云天课件-中职《机械基础》第四章 工程材料(栾学钢、赵玉奇、陈少斌)

全国中职机械类统编教材（高教版）
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课件制作： 重庆市涪陵区职教中心 数控组 胡志恒
第四章 工程材料
任务描述
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工程材料用于制造各种零件。机械零件质量好坏和使用寿命的长短都与它 的制作材料密切相关。 常用的工程材料有金属材料和非金属材料两大类，金属材料主要有钢、铸
铁、铜合金和铝合金，非金属材料主要有工程塑料，复合材料及新型工程材料。
第一节 金属材料的性能 二、 金属的力学性能和工艺性能
（二）金属的工艺性能 工艺性能 金属材料在加工制造过程中所表现出来的性能。 包括 铸造性、冲压（锻造）性、焊接性、热处理加工 性、切削加工性等等。 1. 铸造性能
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铸造加工，将加热熔化的金属浇入砂型或模具中， 凝固后得到所需复杂零件毛坯的方法。如铸铁铸造性好。 2. 锻（冲）压性能 热锻、冷冲加工，用压力机和模具使材料发生塑性变 形，获得所零件形状尺寸的方法。如低、中碳钢锻压性好。
黑色金属材料
*铁碳合金相图
工 程 材 料 *钢的热处理 *有色金属 非金属材料 材料选择及运用
简化铁碳相图特征 碳质量分数对钢力学性能的影响
钢的退火与正火、淬火、回火 钢的钢的钢的表面热处理 铝及铝合金、铜及铜合金 轴承合金、钛合金
工程塑料、复合材料 新型工程材料
零件的失效形式及原因 选材的原则、方法和步骤 典型零件选材举例
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2）断面收缩率
第一节 金属材料的性能 二、 金属的力学性能和工艺性能
（一）金属的力学性能
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3. 硬度 硬度是衡量软硬程度的指标，表示抵抗局部变形和破坏的能力，是重要的 力学性能指标之一。 试验方法：机械制造和维修常用压入法测定硬度。 硬度指标分类：洛氏硬度HR(A、B、C)、布氏硬度HB和维氏硬度HV，其中应 用最广泛的是洛氏硬度 HRC 和布氏硬度 HB。
第二节 黑色金属材料 一、 钢的分类
黑色金属 金属材料
有色金属 铁镍及其合金 钢与铸铁
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除黑色金属以处的其它金属材料 主要是铜、铝、钛等
钢：铁与碳的合金（碳的质量分数＜2.11%），还含有硫(S)、磷( P)、
硅( Si)、锰(Mn)等杂质元素。 杂质元素对钢的影响：硅、锰是有益元素，能提高钢的强度、硬度；而
铸铁
球墨铸铁QT1400-15、可锻铸铁 铜合金 有色金属 铝合金 非金属材料 工程塑料、橡胶
第四章 工程材料
考纲要求 了解金属材料的力学性能 了解碳钢、合金钢、铸铁的牌号性能应用 了解钢的热处理目的分类应用
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理解有色金属
本章内容近年来在高考中占有少量比例，主要考点是最基本的材料 和及热处理的简单常识，题型多为判断题或选择题。
了解各种材料的力学性能、特点及使用场合， 是合理、经济选择材料种类，确保零件能够正常 安全使用的基本方法。
本章任务：介绍各类材料的分类、成分、性
能及选用，对材料的基本知识有一定的了解。
第四章 工程材料
本章知识结构
金属材料的性能
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物理化学性能 力学性能 工艺性能 钢的分类、钢的编号 碳素钢、合金钢、铸铁
第四章 工程材料
工程材料类别
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主要分类有：钢、铸铁、有色金属、非金属材料。பைடு நூலகம்
钢
工 程 材 料
含C%<1.2 %的铁碳合金，强度、硬度、韧性和铸、锻、焊机械加工性能。 碳素钢： 低碳：C% < 0.25 % 20钢 中碳： 0.60 % > C%n > 0.25 % 45钢 高碳：C% > 0.60 % 65Mn钢 普通低合金钢：重要工程用钢（建筑、锅炉、大型船舶） 合金钢： 合金渗碳钢 （低碳）20Cr MnTi ,合金调质钢（中碳）40Cr 合金弹簧钢 （高碳）60Si2Mn 滚动轴承钢 （专用）GCr15 含C%在4.3 %附近的铁碳合金。 灰口铸铁：HT20
化学性能：金属在化学作用下表现出的性能。 耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性。
第一节 金属材料的性能 二、 金属的力学性能和工艺性能
（一）金属的力学性能
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力学性能
是指金属材料在外力作用下所表现出来的性能。
主要包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度。 1. 强度 金属材料在静载下抵抗断裂和大量塑性变形的能力。 其主要指标有：
硫、磷是有害元素，造成钢的脆性，其含量决定钢的质量。
。
第一节 金属材料的性能 二、 金属的力学性能和工艺性能
（一）金属的力学性能 4. 冲击韧性ak 金属材料抵抗冲击载荷的能力。
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机械上许多零件要受冲击载荷，如 在汽车起步、制动或改变速度时，钢板 弹簧、钢板吊耳均要受到冲击。
5. 疲劳强度 疲劳现象：是指零件在交变应力作用下，过早发生破坏的现象。 危害性：疲劳破坏事先没有明显的征兆，具有很大的突发性和危险性，往 往会造成严重事故，如汽车的轴颈、缸盖、齿轮、弹簧等零件。 疲劳强度是指材料经受无数次应力循环而不被破坏的最大应力值。 任何材料发生脆断，都是材料中微小裂纹扩展的结果。
1）屈服强度 表示在外力作用下，材料刚开始产生塑性变形时的最小应力 值，以 σs 表示。用于钢等塑性材料。
s
Fs A0
2）抗拉强度 材料在断裂前所承受的最大拉 应力，以σ b 表示，用于铸铁等脆性材料。
b
Fb A0
第一节 金属材料的性能 二、 金属的力学性能和工艺性能
（一）金属的力学性能 2. 塑性 金属材料在静载下能够发生永久塑性变形的能力。 其主要指标有： 1）断后伸长率
3. 焊接性能 焊接加工，用焊机设备对材料进行高温熔合连接加 工的方法。如低碳钢焊接性好。
第一节 金属材料的性能 二、 金属的力学性能和工艺性能
（二）金属的工艺性能
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4. 切削加工性能
切削加工，在机床上用刀具对零件毛坯进行切削加工，获得所零件形状尺 寸的方法。包括车、钳、刨、铣、磨等等。
切削加工性好的材料： 铝合金、铜合金、铸铁、低中碳钢等。 不易切削的材料：不锈钢、钛合金。
第一节 金属材料的性能 一、 金属的物理性能和化学性能
金属材料性能 金属材料在给定外界条件下的抵抗能力。
物理、化学性能 使用性能 金属材料性能 力学性能 强度、塑性、硬度……. 工艺性能 铸、锻、焊、切削加工……. 物理性能：金属固有的属性。
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密度、熔点、导热性、导电性、热胀冷缩性和磁性等。