机械常用材料与工艺性

（2）铸造 将液态合金浇铸到具有与 ） 零件形状相适应的铸型的孔腔中， 零件形状相适应的铸型的孔腔中，待 其冷却凝固后， 其冷却凝固后，获得零件或毛坯的加 工方法。 工方法。
第一章 多媒体CAI课件设计基础
在外力的作用下， （3）压力加工 在外力的作用下，通过使金属在固态下发生 塑性变形，而获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、 塑性变形，而获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、 毛坯或零件的加工方法。 毛坯或零件的加工方法。
冷作硬化——在常温下经过塑性变形使材料的 在常温下经过塑性变形使材料的
强度提高、 塑性降低的现象称为冷作硬化。 强度提高 、 塑性降低的现象称为冷作硬化 。 在 机械零件中常利用冷作硬化提高强度。 机械零件中常利用冷作硬化提高强度。 几种不同材料拉伸时的应力-应变曲线见图。 几种不同材料拉伸时的应力 应变曲线见图。 应变曲线见图
作业: ； ； ； ； 作业 3.1；3.3；3.4；3.5；3.6
第一章 多媒体CAI课件设计基础
3.1 机械常用材料
第一章 多媒体CAI课件设计基础
第一章 多媒体CAI课件设计基础
机械常用材料的分类和应用举例
续表
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3.2 金属材料的力学性能
3.2.1 材料的应力极限σ 材料的应力极限σ 力学性能： 力学性能：
淬火及回火
调 质
低温回火（150~300ºC）用于碳钢或合金工 具钢消除内应力和化学热处理或表面淬火 零件的后续处理。高温回火（350~650ºC） 即调质，用于重要零件如齿轮、曲轴等 用于要求表面硬度高、内部韧性大的零件， 如齿轮、蜗杆、丝杠、轴颈、链轮等
表面淬火
渗碳淬火
齿轮、轴、活塞销、链、万向联轴器等要 求表面硬度大而内部韧性大的重载零件
屈服阶段， 屈服阶段，屈服阶段的最低 应力称为屈服极限。 应力称为屈服极限。
低碳钢拉伸应力-应变图
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卸载时， 残余变形——卸载时， 卸载时 沿DO´线回至点 ´ ， ´线回至点O´ OO´即为残余变形或称为 ´ 永久性变形。 永久性变形。
“缩颈”现象——材料 缩颈” 材料
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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 ——将工件加热到一定温度，进行必要的保温， 将工件加热到一定温度
以一定的方法冷却，以改善其组织结构， 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； 综合机械性能的工艺方法；
基本要求: 基本要求
1) 了解机械中常用材料及其力学性能。 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。 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。 了解毛坯的制取方法和常用的切削加工方法。
重点、难点： 重点、难点：
1) 金属材料的力学性能。 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。 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。 机械零件的制造工艺性。
屈服后，随着载荷的增加， 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 变形，当载荷增加到 点的 对应值时， 对应值时，变形集中发生 在试件的某一部位上， 在试件的某一部位上，该 部位的截面积急剧缩小， 部位的截面积急剧缩小， 出现了“缩颈”现象。 出现了“缩颈”现象。
弹性、刚度、强度、塑性、 弹性、刚度、强度、塑性、硬 冲击韧性及疲劳强度等。 度、冲击韧性及疲劳强度等。
比例极限σ 比例极限σp——OA阶段称为 阶段称为
弹性阶段， 弹性阶段，其变形称为弹性 变形， 变形，对应的最大应力称为 比例极限。 比例极限。
屈服极限σ ——BC阶段称为 屈服极限σs —— 阶段称为
热处理
第一章 多媒体CAI课件设计基础 ——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， 将工件加热到临界温度以上， 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； 这种工艺方法称为退火； ——将工件加热到临界温度以上 进行必要的保温， 将工件加热到临界温度以上， 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； 冷却称之为正火； ——将工件加热到临界温度以上 进行必要的保温， 将工件加热到临界温度以上， 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。 中冷却称之为淬火。 ——如果加热到临界温度以下 保温后空冷或油冷，称之为回火。 如果加热到临界温度以下， 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。 ——淬火后高温回火称为调质 淬火后高温回火称为调质。 调质——淬火后高温回火称为调质。 ——如果将工件表面迅速加热到临界温度以上 如果将工件表面迅速加热到临界温度以上， 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。 工件中心就快速冷却的工艺方法称之为表面淬火。 ——即将不同元素的活性原子渗入到工件表面的热处理方 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。 如渗碳、氮化和氰化等。
渗 氮
要求硬度和耐磨性高和不易磨削的零件和 精密零件，如齿轮（尤其是内齿轮）、主 轴、镗杆、精密丝杠、量具、模具等
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3.4 材料的选用
原则：使用要求、工艺要求和经济要求。 原则：使用要求、工艺要求和经济要求。
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3.5 机械零件的制造工艺性
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第3章 机械常用材料和制造工艺性 章
计划学时： 计划学时：2h
基本要求及重点、 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
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毛坯选择：综合考虑功能、制造、使用、成本等。 毛坯选择：综合考虑功能、制造、使用、成本等。
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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， 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。 得形状、尺寸精度及表面质量等合乎要求的零件加工过程。 指在车床上用车刀加工工件的工艺过程。 （1）车削加工 指在车床上用车刀加工工件的工艺过程。加工 ） 工件旋转为主运动，刀具作直线或曲线的进给运动。 时，工件旋转为主运动，刀具作直线或曲线的进给运动。
第一章 多媒体CAI课件设计基础 表3.2 主要热处理工艺的目的和应用
热处理工艺 主 要 目 的 应 用
退 火
降低硬度，消除内应力，均化组 织、细化晶粒和预备热处理
铸件、焊接件、中碳钢和中碳合金钢锻件 和轧制件等 改善低碳钢低碳合金钢切削性；中碳钢和 合金结构钢淬火前预备热处理；对要求不 高的零件作最终热处理，如大齿轮、轴等
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断面收缩率Ψ：试件拉断后， 断面收缩率 ：试件拉断后，断裂处面积的缩小量与原面积 之比的百分率。 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 ） 材料在冲击载荷作用下抵抗断裂的能力。
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 击韧度是衡量材料承受冲击载荷能力的性能指标。 试件上， 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 。
挤压
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拉拔
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轧制
锻造
第一章 多媒体CAI课件设计基础
锻造
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冲压
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实质是通过加热或加压，或两者并用， （4）焊接 实质是通过加热或加压，或两者并用，并且用填充 ） 材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。 材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。
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强度极限σ 由于截面减小， 强度极限σB ——由于截面减小， 由于截面减小
载荷也随之下降， 直至F点时 点时， 载荷也随之下降 ， 直至 点时 ， 试 件在“缩颈”处断裂。 件在 “ 缩颈 ” 处断裂 。 材料在断裂 前的最大应力称为强度极限。 前的最大应力称为强度极限。
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车削
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指在铣床上用铣刀加工工件的工艺过程。 （2）铣削加工 指在铣床上用铣刀加工工件的工艺过程。铣 ） 削加工时，刀具旋转为主运动，工件作直线的进给运动。 削加工时，刀具旋转为主运动，工件作直线的进给运动。
第一章 多媒体CAI课件设计基础
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3.2.2 材料的性能 材料受外力）
恢复其原来形状的性能。 恢复其原来形状的性能。 材料在受力时抵抗弹性变形的能力。 （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σ与应变 成正比 比例常数E（ 成正比， 范围内，应力σ与应变ε成正比，比例常数 （= σ /ε）即为弹 ）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 性模量（ 剪切时为切变模量 ） 料抵抗变形的能力，是衡量材料刚度的性能指标。 料抵抗变形的能力，是衡量材料刚度的性能指标。 材料在受力时抵抗塑性变形和断裂的能力。 （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、 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。 剪强度。常见的强度指标是屈服强度σs和拉伸强度σB 。 延伸性是衡量材料塑性性能的指标。 （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， 延伸率 ：试件拉断后，标距内的伸长量与标距原长之比的百 分率。 者为塑性材料， 者为脆性材料。 分率。δ>5%者为塑性材料，δ<5%者为脆性材料。 者为塑性材料 者为脆性材料