机械基础 初级 教学课件 ppt 作者 李培根 4机械基础(初级)

,机械基础（初级）,国家职业资格培训教材编审委员会 编,李培根 主编,金属材料与热处理,第四章,第四章 金属材料与热处理,培训学习目标,熟悉常用金属材料的牌号、性能和选用原则：了解钢铁热处理的方法、工艺特点和应用范围；初步具有合理选用材料和确定热处理方法的能力。,三、钢的表面热处理 四、钢的表面处理 第五节 合金钢 一、合金钢的特点及分 二、常用合金钢类 第六节 铸铁 一、铸铁的分类及石墨化 二、常用铸铁件 第七节 非铁金属材料 一、铝及铝合金 二、铜及铜合金 三、滑动轴承合金 四、硬质合金 复习思考题,目 录,第四章 金属材料与热处理,第一节 金属材料的性能 一、金属材料的力学性能 二、金属的物理、化学及工艺性能 第二节 铁碳合金 一、铁碳合金的基本组织 二、铁碳相图简介 第三节 碳素钢 一、杂质元素对钢的影响 二、碳素钢的分类 三、常用碳素钢 第四节 钢的热处理 一、概述 二、钢的普通热处理,第一节 金属材料的性能,一、金属材料的力学性能,1强度和塑性,2硬度,3冲击韧度,4疲劳,图4-3 拉伸试样,图4-2 低碳钢力变形曲线图,第一节 金属材料的性能,二、金属的物理、化学及工艺性能,1物理性能,2化学性能,3工艺性能,）由于机器零件的用途不同，对于其物理性能的要求也 有所不同。,）金属材料的一些物理性能对于工艺性能还有一定的影响。,化学性能是指金属材料在化学作用下所表现的性能。,工艺性能是指金属材料是否易于加工成形的性能。,耐腐蚀性,抗氧化性,铸造性,可锻性,焊接性,切削加工性,第二节 铁碳合金,一、铁碳合金的基本组织,1铁素体 碳溶解在Fe中形成的固溶体叫铁素体，通常用F表示。,2奥氏体 碳溶解在Fe中形成的固溶体叫奥氏体，通常用A表示。,3渗碳体 碳与铁相互作用形成的化合物Fe3C叫渗碳体。,4珠光体 由铁素体和渗碳体组成的机械混合物叫珠光体，通常用P表示。,5莱氏体 由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物叫莱氏体，通常用Ld表示。,第二节 铁碳合金,二、铁碳相图简介,1相图中的特性点 和特性线,图4- 3 简化后的铁碳相图,第二节 铁碳合金,二、铁碳相图简介,2典型合金的结晶过程 在铁碳相图上，可以按铁碳合金的碳的质量分数不同分为工业纯铁、钢和白口铸铁三大类。,3铁碳合金的组织和性能 从铁碳相图可知，铁碳合金的组织与碳的质量分数有很大的关系，随碳的质量分数的增加，室温下的组织变化如下：P+FPP+Fe3CP+Fe3C+LdLdLd+Fe3C,4铁碳相图的应用 铁碳相图较全面地总结了铁碳合金的组织和性能随成分变化的规律，从而为选择材料提供了理论依据。同时，铁碳相图又是制定铸、锻、热处理加工工艺的重要依据,图4-4碳的质量分数对钢 的力学性能的影响,第三节 铁碳素钢,一、杂质元素对钢的影响 二、碳素钢的分类,一、杂质元素对钢的影响,二、碳素钢的分类,1锰和硅,2硫和磷,1按碳的质量分数分类,2按钢的质量分类,3按用途分类,低碳钢w(C)025%,中碳钢w(C)025%060%,高碳钢w(C)060%,普通碳素钢 优质碳素钢 高级优质碳素钢,碳素结构钢 碳素工具钢,第三节 铁碳素钢,三、常用碳素钢,1碳素结构钢,2优质碳素结构钢 优质碳素结构钢钢号由两位数字构成，数字表示钢的平均碳的质量分数的万分之几。,3碳素工具钢 碳素工具钢的钢号以“碳”字汉语拼音字首“T”与其后面的一组数字组成，数字表示钢中平均碳的质量分数为千分之几。,4铸钢 铸钢的钢号用“ZG+两组数字”表示，ZG是“铸钢”二字汉语拼音首位字母，两组数字分别表示最低屈服点和最低抗拉强度的值，单位是MPa。,脱氧方法（沸腾钢、镇静钢分别以 “F”、“Z”表示；半镇静钢 用 “b”表示，“Z”可以省略 质量等级（质量等级分A、B、C、D四级，A级质量最低） 屈服点数值（表示s235MPa） 屈服点字母,Q 235A F,第四节 钢的热处理,一、概述,1钢在加热时的组织转变 2钢在冷却时的组织和性能 (1)冷却的目的 (2)钢热处理的冷却方式 (3)钢在冷却时的转变 1)珠光体型转变 珠光体转变 索氏体转变(又称细珠光体转变) 托氏体转变(又称极细珠光体) 2)马氏体转变,第四节 钢的热处理,二、钢的普通热处理,1退火 退火是将钢加热到工艺预定的某一温度，经保温后缓慢冷却下来的热处理方法。 2正火 正火是将钢加热到工艺规定的某一温度，使钢的组织完全转变为奥氏体，经保温一段时间后，在空气中冷却到室温的工艺方法。 在实际生产中，正火主要应用于下列几个方面： 凡碳的质量分数低于045%的碳钢，都用正火替代退火； 过共析钢常用正火来消除网状渗碳体，给球化退火作组织上的准备； 对使用性能要求不高的工件，常用正火代替调质。,1)完全退火 2)球化退火 3)去应力退火,第四节 钢的热处理,3淬火 淬火是将钢加热到临界温度Ac1或Ac3以上，保温一段时间，然后快速冷却下来的一种热处理方法。 (1)淬火加热温度的选择 (2)淬火加热的保温 (3)淬火介质 (4)淬火方法及应用 (5)淬透性与淬硬性 4回火 回火就是将淬火钢重新加热到工艺预定的某一温度(低于临界温度)，经保温后再冷却到室温的热处理工艺 (1)低温回火 (2)中温回火 (3)高温回火,二、钢的普通热处理,1)单介质淬火 2)双介质淬火 3)马氏体分级淬火 4)贝氏体等温淬火,三、钢的表面热处理,第四节 钢的热处理,1表面淬火 加热工件的方法主要有 2化学热处理 (1)渗碳：渗碳是使介质分解出的活性碳原子渗入工件表层，提高表层组织中的碳的质量分数，经淬火及低温回火使工件表层具有高的硬度和耐磨性，而心部仍保持原来的组织和性能的热处理工艺方法。渗碳主要用于低碳钢和低碳合金钢，方法分为固体渗碳法和气体渗碳法等，目前生产中广泛应用的是气体渗碳法。 (2)渗氮：渗氮是使化学介质分解出的活性氮原子，渗入工件表层形成氮化层的热处理工艺方法。渗氮方法是气体渗氮，气体渗氮用钢以中碳合金钢为主，使用最广泛的钢为38CrMoAlA。,感应加热 火焰加热,第四节 钢的热处理,三、钢的表面热处理,1氧化 氧化的基本原理是将工件置于浓碱和氧化剂亚硝酸钠或硝酸钠的溶液中加热。如需改善表面质量和色泽，可适量增加一些磷酸三钠，使零件表面很快生成一层均匀而致密的氧化膜，其颜色随氧化膜的加厚，由初现时的黄色转变为橙色、红色、紫红色、紫色、蓝色到黑色。若使用的氧化剂是亚硝酸钠，得到的氧化膜呈蓝褐色，光泽较好，俗称发蓝。若使用的氧化剂是硝酸钠，得到的氧化膜呈深黑色，俗称发黑。 2磷化 磷化是把工件置于磷酸盐溶液中进行处理，使金属表面生成一层不溶于水的磷酸盐薄膜的过程。由于磷化层有微孔，能促使清漆、切削液和润滑油的浸润，且和油漆有很强的结合力，可作油漆的底层。磷化层的抗蚀能力很强，有一定的抗氧化能力，电绝缘性也很高，可以用它作为机械零件的防护层。,第五节 合金钢,一、合金钢的特点及分类,1合金钢的特点 优点 缺点：合金钢冶炼较困难、价格较高，且容易产生冶金缺陷，所以 只有当碳素钢不能满足要求时才使用。 2分类 按用途 可分为 3合金钢钢号的表示方法 合金结构钢的钢号是采用“二位数字+化学元素符号+数字”的方法来表示的。,1)力学性能好。 2)具有较好的淬透性。 3)某些合金钢还具有特殊的物理、化学性能。,合金结构钢 合金工具钢 特殊性能钢,低合金钢w(Me)5% 中合金钢w(Me)5%10% 高合金钢w(Me)10%,按合金元素的 含量分为,二、常用合金钢,第五节 合金钢,1低合金高强度结构钢 2机械结构用合金钢 3合金工具钢和高速工具钢 (1)合金工具钢 (2)高速工具钢 4特殊性能钢, 冷作模具钢 热作模具钢,(1)合金渗碳钢 (2)合金调质钢 (3)合金弹簧钢 (4)滚动轴承钢,(1)不锈钢 (2)耐热钢 (3)耐磨钢,1)量 具 刃 具 钢 2)耐冲击工具钢 3)模 具 钢,第六节 铸铁,一、铸铁的分类及石墨化,1分类 (1)白口铸铁 碳全部以渗碳体的形式存在。 (2)灰铸铁 碳大部分以片状石墨形式存在。 (3)可锻铸铁 碳大部分以团絮状石墨存在。 (4)球墨铸铁 碳大部分以自由状态的球状存在。 (5)蠕墨铸铁 将高碳、低硫、低磷及含有一定硅、锰的铁液，经过炉前处理后，得到的一种蠕虫状石墨的铸铁。 为了进一步提高铸铁的性能，或为了得到某种特殊的物理、化学性能，在铸铁中加入铬、钼、钒、铜、铝等元素，即成为合金铸铁。 2影响石墨化的因素,(1)化学成分的影响 (2)冷却速度的影响,二、常用铸铁件,第六节 铸铁,1灰铸铁 用途：制造承受压力和要求减振的床身、机架、箱体、壳体，经受摩擦的导轨等，以及其他低负荷、不重要的零件。 牌号：用“灰铁”二字的汉语拼音字首“HT”与其后面一组数字表示。数字表示铸铁最小抗拉强度b值。例如HT150表示最小抗拉强度b为150MPa的灰铸铁。 2可锻铸铁 用途：可用来制造承受冲击、振动及扭转载荷下的工作零件。如凸轮、连杆、齿轮等。 牌号：）铁素体可锻铸铁的牌号用“可铁黑”三字的汉语拼音字首 “KTH”及其后面两组数字表示。两组数字分别表示抗拉强 度b和断后伸长率的最小值。 ）珠光体可锻铸铁的牌号用“可铁珠”三字的汉语拼音字首 “KTZ”表示。例如KTZ45006表示b450MPa， 6%的珠光体可锻铸铁。,铁素体(黑心)可锻铸铁 珠光体可锻铸铁,3球墨铸 用途：它被广泛应用于制造柴油机、汽车发动机的曲轴、连杆、缸套、齿轮、支架等。 牌号：用“球铁”二字汉语拼音字首“QT”及其后面两组数字表示。两组数字分别表示最低抗拉强度b与断后伸长率的值。例如QT40018表示b400MPa，18%的球墨铸铁。 4蠕墨铸铁 用途：制造复杂的大型铸件和大型机床零件，如立柱等。特别适用于制造受冲击的铸件，如大型柴油机的气缸盖、制动盘和制动毂；也适用于制造耐压气密件，如阀体等。 牌号：用符号“RuT”及其后数字表示，其中“RuT”是蠕铁两字汉语拼音的第一字母，其后面的数字表示最低抗拉强度(b)值。如RuT340表示抗拉强度b340MPa的蠕墨铸铁。,第六节 铸铁,二、常用铸铁件,一、铝及铝合金,第七节 非铁金属材料,1纯铝 2铝合金 (1)变形铝合金 变形铝合金采用四位字符牌号命名，牌号用2×××8×××系列表示。牌号的第一位数字是以主要合金元素Cu、Mn、Si、Mg、Mg+Si、Zn和其他元素的顺序来表示变形铝合金的组别。牌号第二位的字母表示原始纯铝的改型情况，如果字母为A，则表示为原始纯铝，若为其他字母，则表示为原始纯铝的改型。牌号的最后两位数字用来区分同一组中不同的铝合金。如：2A11表示以铜为主要合金元素的变形铝合金。 (2)铸造铝合金 铸造铝合金的代号用“铸铝”二字的汉语拼音字首“ZL”加三位数字表示。其中第一位数字表示合金的类别，第二、三位数字表示合金的顺序号。例如：ZL102表示2号铸造铝硅合金。铸造铝合金种类较多，但应用最广的是铝硅合金。它具有良好的铸造性能和耐蚀性。常用来制造内燃机活塞、气缸盖、气缸体、气缸散热套等。,工业纯铝的旧牌号有L1、L2、L3，符号L表示铝，后面的数字越大纯度越低。对应新牌号为1070、1060、1050。,1)防锈铝合金2)硬铝合金3)超硬铝合金。4)锻造铝合金,二、铜及铜合金,第七节 非铁金属材料,1纯铜 纯铜具有很好的导电导热性，其熔点为1083，密度为893×103kg/m3，有很好的塑性、抗蚀性。工业纯铜牌号有T1、T2、T3三种，序号愈大，纯度愈低。T1、T2主要用来制造导电器材或配制高级铜合金，T3主要用来配制普通铜合金。 2黄