金工实训教程完整版课件全套课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1.1.4 音响鉴别法
在生产现场，有时也可采用敲击辨音的方法来区 分材料。
1.1.5 其它鉴别方法
若要准确地鉴别材料，在上述几种现场鉴别方法 的基础上，还可采用化学分析、金相检验、硬度试验 等实验室分析手段，对材料进行进一步的准确鉴别。
1.2 金属材料的力学性能
▪ 1.2.1 金属材料概述
▪ 人们将工程上广泛使用的材料，称为工程材料。按 材料的化学成分，可将工程材料分为金属材料、非 金属材料和复合材料三大类。
花构成火花束；仔细观察，火
花束可分为根部花、中部花和
尾部花三部分。
图1-1 火花的形成
2．火花束的组成要素
火花束的组成要素如图1-2所示：磨削时由灼热磨屑形成 的线条状火花称为流线；流线在飞行途中爆炸显示出稍粗的亮 点称为节点；节点爆裂时所迸射出的细线条称为芒线；在芒线 附近的许多呈现明亮的小点称为花粉。若干条芒线所组成的放 射状火花称为节花，节花可分为一次花、二次花、三次花等。 流线尾部出现的火花称为尾花，由于钢材的化学成分不同，尾 花的形态也各不相同，主 要有苞状尾花、狐尾状尾 花、菊状尾花、羽状尾花 等多种，如图1-3所示.
【实训目的及要求】
▪ 了解常用金属材料的种类和现场鉴别方法。 ▪ 了解金属材料的力学性能、试验原理和选用
原则。 ▪ 了解改善金属材料性能的途径和常用的钢铁
热处理工艺方法。
【实训安全事项】
◆进行实训操作时必须穿戴好劳动保护用品。 ◆使用仪器设备前，必须熟悉所用设备的结构及工作
原理；首次使用仪器设备时，必须在实训老师的指 导下进行操作。 ◆热处理工件进炉、出炉时，应先切断电源，然后送 取工件，以防触电；出炉后的工件不能用手触摸， 防止烫伤。 ◆实训车间内的各种废液、废料应分类存放统一回收 和处理，禁止随意倾入下水道或垃圾箱，防止污染 环境。
1.0 实训典型案例
典型案例1 ：无标识钢铁材料试样的现场鉴别 车间现有五种无标识钢铁材料试样，它们的形状、尺寸都 相似，它们的材质分别为20钢、45钢、T10钢、W18Cr4V高速 钢、 HT200灰铸铁。学生任取一试样轻轻压在高速旋转的砂轮机 上进行打磨，观察迸射出的火花形态，根据磨削过程中的火花 爆裂形状、流线、颜色、发火点等特征，目测判断被测试样的 材料牌号，并完成本案例的《金工实训报告》。 典型案例2 ：钢铁热处理硬度的现场测定 车间现有20、45、T10和Cr12四种钢铁材料的试样，请拟 定热处理实训方案并完成热处理实训操作，然后现场测定钢铁 试样热处理后的硬度。通过该实训操作，探究钢铁材料的含碳 量、合金含量、加热温度、冷却介质、回火温度等主要因素对 钢铁热处理后性能的影响，并完成本案例的《金工实训报告》。
1.1.2 色标鉴别法
为了避免差错，在管理钢材和使用钢材时可以在 材料上做一定的标记。常用的标记方法有：涂色法、 打印法、挂牌法等。
表1-1 部分钢号的涂色标记
1.1.Βιβλιοθήκη Baidu 断口鉴别法
材料或零部件因受某些物理、化学或机械因素的 影响而导致破断所形成的断裂面称为断口。生产现场 常根据断口的自然形态来判定材料的韧脆性，也可据 此判定相同热处理状态的材料含碳量高低。
1．强度
强度是指材料在静载荷作用下，抵抗变形和断裂的能力。
其主要指标是屈服强度（σs）和抗拉强度（σb），单位为MPa。
2．塑性
塑性是指材料在静载荷作用下产生永久变形而不发生断裂
破坏的能力。常用的塑性指标有伸长率（δ）和断面收缩率 （ψ），它们均以百分数表示。伸长率和断面收缩率越大，材
料的塑性越好，所制作的零件也就越不容易发生突然脆断。
图 1-2火花束的组成要素
图1-3 各种尾花的形态 （a）苞状尾花 （b）狐尾状尾花 (c) 菊状尾花 (d) 羽状尾花
3．常用钢铁材料的火花特征
通常情况下，碳钢的含碳量越高，则流线越多，火花束变 短，爆花与花粉也增多，火花亮度增强，手感变硬。
图1-4 五种钢铁材料的火花特征 （a）20钢； (b) 45钢； (c) T10钢； (d) 灰铸铁； (e) W18Cr4V高速钢
▪ 金属材料是目前应用最广泛的工程材料，它包括纯 金属及其合金。金属材料分为黑色金属与有色金属 两大类：黑色金属主要指铁、锰、铬及其合金，其 中以铁碳合金（钢、铸铁）的应用最广；有色金属 是指除黑色金属以外的所有金属及其合金。
1.2.2 金属材料的力学性能
金属材料的力学性能是指材料克服外加载荷作用，抵抗变 形和断裂的能力。材料的力学性能是设计零件及选择材料的重 要依据。常用的力学性能指标有：强度、塑性、硬度、冲击韧 度、疲劳强度等。
1.1 金属材料的现场鉴别
▪ 金属材料的来源丰富，具有优良的力学性能，是机 械工程常用的材料。钢和铸铁是最常用的金属材料， 它们都是以铁、碳为基本元素组成的铁碳合金，其 中：含碳量为0.0218%-2.11%的称为钢，含碳量 大于2.11%的称为铸铁。
▪ 金属材料的现场鉴别方法有多种，可根据金属材料 的光泽、颜色、硬度、比重等各种特性来进行判断。 例如在有色金属中，纯铜为紫红色，铜合金为黄青 色，铝及铝合金为银白色；铅锡合金的比重较大， 铝合金的比重较小；等等。在铁碳合金中，现场鉴 别钢铁材料的方法更有很多种，其中最简易的方法 是火花鉴别法和色标鉴别法等。
1.1.1 火花鉴别法
火花鉴别法是将钢铁材料轻轻压在高速旋转的砂轮机上进
行打磨，观察迸射出的火花形状、流线、颜色、发火点等特征，
目测判断钢铁成分大致范围的方法。
1．火花的形成
火花的形成如图1-1所示：钢材在砂轮机上打磨时，磨擦
产生的高热使磨削部位迅速发
红变亮，灼热的磨屑沿切线方
向迸射飞出形成火花；无数火
4．冲击韧度
金属材料受冲击载荷作用，在断裂前吸收变形能量抵抗 破坏的能力，称作冲击韧性。冲击韧性的常用指标为冲击韧
3．硬度
硬度是指材料抵抗其它硬物压入其表面的能力，硬度也是 衡量材料耐磨性能的重要指标。在生产中硬度通常采用压入法 进行测量。根据测试方法的不同，对应有许多种不同的硬度指 标，常用的硬度指标有布氏硬度和洛氏硬度两种。
1）布氏硬度(HB) 2）洛氏硬度(HR)
图1-5 布氏硬度测定原理
图1-6 洛氏硬度测定原理
在生产现场，有时也可采用敲击辨音的方法来区 分材料。
1.1.5 其它鉴别方法
若要准确地鉴别材料，在上述几种现场鉴别方法 的基础上，还可采用化学分析、金相检验、硬度试验 等实验室分析手段，对材料进行进一步的准确鉴别。
1.2 金属材料的力学性能
▪ 1.2.1 金属材料概述
▪ 人们将工程上广泛使用的材料，称为工程材料。按 材料的化学成分，可将工程材料分为金属材料、非 金属材料和复合材料三大类。
花构成火花束；仔细观察，火
花束可分为根部花、中部花和
尾部花三部分。
图1-1 火花的形成
2．火花束的组成要素
火花束的组成要素如图1-2所示：磨削时由灼热磨屑形成 的线条状火花称为流线；流线在飞行途中爆炸显示出稍粗的亮 点称为节点；节点爆裂时所迸射出的细线条称为芒线；在芒线 附近的许多呈现明亮的小点称为花粉。若干条芒线所组成的放 射状火花称为节花，节花可分为一次花、二次花、三次花等。 流线尾部出现的火花称为尾花，由于钢材的化学成分不同，尾 花的形态也各不相同，主 要有苞状尾花、狐尾状尾 花、菊状尾花、羽状尾花 等多种，如图1-3所示.
【实训目的及要求】
▪ 了解常用金属材料的种类和现场鉴别方法。 ▪ 了解金属材料的力学性能、试验原理和选用
原则。 ▪ 了解改善金属材料性能的途径和常用的钢铁
热处理工艺方法。
【实训安全事项】
◆进行实训操作时必须穿戴好劳动保护用品。 ◆使用仪器设备前，必须熟悉所用设备的结构及工作
原理；首次使用仪器设备时，必须在实训老师的指 导下进行操作。 ◆热处理工件进炉、出炉时，应先切断电源，然后送 取工件，以防触电；出炉后的工件不能用手触摸， 防止烫伤。 ◆实训车间内的各种废液、废料应分类存放统一回收 和处理，禁止随意倾入下水道或垃圾箱，防止污染 环境。
1.0 实训典型案例
典型案例1 ：无标识钢铁材料试样的现场鉴别 车间现有五种无标识钢铁材料试样，它们的形状、尺寸都 相似，它们的材质分别为20钢、45钢、T10钢、W18Cr4V高速 钢、 HT200灰铸铁。学生任取一试样轻轻压在高速旋转的砂轮机 上进行打磨，观察迸射出的火花形态，根据磨削过程中的火花 爆裂形状、流线、颜色、发火点等特征，目测判断被测试样的 材料牌号，并完成本案例的《金工实训报告》。 典型案例2 ：钢铁热处理硬度的现场测定 车间现有20、45、T10和Cr12四种钢铁材料的试样，请拟 定热处理实训方案并完成热处理实训操作，然后现场测定钢铁 试样热处理后的硬度。通过该实训操作，探究钢铁材料的含碳 量、合金含量、加热温度、冷却介质、回火温度等主要因素对 钢铁热处理后性能的影响，并完成本案例的《金工实训报告》。
1.1.2 色标鉴别法
为了避免差错，在管理钢材和使用钢材时可以在 材料上做一定的标记。常用的标记方法有：涂色法、 打印法、挂牌法等。
表1-1 部分钢号的涂色标记
1.1.Βιβλιοθήκη Baidu 断口鉴别法
材料或零部件因受某些物理、化学或机械因素的 影响而导致破断所形成的断裂面称为断口。生产现场 常根据断口的自然形态来判定材料的韧脆性，也可据 此判定相同热处理状态的材料含碳量高低。
1．强度
强度是指材料在静载荷作用下，抵抗变形和断裂的能力。
其主要指标是屈服强度（σs）和抗拉强度（σb），单位为MPa。
2．塑性
塑性是指材料在静载荷作用下产生永久变形而不发生断裂
破坏的能力。常用的塑性指标有伸长率（δ）和断面收缩率 （ψ），它们均以百分数表示。伸长率和断面收缩率越大，材
料的塑性越好，所制作的零件也就越不容易发生突然脆断。
图 1-2火花束的组成要素
图1-3 各种尾花的形态 （a）苞状尾花 （b）狐尾状尾花 (c) 菊状尾花 (d) 羽状尾花
3．常用钢铁材料的火花特征
通常情况下，碳钢的含碳量越高，则流线越多，火花束变 短，爆花与花粉也增多，火花亮度增强，手感变硬。
图1-4 五种钢铁材料的火花特征 （a）20钢； (b) 45钢； (c) T10钢； (d) 灰铸铁； (e) W18Cr4V高速钢
▪ 金属材料是目前应用最广泛的工程材料，它包括纯 金属及其合金。金属材料分为黑色金属与有色金属 两大类：黑色金属主要指铁、锰、铬及其合金，其 中以铁碳合金（钢、铸铁）的应用最广；有色金属 是指除黑色金属以外的所有金属及其合金。
1.2.2 金属材料的力学性能
金属材料的力学性能是指材料克服外加载荷作用，抵抗变 形和断裂的能力。材料的力学性能是设计零件及选择材料的重 要依据。常用的力学性能指标有：强度、塑性、硬度、冲击韧 度、疲劳强度等。
1.1 金属材料的现场鉴别
▪ 金属材料的来源丰富，具有优良的力学性能，是机 械工程常用的材料。钢和铸铁是最常用的金属材料， 它们都是以铁、碳为基本元素组成的铁碳合金，其 中：含碳量为0.0218%-2.11%的称为钢，含碳量 大于2.11%的称为铸铁。
▪ 金属材料的现场鉴别方法有多种，可根据金属材料 的光泽、颜色、硬度、比重等各种特性来进行判断。 例如在有色金属中，纯铜为紫红色，铜合金为黄青 色，铝及铝合金为银白色；铅锡合金的比重较大， 铝合金的比重较小；等等。在铁碳合金中，现场鉴 别钢铁材料的方法更有很多种，其中最简易的方法 是火花鉴别法和色标鉴别法等。
1.1.1 火花鉴别法
火花鉴别法是将钢铁材料轻轻压在高速旋转的砂轮机上进
行打磨，观察迸射出的火花形状、流线、颜色、发火点等特征，
目测判断钢铁成分大致范围的方法。
1．火花的形成
火花的形成如图1-1所示：钢材在砂轮机上打磨时，磨擦
产生的高热使磨削部位迅速发
红变亮，灼热的磨屑沿切线方
向迸射飞出形成火花；无数火
4．冲击韧度
金属材料受冲击载荷作用，在断裂前吸收变形能量抵抗 破坏的能力，称作冲击韧性。冲击韧性的常用指标为冲击韧
3．硬度
硬度是指材料抵抗其它硬物压入其表面的能力，硬度也是 衡量材料耐磨性能的重要指标。在生产中硬度通常采用压入法 进行测量。根据测试方法的不同，对应有许多种不同的硬度指 标，常用的硬度指标有布氏硬度和洛氏硬度两种。
1）布氏硬度(HB) 2）洛氏硬度(HR)
图1-5 布氏硬度测定原理
图1-6 洛氏硬度测定原理