机械基础常用机械工程材料
机械工程材料基础知识
机械工程材料基础知识1.1金属材料的力学性能任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式外力的作用。
如起重机上的钢索，受到悬吊物拉力的作用；柴油机上的连杆，在传递动力时，不仅受到拉力的作用，而且还受到冲击力的作用；轴类零件要受到弯矩、扭力的作用等等。
这就要求金属材料必须具有一种承受机械荷而不超过许可变形或不破坏的能力。
这种能力就是材料的力学性能。
金属表现来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料材料在外力作用下表现出力学性能的指标。
1.1.1强度强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。
强度指标一般用单位面积所承受的载荷即力表示，符号为。
单位为MPa。
工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。
屈服强度是指金属材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力，或开始出现塑性变形时的最低应力值，用气表示。
抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下，被拉断前所能承受的最大应力值，用气表示。
对于大多数机械零件，工作时不允许产生塑性变形，所以屈服强度是零件强度设计的依据;对于因断裂而失效的零件，而用抗拉强度作为其强度设计的依据。
1.1.2塑性塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。
工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率。
伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率，用符号少表示。
断面收缩率指试样拉断后，断面缩小的面积与原来截面积之比，用表示。
伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。
良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件，也是保证机械零件工作安全，不发生突然脆断的必要条件。
1.1.3硬度硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力。
硬度的测试方法很多，生产中常用的硬度测试方法有布氏硬度测试法和洛氏硬度试验方法两种。
（一）布氏硬度试验法布氏硬度试验法是用一直径为D的淬火钢球或硬质合金球作为压头，在载荷P的作用下压入被测试金属表面，保持一定时间后卸载，测量金属表面形成的压痕直径也以压痕的单位面积所承受的平均压力作为被测金属的布氏硬度值。
机械基础：第03章机械工程材料
第3章 机械工程材料
3.2 常用金属材料
3.2.2 合金钢
3.合金工具钢 (2)刃具钢 ②高速钢 用途：主要适宜于制造切削速度较高的刃具（如车刀、钻头等）和形状复杂、负载较重的 成形刀具（如铣刀、拉刀等）。此外高速钢还可用于制造冷冲模、冷挤压模以及某些耐磨 零件。常用的高速钢有钨系高速钢，如W18Cr4V；钼系高速钢，如W6Mo5Cr4V2等。 (3)模具钢 定义：主要用来制造各种模具的钢称为模具钢。 ①冷变形模具钢 用于制造冷态金属成形的钢称为冷变形模具钢。如冷冲模、冷压模等。冷变形模具钢的性 能特点是高的硬度和高耐磨性，具有足够的强度、韧性和疲劳强度。 常用的冷变形模具钢有9SiCr、Cr12和Cr12MoV等。
第3章 机械工程材料
3.2 常用金属材料
3.2.1 碳素钢
2.碳素钢 （1）碳素结构钢 ②优质碳素结构钢 牌号：优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，这两位数字代表钢的平均含碳质量分数的万 之一。例如45表示平均含碳质量分数为0.45%的优质碳素结构钢。 按照钢中锰的含量不同，可分为普通含锰量钢（WMn≤0.80%）和较高含锰量钢（WMn =0.7%～1.2%）两种，如果是后一种钢，则在两位数字后面加上Mn，如45Mn表示平均含碳 量分数为0.45%的较高锰优质碳素结构钢。 用途：优质碳素结构钢既保证力学性能又保证化学成分，而且钢中的有害杂质硫、磷质量分 数较低，质量较高，故广泛用于制造较重要的零件。
根据钢中含有害元素磷、硫质量分数划分。
普通碳素钢 Ws≤0.035%，Wp≤0.035%
优质钢
Ws≤0.030%，Wp≤0.030%
高级优质钢 Ws≤0.020%，Wp≤0.025%
第3章 机械工程材料
3.2 常用金属材料
工程材料及机械制造基础
工程材料及机械制造基础工程材料及机械制造基础随着工业化进程的加快，机械制造产业成为了产业结构调整和经济转型的重要部分。
而机械制造又离不开工程材料的选用和应用，因此，熟悉工程材料及机械制造基础知识，对机械制造从业者至关重要。
一、工程材料1. 金属材料金属材料是指以金属元素或其合金为主要成分和基体组成的材料。
金属材料具有导电性好、热导率高、强度高、耐磨损、耐腐蚀等特点，因此在机械制造中被广泛应用。
常用金属材料有钢、铜、铝、镁、锌等。
2. 非金属材料非金属材料是指一类不含金属或含金属量较低的材料。
常用的有陶瓷材料、高分子材料和复合材料。
其中，陶瓷材料通常用于高温炉具和电子产品；高分子材料适用于制作塑料制品、橡胶制品和纺织品等；复合材料在航空、航天、汽车等领域有广泛应用。
二、机械制造基础1. 机械制造方法常见的机械制造方法有车、铣、钻、刨、磨、冲压、焊接、锻造等。
各种机械制造方法的应用根据具体工艺之间的关系进行设计和选择。
2. 机械制造技术机械制造技术是指制造加工过程中使用的各种技术和方法，包括材料加工技术、生产加工技术、制造技术等。
其中，材料加工技术包括金属材料的锻造、挤压、模锻等方法，非金属材料的成型、压缩、挤压、拉伸等方法；生产加工技术包括车床加工、铣床加工、磨床加工等；制造技术则包括设计、加工、质量控制等。
3. 机械制造质量控制机械制造质量控制是保证机械制造品质的关键要素。
质量控制主要通过检测、检验等方式实现。
检测是检查组件、零件尺寸、外形、材料、硬度等，以记录分析；检验是通过材料检验、件检验、总体检验等方式，按照规定质量要求，分析原因，以实现优质机械制造。
三、结语工程材料和机械制造基础是机械制造产业不可或缺的组成部分，掌握了这些基础知识，能够实现从材料的选择、到机械制造过程中的技术选择、生产、质量控制，以及最终出厂的检查等各个环节的全掌控。
因此，各个从业者在实践中深入理解和应用这些知识，是非常必要的。
机械制造基础工程材料铸造
机械制造基础工程材料铸造1. 概述铸造是一种常见的制造工艺，用于生产各种复杂形状的零件。
在机械制造行业中，铸造被广泛应用于生产各种机床、汽车、航空航天和电子设备等零部件。
铸造工艺可以制造各种不同材料的零件，其中，工程材料在机械制造中扮演着重要的角色。
2. 工程材料的分类在铸造中，常见的工程材料包括铁、钢、铜、铝等。
这些工程材料具有不同的特性和用途，可以满足不同行业的需求。
•铁: 铁是一种常见的工程材料，具有优良的机械性能和导热性能。
铁可以进一步细分为生铁和钢铁，其在机械制造中广泛应用于制造车床、机床床身等零件。
•钢: 钢是一种由铁和碳组成的合金，具有优异的强度和韧性。
钢在机械制造中经常用于制造齿轮、轴承和弹簧等零部件。
•铜: 铜具有良好的导电性和导热性，因此在电子设备和通信领域有广泛的应用。
铜在铸造中常用于制造导线、电缆和散热器等零件。
•铝: 铝是一种轻质金属，具有良好的可塑性和耐腐蚀性。
铝材常用于制造汽车发动机缸盖、飞机零件以及各种物体的外壳。
3. 铸造工艺铸造是一种将熔化金属或合金注入到模具中，冷却后得到所需形状的工艺。
在铸造过程中，主要包括模具制备、熔炼、浇注和冷却四个步骤。
•模具制备: 模具是铸造过程中最关键的工具。
模具可以制成各种形状，以便在铸造过程中得到所需的零件。
模具制备的材料一般为石膏、砂状物或金属材料。
•熔炼: 熔炼是将金属或合金加热至其熔点以上的操作。
常见的熔炼设备包括电炉、感应炉和火焰炉等。
在熔炼过程中，根据所需材料的不同，可以添加适量的合金元素以改善材料的性能。
•浇注: 浇注是将熔化的金属或合金倒入模具中的操作。
在浇注过程中，需要控制好浇注温度和速度，以确保熔化的金属或合金填充整个模具。
•冷却: 冷却是指将浇注后的熔化金属或合金冷却至室温的过程。
冷却速度会影响材料的结晶形态和性能。
通常，通过在冷却过程中控制冷却速度，可以获得所需的材料性能。
4. 铸造材料的性能测试铸造材料的性能测试是保证产品质量和性能的重要环节。
机械基础课件——工程材料
§4-1 黑色金属材料
（3）可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得，石墨呈团絮状分布，简称韧
铁。
可锻铸铁的牌号由“可铁”二字的汉语拼音首字母“KT”加类型代号（H、
B、Z）和两组数字组成，H表示“黑心”，B表示“白心”，Z表示“珠光体
集体”；两组数字分别表示最低抗拉强度（MPa）和最低伸长率（%）。如
素结构钢可以分为3种：
①普通碳素结构钢。
②优质碳素结构钢。
③高级优质碳素结构钢。
（3）按用途分类。
①碳素结构钢：主要用于制造各种工程结构件（如桥梁、船
舶和建筑结构等）和机器零件（如轴、齿轮等），一般属低碳钢
和中碳钢。
②碳素工具钢：一般属高碳钢，含碳量在0 7%以上，经淬
火和低温回火后，可获得高的硬度和耐磨性。含碳量越高，其硬
字表示其最低抗拉强度（MPa）。如RT420表示最低抗拉强度为420MPa的蠕
墨铸铁。蠕墨铸铁的力学性能与球墨铸铁相近，铸造性能介于灰口铸铁与球墨
铸铁之间。一般用于制造汽车的零部件。
（6）合金铸铁。普通铸铁加入适量合金元素（如硅、锰、磷、镍、铬、钼、
铜、铝、硼、钒、锡等）获得。合金元素使铸铁的基体组织发生变化，从而具
②双液淬火：先水后油，或先油后空气。双液淬火的特点是可 防止变形与开裂。
③分级淬火：先放入一定温度的盐浴或碱浴中，再空冷。分级 淬火的特点是有效减小内应力，防止变形与开裂，但只适于小尺 寸工件。
§4-1 黑色金属材料
（4）回火。回火是指钢件经淬硬后，再加热到Ac1以下的 某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。
④合金弹簧钢：合金弹簧钢有高的强度，特别是高的弹性极限
和疲劳强度。它含碳量一般在0.50%～0.70%之间，主要加入锰、
机械制造基础常用工程材料
机械制造基础常用工程材料引言在机械制造领域，选择适当的工程材料对产品的质量、性能以及寿命有着至关重要的影响。
机械制造基础常用工程材料包括金属材料、非金属材料以及复合材料等。
本文将对这些常用工程材料进行介绍和分析。
金属材料金属材料是机械制造领域最常用的材料之一。
金属材料通常具有良好的导电性、导热性、可塑性和机械强度等优点。
根据金属材料的组成和性质，可以进一步分为以下几类：1.铁基合金：如铸铁、钢等。
铁基合金具有高强度、耐磨损和耐腐蚀等特点，广泛应用于机械制造中的零件制造和结构件。
2.非铁基合金：如铜合金、铝合金等。
非铁基合金具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性能，适用于需要较高导电性和导热性能的部件制造。
3.非晶态合金：非晶态合金是一种非晶态结构的金属材料。
非晶态合金具有优异的力学性能和化学稳定性，适用于高强度和高稳定性要求的机械部件。
非金属材料除金属材料外，机械制造中还广泛使用了各种非金属材料。
非金属材料具有一些金属材料所不具备的特点，如较低的密度、较高的绝缘性能等。
常见的非金属材料包括：1.塑料：塑料是一种具有可塑性的高分子材料，具有良好的耐磨损性、耐化学腐蚀性和绝缘性能等特点。
塑料在机械制造中被广泛应用于制造零件和外壳等。
2.橡胶：橡胶是一种弹性体材料，具有良好的弹性和抗老化性能。
橡胶常用于制造密封件和减震件等。
3.陶瓷：陶瓷是一种脆性材料，具有优异的耐高温和耐磨损性能。
陶瓷常用于制造高温零件和耐磨件等。
复合材料复合材料是由两种或多种不同性质的材料组合而成的新材料。
复合材料具有金属材料、非金属材料和复合材料的优点，并弥补了各种材料的不足之处。
常见的复合材料包括：1.碳纤维复合材料：碳纤维复合材料具有高强度、低密度和良好的抗腐蚀性能，适用于制造高强度和轻量化的结构件。
2.玻璃纤维复合材料：玻璃纤维复合材料具有良好的电绝缘性和机械性能，广泛应用于电器领域和机械制造中。
3.金属基复合材料：金属基复合材料由金属基体和增强相组成，具有高强度、高刚性和良好的耐磨损性，适用于制造高负荷和高速运动零件。
机械制造基础常用工程材料
•优质碳素结构钢按锰的质量分数不同，分为两组： •普通锰(Mn＝0.25%～0.80%) •较高锰的(Mn=0.70%～1.20%)钢。 • 较高锰的优质碳素结构钢牌号数字后加“Mn”，如
45Mn。
•2020/7/17
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3）碳素工具钢的编号方法
•其牌号以“T”开头，后面的数字表示平均碳的质量分数的千倍
法同一般的合金结构钢。滚动轴承钢都是高级优质钢，但牌号后不 加“A”。
•例如GCr15钢，就是平均铬的质量分数Cr＝
1.5％的滚动轴承钢。
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④ 合金工具钢
•当c＜1％时，用一位数字表示碳的质量分数的千倍 •当碳的质量分数≥1%时，则不予标出
• 合金元素的标注与合金结构钢相同
•高速工具钢例外，其平均碳的质量分数无论多少均不标出。因合金
•一般的轴承用钢是高碳低铬钢，其碳的质量分数为c＝0.95％～1.15
％，属过共析钢。铬的含量为Cr＝0.4％～1.65％ 。
•滚动轴承钢的热处理包括预先热处理(球化退火)和最终热处理(淬火与
低温回火)
•常用滚动轴承钢牌号有GCr9G、GCr15、GCr15SiMn。
•2020/7/17
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⑥低合金刃具钢
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④合金弹簧钢
•合金弹簧钢的碳的质量分数一般为c＝0.5％～0.7％，碳的质量分数 •过高时，塑性和韧性差，疲劳强度下降。常加入以硅、锰为主的提高 •淬透性的元素。硅、锰合金元素溶入铁素体中，使铁素体得到强化。
•常用合金弹簧钢牌号有60Si2Mn、60Si2CrVA和50CrVA。合金弹簧
钢主要用于制造各种弹性元件，如在汽车、拖拉机、坦克、机车车辆上 制作减震板簧和螺旋弹簧，大炮的缓冲弹簧，钟表的发条等。
机械原材料汇总
机械原材料汇总引言机械行业是现代工业的重要组成部分，机械设备的制造离不开各种各样的原材料。
机械原材料是指用于制造机械产品的基础材料，它们的质量和性能直接影响着机械产品的品质和效能。
本文将对机械行业常用的几种原材料进行汇总和介绍。
1. 钢材钢材是机械行业最常用的原材料之一。
钢材具有优良的力学性能、抗疲劳性和耐磨性，广泛应用于机械设备的结构件、轴承、齿轮等部件的制造。
按化学成分分类，钢材可以分为碳素钢、合金钢和不锈钢等不同种类。
其中，碳素钢具有良好的可焊性和可加工性，合金钢具有较高的强度和硬度，不锈钢具有优良的耐腐蚀性能。
2. 铝合金铝合金具有优良的轻量化和抗腐蚀性能，被广泛应用于机械行业。
它的密度低，重量轻，有利于减轻机械设备的自重，提高运输效率。
同时，铝合金还具有良好的导热性和导电性能，适用于制造散热器和电子元件等部件。
铝合金的性能可以通过添加不同的合金元素进行调整，以满足不同的工程需求。
3. 塑料塑料是一种重要的机械原材料，主要用于制造机械外壳、密封件、垫片等零部件。
它具有良好的韧性、耐热性和绝缘性能，同时还具备较低的成本和良好的可加工性。
常见的机械塑料有聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等。
不同的塑料材料具有不同的耐磨性、耐化学腐蚀性和耐紫外线性能，选择合适的塑料材料能够提高机械产品的使用寿命。
4. 合成橡胶合成橡胶是一种具有良好的弹性和耐磨性的机械原材料，广泛应用于机械配件的制造。
合成橡胶可以根据需要选择不同的品种，如丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶等。
合成橡胶具有较高的耐油性、耐溶剂性和耐臭氧性，适用于制造密封圈、胶管、垫片等机械零部件，能够有效减少泄漏和磨损。
5. 合金材料合金材料是由两种或多种金属元素以一定比例混合制成的材料，具有优良的力学性能和耐蚀性能，被广泛应用于机械行业。
常见的合金材料有铝硅合金、铜镍合金、钛合金等。
合金材料可以根据需要调整其硬度、强度和耐磨性等性能，同时还能够降低材料的热膨胀系数，提高机械产品的稳定性。
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硬度
是材料抵抗其他更硬物体压入其 表面的能力，反应软硬程度。
“拉、压、弯、 剪、扭，我 都不怕，还 怕你砸吗？”
常用机械工程材料
一、机械工程材料的基础知识
2.机械工程材料的性能
韧性
是材料在受冲击载荷作用下， 断裂前吸收能量和进行塑性变 形的能力。
疲劳强度
是材料在受交变载荷或周期性载 荷作用下，抵抗疲劳断裂的能力。
常用机械工程材料
一、机械工程材料的基础知识
3.机械工程材料力学性能的测试指标 ①强度和塑性
根据载荷作用方式不同，进行试验测定。强度可分为抗拉、抗压、抗弯、抗 剪和抗扭强度。大小通常用应力（单位面积所能承受的力MPa）来表示。
在工程中大部分零件工作时不允许出现屈服现象（塑性变形）。 断后延伸率A和断后收缩率Z是测定塑性的指标。塑性好的金属 材料可以进 行冲压、焊接加工。
TPU 热塑性聚氨酯弹性体 减振性突出，耐寒、耐磨
PMMA（有机玻璃） 聚甲基丙烯酸甲酯
透明性很好、质硬性脆
常用机械工程材料
三、机械工程材料的成型工艺
1.金属零件的热加工成型Βιβλιοθήκη 铸造焊接锻造
常用机械工程材料
三、机械工程材料的成型工艺
2.金属零件的冷加工成型
钻孔加工
车加工
铣加工
镗孔加工
常用机械工程材料
常用机械工程材料
这一章主要内容
1. 机械工程材料的基础知识 2. 机械工程材料的选择 3. 3. 机械工程材料的成型工艺
常用机械工程材料
一、机械工程材料的基础知识
1.机械工程材料的分类
目前世界上的材料已达到40余万种， 后面将重点介绍常用钢材和工程塑料。
常用机械工程材料
一、机械工程材料的基础知识
2.机械工程材料的性能
力学性能是在载荷作用时所表现的性能。这些性能是材料选择、 加工工艺评定及材料检验等的重要依据。
常用机械工程材料
一、机械工程材料的基础知识
2.机械工程材料的性能
强度
是材料在受外加载荷作用下， 抵抗其永久变形和断裂的能力。
塑性
是材料在受外加载荷作用下， 产生塑性变形而不破坏的能力。
三、机械工程材料的成型工艺
3.塑料的加工成型
常用机械工程材料
四、思考题
1.何谓金属的力学性能？常用的力学性能指标有哪些？ 2.简述拉伸变形的几个阶段。 3.下面硬度要求和写法是否正确？为什么？
1）12~15HRC 2）HRC12-15 3）550-600HBS 4）250-300HBW 4.简述钢与铁的区别。 5.请问钢铆钉用什么钢材制造？而铣刀又用什么钢材制造呢？ 6.汽车厂现有三种钢材，牌号为08、45、65Mn，分别要用于制造 仪表板、汽车弹簧、变速箱传动轴，请问这三种零件分别要选择 哪种钢材来制造才合理？ 7.简述什么样的塑料是热塑性塑料？列出3个热塑性塑料的英文简 称及中文名称。 8.现有一款鼠标新产品，请问针对鼠标外壳和该产品的透明包装 壳，应该选择怎样的加工成型方法？又分别要用什么塑胶材料来 生产？ 9.简述注塑加工工艺过程。
常用机械工程材料
一、机械工程材料的基础知识
3.机械工程材料力学性能的测试指标 ②硬度
有一定硬度的材料才可以进行切削、打磨、抛光加工。
常用机械工程材料
一、机械工程材料的基础知识
3.机械工程材料力学性能的指标 ③韧性
常用一次摆锤冲击弯曲试验、小能量多次冲击试验来测定金属材料 的韧性。大小用冲击韧度来表示。冲击韧度越大，表示材料的韧性越 好。
常用机械工程材料
二、机械工程材料的选择
2.塑料材料的选择
PC聚碳酸酯（防弹胶） 透明性好，耐冲击、耐高温 、价格较贵、疲劳强度低
ABS丙烯腈、丁二烯 和苯乙烯共聚物（不碎胶） 综合机械性能良好、产品尺寸 稳定、有光泽、耐热性较差
常用热塑性 塑料-无定型
PS聚苯乙烯（硬胶） 性脆易裂、透明性好、
价格低
常用机械工程材料
二、机械工程材料的选择 1.钢铁材料的选择 钢与铁的区别
铁碳合金中的主要杂质是碳，但还含有少量的硅、锰、硫、磷等 元素。其中硅、锰是有利元素，按一定的比例存在于钢铁中可以 显著提高材料的强度、硬度和耐磨耐腐性，而硫、磷则有害，会 分别造成钢铁的热脆性和冷脆性，降低材料使用性能。
常用机械工程材料
常用机械工程材料
二、机械工程材料的选择
2.塑料材料的选择
POM聚甲醛(赛钢） 强度很高、高弹性模量和密度
PE聚乙烯 无毒无味、强度较差
常用热塑性 塑料-结晶型
PA聚酰胺(尼龙) 良好的韧性、延伸性和强度
PP聚丙烯(百折胶） 不怕折、耐高温、强度较好
PET 聚对苯二甲酸乙二醇酯 韧性最好、不耐热、不耐碱
温度降低——脆性增加——韧性降低
每种材料都有一个韧脆转变温度，选择材料时，应考虑周围环境温 度的最低 温度必须高于材料的韧脆转变温度。否则将出现脆断问题。
④疲劳强度 疲劳试验是模拟实际中的工作情况进行的破坏性试验。目前还没
有完全标准化。引起疲劳断裂的应力很低，常常低于材料的屈服点。
零件采用合理结构、提高表面粗糙度、避免表面划伤和腐蚀、 降低残余应力等都可以防止疲劳破坏的发生。
谢谢
二、机械工程材料的选择
1.钢铁材料的选择
常用机械工程材料
二、机械工程材料的选择
1.钢铁材料的选择
常用机械工程材料
二、机械工程材料的选择
2.塑料材料的选择
在受热条件下软化熔融， 冷却后定型，并可多次 反复而始终具有可塑性， 加工时所起的是物理变 化。
在受热后分子结构转化成网 状而固化成型，变硬后即使 加热也不能使它再软化。这 种材料的特点是质地坚硬， 耐热性好，尺寸比较稳定， 不溶于溶剂。