《機(jī)械基礎(chǔ)》PPT課件

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1、書(shū)名：機(jī)械基礎(chǔ)（少學(xué)時(shí)） ISBN： 978-7-111-38419-9 作者：曾德江 出版社：機(jī)械工業(yè)出版社 本書(shū)配有電子課件,機(jī)械基礎(chǔ)（少學(xué)時(shí)） 高職高專(zhuān) ppt 課件,機(jī)械工程材料,機(jī)械基礎(chǔ)（少學(xué)時(shí)） 高職高專(zhuān) ppt 課件,機(jī)械工業(yè)出版社,案例導(dǎo)入,汽車(chē)是一種生活中常用的機(jī)械產(chǎn)品，用多種材料生產(chǎn)制造出來(lái)。以下通過(guò)汽車(chē)中典型的零件來(lái)簡(jiǎn)單認(rèn)識(shí)一下工程中常用的材料。,某汽車(chē)主要零件應(yīng)用材料,機(jī)械基礎(chǔ)（少學(xué)時(shí)） 高職高專(zhuān) ppt 課件,機(jī)械工業(yè)出版社,案例導(dǎo)入,問(wèn)題：（1）常用工程材料有哪些？ （2）如何根據(jù)零件工作要求選用材料？,某汽車(chē)主要零件應(yīng)用材料,機(jī)械基礎(chǔ)（少學(xué)時(shí)） 高職高

2、專(zhuān) ppt 課件,機(jī)械工業(yè)出版社,機(jī)械工程材料,機(jī)械基礎(chǔ)（少學(xué)時(shí)） 高職高專(zhuān) ppt 課件,機(jī)械工業(yè)出版社,學(xué)習(xí)目標(biāo),,熟悉常用金屬材料和非金屬材料種類(lèi)、性能、用途與選用,機(jī)械基礎(chǔ)（少學(xué)時(shí)） 高職高專(zhuān) ppt 課件,機(jī)械工業(yè)出版社,學(xué)習(xí)重點(diǎn)、難點(diǎn),機(jī)械基礎(chǔ)（少學(xué)時(shí)） 高職高專(zhuān) ppt 課件,機(jī)械工業(yè)出版社,2.1 金屬材料性能,金屬材料是目前應(yīng)用最廣泛的材料，常用的金屬材料有碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金鋼、鑄鐵、非鐵金屬及合金、金屬粉末冶金材料。,常用金屬材料應(yīng)用案例,機(jī)械基礎(chǔ)（少學(xué)時(shí)） 高職高專(zhuān) ppt 課件,機(jī)械工業(yè)出版社,2.1 金屬材料的性能,2.1.1 金屬材料力學(xué)性能 1.強(qiáng)度 強(qiáng)度是指金屬

3、材料在靜載荷作用下抵抗永久變形和斷裂的能力。當(dāng)材料在滿(mǎn)足強(qiáng)度的載荷作用范圍內(nèi)是不會(huì)發(fā)生破壞，只有當(dāng)材料承受的載荷超過(guò)了自身的強(qiáng)度時(shí)才會(huì)發(fā)生斷裂之類(lèi)的破壞。,車(chē)軸斷裂,機(jī)械基礎(chǔ)（少學(xué)時(shí)） 高職高專(zhuān) ppt 課件,機(jī)械工業(yè)出版社,2.1 金屬材料的性能,根據(jù)外力作用性質(zhì)不同，主要有屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等。工程常用的是屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。相同條件下，材料的強(qiáng)度越高，則構(gòu)件的承載力也就越高。 材料的強(qiáng)度等力學(xué)性能須通過(guò)試驗(yàn)的方法進(jìn)行測(cè)定。此類(lèi)試驗(yàn)須按標(biāo)準(zhǔn)（如國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、部標(biāo)準(zhǔn)）中規(guī)定的方法進(jìn)行。此處重點(diǎn)介紹低碳鋼的拉伸強(qiáng)度測(cè)試實(shí)驗(yàn)。,拉伸試驗(yàn)機(jī),機(jī)械基礎(chǔ)（少學(xué)時(shí)） 高職高專(zhuān) ppt

4、課件,機(jī)械工業(yè)出版社,2.1 金屬材料的性能,為了便于對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，試驗(yàn)時(shí)首先要把待測(cè)試的材料加工成試件。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T228-1987金屬拉力試驗(yàn)法中規(guī)定，拉伸試件截面可采用圓形（如圖2-4a）或矩形，長(zhǎng)度可根據(jù)其截面尺寸按規(guī)定比例或不按比例適當(dāng)選取。按比例選取的試件長(zhǎng)短兩種規(guī)格。圓截面長(zhǎng)試件其工作段長(zhǎng)度（也稱(chēng)標(biāo)距）l0=10d0，短試件l0=5d0。金屬材料的壓縮實(shí)驗(yàn)，一般采用短圓柱形試件，其高度為直徑d0的1.5-3倍。,拉伸試件 壓縮試件,機(jī)械工業(yè)出版社,2.1 金屬材料的性能,拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以繪制出施加的載荷與試件變形的線(xiàn)圖，一般稱(chēng)為拉伸曲線(xiàn)。隨試件尺寸的

5、不同，會(huì)使拉伸圖在量的方面有所差異。為了消除尺寸的影響，將拉力除以試件橫截面的原始面積A0，得出試件橫截面上的正應(yīng)力用表示；伸長(zhǎng)量l除以標(biāo)距的原始長(zhǎng)度l0，得出試件在工作段內(nèi)的相對(duì)伸長(zhǎng)量，以為縱坐標(biāo)、為橫坐標(biāo)繪出的曲線(xiàn)稱(chēng)為應(yīng)力應(yīng)變圖，它表明從加載開(kāi)始到破壞為止，應(yīng)力與應(yīng)變的對(duì)應(yīng)關(guān)系，反映了材料的性能。,拉伸曲線(xiàn)圖,應(yīng)力-應(yīng)變圖,機(jī)械工業(yè)出版社,2.1 金屬材料的性能,拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可以繪制出施加的載荷與試件變形的線(xiàn)圖，,機(jī)械工業(yè)出版社,2.1 金屬材料的性能,2.強(qiáng)度 塑性是指金屬材料在給定載荷外力的作用下，產(chǎn)生永久變形而不被破壞的能力。金屬材料在受到拉伸變形時(shí)，長(zhǎng)度和橫截面積都要發(fā)

6、生變化。因此，金屬的塑性可以用材料的伸長(zhǎng)率和截面收縮率兩個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量。 伸長(zhǎng)率 試件拉斷后，工作段的殘余伸長(zhǎng)量l=l0-l1與標(biāo)距長(zhǎng)度l0的比值，代表試件拉斷后塑性變形程度， 稱(chēng)為材料的伸長(zhǎng)率，用表示。即 截面收縮率 試件斷口處橫截面面積 的相對(duì)變化率稱(chēng)為截面收縮率， 用表示，即,機(jī)械工業(yè)出版社,2.1 金屬材料的性能,金屬材料的伸長(zhǎng)率和截面收縮率愈大，表示該材料的塑性愈好，即材料能承受較大的塑性變形而不破壞。工程上通常把常溫、靜載下伸長(zhǎng)率大于5%的金屬材料稱(chēng)為塑性材料，如低碳鋼；而把伸長(zhǎng)率小于5%的金屬材料稱(chēng)為脆性材料，如灰口鑄鐵等。 低碳鋼是一種塑性極好的材料，在汽車(chē)制造業(yè)中

7、常用這種材料通過(guò)沖裁、拉延、翻邊等壓力加工的方法來(lái)加工出汽車(chē)的車(chē)身覆蓋件。,壓力加工,汽車(chē)覆蓋件,機(jī)械工業(yè)出版社,2.1 金屬材料的性能,3.硬度 硬度是指材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力，是衡量材料軟硬程度的指標(biāo)。例如將一個(gè)堅(jiān)硬的鋼球壓入鋼板的表面，就會(huì)在鋼板表面留下圓形痕跡，這個(gè)痕跡的大小就反映了材料的軟硬程度。 硬度是由硬度計(jì)測(cè)試出來(lái)的。,硬度測(cè)試原理,硬度計(jì),機(jī)械工業(yè)出版社,2.1 金屬材料的性能,硬度是由硬度計(jì)測(cè)試出來(lái)的。常用的硬度標(biāo)準(zhǔn)有三套：布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度，這三種硬度標(biāo)準(zhǔn)有不同的測(cè)試方法和應(yīng)用范圍。,布氏硬度 測(cè)試原理,洛氏硬度 測(cè)試原理,維氏硬度 測(cè)試原理,機(jī)

8、械工業(yè)出版社,2.1 金屬材料的性能,硬度是由硬度計(jì)測(cè)試出來(lái)的。常用的硬度標(biāo)準(zhǔn)有三套：布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度，這三種硬度標(biāo)準(zhǔn)有不同的測(cè)試方法和應(yīng)用范圍。,機(jī)械工業(yè)出版社,2.1 金屬材料的性能,4.韌性 韌性表示材料在塑性變形和斷裂過(guò)程中吸收能量的能力。韌性越好，則發(fā)生脆性斷裂的可能性越小。韌性可在材料科學(xué)及冶金學(xué)上，韌性是指當(dāng)承受應(yīng)力時(shí)對(duì)折斷的抵抗，其定義為材料在破裂前所能吸收的能量與體積的比值。 通常以沖擊強(qiáng)度的大小、晶狀斷面率來(lái)衡量。韌性是表示材料在塑性變形和斷裂過(guò)程中吸收能量的能力。衡量材料抗沖擊能力的指標(biāo)用沖擊韌度來(lái)表示。沖擊韌度是通過(guò)沖擊實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定的。,韌性測(cè)試原理,韌性

9、測(cè)試機(jī),機(jī)械工業(yè)出版社,2.1 金屬材料的性能,5.疲勞性能 許多機(jī)械零件和工程構(gòu)件，是承受交變載荷工作的。在交變載荷的作用下，雖然應(yīng)力水平低于材料的屈服極限，但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)力反復(fù)循環(huán)作用以后，也會(huì)發(fā)生突然脆性斷裂，這種現(xiàn)象叫做金屬材料的疲勞。由于疲勞不易發(fā)現(xiàn)，所以對(duì)安全的影響是極大的。 疲勞性能可以通過(guò)疲勞實(shí)驗(yàn)測(cè)出，主要設(shè)備為疲勞試驗(yàn)機(jī)，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)可以將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理成線(xiàn)圖，即為疲勞曲線(xiàn)。,疲勞試驗(yàn)機(jī),疲勞曲線(xiàn),機(jī)械工業(yè)出版社,2.1 金屬材料的性能,2.1.2 金屬材料工藝性能 1.焊接性能 金屬的焊接性能又叫可焊性，一般是指兩塊相同的金屬材料或兩塊不同的金屬材料，在局部加熱到熔融

10、狀態(tài)下，能夠牢固地焊合在一起的性能。焊接性能好的金屬，在焊縫部位不易產(chǎn)生裂紋、氣孔、夾渣等缺陷，同時(shí)焊接接頭具有一定的機(jī)械性能。,常用焊接形式,機(jī)械工業(yè)出版社,2.1 金屬材料的性能,2.1.2 金屬材料工藝性能 2.切削性能 切削加工性能是指金屬材料在用切削刀具進(jìn)行加工時(shí)，所表現(xiàn)出來(lái)的難易程度。它主要用切削速度、加工表面光潔度和刀具耐用度來(lái)衡量。通?；诣T鐵有良好的切削加工性，鋼的硬度在HBWl60-200范圍內(nèi)時(shí)，具有良好的切削加工性。,常用切削加工方式,機(jī)械工業(yè)出版社,2.1 金屬材料的性能,2.1.2 金屬材料工藝性能 3.壓力加工性能 壓力加工性能就是指金屬材料在壓力加工過(guò)程中成

11、型的難易程度，例如將材料加熱到一定溫度時(shí)其塑性的高低（表現(xiàn)為塑性變形抗力的大?。试S熱壓力加工的溫度范圍大小，熱脹冷縮特性以及與顯微組織、機(jī)械性能有關(guān)的臨界變形的界限、熱變形時(shí)金屬的流動(dòng)性、導(dǎo)熱性能等。,常用壓力成型工藝,機(jī)械工業(yè)出版社,2.1 金屬材料的性能,2.1.2 金屬材料工藝性能 4.鑄造性能 鑄造性能就是指反映金屬材料熔化澆鑄成為鑄件的難易程度，表現(xiàn)為熔化狀態(tài)時(shí)的流動(dòng)性、吸氣性、氧化性、熔點(diǎn)，鑄件顯微組織的均勻性、致密性，以及冷縮率等。,典型鑄造件,機(jī)械工業(yè)出版社,2.2 鋼鐵材料及應(yīng)用,在日常生活中到處都能看到鋼鐵材料的產(chǎn)品，從生活中的直尺到工程中的扳手，從小到一把瑞士軍刀大

12、到一臺(tái)挖掘機(jī)。在這些不同的產(chǎn)品里，所用的鋼鐵材料有什么不同？它們的性能又如何？,常見(jiàn)鋼鐵制品,機(jī)械工業(yè)出版社,2.2 鋼鐵材料及應(yīng)用,2.2.1 工業(yè)用鋼 1.普通碳素鋼 （1）碳素鋼的應(yīng)用與生產(chǎn) 碳素鋼是近代工業(yè)中使用最早、用量最大的基本材料。目前碳素鋼的產(chǎn)量在各國(guó)鋼總產(chǎn)量中的比重，約保持在80%左右，它不僅廣泛應(yīng)用于建筑、橋梁、鐵道、車(chē)輛、船舶和各種機(jī)械制造工業(yè)。工業(yè)用鋼主要是由冶金廠生產(chǎn)的板材、棒材、型材、管材及線(xiàn)材等。鋼材生產(chǎn)的主要流程是：煉鐵、煉鋼、鑄錠、壓力加工成各種規(guī)格的鋼材。,常用鋼鐵型材,機(jī)械工業(yè)出版社,2.2 鋼鐵材料及應(yīng)用,（）碳素鋼中的化學(xué)成分及其影響 碳素鋼的性能

13、主要取決于鋼的含碳量和顯微組織。在退火或熱軋狀態(tài)下，隨含碳量的增加，鋼的強(qiáng)度和硬度升高，而塑性和沖擊韌性下降。所以工程結(jié)構(gòu)用鋼，常限制含碳量。 碳素鋼中的殘余元素和雜質(zhì)元素如錳、硅、鎳、磷、硫、氧、氮等，對(duì)碳素鋼的性能也有影響。這些影響有時(shí)互相加強(qiáng)，有時(shí)互相抵銷(xiāo)。其中影響比較顯著的有： 1）硫、氧、氮都能增加鋼的熱脆性，而適量的錳可減少或部分抵銷(xiāo)其熱脆性。 2）殘余元素除錳、鎳外都降低鋼的沖擊韌性，增加冷脆性。 3）除硫和氧降低強(qiáng)度外，其他雜質(zhì)元素均在不同程度上提高鋼的強(qiáng)度。 4）幾乎所有的雜質(zhì)元素都能降低鋼的塑性和焊接性。,機(jī)械工業(yè)出版社,2.2 鋼鐵材料及應(yīng)用,（）碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào) 按照

14、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 221-2008，碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)分為四個(gè)部分,機(jī)械工業(yè)出版社,2.2 鋼鐵材料及應(yīng)用,2.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 （1）優(yōu)質(zhì)碳素鋼分類(lèi)與性能 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和普通碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，硫、磷及其他非金屬夾雜物的含量較低。根據(jù)含碳量和用途的不同，這類(lèi)鋼大致又分為三類(lèi)。,低碳鋼應(yīng)用案例,中碳鋼應(yīng)用案例,高碳鋼應(yīng)用案例,機(jī)械工業(yè)出版社,2.2 鋼鐵材料及應(yīng)用,,機(jī)械工業(yè)出版社,2.2 鋼鐵材料及應(yīng)用,（2）優(yōu)質(zhì)碳素鋼的牌號(hào) 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T221-2008，優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)分為五個(gè)部分,機(jī)械工業(yè)出版社,2.2 鋼鐵材料及應(yīng)用,3.合金結(jié)構(gòu)鋼 （）碳素合金鋼性能 在普通碳素鋼基礎(chǔ)上添加

15、適量的一種或多種合金元素而構(gòu)成的鐵碳合金。根據(jù)添加元素的不同，并采取適當(dāng)?shù)募庸すに?，可獲得高強(qiáng)度、高韌性、耐磨、耐腐蝕、耐低溫、耐高溫、無(wú)磁性等特殊性能。 合金鋼的主要合金元素有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、鈮、鋯、鈷、鋁、銅、硼、稀土等。其中釩、鈦、鈮、鋯等在鋼中是強(qiáng)碳化物形成元素，只要有足夠的碳，在適當(dāng)條件下，就能形成各自的碳化物，當(dāng)缺碳或在高溫條件下，則以原子狀態(tài)進(jìn)入固溶體中；錳、鉻、鎢、鉬為碳化物形成元素，其中一部分以原子狀態(tài)進(jìn)入固溶體中，另一部分形成置換式合金滲碳體；鋁、銅、鎳、鈷、硅等是不形成碳化物元素，一般以原子狀態(tài)存在于固溶體中。,機(jī)械工業(yè)出版社,2.2 鋼鐵材料及應(yīng)用,（

16、2）合金工具鋼牌號(hào) 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T221-2008，合金結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)分為四個(gè)部分：,機(jī)械工業(yè)出版社,2.2 鋼鐵材料及應(yīng)用,4.合金工具鋼（1）合金工具鋼分類(lèi)與性能,機(jī)械工業(yè)出版社,2.2 鋼鐵材料及應(yīng)用,4.合金工具鋼（2）合金工具鋼牌號(hào),機(jī)械工業(yè)出版社,2.2 鋼鐵材料及應(yīng)用,2.2.2 鑄鐵 1.鑄鐵分類(lèi)與性能,機(jī)械工業(yè)出版社,2.2 鋼鐵材料及應(yīng)用,2.鑄鐵牌號(hào),機(jī)械工業(yè)出版社,2.3 非鐵金屬和粉末冶金材料,2.3.1 鋁和鋁合金 鋼鐵材料雖然有很好的性能，但是還有很多金屬制品不是選用鋼材而是選用了有色金屬，小到鑰匙大到飛機(jī)有色金屬在實(shí)際生活和工程中隨處可見(jiàn)。本節(jié)就要介紹常用

17、有色金屬的相關(guān)性能和應(yīng)用。,有色金屬應(yīng)用案例,機(jī)械工業(yè)出版社,2.3 非鐵金屬和粉末冶金材料,2.3.1 鋁和鋁合金 純鋁的密度?。?2.7g/cm3），大約是鐵的1/3，熔點(diǎn)低（660），鋁是面心立方結(jié)構(gòu)，故具有很高的塑性，易于加工，可制成各種型材、板材?？垢g性能好；但是純鋁的強(qiáng)度很低，故不宜作結(jié)構(gòu)材料。通過(guò)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，人們逐漸以加入合金元素及運(yùn)用熱處理等方法來(lái)強(qiáng)化鋁，這就得到了一系列的鋁合金。 鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車(chē)、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。添加一定元素形成的合金在保持純鋁質(zhì)輕等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)還能具有較高的強(qiáng)度。這樣

18、使得其“比強(qiáng)度”（強(qiáng)度與比重的比值）勝過(guò)很多合金鋼，成為理想的結(jié)構(gòu)材料，廣泛用于運(yùn)輸機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械及航空工業(yè)等方面，飛機(jī)的機(jī)身、蒙皮、壓氣機(jī)等常以鋁合金制造，以減輕自重。采用鋁合金代替鋼板材料的焊接，結(jié)構(gòu)重量可減輕50%以上。,機(jī)械工業(yè)出版社,2.3 非鐵金屬和粉末冶金材料,2.3.1 鋁和鋁合金,機(jī)械工業(yè)出版社,2.3 非鐵金屬和粉末冶金材料,2.3.1 鋁和鋁合金,機(jī)械工業(yè)出版社,2.3 非鐵金屬和粉末冶金材料,2.3.1 鋁和鋁合金,機(jī)械工業(yè)出版社,2.3 非鐵金屬和粉末冶金材料,2.3.1 鋁和鋁合金,機(jī)械工業(yè)出版社,2.3 非鐵金屬和粉末冶金材料,2.3.1 鋁和鋁合金,機(jī)械工業(yè)出版

19、社,2.3 非鐵金屬和粉末冶金材料,2.3.1 鋁和鋁合金,機(jī)械工業(yè)出版社,2.3 非鐵金屬和粉末冶金材料,2.3.2 銅和銅合金,銅合金以純銅為基體加入一種或幾種其他元素所構(gòu)成的合金。純銅呈紫紅色又稱(chēng)紫銅。純銅密度為8.96熔點(diǎn)為1083具有優(yōu)良的導(dǎo)電性導(dǎo)熱性延展性和耐蝕性。主要用于制作發(fā)電機(jī)母線(xiàn)電纜開(kāi)關(guān)裝置變壓器等電工器材和熱交換器管道太陽(yáng)能加熱裝置的平板集熱器等導(dǎo)熱器材。常用的銅合金分為黃銅青銅白銅三大類(lèi)，如表2-12。,表2-12 銅合金性能分類(lèi)介紹,,炮彈外殼,機(jī)械工業(yè)出版社,2.3 非鐵金屬和粉末冶金材料,2.3.1 銅和銅合金,機(jī)械工業(yè)出版社,2.3 非鐵金屬和粉末冶金材料,2.

20、3.3 軸承合金 軸承合金又稱(chēng)軸瓦合金，用于制造滑動(dòng)軸承的材料。軸承合金的組織是在軟相基體上均勻分布著硬相質(zhì)點(diǎn)，或硬相基體上均勻分布著軟相質(zhì)點(diǎn)。軸承合金具有如下性能：良好的耐磨性能和減磨性能；有一定的抗壓強(qiáng)度和硬度，有足夠的疲勞強(qiáng)度和承載能力；塑性和沖擊韌性良好；具有良好的抗咬合性；良好的順應(yīng)性；好的嵌鑲性；要有良好的導(dǎo)熱性、耐蝕性和小的熱膨脹系數(shù)。用于各類(lèi)軸承材料。,圖2-36 滑動(dòng)軸承 圖2-37 汽車(chē)軸承,機(jī)械工業(yè)出版社,2.3 非鐵金屬和粉末冶金材料,2.3.4 粉末冶金材料 用粉末冶金工藝制得的多孔、半致密或全致密材料（包括制品）。粉末冶金材料具有傳統(tǒng)熔鑄工藝所無(wú)法獲得的獨(dú)特

21、的化學(xué)組成和物理、力學(xué)性能，如材料的孔隙度可控，材料組織均勻、無(wú)宏觀偏析（合金凝固后其截面上不同部位沒(méi)有因液態(tài)合金宏觀流動(dòng)而造成的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象），可一次成型等。 用粉末冶金工藝制得的多孔、半致密或全致密材料（包括制品）。粉末冶金材料具粉末冶金材料有傳統(tǒng)熔鑄工藝所無(wú)法獲得獨(dú)特的化學(xué)組成和物理、力學(xué)性能，如材料的孔隙度可控，材料組織均勻、無(wú)宏觀偏析（合金凝固后其截面上不同部位沒(méi)有因液態(tài)合金宏觀流動(dòng)而造成的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象），可一次成型等。通常按用途分為7類(lèi)，如表2-13。,機(jī)械工業(yè)出版社,2.3 非鐵金屬和粉末冶金材料,2.3.4 粉末冶金材料 常用粉末冶金材料示例,機(jī)械工業(yè)出版社,2.

22、3 非鐵金屬和粉末冶金材料,2.3.4 粉末冶金材料,機(jī)械工業(yè)出版社,2.4 金屬材料的熱處理及應(yīng)用,熱處理是對(duì)固態(tài)金屬或合金采用適當(dāng)方式加熱、保溫和冷卻，以獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)與性能的加工方法。 金屬熱處理是機(jī)械制造中的重要工藝之一，與其他加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分，而是通過(guò)改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點(diǎn)是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能看到的。為使金屬工件具有所需要的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能，除合理選用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用最廣的材料，鋼鐵顯微組織

23、復(fù)雜，可以通過(guò)熱處理予以控制，所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內(nèi)容。另外，鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過(guò)熱處理改變其力學(xué)、物理和化學(xué)性能，以獲得不同的使用性能。,機(jī)械工業(yè)出版社,2.4 金屬材料的熱處理及應(yīng)用,2.4.1 金屬材料整體熱處理 金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學(xué)熱處理三大類(lèi)。根據(jù)加熱介質(zhì)、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類(lèi)又可區(qū)分為若干不同的熱處理工藝。同一種金屬采用不同的熱處理工藝，可獲得不同的組織，從而具有不同的性能。鋼鐵是工業(yè)上應(yīng)用最廣的金屬，而且鋼鐵顯微組織也最為復(fù)雜，因此鋼鐵熱處理工藝種類(lèi)繁多。,常用熱處理設(shè)備,機(jī)械工業(yè)出版社,2.4 金屬材

24、料的熱處理及應(yīng)用,,機(jī)械工業(yè)出版社,2.4 金屬材料的熱處理及應(yīng)用,2.4.2 金屬材料表面熱處理 1. 表面淬火 表面淬火是將鋼件的表面層淬透到一定的深度，而芯部仍保持未淬火狀態(tài)的一種局部淬火的方法。表面淬火時(shí)通過(guò)快速加熱，使鋼件表面很快到淬火的溫度，在熱量來(lái)不及穿到工件芯部就立即冷卻，實(shí)現(xiàn)局部淬火。表面淬火的目的：在于獲得高硬度，高耐磨性的表面，而芯部仍然保持原有的良好韌性，常用于齒輪，花鍵，機(jī)床導(dǎo)軌等。,常用表面熱處理,機(jī)械工業(yè)出版社,2.4 金屬材料的熱處理及應(yīng)用,2.4.2 金屬材料表面熱處理 2. 滲碳淬火 滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過(guò)程。也是使低碳鋼的工件具有高碳鋼的

25、表面層，再經(jīng)過(guò)淬火和低溫回火，使工件的表面層具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。 滲碳工件的材料一般為低碳鋼或低碳合金鋼(含碳量小于0.25)。滲碳后鋼件表面的化學(xué)成分可接近高碳鋼。工件滲碳后還要經(jīng)過(guò)淬火以得到高的表面硬度高的耐磨性和疲勞強(qiáng)度并保持心部有低碳鋼淬火后的強(qiáng)韌性使工件能承受沖擊載荷。滲碳工藝廣泛用于飛機(jī)汽車(chē)和拖拉機(jī)等的機(jī)械零件如齒輪軸凸輪軸等。,機(jī)械工業(yè)出版社,2.5 常用非金屬材料,2.5.1 高分子材料 高分子材料是以高分子化合物為基礎(chǔ)的材料。高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合

26、材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命體都可以看作是高分子的集合。 高分子材料按來(lái)源分為天然、半合成和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和進(jìn)化的基礎(chǔ)。人類(lèi)社會(huì)一開(kāi)始就利用天然高分子材料作為生活資料和生產(chǎn)資料，并掌握了其加工技術(shù)。如利用蠶絲、棉、毛織成織物，用木材、棉、麻造紙等。19世紀(jì)30年代末期，進(jìn)入天然高分子化學(xué)改性階段，出現(xiàn)半合成高分子材料。1907年出現(xiàn)合成高分子酚醛樹(shù)脂，標(biāo)志著人類(lèi)應(yīng)用合成高分子材料的開(kāi)始?，F(xiàn)代，高分子材料已與金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料相同，成為科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重要材料。,機(jī)械工業(yè)出版社,2.5 常用非金屬材料,1. 常用塑料材料,機(jī)械工業(yè)出版社,2.5

27、常用非金屬材料,機(jī)械工業(yè)出版社,2.5 常用非金屬材料,機(jī)械工業(yè)出版社,2.5 常用非金屬材料,2. 常用橡膠材料,機(jī)械工業(yè)出版社,2.5 常用非金屬材料,機(jī)械工業(yè)出版社,2.5 常用非金屬材料,2.5.2 陶瓷材料 陶瓷材料是用天然或合成化合物經(jīng)過(guò)成形和高溫?zé)Y(jié)制成的一類(lèi)無(wú)機(jī)非金屬材料。它具有高熔點(diǎn)、高硬度、高耐磨性、耐氧化等優(yōu)點(diǎn)?？捎米鹘Y(jié)構(gòu)材料、刀具材料，由于陶瓷還具有某些特殊的性能，又可作為功能材料。 陶瓷材料分為普通陶瓷材料和特種陶瓷材料兩大類(lèi)。,機(jī)械工業(yè)出版社,2.5 常用非金屬材料,機(jī)械工業(yè)出版社,2.5 常用非金屬材料,機(jī)械工業(yè)出版社,2.5 常用非金屬材料,2.5.3 復(fù)合

28、材料 復(fù)合材料由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過(guò)物理或化學(xué)的方法，在宏觀上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿(mǎn)足各種不同的要求。 復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類(lèi)。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹(shù)脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細(xì)粒等。 復(fù)合材料中以纖維增強(qiáng)材料應(yīng)用最廣、用量最大。其特點(diǎn)是比重小、比強(qiáng)度和比模量大。例如碳纖維與環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合的材料，其比強(qiáng)度和比模量均比鋼和鋁合金大數(shù)倍，還具有優(yōu)良的化

29、學(xué)穩(wěn)定性、減摩耐磨、自潤(rùn)滑、耐熱、耐疲勞、耐蠕變、消聲、電絕緣等性能。石墨纖維與樹(shù)脂復(fù)合可得到膨脹系數(shù)幾乎等于零的材料。,機(jī)械工業(yè)出版社,2.5 常用非金屬材料,機(jī)械工業(yè)出版社,2.5 常用非金屬材料,機(jī)械工業(yè)出版社,綜合案例分析,如圖2-1所示我們可以看到在一輛汽車(chē)的制造中用了很多種不同的材料來(lái)生產(chǎn)相應(yīng)的零部件。那么為什么會(huì)有這么多種材料？根據(jù)什么來(lái)選擇材料？為了解答這樣的問(wèn)題，我們不妨來(lái)分析一下這些零件對(duì)材料的性能要求。 例如車(chē)身中框架、擋風(fēng)玻璃和保險(xiǎn)杠三個(gè)零部件。框架是整個(gè)車(chē)身的骨架，起到了支撐的作用，因此框架的材料需要很好的強(qiáng)度和剛度。同時(shí)框架的重量與汽車(chē)整體重量又密切相關(guān)，為了減少重量實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)，因此需要質(zhì)量小的材料。另外還要考慮汽車(chē)的框架主要是通過(guò)鍛壓機(jī)械和模具作用成型的，同時(shí)還需要點(diǎn)焊焊接，因此框架的材料要有很好的塑性和焊接性能等工藝方面的性能。經(jīng)過(guò)綜合比較，最后選擇了鐵碳鋼的冷軋鋼板。 現(xiàn)將案例導(dǎo)入中所有零件材料的需求特性做簡(jiǎn)要分析整理得表2-18。,機(jī)械工業(yè)出版社,綜合案例分析,機(jī)械工業(yè)出版社,綜合案例分析,Thank You !,