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1、書名：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 本書配有電子課件,機(jī)械基礎(chǔ)（少學(xué)時(shí)） 高職高專 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 ppt 課件,機(jī)械工業(yè)出版社,案例導(dǎo)入,汽車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。以下通過汽車中典型的零件來簡(jiǎn)單認(rèn)識(shí)一下工程中常用的材料。,某汽車主要零件應(yīng)用材料,機(jī)械基礎(chǔ)（少學(xué)時(shí)） 高職高專 ppt 課件,機(jī)械工業(yè)出版社,案例導(dǎo)入,問題：（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？,某汽車主要零件應(yīng)用材料,機(jī)械基礎(chǔ)（少學(xué)時(shí)） 高職高專 ppt

2、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 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、性能、用途與選用,機(jī)械基礎(chǔ)（少學(xué)時(shí)） 高職高專 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 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 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)度是指金屬材料在靜載荷作用

3、下抵抗永久變形和斷裂的能力。當(dāng)材料在滿足強(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了自身的強(qiáng)度時(shí)才會(huì)發(fā)生斷裂之類的破壞。,車軸斷裂,機(jī)械基礎(chǔ)（少學(xué)時(shí)） 高職高專 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)性能須通過試驗(yàn)的方法進(jìn)行測(cè)定。此類試驗(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 ppt 課件,機(jī)械工業(yè)出版

4、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)過程中可以繪制出施加的載荷與試件變形的線圖，一般稱為拉伸曲線。隨試件尺寸的不同，會(huì)使拉伸圖在量的方

5、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)繪出的曲線稱為應(yīng)力應(yīng)變圖，它表明從加載開始到破壞為止，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)過程中可以繪制出施加的載荷與試件變形的線圖，,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)生變化。因此，金屬的塑性可

6、以用材料的伸長(zhǎng)率和截面收縮率兩個(gè)指標(biāo)來衡量。 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%的金屬材料稱為塑性材料，如低碳鋼；而把伸長(zhǎng)率小于5%的金屬材料稱為脆性材料，如灰口鑄鐵等。 低碳鋼是一種塑性極好的材料，在汽車制造業(yè)中常用這種材料通過沖裁、拉延、翻邊等壓力加

7、工的方法來加工出汽車的車身覆蓋件。,壓力加工,汽車覆蓋件,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)械工業(yè)出版社,2.1 金屬材料的性能,硬度是由

8、硬度計(jì)測(cè)試出來的。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、晶狀斷面率來衡量。韌性是表示材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力。衡量材料抗沖擊能力的指標(biāo)用沖擊韌度來表示。沖擊韌度是通過沖擊實(shí)驗(yàn)來測(cè)定的。,韌性測(cè)試原理,韌性測(cè)試機(jī),機(jī)械工業(yè)出版社,2.1 金屬材料的性能,5

9、.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)過試驗(yàn)可以將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理成線圖，即為疲勞曲線。,疲勞試驗(yàn)機(jī),疲勞曲線,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

10、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程中成型的難易程度，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

11、形抗力的大?。?，允許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

12、能又如何？,常見鋼鐵制品,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

13、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。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

14、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，這類鋼大致又分為三類。,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?/p>

15、，可獲得高強(qiáng)度、高韌性、耐磨、耐腐蝕、耐低溫、耐高溫、無磁性等特殊性能。 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,（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

16、：,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。本節(jié)就要介紹常用有色金屬的相關(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

17、材料,2.3.1 鋁和鋁合金 純鋁的密度小（=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。抗腐蝕性能好；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)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、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。這樣使得其“比強(qiáng)度”（強(qiáng)度與比重的比值）勝過很多合金鋼，成為理想的結(jié)構(gòu)材料，廣泛用于運(yùn)輸機(jī)械、動(dòng)

18、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

19、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)母線電纜開關(guān)裝置變壓器等電工器材和熱交換器管道太陽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，如表2-12。,表2-12 銅合金性能分類介紹,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,2.3.3 軸承合金 軸承合金又稱軸瓦合金，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

20、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)。用于各類軸承材料。,圖2-36 滑動(dòng)軸承 圖2-37 汽車軸承,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)熔鑄工藝所無法獲得的獨(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、無宏觀偏析（合金凝固后其截面上不同部位沒

21、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、無宏觀偏析（合金凝固后其截面上不同部位沒有因液態(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，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,2.3 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

22、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，鋼鐵顯微組織復(fù)雜，可以通過熱處理予以控制，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

23、以通過熱處理改變其力學(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。根據(jù)加熱介質(zhì)、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類又可區(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繁多。,常用熱處理設(shè)備,機(jī)械工業(yè)出版社,2.4 金屬材料的熱處理及應(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

24、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)通過快速加熱，使鋼件表面很快到淬火的溫度，在熱量來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程。也是使低碳鋼的工件具有高碳鋼的表面層，再經(jīng)過淬火和低溫回火，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

25、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。 高分子材料按來源分為天然、半合成和合成高分子材料。天然

26、高分子是生命起源和進(jìn)化的基礎(chǔ)。人類社會(huì)一開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)合成高分子酚醛樹脂，標(biāo)志著人類應(yīng)用合成高分子材料的開始?，F(xiàn)代，高分子材料已與金屬材料、無機(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 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

27、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)過成形和高溫?zé)Y(jié)制成的一類無機(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。,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

28、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。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,

29、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的制造中用了很多種不同的材料來生產(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)什么來選擇材料？為了解答這樣的問題，我們不妨來分析一下這些零件對(duì)材料的性能要求。 例如車身中框架、擋風(fēng)玻璃和保險(xiǎn)杠三個(gè)零部件?？蚣苁钦麄€(gè)車身的骨架，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。另外還要考慮汽車的框架主要是通過鍛壓機(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 !,