機(jī)械基礎(chǔ)（項(xiàng)目一）

—工程材料基礎(chǔ)知識(shí)1.金屬材料的力學(xué)性能1.金屬材料的力學(xué)性能1)強(qiáng)度(2)拉伸試驗(yàn)拉伸試樣的形狀和尺寸取決于要被試驗(yàn)的金屬產(chǎn)品的形狀和尺寸，其橫截面一般為圓形、矩形和多邊形等。如圖1-4所示為圓形橫截面試樣。掃一掃掃一掃1.2金屬材料的性能3)硬度3)硬度類別試驗(yàn)原理簡圖測試方法應(yīng)用范圍維氏硬度F正四棱錐體金剛石壓頭采用頂部兩相對(duì)面具有規(guī)定角度的正四棱錐體金剛石作為壓頭，以規(guī)定壓力F壓入材料表面并保持規(guī)定的時(shí)間，測量試樣表面壓痕對(duì)角線長度d,然后按公式計(jì)算硬度值由于壓痕較小，適用于測定較薄工件、工具表面或帶鍍層的工件試件壓痕2.金屬材料的工藝性能2.金屬材料的工藝性能圖1-9常用的焊接方法2.金屬材料的工藝性能2.金屬材料的工藝性能切削加工是工程中應(yīng)用最為廣泛的零件加工方法。常用的切削加工方法有車削、銑削、磨削和鉆削等，如圖1-10所示。2.金屬材料的工藝性能2.金屬材料的工藝性能4)切削加工性4)切削加工性切削加工性是指對(duì)金屬材料進(jìn)行切削加工的難易程度。衡量切削加工性的因素有刀具的使用壽命、零件的表面質(zhì)量和切削工作時(shí)間等。通常情況下，零件可以通過熱處理來提高金屬材料的切削加1.3非金屬材料的性能及應(yīng)用2)復(fù)合材料的性能及應(yīng)用2)復(fù)合材料的性能及應(yīng)用名稱組成應(yīng)用范圍碳纖維增強(qiáng)塑料由碳纖維與聚酯、酚醛、環(huán)氧、聚四氟乙烯等樹脂組成密度小，強(qiáng)度、比強(qiáng)度和比模量高，抗疲勞性、耐熱性、耐蝕性、減摩性、耐磨性、自潤滑性好，尺寸穩(wěn)定性高用于制造人造衛(wèi)星、火箭的機(jī)架、殼體等由硼纖維與環(huán)氧、聚酰亞胺等樹脂組成比強(qiáng)度和比模量高，耐熱性良好用于航天和航空工程中要求高剛度的結(jié)構(gòu)件，如飛機(jī)機(jī)身、機(jī)翼等2.工業(yè)用鋼2.工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼一般由專門的冶金廠生產(chǎn)，市場上供應(yīng)的鋼材種類有板材(薄鋼板、中等厚度鋼板和鋼帶等)、管材(焊接鋼管和無縫鋼管)、型材(圓鋼、方鋼、工字鋼和槽鋼等)、線材及其他異型鋼材等，如圖1-16所示。2.2非鐵金屬材料及其合金2)鋁合金(1)變形鋁合金。類別牌號(hào)示例性能特點(diǎn)應(yīng)用范圍防銹鋁合金塑性高、強(qiáng)度高、耐蝕性良好適用于制造船舶零部件、航空燃料箱、輸油管道等硬鋁合金強(qiáng)度高、耐熱性良好、耐蝕性差適用于制造門窗、飛機(jī)蒙皮等超硬鋁合金極高的強(qiáng)度(可達(dá)600MPa),熱處理強(qiáng)化效果明顯，退火后具有良好的塑性機(jī)翼接頭等鍛造鋁合金良好的熱塑性和鍛造性，可進(jìn)行熱處理強(qiáng)化適用于制造飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)中形狀較復(fù)雜的零部件2.2非鐵金屬材料及其合金類別分組號(hào)基本成分應(yīng)用范圍N以WC為基，以Co作黏結(jié)劑，或添加少量TaC、NbC或CrC的合金或涂層合金如鋁、鎂、塑料、木材等的加工S以WC為基，以Co作黏結(jié)劑，或添加少量TaC、NbC或TiC的合金或涂層合金耐熱和優(yōu)質(zhì)合金材料的加工，如耐熱鋼，含鎳、鈷、鈦等的合金材料的加工H以WC為基，以Co作黏結(jié)劑，或添加少量TaC、NbC或TiC的合金或涂層合金硬切削材料的加工，如淬硬鋼、冷硬鑄鐵等材料的加工如圖1-14(見下頁)所示為幾種典型機(jī)器上的金屬零件，它們的工作條件和主要性能要求如表1-7所示(見下頁)。課堂總結(jié)正火是指將鋼件加熱到(對(duì)于亞共析鋼)或(對(duì)于過共析鋼)以上30～50℃,保溫一段時(shí)間后在空氣中冷2)目的及應(yīng)用掃一掃掃一掃①提高低碳鋼、低碳合金鋼的硬度，改善切削加工性；②細(xì)化晶粒，消除組織缺陷，為下一步熱處理做好組織準(zhǔn)備；3.2鋼的整體熱處理3)分類及其應(yīng)用類別工藝流程應(yīng)用范圍單介質(zhì)淬火將加熱保溫后的鋼件直接放非合金鋼采用水作為淬火介質(zhì)，碳鋼采用油作為淬火介質(zhì)操作簡單、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化；但在水中冷卻時(shí)，容易造成鋼件變形和開裂；在油中冷卻時(shí)，難以達(dá)到所要求的硬度或硬度分布不均勻適用于形狀簡單、尺寸較小的鋼件雙介質(zhì)淬火先將加熱保溫后的鋼件放入冷卻能力強(qiáng)的介質(zhì)中冷卻，在鋼件內(nèi)部組織向馬氏體轉(zhuǎn)變前將其取出，再放入冷卻能力較弱的介質(zhì)中冷卻，如水+油、油+空氣等能綜合兩種淬火介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，高溫時(shí)快速冷卻可以獲得較高的組織硬度，低溫時(shí)緩慢冷卻可以減小鋼件的變形和開裂：但鋼件在第一種介質(zhì)中的冷卻時(shí)間難以掌握，操作技術(shù)要求較高適用于形狀復(fù)雜的高碳鋼零件或大型合金鋼零件機(jī)械制造業(yè)中，很多機(jī)器零件要求表面耐磨損，不易產(chǎn)生疲勞破壞，而心部卻要求有足夠的塑性和韌性，如齒輪、軸、凸輪等。在這種情況下，單從材料選擇入手或采用普通熱處理方法(結(jié)合上節(jié)課內(nèi)容),能不能滿足其要求?3.3鋼的表面熱處理1)滲碳1)滲碳定義2.化學(xué)熱處理2.化學(xué)熱處理1)滲碳1)滲碳?xì)怏w滲碳工藝在工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛，如圖1-31所滲碳適用于承受很大的磨損，且需承受沖擊載荷和交變載荷的低碳鋼、低合金鋼工件，如汽車變速箱中2.化學(xué)熱處理2.化學(xué)熱處理3.3鋼的表面熱處理2)滲氮2)滲氮3.3鋼的表面熱處理3)碳氮共滲3)碳氮共滲應(yīng)用請說出表面淬火與化學(xué)熱處理的不同之出?履帶板是工程機(jī)械的底盤零件之一，它在工作中要承受很大的壓應(yīng)力和沖擊載荷，其表面會(huì)受到石塊等硬物的磨損。如圖1-21所示為履帶式推土機(jī)及其履帶板。履帶板的材料為40SiMn2,其加工工藝為：熱軋成形→下料→切削加工→調(diào)質(zhì)熱處理→成品。請同學(xué)們分析履帶板需要具備的性能和采用的熱處理工藝，并填寫“任務(wù)工單1.3”。零件名稱工作條件需要具備的性能履帶板承受很大的壓應(yīng)力、沖擊載荷和磨損(1)高的強(qiáng)度和硬度(2)良好的韌性(3)高的耐磨性2.分析履帶板的熱處理工藝履帶板的熱處理工藝采用調(diào)質(zhì)處理，分為淬火和回火兩個(gè)階段，如圖1-22所示。