上海交大机械设计——第三章.ppt

3.2 金属材料的力学性能 3.2.1 材料的应力极限? 残余变形——卸载时，沿DO′线回至点O′ ，OO′即为残余变形或称为永久性变形。 “缩颈”现象——材料屈服后，随着载荷的增加，金属开始产生明显的塑性变形，当载荷增加到c点的对应值时，变形集中发生在试件的某一部位上，该部位的截面积急剧缩小，出现了“缩颈”现象。 强度极限?B ——由于截面减小，载荷也随之下降，直至F点时，试件在“缩颈”处断裂。材料在断裂前的最大应力称为强度极限。 3.2.2 材料的性能 （1）弹性 材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后材料恢复其原来形状的性能。 （2）刚度 材料在受力时抵抗弹性变形的能力。在比例极限范围内，应力?与应变ε成正比，比例常数E（= ? /ε）即为弹性模量（剪切时为切变模量G）。弹性模量的大小反映了材料抵抗变形的能力，是衡量材料刚度的性能指标。 （3）强度 材料在受力时抵抗塑性变形和断裂的能力。依载荷性质不同，强度分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗剪强度。常见的强度指标是屈服强度?s和拉伸强度?B 。 （4）延伸性 延伸性是衡量材料塑性性能的指标。 延伸率δ：试件拉断后，标距内的伸长量与标距原长之比的百分率。δ5%者为塑性材料，δ5%者为脆性材料。 断面收缩率Ψ：试件拉断后，断裂处面积的缩小量与原面积之比的百分率。 （5）冲击韧性 材料在冲击载荷作用下抵抗断裂的能力。冲击韧度是衡量材料承受冲击载荷能力的性能指标。在有缺口试件上，缺口底部单位截面积所能承受的冲击功称冲击韧度。 （6）硬度 硬度表示材料表面在一个小面积范围内抵抗弹性变形、塑性变形或破裂的能力。常用的有布氏硬度（HBS）、洛氏硬度（HRC）。一般地说材料硬度愈高，强度（包括接触强度）和耐磨性亦愈高，但塑性愈低。 （7）疲劳强度 在长时间交变载荷的作用下，有些零件会在应力远远小于屈服强度时发生突然断裂，这种现象称为疲劳。 3.3 影响钢材力学性能的主要因素 （1）含碳量的影响 （2）合金元素的影响 （3）温度的影响 （4）热处理工艺的影响 热处理——将工件加热到一定温度，进行必要的保温，然后以一定的方法冷却，以改善其组织结构，从而得到所需的综合机械性能的工艺方法； 退火——将工件加热到临界温度以上，进行必要的保温，然后随炉冷却，这种工艺方法称为退火； 正火——将工件加热到临界温度以上，进行必要的保温，如果在空气中冷却称之为正火； 淬火——将工件加热到临界温度以上，进行必要的保温，如果在水或油中冷却称之为淬火。 回火——如果加热到临界温度以下，保温后空冷或油冷，称之为回火。 调质——淬火后高温回火称为调质。 表面淬火——如果将工件表面迅速加热到临界温度以上，不等热量传至工件中心就快速冷却的工艺方法称之为表面淬火。 化学热处理——即将不同元素的活性原子渗入到工件表面的热处理方法，如渗碳、氮化和氰化等。 3.4 材料的选用 原则：使用要求、工艺要求和经济要求。 3.5 机械零件的制造工艺性 良好的工艺性：在一定的生产规模和生产条件下，花费劳动量最小、加工费用最少的零件。 1．毛坯的制取 （1）型材 圆钢、方钢、钢管、钢板等，均可直接作毛坯。 2．常见的切削加工方法 切削加工是通过机床用刀具从工件上切除多余材料，从而获得形状、尺寸精度及表面质量等合乎要求的零件加工过程。 （1）车削加工 指在车床上用车刀加工工件的工艺过程。加工时，工件旋转为主运动，刀具作直线或曲线的进给运动。 3．零件的热处理及装配 为了避免热处理时变形、开裂或降低热处理质量，零件的几何形状应简单、对称、长径比不可太大，应尽量减少应力集中源，截面均匀，无锐边和尖角，应避免盲孔、配作孔和局部渗碳、局部渗氮等。零件也应有足够的刚度。 机器工作一定期限之后，需要进行检修。因此，工艺性还必须包括零件装拆的可能性和方便性。 数控机床自动加工 * 多媒体CAI课件设计基础 第一章 第3章 机械常用材料和制造工艺性 基本要求及重点、难点 3.1 机械常用材料 3.2 金属材料的力学性能 3.3 影响钢材力学性能的主要因素 3.4 材料的选用 3.5 机械零件制造工艺性 计划学时：2h 基本要求: 1) 了解机械中常用材料及其力学性能。 2)?了解热处理中与本课相关的基本概念。 3)?了解毛坯的制取方法和常用的切削加工方法。 重点、难点： 1)?金属材料的力学性能。 2)?热处理工艺对钢材综合机械性能的影响。 3)?机械零件的制造工艺性。 作业: 3.1；3.3；3.