机加工实训（第3版）教学课件作者徐小国第一单元预备知识.ppt

第一单元预备知识,返回,第一单元预备知识,一、实习教学要求 (1)了解金属材料性能的分类 (2)掌握金属材料的工艺性能 (3)掌握如何区分黑色金属和有色金属 二、相关工艺知识 1.金属材料的性能 金属材料的性能可以大致分为两类:一类称为使用性能，反映材料在使用过程中表现出来的特性;另一类称为工艺性能，反映材料在制造过程中的各种特性使用性能又可分为机械性能、物理性能、化学性能等使用性能决定了材料的适用范围、安全可靠性与使用寿命下一页,返回,第一单元预备知识,1)材料的机械性能 机械零件在使用过程中，受到不同形式的外力作用，当这些外力超过某一限度时，就会发生变形，甚至断裂破坏在生产实践中，机械性能常作为选择材料的主要依据之一，同时也是车工选择切削参数、刀具材料和几何角度的依据之一机械性能的常用基本指标有强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等 (1)强度和塑性所谓强度就是指材料抵抗外力变形和破坏的能力 (2)硬度硬度是金属表面抵御外物压人的能力，它表示金属材料的坚硬程度 (3)冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷而不致破坏的性能称为冲击韧性 (4)疲劳强度在工程中有些机械零件经常受到反复变化的交变应力的作用。

上一页,下一页,返回,第一单元预备知识,2)材料的工艺性能 零件在制造过程中要进行各种加工，如铸造、锻造、焊接和切削加工等，金属材料适应各种加工工艺的性能称为工艺性它包括铸造性、可锻性、可焊性和切削加工性能 (1)铸造性铸造性主要指金属材料适应铸造工艺制成优良铸件的性能它包括金属在液态流动与凝固过程中的收缩和偏析的倾向 (2)可锻性可锻性是指金属材料承受压力加工(锻造)而变形的能力可锻性包括金属的塑性与变形抗力两个方面，塑性大，锻压容易 (3)可焊性可焊性是指材料是否适应一般的焊接方法和焊接工艺的性能可焊性好的材料容易用一般焊接方法和焊接工艺施焊，焊缝缺陷少，接头的性能更接近于基体 (4)切削加工性切削加工性是指材料是否易于切削的性能切削性能好的材料在切削时消耗的动力小，刀具寿命长，切削流畅且切屑易折断脱落，加工后表面质量好上一页,下一页,返回,第一单元预备知识,影响工件材料切削加工性的因素很多，主要有以下几个方面 ①机械性能的影响材料的机械性能对切削加工性能影响很大通常，材料的硬度和强度越高，则切削时的抗力就越大，切削温度也越高，从而加剧刀具的磨损，切削加工性差例如，高强度钢材比一般钢材难加工，冷硬铸铁比灰铸铁难加工，淬硬钢比正火和退火钢难加工。

②物理性能的影响材料的物理性能对切削性能的影响主要表现在导热系数和线膨胀系数在切削时所产生的切削热大部分是由切屑带走或通过工件散出去，工件材料的导热系数越大，越有利于降低切削区的温度，故切削性能越好;反之，切削性能就越差此外，线膨胀系数大的材料，加工时热胀冷缩的现象比较严重，工件的尺寸精度不易控制上一页,下一页,返回,第一单元预备知识,③化学成分的影响如上所述，材料的物理、机械性能对切削性能影响很大，但是，材料的物理性能和机械性能往往取决于材料的化学成分例如，钢含碳量的多少会影响钢的强度和塑性，从而影响其切削性能对于加入合金元素的钢材，情况比较复杂合金元素对材料的切削性能影响比较大，一般来讲，磷、硫、铅等元素能显著改善材料的切削性能，如易切钢就是在钢中加入了一定量的上述元素，所以其切削性能很好而铬、锢、钨、镍等元素有降低切削性能的作用 2.工件材料 工件材料分金属和非金属材料两种，其中，大部分工件是由金属材料制成的在工程上，金属材料可分为黑色金属和有色金属两大类 1)黑色金属 黑色金属分为钢和生铁两类，钢指含碳量在2%以下并含有某些其他元素的可变形铁碳合金;生铁主要指含碳量大于2%的铁碳合金，它包括炼钢生铁、铸造生铁(俗称铸铁)和铁合金。

上一页,下一页,返回,第一单元预备知识,(1)钢钢的种类很多，其常见的分类方法如下上一页,下一页,返回,第一单元预备知识,,上一页,下一页,返回,第一单元预备知识,(2)铸铁铸铁是一种铁碳合金工程上将含碳量为1. 7%一6. 67%的铁碳合金统称为铸铁但常用铸铁的含碳量为2. 0%一4. 0%，其碳元素主要以石墨形式存在石墨的强度、塑性和硬度极低，对金属基体起削弱作用，其削弱的程度取决于石墨的形式、分布和数量 根据化学成分、生产工艺、组织和性能特点的不同，铸铁可分为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁和特殊性能铸铁(包括耐热、耐磨、耐蚀铸铁等) ①灰铸铁灰铸铁俗称灰口铸铁，因其断面呈暗灰色而得名由于灰铸铁中碳元素大部分或全部以片状石墨的形式存在，因此，在切削加工时，切屑呈崩碎状同时，由于石墨有润滑作用，可以减轻刀具的磨损，延长刀具耐用度，所以灰铸铁具有良好的切削性能同时，由于灰铸铁具有良好的铸造性能、减震性能和在润滑条件下的减磨性能，且价格低廉，因而被大量应用在各种机械上，如齿轮箱壳体、机床床身等由于片状石墨的尖端易产生应力集中，所以灰铸铁强度较低上一页,下一页,返回,第一单元预备知识,灰铸铁的牌号用“HT”表示，并按抗拉强度(σb)分为6个等级(见表1一1)。

②球墨铸铁在铁水中加入一些稀土元素或镁钙等元素及其合金，使铸铁中的石墨成为球状，这种铸铁就称为球墨铸铁，所加入的元素或合金称为球化剂由于石墨呈球状，降低了石墨对基体的削弱作用，从而使球墨铸铁的机械性能显著改善，强度接近碳素铸钢和低合金钢因此，球墨铸铁不但可以用于制造一般机械零件，而且可以用来制造一些能承受较大载荷和冲击的重要零件，如大型水轮机主轴、大功率柴油机曲轴、齿轮及柴油机凸轮轴等 球墨铸铁根据单铸试块的机械性能分为9级牌号(见表1一2)上一页,下一页,返回,第一单元预备知识,③可锻铸铁可锻铸铁亦称为韧铁，它由一定成分的白口铸铁经退火而获得，适用于动载荷下要求塑性和韧性较高、壁厚小于30mm的铸铁 可锻铸铁经石墨化退火后，按其基体组织的不同，可分为黑心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁在牌号中黑心可锻铸铁用字母“KTH”表示，珠光体可锻铸铁用字母“KTZ”表示，后面的数字分别表示抗拉强度σh，和延伸率δ(见表1一3) 2)有色金属 有色金属又称为非铁合金在我国通常指元素周期表中除铁、铬和锰以外的所有金属常用的有色金属有铜、铝、镍、镁、锌、铅、锡等用有色金属配制的合金叫作有色金属合金 有色金属及其合金的名称和代号，采用汉语拼音字母与金属元素符号并用的方法来表示，常见的有色金属及其合金的名称和代号见表1 -4，这里主要介绍铜及铜合金、铝及铝合金。

上一页,下一页,返回,第一单元预备知识,(1)铜及铜合金 ①纯铜具有玫瑰红色，表面因氧化形成氧化膜，呈紫色，因此又称为紫铜紫铜具有良好的导电性、导热性、耐蚀性和可焊性纯铜的代号用“T”表示，分为TI(含99. 95% Cu)、T2(含99.90% Cu)、T3(含99. 7% Cu)、T4(含99. 5% Cu) ②黄铜铜和锌的合金称为黄铜黄铜可分为普通黄铜和特殊黄铜特殊黄铜是在铜锌合金中加入其他元素的多元合金 ③青铜青铜是以锡、铅、铝等为主要合金组元的铜合金它具有较好的机械性能以及较高的耐蚀性、耐磨性和良好的工艺性 常见铜合金的牌号及用途见表1 -5上一页,下一页,返回,第一单元预备知识,(2)铝及铝合金铝是一种轻金属，比重为2.7 g/cm3(约为铁的1 /3 )因此，铝是制造各种轻质结构材料的基本金属铝在大气中具有较高的耐热性，并具有较好的导电性和导热性 ①工业纯铝工业纯铝按所含杂质分为六个等级，L1(含99.9% Al) , L2(含99.6%Al)、L3(含99.5% Al)、L4(含99.3% Al)、LS(含99.0% Al)、L6(含98.8% Al)，其杂质越多，导电性、耐蚀性和塑性越低。

纯铝一般用于制造导电体、电缆和耐蚀器皿 ②铝合金铝合金具有较好的强度和塑性铝合金品种较多，大致可以分为变形铝合金和铸造铝合金两大类铝合金的分类见表1 -6上一页,返回,表1一1灰铸铁的牌号,返回,表1一2球墨铸铁的牌号,返回,表1一3可锻铸铁的牌号,返回,表1 -4常见有色金属及其合金的名称和代号,返回,表1一5常用铜合金的牌号及用徐,返回,表1一6铝合金的分类,返回,。