机械工程学第4版 教学课件 作者 丁树模 主编 第12章 机械工程材料.pptVIP

第十二章 机械工程材料 (4) 珠光体 铁素体和渗碳体组成的机械混合物称为珠光体，用符号 P表示。由于珠光体是硬的渗碳体片和软的铁素体片相间组成的混合物，故其机械性能介于两者之间。珠光体的平均含碳量为 w C＝0.77％，它的强度较好，硬度适中 (≈180HBS)，并具有一定的塑性。 (5) 莱氏体 奥氏体和渗碳体组成的机械混合物称为莱氏体，用符号 Ld表示。由于奥氏体在727℃时转变为珠光体，所以727℃以下的莱氏体由珠光体和渗碳体所组成，通常称之为低温莱氏体，用符号 Ld表示。 莱氏体的性能和渗碳体相似，硬度很高，塑性很差。 (二) 铁碳合金状态图 铁碳合金状态图是表示在极缓慢冷却 (或加热) 的情况下，不同成分的铁碳合金在不同温度时所具有的组织或状态的图形。 图12-6是一种经过简化的Fe-Fe3C状态图。 1．Fe- Fe3C状态图中点、线的含义 (1) 特性点 主要特性点的意义、温度及成分见表12-1。 (2) 特性线 特性线是铁碳合金组织发生转变的界线。 ACD线 即液相线。 AECF线 即固相线。 GS线 又称A3线。 ES线 又称Acm线。 ECF线 称为共晶线。 PSK线 称为共析线，又称A1线 图12-6 简化的Fe-Fe3C状态图 共析点AF+ Fe3C 0.77 727 S α-Feγ-Fe同素异构转变点 0 912 G 渗碳体熔点 6.69 1227 D 碳在γ-Fe中的最大溶解度点 2.11 1148 E 共晶点LA+Fe3C 4.3 1148 C 纯铁熔点 意义 0 w C(%) 1538 A 温度 / ℃ 点的符号 表12-1 Fe-Fe3C状态图中的主要特性点 * * 用以制造各种机械零件的材料统称为机械工程材料。一般将其分为两大类：金属材料和非金属材料。 第一节 金属材料的主要性能 一、金属材料的力学性能 1. 弹性 金属材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后能恢复其原来形状的性能，称为弹性。这种随外力消失而消失的变形，称为弹性变形，其大小与外力成正比。 金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力称为刚度。一般的机械零件都要求有较好的刚度。 2. 强度 强度是指材料在外力作用下抵抗破坏的能力。材料的强度可分为抗拉、抗压、抗弯、抗扭和抗剪等强度。 为了测定金属材料的强度，广泛地采用拉伸试验。拉伸试验中，施加在试棒(见图12-1)上的载荷F 和试棒发生相应的伸长变形量⊿l 之间的关系曲线称为拉伸曲线。 图12-1 拉伸试棒 a) 标准试棒 b) 拉断后的试棒 图12-2为低碳钢拉伸曲线。 图12-2 低碳钢拉伸曲线 金属材料的强度指标以应力表示，即 σ= F / A 式中 σ——应力 (N／mm2或 MPa)； F——载荷 (N)； A——试棒的横截面积 (mm2)。 拉伸曲线对应于Fs、Fb的应力分别称为材料的屈服点和抗拉强度，它们是金属材料的主要强度指标。 3．塑性 塑性是材料在外力作用下产生永久变形（即塑性变形）而不断裂的能力。常用的塑性指标有伸长率δ和断面收缩率ψ（见图12-1）。即 δ=[( l 1-- l 0 )/l 0 ] ×100% ψ=[(A0-- A1)/A0 ] ×100% 式中 l 0 ——试棒的原始标距长度 (mm)； l 1——试棒拉断后的标距长度 (mm)； A0 ——试棒的原始横截面积 (mm2)； A1——试棒的断口横截面积 (mm2)。 δ或ψ愈大，表示材料的塑性愈好。良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件，机器零件通常都具备一定的塑性。 4．硬度 硬度是指金属材料抵抗更硬物体压入的能力。材料的硬度高，其耐磨性就好。 工业生产中常用的是布氏硬度和洛氏硬度。 (1) 布氏硬度 布氏硬度的测试原理如图12-3所示。它是以直径为D 的淬火钢球或硬质合金球作为压头，用规定的载荷F 将压头垂直压入被测材料表面，材料越软，压痕直径越大，则布氏硬度值越低。 布氏硬度指标用符号HB表示。当用淬火钢球为压头时，写成HBS，适用于测量布氏硬度值在450以下的金属材料；当用硬质合金球为压头时，写成HBW，适用于测量布氏硬度值在450以上的金属材料。硬度数值均标写在布氏硬