机械工程材料基本知识.docx

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1、机械工程材料基本知识机械工程材料基本知识1.1金属材料的力学性能任何机械零件或工具，在使用经过中，往往要遭到各种形式外力的作用。如起重机上的钢索，遭到悬吊物拉力的作用；柴油机上的连杆，在传递动力时，不仅遭到拉力的作用，而且还遭到冲击力的作用；轴类零件要遭到弯矩、扭力的作用等等。这就要求金属材料必须具有一种承受机械荷而不超过许可变形或不毁坏的能力。这种能力就是材料的力学性能。金属表现来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料材料在外力作用下表现出力学性能的指标。1.1.1强度强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。强度指标一般用单位面积所承受的载荷即力表示，符号为

2、c,单位为MPa工程中常用的强度指标有屈从强度和抗拉强度。屈从强度是指金属材料在外力作用下，产生屈从现象时的应力，或开场出现塑性变形时的最低应力值，用表示。抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下，被拉断前所能承受的最大应力值，用c表示。对于大多数机械零件，工作时不允许产生塑性变形，所以屈从强度是零件强度设计的根据；对于因断裂而失效的零件，而用抗拉强度作为其强度设计的根据。1.1.2塑性塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率。伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率，用符号S表示。断面收缩率指试样拉断后，断面缩小的面积与原来截面积之比

3、，用表示。伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件，也是保证机械零件工作安全，不发生忽然脆断的必要条件。1.1.3硬度硬度是指材料外表抵抗比它更硬的物体压入的能力。硬度的测试方法很多，生产中常用的硬度测试方法有布氏硬度测试法和洛氏硬度试验方法两种。一布氏硬度试验法布氏硬度试验法是用一直径为D的淬火钢球或硬质合金球作为压头，在载荷P的作用下压入被测试金属外表，保持一定时间后卸载，测量金属外表构成的压痕直径d,以压痕的单位面积所承受的平均压力作为被测金属的布氏硬度值。布氏硬度指标有HBS和HBW，前者所用压头为淬火钢球，适用于布氏硬度值低于45

4、0的金属材料，如退火钢、正火钢、调质钢及铸铁、有色金属等；后者压头为硬质合金，适用于布氏硬度值为450650的金属材料，如淬火钢等。布氏硬度测试法，因压痕较大，故不宜测试成品件或薄片金属的硬度。二洛氏硬度试验法洛氏硬度试验法是用一锥顶角为120。的金刚石圆锥体或直径为1.558mm1/16英寸的淬火钢球为压头，以一不定的载荷压入被测试金属材料外表，根据压痕深度可直接在洛氏硬度计的指示盘上读出硬度值。常用的洛氏硬度指标有HRAHRB和HRC三种。采用120金刚石圆锥体为压头，施加压为600N时，用HRA表示。其测量范围为60?85,适于测量合金、外表硬化钢及较薄零件。采用1.588mm淬火钢球为

5、压头，施加压力为1000N时，用HRC表示，其测量硬度值范围为25?100,适于测量有色金属、退火和正火钢及锻铁等。采用120金刚石圆锥体为压头，施加压力为1500N时，用HRC表示，其测量硬度值范围为20?67,适于测量淬火钢、调质钢等。洛氏硬度测试，操作迅速、简便，且压痕小不损伤工件外表，故适于成品检验。硬度是材料的重要力学性能指标。一般材料的硬度越高，其耐磨性越好。材料的强度越高，塑性变形抗力越大，硬度值也越高。1.1.4冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷的能力称为冲击韧性，用ak表示，单位为J/cm2。冲击韧性常用一次摆锤冲击弯曲试验测定，即把被测材料做成标准冲击试样，用摆锤一次冲断，测出冲

6、断试样所消耗的冲击A，然后用试样缺口处单位截面积F上所消耗的冲击功ak表示冲击韧性。ak值越大，则材料的韧性就越好。ak值低的材料叫做脆性材料，ak值高的材料叫韧性材料。很多零件，如齿轮、连杆等，工作时遭到很大的冲击载荷，因而要用ak值高的材料制造。铸铁的ak值很低，灰口铸铁ak值近于零，不能用来制造承受冲击载荷的零件。1.2常用金属材料金属材料来源丰富，并具有优良的使用性能和加工性能，是机械工程中应用最普遍的材料，常用以制造机械设备、工具、模具，并广泛应用于工程构造中。金属材料大致可分为黑色金属两大类。黑色金属通常指钢和铸铁；有色金属是指黑色以外的金属及其合金，如铜合金、铝及铝合金等。1.2

7、.1钢钢分为碳素钢简称碳钢和合金两大类。碳钢是指含碳量小于2.11%并含有少量硅、锰、硫、磷杂质的铁碳合金。工业用碳钢的含碳量一般为0.05%?1.35%。为了提高钢的力学性能、工艺性能或某些特殊性能如耐腐蚀性、耐热性、耐磨性等，冶炼中有目的地参加一些合金元素如MnSi、Cr、Ni、MoWV、Ti等，这种钢称为合金钢。一碳钢1?碳钢的分类碳钢的分类方法有多种，常见的有下面三种。1按钢的含碳量多少分类分为三类：低碳钢，含碳量0.25%;中碳钢，含碳量为0.25%?0.60%;高碳钢，含碳量060%。2按钢的质量即按钢含有害元素S、P的多少分类分为三类：普通碳素钢，钢中S、P含量分别0.055%和

8、0.045%;优质碳素钢，钢中SP含量均0.040%;高级碳素钢，钢中SP含量分别0.030%和0.035%。3按钢的用处分类分为两类：碳素构造钢，主要用于制造各种工程构件和机械零件；碳素工具钢，主要用于制造各种工具、量具和模具等。2.碳钢牌号的表示方法 (1)碳素构造钢碳素构造钢的牌号由屈从点屈字汉语拼音第一个字母Q屈从点数值、质量等级符号(A、B、C、D)及脱氧方法符号(F、b、Z)等四部分按顺序组成。其中质量等级按A、B、C、D顺序依次增高，F代表沸腾钢，b代表镇静钢，Z代表镇静钢等。如Q235-AF表示屈从强度为235Mpa的A级沸腾碳素构造钢。(2)优质碳素构造钢优质碳素构造钢的牌号

9、用两位数字表示。这两位数字代表钢中的平均含碳量的万分之几。例如45钢，表示平均含碳量为0.45%的优质碳素构造钢。08钢，表示平均含碳量为0.08%的优质碳素构造钢。(3)碳素工具钢碳素工具钢的牌号是用碳字汉语拼音字头T和数字表示。其数字表示钢的平均含碳量的千分之几。若为高级优质，则在数字后面加A例如，T12钢，表示平均含碳量为1.2%的碳素工具钢。T8钢，表示平均含碳量为0.8%的碳素工具钢。T12A表示平均含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢。3.碳钢的用处举例Q195Q215用于铆钉、开口销等及冲压零件和焊接构件。Q235Q255用于螺栓、螺母、拉杆、连杆及建筑、桥梁构造件。Q275用于

10、强度较高转轴、心轴、齿轮等。Q345用于船舶、桥梁、车辆、大型钢构造。08钢，含碳量低，塑性好，主要用于制造冷冲压零件。10、20钢，常用于制造冲压件和焊接件。也常用于制造渗碳件。35、40、45、50钢属中碳钢，经热处理后可获得良好的综合力学性能，主要用制造齿轮、套筒、轴类零件等。这几种钢在机械制造中应用非常广泛。T7、T8钢，用于制造具有较高韧性的工具，如冲头、凿子等。T9、T10、T11钢，用作要求中等韧性、高硬度的刃具，如钻头、丝锥、锯条等。T12、T13钢，用于要求更高硬度、高耐磨性的锉刀、拉丝模具等。(二)合金钢合金钢的分类方法有多种，常见的有下面两种。(1)按用处分类分为三类：合金构造钢，用于制造各种性能要求更高的机械零件和工程构件；合金构造钢，用于制造各种性能要求更高的刃具、量具和模具；特殊性能钢，具有特殊物理和化学性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。2铵合金元素总含量多少分类分为三类：此页面能否是列表页或首页？未找到适宜正文内容。