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机械制造基础 绪论 材料性能 机械制造基础 主讲:李 立 职称:教授 电话: 13396888019 ( 908019 ) 15257826466 ( 666466 ) 邮箱: QQ: 364846444 ( 只接受群约请 )

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1 机械制造基础 绪论 材料性能 机械制造基础 主讲:李 立 职称:教授 电话: ( ) ( ) 邮箱: QQ: ( 只接受群约请 )

2 机械制造基础 绪论 材料性能 授课班级机电( 3+2 ) 1102 授课时间 ( 1 、 2 ) 学习目标学时 2 1. 明确本课程的学习内容,性质和地位, 2. 了解机械零件加工制造过程 3. 掌握材料的力学性能,明确指标意义 4. 明确材料的其他性能 学习内容教学过程组织与方法 1. 机械零件加工制造过程 2. 本课程的学习内容,性质和地位 3. 材料的力学性能 4. 材料的其他性能 1. 举例说明零件的加工过程 2. 强度指标 — 互动 3. 加工过程学生举例 4. 性能指标重点强调

3 机械制造基础 绪论 材料性能 绪 论 本课程主要阐述机电产品制造过程中零件及工具 选材和加工工艺的有关问题。 通常将制造机械零件、工程构件、工具等的材料 称为工程材料; 将改变原材料的尺寸、形状和性能的加工过程称 为成形。 根据制造目的不同,选用合适的原材料和加工方 法,以保证用最低成本生产出性能最优的产品。

4 机械制造基础 绪论 材料性能 机械制造基础在制造业中的地位和作用

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6 学习内容 工程材料 金属热成型 公差与测量 金属切削原理 金属切削工艺 课程性质及地位

7 机械制造基础 绪论 材料性能 金属材料的性能 金属材料的性能是指用来表征材料在给定外界 条件下的行为参量,材料的性能包括工艺性能 和使用性能两类。 ( 1 )工艺性能 —— 热处理性能、铸造性能、 锻压性能、焊接性能、切削加工性能等。 ( 2 )使用性能 —— 力学性能、物理和化学性 能等。

8 机械制造基础 绪论 材料性能 一、力学性能 力学性能 —— 材料在外力作用下所显示的抵抗 能力。它是产品设计、选材、验收、鉴定的依 据;也是加工产品实行质量控制的重要参数。 主要指标有强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强 度等。 1 、强度 强度 —— 在外力作用下抵抗永久变形和断裂的 能力。用应力来表示。主要强度指标有屈服点 和抗拉强度。

9 机械制造基础 绪论 材料性能 强度指标 ( 1 )屈服点 σ S =F s /S o ( 2 )抗拉强度 σ b =F b /S o

10 机械制造基础 绪论 材料性能

11 2 、塑性 塑性 —— 材料断裂前发生不可逆永久变形的能力。 其主要判据有断后伸长率和断面收缩率。 ( 1 )断后伸长率 δ=[(L 1 -L o )/L o ]% ( 2 )断面收缩率 ψ=[(S o -S 1 )/So]%

12 机械制造基础 绪论 材料性能

13 3 、硬度 硬度 —— 材料抵抗局部变形,特别是塑性变形、 压痕或划痕的能力。是衡量材料软硬的依据。 布氏硬度( HB ) 洛氏硬度( HR ) 维氏硬度( HV )

14 机械制造基础 绪论 材料性能 布氏硬度( HB ) 原理:采用直径为 D 淬火钢球或硬质合金球,以 规定的压力 F 压入材料的表面,保持规定的时间 后卸载,测量压痕直径 d ,并按下式

15 机械制造基础 绪论 材料性能 标准书写形式: 150HBS10/1000/30 360HBS 510HBW 特点:压痕面积大,数据稳定。 适用:组织粗大或组织部均匀的材料;不 宜测量成品或薄片金属。 应用:原材料和半成品的硬度测量。

16 机械制造基础 绪论 材料性能 洛氏硬度( HR ) 原理:用顶角 120° 的金 刚石圆锥或直径为 1.588mm 的淬火钢球作 压头,在实验压力 F( 由 初始压力 Fo 和主实验力 F 1 合成 ) 的作用下压入材 料表面,保持规定时间 后卸载,保持初始实验 力,测量残余压痕深度 即为洛氏硬度。其值用 下式计算: HR = K - e

17 机械制造基础 绪论 材料性能

18 ( 3 )维氏硬度( HV ) 压头为四棱锥,原理同布氏硬度。 维氏硬度可以测量从软到硬的各种金属材料,而且测量的硬 度值具有连续性( 10 一 HV )。维氏硬度测量压痕 小,可测量较薄的材料和渗碳、渗氮等表面硬化层。

19 机械制造基础 绪论 材料性能 各种硬度间关系: 硬度在 200 - 600HB 时, HRC = 1/10HB 硬度小于 450HB 时, HB = HV

20 机械制造基础 绪论 材料性能 4 、韧性 材料抵抗冲击破坏的能 力。 ( 1 )冲击吸收功( A k ) A ku (A kv ) = mg(h 1 - h 2 ) 冲击韧度: α ku = A ku /S

21 机械制造基础 绪论 材料性能 ( 2 )韧脆转变温度 指冲击吸收功急剧变化区所对应的温度 范围。

22 机械制造基础 绪论 材料性能 ( 3 ) A k 主要用途 A k 对材料内部组织缺陷十分敏感,且操作简便, 因而应用广泛。主要用途如下。 ①评定材料的冶金质量和热加工质量。通过断口 分析,可知是否含有气泡、夹渣、偏析等冶金缺 陷和锻造、热处理缺陷。 ②可测定韧脆转变温度。低的可用于高寒山区; 高的在冬季易出现脆性断裂

23 机械制造基础 绪论 材料性能 6 、疲劳 ( 1 )疲劳现象 疲劳断裂 —— 在交变载 荷作用下,零部件经较 长时间工作或较多次应 力循环后,发生突然断 裂现象。

24 机械制造基础 绪论 材料性能 疲劳断裂的原因 —— 在尖角、孔、槽、夹杂、刀 痕等应力集中部位产生疲劳裂纹,并不断扩展, 减少有效承载面积,当不能承受外力时,即发生 突然断裂。 实质:裂纹的产生、扩展、断裂。

25 机械制造基础 绪论 材料性能 ( 2 )疲劳极限 ( σ -1 ) 当循环应力小于某一 值后材料可经受无数 次循环而不断裂,此 应力值为 σ -1 。钢铁材 料的 σ -1 =10 的 7 次方次 下的应力。

26 机械制造基础 绪论 材料性能 ( 3 )提高疲劳极限途径 一是提高 σ b ;二是改善零件 的结构形状、降低表面粗糙 度、采取表面强化。

27 机械制造基础 绪论 材料性能 二、物理性能 材料的物理性能包括熔点、密度、导电性、导热性、 热膨胀性和磁性等。 1 、密度 密度 —— 在一定温度下单位体积物质的重量,单位 为 Kg/m³,g/cm³ 。 应用:选材;计算零件设计和估算毛坯质量。

28 机械制造基础 绪论 材料性能 2 、熔点 熔点 —— 固态转变液态的温度。 应用:高熔点金属可用于耐高温零件的制造;低 熔点金属可制造保险丝、焊接钎料等。

29 机械制造基础 绪论 材料性能 3 、电性能 电阻率 ρ—— 单位长度、面积的电阻值,单位为 Ω ● m. 电导率 σ——1/ρ 。单位为 s/m 应用:银导电性最好,铜与铝次之;高分子材料 导电性很差,一般都是绝缘体。

30 机械制造基础 绪论 材料性能 4 、热性能 热导率 用 λ 表示,单位为 W/ ( m · K )银、铜的 导热性最好,铝次之。导热性好的材料可用于制 造散热器,差的可制造保温器材。 热膨胀性 —— 材料随温度的改变发生体积的改变。 热膨胀性用线膨胀系数 α 来表示,其含义是温度 上升 1 ℃ 时单位长度材料的伸长量,单位为 1/ ℃ 一般陶瓷的热膨陶瓷热膨胀性小,金属次之,高 分子材料最大。

31 机械制造基础 绪论 材料性能 5 、磁性 铁磁性物质( Fe 、 Ni 、 Co ) 非铁磁性物质( Al 、 Cu ) 铁磁材料的磁性可用下列物理量表示: 磁导率 μ (μ=B / H )表示铁磁材料磁化曲线上某一点的磁化强 度 B 与外磁场强度 H 的比值; 磁饱和强度 B1 ,表示材料能达到的最大磁化强度; 剩磁 Br ,表示外磁场强度退为零时,材料的剩余磁化强度; 矫顽力 He 表示要使磁化强度降为零时,必须加反方向的磁场 强度 H e 。

32 机械制造基础 绪论 材料性能 三、化学性能 1 、耐腐蚀性 耐腐蚀性 —— 金属材料在常温下抵抗氧、水及其 它化学物质腐蚀破坏的能力。 腐蚀分 : 化学腐蚀和电化学腐蚀;局部腐蚀和全面 腐蚀 为避免发生突发性事故,对特殊工件要用耐腐蚀 材料制作,如酸泵、管道等。 2 、耐高温氧化性 高温抗氧化性 —— 材料具有高温抗氧化的能力。 如加热炉、锅炉等。

33 机械制造基础 绪论 材料性能 四、材料的工艺性能 1. 铸造性能 2. 锻造性能 3. 焊接性能 4. 切削性能

34 机械制造基础 绪论 材料性能 小 结小 结 1. 材料的力学性能 2. 材料的物理性能 3. 材料的化学性能 4. 材料的工艺性能 作 业 网上查找机械性能测试设备及厂家,抄 写一个设备的性能表


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