材料选用知识及食品接触材料

同类合金特点
性能
密度
和原来的金属特性差别
相近
刚度
相近
强度
可改变很多
塑性
可改变很多
硬度
可改变很多
韧性
可改变很多
熔点
降低
合金化的一般原理：
合金成份不同———微观结构（金相）不同——性能不同
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材料特性
合金和化合物的一般区别：
合金 混合物 比例可变 铁碳合金
合金和复合材料的一般区别
热锻、热轧、热拉拔、热挤压：通过加热和机械方法，使材料成型，效果类 似正火。
时效处理：包括自热时效和振动时效、人工时效处理。 自然时效：是把工件放置在露天一段时间（半年以上） 振动时效：通过振动工件处理 人工时效：也是一种热处理
冷作硬化：常温或结晶温度以下，通过机械方法，增加强度、
以上工艺原理： 通过工艺手段（一般不改变成份）——改变或改善微观结构——力学性能不同
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材料特性
改善工艺
退火 正火
淬火
用途
恢复因铸造、冷加工 而降低的材料性质
同上，比退火冷却 速度快
提高硬度和强度
应用材料
钢、有色合金
低碳钢、中碳钢、 铸钢件、锻件 中碳钢、高碳钢
强度
塑性
韧性
硬度
渗碳淬火
提高硬度和强度 渗碳钢（低碳钢）
回火 固溶处理 人工时效 冷作硬化
一般在淬火之后， 提高塑性和韧性
1，分子量或原子量大，密度是否较大？ 2，为什么铸造件、压铸件和注塑件有时的重量会差别较大？ 3，用NaCl的密度计算食盐体积，差别很大？ 4，用铝合金取代钢材，可以减轻重量？能减少尺寸？
强度/密度、刚度/密度——强度、刚度
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材料特性
导电性能
材料的导电性能——电阻率。 电阻率小——导电材料：金属、石墨、导电橡胶等 电阻率大——绝缘材料：一般的橡胶、玻璃、陶瓷、塑料等 在中间——半导体材料：工程材料上很少使用，一般用于电子元件
合金 原子级别的均一性
金属 铝合金
化合物 纯净物 比例不可变 Fe3C
复合材料 小颗粒以上级别的均一性
金属或非金属 SiC增强铝合金 尼龙+玻纤、ABS+PC
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材料特性
改善力学性能方法
热处理：通过加热、（保温）、冷却，从而改善材料力学性能。一般有退火、 正火、淬火、回火。
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如何选用材料
选用材料的例子
设计一个转轴：
首先根据经验选择45钢；
根据经验去选用材料
校核强度，发现强度不足；
根据材料特性去选用材料
不改轴尺寸，材料选用40Cr钢。 根据相似去选用材料
《 Q／UT.J01.434-2019+结构件材料选用规范.pdf.cdg》
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应力
单位：
Pa/KPa/MP
a/Gpa
高碳钢
中碳钢
低碳钢
此段斜率 为杨氏模量
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应力-应变图
应变 单位：%/‰
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材料特性
加深认识材料力学性能的问题
1：Q345钢板屈服强度约是Q235的1.5倍，而价格只稍贵一些。用是否更有经 济效益？
结构设计时除了考虑强度，还要考虑刚度，Q235和Q345的刚度基本一样。 另外从工艺角度考虑，屈服强度低意味着更容易加工。目前国内Q235比Q345 用量大很多。 2：高碳钢和低碳钢弹性模量差不多一样，为什么说高碳钢弹性好？
导电 性能
导热 性能
磁性 能
使用 环境 影响
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材料特性
力学性能
强度
刚度
弹性
塑性
韧性
硬度
脆性
……
从文字定义，只获得一些感性的认识。下面从“应力-应变图” 为大家剖析，希望能使大家获得更深一些的认识。
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材料特性
强刚弹塑韧硬脆度性性：：材材1材，料料料塑抵在产破局在性抗外生坏部某和变力塑前抵个韧形消性吸抗点性的失变收硬的低能时形的物应。力，而能压力，恢不量入值和复断。其。弹原裂表例性先的面如模尺性的屈量寸能能服（的。力强性。杨度能和氏、强模。抗度量拉、E强、刚度剪度、切等疲模有劳量关强G。）度有、关定。伸强 度大对…部于…分钢。2材，，强料硬在度（度屈一不可服般包对强表括应度示橡强以材胶度下料。），抵对，突抗于合然破橡金发坏胶化生的，、断能其热裂力邵处。氏理（硬等材度方质可法缺反对陷映刚、刚度使度的用。加环强境影、响应不力大集。中、 内应力影响）
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如何选用材料
材料特性对设计的影响
产品 外观
应用 场合
材料 特性
产品 性能
产品 成本
加工 工艺
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材料特性
材料特性
材料的特性包括力学性能、热力学性能、化学性能、电学性能、 磁学性能、光学性能·······
常涉及的材料特性知识
力学 性能
合金 化
改善 力学 性能 的工 艺
密度
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目录
如何选用材料 材料特性 钢 有色合金 塑料简介 食品接触材料知识
材料选用知识及食品接触材料
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如何选用材料
设计选用材料的几种方法
1，根据经验去选用材料； 2，根据相似去选用材料； 3，根据灵感去选用材料； 4，根据材料特性去选用材料； 5，以上两种或多种方式的结合。
珠海优特电力科技股份有限公司
前言
我们在设计过程中经常遇到一些关于材料的问题。 例如: 1，材料刚度特性到底是什么？刚度和强度有何联系？ 2，不锈钢到底是硬还是软，不锈钢是不是都没磁性？ 3，不锈钢、铝合金可不可以热处理? 4，常见的塑料有哪些，各自有什么性能？ 5，什么材料可以接触食品？ ············ 这个PPT的目的。是用浅显的讲解，给大家认识材料选 用的一些知识。
高碳钢屈服强度高。意味高碳钢可弹性变形的长度长。
3：为什么不同种类材料的硬度和强度不可以对应，但是钢的硬度和强度可以 对应。
硬度是材料的刚度、强度等的综合体现，所以硬度一样，强度可能不一样。 而钢的刚度都差不多，所以可以用硬度对应强度。
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材料特性
合金化：
在金属中加入其它元素物质，以改善金属的性能。
工艺和淬火类似， 作用相反
工艺和退火类似， 作用相反
用冷加工的方法提 高硬度和强度
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淬火后的工件
奥氏体不锈钢、 一些有色合金 奥氏体不锈钢、 一些有色合金 低碳钢、不锈钢、 有色合金
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材料特性
密度
微观上：密度=摩尔质量÷摩尔体积。对于不同的固体，摩尔体积是不 一样的。
宏观上：成型工艺影响、成型缺陷影响、密实度（颗粒状料）······