn)是鐵的熔3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖1)ACD線和AECF線：ACD線是液相線，該線以上為完全液相；AECF線是固相線，該線以下是完全固相。2)ECF線：ECF線是共晶線(1148)，相圖中，凡是wC=2.116.69的鐵碳合金都要發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。3)PSK線：PSK線是共析線(727)，相圖中，凡是wC=0.02186.69的鐵碳合金都要發(fā)生共析轉(zhuǎn)變。4)GS線：GS線是冷卻時(shí)奧氏體開始析出鐵素體，或加熱時(shí)鐵素體全部溶

23、入奧氏體的轉(zhuǎn)變溫度線。5)ES線：ES線是碳在奧氏體中的溶解度曲線。6)PQ線：PQ線是碳在鐵素體中的溶解度曲線。(3)相區(qū)1)單相區(qū)：簡(jiǎn)化的Fe-Fe3C相圖中有F、A、L和 Fe3C四個(gè)單相區(qū)。3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖1)ACD線和AECF線：A3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖2)兩相區(qū)：簡(jiǎn)化的Fe-Fe3C相圖中有五個(gè)兩相區(qū)，即L+A兩相區(qū)、L+Fe3C兩相區(qū)、A+Fe3C兩相區(qū)、A+F兩相區(qū)和F+Fe3C兩相區(qū)。3.典型合金的結(jié)晶過(guò)程及組織1)工業(yè)純鐵(wC0.0218)。2)鋼(0.0218wC2.11)。3)白口鑄鐵(2.11wC6.69)。1)共析鋼的結(jié)晶過(guò)程分析。圖3-12

24、共析鋼結(jié)晶過(guò)程組織轉(zhuǎn)變示意圖3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖2)兩相區(qū)：簡(jiǎn)化的Fe-Fe3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖圖3-13共析鋼的顯微組織2)亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程分析。3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖圖3-13共析鋼的顯微3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖圖3-140.5%的亞共析鋼結(jié)晶過(guò)程組織轉(zhuǎn)變示意圖3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖圖3-140.5%3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖圖3-15亞共析鋼的顯微組織3)過(guò)共析鋼的結(jié)晶過(guò)程分析。3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖圖3-15亞共析鋼的顯3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖圖3-16過(guò)共析鋼結(jié)晶過(guò)程組織轉(zhuǎn)變示意圖圖3-17過(guò)共析鋼的顯微組織3.3金屬的結(jié)

25、晶特點(diǎn)與鐵碳相圖圖3-16過(guò)共析鋼結(jié)晶3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖4)白口鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程分析。圖3-18共晶白口鑄鐵結(jié)晶過(guò)程組織轉(zhuǎn)變示意圖3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖4)白口鑄鐵的結(jié)晶過(guò)程分析。3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖圖3-19共晶白口鑄鐵的顯微組織3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖圖3-19共晶白口鑄鐵3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖圖3-20亞共晶白口鑄鐵顯微組織3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖圖3-20亞共晶白口鑄3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖圖3-21過(guò)共晶白口鑄鐵的顯微組織4.碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與鐵碳合金組織及性能的關(guān)系3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖圖3-21過(guò)共晶白口鑄3.3金屬的結(jié)晶

26、特點(diǎn)與鐵碳相圖(1)鐵碳合金中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與組織的關(guān)系根據(jù)對(duì)鐵碳合金結(jié)晶過(guò)程中組織轉(zhuǎn)變的分析，我們已經(jīng)了解了在不同碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)情況下鐵碳合金的組織構(gòu)成。圖3-22室溫下鐵碳合金中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與相和組織的關(guān)系3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖(1)鐵碳合金中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖(2)鐵碳合金中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與力學(xué)性能的關(guān)系在鐵碳合金中，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和存在形式對(duì)合金的力學(xué)性能有直接的影響。圖3-23碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)緩冷鋼力學(xué)性能的影響3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖(2)鐵碳合金中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖5.鐵碳合金相圖的應(yīng)用(1)在選材方面的應(yīng)用鐵碳相圖總結(jié)了鐵碳合

27、金組織和性能隨成分的變化規(guī)律。圖3-24鐵碳相圖與鑄鍛工藝的關(guān)系3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖5.鐵碳合金相圖的應(yīng)用(13.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖(2)在鑄造方面的應(yīng)用由相圖可見，共晶成分的鐵碳合金熔點(diǎn)最低，結(jié)晶溫度范圍最小，具有良好的鑄造性能。(3)在壓力加工方面的應(yīng)用奧氏體的強(qiáng)度較低，塑性較好，便于塑性變形。(4)在焊接方面的應(yīng)用焊接時(shí)由焊縫到母材各區(qū)域的溫度是不同的，由Fe-Fe3C相圖可知，受不同加熱溫度的各區(qū)域在隨后的冷卻中可能會(huì)出現(xiàn)不同的組織與性能。3.3金屬的結(jié)晶特點(diǎn)與鐵碳相圖(2)在鑄造方面的應(yīng)用由相3.4金屬材料的熱處理圖3-25鋼的熱處理工藝曲線(1)鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變加

28、熱是熱處理的第一道工序。3.4金屬材料的熱處理圖3-25鋼的熱處理工藝曲線(3.4金屬材料的熱處理圖3-26加熱和冷卻時(shí)Fe-FC相圖上各相變點(diǎn)的位置3.4金屬材料的熱處理圖3-26加熱和冷卻時(shí)Fe-F3.4金屬材料的熱處理圖3-27共析鋼中奧氏體形成過(guò)程示意圖(2)鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變鋼經(jīng)加熱奧氏體化后，可以通過(guò)采用不同的冷卻條件，獲得需要的組織和性能。表3-345鋼經(jīng)840加熱后，不同條件冷卻后的力學(xué)性能3.4金屬材料的熱處理圖3-27共析鋼中奧氏體形成過(guò)3.4金屬材料的熱處理表3-345鋼經(jīng)840加熱后，不同條件冷卻后的力學(xué)性能3.4金屬材料的熱處理表3-345鋼經(jīng)840加熱后3.4金屬材料

29、的熱處理圖3-28兩種冷卻方式示意圖1)珠光體型轉(zhuǎn)變：珠光體轉(zhuǎn)變發(fā)生在A1550溫度范圍內(nèi)。3.4金屬材料的熱處理圖3-28兩種冷卻方式示意圖13.4金屬材料的熱處理表3-4珠光體型組織的形成溫度和硬度表3-4珠光體型組織的形成溫度和硬度2)貝氏體型轉(zhuǎn)變：貝氏體轉(zhuǎn)變發(fā)生在550Ms溫度范圍內(nèi)。3.4金屬材料的熱處理表3-4珠光體型組織的形成溫度3.4金屬材料的熱處理圖3-29下貝氏體組織a)金相顯微組織b)示意圖3.4金屬材料的熱處理圖3-29下貝氏體組織a)金3.4金屬材料的熱處理3)馬氏體轉(zhuǎn)變：當(dāng)奧氏體被迅速過(guò)冷至馬氏體點(diǎn)Ms以下時(shí)則發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。圖3-30板條狀馬氏體的組織a)金相顯微

30、組織b)示意圖3.4金屬材料的熱處理3)馬氏體轉(zhuǎn)變：當(dāng)奧氏體被迅速過(guò)冷至3.4金屬材料的熱處理圖3-31片狀馬氏體的組織a)金相顯微組織b)示意圖(3)鋼的普通熱處理鋼的最基本的熱處理工藝有退火、正火、淬3.4金屬材料的熱處理圖3-31片狀馬氏體的組織a3.4金屬材料的熱處理火和回火等。1)鋼的退火。 完全退火與等溫退火：完全退火是把鋼加熱到Ac3以上3050，保溫一定時(shí)間，隨爐冷至600以下，出爐空冷。完全退火可獲得接近平衡狀態(tài)的組織，主要用于亞共析鋼的鑄、鍛件，有時(shí)也用于焊接結(jié)構(gòu)。完全退火目的在于細(xì)化晶粒，消除過(guò)熱組織，降低硬度和改善切削加工性能。過(guò)共析鋼不宜采用完全退火，以避免二次滲碳體

31、以網(wǎng)狀形式沿奧氏體晶界析出，給切削加工和以后的熱處理帶來(lái)不利影響。3.4金屬材料的熱處理火和回火等。1)鋼的退火。 完3.4金屬材料的熱處理 球化退火：球化退火是將鋼加熱到Ac1以上2040，充分保溫后，隨爐冷卻到600以下出爐空冷。球化退火主要用于過(guò)共析鋼。其目的是使鋼中的滲碳體球狀化，以降低鋼的硬度，改善切削加工性，并為以后的熱處理工序做好組織準(zhǔn)備。若鋼的原始組織中有嚴(yán)重的滲碳體網(wǎng)，則在球化退火前應(yīng)進(jìn)行正火消除，以保證球化退火效果。 去應(yīng)力退火：去應(yīng)力退火又稱低溫退火，是將鋼加熱到Ac1以下某一溫度(一般約為500600)，保溫一定時(shí)間，然后隨爐冷卻。去應(yīng)力退火過(guò)程中不發(fā)生組織的轉(zhuǎn)變，目的

32、是為了消除鑄、鍛、焊件和沖壓件的殘余應(yīng)力。2)鋼的正火。3.4金屬材料的熱處理 球化退火：球化退火是將鋼加熱到A3.4金屬材料的熱處理 對(duì)力學(xué)性能要求不高的結(jié)構(gòu)、零件，可用正火作為最終熱處理，以提高其強(qiáng)度、硬度和韌性。 對(duì)低、中碳鋼可用正火作為預(yù)備熱處理，以調(diào)整硬度，改善切削加工性。 對(duì)過(guò)共析鋼，正火可抑制滲碳體網(wǎng)的形成，為球化退火做好組織準(zhǔn)備。圖3-32碳鋼的各種退火、正火加熱溫度范圍及工藝曲線a)加熱溫度規(guī)范b)工藝曲線3.4金屬材料的熱處理 對(duì)力學(xué)性能要求不高的結(jié)構(gòu)、零件，3.4金屬材料的熱處理3)鋼的淬火。圖3-33碳鋼淬火加熱溫度范圍3.4金屬材料的熱處理3)鋼的淬火。圖3-33碳鋼

33、淬3.4金屬材料的熱處理 淬火加熱溫度。鋼的淬火加熱溫度主要根據(jù)其相變點(diǎn)來(lái)確定。圖3-33為碳鋼的淬火加熱溫度范圍。 常用淬火冷卻方法。理想的冷卻應(yīng)是既保證工件淬火后得到馬氏體(一般需要較快的冷速)，又要保證淬火質(zhì)量，減小淬火應(yīng)力和變形與開裂的傾向(冷速慢些有利)，這樣采用適宜的淬火介質(zhì)和適當(dāng)?shù)拇慊鸱椒ň秃苤匾?。常用的冷卻介質(zhì)有水、鹽或堿的水溶液和油等。常用的淬火方法有以下幾種：3.4金屬材料的熱處理 淬火加熱溫度。鋼的淬火加熱溫度主3.4金屬材料的熱處理 鋼的淬透性。鋼的淬透性是鋼在淬火冷卻時(shí)，獲得馬氏體組織深度的能力，是鋼的一種重要的熱處理工藝性能，其高低以鋼在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)淬火條件下能夠獲得

34、的有效淬硬深度來(lái)表示。用不同鋼種制造的相同形狀和尺寸的工件，在同樣條件下淬火，有效淬硬深度深的鋼淬透性好。鋼的淬透性是機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，合理選材和正確制定熱處理工藝的重要依據(jù)。圖3-34淬硬層深度和的力學(xué)性能的關(guān)系(陰影部分表示淬透層)3.4金屬材料的熱處理 鋼的淬透性。鋼的淬透性是鋼在淬火3.4金屬材料的熱處理4)鋼的回火。 低溫回火(150250)?；鼗鸷蟮慕M織是回火馬氏體。它基本保持馬氏體的高硬度和耐磨性，鋼的內(nèi)應(yīng)力和脆性有所降低。低溫回火主要用于各種工具、滾動(dòng)軸承、滲碳件和表面淬火件。 中溫回火(350500)?；鼗鸷蟮闹饕M織為回火托氏體，具有較高的彈性極限和屈服強(qiáng)度，具有一定的韌

35、性和硬度。中溫回火主要用于各種彈簧和模具等。 高溫回火(500650)?；鼗鸷蟮慕M織為回火索氏體，具有強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性都較好的綜合力學(xué)性能。高溫回火廣泛用于汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床等機(jī)械中的重要結(jié)構(gòu)零件，如各種軸、齒輪、連桿、高強(qiáng)度螺栓等。通常將淬火和高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理。3.4金屬材料的熱處理4)鋼的回火。 低溫回火(1503.5碳素工具鋼及手鋸鋸條的選材3.5.1碳素工具鋼表3-5碳素工具鋼的牌號(hào)、成分、硬度和用途3.5碳素工具鋼及手鋸鋸條的選材3.5.1碳素工具鋼表3.5碳素工具鋼及手鋸鋸條的選材表3-5碳素工具鋼的牌號(hào)、成分、硬度和用途3.5碳素工具鋼及手鋸鋸條的選材表3

36、-5碳素工具鋼的3.5碳素工具鋼及手鋸鋸條的選材表3-5碳素工具鋼的牌號(hào)、成分、硬度和用途3.5碳素工具鋼及手鋸鋸條的選材表3-5碳素工具鋼的3.5碳素工具鋼及手鋸鋸條的選材3.5.2碳素工具鋼的熱處理1.碳素工具鋼的退火2.碳素工具鋼的淬火和回火3.手鋸鋸條的熱處理表3-6高碳鋼手用鋸條的熱處理規(guī)范表3-6高碳鋼手用鋸條的熱處理規(guī)范習(xí)題與思考題1.在生產(chǎn)中，沖擊試驗(yàn)有何重要作用?什么叫韌脆轉(zhuǎn)變溫度?2.強(qiáng)化金屬材料的基本途徑有哪幾條？強(qiáng)化方法與金屬的晶體結(jié)構(gòu)、顯微組織有什么聯(lián)系？3.5碳素工具鋼及手鋸鋸條的選材3.5.2碳素工具鋼的熱3.5碳素工具鋼及手鋸鋸條的選材3.說(shuō)明鐵素體、奧氏體、滲

37、碳體、珠光體和萊氏體等基本組織的顯微特征及其性能，分析一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體、共析滲碳體的異同之處。4.默畫簡(jiǎn)化的Fe-Fe3C相圖，說(shuō)明圖中主要點(diǎn)、線的意義，填出各相區(qū)的相和組織組成物。5.對(duì)應(yīng)簡(jiǎn)化的Fe-Fe3C相圖繪出碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.45%、0.77%、1.2%三種鋼的冷卻曲線、組織示意圖，并指出組織與性能的關(guān)系。6.根據(jù)Fe-Fe3C相圖，解釋下列現(xiàn)象：1)在室溫下wC=0.8%的碳鋼比wC=0.4%碳鋼硬度高，比wC=1.2%的碳鋼強(qiáng)度高。2)鋼鉚釘一般用低碳鋼制造。3.5碳素工具鋼及手鋸鋸條的選材3.說(shuō)明鐵素體、奧氏體、滲3.5碳素工具鋼及手鋸鋸條的選

38、材3)綁扎物件一般用鐵絲(鍍鋅低碳鋼絲)，而起重機(jī)吊重物時(shí)都用鋼絲繩(用60鋼、65鋼等制成)。4)在1100時(shí)，wC=0.4%的鋼能進(jìn)行鍛造，而wC=4.0%的鑄鐵不能進(jìn)行鍛造。5)鉗工鋸削T8、T10、T12等退火鋼料(wC分別為0.8%、1.0%、1.2%)比鋸削10、20鋼(wC分別為0.1%、0.2%)費(fèi)力且鋸條易磨鈍。6)鋼適宜壓力加工成型，而鑄鐵適宜鑄造成形。7.指出Ac1、Ac3和Accm各相變點(diǎn)的意義，簡(jiǎn)述共析鋼奧氏體形成的主要特點(diǎn)。8.試歸納共析鋼過(guò)冷奧氏體在A1溫度以下不同溫度發(fā)生轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物和性能。9.試述馬氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)。3.5碳素工具鋼及手鋸鋸條的選材3)綁扎物件一般

39、用鐵絲(鍍3.5碳素工具鋼及手鋸鋸條的選材10.將45鋼(wC=0.45%)和T8鋼(wC=0.8%)分別加熱到600、760、840，然后在水中冷卻，試說(shuō)明各獲得什么組織？性能(硬度)如何變化？11.正火和退火的主要區(qū)別是什么?生產(chǎn)中應(yīng)如何選擇正火和退火?12.指出下列零件正火的主要目的和正火后的組織。20鋼齒輪；45鋼小軸；T12鋼銼刀。13.簡(jiǎn)述各種淬火方法及其適用范圍。14.為什么淬火鋼回火后的性能主要取決于回火溫度，而不是冷卻速度？15.試分析以下幾種說(shuō)法是否正確？為什么？3.5碳素工具鋼及手鋸鋸條的選材10.將45鋼(wC=0.3.5碳素工具鋼及手鋸鋸條的選材過(guò)冷奧氏體的冷卻速度越

40、快，鋼冷卻后的硬度越高；共析鋼奧氏體化后，冷卻形成的組織主要取決于加熱溫度；同一種鋼材在相同加熱條件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好；鋼中合金元素含量越多，淬火后硬度越高。16.指出下列工件的淬火和回火溫度，并說(shuō)明回火后得到的組織和大致硬度。45鋼小軸(要求綜合力學(xué)性能好)；60鋼彈簧；T12鋼銼刀。17.用T10鋼制造形狀簡(jiǎn)單的車刀和用45鋼制造較重要的螺栓，工藝路線均為：鍛造熱處理機(jī)加工熱處理精加工，對(duì)兩種工件：說(shuō)明預(yù)備熱處理的工藝方法及其作用；制定最終熱處理工藝規(guī)范(溫度、冷卻介質(zhì))，并指出最終熱處理后的顯微組織及大致硬度。3.5碳素工具鋼及手鋸鋸條的選材過(guò)冷奧氏體的冷卻速

41、度越快3.5碳素工具鋼及手鋸鋸條的選材18.現(xiàn)有20鋼和40鋼制造的齒輪各一個(gè)，為提高齒面的硬度和耐磨性，宜采用何種熱處理工藝？熱處理后兩者在組織和性能上有何不同？19.甲、乙兩廠同時(shí)生產(chǎn)一種45鋼零件，硬度要求為220250HBW。20.為什么工件淬火容易產(chǎn)生變形，甚至開裂？減少淬火變形和防止開裂有哪些措施？3.5碳素工具鋼及手鋸鋸條的選材18.現(xiàn)有20鋼和40鋼制項(xiàng)目四車床主軸的選材項(xiàng)目四車床主軸的選材優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用1)了解并分析車床主軸的工作條件。2)了解材料疲勞強(qiáng)度的有關(guān)知識(shí)。3)了解鋼的表面熱處理和熱處理新技術(shù)，掌握熱處理工藝的應(yīng)用。4)了解材料表面處理的基礎(chǔ)知識(shí)。5)重點(diǎn)了解

42、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的種類、牌號(hào)、性能與應(yīng)用。6)學(xué)會(huì)車床主軸的選材。4.1車床主軸的服役條件分析4.2材料的力學(xué)性能疲勞極限4.3鋼的表面熱處理和熱處理新技術(shù)4.4熱處理工藝的應(yīng)用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用1)了解并分析車床主軸的工作條件。2)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用4.5工程材料的表面處理4.6優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼及車床主軸的選材優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用4.5工程材料的表面處理4.6優(yōu)質(zhì)1)了解并分析車床主軸的工作條件。1)了解并分析車床主軸的工作條件。2)了解材料疲勞強(qiáng)度的有關(guān)知識(shí)。2)了解材料疲勞強(qiáng)度的有關(guān)知識(shí)。3)了解鋼的表面熱處理和熱處理新技術(shù)，掌握熱處理工藝的應(yīng)用。3)了解鋼的表面熱處理和熱處理新技術(shù)，掌

43、握熱處理工藝的應(yīng)用。4)了解材料表面處理的基礎(chǔ)知識(shí)。4)了解材料表面處理的基礎(chǔ)知識(shí)。5)重點(diǎn)了解優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的種類、牌號(hào)、性能與應(yīng)用。5)重點(diǎn)了解優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的種類、牌號(hào)、性能與應(yīng)用。6)學(xué)會(huì)車床主軸的選材。6)學(xué)會(huì)車床主軸的選材。4.1車床主軸的服役條件分析4.1.1機(jī)床主軸的工作條件圖4-1C6140臥式車床1主軸箱2刀架部件3尾座4床身5、7床腳6溜板箱8進(jìn)給箱4.1車床主軸的服役條件分析4.1.1機(jī)床主軸的工作條件4.1車床主軸的服役條件分析圖4-2車床主軸簡(jiǎn)圖1.承受摩擦與磨損4.1車床主軸的服役條件分析圖4-2車床主軸簡(jiǎn)圖1.4.1車床主軸的服役條件分析2.承受多種載荷4.1.

44、2車床主軸的失效分析4.1車床主軸的服役條件分析2.承受多種載荷4.1.24.2材料的力學(xué)性能疲勞極限圖4-3疲勞曲線示意圖4.2材料的力學(xué)性能疲勞極限圖4-3疲勞曲線示意4.3鋼的表面熱處理和熱處理新技術(shù)4.3.1鋼的表面熱處理圖4-5感應(yīng)加熱表面淬火示意圖4.3鋼的表面熱處理和熱處理新技術(shù)4.3.1鋼的表面熱處4.3鋼的表面熱處理和熱處理新技術(shù)1.表面淬火2.化學(xué)熱處理圖4-6氣體滲碳示意圖4.3鋼的表面熱處理和熱處理新技術(shù)1.表面淬火2.化學(xué)熱4.3鋼的表面熱處理和熱處理新技術(shù)4.3.2熱處理新技術(shù)簡(jiǎn)介1.可控氣氛熱處理2.真空熱處理3.形變熱處理4.激光熱處理和電子束淬火4.3鋼的表面

45、熱處理和熱處理新技術(shù)4.3.2熱處理新技術(shù)4.4熱處理工藝的應(yīng)用1.熱處理的技術(shù)條件0400.eps4.4熱處理工藝的應(yīng)用1.熱處理的技術(shù)條件0400.eps4.4熱處理工藝的應(yīng)用表4-1熱處理工藝分類及代號(hào)(GB/T126032005)2.熱處理工序位置的確定4.4熱處理工藝的應(yīng)用表4-1熱處理工藝分類及代號(hào)(4.4熱處理工藝的應(yīng)用(1)確定熱處理工序位置的實(shí)例車床主軸是傳遞力的重要零件，它承受一般載荷，軸頸處要求耐磨。(2)熱處理工序位置確定的一般規(guī)律預(yù)備熱處理包括退火、正火、調(diào)質(zhì)等。3.常見熱處理缺陷及其預(yù)防(1)鋼在加熱時(shí)出現(xiàn)的缺陷1)欠熱：又稱加熱不足。2)過(guò)熱：加熱溫度偏高而使奧氏

46、體晶粒粗大，淬火后得到粗大的馬氏體，導(dǎo)致零件性能變脆。3)過(guò)燒：加熱溫度過(guò)高，使鋼的晶界氧化或局部熔化，致使零件報(bào)廢。4.4熱處理工藝的應(yīng)用(1)確定熱處理工序位置的實(shí)例車床4.4熱處理工藝的應(yīng)用4)氧化：鋼的表面在氧化性介質(zhì)中加熱時(shí)與氧原子形成氧化鐵的現(xiàn)象叫氧化。5)脫碳：鋼表層的碳被氧化而導(dǎo)致表層的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低的現(xiàn)象叫脫碳。(2)鋼在淬火時(shí)出現(xiàn)的缺陷1)淬火變形：淬火變形是零件在淬火時(shí)由于熱應(yīng)力與組織應(yīng)力的綜合作用引起的尺寸和形狀的偏差。2)淬火裂紋：淬火裂紋的產(chǎn)生原因主要為冷卻速度過(guò)快，另外零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理等因素也會(huì)引起此類缺陷。4.熱處理零件結(jié)構(gòu)的工藝性4.4熱處理工藝的應(yīng)用4)

47、氧化：鋼的表面在氧化性介質(zhì)中加熱4.4熱處理工藝的應(yīng)用圖4-7零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)示意圖4.4熱處理工藝的應(yīng)用圖4-7零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)示意圖4.5工程材料的表面處理4.5.1表面處理概述1)提高材料在腐蝕性介質(zhì)中的耐蝕性或抗高溫氧化性能。2)提高工件耐磨、減摩、潤(rùn)滑及抗疲勞性能。3)防止金屬材料及其制品在生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)和使用過(guò)程中發(fā)生銹蝕。4)根據(jù)需要賦予材料及其制品表面各種特殊的功能，如絕緣、導(dǎo)電、反光、光的選擇吸收、電磁性、焊接性、可膠接性等及制造特殊新型表面材料及復(fù)層金屬板材。5)賦予金屬或非金屬制品表面光澤、色彩、圖紋等優(yōu)美外觀。6)修復(fù)磨損或腐蝕損壞的工件，挽救加工超差的產(chǎn)品。1.表面強(qiáng)化處

48、理4.5工程材料的表面處理4.5.1表面處理概述1)提高4.5工程材料的表面處理(1)表面覆蓋層強(qiáng)化法在材料表面獲得特殊性能的覆蓋層(如氣相沉積層、鍍覆層、熱噴涂層等)，以達(dá)到提高強(qiáng)度、耐磨、耐蝕、耐疲勞等目的的工藝方法。(2)表面形變強(qiáng)化法表面通過(guò)噴丸、滾壓、擠壓等產(chǎn)生形變強(qiáng)化層，從而獲得較高的疲勞強(qiáng)度的工藝方法。(3)表面熱處理強(qiáng)化法通過(guò)化學(xué)熱處理(如滲碳、氮、硼及鉻等金屬或非金屬元素)、表面淬火(感應(yīng)加熱、火焰加熱、激光、電子束淬火)等方法使表面強(qiáng)化。(4)表面復(fù)合處理強(qiáng)化法將兩種以上的表面強(qiáng)化工藝復(fù)合用于同一工件上，在性能上可以發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn)的處理方法。2.表面防腐與保護(hù)處理3.表面裝飾

49、加工4.5工程材料的表面處理(1)表面覆蓋層強(qiáng)化法在材料表面4.5工程材料的表面處理4.5.2氣相沉積1.化學(xué)氣相沉積圖4-8CVD裝置示意圖1進(jìn)氣系統(tǒng)2反應(yīng)器3工件4加熱爐體5加熱爐絲6加熱爐電源及測(cè)量?jī)x表7卡具8排氣管9機(jī)械泵10廢氣處理系統(tǒng)2.物理氣相沉積4.5工程材料的表面處理4.5.2氣相沉積1.化學(xué)氣相4.5工程材料的表面處理圖4-9真空蒸鍍?cè)硎疽鈭D表4-2TiC、TiN鍍層應(yīng)用實(shí)例及效果4.5工程材料的表面處理圖4-9真空蒸鍍?cè)硎疽鈭D表4.5工程材料的表面處理表4-2TiC、TiN鍍層應(yīng)用實(shí)例及效果4.5.3化學(xué)轉(zhuǎn)化膜技術(shù)1.鋼鐵發(fā)藍(lán)處理2.鋁及鋁合金的發(fā)藍(lán)處理3.鋼鐵的磷化

50、處理4.5.4電鍍和化學(xué)鍍(1)防護(hù)性鍍層主要是防止金屬在大氣以及其他環(huán)境下的腐蝕，如鋼鐵工件鍍鋅、鍍鉻、鍍鋅鎳耐蝕合金等。4.5工程材料的表面處理表4-2TiC、TiN鍍層應(yīng)4.5工程材料的表面處理(2)修復(fù)性鍍層增大零件尺寸或覆蓋耐磨性鍍層，如鍍鉻、鍍銅、鍍鐵等。(3)裝飾性鍍層使基體金屬既能防止腐蝕又有美觀裝飾的鍍層，如鍍鉻、鍍金、鍍銀、鍍鎳、鍍黃銅(仿金)等合金以及鍍層組合等。(4)特殊用途鍍層如耐磨鍍層(硬鉻鍍層)、防止局部滲碳鍍層(鍍銅)、電氣特性的鍍層(鍍銀、銅、錫)等。4.5.5涂料和涂裝工藝1.涂料2.涂裝工藝4.5工程材料的表面處理(2)修復(fù)性鍍層增大零件尺寸或覆4.6優(yōu)質(zhì)

51、碳素結(jié)構(gòu)鋼及車床主軸的選材4.6.1優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼表4-3優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的用途舉例表4-3優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的用途舉例4.6優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼及車床主軸的選材4.6.1優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)4.6優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼及車床主軸的選材表4-3優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的用途舉例4.6優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼及車床主軸的選材表4-3優(yōu)質(zhì)碳素4.6優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼及車床主軸的選材表4-3優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的用途舉例4.6優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼及車床主軸的選材表4-3優(yōu)質(zhì)碳素4.6優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼及車床主軸的選材4.6.2車床主軸的選材和熱處理習(xí)題與思考題1.什么叫疲勞極限?為什么表面強(qiáng)化處理能有效地提高疲勞極限?2.滲碳后的零件為什么必須淬火和回火？淬火、回火后

52、表層和心部性能有何不同？為什么？3.指出材料表面處理方法分類及主要目的。4.比較CVD和PVD兩種氣相沉積方法。5.比較鋼鐵的發(fā)藍(lán)與磷化工藝。6.指出生活中常見的建筑設(shè)施、家具、電器、工具等所采用的表面處理技術(shù)。7.試指出幾個(gè)你認(rèn)為應(yīng)是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼制造的零件。4.6優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼及車床主軸的選材4.6.2車床主軸的項(xiàng)目五汽車車架的選材項(xiàng)目五汽車車架的選材低合金鋼的應(yīng)用1)了解并分析汽車車架的工作條件。2)重點(diǎn)了解合金元素在鋼中的作用。3)了解合金鋼的鋼號(hào)表示方法。4)重點(diǎn)了解低合金鋼的種類、牌號(hào)、性能與應(yīng)用。5)學(xué)會(huì)汽車車架的選材。5.1汽車車架的服役條件分析5.2合金元素在鋼中的作用5.3

53、合金鋼及其鋼號(hào)的表示方法5.4汽車車架的選材與低合金鋼低合金鋼的應(yīng)用1)了解并分析汽車車架的工作條件。2)重點(diǎn)了1)了解并分析汽車車架的工作條件。1)了解并分析汽車車架的工作條件。2)重點(diǎn)了解合金元素在鋼中的作用。2)重點(diǎn)了解合金元素在鋼中的作用。3)了解合金鋼的鋼號(hào)表示方法。3)了解合金鋼的鋼號(hào)表示方法。4)重點(diǎn)了解低合金鋼的種類、牌號(hào)、性能與應(yīng)用。4)重點(diǎn)了解低合金鋼的種類、牌號(hào)、性能與應(yīng)用。5)學(xué)會(huì)汽車車架的選材。5)學(xué)會(huì)汽車車架的選材。5.1汽車車架的服役條件分析1.車架的工作條件圖5-1汽車車架示意圖2.車架的失效分析5.1汽車車架的服役條件分析1.車架的工作條件圖5-15.2合金元

54、素在鋼中的作用1.合金元素對(duì)鋼基本相的影響圖5-2合金元素對(duì)鐵素體力學(xué)性能的影響a)對(duì)硬度的影響b)對(duì)韌性的影響2.合金元素對(duì)FeFe3C相圖的影響5.2合金元素在鋼中的作用1.合金元素對(duì)鋼基本相的影響圖55.2合金元素在鋼中的作用(1)合金元素對(duì)奧氏體相區(qū)的影響Ni、Mn等合金元素使單相奧氏體區(qū)擴(kuò)大，即使A1線、A3線下降。(2)合金元素對(duì)S、E點(diǎn)的影響合金元素都使FeFe3C相圖的S點(diǎn)和E點(diǎn)向左移，即使鋼的共析含碳量和奧氏體對(duì)碳的最大固溶度降低。3.合金元素對(duì)鋼熱處理的影響(1)對(duì)加熱時(shí)奧氏體化及奧氏體晶粒長(zhǎng)大的影響合金鋼的奧氏體形成過(guò)程基本上與非合金鋼相同，但合金鋼的奧氏體化比非合金鋼需

55、要的溫度更高，保溫時(shí)間更長(zhǎng)。(2)對(duì)冷卻時(shí)過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響除Co外，大多數(shù)合金元素(如Cr、Ni、Mn、Si、Mo、B等)溶于奧氏體后都使鋼的過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性提高，從而使鋼的淬透性提高。5.2合金元素在鋼中的作用(1)合金元素對(duì)奧氏體相區(qū)的影響5.2合金元素在鋼中的作用圖5-3=0.35%Mo鋼的回火溫度與硬度關(guān)系曲線5.2合金元素在鋼中的作用圖5-3=0.35%Mo5.2合金元素在鋼中的作用(3)對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響由于淬火時(shí)溶入馬氏體的合金元素阻礙馬氏體的分解，所以合金鋼回火到相同的硬度，需要比非合金鋼更高的加熱溫度，這說(shuō)明合金元素提高了鋼的耐回火性。5.2合金元素在鋼中的作用(3)對(duì)回

56、火轉(zhuǎn)變的影響由于淬火5.3合金鋼及其鋼號(hào)的表示方法(1)合金結(jié)構(gòu)鋼例如60Si2Mn，表示平均wC=0.6%、wSi1.5%、wMn1.5%的合金結(jié)構(gòu)鋼；09Mn2表示平均wC=0.09%、wMn1.5%的合金結(jié)構(gòu)鋼。(2)合金工具鋼當(dāng)平均wC1.0%時(shí)，如前所述，牌號(hào)前以千分?jǐn)?shù)(一位數(shù))表示；當(dāng)wC1%時(shí)，為了避免與結(jié)構(gòu)鋼相混淆，牌號(hào)前不標(biāo)數(shù)字。(3)特殊性能鋼的牌號(hào)表示法與合金工具鋼基本相同，只是當(dāng)wC0.08%及wC0.03%時(shí)，在牌號(hào)前面分別冠以“0”及“00”，例如0Cr19Ni9，0Cr13Al等。5.3合金鋼及其鋼號(hào)的表示方法(1)合金結(jié)構(gòu)鋼例如60S5.4汽車車架的選材與低合金

57、鋼1.低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼表5-1新舊低合金高強(qiáng)度鋼標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)對(duì)照及用途舉例表5-1新舊低合金高強(qiáng)度鋼標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)對(duì)照及用途舉例2.低合金專業(yè)用鋼習(xí)題與思考題1.碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼各自有何性能特點(diǎn)？非合金鋼共同的性能不足是什么？5.4汽車車架的選材與低合金鋼1.低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼表55.4汽車車架的選材與低合金鋼2.指出下列元素哪些是強(qiáng)碳化物形成元素，哪些是弱碳化物形成元素，哪些是非碳化物形成元素?它們對(duì)奧氏體的形成及晶粒長(zhǎng)大起何作用?對(duì)鋼的熱處理有何影響?3.合金元素提高鋼的耐回火性，使鋼在使用性能方面有何益處?4.試舉出幾個(gè)你認(rèn)為是低合金鋼制造的構(gòu)件。5.4汽車車架的選材與低合

58、金鋼2.指出下列元素哪些是強(qiáng)碳化項(xiàng)目六汽車齒輪的選材項(xiàng)目六汽車齒輪的選材合金結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用1)了解并分析汽車齒輪的工作條件。2)重點(diǎn)了解機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼的種類、牌號(hào)、性能與應(yīng)用。3)學(xué)會(huì)汽車齒輪的選材和工藝分析。6.1汽車齒輪服役條件分析6.2機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼6.3汽車齒輪的選材和熱處理合金結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用1)了解并分析汽車齒輪的工作條件。2)重點(diǎn)1)了解并分析汽車齒輪的工作條件。1)了解并分析汽車齒輪的工作條件。2)重點(diǎn)了解機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼的種類、牌號(hào)、性能與應(yīng)用。2)重點(diǎn)了解機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼的種類、牌號(hào)、性能與應(yīng)用。3)學(xué)會(huì)汽車齒輪的選材和工藝分析。3)學(xué)會(huì)汽車齒輪的選材和工藝分析。6.1汽車齒

59、輪服役條件分析6.1.1齒輪的工作條件圖6-1齒輪的工作狀態(tài)示意圖a)圓柱齒輪b)錐齒輪c)蝸輪蝸桿6.1.2齒輪的失效分析1.嚙合齒面間的摩擦力及齒面磨損2.嚙合齒面的接觸應(yīng)力及接觸疲勞6.1汽車齒輪服役條件分析6.1.1齒輪的工作條件圖66.1汽車齒輪服役條件分析(1)表面麻點(diǎn)麻點(diǎn)的形成與金屬表面的塑性變形相關(guān)，而且由于摩擦力的存在，疲勞裂紋大多在表面萌生，裂紋的擴(kuò)展則是潤(rùn)滑油擠入的結(jié)果。(2)淺層剝落當(dāng)接觸表面下某一點(diǎn)其最大切應(yīng)力大于材料的抗剪強(qiáng)度時(shí)，就可能產(chǎn)生疲勞裂紋，最后經(jīng)擴(kuò)展引起層狀剝落。(3)深層剝落經(jīng)表面硬化處理的齒輪，在硬化層與心部交界處往往是薄弱環(huán)節(jié)，當(dāng)接觸載荷在層下交界處

60、形成的最大切應(yīng)力與材料的抗剪強(qiáng)度達(dá)到某一界限值之后，就可能形成疲勞裂紋，經(jīng)擴(kuò)展最后導(dǎo)致較深的硬化層剝落。3.齒輪的彎曲應(yīng)力及彎曲疲勞6.1汽車齒輪服役條件分析(1)表面麻點(diǎn)麻點(diǎn)的形成與金屬6.2機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼1.合金滲碳鋼(1)用途與性能特點(diǎn)合金滲碳鋼通常是指經(jīng)滲碳淬火、低溫回火后使用的合金鋼。(2)常用鋼種及熱處理特點(diǎn)20CrMnTi是應(yīng)用最廣泛的合金滲碳鋼，用于制造汽車拖拉機(jī)的變速齒輪、軸等零件。表6-1常用合金滲碳鋼的牌號(hào)、熱處理、力學(xué)性能與用途表6-1常用合金滲碳鋼的牌號(hào)、熱處理、力學(xué)性能與用途6.2機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼1.合金滲碳鋼(1)用途與性能特點(diǎn)6.2機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼表6-1常用