机械制造基础课件第一章_PPT资料.ppt

1、（3 3）熟悉机械制造全过程，并了解现代机械制造技术。）熟悉机械制造全过程，并了解现代机械制造技术。2 2、学习方法、学习方法 鸡鸡西西大大学学理理工工系系机机械械教教研研室室1 1、金属材料的性能、金属材料的性能使用性能：使用性能：指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性能、物理性能和化学性能。能、物理性能和化学性能。工艺性能：指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加工和热处理的性能。工和热处理的性能。2 2、金属材料力学性能、金属材料力学性能包括包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能

2、、切削加工铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削加工性能和热处理工艺性能性能和热处理工艺性能等。等。指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有强度、强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。第一章第一章 工程材料工程材料1.1金属材料的力学性能金属材料的力学性能 鸡鸡西西大大学学理理工工系系机机械械教教研研室室第一节 强度与塑性一、材料的拉伸曲线一、材料的拉伸曲线1 1、oeoe段：弹性变形阶段段：弹性变形阶段2、es段：塑性变形阶段段：塑性变形阶段3 3、S S点：点：屈服点屈服点4 4、b b点：出现缩颈现象，出现缩颈

3、现象，拉伸力达到最大值，拉伸力达到最大值，试样即将断裂。试样即将断裂。鸡鸡西西大大学学理理工工系系机机械械教教研研室室强度指材料抵抗强度指材料抵抗塑性变形塑性变形和和断裂断裂的能力。的能力。二、强度二、强度2 2、屈服强度、屈服强度 s 材料产生屈服现象时的最小应力材料产生屈服现象时的最小应力F s：试样屈服时所承受的拉伸力试样屈服时所承受的拉伸力 A 0：试样原始横截面积：试样原始横截面积1、弹性极限、弹性极限F e：试样产生弹性变形所承受的最大拉伸力试样产生弹性变形所承受的最大拉伸力A 0：试样原始横截面积e=Fe/A 0 e金属材料产生完全弹性变形时所能承受的最大应力值金属材料产生完全弹

4、性变形时所能承受的最大应力值 鸡鸡西西大大学学理理工工系系机机械械教教研研室室3 3、抗拉强度、抗拉强度指试样拉断前所承受的最大拉应力。指试样拉断前所承受的最大拉应力。试样在拉断前所承受的最大载荷试样在拉断前所承受的最大载荷试样在拉断前所承受的最大载荷试样在拉断前所承受的最大载荷b试样原始截面积试样原始截面积试样原始截面积试样原始截面积条条件件屈屈服服极极限限：有有些些塑塑性性较较低低的的材材料料没没有有明明显显的的屈屈服服点点，难难于于确确定定产产生生塑塑性性变变形形的的最最小小应应力力。故故规规定定当当试试样样产产生生0.2%0.2%的的塑塑性性变变形形时时所所对对应应的的应应力力作作为为

5、材材料料开开始始产产生生明明显显塑塑性变形时的屈服强度，称为条件屈服极限性变形时的屈服强度，称为条件屈服极限 。零件设计时对塑性材料采用零件设计时对塑性材料采用屈服强度屈服强度；脆性材料采用脆性材料采用抗拉强度抗拉强度。鸡鸡西西大大学学理理工工系系机机械械教教研研室室三、塑性三、塑性塑性是材料在静载荷作用下产生塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形塑性变形而而不破坏不破坏的能力。评定指标是评定指标是伸长率伸长率和和断面收缩率断面收缩率。1 1、伸长率、伸长率指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。=（L=（L1 1-L）/L x 100%-L）

6、/L x 100%2 2、断面收缩率、断面收缩率指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。=（A=（A0 0-A-A1 1）/A）/A0 0 x 100%x 100%鸡鸡西西大大学学理理工工系系机机械械教教研研室室硬度硬度指金属材料抵抗外物压入其表面的能力，也是衡量金指金属材料抵抗外物压入其表面的能力，也是衡量金属材料软硬程度的一种力学性能指标。工程上常用的有属材料软硬程度的一种力学性能指标。工程上常用的有布布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。1 1、硬度、硬度*用钢球为压头：用钢球为压头：H

7、BS,HBS,常用范围常用范围常用范围常用范围HBSHBS450450 优缺点优缺点（1）测量值较准确，重复性好，可测测量值较准确，重复性好，可测 组织不均匀材料（铸铁）组织不均匀材料（铸铁）（2）可测的硬度值不高可测的硬度值不高（3）不测试成品与薄件不测试成品与薄件（4）测量费时，效率低测量费时，效率低*用硬质合金为压头：用硬质合金为压头：HBW HBW表示，较少用。表示，较少用。第二节 硬度与韧性 鸡鸡西西大大学学理理工工系系机机械械教教研研室室优缺点优缺点（1）试验简单、方便、迅速试验简单、方便、迅速（2）压痕小，可测成品，薄件压痕小，可测成品，薄件（3）数据不够准确，应测三点数据不够准

8、确，应测三点 取平均值取平均值（4）不应测组织不均匀材料，不应测组织不均匀材料，如铸铁。如铸铁。鸡鸡西西大大学学理理工工系系机机械械教教研研室室 指金属材料抵抗冲击负荷的能力，可用摆锤冲击试验指金属材料抵抗冲击负荷的能力，可用摆锤冲击试验机来测定金属材料的冲击值。冲击韧度值可用下式计算。机来测定金属材料的冲击值。2 2、冲击韧度、冲击韧度摆锤冲击试样试样底座h1指针图1-6 冲击试验原理冲击韧度（冲击韧度（J/cm2）冲击吸收功（冲击吸收功（J）；）；摆锤重量（摆锤重量（N）；摆锤抬升高度（摆锤抬升高度（m）；摆锤冲击后的高度（摆锤冲击后的高度（m）；试样缺口底部处横截面积（试样缺口底部处横截

9、面积（cm2）。）。鸡鸡西西大大学学理理工工系系机机械械教教研研室室3 3、疲劳强度、疲劳强度疲劳强度疲劳强度机械零件在周期性或非周期性动载机械零件在周期性或非周期性动载荷（称为疲劳载荷）的作用下工作发生断裂时荷（称为疲劳载荷）的作用下工作发生断裂时的应力，用的应力，用 表示。表示。鸡鸡西西大大学学理理工工系系机机械械教教研研室室1.2金属的晶体结构与结晶金属的晶体结构与结晶一、金属的晶体结构一、金属的晶体结构 1 1）晶晶体体。其其内内部部原原子子在在空空间间作作有有规规则则的的排排列列，如如食食盐盐、金刚石等；纯金属及合金均属于晶体。金刚石等；2 2）非非晶晶体体。其其内内部部原原子子杂杂

10、乱乱无无章章地地不不规规则则的的堆堆积积，如如玻玻璃、沥青等。璃、沥青等。晶体的特点是：原子在三维空间呈有规则的周期性重复排列。具有一定的熔点，如铁的熔点为具有一定的熔点，如铁的熔点为15381538，铜的熔点为，铜的熔点为10831083。晶体的性能随着原子的排列方位而改变，即单晶体具有各向异性。1 1、晶体与非晶体、晶体与非晶体非晶体的特点是：非晶体的特点是：原子在三维空间呈不规则的排列。没有固定熔点，随着温度的升高将逐渐变软，最终变为有明没有固定熔点，随着温度的升高将逐渐变软，最终变为有明显流动性的液体。如塑料、玻璃、沥青显流动性的液体。如塑料、玻璃、沥青 等。各个方向上的原子聚集密集大

11、致相同，即具有各向同性。鸡鸡西西大大学学理理工工系系机机械械教教研研室室2 2、晶格与晶胞、晶格与晶胞1 1）晶晶格格。把把晶晶体体内内的的每每一一个个原原子子看看成成一一个个小小球球，把把这这些些小小球球用用线线条条连连接接起起来来，形形成成一一个个空空间间格格架架，这这种种空空间间格格架架叫晶格。叫晶格。2 2）晶胞。）晶胞。晶格的最小几何组成单元。鸡鸡西西大大学学理理工工系系机机械械教教研研室室3 3、常见金属的晶格类型、常见金属的晶格类型 鸡鸡西西大大学学理理工工系系机机械械教教研研室室4、金属的实际晶体结构、金属的实际晶体结构 单晶体与多晶体单晶体与多晶体单晶体即原子排列得非常整齐，

12、晶格位向完全一致，且无任何单晶体即原子排列得非常整齐，晶格位向完全一致，且无任何缺陷存在。缺陷存在。多晶体即由许多位向不同的晶体组成，且其内部还存在着多种多晶体即由许多位向不同的晶体组成，且其内部还存在着多种晶体缺陷。晶体缺陷。金属的晶体缺陷金属的晶体缺陷 、点缺陷、点缺陷 、线缺陷缺陷、面缺陷、面缺陷 鸡鸡西西大大学学理理工工系系机机械械教教研研室室二、金属的结晶二、金属的结晶 CT 0 L ab S0a：结晶开始点结晶开始点 b：结晶终了点：结晶终了点纯金属的冷却曲线（理想状态）纯金属的冷却曲线（理想状态）C LT0T1S0T0T0：理论结晶温度：理论结晶温度T1T1：实际结晶温度：实际结

13、晶温度 T=TT=T0 0-T-T1 1（过冷度）（过冷度）纯金属的冷却曲线（实际）纯金属的冷却曲线（实际）1 1、纯金属的结晶、纯金属的结晶 鸡鸡西西大大学学理理工工系系机机械械教教研研室室Ca bLsL+s0a a：结晶开始点：结晶开始点 b b：结晶终了点 合金的结晶是在一个合金的结晶是在一个温度范围内完成。温度范围内完成。合金的冷却曲线合金的冷却曲线 鸡鸡西西大大学学理理工工系系机机械械教教研研室室2 2、金属的结晶过程、金属的结晶过程 原子团原子团 形核形核 晶核长大晶核长大 小晶粒小晶粒 晶粒（外形不规则的小晶体）晶粒（外形不规则的小晶体）增加过冷度增加过冷度 进行变质处理进行变质处理 附加振动附加振动3 3、细化晶粒的方法、