第二章(材料及热处理)详解.ppt

第二章  机械工程常用材料及钢的热处理;史美堂，《金属材料及热处理》，上海科学技术出版社，2003 齐宝森等，《机械工程材料》，哈尔滨工业大学出版社，2003 戈晓岚等，《工程材料》，东南大学出版社，2004 其他与金属材料及热处理的相关书籍;第一节 概述 第二节 金属材料的力学性能 第三节 常用的工程材料 第四节 钢的热处理 第五节 表面精饰 第六节 精密仪器材料选用原则;机械工程材料;第一节 概述;一、应力极限 二、弹性模量E 三、延展性 四、冲击韧度Ak 五、弹性性能Ee和韧性能Et 六、硬度 ;比例极限σp 屈服极限σs 强度极限σB 图2-1 在常温下经过塑性变形使材料强度提高、塑性降低的现象，称为冷作硬化。;应力极限;二、弹性模量E 在比例极限范围内，应力?与应变ε成正比。 弹性模量的大小反映了材料抵抗变形的能力。 三、延展性 延展性是衡量材料塑性性能的指标。 1.伸长率δ 2.断面收缩率Ψ ; 四、冲击韧度;影响力学性能的主要因素 1、含碳量 含碳量越高，强度和硬度越高，但塑性显著降低。 2、杂质元素：有益Si、Mn，有害S、P 3、合金元素 加入某些合金元素，可提高和改善其综合力学性能，并获得某些特殊的物理和化学性能。 Cr：提高硬度、冲击韧性和淬透性 ，（形成碳化鉻） Mn：提高强度和淬透性 ，W:提高硬度和韧性 4、温度 一般，低温条件下强度有所增加，塑性和冲击韧性下降 ，高温条件下相反。 5、热处理工艺;一、钢铁材料（黑色金属） 1、非合金钢（碳钢） 含碳2％以下的铁碳合金、少量杂质 按质量分数分类： 低碳钢（ωc≤0.25％） 中碳钢（ 0.25％ ＜ ωc ≤ 0.6％） 高碳钢（ωc＞0.6％） 按质量等级分类： 普通碳素钢（ωs≤0.055％、 ωp≤0.045％ ） （例：Q235） 优质碳素钢（ωs≤0.040％、 ωp≤0.040％ ）（例：45，35） 高级优质碳素钢 （ωs≤0.03％、 ωp≤0.035％ ） ;按用途分类： 碳素结构钢（用于制造各种工程构件和机器零件） 碳素工具钢（用于制造各种工具）（T8A） 2、合金钢 人为加入Cr、Mn、Ni、Ti、Mo等，用以提高钢的力学性能、工艺性能。即具有高的强度、韧性、硬度，以及某些特殊性能（如耐腐性、高温强度）。 （40Cr,65Mn）;3、铸铁： 良好的铸造性能、减摩性能、吸振性能、切削加工性能、低的缺口敏感性，生产工艺简单、成本低廉。 灰铸铁：C－自由状态的片状石墨形式 （抗压强度高于抗拉强度，适用于受压零件， 脆性大，不适合冲击零件）（HT200） 可锻铸铁： C－自由状态的絮状石墨形式 球墨铸铁：C－球状石墨形式，较高的强度 ，良好的塑性和韧性（应力集中）。 钢与铸铁的主要区别：碳的存在形式不同;有色金属 （减摩、耐腐、耐热、导电性好） 1、铜及其合金： 工业纯铜、 黄铜（铜锌二元合金）（铸、锻、机械加工性能好） 青铜（锡青铜Sn、铝青铜—强度高、加工低，用于制造重载、耐磨零件，铍青铜Be、锰青铜等） 2、铝及其合金： 纯铝、硬铝、铸铝 3、钛及其合金：纯钛、钛合金;非金属 1.工程塑料（天然树脂或人造树脂为基础） －特点：密度小，良好的抗蚀性，优良的电绝缘性，耐磨、减摩、自润滑性好，工艺性好 －分类：热固性塑料、热塑性塑料 2.橡胶：高弹性、绝缘性 －密封件、缓冲件、绝缘件 上述二者易老化，难回收（污染） 3.人工合成矿物：刚玉（宝石Al2O3）, 石英SiO2;一、钢的热处理 加热、保温、冷却?改变金属整体或表面组织，获得所需性能。 （铸铁、某些铜合金也可用热处理来改善其力学性能） 种类 普通热处理：退火、正火、淬火、回火 表面热处理和化学热处理： 感应加热、火焰加热、电接触加热、电解加热、渗碳、氮化、碳氮共渗 其他热处理 ;1、退火：加热（至临界温度710～750 ° 以上 30 ～ 5 0 °）、保温、随炉冷却 目的：降低硬度、细化晶粒、消除内应力和残余应力，改善切削性能， 预先热处理 2、正火：加热、保温（与退火相似） 、空气冷 目的：同退火，（因晶粒更细，故强度和硬度较退火高），用于普通结构钢零件的最终热处理，中碳钢的预处理。 3、淬火：加热，保温，水、油或盐水冷却 目的：提高零件的硬度和耐磨性，强化材料。