机械工程常用材料及钢的热处理

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,精密机械设计基础,第二章,机械工程常用材料及钢的热处理,主要内容,第一节 概述,第二节 金属材料的力学性能,第三节 常用的工程材料,第四节 钢的热处理,第五节 表面精饰,第六节 精密仪器材料选用原则,第一节 概述,机械工程材料,金属材料,非金属材料,黑色金属,钢,有色金属,铸铁,合金钢,无机非金属材料,有机材料,塑料,橡胶,陶瓷,合成纤维,铝合金,铜合金,其他有色合金,第二节 金属材料的力学性能,应力极限,弹性阶段,弹性极限,P,屈服阶段,屈服极限,S,强化阶段,强度极限,B,颈缩阶段,第二节 金属材料的力学性能,强度：材料抵抗破坏的能力,强度条件,max,刚度：材料抵抗变形的能力（E、G）,塑性：材料破坏时，遗留变形的大小,伸长率,、断面收缩率,硬度：材料抵抗硬物压入的能力,布氏硬度HB、洛氏硬度HR、维氏硬度HV,疲劳强度：材料抵抗交变载荷破坏的能力,第二节 金属材料的力学性能,影响力学性能的主要因素,含碳量：碳,，强度和硬度，塑性,合金元素：改善综合性能，得到特殊性能,温度：温度,，强度和硬度，塑性,热处理工艺,：改变力学性能,第三节 常用工程材料,黑色金属钢,1、碳钢：含碳量大于0.0218%而小于2.11%的铁碳合金。,较好的机械性能和工艺性能，量大价低。但淬透性、回火抗力较差，屈强比低。,2、合金钢：人为加入合金元素，以提高钢的性能并获得某些特殊性能。,一般具有高的强度、韧性、硬度。,第三节 常用工程材料,黑色金属铸铁,1、灰铸铁：C自由状态的片状石墨形式,成本低，铸造性、减振性好，抗压强度高，但脆性很大，不宜承受冲击载荷。,2、球墨铸铁：C球状石墨形式,具有较高的延展性和耐磨性。强度高（近于碳素结构钢），减振性优，可承受冲击载荷。,第三节 常用工程材料,有色金属,1、铜及其合金：良好的导电性、导热性、耐蚀性和延展性。,纯铜、黄铜、青铜,锡青铜、铝青铜、铍青铜,2、铝及其合金：纯铝、铸铝、硬铝,3、钛及其合金：纯钛、钛合金,第三节 常用工程材料,第三节 常用工程材料,非金属,1、工程塑料：密度小，比强度高，耐腐蚀性能好，优良的电绝缘性，耐磨、减摩及自润滑性能好，易加工，易老化，难回收。,2、橡胶：高弹耐磨，绝缘性好，不透水、气，但易老化。,3、人工合成矿物,刚玉：高的弹性模量和硬度。,石英：具有压电效应。,第四节 钢的热处理,钢的热处理,加热、保温、冷却,改变金属整体或表面组织，获得所需性能。,种类,普通热处理：退火、正火、淬火、回火,表面热处理和化学热处理：,感应加热、火焰加热、电接触加热、电解加热、渗碳、氮化、碳氮共渗,其他热处理,第四节 钢的热处理,退火：加热、保温、随炉冷却,目的：降低硬度、细化晶粒、消除内应力，,预先热处理,工艺种类：,1、完全退火,2、球化退火,3、扩散退火,4、去应力退火,第四节 钢的热处理,正火：加热、保温、空气冷却,目的：同退火，更高的力学性能,应用：,1、最终热处理,2、预先热处理,3、改善切削加工性能,第四节 钢的热处理,淬火：加热，保温，水、油或盐水冷却,目的：,提高零件的硬度和耐磨性，强化材料。,但淬火后，材料变脆，出现内应力，故必须回火。,方法：1、单介质淬火；,2、双介质淬火水淬油冷,第四节 钢的热处理,回火：零件淬火后，加热至临界温度之下，保温，以一定速度冷却。,目的：达到设计图纸要求的硬度，消除内应力。,回火工艺的种类：,1、低温回火（150250,C）,2、中温回火（350500,C）,3、高温回火（500650,C）,第四节 钢的热处理,表面热处理：仅对钢的表面进行加热和冷却而不改变其成分的热处理工艺。,目的：增强零件的表层硬度，提高抗磨损性能。,方式：感应加热、火焰加热、电接触加热、电解加热等。,第四节 钢的热处理,化学热处理,将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入其表面，改变其化学成分和组织，达到改进表面性能、满足技术要求的热处理过程。,目的,：提高钢件表层的耐磨性、耐蚀性、抗氧化性和疲劳强度等力学性能。,按表面渗入元素的不同，分为渗碳、氮化、碳氮共渗、渗硼、渗铝等种类。,第五节 表面精饰,表面精饰是指在金属零件的表面附上一层覆盖层，以达到防蚀、装饰等目的。,种类,电镀：镀铬、镀镍、镀锌、镀镉、镀银,化学处理：氧化和磷化,涂漆：清漆薄膜、瓷漆薄膜,第六节 精密仪器材料选用原则,使用要求,在分析零件工作条件和失效形式的基础上，在受力状况、环境状况以及特殊性能方面提出要求，据此确定选材原则。,工艺要求,铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能、热处理工艺性能。,经济要求,考虑批量、加工费用、环境污染、能源消耗等。,FeFe,3,C相图,奥氏体连续冷却时的组织转变,感应加热,火焰加热,气体渗碳法示意,