机械基础（少学时）教学课件作者李志江第3章.ppt

表 3 - 2 返回 表 3 - 3 返回 图 3 - 7 返回 图 3 - 8 返回 表 3 - 4 返回 表 3 - 5 返回 表 3 - 6 返回 表 3 - 7 返回 表 3 - 8 返回 表 3 - 9 返回 表 3 - 10 返回 表 3 - 11 返回 表 3 - 12 返回 表 3 - 17 返回 图 3 - 13 返回 表 3 - 18 返回 表 3 - 19 返回 表 3 - 20 返回 表 3 - 21 返回 表 3 - 22 返回 表 3 - 23 返回 表 3 - 24 返回 图 3 - 16 返回 表 3 - 26 返回 表 3 - 27 返回 图 3 - 17 返回 表 3 - 28 返回 表 3 - 29 返回 * 第3章　机械工程材料 3.1　金属材料的性能 3.2　黑色金属材料 3.3　钢的热处理常识 3.4　有色金属材料 返回 3.1　金属材料的性能 3.1.1　金属材料的力学性能 1.力学性能的主要指标 力学性能是指金属在力或能作用下所显示出来的性能。力学性能包括强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等，它反映了金属材料在各种外力作用下抵抗变形或破坏的能力，是选用金属材料的重要依据。 2.力学性能试验 （1）拉伸试验。试验时，首先将被测材料加工成标准试样，然后将试样放在拉伸试验机上（图3-1），通过拉伸试验测量各种数据。 下一页 返回 3.1　金属材料的性能 按照国家标准规定，常用拉伸试样有圆形、矩形和六方形几种。图3-2所示为圆形试样。图中d0是试样直径，L0是标距长度，dk是试样缩颈处直径，Lk是断后标距。 拉伸试验过程中，随着负荷的均匀增加，试样不断地由弹性伸长过渡到塑性伸长，直至断裂。一般试验机都具有自动记录装置，可以把作用在试样上的力和伸长描绘成拉伸图，称为力—拉伸曲线。图3-3所示为低碳钢的力—拉伸曲线。图中纵坐标表示力F，单位为N；横坐标表示伸长量ΔL，单位为mm。几个变形阶段的主要特征见表3-2。 （2）硬度试验。硬度测试的方法很多，常用的有布氏硬度试验、洛氏硬度试验和维氏硬度试验，其测量原理、表示方法、特点及应用见表3-3。 上一页 下一页 返回 3.1　金属材料的性能 （3）冲击韧性试验。根据国家标准（GB/T229—2007）规定，做夏比摆锤冲击试验前，先将被测材料加工成如图3-7所示的冲击试样，试样分为带有U形缺口或V形缺口两种，其外形尺寸为10mm×10mm×35mm。 夏比摆锤冲击试验原理如图3-8所示，试验时将试样缺口背对摆锤刀刃对称放置在砧座上，摆锤的刀刃半径分别为2mm和8mm两种。 摆锤从一定高度落下，将试样冲断。在这一过程中，试样所吸收的能量K的大小作为衡量材料韧性的指标，称为冲击吸收能量，分别用KU和KV表示。如KU2表示U形冲击试样在2mm刀刃下的冲击吸收能量。 上一页 下一页 返回 3.1　金属材料的性能 3.1.2　金属材料的工艺性能 金属材料的工艺性能是指在各种加工条件下表现出来的适应能力。常用的工艺性能包括铸造、锻压、焊接、切削和热处理等性能，见表3-4。 上一页 返回 3.2　黑色金属材料 3.2.1　碳素钢的分类、牌号及应用 碳素钢简称碳钢，是最基本的铁碳合金。它是指在冶炼时没有特意加入合金元素，且含碳量大于0.0218%而小于2.11%的铁碳合金。碳钢冶炼容易，价格便宜，具有较好的力学性能和优良的工艺性能，可满足一般机械零件、工具和日常轻工产品的使用要求，在机械制造、建筑、交通运输等许多行业中得到广泛应用。 1.碳素钢的分类 （1）按钢的含碳量分类。 低碳钢：C≤0.25%。 中碳钢：0.25%＜C＜0.60%。 高碳钢：C≥0.6%。 下一页 返回 3.2　黑色金属材料 （2）按钢的质量分类。根据钢中含有害元素磷、硫含量的多少分类。 普通钢：0.035%＜S≤0.050%，0.035%＜P≤0.045%。 优质钢：0.025%＜S≤0.035%，0.025%＜P≤0.035%。 高级优质钢：S≤0.025%，P≤0.025%。 （3）按钢的用途分类。 碳素结构钢：一般含碳量小于0.70%，主要用于制造各种机械零件和工程结构件。这类钢一般属于低碳、中碳钢。 碳素工具钢：含碳量一般大于0.70%，主要用于制造各种刀具、量具和模具等。这类钢一般属于高碳钢。 上一页 下一页 返回 3.2　黑色金属材料 （4）按冶炼时脱氧程度不同分类。 沸腾钢：脱氧程度不完全的钢。 镇静钢：脱氧程度完全的钢。 半镇静钢：介于沸腾钢和镇静钢之间的钢。 2.碳素钢的牌号及应用 （1）碳素结构钢。碳素结构钢的牌号由“Q”（表示屈服点的汉语拼音字首）、一组数据（表示屈服强度，单位MPa）、质量等级符号（