第四章工程材料基本知识课件

回章首回章首退出退出第四章第四章 工程材料的基本知识工程材料的基本知识第四章工程材料的基本知识4-1工程材料的种类及性能工程材料的种类及性能4-2常用金属材料常用金属材料4-3非金属材料非金属材料4-4金属材料的热处理金属材料的热处理4-5材料成型技术材料成型技术简介简介第四章工程材料的基本知识第四章工程材料的基本知识4-11回章首回章首退出退出4-1工工程程材材料料的的种种类类及及性性能能 4-1工程材料的种类及性能工程材料的种类及性能1.常用工程材料的种类常用工程材料的种类 2.工程材料的主要性能工程材料的主要性能4-1工程材料的种类及性能4-1工程材料的种类及性能2回章首回章首退出退出4-1 工工程程材材料料的的种种类类及及性性能能1)1)金属材料金属材料:包括黑色金属（钢铁）和有色金属材料包括黑色金属（钢铁）和有色金属材料 2)2)工程陶瓷工程陶瓷:由金属和非金属元素的化合物所构成的由金属和非金属元素的化合物所构成的各种无机非金属材料各种无机非金属材料 3)3)有机高分子材料有机高分子材料 ：工程中常见的有塑料、橡胶和胶：工程中常见的有塑料、橡胶和胶粘剂粘剂4)4)复合材料复合材料 ：将上述两种或多种单一材料人工合成到：将上述两种或多种单一材料人工合成到一起的材料一起的材料1.常用工程材料的种类常用工程材料的种类4-1工程材料的种类及性能金属材料:包括黑色金属（钢3回章首回章首退出退出使用性能：物理性能、化学性能 机械性能工艺性能：铸造性、可锻性、焊接性 切削加工性机械性能：金属材料在外力作用下表现出的力学行为。性能性能2.材料的性能使用性能：物理性能、化学性能工艺性能：铸造性、可锻性、焊接性4回章首回章首退出退出一、强度一、强度二、塑性二、塑性三、硬度三、硬度四、冲击韧性四、冲击韧性五、疲劳强度五、疲劳强度金属材料在外力作用下抵抗变形或断裂的能力结束一、强度二、塑性三、硬度四、冲击韧性五、疲劳强度金属材料在外5回章首回章首退出退出一、强度一、强度（一）静拉伸试验1试验过程一、强度（一）静拉伸试验1试验过程6回章首回章首退出退出一、强度一、强度（一）静拉伸试验1试验过程2静拉伸曲线=（MPa)PF0=100%L1-L0L0一、强度（一）静拉伸试验1试验过程2静拉伸曲线=7回章首回章首退出退出一、强度一、强度静拉伸曲线OE直线段弹性变形阶段a.弹性变形：撤去外力，完全消失的变形，弹性变形量与外力大小成正比。一、强度静拉伸曲线OE直线段弹性变形阶段a.弹性变8回章首回章首退出退出一、强度一、强度静拉伸曲线OE直线段弹性变形阶段塑性变形：撤去外力，不能消失而保留下来的变形。一、强度静拉伸曲线OE直线段弹性变形阶段塑性变9回章首回章首退出退出一、强度一、强度静拉伸曲线OE直线段弹性变形阶段b.弹性极限e：只发生弹性变形，不产生塑性变形的最大应力。工程上常用0.01表示。L=0.01%L0一、强度静拉伸曲线OE直线段弹性变形阶段b.弹性极10回章首回章首退出退出一、强度一、强度静拉伸曲线OE直线段弹性变形阶段c.弹性材料产生弹性变形的能力。刚度（弹性模量E）材料抵抗弹性变形的能力。弹性刚度弹性变形量一、强度静拉伸曲线OE直线段弹性变形阶段c.弹性11回章首回章首退出退出一、强度一、强度静拉伸曲线OE直线段弹性变形阶段弹性模量决定于材料本身，热处理等加工过程对其影响很小，它随温度升高而逐渐降低一、强度静拉伸曲线OE直线段弹性变形阶段弹性模量决12回章首回章首退出退出一、强度一、强度静拉伸曲线ES段（偏离直线）微量塑性变形阶段一、强度静拉伸曲线ES段（偏离直线）微量塑性变形阶13回章首回章首退出退出一、强度一、强度静拉伸曲线SS水平（或波浪）线段屈服阶段a.屈服极限s：材料屈服时的最小应力。它表示材料在外力作用下，只产生微量变形而不产生大量塑性变形所能承受的最小载荷，是工程设计的重要依据之一。一、强度静拉伸曲线SS水平（或波浪）线段屈服阶14回章首回章首退出退出一、强度一、强度静拉伸曲线SS水平（或波浪）线段屈服阶段b.条件屈服极限0.2：材料产生塑性变形量L=0.2%L0时的应力。一、强度静拉伸曲线SS水平（或波浪）线段屈服阶15回章首回章首退出退出一、强度一、强度静拉伸曲线SS水平（或波浪）线段屈服阶段c.思考：怎样在拉伸曲线上找到0.2？试样在发生塑性变形的同时，是否还继续产生弹性变形？一、强度静拉伸曲线SS水平（或波浪）线段屈服阶16回章首回章首退出退出一、强度一、强度静拉伸曲线SB上凸曲线段加工硬化阶段加工硬化：由于塑性变形，使材料强度增加的现象，它是工程上常用的强化材料的重要手段之一。一、强度静拉伸曲线SB上凸曲线段加工硬化阶段17回章首回章首退出退出一、强度一、强度静拉伸曲线BK下降线段颈缩断裂阶段抗拉强度b：试样被拉断前所能承受的最大载荷处的应力。工程安全的保证。一、强度静拉伸曲线BK下降线段颈缩断裂阶段抗拉强18回章首回章首退出退出一、强度一、强度（一）静拉伸试验（二）强度指标1.弹性极限e(0.01)2.屈服极限s(0.2)3.强度极限(抗拉强度b、抗压强度bc、抗弯强度bb)一、强度（一）静拉伸试验（二）强度指标弹性极限e(0.19回章首回章首退出退出二、塑性二、塑性金属材料在外力作用下产生塑性变形的能力1.延伸率100%L1L0L02.断面收缩率100%F0F1F03.意义二、塑性金属材料在外力作用下产生塑性变形的能力1.延伸率20回章首回章首退出退出三、硬度三、硬度金属材料抵抗更硬物体压入的能力（一）布氏硬度（二）洛氏硬度（三）简易硬度试验方法三、硬度金属材料抵抗更硬物体压入的能力（一）布氏硬度（二）洛21回章首回章首退出退出三、硬度三、硬度（一）布氏硬度1.试验原理HB(Mpa)PFFD(DD2d2)2dHB布氏硬度三、硬度（一）布氏硬度1.试验原理HB(Mpa)PF22回章首回章首退出退出三、硬度三、硬度（一）布氏硬度2.特点与强度之间有一定的对应关系轧、锻钢：b2.53.5HB铸钢：b2.93.9HB压痕直径较大(压头D2.510mm)，适用于组织不均匀的材料（铸、锻、轧制件）。有一定的适用范围，当HB450时，测量结果无效。不能直接读数，测量效率低。三、硬度（一）布氏硬度2.特点与强度之间有一定的对应关系23回章首回章首退出退出三、硬度三、硬度（二）洛氏硬度1.试验原理h=h2h1HR=KhhHR洛氏硬度三、硬度（二）洛氏硬度1.试验原理h=h2h1HR=K24回章首回章首退出退出三、硬度三、硬度（二）洛氏硬度2.特点直接读数，效率高。压痕小(1.588mm)，适用于组织均匀的材料。不同种类、不同级别之间的硬度值，不能直接比较大小。三、硬度（二）洛氏硬度2.特点直接读数，效率高。25回章首回章首退出退出四、冲击韧性四、冲击韧性金属材料抵抗冲击破坏的能力1.试验方法aKAKFNW(h1h2)FNaK冲击韧性四、冲击韧性金属材料抵抗冲击破坏的能力1.试验方法aK26回章首回章首退出退出四、冲击韧性四、冲击韧性2.影响因素塑性韧性温度韧性四、冲击韧性2.影响因素塑性韧性27回章首回章首退出退出五、疲劳强度五、疲劳强度金属材料抵抗疲劳破坏的能力1.金属的疲劳（疲劳破坏）材料在交变载荷的反复作用下(最大应力s)，突然断裂的现象。五、疲劳强度金属材料抵抗疲劳破坏的能力1.金属的疲劳（疲劳破28回章首回章首退出退出 1.3.2 疲劳强度 1.1.疲劳强度疲劳强度 疲劳强度是指材料经疲劳强度是指材料经无数次交变载荷作用而不断裂无数次交变载荷作用而不断裂的最大应力值用的最大应力值用-1-1表示，单表示，单位为位为MPaMPa，它表现了材料抵抗，它表现了材料抵抗疲劳断裂的能力。疲劳断裂的能力。2.2.疲劳断裂疲劳断裂 零件在循环应力作用零件在循环应力作用下下,在一处或几处产生局部永在一处或几处产生局部永久性累积损伤久性累积损伤,经一定循环次经一定循环次数后突然产生断裂的过程数后突然产生断裂的过程,称称为疲劳断裂为疲劳断裂.如图如图1.3.41.3.4示意。示意。疲劳断裂由疲劳裂纹疲劳断裂由疲劳裂纹产生产生扩展扩展瞬时断裂三个阶瞬时断裂三个阶段组成。段组成。图图1.3.4 1.3.4 疲劳断裂示意疲劳断裂示意1.3.2疲劳强度1.疲劳强度图1.3.429回章首回章首退出退出五、疲劳强度五、疲劳强度金属材料抵抗疲劳破坏的能力1.金属的疲劳（疲劳破坏）2.疲劳破坏机理3.疲劳强度的表示疲劳极限rr:应力循环特征rminmax五、疲劳强度金属材料抵抗疲劳破坏的能力1.金属的疲劳（疲劳破30回章首回章首退出退出五、疲劳强度五、疲劳强度金属材料抵抗疲劳破坏的能力4.疲劳强度的测量在某一应力循环特征的交变载荷作用下，经无限次循环而不断裂的最大应力值。五、疲劳强度金属材料抵抗疲劳破坏的能力4.疲劳强度的测量在某31回章首回章首退出退出五、疲劳强度五、疲劳强度金属材料抵抗疲劳破坏的能力1.金属的疲劳（疲劳破坏）2.疲劳破坏机理3.疲劳强度的表示疲劳极限r4.疲劳强度的测量5.提高疲劳强度的方法a.改善零件表面状况b.强化零件表面c.合理度过磨合期五、疲劳强度金属材料抵抗疲劳破坏的能力1.金属的疲劳（疲劳破32回章首回章首退出退出物理性能：指材料在重力、电磁场、热力等物理因素作用物理性能：指材料在重力、电磁场、热力等物理因素作用下所表现出来的性能或属性，包括材料的密度、熔点、导下所表现出来的性能或属性，包括材料的密度、熔点、导电性、磁性能、导热性、热膨胀性等电性、磁性能、导热性、热膨胀性等化学性能：主要指材料的抗氧化性、耐蚀性和耐酸性等，化学性能：主要指材料的抗氧化性、耐蚀性和耐酸性等，反映了材料在常温或高温环境下抵抗各种化学作用的能力。反映了材料在常温或高温环境下抵抗各种化学作用的能力。材料工艺性能：指材料对各种加工工艺的适应性材料工艺性能：指材料对各种加工工艺的适应性（2）工程材料的物理、化学及工艺性能）工程材料的物理、化学及工艺性能物理性能：指材料在重力、电磁场、热力等物理因素作用化学性能：33回章首回章首退出退出1.碳素钢和合金钢碳素钢和合金钢2.铸铁铸铁灰铸铁灰铸铁球墨灰铸铁球墨灰铸铁可锻铸铁可锻铸铁合金铸铁合金铸铁3.有色金属材料有色金属材料 4-2常用金属材料常用金属材料碳素钢碳素钢合金钢工具钢合金钢工具钢碳素钢工具钢碳素钢工具钢合金钢合金钢1.碳素钢和合金钢2.铸铁3.有色金属材34回章首回章首退出退出二、牌号二、牌号（一）碳素钢：（一）碳素钢：1.1.碳素结构钢（普碳钢）碳素结构钢（普碳钢）Q+Q+数字数字 最低屈服强度最低屈服强度s s的数值的数值 “屈屈”的第一个字母的第一个字母Q195Q195 屈服强度屈服强度s s 195Mpa 195Mpa的碳素结构钢的碳素结构钢Q235-Q235-AFAF 屈服强度屈服强度s s 235Mpa 235Mpa的的A A级沸腾钢级沸腾钢Q255Q255 屈服强度屈服强度s s 255Mpa 255Mpa的碳素结构钢的碳素结构钢A、B、C、D；F、b、Z、TZ二、牌号1.碳素结构钢（普碳钢）Q+数字Q19535回章首回章首退出退出二、牌号二、牌号（一）碳素钢（一）碳素钢2.2.优质碳素结构钢优质碳素结构钢：以平均含碳量万分数表示。：以平均含碳量万分数表示。两位数字两位数字+（MnMn）较高含较高含MnMn量量 含碳量的万分之几含碳量的万分之几08F08F 含碳量为含碳量为0.08%0.08%的优质碳素结构钢（沸腾钢）的优质碳素结构钢（沸腾钢）4545 含碳量为含碳量为0.45%0.45%的优质碳素结构钢的优质碳素结构钢55Mn55Mn 含碳量为含碳量为0.55%0.55%较高含较高含MnMn量的优质碳素结构钢量的优质碳素结构钢二、牌号2.优质碳素结构钢：以平均含碳量万分数表示。两位数36回章首回章首退出退出二、牌号二、牌号（一）碳素钢（一）碳素钢3.3.碳素工具钢：碳素工具钢：T7T7T T（碳）（碳）+两位两位(一位一位)数字数字+（MnMn）+（A A）较高含较高含MnMn量量 含碳量的千分之几含碳量的千分之几 “碳碳”的第一个字母的第一个字母 含碳量为含碳量为0.7%0.7%的碳素工具钢的碳素工具钢T10MnAT10MnA 含碳量为含碳量为1.0%1.0%，较高含，较高含MnMn量的高级优质量的高级优质 碳素工具钢碳素工具钢二、牌号3.碳素工具钢：T7T（碳）+两位(一位)数字37回章首回章首退出退出二、牌号二、牌号（二）合金钢（二）合金钢1.1.低合金高强度结构钢（普低钢）低合金高强度结构钢（普低钢）Q+Q+数字数字 最低屈服强度最低屈服强度s s的数值的数值 “屈屈”的第一个字母的第一个字母Q295(09MnNb)Q295(09MnNb)屈服强度屈服强度s s 295Mpa 295Mpa的低合金的低合金 高强度结构钢高强度结构钢Q345(16Mn)Q345(16Mn)屈服强度屈服强度s s 345Mpa 345Mpa的低合金高的低合金高 强度结构钢强度结构钢二、牌号1.低合金高强度结构钢（普低钢）Q+数字Q2938回章首回章首退出退出二、牌号二、牌号（二）合金钢（二）合金钢2.2.合金结构钢合金结构钢20Cr20Cr两位数字两位数字+元素元素+元素量元素量+（A A）高级优质高级优质 百分之几百分之几 合金元素合金元素 含碳量的万分之几含碳量的万分之几 含碳量为含碳量为0.20%0.20%、CrCr1.5%1.5%的合金结构钢的合金结构钢55Si2Mn55Si2Mn 含碳量为含碳量为0.55%0.55%、Si=2%Si=2%、MnMn1.5%1.5%的的 合金结构钢合金结构钢二、牌号2.合金结构钢20Cr两位数字+元素+元素39回章首回章首退出退出二、牌号二、牌号（二）合金钢（二）合金钢3.3.合金工具钢合金工具钢9SiCr9SiCr一位数字（无）一位数字（无）+元素元素+元素量元素量 含碳量的千分之几（含碳量的千分之几（C1.0%C1.0%不标）不标）含碳量为含碳量为0.90%0.90%、SiSi、CrCr均均1.5%1.5%的的 合金工具钢合金工具钢CrWMnCrWMn 含碳量含碳量1.0%1.0%、CrCr、W W、MnMn均均1.5%1.5%的的 合金工具钢合金工具钢二、牌号3.合金工具钢9SiCr一位数字（无）+元素+40回章首回章首退出退出二、牌号二、牌号（二）合金钢（二）合金钢4.4.特殊性能钢特殊性能钢4Cr9Si24Cr9Si2一位数字（无）一位数字（无）+元素元素+元素量元素量 含碳量的千分之几（含碳量的千分之几（C1.0%C1.0%不标）不标）含碳量为含碳量为0.40%0.40%、Cr=9%Cr=9%、Si=2%Si=2%的的 特殊性能钢特殊性能钢2Cr132Cr13 含碳量为含碳量为0.2%0.2%、Cr=13%Cr=13%的特殊性能钢的特殊性能钢Mn13Mn13 含碳量含碳量1.0%1.0%、Mn=13%Mn=13%的特殊性能钢的特殊性能钢二、牌号4.特殊性能钢4Cr9Si2一位数字（无）+元素41回章首回章首退出退出二、牌号二、牌号（二）合金钢（二）合金钢注意注意：如何区别特殊性能钢和合金工具钢：如何区别特殊性能钢和合金工具钢？合金工具钢（合金结构钢）中合金元素的加入原则合金工具钢（合金结构钢）中合金元素的加入原则是：是：“少量多元少量多元”，其总量一般不超过，其总量一般不超过5 5%；特殊性能钢中合金元素的加入是为了使钢获得某一方特殊性能钢中合金元素的加入是为了使钢获得某一方面的特殊性能，某一种或两种元素的总量一般在面的特殊性能，某一种或两种元素的总量一般在1010%以上。以上。二、牌号注意：如何区别特殊性能钢和合金工具钢？合金工具钢（合42回章首回章首退出退出概述概述普通灰口铸铁普通灰口铸铁可锻铸铁可锻铸铁球墨铸铁球墨铸铁合金铸铁合金铸铁小结小结铸铁概述普通灰口铸铁可锻铸铁球墨铸铁合金铸铁小结铸铁43回章首回章首退出退出概述概述一、铸铁的成分及分类一、铸铁的成分及分类C C2.112.11的铁碳合金称为铸铁。的铁碳合金称为铸铁。FeFe3 3C F+CC F+C（石墨）（石墨）9509501515小时小时白口铸铁白口铸铁 Fe Fe3 3C C形式形式灰口铸铁灰口铸铁 石墨（石墨（C C）根据铸铁中碳存在的形式根据铸铁中碳存在的形式概述一、铸铁的成分及分类C2.11的铁碳合金称为铸铁。F44回章首回章首退出退出概述概述二、灰口铸铁的性能特点二、灰口铸铁的性能特点1.1.组织特征组织特征钢钢+石墨石墨 “孔洞孔洞”、“裂纹裂纹”概述二、灰口铸铁的性能特点1.组织特征钢+石墨45回章首回章首退出退出第八章第八章 铸铁铸铁概述概述二、灰口铸铁的性能特点二、灰口铸铁的性能特点2.2.性能特点性能特点a.a.用于制作受压件用于制作受压件b.b.减震性、工作平稳性好减震性、工作平稳性好c.c.切削加工性好切削加工性好d.d.耐磨性好耐磨性好e.e.铸造性好铸造性好第八章铸铁概述二、灰口铸铁的性能特点2.性能特点用46回章首回章首退出退出概述概述三、灰口铸铁的分类三、灰口铸铁的分类灰铸铁灰铸铁可锻铸铁可锻铸铁球墨铸铁球墨铸铁概述三、灰口铸铁的分类灰铸铁可锻铸铁球墨铸铁47回章首回章首退出退出普通灰口铸铁普通灰口铸铁四、牌号四、牌号HT+HT+数字数字 最低抗拉强度最低抗拉强度 “灰铁灰铁”的第一个字母的第一个字母例：例：HT150 HT150 抗拉强度抗拉强度150Mpa150Mpa的灰铸铁的灰铸铁普通灰口铸铁四、牌号HT+数字48回章首回章首退出退出普通灰口铸铁普通灰口铸铁1 1、一般壳体、一般壳体齿轮盖、轴承盖、水泵盖、曲轴箱。齿轮盖、轴承盖、水泵盖、曲轴箱。2 2、减震受压件、减震受压件机床床身、机器底座。机床床身、机器底座。3 3、耐磨件、耐磨件汽缸体、活塞环。汽缸体、活塞环。五、应用五、应用普通灰口铸铁1、一般壳体齿轮盖、轴承盖、水泵盖、曲轴箱。49回章首回章首退出退出可锻铸铁可锻铸铁一、定义一、定义石墨呈团絮状的灰口铸铁石墨呈团絮状的灰口铸铁。可锻铸铁是将白口铸铁经过长时间高温退火可锻铸铁是将白口铸铁经过长时间高温退火（FeFe3 3CC石墨）而获得的。石墨）而获得的。可锻铸铁一、定义石墨呈团絮状的灰口铸铁。50回章首回章首退出退出可锻铸铁可锻铸铁三、性能三、性能 团絮状石墨，对基体割裂作用减弱，强度团絮状石墨，对基体割裂作用减弱，强度，略有塑性韧性（与灰铸铁相比），但，略有塑性韧性（与灰铸铁相比），但并不可锻并不可锻，只能铸造成形。只能铸造成形。可锻铸铁三、性能团絮状石墨，对基体割裂作用减弱，强度51回章首回章首退出退出可锻铸铁可锻铸铁四、牌号四、牌号KT+KT+数字数字 最低抗拉强度和最低延伸率最低抗拉强度和最低延伸率 “可铁可铁”的第一个字母的第一个字母例：例：KTKTH H300-06 300-06 抗拉强度抗拉强度150Mpa150Mpa，延伸率，延伸率 6%6%的的黑心黑心可锻可锻铸铁。铸铁。KTKTZ Z400-06 400-06 抗拉强度抗拉强度400Mpa400Mpa，延伸率，延伸率 6%6%的的珠光体珠光体可锻可锻铸铁。铸铁。可锻铸铁四、牌号KT+数字52回章首回章首退出退出可锻铸铁可锻铸铁 可制造形状复杂，受一定震动的薄壁件（应用范可制造形状复杂，受一定震动的薄壁件（应用范围较灰铸铁广泛），如后桥壳、轴承盖与轴承支架、围较灰铸铁广泛），如后桥壳、轴承盖与轴承支架、拖拉机的曲轴、连杆。拖拉机的曲轴、连杆。五、应用五、应用可锻铸铁可制造形状复杂，受一定震动的薄壁件（应用范围53回章首回章首退出退出球墨铸铁球墨铸铁一、定义一、定义石墨呈圆球状的灰口铸铁石墨呈圆球状的灰口铸铁。球墨铸铁一、定义石墨呈圆球状的灰口铸铁。54回章首回章首退出退出球墨铸铁球墨铸铁三、性能三、性能 球状石墨，对基体割裂作用最小，强度、塑性、球状石墨，对基体割裂作用最小，强度、塑性、韧性得到进一步改善。韧性得到进一步改善。球墨铸铁三、性能球状石墨，对基体割裂作用最小，强度、55回章首回章首退出退出球墨铸铁球墨铸铁四、牌号四、牌号QT+QT+数字数字 最低抗拉强度最低抗拉强度 “球铁球铁”的第一个字母的第一个字母例：例：QT600-3 QT600-3 抗拉强度抗拉强度6000Mpa6000Mpa、延伸率、延伸率 3%3%的球墨铸铁的球墨铸铁球墨铸铁四、牌号QT+数字56回章首回章首退出退出球墨铸铁球墨铸铁 球墨铸铁兼有钢与灰铸铁的优点，铸造性、切削球墨铸铁兼有钢与灰铸铁的优点，铸造性、切削加工性、耐磨性、减震性都较好。强度高，特别是加工性、耐磨性、减震性都较好。强度高，特别是0.20.2极高（比钢还高），使用范围进一步扩展。除耐磨极高（比钢还高），使用范围进一步扩展。除耐磨件外，还可制作轻型载重车的曲轴。件外，还可制作轻型载重车的曲轴。五、应用五、应用球墨铸铁球墨铸铁兼有钢与灰铸铁的优点，铸造性、切削加57回章首回章首退出退出合金铸铁合金铸铁 为进一步提高灰口铸铁的机械性能，并使其具备某些特为进一步提高灰口铸铁的机械性能，并使其具备某些特殊的性能，如耐磨、耐热、耐蚀等，常对灰口铸铁进行合金殊的性能，如耐磨、耐热、耐蚀等，常对灰口铸铁进行合金化处理。化处理。耐热铸铁耐蚀铸铁耐磨铸铁减磨铸铁抗磨铸铁分类合金铸铁为进一步提高灰口铸铁的机械性能，并使其具备某58回章首回章首退出退出小结小结 Fe Fe3 3C C石墨（灰口铸铁）石墨（灰口铸铁）基体、石墨形状基体、石墨形状性能性能应用应用 热处理、合金化热处理、合金化小结Fe3C石墨（灰口铸铁）基体、石墨形状性能应用59回章首回章首退出退出4-3非金属材料非金属材料1.常用高分子材料常用高分子材料2.陶瓷陶瓷3.复合材料复合材料(1)塑料塑料(2)橡胶橡胶4-3非金属材料1.常用高分子材料2.陶瓷360回章首回章首退出退出(1)塑料塑料分类分类以树脂为主要成分的有机高分子固体材料以树脂为主要成分的有机高分子固体材料质质量量轻轻、比比强强度度高高，耐耐腐腐蚀蚀性性好好，绝绝缘缘性性能能优优异异，减减摩摩、耐耐磨磨及及自自润润滑滑性能突出，消音吸振性强，易成型加工，以及其它特殊性能性能突出，消音吸振性强，易成型加工，以及其它特殊性能按树脂受热后性质：热塑性塑料、热固性塑料按树脂受热后性质：热塑性塑料、热固性塑料按塑料使用范围按塑料使用范围：通用塑料、工程塑料和特种塑料：通用塑料、工程塑料和特种塑料塑塑料料1.常用高分子材料常用高分子材料(1)塑料分类以树脂为主要成分的有机高分子固体材料质61回章首回章首退出退出(2)橡胶橡胶分类分类以生胶为基础加入适量的填加剂组成的高分子弹性体以生胶为基础加入适量的填加剂组成的高分子弹性体天天然然橡橡胶胶：从从天天然然植植物物中中采采集集到到的的一一种种聚聚乙乙戊戊二二烯烯为为主主要要成成分分的的高高聚聚物物，用用来来制制造造轮轮胎胎，也也可可用用作作胶胶带带、胶管及各种橡胶制品，如刹车皮碗胶管及各种橡胶制品，如刹车皮碗合合成成橡橡胶胶：基基本本性性能能和和用用途途与与天天然然橡橡胶胶相相似似，可可用用于于某某些些特特殊殊场场合合，如如耐耐高高温温、低低温温的的硅硅橡橡胶胶，耐耐油油的的聚聚硫橡胶和丁腈橡胶，特别耐腐蚀的氟橡胶等。硫橡胶和丁腈橡胶，特别耐腐蚀的氟橡胶等。橡橡胶胶(2)橡胶分类以生胶为基础加入适量的填加剂组成的高分子62回章首回章首退出退出2.2.陶瓷陶瓷 分类分类用用各各种种粉粉状状原原料料做做成成一一定定形形状状后后，在在高高温温窑窑炉炉中中烧烧制制而而成成的的一种无机非金属固体材料一种无机非金属固体材料具具有有硬硬度度高高、抗抗压压强强度度大大、耐耐高高温温、不不怕怕氧氧化化和和腐腐蚀蚀、隔隔热热绝缘性能好等特性绝缘性能好等特性普普通通陶陶瓷瓷：广广泛泛用用作作建建筑筑、日日用用、卫卫生生、化化工工、纺纺织织、高高低低压压电气等行业的结构件和用品电气等行业的结构件和用品特种陶瓷：特种陶瓷：氧化物陶瓷氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷陶陶瓷瓷2.陶瓷分类用各种粉状原料做成一定形状后，在高温窑炉中63回章首回章首退出退出3.复合材料复合材料纤维增强复合材料纤维增强复合材料复合材料至少由两大类组成：基体相和增强相复合材料至少由两大类组成：基体相和增强相1）复合材料的组成及性能特点）复合材料的组成及性能特点2）常用复合材料）常用复合材料具具有有高高比比强强度度和和比比刚刚度度、高高的的抗抗疲疲劳劳性性、高高的的断断裂裂韧韧性性、强强的的减减震震能能力力、高高温温性性能能好好、抗抗蠕蠕变变能能力力强强、以以及及优优良良的的减摩性和耐蚀性等特点，它还有良好的工艺性能减摩性和耐蚀性等特点，它还有良好的工艺性能骨架复合材料骨架复合材料层迭增强复合材料层迭增强复合材料颗粒增强复合材料颗粒增强复合材料复复合合材材料料3.复合材料纤维增强复合材料复合材料至少由两大类组64回章首回章首退出退出4-4金属材料热处理金属材料热处理1.1.钢的整体热处理钢的整体热处理钢的整体热处理钢的整体热处理 2.2.钢的表面热处理钢的表面热处理钢的表面热处理钢的表面热处理 4-4金属材料热处理1.钢的整体热处理2.钢65回章首回章首退出退出退火退火正火正火1.钢的整体热处理钢的整体热处理将将钢钢件件加加热热到到适适当当温温度度，保保温温一一定定时时间间，随随后后缓缓慢慢冷冷却却以以获得接近平衡状态组织的热处理工艺获得接近平衡状态组织的热处理工艺目目的的是是使使组组织织与与成成分分均均匀匀化化、或或是是消消除除形形变变强强化化、或或是是消除内应力、或是消除钢种的氢消除内应力、或是消除钢种的氢钢钢件件加加热热到到某某一一温温度度以以上上，保保温温适适当当时时间间后后，在在空空气气中中冷却的热处理工艺冷却的热处理工艺目的改善钢的组织和性能目的改善钢的组织和性能，可作为最终热处理而直接使用，可作为最终热处理而直接使用1.1.钢钢钢钢的整的整的整的整体热体热体热体热处理处理处理处理淬火淬火回火回火将将钢钢件件加加热热到到某某一一温温度度以以上上，保保温温一一段段时时间间，然然后后以以大大于临界冷却速度冷却，获得马氏体组织的热处理工艺于临界冷却速度冷却，获得马氏体组织的热处理工艺回回火火就就是是把把已已经经淬淬火火的的钢钢件件重重新新加加热热到到某某一一温温度度，适适当当保保温温后后，冷却到室温的热处理工艺冷却到室温的热处理工艺调质调质淬火后高温回火淬火后高温回火退火正火1.钢的整体热处理将钢件加热到适当温度，保温66回章首回章首退出退出2.钢的表面热处理钢的表面热处理表面淬火表面淬火化学热处理化学热处理通过快速加热，使钢件表层奥氏体化通过快速加热，使钢件表层奥氏体化目目的的是是使使表表层层获获得得高高硬硬度度、高高耐耐磨磨性性的的马马氏氏体体组组织织，而而心心部部仍仍保保持持原原来的塑性和韧性都较好的退火、正火或调质状态的组织来的塑性和韧性都较好的退火、正火或调质状态的组织钢钢件件置置于于特特定定的的介介质质中中加加热热和和保保温温，使使介介质质中中的的活活性性原原子子渗渗入入钢钢件件表表层层、从而通过改变表层的化学成分和组织来改变其性能的一种热处理工艺从而通过改变表层的化学成分和组织来改变其性能的一种热处理工艺渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗铬、渗铝等渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗铬、渗铝等2 2.钢钢钢钢的的的的表表表表面面面面热热热热处处处处理理理理2.钢的表面热处理表面淬火化学热处理通过快速加热67回章首回章首退出退出4-5材料成型技术简介材料成型技术简介1.铸造铸造2.塑性加工塑性加工3.焊接焊接4.非金属材料成型简介非金属材料成型简介4-5材料成型技术简介1.铸造2.塑68回章首回章首退出退出1.铸造铸造砂型铸造：将金属或合金液浇注到砂型内，冷却凝固后获得砂型铸造：将金属或合金液浇注到砂型内，冷却凝固后获得铸件，应用最为广泛铸件，应用最为广泛。1 1.铸铸铸铸造造造造熔模铸造熔模铸造：铸件精度与表面质量高、可获得形状复杂铸件，：铸件精度与表面质量高、可获得形状复杂铸件，适合各种难加工合金的成型适合各种难加工合金的成型金属型铸造金属型铸造：将金属液浇注到金属铸型中获得铸件的方法：将金属液浇注到金属铸型中获得铸件的方法铸件组织致密、力学性能高，尺寸精度和表铸件组织致密、力学性能高，尺寸精度和表质量好，劳动条件改善；但铸型成本高质量好，劳动条件改善；但铸型成本高压力铸造压力铸造：生产率高，便于实现自动化；铸件尺寸和表面精度：生产率高，便于实现自动化；铸件尺寸和表面精度高，能生产较复杂的薄壁件；铸件质量好高，能生产较复杂的薄壁件；铸件质量好砂型铸造基本工艺砂型铸造基本工艺1.铸造砂型铸造：将金属或合金液浇注到砂型内，冷却凝固后69回章首回章首退出退出沙沙沙沙型型型型铸铸铸铸造造造造工工工工艺艺艺艺图图图图砂砂型型铸铸造造基基本本工工艺艺 沙型铸造工艺图砂型铸造基本工艺70回章首回章首退出退出2.塑性加工塑性加工利用金属的塑性，使其在外力作用下成形的一种加工方法。利用金属的塑性，使其在外力作用下成形的一种加工方法。主要有：自由锻、模锻、板料冲压、轧制、挤压、拉拔主要有：自由锻、模锻、板料冲压、轧制、挤压、拉拔自由锻自由锻：利用自由锻设备的上下砧块或一些简单的通用工具，直接：利用自由锻设备的上下砧块或一些简单的通用工具，直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件模锻模锻：利用：利用模具模具使坯料变形而获得比自由锻质量更高的锻件的锻造使坯料变形而获得比自由锻质量更高的锻件的锻造2.2.塑塑塑塑性性性性加加加加工工工工板料冲压板料冲压：利用安装在压力机上的冲模对板料加压，使其产生分离：利用安装在压力机上的冲模对板料加压，使其产生分离或变形，以获得零件的一种工艺方法。主要有或变形，以获得零件的一种工艺方法。主要有冲裁冲裁、弯曲弯曲、拉伸拉伸2.塑性加工利用金属的塑性，使其在外力作用下成形的一种71回章首回章首退出退出模模锻锻模模具具模模模模锻锻锻锻模模模模具具具具模锻模具模锻模具72回章首回章首退出退出冲裁冲裁板板板板料料料料冲冲冲冲压压压压冲裁板料冲压73回章首回章首退出退出弯曲弯曲弯弯弯弯曲曲曲曲弯曲弯曲74回章首回章首退出退出拉拉拉拉伸伸伸伸拉伸拉伸拉伸拉伸75回章首回章首退出退出3.焊接焊接通过加热或加压，依靠金属原子的结合与扩散作用，使分离金属材通过加热或加压，依靠金属原子的结合与扩散作用，使分离金属材料牢固地连接起来料牢固地连接起来熔化焊：利用热源，将被焊金属结合处局部加热到熔化状态，并与熔化的熔化焊：利用热源，将被焊金属结合处局部加热到熔化状态，并与熔化的焊条金属混合，冷却时凝固结晶，使之焊合在一起焊条金属混合，冷却时凝固结晶，使之焊合在一起压力焊：利用加压力（或同时加热），使金属产生塑性变形，实现原子间压力焊：利用加压力（或同时加热），使金属产生塑性变形，实现原子间相互结合，组成新的晶粒，达到焊接的目的相互结合，组成新的晶粒，达到焊接的目的按焊接过程主要分为：按焊接过程主要分为：钎焊：通过钎料与被焊金属表面间的相互扩散和溶解作用而形成焊接接头钎焊：通过钎料与被焊金属表面间的相互扩散和溶解作用而形成焊接接头。与熔化焊的区别是被焊金属不熔化，只是作为填充金属的钎料熔化。与熔化焊的区别是被焊金属不熔化，只是作为填充金属的钎料熔化3 3。焊焊焊焊接接接接3.焊接通过加热或加压，依靠金属原子的76回章首回章首退出退出4.非金属材料成型简介非金属材料成型简介(1)工程塑料成型工程塑料成型主要有：主要有：注射成型注射成型、挤出成型、压制成型、吹塑成型、挤出成型、压制成型、吹塑成型、浇注成型、压延成型浇注成型、压延成型4 4。非非非非金金金金属属属属材材材材料料料料成成成成型型型型简简简简介介介介(2)橡胶成型橡胶成型用生胶和各种配合剂经炼胶机混炼成炼胶，根据需要加入能用生胶和各种配合剂经炼胶机混炼成炼胶，根据需要加入能保持制品形状和提高强度的各种骨架材料，放入一定形状的保持制品形状和提高强度的各种骨架材料，放入一定形状的模具中，获得所需形状和性能的橡胶制品工艺过程模具中，获得所需形状和性能的橡胶制品工艺过程陶瓷制品的生产过程主要包括配料、成型、烧结三个阶段陶瓷制品的生产过程主要包括配料、成型、烧结三个阶段按成型方法主要有压制成型、压铸成型、注射成型、按成型方法主要有压制成型、压铸成型、注射成型、挤出成型挤出成型(3)陶瓷成型陶瓷成型按成型方法主要有压制成型、注浆成型、可塑成型按成型方法主要有压制成型、注浆成型、可塑成型(4)复合材料成型复合材料成型树脂基复合材料成型树脂基复合材料成型陶瓷基复合材料成型陶瓷基复合材料成型金属基复合材料成型金属基复合材料成型4.非金属材料成型简介(1)工程塑料成型主要有：注77回章首回章首退出退出注射成型图注射成型图注射成型图78回章首回章首退出退出挤压成型挤压成型挤挤挤挤压压压压成成成成型型型型图图图图 本章结束本章结束 1挤压成型挤压成型图79