机械制造基础 教学课件 作者 张国文 吴安德 第1章 第1、2.pptVIP

制 作 ： 周 宗 明 * 本部分要求： 1．掌握制造机械零件的工程材料有哪些？金属材料的性能包括哪些？零件材料如何选择。 2．掌握材料热处理用途和各种热处理工艺的特点。 重点分析： 工程材料和热处理原理及其工艺方法。 第一部分 工程材料与热处理 机 械 制 造 基 础 第一部分 工程材料与热处理 工程材料一般可分为金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料等到几大类。其中金属材料是一工程中应用广泛的一大类。 本篇着重论述金属材料，特别是黑色金属材料的钢铁。而陶瓷、高分子和复合材料等类将在其它材料中论述。 金属材料得以广泛应用的原因：具有优良的使用性能和工艺性能。了解和控制金属材料的性能，对保证和提高产品质量以及经济性具有很大意义。金属材料的性能包括： 1、物理性能：密度；熔点；热膨胀性；磁性；热导性；电导性等。 2、化学性能：耐腐蚀性；抗氧化性。 3、机械性能：强度；硬度；塑性；韧性；疲劳强度。 4、工艺性能：铸造性能；锻压性能；焊接性能；切削加工性能 。 本章要求： 1．了解有哪些工程材料？掌握金属材料的主要力学性能？各种性能指标的定义。 2．掌握材料硬度的测试方法。 重点分析： 金属材料主要性能参数指标。 机 械 制 造 基 础 第一章 材料的力学性能 材料的力学性能包括： 1、使用性能：为了保证零件、工程构件或工具等正常工作，材料应具备的性能包括：力学、物理、化学等方面的性能。材料的使用性能决定其应用范围、安全可靠性和使用寿命等。 2、工艺性能：铸造性能；锻压性能；焊接性能；切削加工及热处理等方面的性能。本章仅简单介绍金属材料的力学性能。 因为材料的力学性能不仅是设计零件、选择材料的重要依据，也是验收、鉴定材料性能的重要依据之一。 根据载荷性质零件受力情况可分为： 静载荷——是指逐渐而缓慢地作用在工件上的力。 动载荷——包括冲击载荷和交变载荷等。 第一章 材料的力学性能 固体材料其内部原子之间都有存在相互平衡的原子结合力。当材料受外力作用时，原来的平衡状态受到破坏，材料中任何一个小单元与其邻近的各小单元之间就诱发了新的力，称为内力。材料在外力作用下引起形状和尺寸的改变，称变形。变形又分弹性变形和塑性变形 第一节 强度和塑性 一、强度 强度是指金属材料在载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。由于所受载荷的形式不同，金属材料的强度可分为：抗拉、抗弯、抗扭、抗剪强度等。一般情况下多以静载荷下抗拉强度作为判别金属材料强度高低的基本指标。 第一章 材料的力学性能 第一章 材料的力学性能 1．拉伸试样 (实物) 当l0=10d0时，为长试样； 当l0=5d0时，为短试样。 △l(mm) F(N) 0 e s b k Fe Fs Fb 图1-2 力—伸长曲线 2．力—伸长曲线 第一章 材料的力学性能 其中有三个载荷值较重要，即: Fe—弹性范围内的最大载荷（N）； Fs —最小屈服载荷（N） ； Fb —最大载荷（N） 。 3．强度指标 通过上述三个值， 可以得出金属材料的三个强度指标： 1）弹性极限σe 是金属材料能保持弹性变形的最大应力 式中 S0—试样原始横截面积，㎜2 第一章 材料的力学性能 2）屈服强度（σs也叫屈服极限）使材料产生屈服现象的最小应力 或条件屈服强度 其中：F0.2 —塑性变形量为试样长度的0.2%时的载荷,(N) 3) 抗拉强度σb 试样断裂前能够承受的最大应力（强度极限） 低碳钢的屈服强度σs约为240Map, 抗拉强度σb约为400Map。 工程上使用的金属材料，不仅希望具有较高的σs，而且希望具有一定的屈强比（ σs / σb ）。这样才能使结构零件更加安全可靠。 第一章 材料的力学性能 二、塑性 金属发生塑性变形但不破坏的能力，称为塑性。 在受拉伸时可以分别伸长率和断面收缩率 表示。 1、伸长率 是指试样受拉伸断裂时的绝对伸长量与原始长度比值的百分率，用符号δ表示，即 式中l0， l1 —分别为试样原始和拉断时标距长度 mm。 2、断面收缩率 是指试样拉断后试样断口处的横截面积的缩减量与原始横截面积之比值的百分率，用符号ψ表示，即： 式中S0、S1 —分别为试样的原始和断裂处的横截面积mm2。 第一章 材料的力学性能