机械制造基础学习总结

机械制造基础学习总结

08 材料工程班 0806386078 郭明明

机械是人类进行生产和生活的主要劳动工具。 在现代社会， 人们运用这种类型的机械， 以改善劳动条件，提高劳动生产率和产品质量，同时，随着经济的发展，人们也运用越来 越多的机械，以提高自身的生活质量，可以说，国民经济各部门及人类自身生活中使用机 械的程度，是整个社会发展水平的重要标志之一。

通过本学期对机械制造基础的学习，尤其是在赵老师的细心讲解和教导下，我不仅系 统的掌握了机械知道的基本理论知识，也学会了部分的应用技术。现总结如下：

机械工程材料篇

1金属材料的性能

在现代工业中，金属材料是工程材料的核心。金属材料有两大类性能：一类是使用性

能，包括力学性能、物理性能和化学性能，它反映了金属材料在使用过程中所显示出来的 特性；

另一类是工艺性能，包括铸造性、锻造性、焊接性以及切削加工性，它反映金属材 料在制造加工过程中成型能力的各种特性。

1.1 金属的力学性能 金属的力学性能是指材料在各种载荷（静载荷、冲击载荷、疲劳载荷等）作用下表现 出来的抵抗变形和破坏的能力。常用的力学性能指标有：强度、塑性、硬度、韧性和疲劳 极限等。

强度是指金属材料在载荷作用下所表现出来的抵抗变形或断裂的能力。金属材料的强 度是用应力来度量的，即单位截面积上的内力称为应力，用 表示。常用的强度指标有屈 服强度和抗拉强度。

屈服强度 s 材料产生屈服时的最小应力，单位 MPa 。 s = Fs / A 0

Fs ――屈服时的最小载荷（N ）; A o ――试样原始截面积（mm 2）.

抗拉强度 b

表示材料抵抗均匀塑性变形的最大能力，故又称强度极限。

单位 MPa b

= F b / A 0

试中 F b ――试样断裂前所承受的最大载荷（N ）。

塑性是指金属材料在载荷作用下产生塑性变形而不断裂的能力，塑性指标也是通过拉 伸试验测定的。常用的指标有两个：

台匕

（1） 式中

2）

数值愈大，表明材料的塑性愈好。通常，依据断后伸长率是否达到

划分为塑性材料和脆性材料的判据。

硬度是表征材料表面局部体积内抵抗其它物体压入时变形的能力。通常材料的强度越 高，硬度也越高，耐磨性也越好。常用硬度指标有：布氏硬度（ HB ）洛氏硬度（HRA 、

HRB 、HRC ）和维氏硬度（HV ）等

韧性是指材料断裂前吸收的变形能量。韧性的常用指标为冲击韧度。

冲击韧度a k （a k = A k /F k ）指在冲击载荷作用下，材料抵抗冲击力的作用而不被破坏的 能力，是材料强度和塑性的综合表现。

疲劳极限是指许多机械零件在交变载荷作用下，虽然零件所受应力远低于材料的屈服 点，但在长期使用中往往会突然发生断裂。

1.2物理性能和化学性能

金属材料固有的一些性能称为物理性能，主要包括密度、熔点、导电性、导热性、热 膨胀、磁性等。

金属材料的化学性能是指金属与周围介质接触时，抵抗抵抗发生化学或电化学的性 能。包括耐腐蚀性和抗氧化性。

1.3金属材料的工艺性能

金属材料的工艺性能是指材料在各种加工条件下形成能力的性能，如金属材料的铸造 性能、焊接性能、锻造性能、切削加工性能、冲压性能、热处理工艺性等。材料的工艺性 能的好坏，决定着其加工成型的难易程度，直接影响到制造零件的工艺方法、质量和制造 成本。 2金属的晶体结构与结晶

金属材料的各种性能，尤其是力学性能与其微观结构有关。物质的聚集状态分为气态、 液态和固态，大多数金属材料都能用液态转变为固态，并且是在固态下使用的。

2.1晶体结构：指在晶体内部，原子、离子或原子集团规则排列的方式。晶体结构不 同，其性能往往相差很大。在研究晶体结构时，通常以晶胞作为代表来考查。晶体结构与 材料性能：（一般规律）面心立方的金属塑性最好，体心立方次之，密排六方的金属较 差。

2.2晶体缺陷：实际晶体中排列不规则的区域称为晶体缺陷，按空间尺寸分为三种: 点缺陷、线缺陷、面缺陷。

2.3金属的结晶：是指液态金属凝固成固态金属晶体的过程。液态金属结构的特点是： 近程有序，

(1) 断后伸长率: (L 1 L 0)/L 0 100%

式中

L 0 L i

分别为试样原始标距和被拉断后的标距（

mm )。

(2) 断面收缩率:

(S o S 1)/S 0 100%

式中 S o 、3 ――分别为试样原始截面积和断裂后缩颈处的最小截面积（

mm 2

)。

5%,作为

远程无序”金属的结晶过程包括晶核的形成和长大两个基本过程。形核方式: 自发形核和非自发形核。常用控制晶粒度的方法有：控制过冷度、变质处理、附加振动等。

3钢的热处理

钢的热处理是指把钢在固态下加热到一定的温度，进行必要的保温，并以适当的速度冷却到室温，以改变钢的内部组织，从而得到所需性能的工艺方法。热处理是强化金属材料、提高产品质量和使用寿命的重要途径之一。热处理方法虽然很多，但都是由加热、保温和冷却三个阶段组成的。

3.1热处理按工艺方法不同可分为：整体热处理、表面热处理和化学热处理。热处理的第一步就是把钢的原始组织加热，使其转变为奥氏体，奥氏体的形成分为四个阶段：晶核的形成、晶核的长大及渗碳体的溶解、奥氏体成分的均匀化；控制奥氏体晶粒长大的措施：合理选择加热温度和保温时间、选用含有合金元素的钢。

3.2根据加热及冷却的方法不同，获得金属材料的组织及性能也不同，热处理可分为退火、正火、淬火和回火四种。

退火是将钢加热到一定温度并保温一段时间，然后使它慢慢冷却，称为退火。钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度，经过保温后缓慢冷却的热处理方法。退火的目的，是为了消除组织缺陷，改善组织使成分均匀化以及细化晶粒，提高钢的力学性能，减少残余应力；同时可降低硬度，提高塑性和韧性，改善切削加工性能。所以退火既为了消除和改善前道工序遗留的组织缺陷和内应力，又为后续工序作好准备，故退火是属于半成品热处理，又称预先热处理。根据钢的化学成分和退火目的不同，退火常分为：完全退火、球化退火、去应力退火、扩散退火和再结晶退火等。

正火是将钢加热到临界温度以上，使钢全部转变为均匀的奥氏体，然后在空气中自然冷却的热处理方法。它能消除过共析钢的网状渗碳体，对于亚共析钢正火可细化晶格，提高综合力学性能，对要求不高的零件用正火代替退火工艺是比较经济的。

淬火是将钢加热到临界温度以上，保温一段时间，然后很快放入淬火剂中，使其温度骤然降低，以大于临界冷却速度的速度急速冷却，而获得以马氏体为主的不平衡组织的热处理方法。淬火能增加钢的强度和硬度，但要减少其塑性。淬火中常用的淬火剂有：水、油、碱水和盐类溶液等。

回火是工件淬硬后加热到AC1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。按回火温度不同，回火分为：低温回火（150〜250C）、中温回火（350〜500C）、高温回火

（500〜650r）

4常用的工程材料

工程材料分为金属材料和非金属材料，其中金属材料是工程中应用最为广泛的，它包括碳钢、合金钢、铸铁、有色金属等。