机械工程材料课件
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机械工程材料ppt课件

1,纯铁(重要特性是结晶过程具有同素
目 录 异构转变 );
2, 铁素体 :是碳溶于α-Fe中形成的固
上一页 溶体,常用符号“α”或“F”表示。
下一页
3,奥氏体 :奥氏体是碳溶于γ-Fe中形
成的固溶体,用“γ”或“A”表示。
4,渗碳体:是铁与碳的稳定化合物Fe3C,
退出
其碳的质量分数为6.69%。 渗碳体在高温下可以分解形成石墨态的自
第3章 合金的相结构与二元合金相图
目录
上一页 下一页 退出
• 3.1 合金的相结构 • 3.2 匀晶相图 • 3.3 共晶相图 • 3.4 合金的性能与相图的关系
2020/11/4
7
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
4.3 铁碳合金的平衡结晶过程及组织
目
录
•
铁碳合金按其碳的质量分数及室温平衡组织 分为三大类,即工业纯铁、钢和铸铁。
• 4.3.1 工业纯铁: (Wc<0.0218%)室温平衡组织
上一页 为铁素体加少量Fe3CⅢ;
下一页 • 4.3.2 共析钢 :室温平衡组织为珠光体 ; • 4.3.3 亚共析钢 :在室温下的组织由先共析铁素
再结晶 • 第3章 合金的相结构与二
元合金相图 • 第4章 铁碳合金 • 第5章 钢的热处理 • 第6章 合金钢 • 第7章 铸铁
• 第8章 有色金属及其合金 • 第9章 非金属材料 • 第10章 纳米材料与功能材料 • 第11章 铸造 • 第12章 金属压力加工 • 第13章 焊接 • 第14章 机械零件的选材及工
机械基础教学课件配套课件顾淑群第3章机械工程材料

第3章 机械工程材料
3.1金属材料的性能
3.1.3 金属材料的力学性能
1.力学性能:金属材料在外力作用下所表现出来的性能称为力学性能。
: 2.载荷 金属材料在使用及加工中所受外力称为载荷。 : 3.载荷分类 根据载荷作用性质的不同,可以分为静载荷、冲击载荷及疲劳载荷等三种。 : 4.力学性能指标 强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。
第3章 机械工程材料
3.2 常用金属材料
3.2.1 碳素钢
碳素钢:含碳质量分数小于2.11%而不含有特意加入合金元素的钢,称为碳素钢。
1.碳素钢的分类
(1)按钢的含碳质量分数分类
低碳钢
含碳质量分数Wc≤0.25%
中碳钢
含碳质量分数Wc=0.25~0.60%
高碳钢
含碳质量分数Wc≥0.6%
(2)按钢的质量分类
第3章 机械工程材料
3.2 常用金属材料
3.2.1 碳素钢
3.碳素工具钢 由于碳素结构钢要求高硬度和高耐磨性,故工具钢含碳质量分数都在0.7%以上,都是优 质钢和高级优质钢。 牌号:以汉语拼音字母“T”后面加阿拉伯数字表示,其数字表示钢中平均含碳质量分数的 千分之几。 例如T8表示含碳质量分数为0.80%的碳素工具钢。若为高级优质碳素工具钢,则在牌号后 面标以字母A,如T12A表示平均含碳质量分数为1.20%的高级优质碳素工具钢 。 用途:主要用于制造刃具、模具、量具以及其他工具
第3章 机械工程材料
3.2 常用金属材料
3.2.2 合金钢
(3)机械制造用钢 ①合金渗碳钢:指用于制造渗碳零件的钢。 合金渗碳钢的含碳质量分数WC=0.10~0.25%,加入合金元素主要有铬(WCr<2%)、镍 (WNi<4%)、锰(WMn<2%)等,经过渗碳后,再进行淬火+低温回火,从而达到表面 高硬度、高耐磨性和心部高强度并有足够韧性。20CrMnTi是应用最广泛的合金渗碳钢。 ②合金调质钢 合金调质钢:一般指经过调质处理(淬火+高温回火)后使用的合金结构钢,合金调质钢的 基本性能是具有良好的综合力学性能。合金调质钢的含碳质量分数一般在0.25~0.50%之间, 主加合金元素有铬、镍、锰、硅等,以增加淬透性,同时还能起固溶强化作用。 用途:用于制造重载作用下同时承受冲击载荷作用的一些重要零件。一般的热处理方法是淬 火后高温回火,如果除要求材料具有良好的综合力学性能外还要求表面层有良好的耐磨性, 对调质处理零件还要进行表面淬火及低温回火处理。
机械基础(陈长生)03机械工程材料及其选用PPT课件

一、强度和塑性 (1)强度:材料抵抗变形和断裂的能力
比例极限 p
弹性极限 e 屈服点 s 抗拉强度 b
(2)塑性 材料断裂前塑性变形的能力
•伸长率(延伸率) d
l1l10% 0
l
•断面收缩率ψ
AA110% 0
A
δ < 2 ~ 5% 属脆性材科
δ ≈ 5 ~ 10% 属韧性材料
δ > 10%
(1)回火的目的 回火的目的是减少内应力;稳定 组织,使工件形状、尺寸稳定;调整组织,消除脆性,以 获得工件所需要的使用性能。
(2)回火的方法及应用 1)低温回火(150℃~250℃) 回火后的硬度一般为 58~64HRC。低温回火一般用于表面要求高硬度、高耐磨 的工件,如刀具、量具、冷作模具、滚动轴承、渗碳件、 表面淬火件等。 2)中温回火(350℃~500℃) 中温回火后的硬度为 35~50HRC。中温回火一般用于要求弹性高、有足够韧性 的工件,如弹簧、弹性元件及热锻模具等。 3)高温回火(500℃~650℃)(调质) 高温回火后 的硬度一般为220~330HBS。通常将淬火加高温回火相结 合的热处理称为调质处理,调质处理广泛用于汽车、拖拉 机、机床等重要的结构零件,如连杆、螺栓、齿轮及轴类 。
(2)淬火方法及其应用 为了保证钢淬火后得到马氏体, 同时又防止产生变形和开裂,应选择合适的淬火方法。常 用淬火方法如图3-13所示,图中MS是指马氏体开始转变温 度(约为230oC)。
①单液淬火 ②双液淬火 ③分级淬火 ④等温淬火
3.钢的回火 将淬火钢重新加热到A1以下某一温度 ,保温一定时间,然后冷却到室温的热处理工艺,称为回 火。它是紧接淬火的热处理工序。
2.钢的淬火 淬火是将钢件加热到相变点Ac3或Ac1以 上30~50℃,保温一定时间,然后快速冷却,获得马氏体 (或贝氏体)组织的热处理工艺。淬火是强化钢铁零件最 重要的热处理方法。
机械工程材料(哈工大)讲义PPT课件

14
• 3、共晶相图分析
共晶转变: L →α+β 由一定成分的液相同时结晶出两Байду номын сангаас不同成分固相的转变。
相图特点:液态无限互溶、固态有限互溶或完全不溶,且发生共晶反应, 产物是两相混合物
15
3. 包晶相图分析
包晶转变:L+α→β 由一个一定成分的固 相和一定成分液相生 成另一个一定成分固 相的转变
相图特点: 液态无限互溶、固态 有限互溶
16
4. 不平衡结晶——晶内偏析 (扩散退火消除)
17 17
5.铁碳相图分析
① 铁碳合金的 基本组织与性能
a. 铁素体 b. 奥氏体 c. 渗碳体 d. 珠光体 f. 莱氏体
奥氏体
珠光体
铁素体
18
② 主要的区、线、点 a. 共晶反应 b. 共析反应
19
③ 钢铁的分界 与分类
④ 钢、铁的 凝固过程分析
24
§2 金属塑性变形
变形方式:1.滑移 2.孪生 1.滑移 :切应力导致
施密特定律: 滑移面上沿滑移方的分切应力达 到临界值c时晶体开始滑移。 c=scoscos ①滑移特点:沿密排面(滑移面)和密排
晶向(滑移方向)进行 ② 滑移系: ③滑移结果:产生滑移带并伴有晶体转动
25
④滑移的微观机制:通过滑移面上位错的运动来实现
⑤ 含碳量对室 温平衡组织的 影响
20
⑥含碳量对钢的力学性能影响
⑦含碳量对钢的工艺性能影响
a. 铸造性能 b. 锻造性能 c. 焊接性能 d. 切削加工
6.凝固与结晶理论的应用
① 控制晶粒措施 a. 增加冷速 b. 孕育处理 c. 震动、搅拌 ② 单晶制备 ③ 非晶制备
• 3、共晶相图分析
共晶转变: L →α+β 由一定成分的液相同时结晶出两Байду номын сангаас不同成分固相的转变。
相图特点:液态无限互溶、固态有限互溶或完全不溶,且发生共晶反应, 产物是两相混合物
15
3. 包晶相图分析
包晶转变:L+α→β 由一个一定成分的固 相和一定成分液相生 成另一个一定成分固 相的转变
相图特点: 液态无限互溶、固态 有限互溶
16
4. 不平衡结晶——晶内偏析 (扩散退火消除)
17 17
5.铁碳相图分析
① 铁碳合金的 基本组织与性能
a. 铁素体 b. 奥氏体 c. 渗碳体 d. 珠光体 f. 莱氏体
奥氏体
珠光体
铁素体
18
② 主要的区、线、点 a. 共晶反应 b. 共析反应
19
③ 钢铁的分界 与分类
④ 钢、铁的 凝固过程分析
24
§2 金属塑性变形
变形方式:1.滑移 2.孪生 1.滑移 :切应力导致
施密特定律: 滑移面上沿滑移方的分切应力达 到临界值c时晶体开始滑移。 c=scoscos ①滑移特点:沿密排面(滑移面)和密排
晶向(滑移方向)进行 ② 滑移系: ③滑移结果:产生滑移带并伴有晶体转动
25
④滑移的微观机制:通过滑移面上位错的运动来实现
⑤ 含碳量对室 温平衡组织的 影响
20
⑥含碳量对钢的力学性能影响
⑦含碳量对钢的工艺性能影响
a. 铸造性能 b. 锻造性能 c. 焊接性能 d. 切削加工
6.凝固与结晶理论的应用
① 控制晶粒措施 a. 增加冷速 b. 孕育处理 c. 震动、搅拌 ② 单晶制备 ③ 非晶制备
机械工程材料电子课件

03 非金属材料
高分子材料
高分子材料定义
高分子材料是由高分子化合物 (单体)聚合而成的一类材料
。
高分子材料的特性
高分子材料具有优良的绝缘性 、耐腐蚀性、质轻、强度高、 加工性能好等特性。
高分子材料的分类
高分子材料按来源分为天然高 分子材料和合成高分子材料, 按应用领域分为塑料、橡胶、 纤维等。
高分子材料的应用
金属材料的热处理
退火
退火是将金属材料加热到一定温度后保温一段时间,然后缓慢冷却至室温的一种 热处理工艺。退火的主要目的是消除内应力、提高塑性和韧性,常用于铸件和焊 接件的预先热处理。
正火
正火是将金属材料加热到一定温度后保温一段时间,然后快速冷却至室温的一种 热处理工艺。正火的主要目的是细化晶粒、提高机械性能,常用于低碳钢和部分 合金钢的热处理。
高分子材料广泛应用于航空航 天、汽车、电子、建筑等领域
。
陶瓷材料
01
02
03
04
陶瓷材料的定义
陶瓷材料是指以粘土为主要原 料,经高温烧制而成的无机非
金属材料。
陶瓷材料的特性
陶瓷材料具有高硬度、高耐磨 性、耐腐蚀、耐高温等特性。
陶瓷材料的分类
陶瓷材料按用途可分为结构陶 瓷和功能陶瓷,按组成可分为 氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷。
复合材料的应用
复合材料广泛应用于航 空航天、汽车、船舶、
体育器材等领域。
04 新材料技术
新型金属材料
总结词
具有优异性能的金属材料
详细描述
新型金属材料如钛合金、镍基合金等,具有高强度、耐腐 蚀、高温稳定性等优异性能,广泛应用于航空航天、石油 化工、医疗等领域。
总结词
具有特殊功能的金属材料
机械工程材料教学课件第3章二元合金及相图

晶格畸变几率越大,变形程度也就越大,固溶强化作用也就 越显著,在固溶强化时合金的塑性和韧性也都得到了提升。
3.1 合金及其种类
固溶体的特点:
(1)固溶体的晶格类型与溶剂元素相同,但晶格常数发生了 改变。
(2)固溶体中溶质原子越多,固溶体的溶解度越大,晶格畸 变越严重,因此固溶强化的效果也就越显著。
分和晶格结构完全不同的新固相的转变过程。 相图如图3-2所示。
3.5 合金的性能与相图的关系
3.5.1 机械性能与相图的关系
如果合金的组织为两相机械混合物, 那么其性能与合金成分呈正(或反)比例 关系,并且数值为两相性能的算术平均值
总 Q Q
HB总 HB HB HB HB
如果合金的组织为固溶体,那么随着 溶质元素含量的增加,发生固溶强化现象, 合金的强度和硬度也增大。如果是无限互 溶的合金,那么当溶质含量为50%左右时, 合金的强度和硬度最高。
(3)溶质原子溶于溶剂原子后固溶体的成分可能会有所改变, 但其变化范围不大,也就是说溶入的原子数可多可少。 3.1.2金属化合物
金属化合物:合金组元之间发生相互作用而形成的一种新的 固相物质。
金属化合物可以分为以下几种:
(1)正常价化合物 (2)电子价化合物 (3)间隙化合物
3.1 合金及其种类
金属化合物的特点:
3.3常见相图
常见的相图有匀晶相图和共晶相图2种。 3.3.1 匀晶相图
匀晶相图:组成二元合金的组元在固态和液态时均能无限互 溶的合金的相图。
相图和结晶过程分别如图3-5(a)和(b)所示。
3.3常见相图
3.3.2 共晶相图 共晶反应:一定温度下,一定成分的液相同时结晶出两个成
分和结构都不相同的新固相的转变过程。 相图和结晶过程分别如图3-7和3-8所示。
3.1 合金及其种类
固溶体的特点:
(1)固溶体的晶格类型与溶剂元素相同,但晶格常数发生了 改变。
(2)固溶体中溶质原子越多,固溶体的溶解度越大,晶格畸 变越严重,因此固溶强化的效果也就越显著。
分和晶格结构完全不同的新固相的转变过程。 相图如图3-2所示。
3.5 合金的性能与相图的关系
3.5.1 机械性能与相图的关系
如果合金的组织为两相机械混合物, 那么其性能与合金成分呈正(或反)比例 关系,并且数值为两相性能的算术平均值
总 Q Q
HB总 HB HB HB HB
如果合金的组织为固溶体,那么随着 溶质元素含量的增加,发生固溶强化现象, 合金的强度和硬度也增大。如果是无限互 溶的合金,那么当溶质含量为50%左右时, 合金的强度和硬度最高。
(3)溶质原子溶于溶剂原子后固溶体的成分可能会有所改变, 但其变化范围不大,也就是说溶入的原子数可多可少。 3.1.2金属化合物
金属化合物:合金组元之间发生相互作用而形成的一种新的 固相物质。
金属化合物可以分为以下几种:
(1)正常价化合物 (2)电子价化合物 (3)间隙化合物
3.1 合金及其种类
金属化合物的特点:
3.3常见相图
常见的相图有匀晶相图和共晶相图2种。 3.3.1 匀晶相图
匀晶相图:组成二元合金的组元在固态和液态时均能无限互 溶的合金的相图。
相图和结晶过程分别如图3-5(a)和(b)所示。
3.3常见相图
3.3.2 共晶相图 共晶反应:一定温度下,一定成分的液相同时结晶出两个成
分和结构都不相同的新固相的转变过程。 相图和结晶过程分别如图3-7和3-8所示。
8章机械系工程材料教学课件

11
结论:主要原因是半轴凸缘与杆连接的轴台阶处表面存在脱 碳层,在高的扭转疲劳剪应力作用于形成裂纹源;40Cr钢 中含有较多的大尺寸非金属夹杂物;此外,热处理工艺不当, 中频感应淬火温度偏高且回火不足,使材料的综合力学性能 变差,使表面萌生的裂纹在应力作用下迅速扩展,导致半轴 发生早期疲劳断裂。
12
8
能谱分析:因夹杂物数量多、尺寸大,用能谱仪对夹杂物成 分进行分析后发现球形夹杂物为复合氧化物,其成分与冶炼 炉渣相近。 原因:由于采用上铸法浇注时炉渣容易混于钢液中而条 状硫化物夹杂主要为硫化铁和硫化锰,是由于钢材在轧制时 发生变形所致。
力回火→粗磨→氮化→精加工→检验
19
6.典型轴类零件的选材示例 例1:机床主轴的选材与工艺路线
20
➢ 车床主轴,工作时承受应力不大。主轴大端内锥孔和锥度外 圆,经常与卡盘、顶针有相对摩擦;花键部分与齿轮有相对 滑动,轴颈处易磨损;锥孔与外圆锥面,易拉毛,故这些部 位要求有较高的硬度和耐磨性。
➢ 选用45钢制作。
26
4.齿轮类零件的常用材料 一般选用45、40Cr、40 CrNi、40MnB、35CrMo等中 碳钢或中碳合金钢锻件为毛坯。 单件或小批量生产,直径100mm以下的小齿轮可用圆钢下 料毛坯。 直径500mm以上的大型齿轮锻造比较困难,常采用铸钢件 或球墨铸铁。
27
铸造齿轮一般以辐条结构代 替锻造齿轮的辐板结构,有 时也以焊接方式生产大型齿 轮毛坯,特殊情况下选用工 程塑料,如受力不大或在无 润滑条件下工作的齿轮,可 选用尼龙、聚碳酸脂等高分 子材料来制造
8.2 零件设计中的材料选择
选材的基本原则
选材的一般步骤及注意事项
使用性能:材料在使用过程中所表现的性能。
结论:主要原因是半轴凸缘与杆连接的轴台阶处表面存在脱 碳层,在高的扭转疲劳剪应力作用于形成裂纹源;40Cr钢 中含有较多的大尺寸非金属夹杂物;此外,热处理工艺不当, 中频感应淬火温度偏高且回火不足,使材料的综合力学性能 变差,使表面萌生的裂纹在应力作用下迅速扩展,导致半轴 发生早期疲劳断裂。
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8
能谱分析:因夹杂物数量多、尺寸大,用能谱仪对夹杂物成 分进行分析后发现球形夹杂物为复合氧化物,其成分与冶炼 炉渣相近。 原因:由于采用上铸法浇注时炉渣容易混于钢液中而条 状硫化物夹杂主要为硫化铁和硫化锰,是由于钢材在轧制时 发生变形所致。
力回火→粗磨→氮化→精加工→检验
19
6.典型轴类零件的选材示例 例1:机床主轴的选材与工艺路线
20
➢ 车床主轴,工作时承受应力不大。主轴大端内锥孔和锥度外 圆,经常与卡盘、顶针有相对摩擦;花键部分与齿轮有相对 滑动,轴颈处易磨损;锥孔与外圆锥面,易拉毛,故这些部 位要求有较高的硬度和耐磨性。
➢ 选用45钢制作。
26
4.齿轮类零件的常用材料 一般选用45、40Cr、40 CrNi、40MnB、35CrMo等中 碳钢或中碳合金钢锻件为毛坯。 单件或小批量生产,直径100mm以下的小齿轮可用圆钢下 料毛坯。 直径500mm以上的大型齿轮锻造比较困难,常采用铸钢件 或球墨铸铁。
27
铸造齿轮一般以辐条结构代 替锻造齿轮的辐板结构,有 时也以焊接方式生产大型齿 轮毛坯,特殊情况下选用工 程塑料,如受力不大或在无 润滑条件下工作的齿轮,可 选用尼龙、聚碳酸脂等高分 子材料来制造
8.2 零件设计中的材料选择
选材的基本原则
选材的一般步骤及注意事项
使用性能:材料在使用过程中所表现的性能。
机械工程材料新课件

特定条件 930±10℃;保温3~8小时;缓慢冷却; 放大100×;与标准图比较。
钢的晶粒度1~4级,为本质粗晶粒, 随温度升高,晶粒迅速长大。
钢的晶粒度5~8级,为本质细晶粒, 随温度升高长大倾向不明显。
机械工程材料新
1-本质粗晶粒钢2-本质细晶粒钢
加热温度与奥氏体晶粒长大的关系
6
⑵ 奥氏体晶粒长大及其影响因素
机械工程材料新
18
②马氏体的形态
片状(针状)马氏体(M片):连续冷却温度(Ms—Mf);HRC60—65 组织形态:灰片状。C%≥1%
在电镜下,亚结构主要是孪晶,又称孪晶马氏体。 板条状马氏体(M板条):连续冷却温度(Ms—Mf);HRC35—45;
组织形态:灰板条状。C%≤0.3% 在电镜下,板条内的亚结构主要是高密度的位错,又称位错马氏体。
晶粒度—表示晶粒大小的尺度。 起始晶粒度—奥氏体刚刚形成时的晶粒度。(此时晶粒细小) 实际晶粒度—在具体的热加工条件下,得到奥氏体晶粒度。(与热
加工工艺参数有关,一般比起始晶粒度大)
1~4级为粗晶粒
国家标准GB6394-86,金属机械平工均程晶材粒料度新标准评级图
5~8级为细晶粒
5
本质晶粒度—在特定的加热条件下,奥氏体晶粒长大的倾向。
具有高的硬度和强度。 硬度主要取决于含碳量。 塑性和韧性主要取决于组织。
板条马氏体具有较高硬度、较高强度
与较好塑性和韧性相配合的良好的综合力
学性能。
针片状马氏体具有比板条马氏体更高
的硬度,但脆性较大,塑性和韧性较差。
机械工程材料新
马氏体硬度与碳含量的关系
21
3.影响C曲线位置的因素
(1)含碳量的影响
22
4、过冷奥氏体的连续冷却曲线
钢的晶粒度1~4级,为本质粗晶粒, 随温度升高,晶粒迅速长大。
钢的晶粒度5~8级,为本质细晶粒, 随温度升高长大倾向不明显。
机械工程材料新
1-本质粗晶粒钢2-本质细晶粒钢
加热温度与奥氏体晶粒长大的关系
6
⑵ 奥氏体晶粒长大及其影响因素
机械工程材料新
18
②马氏体的形态
片状(针状)马氏体(M片):连续冷却温度(Ms—Mf);HRC60—65 组织形态:灰片状。C%≥1%
在电镜下,亚结构主要是孪晶,又称孪晶马氏体。 板条状马氏体(M板条):连续冷却温度(Ms—Mf);HRC35—45;
组织形态:灰板条状。C%≤0.3% 在电镜下,板条内的亚结构主要是高密度的位错,又称位错马氏体。
晶粒度—表示晶粒大小的尺度。 起始晶粒度—奥氏体刚刚形成时的晶粒度。(此时晶粒细小) 实际晶粒度—在具体的热加工条件下,得到奥氏体晶粒度。(与热
加工工艺参数有关,一般比起始晶粒度大)
1~4级为粗晶粒
国家标准GB6394-86,金属机械平工均程晶材粒料度新标准评级图
5~8级为细晶粒
5
本质晶粒度—在特定的加热条件下,奥氏体晶粒长大的倾向。
具有高的硬度和强度。 硬度主要取决于含碳量。 塑性和韧性主要取决于组织。
板条马氏体具有较高硬度、较高强度
与较好塑性和韧性相配合的良好的综合力
学性能。
针片状马氏体具有比板条马氏体更高
的硬度,但脆性较大,塑性和韧性较差。
机械工程材料新
马氏体硬度与碳含量的关系
21
3.影响C曲线位置的因素
(1)含碳量的影响
22
4、过冷奥氏体的连续冷却曲线
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三、材料科学技术 ――现代文明的支柱之一
支撑人类文明大厦的四大支柱技术: 材料科学与技术 Байду номын сангаас物科学与技术 能源科学与技术 信息科学与技术
§1.2 工程材料的分类
一、按来源分为天然材料和人工材料 二、按化学成分、结合键的特点分为:
1、金属材料 (1)黑色金属:是指铁和以铁为基的合金材料,即钢铁材料,
1)阶段I (ope)――弹性变形阶段 p: Fp ,e: Fe (不产生永久变形的最大抗力) op段:△L∝ P 直线阶段 pe段:极微量塑性变形(0.001--0.005%)
2)阶段II (ess ')段――屈服变形 S: 屈服点 Fs
3)阶段III (s 'b)段――均匀塑性变形阶段 b: Fb 材料所能承受的最大载荷
2.洛氏硬度 120°圆锥
常用标尺有:A、B、C三种 ① HRA 硬、薄试件,如硬质合金、表面淬火层和渗碳层。 ② HRB 轻金属,未淬火钢,如有色金属和退火、正火。 ③ HRC 较硬,淬硬钢制品;如调质钢、淬火钢等。 洛氏硬度的优点:操作简便,压痕小,适用范围广。
缺点:易受材料不均匀的影响,重复性差。
表示直径为10mm的钢球在1000kgf (9.807kN )载荷作用下保持 30s 测得的布氏硬度值为120。
布氏硬度的优点:测量误差小,数据稳定。 缺点:压痕大,不能用于太薄件、成品件及比压头 还硬的材料。
适于测量退火、正火、调质钢, 铸铁及有色金属的硬度。
材料的? b与HB之间的经验关系: 对于低碳钢: ? b(MPa)≈3.6HB 对于高碳钢: ? b( MPa)≈3.4HB 对于铸铁: ? b(MPa)≈1HB或 0.6(HB-40)
山东科技大学 机械类专业基础课
机械工程材料及热处理
主编:赵 程 杨建民
机械电子工程学院 王凤芹
绪论 第一章 工程材料的力学性能 第二章 金属材料的基础知识 第三章 金属的塑性变形与再结晶 第四章 钢的热处理 第五章 金属材料 第六章 非金属材料 第七章 机械零件的失效与选材 第八章 新材料和新工艺
2. 强度:材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。 屈服强度? s:材料发生微量塑性变形时的应力值。即
在拉伸试验过程中,载荷不增加,试样仍能继续伸长时 的应力。
条件屈服强度? 0.2 :对于屈服现
象不明显的材料(高碳钢等),
s
国家标准规定以残余变形量为
0.2%时的应力值作为它的条件
屈服强度,以σ 0.2 来表示。
洛 氏 硬 度 计 洛氏硬度测试示意图
3.维氏硬度
维氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的 优点:既可测量
拉
伸
试
样
的
颈
缩
断裂后
现 象
§1.2 材料的硬度
抵抗外物压入的能力,称为硬度 ――综合性能指标。
1.布氏硬度 (淬火钢球或硬质合金球)
压头为钢球时,布氏硬度用符号HBS
表示,适用于布氏硬度值在450以下的材
料。压头为硬质合金时,用符号HBW表示,
适用于布氏硬度在650以下的材料。
硬度表示:120HBS10/1000/30
绪论
1.1 材料与人类文明 1.2 工程材料的分类 1.3 课程性质与任务
§1.1 材料与人类文明
一、材料 材料是人类用来制作各种产品的物质,是先于人类存在的,
是人类生活和生产的物质基础。
二、人类发展与材料 人类按照在使用中占主导地位的材料划分历史: 石器时代→陶器→青铜器→铁器→钢铁(资本主义大工业时期)→ 合成材料(20世纪)→复合材料( 20世纪40年代)
组织结构的材料以微观或宏观的形式组合在一起而构成的新型 材料。有树脂基、金属基和陶瓷基复合材料。
§1.3 课程性质与任务
1、性质 在机械设计过程中不可避免地要对工程 材料的选
择、应用与加工 等问题进行科学系统的分析并予以 全面正确的解决。“机械工程材料”课程是机械类专业 的一门重要的 专业基础课 。 2、任务
抗拉强度? b:材料断裂前所承受
的最大应力值。(材料抵抗外
? 0.2
力而不致断裂的极限应力值)。
?
3. 塑性: 塑性是一种在某种给定载荷下,材料产生永久变
形的材料特性。
延伸率
断面收缩率 ? =△A/Ao=(Ao-Ak)/Ao x 100%
? >? 时,无颈缩,为脆性材料表征;
? <? 时,有颈缩,为塑性材料表征。
1.1 材料的强度与塑性 1.2 材料的硬度 1.3 材料的冲击韧性 1.4 材料的疲劳强度 1.5 材料的断裂韧度
[ 重点掌握 ]
各种力学性能指标(强度, 塑性;冲击韧性;硬度HB,HRC, HV;疲劳强度,断裂韧性。)的物理意义和单位。
§1.1 材料的强度与塑性
1.拉伸试验及拉伸曲线 2.拉伸曲线所确定的力学性能指标及意义
通过本课程的学习使学生在获得工程材料一般知 识的基础上, 了解常用材料成分、组织、性能和加 工工艺之间的关系及其用途,从而使其初步具备合 理选择材料和使用材料、正确选择加工方法及安排 制定加工工艺路线的能力, 也为后继有关课程的学 习奠定必要的材料学基础。
第一章 工程材料的力学性能
[ 本章内容 ]
4)阶段IV(bK) 段――局部集中塑性变形--颈缩 铸铁、陶瓷:只有第I 阶段 中、高碳钢:没有第II 阶段
二、拉伸曲线所确定的力学性能指标及意义
1.刚度 刚度:材料在受力时,抵抗弹性变形的能力。 E=σ/ε 弹性模量 GPa, MPa 本质是:反映了材料产生弹性变形的难易程度,组织
不敏感的力学指标。
它占金属材料总量的95%以上。 (2)有色金属:是指除铁基合金之外的所有金属及其合金材 料。
2、非金属材料
(1)陶瓷材料:是指硅酸盐、金属与非金属的氧化物、氮 化物、碳化物等。 (2)高分子材料:又称聚合物材料,主要成分为碳和氢。 主要有橡胶、塑料、合成纤维和胶粘剂等。
3、复合材料 :是指把两种或两种以上具有不同性质或不同
一、静载单向静拉伸应力 ――应变曲线 1. 拉伸试样:
长试样: L0=10d0 短试样: L0=5d0
2. 拉伸机上,低碳钢缓慢加载单向静拉伸曲线:
F
0
ΔL
低碳钢拉伸曲线
脆性材料拉伸曲线
纵坐标为应力单位 MPa(MN/mm ,) 横坐标为应变 . 其中:
σ=F/S 表示材料抵抗变形和断裂的能力
3. 曲线分为四阶段: