機械基礎 高考總結 機械工程材料

機械工程材料知識結構框架使用性能一、金屬材料的性能工藝性能分類碳素鋼牌號分類二、鋼鐵材料合金鋼牌號分類鑄鐵鑄鋼牌號退火正火普通熱處理淬火三、鋼的熱處理回火表面淬火表面熱處理化學熱處理鋁及鋁合金四、有色金屬材料銅及銅合金軸承合金、硬質合金知識點精講金屬材料的性能1、力學性能：材料在外力作用下所表現(xiàn)出的性能。2、金屬材料的五大力學性能：強度、塑性、硬度、韌性、疲勞強度。1）強度：材料在外力作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力。衡量指標：屈服強度σS：σS=Fs/S0（MPa）屈服強度—是塑性材料選材和評定的依據(jù)?？估瓘姸圈襜：σb=Fb/S0（MPa）抗拉強度—是脆性材料選材的依據(jù)。2）塑性：材料在外力作用下，抵抗永久變形而不引起破壞的能力。衡量指標：斷后伸長率δ：斷面收縮率ψ:通常δ和ψ值越大，塑性越好。3）硬度：材料抵抗局部變形的能力。常用測定硬度的方法：布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度布氏硬度：球狀壓頭，壓痕大，測量數(shù)據(jù)準確，用于測原材料、半成品、厚件。洛氏硬度：錐狀壓頭，壓痕小，測量數(shù)據(jù)不準確，用于測成品，薄件。4）韌性：材料抵抗沖擊載荷作用下斷裂的能力。5）疲勞強度：材料抵抗循環(huán)應力和交變載荷作用的能力。鋼的應力循環(huán)次數(shù)：107有色金屬的應力循環(huán)次數(shù)：108鋼的熱處理鋼的熱處理是將鋼在固態(tài)下進行加熱、保溫和冷卻，以獲得所需組織和性能的工藝過程。二、分類：在機床制造中約60-70%的零件要經(jīng)過熱處理。模具、滾動軸承100%需經(jīng)過熱處理。退火：工藝：加熱保溫冷卻（爐冷）目的：降低硬度，消除內應力，細化晶粒正火：工藝：加熱保溫冷卻（空冷）目的：與退火類似，改善硬度；淬火：工藝：加熱保溫冷卻（水、油冷）目的：提高鋼的強度、硬度和耐磨性。與回火配合，提高鋼的綜合力學性能?；鼗穑汗に嚕杭訜幔ù慊痄摚┍乩鋮s目的：提高鋼的綜合力學性能。種類：表面淬火：僅對表面層進行淬火而芯部仍保持未淬火狀態(tài)。目的：使工件表面有高硬度、耐磨性，而芯部具有足夠的塑性韌性。主要用于處理軸、齒輪等零件。鋼鐵材料一、鋼鐵材料是鋼和鑄鐵的統(tǒng)稱。鋼是含碳量在2.11%以下的鐵碳合金。鑄鐵是碳含量大于2.11%的鐵碳合金。含碳量2.11%通常是鋼和鑄鐵的分界線。鋼的分類：根據(jù)化學成分，鋼分為非合金鋼（碳素鋼）、低合金鋼和合金鋼。碳素鋼：1）分類：2）牌號：a、普通碳素結構鋼：Q+數(shù)字——符號·（符號）由代表屈服點的字母Q、屈服點數(shù)值、質量等級符號、脫氧方法符號四部分順序組成。質量等級有：A、B、C、D脫氧方法有：F（沸騰鋼）、b（半鎮(zhèn)靜鋼）、Z（鎮(zhèn)靜鋼）、TZ（特殊鎮(zhèn)靜鋼）。通常Z和TZ可省略。例如：Q235－AF：b、優(yōu)質碳素結構鋼:兩位數(shù)字+（符號）用兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬分數(shù).注：Mn：表示鋼中錳的含量較高，Mn的含量為0.70%～1.2%②標A：表示是高級優(yōu)質鋼標E：表示特級優(yōu)質鋼③標F:表示脫氧方法為沸騰鋼c、碳素工具鋼：T+兩位數(shù)字+（符號）兩位數(shù)字表示鋼的平均Wc的千分數(shù)標Mn：表示鋼中錳的含量較高，Mn的含量為0.70%～1.2%d、鑄鋼：ZG+數(shù)字——數(shù)字表示屈服點的最低值表示抗拉強度的最低值例如：ZG230—450表示屈服點最低值230Mpa,表示抗拉強度最低值450Mpa的鑄鋼。2、合金鋼：1）定義：合金鋼就是在碳鋼的基礎上加入其他元素的鋼，加入的其他元素就叫做合金元素。2）分類：按合金元素含量分為：低合金鋼：合金元素總量≤5%中合金鋼：合金元素總量5%～10%高合金鋼：合金元素總量≥10%按用途分：合金結構鋼：主要用于制造重要的機械零件和工程結構。合金工具鋼：主要用于制造重要的刃具、量具和模具。特殊性能鋼：具有特殊的物理、化學性能的鋼。3）牌號：a、合金結構鋼兩位數(shù)字＋元素符號＋數(shù)字前面的兩位數(shù)字表示鋼的平均碳含量的萬分數(shù)元素符號表示鋼中所含的合金元素后面數(shù)字表示該元素平均含量的質量分數(shù)，當合金元素含量小于1.5%時，不標明含量，如果含量大于1.5%、2.5%、3.5%等，則相應地在元素符號后面標出2、3、4等。例如：60Si2Mn，表示平均碳含量為0.6%；含硅量約為2%，含錳小于1.5%b、合金工具鋼一位數(shù)字＋元素符號＋數(shù)字一位數(shù)字表示平均碳含量的千分數(shù)，當碳含量大于或等于1.00%時則不予標出。例如：9SiCr，其中平均碳含量為0.9%，Si、Cr的含量都小于1.5%Cr12MoV，表示平均碳含量大于1.00%，鉻含量約為12%，鉬和釩的含量都小于1.5%的合金工具鋼。C、滾珠軸承鋼“G”＋Cr＋數(shù)字“G”為“滾”，鉻元素符號后面的數(shù)字表示鉻含量的千分數(shù)，其他元素仍用百分數(shù)表示。例如：GCr15SiMn，表示鉻含量為1.5%，硅、錳含量均小于1.5%的滾珠軸承鋼4）性能和用途：①合金結構鋼：工程結構鋼（普通低合金鋼）：其中合金總量不超過3%，有良好的按用途分塑性、韌性、耐磨性。機械制造用鋼：主要制造機械零件。合金滲碳鋼：含碳量0.1%～0.25%（低碳鋼）性能：表面高硬度，高耐磨性，芯部高韌性用途：用于加工高速重載的齒輪。常用牌號：20CrMnTi按用途：合金調質鋼：含碳量0.25%～0.5%（中碳鋼）性能：高強度，高韌性，綜合力學性能良好用途：用于加工高速重載的軸及連桿。常用牌號：40Cr合金彈簧鋼：含碳量0.45%～0.75%（高碳鋼）性能：高彈性，高疲勞強度用途：用于加工彈簧板簧的專用零件。常用牌號：65Mn②合金工具鋼：低合金刃具鋼：合金元素含量3%～5%刃具鋼制造絲錐、板牙、鉸刀高速鋼：合金元素含量10%～25%用于高速切削刀具按用途：模具鋼量具鋼鉻不銹鋼：1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13不銹鋼鉻含量13%，碳含量0.1%～0.4%鉻鎳不銹鋼：0Cr18Ni9碳含量≤0.1%標000Cr18Ni10碳含量≤0.03%標00③特殊性能鋼：耐熱鋼耐磨鋼主要指高錳耐磨鋼ZGMn13含碳量高于1%，含錳量13%主要加工坦克、拖拉機履帶、挖掘機鏟齒鑄鐵1、性能：鑄鐵有良好的鑄造性、耐磨性、減震性、切削加工性等，且制造容易、價格便宜。2、分類：根據(jù)碳在鑄鐵中存在形式不同，可分為：白口鑄鐵碳的存在形式：滲碳體(Fe3C)，斷口為白色?；铱阼T鐵碳的存在形式：石墨，斷口為灰黑色?；诣T鐵：石墨呈片狀牌號“HT+數(shù)字”：HT是“灰鐵”，數(shù)字表示最低的抗拉強度值（MPa）。例：HT150，灰鑄鐵最低抗拉強度150MPa可鍛鑄鐵：石墨呈團絮狀牌號“KT+表示類別的字母+數(shù)字—數(shù)字”表示。KTZ珠光體可鍛鑄鐵、KTB白心可鍛鑄鐵、KTH黑心可鍛鑄鐵兩組數(shù)字分別表示最低抗拉強度和伸長率例：KTH370-12，黑心可鍛鑄鐵，最低抗拉強度370MPa，最低伸長率12%球墨鑄鐵：石墨呈球狀牌號QT+數(shù)字—數(shù)字QT是“球鐵”數(shù)字表示最低的抗拉強度值（MPa）、最低伸長率（%）。例：QT600-3，球墨鑄鐵，最低抗拉強度600MPa，最低伸長率3%蠕墨鑄鐵：石墨呈蠕蟲狀牌號“RuT+一組數(shù)字”表示。RuT是“蠕鐵”，一組數(shù)字表示最低的抗拉強度值（MPa）。例：RuT420，蠕墨鑄鐵，最低的抗拉強度420MPa。麻口鑄鐵碳的存在形式：石墨+滲碳體，斷口為黑白色。有色金屬材料一、鋁及鋁合金1、純鋁純鋁是銀白色金屬，熔點660℃，質量輕密度為2.7kg/m3；導電、導熱性好，僅次于銅、銀；具有較好的抗大氣腐蝕能力具有較好的加工工藝性能，它的塑性好，還可以通過熱處理強化，提高鋁的強度。2、鋁合金變形鋁合金防銹鋁合金（簡稱防銹鋁）LF+數(shù)字Al—Mn系及Al—Mg系合金。硬鋁合金（簡稱硬鋁）LY+數(shù)字Al—Cu—Mg系超硬鋁合金（簡稱超硬鋁）LC+數(shù)字Al—Zn—Mg—Cu系鍛鋁合金（簡稱鍛鋁）LD+數(shù)字Al—Mg—Si—Cu系Al-Si系鑄造鋁合金1Al-Cu系鑄造鋁合金2鑄造鋁合金Al-Mg系鑄造鋁合金3Al-Zn系鑄造鋁合金4牌號：ZL+數(shù)字+兩位數(shù)字第一位數(shù)表示合金類別，（1為鋁硅合金、2為鋁銅合金、3為鋁鎂合金、4為鋁鋅合金），后兩位數(shù)字表示合金順序號。例：ZL201：順序號為01的鋁銅系鑄造鋁合金。二、銅及銅合金1、純銅純銅呈紫紅色，熔點1083℃，密度為8.96g/cm3，良好的電導性、熱導性、耐蝕性、抗磁性和加工工藝性能。2、銅合金