機(jī)械制造基礎(chǔ) 課件 王昭勇 第1-3章 緒論、非金屬材料、機(jī)械工程材料選用

機(jī)械制造基礎(chǔ)緒

論1.機(jī)械

2.機(jī)械制造與機(jī)械制造技術(shù)

3.機(jī)械制造業(yè)與先進(jìn)制造業(yè)01認(rèn)識(shí)機(jī)械制造圖0-2數(shù)控車床圖0-1“水排”煉鐵圖0-3空心球1.課程性質(zhì)

2.課程內(nèi)容

3.學(xué)習(xí)方法02認(rèn)識(shí)本課程圖0-4

Z4012臺(tái)鉆實(shí)物照片機(jī)械工程材料選用單元一第一章

金屬材料Loremipsumdolorsitamet,consectetueradipiscingelit.Maecenasporttitorconguemassa.本章知識(shí)思維導(dǎo)圖第一節(jié)

金屬材料的物理性能和化學(xué)性能01金屬材料的物理性能1.密度6.磁性5.熱膨脹性2.熔點(diǎn)4.導(dǎo)電性3.導(dǎo)熱性01金屬材料的物理性能金屬名稱元素符號(hào)密度(20℃)ρ/[(kg/m3)×103]熔點(diǎn)/℃熱導(dǎo)率λ/[W/(m·K)]線脹系數(shù)(0℃-100℃)α1/(10-6/℃)電阻率(0℃)/[(Ω·m)×10-8]銀Ag10.49960.8418.619.71.5鋁Al2.698660.1221.923.62.655銅Cu8.961083393.5171.67-1.68(20℃)鉻Cr7.191903676.212.9鐵Fe7.84153875.411.769.7鎂Mg1.74650153.724.34.47錳Mn7.4312444.9837185(20℃)鎳Ni8.90145392.113.46.84鈦Ti4.508167715.18.242.1-47.8錫Sn7.298231.9162.82.311.5鎢W19.33380166.24.6(20℃)5.1表1-1常用金屬材料的物理性能1.耐蝕性

2.抗氧化性

3.化學(xué)穩(wěn)定性02金屬材料的化學(xué)性能第二節(jié)

金屬材料的力學(xué)性能1.屈服強(qiáng)度(屈服點(diǎn))

2.抗拉強(qiáng)度強(qiáng)度、塑性、剛度1.斷后伸長(zhǎng)率

2.斷面收縮率強(qiáng)度塑性剛度04硬度(一)常用的硬度測(cè)試方法

1.布氏硬度圖1-1布氏硬度試驗(yàn)原理圖

04硬度(一)常用的硬度測(cè)試方法

1.布氏硬度2.洛氏硬度圖1-2洛氏硬度試驗(yàn)原理圖

04硬度(一)常用的硬度測(cè)試方法

1.布氏硬度2.洛氏硬度硬度符號(hào)壓頭材料總試驗(yàn)力硬度測(cè)試范圍應(yīng)用舉例HRA120o金剛石圓錐體588.4/6020-88硬質(zhì)合金、碳化物、淺層表面硬化鋼HRBφ1.588mm的硬質(zhì)合金球980.7/10010-100非鐵金屬、鑄鐵、經(jīng)退火或正火的鋼HRC120o金剛石圓錐體1471.0/15020-70淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼、深層表面硬化鋼表1-2常用洛氏硬度的試驗(yàn)條件、硬度測(cè)試范圍和應(yīng)用舉例04硬度(一)常用的硬度測(cè)試方法

1.布氏硬度2.洛氏硬度3.維氏硬度圖1-3維氏硬度試驗(yàn)原理圖

04硬度(一)常用的硬度測(cè)試方法

1.布氏硬度2.洛氏硬度3.維氏硬度(二)硬度試驗(yàn)的應(yīng)用05沖擊韌性1.擺錘式一次沖擊試驗(yàn)2.多次沖擊試驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)備試驗(yàn)原理06疲勞1.疲勞現(xiàn)象在多次交變應(yīng)力作用下，金屬發(fā)生突然斷裂時(shí)的應(yīng)力值比靜載荷的屈服強(qiáng)度極限還低,這種現(xiàn)象稱為金屬的疲勞。

2.疲勞強(qiáng)度影響疲勞強(qiáng)度的主要因素：(1)應(yīng)力集中(2)表面粗糙度(3)殘余應(yīng)力及表面強(qiáng)化疲勞斷裂斷口示意圖第三節(jié)

鋼(一)非合金鋼1.非合金鋼的分類(1)按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類01鋼的分類與牌號(hào)非合金鋼按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高低分類，可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼三類。01鋼的分類與牌號(hào)名稱定義典型牌號(hào)低碳鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(C)<0.25%的鋼鐵材料08、10、15、20等中碳鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(C)=0.25%-0.60%的鋼鐵材料35、40、45、50、55等高碳鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(C)>0.6%的鋼鐵材料65、70、75、80、85等表1-4低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼的定義和典型牌號(hào)(一)非合金鋼1.非合金鋼的分類(1)按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類

非合金鋼按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高低分類，可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼三類。(2)按主要質(zhì)量等級(jí)和主要性能或使用特性分類根據(jù)GB/T13304.2—2008《鋼分類第2部分按其主要質(zhì)量等級(jí)和主要性能或使用特性的分類》，非合金鋼可分為：普通質(zhì)量非合金鋼、優(yōu)質(zhì)非合金鋼和特殊質(zhì)量非合金鋼三類。01鋼的分類與牌號(hào)(一)非合金鋼1.非合金鋼的分類(3)按用途分類

非合金鋼按用途分類，可分為碳素結(jié)構(gòu)鋼和碳素工具鋼。(4)非合金鋼的其他分類方法

非合金鋼還可以從其他角度進(jìn)行分類。01鋼的分類與牌號(hào)(一)非合金鋼2.常用非合金鋼的牌號(hào)及用途(1)普通質(zhì)量非合金鋼的牌號(hào)及用途

普通質(zhì)量非合金鋼中應(yīng)用最多的是碳素結(jié)構(gòu)鋼，其牌號(hào)由屈服強(qiáng)度的字首(Q)、屈服強(qiáng)度數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法四部分按順序組成。01鋼的分類與牌號(hào)圖1-5角鋼圖1-4線材01鋼的分類與牌號(hào)牌號(hào)質(zhì)量等級(jí)w(C)（%）ReH/MPaRm/MPaA(%)脫氧方法Q195-≤0.12≥(195)315-430≥33F、ZQ215AA≤0.15≥215335-450≥31F、ZQ215BB≤0.15≥215335-450≥31F、ZQ235AA≤0.22≥235370-500≥26F、ZQ235BB≤0.20≥235370-500≥26F、ZQ235CC≤0.17≥235370-500≥26ZQ235DD≤0.17≥235370-500≥26TZQ275AA≤0.24≥275410-540≥22F、Z表1-5碳素機(jī)構(gòu)鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分和力學(xué)性能及脫氧方法（板材厚度小于16mm）注：數(shù)據(jù)摘自GB/T700-2006《碳素結(jié)構(gòu)鋼》(一)非合金鋼2.常用非合金鋼的牌號(hào)及用途(2)優(yōu)質(zhì)非合金鋼的牌號(hào)及用途

優(yōu)質(zhì)非合金鋼中應(yīng)用最多的是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，其牌號(hào)用兩位數(shù)字表示，兩位數(shù)字表示該鋼的平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的萬分之幾(以0.01%為單位)。01鋼的分類與牌號(hào)45平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(C)=0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼08平均碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(C)=0.08%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(一)非合金鋼2.常用非合金鋼的牌號(hào)及用途(3)其他專用優(yōu)質(zhì)非合金鋼的牌號(hào)及用途

為了滿足加工工藝和行業(yè)生產(chǎn)需要，在優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼基礎(chǔ)上開發(fā)了一些專門用途的鋼。專門用途鋼的牌號(hào)表示方法是在鋼號(hào)的首部或尾部用符號(hào)標(biāo)明其用途。01鋼的分類與牌號(hào)(二)低合金鋼和合金鋼1.低合金鋼分類和牌號(hào)(1)低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由代表屈服強(qiáng)度的漢語拼音字首、屈服強(qiáng)度數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)(A、B、C、D、E)三部分按順序組成。(2)低合金耐候鋼

耐候鋼是指耐大氣腐蝕鋼，它是在低碳非合金鋼的基礎(chǔ)上加入少量銅、鉻、鎳、鉬等合金元素，使鋼表面形成一層保護(hù)膜。01鋼的分類與牌號(hào)(二)低合金鋼和合金鋼1.低合金鋼分類和牌號(hào)(3)低合金專用鋼

為了適應(yīng)某些專業(yè)的特殊需要，對(duì)低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分、加工工藝及性能作相應(yīng)的調(diào)整和補(bǔ)充，從而發(fā)展出了門類眾多的低合金專用鋼，如鍋爐用鋼、壓力容器用鋼、船舶用鋼、橋梁用鋼、汽車用鋼、鐵軌用鋼、自行車用鋼、礦山用鋼、預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼和建筑結(jié)構(gòu)用鋼等，其中部分低合金專用鋼已納入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

01鋼的分類與牌號(hào)(二)低合金鋼和合金鋼2.合金鋼的分類和牌號(hào)(1)合金結(jié)構(gòu)牌號(hào)

以兩位數(shù)字表示鋼中平均含碳量(以萬分之一為單位)，寫在牌號(hào)的最前面；后面跟合金元素及其含量，用化學(xué)元素符號(hào)及阿拉伯?dāng)?shù)字表示，具體表示方法為：若質(zhì)量分?jǐn)?shù)<1.5％時(shí)不標(biāo)數(shù)字，牌號(hào)中僅標(biāo)明元素；若質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.5%～2.49％之間標(biāo)2，在2.5%～3.49％之間標(biāo)3，以此類推。

01鋼的分類與牌號(hào)01鋼的分類與牌號(hào)(2)合金工具鋼牌號(hào)

牌號(hào)第一部分用數(shù)字標(biāo)明平均含碳量，質(zhì)量分?jǐn)?shù)<1.00％，以一位數(shù)字表示含碳量(以千分之一為單位)；當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥1.0％時(shí)，不標(biāo)明含碳量數(shù)字。

01鋼的分類與牌號(hào)(3)不銹鋼和耐熱鋼牌號(hào)

牌號(hào)第一部分用2或3位數(shù)字標(biāo)明含碳量(以萬分之幾或十萬分之幾)，第二部分用化學(xué)元素符號(hào)及阿拉伯?dāng)?shù)字表示合金元素含量，表示方法同合金結(jié)構(gòu)鋼。

01鋼的分類與牌號(hào)(3)不銹鋼和耐熱鋼牌號(hào)

牌號(hào)第一部分用2或3位數(shù)字標(biāo)明含碳量(以萬分之幾或十萬分之幾)，第二部分用化學(xué)元素符號(hào)及阿拉伯?dāng)?shù)字表示合金元素含量，表示方法同合金結(jié)構(gòu)鋼。

01鋼的分類與牌號(hào)(4)滾動(dòng)軸承鋼牌號(hào)

在牌號(hào)頭部加符號(hào)“G”，滲碳軸承鋼采用合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)表示法，高碳鉻不銹軸承鋼和高溫軸承鋼采用不銹鋼和耐熱鋼的牌號(hào)表示法。

01鋼的分類與牌號(hào)(一)退火與正火1.退火2.正火

02鋼的熱處理(1)完全退火(5)均勻化退火

(4)去應(yīng)力退火(2)球化退火

(3)等溫退火完全退火是獲得接近平衡組織的退火。等溫退火的目的與完全退火相同，但等溫退火可以縮短退火時(shí)間，獲得比較均勻的組織與性能，其應(yīng)用與完全退火和球化退火基本相同。

去應(yīng)力退火是為去除工件塑性形變、切削加工或焊接造成的內(nèi)應(yīng)力及鑄件內(nèi)存在的殘余應(yīng)力而進(jìn)行的退火。均勻化退火是以減少工件化學(xué)成分和組織的不均勻程度為主要目的，將工件加熱到高溫并長(zhǎng)時(shí)間保溫，然后緩慢冷卻的退火。

球化退火是使工件中碳化物球狀化而進(jìn)行的退火。(二)淬火1.冷卻介質(zhì)

2.淬透性與淬硬性

3.淬火缺陷

02鋼的熱處理氧化是指工件加熱時(shí)，介質(zhì)中的氧、二氧化碳、水蒸氣等與之反應(yīng)生成氧化物的過程。氧化與脫碳鋼件淬火后較大區(qū)域內(nèi)硬度達(dá)不到技術(shù)要求的現(xiàn)象稱為硬度不足。

硬度不足和軟點(diǎn)工件加熱溫度偏高，而使晶粒過度長(zhǎng)大，以致力學(xué)性能顯著降低的現(xiàn)象稱為過熱。

過熱與過燒變形是淬火時(shí)鋼件產(chǎn)生形狀或尺寸偏差的現(xiàn)象。變形和開裂01020304淬火缺陷(二)淬火3.淬火缺陷

02鋼的熱處理圖1-6熱應(yīng)力和相變應(yīng)力使工件產(chǎn)生變形的情況

a)工件原形b)熱應(yīng)力產(chǎn)生的變形c)相變應(yīng)力產(chǎn)生的變形

(三)回火

02鋼的熱處理低溫回火高溫回火中溫回火500℃以上

250℃以下

250-450℃

(四)表面熱處理與化學(xué)熱處理1.表面熱處理

(1)表面淬火和回火

表面淬火是指僅對(duì)工件表層進(jìn)行淬火的工藝，其目的是使工件表面獲得高硬度和高耐磨性，而心部保持較好的塑性和韌性，以提高其在扭轉(zhuǎn)、彎曲、循環(huán)應(yīng)力，或在摩擦、沖擊、接觸應(yīng)力等工作條件下的使用壽命，是最常用的表面熱處理工藝之一。

(2)氣相沉積

氣相沉積是利用氣相中發(fā)生的物理、化學(xué)過程，改變工件表面成分，在工件表面形成具有特殊性能的金屬或其化合物涂層的表面處理技術(shù)。02鋼的熱處理(四)表面熱處理與化學(xué)熱處理2.化學(xué)熱處理02鋼的熱處理在一定溫度下處于一定滲氮介質(zhì)中，使氮原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝稱為滲氮。

滲氮同時(shí)將碳、氮原子滲入工件表層，并以滲碳為主的化學(xué)熱處理工藝稱為碳氮共滲，其目的主要是提高工件表層的硬度和耐磨性。碳氮共滲為提高工件表層碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)并在其中形成一定的碳含量梯度，將工件在滲碳介質(zhì)中加熱、保溫，使碳原子滲入的化學(xué)熱處理工藝稱為滲碳。

滲碳010203第四節(jié)

鑄鐵(二)低合金鋼和合金鋼1.灰鑄鐵01常用鑄鐵牌號(hào)力學(xué)性能用途舉例Rm/MPa硬度/HBWHT100≥100143～229制作低載荷和不重要的零件，如蓋、外罩、手輪、支架等HT150≥150163～229制作承受中等應(yīng)力的零件，如底座、床身、齒輪箱、工作臺(tái)、閥體、管路附件及一般工作條件要求的零件HT200≥200170～241制作承受較大應(yīng)力和重要的零件，如氣缸體、齒輪、機(jī)座、床身、活塞、制動(dòng)輪、液壓缸等HT250≥250170～241HT300≥300187～255制作床身導(dǎo)軌、車床、壓力機(jī)等受力較大的床身、機(jī)座、主軸箱、卡盤、齒輪等，高壓液壓缸、泵體、閥體、襯套、凸輪大型發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸、氣缸體等HT350≥350197～269表1-7常用灰鑄鐵的牌號(hào)、力學(xué)性能及用途舉例(二)低合金鋼和合金鋼2.球墨鑄鐵01常用鑄鐵表1-8部分球墨鑄鐵的牌號(hào)、力學(xué)性能及用途牌號(hào)Rm/MPaRr0.2/MPaA11.3(%)硬度HBW應(yīng)用舉例QT400-15≥400≥250≥15130～180制作閥體，汽車或內(nèi)燃機(jī)車上的零件，機(jī)床零件，減速器殼，齒輪殼，汽輪機(jī)殼，低壓氣缸等QT450-10≥450≥310≥10160～210QT500-7≥500≥320≥7170～230制作機(jī)油泵齒輪，水輪機(jī)閥門體，鐵路機(jī)車軸瓦，飛輪，電動(dòng)機(jī)殼，齒輪箱，千斤頂座等QT600-3≥600≥370≥3190～270QT700-2≥700≥420≥2225～305作柴油機(jī)曲軸，凸輪軸，氣缸體、氣缸套，活塞環(huán)，球磨機(jī)齒軸等QT800-2≥800≥480≥2245～335QT900-2≥900≥600≥2280～360制作汽車的弧齒錐齒輪、

萬向節(jié)、

傳動(dòng)軸，

拖拉機(jī)減速齒輪，

內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸或曲軸等(二)低合金鋼和合金鋼3.蠕墨鑄鐵01常用鑄鐵表1-9常用蠕墨鑄鐵的牌號(hào)、力學(xué)性能及用途牌號(hào)Rm/MPaRr0.2/MPaA11.3(%)硬度HBW應(yīng)用舉例RuT500≥500≥350≥2.0220～260用于制造要求高強(qiáng)度或高耐磨性的零件，如活塞環(huán)、氣缸套、制動(dòng)盤等RuT450≥450≥315≥1.0200～250RuT400≥400≥280≥1.0180～240用于制造齒輪箱、飛輪、制動(dòng)鼓等RuT350≥350≥245≥1.5160～220用于制造排氣管、氣缸蓋、鋼錠模RuT300≥300≥210≥2.0140～210用于制造廢氣渦輪增壓器殼體等(二)低合金鋼和合金鋼4.可鍛鑄鐵01常用鑄鐵表1-10可鍛鑄鐵的牌號(hào)、力學(xué)性能及主要用途類型牌號(hào)Rm/MPaA11.3(%)硬度HBW應(yīng)用舉例黑心可鍛鑄鐵KTH300-06≥300≥6150用于制作管道配件，如彎頭、三通、管體、閥門等KTH330-08≥330≥8用于制作鉤形扳手、鐵道扣板、車輪殼和農(nóng)具等KTH350-10≥350≥10汽車、拖拉機(jī)的后橋外殼、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、彈簧鋼板支座，差速器殼，電動(dòng)機(jī)殼，農(nóng)具等KTH370-12≥370≥12珠光體可鍛鑄鐵KTZ550-04≥550≥4180～230用于制作曲軸，連桿，齒輪，凸輪軸，搖臂，活塞環(huán)，軸套，萬向節(jié)頭，農(nóng)具等KTZ700-02≥700≥2240～290白心可鍛鑄鐵KTB360-12≥360≥12≤200具有良好的焊接性和切削加工性能，用于制作壁厚小于15mm的鑄件和焊接后不需進(jìn)行熱處理的鑄件等KTB400-05≥400≥5≤22002鑄鐵的熱處理1.消除應(yīng)力退火6.表面淬火5.球墨鑄鐵的等溫淬火2.消除鑄件白口的高溫石墨化退火4.球墨鑄鐵的淬火及回火3.球墨鑄鐵的正火第五節(jié)

非鐵金屬(一)純鋁1.純鋁的性能及用途

2.純鋁的牌號(hào)

01鋁及鋁合金(一)鋁合金1.變形鋁合金01鋁及鋁合金圖1-7鋁合金的一般類型(二)鋁合金1.變形鋁合金01鋁及鋁合金類別牌號(hào)主要特征用途舉例防銹鋁5A02熱處理不能強(qiáng)化，強(qiáng)度不高，塑性與耐蝕性好，焊接性好制作在液體介質(zhì)中工作的零件，如油箱、油管、液體容器、防銹蒙皮等，中載荷零件和焊接件3A21硬鋁2A11可熱處理強(qiáng)化，力學(xué)性能良好，但耐蝕性不高制作中高強(qiáng)度的零件和構(gòu)件，如飛機(jī)上的骨架、螺旋槳葉片、蒙皮、螺栓和鉚釘局部鐓粗等零件2A12超硬鋁7A04室溫強(qiáng)度高，塑性較低，耐蝕性不高制作高載荷零件，如飛機(jī)上的大梁、桁條、加強(qiáng)框、起落架等7A09鍛鋁2A50高強(qiáng)度鍛鋁，可鍛性好，耐蝕性不高，切削加工性好制作形狀復(fù)雜和中等強(qiáng)度的鍛件、沖壓件等2A70耐熱鍛鋁，熱強(qiáng)性較高，耐蝕性不高，壓力加工性好制作內(nèi)燃機(jī)活塞、葉輪、脹圈、葉片，在高溫下工作的復(fù)雜鍛件等表1-11部分變形鋁合金的牌號(hào)、主要特性及用途舉例(二)鋁合金2.鑄造鋁合金(三)鋁合金的熱處理01鋁及鋁合金表1-12部分鑄造鋁合金的牌號(hào)、性能特點(diǎn)和用途類別合金牌號(hào)性能特點(diǎn)用途鋁硅合金ZAISi12鑄造性能好，耐磨性好，線脹系數(shù)小，強(qiáng)度中等用于制作結(jié)構(gòu)件，如殼體、缸體、箱體和框架等ZAlSi7MgZAlSi7Cu4良好的鑄造性能、力學(xué)性能和耐熱性用于制作活塞及高溫條件下工作的部件鋁銅合金ZAlCu5Mn耐熱性好，熱強(qiáng)性高，但鑄造性能和耐蝕性較差用于制作在高強(qiáng)度或高溫條件下工作的零件，如內(nèi)燃機(jī)氣缸、活塞、支臂等鋁鎂合金ZAlMg10密度最小，強(qiáng)度最高(355MPa左右),耐蝕性能好，良好的綜合力學(xué)性能和可加工性用于制作在腐蝕介質(zhì)條件下工作的鑄件，如氨用泵體、泵蓋及螺旋槳等鋁鋅合金ZAlZn11Si7鑄造性能好，力學(xué)性能較高，價(jià)格低用于制作醫(yī)療器械、儀表零件、飛機(jī)零件和日用品等(一)純銅(工業(yè)純銅)

1.純銅的性能及用途

2.純銅的分類、牌號(hào)

(二)銅合金

1.黃銅

(1)普通黃銅

僅由銅和鋅組成的二元合金稱為普通黃銅。

(2)特殊黃銅

為了進(jìn)一步提高黃銅的力學(xué)性能以及耐蝕性和工藝性，在銅鋅合金中加入其他元素，形成特殊黃銅。

02銅及銅合金(二)銅合金

2.白銅

(1)普通白銅

僅由銅和鎳組成的二元合金稱為普通白銅。

(2)特殊白銅

特殊白銅是在普通白銅中加入鋅、鋁、鐵、錳等元素而形成的白銅。3.青銅02銅及銅合金(一)純鈦

1.純鈦的性能

2.純鈦的牌號(hào)和用途

(二)鈦合金

1.鈦合金的分類及牌號(hào)

2.鈦合金的用途03鈦及鈦合金指的是NbTi合金，當(dāng)溫度下降到接近絕對(duì)零度時(shí)，NbTi合金制成的導(dǎo)線會(huì)失去電阻，任意大的電流通過，導(dǎo)線都不會(huì)發(fā)熱，沒有能耗，NbTi稱為超導(dǎo)材料。

超導(dǎo)功能指的是Ti-0.5Fe(原子)合金，具有大量吸收氫氣的本領(lǐng)。儲(chǔ)氫功能指的是Ti-0.5Ni(原子)合金，在一定的溫度條件下，有能夠恢復(fù)它原來形狀的本領(lǐng),稱這種材料為形狀記憶合金。

形狀記憶功能010203(一)對(duì)軸承合金的性能要求

1)足夠的抗壓強(qiáng)度，以承受軸頸給予的強(qiáng)大壓力。

2)高的耐磨性，摩擦系數(shù)要小，能儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，以便減少磨損。

3)高的韌性和疲勞強(qiáng)度，能承受沖擊、振動(dòng)和周期性載荷。

4)有良好的耐蝕性和導(dǎo)熱性，能盡快散發(fā)摩擦熱和抵抗?jié)櫥偷母g。

(二)軸承合金牌號(hào)04軸承合金機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械工程材料選用單元一第二章

非金屬材料Loremipsumdolorsitamet,consectetueradipiscingelit.Maecenasporttitorconguemassa.本章知識(shí)思維導(dǎo)圖第一節(jié)

高分子聚合物1.按實(shí)際應(yīng)用分類

2.按大分子鏈的幾何形狀分類

01高分子聚合物的分類圖2-1高聚物的分子鏈的幾何形狀示意圖

a)線型分子鏈b)支化型分子鏈c)體型分子鏈02高分子聚合物的性能特點(diǎn)有些高聚物由于鏈段可以運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)出很高的彈性。

高彈性黏彈性是一種彈性和黏性結(jié)合在一起的力學(xué)行為。

黏彈性高聚物的理論強(qiáng)度是比較高的，但由于實(shí)際的高聚物中總是存在缺陷(如雜質(zhì)、氣孔、分子鏈排列不緊密等)，因此高聚物的實(shí)際強(qiáng)度往往大大低于金屬的強(qiáng)度。

強(qiáng)度0102031.物理性能

2.化學(xué)性能

3.力學(xué)性能

4.老化力學(xué)性能03常見高分子聚合物介紹表2-1常見塑料的主要性能特點(diǎn)及其用途1.塑料

品種主要性能特點(diǎn)應(yīng)用舉例低壓聚乙烯

密度高、性質(zhì)剛硬，耐磨、耐蝕性好，絕緣性好塑料管、塑料板及承載不高的零件，如齒輪、軸承等高壓聚乙烯性質(zhì)較柔軟塑料薄膜、軟管等聚丙烯重量輕，強(qiáng)度、剛度、硬度及耐熱性好，并有優(yōu)良的耐蝕性和高頻絕緣性一般機(jī)械零件，耐蝕件，絕緣件，如法蘭、齒輪、電動(dòng)機(jī)罩、電視機(jī)外殼等聚氯乙烯有軟硬之分，硬聚氯乙烯強(qiáng)度高、耐蝕性好化工耐蝕構(gòu)件，如輸氣管道、排污塔等聚苯乙烯具有優(yōu)良的耐蝕性和絕緣性，無色透明，較脆絕緣件、耐蝕件及裝飾用品，如儀器、儀表外殼、化工儲(chǔ)槽、車輛上的燈罩等聚甲醛具有優(yōu)良的綜合性能，強(qiáng)度、剛度、尺寸穩(wěn)定性及電性能均好，摩擦系數(shù)小，耐疲勞性好；缺點(diǎn)是耐熱性差，收縮率大機(jī)械、儀表及化工領(lǐng)城主要受摩擦的零件，如軸承、墊圈、齒輪、配電盤及化工容器03常見高分子聚合物介紹1.塑料

品種主要性能特點(diǎn)應(yīng)用舉例聚砜耐熱、耐寒、抗蠕變、尺寸穩(wěn)定性好，耐腐蝕，電絕緣性及機(jī)械強(qiáng)度較高，沖擊強(qiáng)度好可做高強(qiáng)度、耐熱、抗蠕變的結(jié)構(gòu)件、耐蝕件和電絕緣件，如精密齒輪等聚碳酸酯具有優(yōu)良的綜合性能，沖擊強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性很好，電絕緣性好，透明度高可做高精度結(jié)構(gòu)零件和絕緣件等，如輕載齒輪、蝸輪、蝸桿、電容器及燈罩等聚酰胺耐磨、耐蝕性好，強(qiáng)度、韌性較高，吸水性大，尺寸穩(wěn)定性差可做要求耐磨、耐蝕的零件，如軸承、輪轂、螺釘?shù)華BS塑料良好的綜合力學(xué)性能，強(qiáng)度高、沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性及成型性好在機(jī)械及汽車工業(yè)中大量應(yīng)用，如齒輪、軸承、把手、電動(dòng)機(jī)外殼、擋泥板及車身等聚四氟乙烯具有突出的耐化學(xué)腐蝕性能，耐高、低溫性能好，摩擦系數(shù)很低，電性能優(yōu)異，但強(qiáng)度低，受熱黏度大可做減摩密封零件、化工耐蝕零件，如化工管泵及電子設(shè)備等表2-1常見塑料的主要性能特點(diǎn)及其用途03常見高分子聚合物介紹1.塑料

品種主要性能特點(diǎn)應(yīng)用舉例聚甲基丙烯酸甲酯(有機(jī)玻璃)質(zhì)輕而韌、在自然條件下抗老化性好，無色透明，透光率高于普通玻璃；缺點(diǎn)是硬度低，導(dǎo)熱性、耐熱性差，線脹系數(shù)大在航空、汽車、光學(xué)、儀表等領(lǐng)域中做座艙蓋護(hù)罩、電視機(jī)屏幕及光學(xué)元件酚醛塑料強(qiáng)度、硬度高，耐熱性、耐磨性、耐蝕性、電絕緣性及尺寸穩(wěn)定性好；缺點(diǎn)是沖擊強(qiáng)度差，質(zhì)脆廣泛用于制作各種電信器材和電木制品，如插頭、開關(guān)、電話機(jī)殼及一般機(jī)械零件(如齒輪)等環(huán)氧塑料強(qiáng)度高，耐熱性、絕緣性、耐蝕性、成型工藝性良好可做模具、精密量具等表2-1常見塑料的主要性能特點(diǎn)及其用途03常見高分子聚合物介紹2.橡膠

表2-2常見橡膠的主要性能特點(diǎn)及其應(yīng)用品種主要性能特點(diǎn)應(yīng)用舉例天然橡膠具有良好的彈性、斷裂強(qiáng)度及耐磨性，加工性能好，但耐油性、耐氧性、耐熱性較差通用制品，如密封件、減振件、輪胎等丁苯橡膠耐熱、耐磨、耐老化性優(yōu)于天然橡膠，但加工性能則不及天然橡膠通用制品，如膠帶、膠管、輪胎等氯丁橡膠耐油性、耐熱性、耐老化性及不透氣性較好，強(qiáng)度、彈性略低于天然橡膠。主要缺點(diǎn)是性能不穩(wěn)定，耐寒性差，密度較大可做管道、膠帶、膠管、電線包皮及汽車門窗密封嵌條等丁腈橡膠耐油性、耐磨性、耐熱性及耐蝕性較好，但耐寒性、耐酸性和電絕緣性差用作耐油制品，如密封墊圈，輸油管、儲(chǔ)油箱等順丁橡膠彈性、耐磨性、耐寒性好，耐熱性、電絕緣性較好用作輪胎、傳送帶、耐熱膠管及電絕緣制品等硅橡膠耐熱性、耐寒性、電絕緣性都比較好，機(jī)械強(qiáng)度低、耐油性差用作耐高、低溫零件和絕緣件，如高溫使用的墊圈等氟橡膠耐蝕性、耐高溫性、耐油性很好，但耐寒性差，加工性能不好，價(jià)格昂貴用作化工襯里，高級(jí)密封件，高真空橡膠制品等03常見高分子聚合物介紹3.合成纖維

4.合成粘結(jié)劑第二節(jié)

陶瓷材料01陶瓷的分類(1)普通陶瓷

它主要指黏土制品，通常用于日用、建筑、化工等領(lǐng)域。

(2)特種陶瓷

它是采用純度較高的人工合成原料(氧化物等)制成的，它一般具有各種特殊的力學(xué)、物理和化學(xué)性能，按其性能特點(diǎn)和應(yīng)用，可進(jìn)一步分為壓電陶瓷、磁性陶瓷、電容器陶瓷和高溫陶瓷等。02陶瓷材料的性能特點(diǎn)2.熱性能3.電性能

4.化學(xué)性能1.力學(xué)性能

03常用陶瓷材料1.普通陶瓷

2.特種陶瓷氮化硅(Si3N4)是鍵能高而穩(wěn)定的共價(jià)鍵晶體。氮化硅陶瓷常用的氮化硼晶體(BN)屬六方晶系，其結(jié)構(gòu)與石墨相似，故有“白石墨”之稱。

氮化硼陶瓷這是一種以Al2O3為主要成分的陶瓷，Al2O3含量的變化會(huì)引起陶瓷中主要晶相的變化，性能也會(huì)有所改變。

氧化鋁陶瓷碳化硅(SiC)與氮化硅一樣是鍵能高而穩(wěn)定的共價(jià)鍵晶體。碳化硅陶瓷01020304特種陶瓷第三節(jié)復(fù)合材料02復(fù)合材料的性能特點(diǎn)比強(qiáng)度和比剛度高減振性好疲勞強(qiáng)度高、斷裂安全性高耐高溫性好03常用復(fù)合材料2.碳纖維復(fù)合材料

3.硼纖維復(fù)合材料

4.金屬纖維復(fù)合材料1.玻璃纖維復(fù)合材料

機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械工程材料選用單元一第三章

工程材料選擇及分析Loremipsumdolorsitamet,consectetueradipiscingelit.Maecenasporttitorconguemassa.本章知識(shí)思維導(dǎo)圖第一節(jié)

機(jī)械零件失效分析01失效概述機(jī)械零件完全破壞，不能工作機(jī)械零件雖然能工作，但達(dá)不到設(shè)計(jì)的規(guī)定功能。機(jī)械零件損壞嚴(yán)重，但繼續(xù)工作時(shí)，不能保證安全性和可靠性。010203機(jī)械零件失效的具體表現(xiàn)機(jī)械零件失效的具體表現(xiàn)02失效的形式失效的形式斷裂失效過量變形失效表面損傷失效03失效因素分析1.失效因素形式

2.失效分析方法

以機(jī)械零件的性能指標(biāo)為主線，進(jìn)行詳細(xì)分析。以斷口特征為主線，進(jìn)行詳細(xì)分析。第二節(jié)

金屬材料的選用原則與選用程序01金屬材料選用的一般原則金屬材料的使用性能金屬材料的工藝性能金屬材料的經(jīng)濟(jì)性010203力學(xué)性能02金屬材料選用的一般程序1)對(duì)機(jī)械零件的工作特性和使用條件進(jìn)行周密分析，找出零件失效(或損壞)的方式，從而合理地確定金屬材料的主要力學(xué)性能指標(biāo)。

2)根據(jù)機(jī)械零件的工作條件和使用環(huán)境，對(duì)機(jī)械零件的設(shè)計(jì)和制造提出相應(yīng)的技術(shù)要求，對(duì)加工工藝性和加工成本等也提出相應(yīng)的基本要求。

3)根據(jù)所提出的技術(shù)條件、加工工藝性和加工成本等方面的指標(biāo)，借助于各種材料手冊(cè)，對(duì)金屬材料進(jìn)行預(yù)選。

4)對(duì)預(yù)選金屬材料進(jìn)行核算，以確定其是否滿足使用性能、加工工藝性和加工成本等方面的要求。

5)對(duì)金屬材料進(jìn)行第二次選擇，確定最佳選材方案。

6)通過試驗(yàn)、試生產(chǎn)和檢驗(yàn)，最終確定合理的選材結(jié)果。02金屬材料選用的一般程序物理性能使用環(huán)境無特殊要求情況經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)量制造工藝力學(xué)性能要求的性能、使用環(huán)境價(jià)格、交貨日期在必要情況下特殊環(huán)境導(dǎo)熱、導(dǎo)電質(zhì)量輕銅、鋁及其合金鋁合金，鋅、鎂、鈦合金耐高溫低溫強(qiáng)度耐腐蝕耐熱鋼、鈦合金奧氏體不銹鋼、銅合金、鋁合金不銹鋼、銅合金、鈦合金強(qiáng)度、韌性高硬度、耐磨性彈性冷變形塑性低硬度、易切削調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼、低合金鋼工具鋼、軸承鋼、耐磨鋼彈簧鋼低碳鋼、低合金鋼易切削鋼批量大單件生產(chǎn)特大曲面形狀復(fù)雜兼有強(qiáng)度要求鑄鐵、低碳鋼、低合金鋼鑄鐵、鋼板(或棒料)鑄鐵、鑄鋼鑄鋼材料比價(jià)材料供應(yīng)利用現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備利用庫存材料鑄鐵、熱軋鋼材立足國(guó)內(nèi)資源采用代用材料合理進(jìn)行工藝組合盡量減少相同性能的牌號(hào)一般結(jié)構(gòu)件用熱處理可獲得高強(qiáng)度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度軋材非合金鋼特殊需要適用材料第三節(jié)

機(jī)械工程材料的合理使用小截面機(jī)械零件，無須用低合金鋼或合金鋼進(jìn)行制造。承受純彎曲或純扭轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，其表面應(yīng)力最大，心部最小,選用非合金鋼進(jìn)行制造也可滿足使用要求。非合金鋼、低合金鋼和合金鋼的合理使用非鐵金屬材料的合理使用鑄鐵與鋼的合理使用非金屬材料的合理使用金屬材料在特殊環(huán)境和特殊性能要求下的選擇0201030405第四節(jié)

典型零件選材實(shí)例01臺(tái)鉆部分零件選材分析序號(hào)名稱材料選材分析1底座HT200用于支撐臺(tái)鉆其他部分，需要底座具有一定的強(qiáng)度；工作時(shí)夾具及工件裝夾在底座上做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，需要底座具有一定的硬度；工作時(shí)承受工作載荷，需要一定的吸振性能；同時(shí)底座具有凹槽和內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，形狀較復(fù)雜，采用鑄造方法易成型，綜上所述，底座材料宜選用鑄鐵2箱體HT200臺(tái)鉆的主要零件之一，切削組件、傳動(dòng)組件、升降組件等均安裝在其中，具有多孔、內(nèi)腔等結(jié)構(gòu)，形狀復(fù)雜，并且工作時(shí)承受多種載荷，需要具有一定的強(qiáng)度、耐磨性、減摩性、減振性等，綜上所述，箱體材料宜選用鑄鐵3主軸45臺(tái)鉆的關(guān)鍵零件之一，通過它實(shí)現(xiàn)臺(tái)鉆鉆削等切削運(yùn)動(dòng)，工作中徑向須傳遞轉(zhuǎn)矩，軸向承受切削阻力，因此主軸必須滿足回轉(zhuǎn)精度、剛度、熱變形、抗振性、使用壽命等多方面工作要求?；谇笆龇治觯鬏S的力學(xué)性能要求較高，零件材料可選45鋼，為進(jìn)一步提高其力學(xué)性能，毛坯可采用鍛件4圓盤總成芯與圓片需焊接為圓盤總成，故選用低碳鋼，易于焊接5芯Q2356圓片Q2357彈簧盒Q235彈簧盒需進(jìn)行沖壓拉伸，故選用低碳鋼，因其塑性較好8螺母尼龍采用尼龍材料主要基于其密封防塵效果較好