中职学校《机械基础》第3章 机械工程材料

《机械基础》－－第3章机械工程材料　 课件 超市陈列培训课件免费下载搭石ppt课件免费下载公安保密教育课件下载病媒生物防治课件 可下载高中数学必修四课件打包下载 制作：重庆市涪陵区职教中心数控组　胡志恒欢迎同学们光临2014年秋期第3章机械工程材料第3章机械工程材料教学目标分析知识与技能目标（1）了解常见金属制品的金属材料，认识金属材料在生产和生活中的广泛应用；（2）知道金属的物理性能和化学性能（3）了金属腐蚀的危害，认识防止金属腐蚀的重要性（4）明白各种防止金属腐蚀的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 及其原理（5）了解金属的发展，认识科学的发展过程3-1金属材料的性能3.1.1金属材料性能的分类使用性能工艺性能使用中表现出来的性能物理性能化学性能力学性能加工中表现出来的性能如：铸造性、锻造性、焊接性…………..3.1.2金属材料的物理性能1.密度：2.熔点：3.热膨胀性：4.导电性：5.磁性：3-1金属材料的性能金属单位体积的质量kg/m3轻金属与重金属界线：4.5×103kg/m3金属由固态转变为液态的温度纯金属的熔点固定合金的熔化是在一个温度范围金属尺寸温度变化而改变的性能金属传导电流的能力金属的导磁能力金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。金属在高温下的化学稳定性叫做热安定性。3-1金属材料的性能3.1.3金属材料的化学性能1.耐腐蚀性：2.热安定性：金属材料抵抗化学介质腐蚀破坏作用的能力。腐蚀对金属材料的危害很大。因此，要提高金属材料的耐腐蚀性能。解决：防锈层、使用不锈钢3-1金属材料的性能3.1.4金属材料的力学性能外负荷（外力）的形式：拉伸、压缩、扭转、冲击、交变。指标：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等等力学性能：金属材料在外力作用下，抵抗破坏的性能实验测定：拉伸试验、硬度试验、冲击试验、疲劳试验重庆马桑溪长江大桥引：建造右图所示的大桥，钢索要多少根？要多大直径才能承受巨大的负荷？钢索的强度、塑性至关重要。3-1金属材料的性能3.1.4金属材料的力学性能1.强度金属材料在静载荷作用下,抵抗塑性变形或断裂的能力。拉伸试验：国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 －标准试样－拉伸试验机－拉伸曲线－强度指标强度指标：（1）屈服强度（2）抗拉强度3-1金属材料的性能3.1.4金属材料的力学性能例：45钢：纯铝：材料产生屈服时的最小应力。材料在断裂前所能承受的最大应力。塑性指标：（1）延伸率（2）断面收缩率3-1金属材料的性能3.1.4金属材料的力学性能2.塑性金属材料在静载荷作用下,产生永久变形而不破坏的能力。试样断裂前后的横截面收缩率。例：45钢：HT200：试样断裂前后的长度变化率。3-1金属材料的性能3.1.4金属材料的力学性能3.硬度金属材料抵抗局部变形的能力。局部变形指（塑性变形、压痕、划痕）硬度是材料强度、塑性的综合体现，是材料“软硬”的标志，且 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 较方便，因此硬度指标应用广泛。常用指标有:布氏硬度（HB）、洛氏硬度(HRC……)、维氏硬度(HV)。硬度试验试验计－压头－加载－压痕－测量值－指标3-1金属材料的性能3.1.4金属材料的力学性能3.硬度金属材料抵抗局部变形的能力。优点是:硬度代表性好，能反映试样平均值，适用于测定灰铸铁等较软材料(HB＜450)。缺点是:压痕较大，成品检验有困难，测量操作都比较费时,不适合薄板。（1）布氏硬度(HB)试验计(布氏)－压头(淬火小钢球)－加载－压痕(小圆坑)－测量值(圆坑面积)－指标(HB=F/A)(应力单位）布氏硬度特点:例:45钢退火:240～320HBHT200:170～220HB黄铜:3-1金属材料的性能3.1.4金属材料的力学性能3.硬度金属材料抵抗局部变形的能力。优点是:操作简单、压痕浅，能测产品及薄板，一般用于测量较高硬度,HRC可测高硬度材料,如淬火钢。缺点是:测量精度不如HB硬度。（2）洛氏硬度(HRC)试验计(洛氏)－压头(常用金刚石圆锥体)－加载－压痕(小锥坑)－测量值(锥坑深度)－指标HRC(HRA、HRB)洛氏硬度特点:例:45钢淬火:42HRC硬质合金:62HRC3-1金属材料的性能3.1.4金属材料的力学性能3.硬度金属材料抵抗局部变形的能力。（3）维氏硬度(HV)维氏硬度试验方法与布氏硬度试验相似,但测量精确,操作复杂,一个标尺HV10～H1000从极软到极硬,主用于科学试验。3-1金属材料的性能3.1.4金属材料的力学性能冲击韧性指标：4.冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力。冲击试验冲击试验机－标准试样－冲断试样－测定冲击功－冲击韧性3-1金属材料的性能3.1.4金属材料的力学性能5.疲劳强度金属材料在长期交变载荷作用下而不断裂破坏的能力。3-1金属材料的性能3.1.5金属材料的工艺性能工艺性能：金属材料对不同加工工艺方法的适应能力。包括：铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能。工艺性能直接影响到零件制造工艺和质量，是选材和制定零件工艺路线必须考虑的因素之一。1.铸造性能金属及合金在铸造工艺中获得优良铸件的能力，叫铸造流动性收缩性偏析倾向偏析倾向偏析倾向指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。3-1金属材料的性能3.1.5金属材料的工艺性能工艺性能：金属材料对不同加工工艺方法的适应能力。2.锻造性能3.焊接性能叫铸造偏析倾向偏析倾向用锻压成形方法获得优良锻件的难易程度称为锻造性能指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。用焊接方法获得优良焊件的难易程度称为焊接性能3-1金属材料的性能3.1.5金属材料的工艺性能工艺性能：金属材料对不同加工工艺方法的适应能力。4.切削加工性能叫铸造偏析倾向偏析倾向用刀具切削加工的难易程度指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在3-2钢铁材料3.2.1概述1、钢铁材料：由铁和碳作为基本元素制成的铁碳合金称为钢铁材料2、钢铁材料应用：铁碳铁碳合金铁碳合金(Fe－C)含碳量小于4.3%3-2钢铁材料3.2.2纯铁1、同素异晶转变过程：纯铁在从液体冷却成固体的过程中，纯铁晶格形式的转变过程。纯铁：纯铁是含碳量小于0.02%的铁合金，又称熟铁工业纯铁显微组织3-2钢铁材料3.2.2纯铁2、晶格:晶体内部原子规律排列空间格架称为晶格。晶胞：能够反映晶体特征的最小几何单元。3.2.2纯铁2、晶格晶格的类型：晶格按组成白晶胞结构不同大致上可以分为三类。（1）体心立方晶格：体心立方晶格的晶胞是一个立方体。在晶胞的中心和八个角上各有一个原子。（2）面心立方晶格：面心立方晶格也是一个立方体，在晶胞的每个角上和晶胞的6个面的中心都排一个原子。（图见 教材 民兵爆破地雷教材pdf初中剪纸校本课程教材衍纸校本课程教材排球校本教材中国舞蹈家协会第四版四级教材 P68图3.8）（3）密排六方晶格：其晶胞是一个六方柱体，由6个呈长方形的侧面和两个呈六边形的地面所组成。在晶胞的每个角上和上下底面中心都排列一个原子，另外晶胞中还有3个原子。（图见教材P68图3.9）3-2钢铁材料例：纯铁：α-Fe体心，γ-Fe面心；铜：密排六方。1.铁碳合金及其结构把钢铁材料加热溶化后，Fe-C是无限互溶，再缓慢冷却下来，C在Fe的晶格中形成固溶体，当C超过固溶体的极限后，Fe与C形成金属化合物，还有可能会形成各种组织的机械混合物。(1)固溶体:指溶质原子溶入金属的晶格中所组成的合金相。形成固溶体时,含量大者为溶剂,含量小者为溶质:溶剂的晶格即为固溶体的晶格.(2)金属化合物:金属化合物是两种元素相互作用形成的新相。它的晶体结构与两种元素都不相同,并具有金属性质.金属化合物有多钟,它们的共同特点是熔点高,硬度高,如碳钢中的Fe3C。(3)机械混合合物:3.2.3合金合金：一种金属元素熔合其它化学元素后，构成具有金属特性的物质。工业上广泛使用合金（纯金属性能单一）。3-2钢铁材料3.2.3合金合金：一种金属元素熔合其它化学元素后，构成具有金属特性的物质。工业上广泛使用合金（纯金属性能单一）。3-2钢铁材料2.铁碳合金在固态下的几种基本组织（1）铁素体（F）：C原子溶入α-Fe中形成的间隙固溶体。其结构为体心立方结构。性能：塑性、韧性好，强度、硬度低，与纯铁相近。铁素体溶解碳的能力很小，最大溶解度在727℃时只有0.02%。  （2）奥氏体(A）：C原子溶入γ-Fe中形成的间隙固溶体。其结构为面心立方结构。性能：硬度低，塑性高。奥氏体溶解碳的能力比较大，727℃时达0.77%，在1148℃时可达到2.11%，奥氏体通常存在于727℃以上。3-2钢铁材料 （3）渗碳体：Fe和C形成的金属化合物即Fe3C。具有复杂晶格。性能：渗碳体具有很高的硬度，塑性很差，延伸率接近于零。铁碳合金中，渗碳体的数量、形态、分布对钢铁材料白性能有重大影响。2.铁碳合金在固态下的几种基本组织（4）珠光体和莱氏体：前三者形成的机械混合物。珠光体:铁素体与渗碳体的片状混合物。性能：介于铁素体与渗碳体之间,强度高,有一定可塑性和韧性.是钢中的重要成分。3-2钢铁材料  铁素体，奥氏体，渗碳体的形成图3-3碳素钢及合金钢3.3.1钢的类型钢是以铁和碳为主要元素，含碳量在2.11%以下，并含有其他元素的铁碳合金。按化学成分钢可分为：合金钢，碳素钢3.3.2碳素钢1.碳素钢的概述含碳量小于2.11%，没有加入其他合金元素的铁碳合金称为碳素钢。也称之为非合金钢，简称碳钢。（碳钢中包含一些杂质元素如硅、硫、锰、磷等。他们对碳钢的性能有一定影响）2.碳素钢的分类工程上使用的碳素钢含碳量一般小于1.4%。碳素钢常用的分类具体如下：3-3碳素钢及合金钢3.3.1钢的类型钢：含碳量小于2.11%的铁－碳（F合金，并含有其它元素。类别：碳素钢：产量大，价格低，性能好，用于一般场合。合金钢：价格高，能满足特殊要求，用于重要场合。3.3.2碳素钢1.碳素钢概述：含碳量小于2.11%（实际小于1.4%），不加入其它合金元素的铁－碳合金，含有一定杂质。钢中杂质的影响：主要是硫、磷、硅、锰等杂质。有益杂质：硅和锰，能强化钢；且锰还可减轻硫的危害。有害杂质：硫和磷，造成钢的脆性增大，其含量决定钢的质量。3-3碳素钢及合金钢3.3.2碳素钢2.碳素钢的分类工程上使用的碳素钢含碳量一般小于1.4%。（1）按含碳量分：C%:C≤0.25%0.25%1.0%高碳低碳0.20%0.16%低碳含碳量合金轴承钢合金渗碳钢低合金结构钢类别3-3碳素钢及合金钢3.3.3合金钢4.合金钢工具钢用途：用于高速切削刀具、精密量具、重要及大型模具性能：强度高、硬度高、耐磨性好、热硬性高类别：合金刃具钢、合金渗碳钢、合金模具钢、合金量具钢热处理：一般是高碳（0.65～1.5%），主加铬Cr、钼Mo、钨W、钒V、等多种合金元素，热处理后具有优良的强度、硬度、耐磨性、热稳定性3-3碳素钢及合金钢3.3.3合金钢4.合金钢工具钢合金模具钢合金刃具钢Cr12W18Cr4VCrWMn5CrMnMo9SiCr典型牌号高碳中碳热作模冷作模高速钢低合金刃具钢精密、大型量具锻造模、压铸模冷冲模、拉丝模中速切削：车刀、铣刀、麻花钻低速机用刀具：丝锥、铣刀、铰刀典型用途合金量具钢类别淬火+低温回火（热作模是中温回火）热处理图片示例强度高、硬度高、耐磨性好、热硬性高力学性能高碳含碳量3-3碳素钢及合金钢3.3.3合金钢4.合金钢工具钢做一做：产品精密、大型量具重要工程结构件、焊接件、典型用途合金量具钢合金调质钢高速钢类别CrWMn16Mn60Si2Mn典型牌号强度比Q235高30～50%强度高、硬度高、耐磨性好、热硬性高强度高，弹性好力学性能0.4%中碳0.16%低碳高碳高碳含碳量3-3碳素钢及合金钢3.3.3合金钢4.合金钢工具钢做一做：答案产品精密、大型量具受力复杂的重要轴、连杆、齿轮等零件重要工程结构件、焊接件、中速切削：车刀、铣刀、麻花钻重要、大型弹簧类零件典型用途合金量具钢合金调质钢低合金结构钢高速钢合金弹簧钢类别CrWMn40Cr16MnW18Cr4V60Si2Mn典型牌号强度高、硬度高、耐磨性好、热硬性高综合力学性能高于45钢强度比Q235高30～50%强度高、硬度高、耐磨性好、热硬性高强度高，弹性好力学性能0.4%中碳0.16%低碳高碳高碳0.6～0.65高碳含碳量3-3碳素钢及合金钢3.3.3合金钢5.特殊性能钢具有特殊物理、化学性能的合金钢,合金总量高，热处理复杂。抗高温氧化及热强钢耐酸、碱、盐抗剧烈摩擦磨损抗大气氧化性能耐磨钢耐热钢不锈钢4Cr9Si21Cr18Ni9ZGMn133Cr13典型牌号镍铬不锈钢铬不锈钢工程机械履带、铲斗医用器械、化工、厨房设备、装饰医用器械、化工典型用途类别图片示例3-4铸铁3.4.1铸铁概述铸铁含碳量在2.11%~6.69%（实际在3%左右）的铁碳合金，并含有较多的硅、锰、硫、磷等杂质。铸铁的特点优良的铸造性、减摩性、耐磨性、减振性，应力集中倾向小，生产成本低，切削加工性好。但力学性能如抗拉强度较差，塑性、韧性极差，铸件缺陷多。铸铁的应用广泛用于形状复杂且要求不高的机体、箱体、叉杆类零件。机械零件中，若以重量计，铸铁用量超过钢。铸造过程3-4铸铁3.4.1铸铁概述铸造过程3-4铸铁3.4.2铸铁的分类铸铁中碳的存在形式铸铁中碳的形态对铸铁性能有重大影响。碳在铸铁中可以以Fe3C形式存在，也可以以石墨的形式存在。1.白口铸铁（生铁）碳以Fe3C形式存在。断口呈白色，硬而脆，难于加工，主用于炼钢原料或制造可锻铸铁，也可以用于一些耐磨零件。生产中，浇注后通过快冷等到。3-4铸铁3.4.2铸铁的分类2.灰口铸铁（重点）碳以片状石墨形式存在。断口呈灰色。性能：优良的铸造性、耐磨性、减振性、小的缺口敏感性，价格低廉。但片状石墨对基体的割裂作用严重，抗拉强度低，塑性几乎为零。生产中，用含碳3%左右的铁碳合金通过浇注后缓慢冷却得到。用途：广泛用于制造不重要的机器零件。如机床床身、箱体、皮带轮、管道等零件。牌号：HT200HT2503-4铸铁3.4.2铸铁的分类3.可锻铸铁碳以团絮状石墨形式存在，团絮状石墨对基体的削弱作用大为减轻。性能：强度、塑性比灰口铸铁好，保持耐磨性、减振性、小的缺口敏感性。但生产技术复杂，成本高，且可锻铸铁并不可锻。生产中，先制造白口，再进行长时间的石墨化退火得到。用途:主用于制造一些薄壁零件。如管道、水龙头等。这类铸铁逐渐被球墨铸铁取代。牌号:KTH300-06KTZ600-033-4铸铁3.4.2铸铁的分类4.球墨铸铁碳以球状石墨形式存在，球状石墨对基体的削弱作用最小。性能：强度、塑性接近于钢，保持铸铁的优良性能,生产过程比可锻铸铁简单。技术、成本高于灰口铸铁。生产中，按灰口铸铁制造,浇注时在铁水中加入球化剂,再缓冷而成。用途:主用于制造一些重要零件,可实现”以铁代钢”。如齿轮、连杆、曲轴、井盖。牌号:QT400-18QT700-055.合金铸铁在生产铸铁时,加入合金元素,以实现耐磨及耐腐蚀等特殊性能要求。3-5钢的热处理钢为什么要热处理3-5钢的热处理钢的热处理视频3-5钢的热处理中国辽宁号航母3-5钢的热处理美国“尼米兹”级核动力航空母舰3-5钢的热处理石匠錾子九齿钉耙齿轮箱中的齿轮铁锹3-5钢的热处理3.5.1热处理概述：将金属材料进行加热、保温、冷却以便获得所需性能的工艺方法特点：不改变工件的形状、尺寸。即可得到较好的力学性能、工艺性能、提高材料使用寿命。提高加工质量及生产效率。3-5钢的热处理热处理的目的：（1）改善材料力学性能（2）提高工件强度硬度（3）增强耐磨性或改善塑性（4）提高材料或工件的使用性能和寿命（5）改善材料或工件的锻造性、焊接性、切削性等工艺性能（6）提高生产效率与加工质量降低成本3-5钢的热处理热处理的分类：3-5钢的热处理热处理实验视频3-5钢的热处理3.5.2普通热处理：退火：将材料加热到适当的温度，保温一定时间，然后随炉缓慢冷却的热处理工艺称为退火。退火按温度的不同分为以下几类：完全退火等温退火球化退火去应力退火均匀化退火3-5钢的热处理退火的目的及应用：完全退火：降低硬度、细化晶粒、消除应力。主要用于钢的铸件、锻件、焊件、热轧型材等。等温退火：目的与完全退火相同。但是时间上比较短。可用等温退火代替完全退火。球化退火：针对与含碳量高的合金钢，可使合金钢中的碳呈球状化。降低硬度、改善加工性能。去应力退火：消除残余的内应力，避免材料发生变形或者开裂。均匀化退火：消除金属铸件的偏析（晶粒内部化学成分不均匀的现象）降低硬度、细化晶粒、消除残余内应力、提高塑性、韧性，改善切削加工性、偏析3-5钢的热处理3.5.2普通热处理：正火：将材料加热到适当的温度，保温一定时间后从炉中拿出，然后随空气缓慢冷却的热处理工艺称为正火。正火的目的及应用：正火的目的大致与退火相同，但是正火一般适用于碳素钢和低合金钢，对于低碳钢是具有改善切削性能，对于中碳钢是可以代替调质处理（调质？）对于高碳钢是消除网状渗碳体，为球化退火做准备或改善焊接件焊接性能。3-5钢的热处理与退火的区别：1、冷却方式不同，2适用的范围不同，3正火后的硬度、强度均高于退火，4、冷却时间与成本都比退火短、3-5钢的热处理3.5.2普通热处理：淬火：将材料加热到适当的温度，保温一定时间，然后在水、油或者其他溶液等介质中快速冷却的热处理工艺称为淬火。3-5钢的热处理淬火的冷却方法：1、单液淬火：只用到一种冷却液体来冷却的淬火加工方法。优点：易于实现自动化、操作简单、适用于形状简单的工件。缺点：由于冷却速度过快，会产生淬火缺陷。2、双液淬火：用到两种冷却液体来冷却的淬火加工方法。优点：减少残余内应力，增加淬硬性，防止淬火裂纹。适用于形状复杂的工件。缺点：操作困难、技术难度高。3-5钢的热处理淬火的冷却方法：3、分级淬火：将加热工件放入盐水或者碱水中快速冷却一段时间，然后在拿出随空气冷却的淬火加工方法。优点：相对于单、双级淬火应力、变形都减少，操作简单。适用于形状复杂，尺寸小的工件。4、等温淬火：工件淬火加热后，若长期保持在下贝氏体转变区的温度，使之完成奥氏体的等温转变，获得下贝氏体组织，这种淬火称为等温淬火。优点：淬火后的精度高，适用于薄、细、复杂且精度高的工件。3-5钢的热处理淬透性：钢在淬火后能够获得淬硬层的能力，淬硬层越深，淬透性越好。决定因素：材料中碳、锰、铬、硅等合金因素的含量越高，淬透性越好。淬硬性：钢在淬火后得到的最高硬度。决定因素：材料中碳的含量决定其硬度。怎样理解“淬透性好，但是淬硬性不一定高。”？淬火目的：提高强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等3-5钢的热处理3.5.2普通热处理：回火：将淬火后的材料加热到适当的温度，保温一定时间，然后在空气中缓慢冷却的热处理工艺称为回火。回火的目的：降低内应力、脆性防止开裂变形。调整和稳定结晶组织。保证尺寸及形状。同时获得所需的硬度、强度及韧性。3-5钢的热处理回火的种类：（一）低温回火（150－250度）其目的是在保持淬火钢的硬度和耐磨性，降低淬火时残余内应力和脆性，以免使用时崩裂或过早损坏。它主要用于各种高碳的切削刃具，量具，冷冲模具，滚动轴承以及渗碳件等，回火后硬度一般为HRC58－64。3-5钢的热处理回火的种类：（二）中温回火（350－500度）其目的是获得高的屈服强度，弹性极限和较高的韧性。因此，它主要用于各种弹簧和热作模具的处理，回火后硬度一般为HRC35－50。3-5钢的热处理回火的种类：（三）高温回火（500－650度）习惯上将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理，其目的是获得强度，硬度和塑性，韧性都较好的综合力学性能。因此，广泛用于汽车，拖拉机，机床等的重要结构零件，如连杆，螺栓，齿轮及轴类。回火后硬度一般为HB200－330。调质=淬火+高温回火3-5钢的热处理3.5.3表面热处理：对于特殊的零件我们要去它外表面应该具有较高的硬度、强度、耐磨性、疲劳极限，而心不确仍然要保证足够的塑性和韧性。这时候就需要表面热处理。3-5钢的热处理表面淬火：只对表面进行局部性的淬火，而材料心部却仍然保持未淬火状态。表面淬火采用的快速加热方法有多种，如电感应，火焰，电接触，激光等，目前应用最广的是电感应加热法。操作特点：加热（快）、保温（短）、冷却（快），即“三快”。3-5钢的热处理表面淬火的分类（按加热方式不同）：一、感应加热表面淬火通过加热装置让工件表面产生电流，从而使工件表面温度迅速升高到淬火温度，但是其心部任然很低，然后立即喷水冷却的表面淬硬的工艺。优点：（1）加热速度快；（2）淬火质量好；（3）淬硬层容易控制，易实现机械自动化；（4）设备复杂，适用于大批量生产。3-5钢的热处理常见的火焰加热表面淬火：二、火焰加热表面淬火通过燃烧的气体喷射在零件表从而提高零件表面温度，而其心部温度却很低。然后喷水冷却，从而获得高硬度表面的淬火加工方法。优点：设备简单、操作简单、淬火速度快、工件变形小。3-5钢的热处理3.5.4化学热处理：将工件放置在特定的介质中加热和保温，使一种或者几种化学成分进入工作表面。改变材料表层组织和性能。从而得到工件所需的性能的一种特殊加工方式。与表面淬火的区别：提高表层耐磨性、耐腐蚀性、抗疲劳性。进行了表面化学热处理的零件3-5钢的热处理化学热处理分类：根据渗入元素的不同，化学热处理有渗碳、渗氮和碳氮共渗等。操作要点：加热（慢）、保温（慢）、冷却（慢），即“三慢”。脉冲真空化学热处理炉3-5钢的热处理基本原理：任何一种化学热处理方法，都是通过以下三个基本过程完成的。（1）分解：活性介质在一定温度下，发生化学分解，产生能够渗入钢表面的“活性原子”；（2）吸收：活性原子被工件表面吸收；（3）扩散：渗入工件表面的活性原子，由表面向中心扩散，形成一定的扩散层。一、钢的渗碳：将工件置于密封的渗碳炉中加热到900—950oC，向炉内滴入易分解的有机液体，或直接通入渗碳气体。这些渗碳剂在高温下分解，产生活性原子，使碳原子渗入工件表层的化学热处理称为渗碳。渗碳分类：固体渗碳、气体渗碳、盐浴渗碳。其中以气体渗碳最为常用，我们将主要加以介绍。渗碳目的：提高提高工件表层含碳量。在钢的表层形成过共析区、中间形成共析区、心部形成亚共析区。3-5钢的热处理钢的气体渗碳3-5钢的热处理二、钢的渗氮在一定温度下，使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺称为渗氮。基本原理：渗氮时将工件放入密封的炉内，加热至500—570oC通入氨气（活性介质），氨气分解出活性氮原子。活性氮原子与钢表面的合金元素Ａl、Ｃr、Mo形成氮化物，并向工件内部扩散。渗氮目的：提高表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性、疲劳强度，特点：1、渗氮层深度：0.25—0.7mm；表面硬度可达1000—1200HV2、无需热处理，渗氮层即可获得很高的硬度和耐磨性；3、渗氮温度低（一般约570oC），工件变形小，适用于处理精密零件；4、渗氮零件具有很好的耐腐蚀性；5、生产周期长，成本高，渗氮层薄而脆，不宜承受集中的重载荷。3-6有色金属3.6.1有色金属概述黑色金属钢铁材料，如：碳素钢、合金钢、铸铁。有色金属除钢铁材料以外的其它金属材料，如铝合金、铜合金、硬质合金等等。各类有色金属有许多钢铁材料不及的特性，如：轻金属、导电导热、耐腐蚀性……3.6.2纯铝及铝合金1.纯铝银白色，密度2.7g/m3,熔点660oC纯铝的物理化学性能密度小，硬度低、塑性好，导电导热性好；耐大气腐蚀。牌号　工业纯铝　L1~L7,其中，L1的纯度最高。应用　电线、铝管、铝板、日用品3-6有色金属3.1.2纯铝及铝合金2.铝合金纯铝中加入适量的合金元素，如硅、铜、镁、锰等。铝合金的性能除保持纯铝的物理化学性能外，强度硬度高。（1）形变铝合金　塑性好，能压力加工。防锈铝铝+镁或锰，牌号：LF2LF5LF21性能：耐腐蚀性好,强度低。用途:油箱油管等容器、装饰材料、生活用品。3-6有色金属3.6.2纯铝及铝合金（1）形变铝合金　防锈铝合金铝+镁或锰，硬铝合金铝+铜、镁及锰牌号：LY1LY11LY12性能：强度较高、塑性较好。用途:汽车、飞机骨架，机器零件。超硬铝合金铝+铜、镁、锌牌号：LC4LC6性能：强度、塑性比硬铝更高。用途:航天器骨架、飞机起落架3-6有色金属3.6.2纯铝及铝合金（1）形变铝合金　防锈铝合金铝+镁或锰LF2LF5LF21硬铝合金铝+铜、镁及锰LY1LY11LY12超硬铝合金铝+铜、镁、锌LC4LC6锻造铝合金铝+铜、镁、硅牌号：LD7LD8LD9性能：强度高，热塑性、耐蚀性良好。用途:形状较复杂的航空、仪表零件、轿车零件。3-6有色金属3.6.2纯铝及铝合金（2）铸造铝合金　防锈铝合金铝+镁或锰LF2LF5LF21硬铝合金铝+铜、镁及锰LY1LY11LY12超硬铝合金铝+铜、镁、锌LC4LC6锻造铝合金合金含量高牌号：ZL102性能：铸造性好。用途:形状较复杂的体积较大，要求重量轻的机械零件。3-6有色金属3.6.3铜及铜合金导电、导热性能好，耐腐蚀、耐磨性好，价格贵。1.纯铜玫瑰红，密度8.9g/m3,熔点1083oC纯铜的物理化学性能密度大，塑性好，导电导热性好；耐蚀性好。牌号　工业纯铝　T1~T4,其中，T1的纯度最高。应用　导电材料、电气开关、油管等3-6有色金属3.6.3铜及铜合金导电、导热性能好，耐腐蚀、耐磨性好，价格贵。2.铜合金铜+锌（黄铜）、锡铝镁铅（青铜）、镍（白铜）（1）黄铜普通黄铜：铜+锌，特殊黄铜：铜+锌+铝铁硅铅等性能力学性能和工艺性能好，耐腐蚀性好。牌号　普通黄铜:压力加工H80H70H62H59铸造ZCuZn38特殊黄铜:HPb59-1应用　阀门、油管、乐器、工艺品等3-6有色金属3.6.3铜及铜合金导电、导热性能好，耐腐蚀、耐磨性好，价格贵。2.铜合金铜+锌（黄铜）、锡铝镁铅（青铜）、镍（白铜）（2）青铜锡青铜：铜+锡，特殊青铜（无锡）：铜+铝铅锰等性能耐腐蚀性好、耐磨性高、铸造性好。牌号锡青铜:QSn6.5-0.4特殊青铜:QAl19-2应用　造船、化工、仪表等行业的耐磨件、耐腐蚀件、蜗轮齿圈、弹簧等。3-6有色金属3.6.4轴承合金用途：用于滑动轴承的轴瓦、轴套等。要求：强度足够、减摩性好。最好是：软基体+硬质点（1）锡基轴承合金(巴氏合金)牌号ZChSnSb11-6应用　高速、重载、重要的滑动轴承轴瓦。（2）铅基轴承合金（3）铝基轴承合金（3）锡青铜3-7非金属材料3.7.1非金属材料概述用途：机制行业，特殊场合下要使用非金属材料，以满足特殊性能。类别：工程塑料、橡胶、陶瓷、复合材料塑料的分类种类多（1）按塑料受热后的工艺性能分热塑型塑料加热后软化，冷却后硬化，可反复加热如尼龙、聚乙烯、有机玻璃等。性能：力学性能好，但不耐热。用途：一般生活塑料制品、工程塑料。热固型塑料加热后软化，冷却后固化，但不可反复加热如酚醛树脂、环氧树脂等。价格低性能：力学性能不好，耐热性好。用途：电工塑料、工程塑料。3.7.2工程塑料来源：树脂（天然、合成）3-7非金属材料塑料的分类种类多（1）按塑料受热后的工艺性能分（2）按塑料使用性能分通用塑料工程塑料特种塑料3.7.2工程塑料3-7非金属材料2.塑料的特性及用途3.7.2工程塑料3-7非金属材料3.7.3橡胶3-7非金属材料3.7.4复合材料《机械基础》　课件制作：重庆市涪陵区职教中心数控组　胡志恒