机械设计基础机械零件常用材料和结构工艺性.ppt

* 机械零件的常用材料和结构工艺性 机械零件的常用材料和结构工艺性 §1 机械零件的常用材料及其选用 §2 机械零件的结构工艺性 §3 机械设计中的标准化 §1 机械零件的常用材料及其选用 一、常用材料 金属材料： 非金属材料： 复合材料： 黑色金属：钢、铸铁 有色金属：铜、铝及其合金 工程塑料、橡胶、玻璃、皮革、木材等 纤维增强塑料、金属陶瓷等 1、钢：含碳量低于2%的铁碳合金。 钢的强度较高，塑性较好制造机件时可以轧制、锻造、冲压、焊接和铸造，并且可以用热处理方法获得高的机械性能或改善切削性能，因此钢是机械制造中应用最广和极为重要的材料。 钢的种类很多，常用的分类方法有： 按化学成分： 碳素钢： 合金钢： 低碳钢：含碳量 0.25% 中碳钢：含碳量 0.25% ~ 0.5% 高碳钢：含碳量 0.5% 含碳量 1% 碳钢中加入合金元素 按质量： 普通钢： 优质钢： 按用途： 结构钢： 工具钢： 特殊钢： 制造刀具、量具、模具等 不锈钢、耐热钢等 2、铸铁：含碳量大于2%的铁碳合金。 灰铸铁： 球墨铸铁： 3、有色金属： 在工业上，把铁以外的金属统称为有色金属，以有色金属为主要元素组成的合金称为有色金属合金。 如：铜合金和铝合金等。 铸铁属脆性材料，不能辗压和锻造，不易焊接；但其熔点较低，流动性好，因此可以铸造出形状复杂的铸件。 含碳量 1%，HT 含碳量 1%，QT 4、非金属材料： 工程塑料、橡胶、玻璃、陶瓷、皮革、木材、纸板、毛毡等 二、热处理 金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却，通过改变金属材料表面或内部的组织结构来控制其力学、物理、化学性能和改善其工艺性能以获得不同的使用性能的一种工艺。 金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。 热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。 加热是热处理的重要工序之一。加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度 ，是保证热处理质量的主要问题。 冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。 金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。 整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。 退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。 正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。 淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。 为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。 退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。 “四把火”随着加热温度和冷却方式的不同，又演变出不同的热处理工艺 。为了获得一定的强度和韧性，把淬火和高温回火结合起来的工艺，称为调质。 某些合金淬火形成过饱和固溶体后，将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间，以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为时效处理。 把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行，使工件获得很好的强度、韧性配合的方法称为形变热处理；在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理，它不仅能使工件不氧化，不脱碳，保持处理后工件表面光洁，提高工件的性能，还可以通入渗剂进行化学热处理。