第2章机械工程常用材料及钢的热处理.ppt

《第2章机械工程常用材料及钢的热处理.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第2章机械工程常用材料及钢的热处理.ppt（105页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、谢海军谢海军2011-092011-09机械工程常用材料及钢的热处理机械工程常用材料及钢的热处理2021/9/231精密机械设计基础第一节第一节 概述概述第二节第二节 金属材料的力学性能金属材料的力学性能第三节第三节 常用的工程材料常用的工程材料第四节第四节 钢的热处理钢的热处理第五节第五节 表面精饰表面精饰第六节第六节 精密仪器材料选用原则精密仪器材料选用原则本章主要内容：本章主要内容：2021/9/232精密机械设计基础学习目的学习目的:（1 1）获得常用的金属材料、非金属材料的获得常用的金属材料、非金属材料的基本知识，了解各种机械工程材料的基本特基本知识，了解各种机械工程材料的基本特性和

2、应用范围；性和应用范围；（2 2）为以后正确设计和合理选材打下基础。）为以后正确设计和合理选材打下基础。2021/9/233精密机械设计基础机械工机械工程材料程材料金金属属材材料料非非金金属属材材料料黑色金属黑色金属钢钢有色金属有色金属铸铁铸铁合金钢合金钢无机非金属材料无机非金属材料有机有机材料材料塑料塑料橡胶橡胶陶瓷陶瓷合成纤维合成纤维铝合金铝合金铜合金铜合金其他有色合金其他有色合金 第一节第一节 概述概述机械工程材料机械工程材料2021/9/234精密机械设计基础按化学成分分类：按化学成分分类：第一节第一节 概述概述1 金属材料金属材料：综合性能好，用量最大、应用范：综合性能好，用量最大、

3、应用范围最广围最广)2 高分子材料高分子材料：质轻、：质轻、耐腐蚀，常用于化工、耐腐蚀，常用于化工、机械、航空航天等机械、航空航天等3 陶瓷材料陶瓷材料：高电强、高硬度、耐腐蚀、绝缘，：高电强、高硬度、耐腐蚀、绝缘，用于电器、化工、航空航天等等）用于电器、化工、航空航天等等）4 复合材料复合材料：轻、高的比强度、比刚度，结合：轻、高的比强度、比刚度，结合两种材料的性能优点，用于航空航天等领域两种材料的性能优点，用于航空航天等领域2021/9/235精密机械设计基础金属材料的常用性能金属材料的常用性能:材材料料常常用用性性能能使用性能使用性能工艺性能工艺性能力学性能力学性能:强度强度 塑性塑性

4、韧性等韧性等物理性能物理性能:光、热、电、磁等光、热、电、磁等化学性能化学性能:氧化、腐蚀等氧化、腐蚀等加工性能加工性能:切削、锻造等切削、锻造等 铸造性能铸造性能:适合铸造与否适合铸造与否 焊接性能焊接性能;容易焊接与否容易焊接与否 热处理性能热处理性能:可热处理强化可热处理强化 第二节第二节 金属材料的力学性能金属材料的力学性能2021/9/236精密机械设计基础1 1 物理性能：物理性能：密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、磁性等；性、磁性等；第二节第二节 金属材料的力学性能金属材料的力学性能2 化学性能：化学性能：耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性等；耐

5、腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性等；3 工艺性能：工艺性能：铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性、热处理工艺性等。性、热处理工艺性等。2021/9/237精密机械设计基础1 1）定义：金属材料的力学性能是指金属材料）定义：金属材料的力学性能是指金属材料在不同环境（温度、介质）下，承受各种外加在不同环境（温度、介质）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征。应力等）时所表现出的力学特征。2 2）指标：弹性）指标：弹性 、刚度、强度、塑性、硬度、刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧性

6、冲击韧性 、断裂韧度和疲劳强度等。、断裂韧度和疲劳强度等。第二节第二节 金属材料的力学性能金属材料的力学性能4 4 金属的力学性能：金属的力学性能：2021/9/238精密机械设计基础拉拉伸伸试试样样的的颈颈缩缩现现象象拉伸试验机拉伸试验机第二节第二节 金属材料的力学性能金属材料的力学性能2021/9/239精密机械设计基础一一 应力极限应力极限弹性阶段弹性极限p屈服阶段屈服点s强化强化阶段阶段强度极限强度极限 b b颈缩阶段低碳钢的应力低碳钢的应力应变曲线应变曲线第二节第二节 金属材料的力学性能金属材料的力学性能2021/9/2310精密机械设计基础第二节第二节 金属材料的力学性能金属材料的

7、力学性能oa段：比例弹性变形阶段；段：比例弹性变形阶段；(非比例弹性变非比例弹性变形阶段形阶段)ab段：平台或锯齿（段：平台或锯齿（s段段）：屈服阶段；）：屈服阶段；bc段：均匀塑性变形阶段，是强化阶段。段：均匀塑性变形阶段，是强化阶段。c点点：形成了：形成了“缩颈缩颈”。cd段：缩颈断裂阶段，承载下降，到段：缩颈断裂阶段，承载下降，到k点断点断裂。裂。2021/9/2311精密机械设计基础第二节第二节 金属材料的力学性能金属材料的力学性能 单位长度的伸长量。这里用试样的伸长量除单位长度的伸长量。这里用试样的伸长量除以试样的原始标距表示以试样的原始标距表示:L伸长量伸长量(mm)=L 0原始长

8、度原始长度(mm)(2)应变应变(1)应力应力：单位面积上试样承受的载荷。这里用试样承单位面积上试样承受的载荷。这里用试样承受的载荷除以试样的原始横截面积受的载荷除以试样的原始横截面积S0表示表示:F 载荷载荷(N)=(M pa)S0 原始横截面积原始横截面积(mm2)2021/9/2312精密机械设计基础bse第二节第二节 金属材料的力学性能金属材料的力学性能(3)应力应变曲线（应力应变曲线（-曲线）曲线）:以应变为横坐标，以应力为纵坐标绘制的图形。以应变为横坐标，以应力为纵坐标绘制的图形。应应力力与与应应变变曲曲线线2021/9/2313精密机械设计基础退火低碳钢退火低碳钢低、中回火钢低、

9、中回火钢淬火钢及铸铁淬火钢及铸铁中碳调质钢中碳调质钢第二节第二节 金属材料的力学性能金属材料的力学性能不不同同材材料料的的拉拉伸伸曲曲线线2021/9/2314精密机械设计基础应力应力-应变曲线应变曲线 二二 刚度刚度第二节第二节 金属材料的力学性能金属材料的力学性能弹性模量：弹性下应力与应变弹性模量：弹性下应力与应变的比值的比值,表示材料抵抗弹性变表示材料抵抗弹性变形的能力。即：形的能力。即：E=/刚度：将材料抵抗弹性变形的能力称为刚度。刚度：将材料抵抗弹性变形的能力称为刚度。E E是衡量材料刚度的性能指标；是衡量材料刚度的性能指标；材料的材料的E E越大，刚度越大；零越大，刚度越大；零件的

10、刚度主要决定于件的刚度主要决定于E E，也与，也与形状、截面等有关。形状、截面等有关。2021/9/2315精密机械设计基础强度强度:材料在载荷作用下抵抗永久变形和破坏材料在载荷作用下抵抗永久变形和破坏的能力。的能力。三三 强度强度第二节第二节 金属材料的力学性能金属材料的力学性能种类种类:1 抗拉强度抗拉强度 2 抗压强度抗压强度 3 抗弯强度抗弯强度 4 抗剪强度抗剪强度 5 抗扭强度抗扭强度2021/9/2316精密机械设计基础 F b 试样断裂前的最大载荷试样断裂前的最大载荷(N)b=(M Pa)S 0 试样原始横截面积试样原始横截面积(mm2)1 抗拉强度：抗拉强度：第二节第二节 金

11、属材料的力学性能金属材料的力学性能试样在断裂前所能承受的最试样在断裂前所能承受的最大应力；大应力；它表示材料抵抗断它表示材料抵抗断裂的能力；它是零件设计的裂的能力；它是零件设计的重要依据；也是评定金属强重要依据；也是评定金属强度的重要指标之一。度的重要指标之一。bse2021/9/2317精密机械设计基础2 屈服点与屈服强度屈服点与屈服强度 Fss=(M Pa)S0Fs试样屈服时的载荷试样屈服时的载荷(N)S0试样试样原始横截面积原始横截面积(mm2)第二节第二节 金属材料的力学性能金属材料的力学性能产生明显塑性变形的最低应力值。产生明显塑性变形的最低应力值。s2021/9/2318精密机械设

12、计基础 2 屈服强度屈服强度(塑性变形量为塑性变形量为0.2%，微量塑性，微量塑性变形变形)F0.2 0.2 =(M Pa)S 0屈服点屈服点s s、屈服强度、屈服强度0.20.2是零件设计的主要是零件设计的主要依据；也是评定金属强度的重要指标之一。依据；也是评定金属强度的重要指标之一。第二节第二节 金属材料的力学性能金属材料的力学性能F0.2 试样产生试样产生0.2%残余塑性变形时的载荷残余塑性变形时的载荷(N)S0 试样原始横截面试样原始横截面(mm2)0.22021/9/2319精密机械设计基础 S0-S 1 =100%S0 四四 塑性塑性第二节第二节 金属材料的力学性能金属材料的力学性

13、能塑性是指材料在载荷作用下产生塑性变形而塑性是指材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。不被破坏的能力。(1)断面收缩率断面收缩率:是指试样拉断处横截面积的是指试样拉断处横截面积的收缩量收缩量 S与原始横截面积与原始横截面积S0之比。之比。2021/9/2320精密机械设计基础(2)伸长率伸长率:是指试样拉断后的标距伸长量是指试样拉断后的标距伸长量 L 与原始标距与原始标距L 0之比。之比。第二节第二节 金属材料的力学性能金属材料的力学性能 l 1-l0 =100%l0 10%属塑性材料属塑性材料2021/9/2321精密机械设计基础1 布氏硬度布氏硬度HB五五 硬度硬度第二节第二节 金

14、属材料的力学性能金属材料的力学性能是指材料抵抗其他硬物体压入其表面的能力。是指材料抵抗其他硬物体压入其表面的能力。硬度是各种零件和工具必需具备的力学性能硬度是各种零件和工具必需具备的力学性能指标指标,常作为技术要求标注在零件工作图上。常作为技术要求标注在零件工作图上。常用测量硬度的方法常用测量硬度的方法:2 洛氏硬度洛氏硬度HR3 维氏硬度维氏硬度HV2021/9/2322精密机械设计基础布氏硬度计布氏硬度计 第二节第二节 金属材料的力学性能金属材料的力学性能1 布氏硬度布氏硬度(HB)2021/9/2323精密机械设计基础适用范围适用范围:450HBS;第二节第二节 金属材料的力学性能金属材

15、料的力学性能压头为硬当质合金压头为硬当质合金球时，硬度符号为球时，硬度符号为HBW。当压头为钢球时，当压头为钢球时，硬度符号为硬度符号为HBS；布氏硬度表达方式：布氏硬度表达方式：HBS、HBW2021/9/2324精密机械设计基础h1-h0洛氏硬度测试示意图洛氏硬度测试示意图洛洛氏氏硬硬度度计计10HRCHBS第二节第二节 金属材料的力学性能金属材料的力学性能2 洛氏硬度洛氏硬度(HR)2021/9/2325精密机械设计基础适用范围适用范围:测量薄板类测量薄板类;HVHBS;第二节第二节 金属材料的力学性能金属材料的力学性能3 维氏硬度维氏硬度(HV)2021/9/2326精密机械设计基础一

16、一 钢铁材料钢铁材料第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料3 铸铁铸铁1 碳素钢碳素钢2 合金钢合金钢合金钢：在碳素钢的基础上，有目的的加入合金钢：在碳素钢的基础上，有目的的加入一些合金元素一些合金元素,(如铬如铬Cr、钒、钒V、镍、镍Ni、钨、钨W)性能显著提高。性能显著提高。碳素钢：含碳量碳素钢：含碳量2.11%的铁碳合金。的铁碳合金。2021/9/2327精密机械设计基础第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料1)碳素钢分类碳素钢分类(1)按用途可以把碳钢分为按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢；工具钢和易切削结构钢；(2)按冶炼方法分为

17、按冶炼方法分为平炉钢平炉钢 转炉钢和电炉钢；转炉钢和电炉钢；(3)按脱氧方法分为为沸腾钢按脱氧方法分为为沸腾钢(F)、镇静钢、镇静钢(Z)、半镇静钢半镇静钢(b)和特殊镇静钢和特殊镇静钢(TZ)；(4)按含碳量分为低碳钢按含碳量分为低碳钢(W(WC C 0.25%),0.25%),中碳钢中碳钢(W(WC C 0.25%0.6%)0.25%0.6%)和高碳钢和高碳钢(W(WC C0.6%)0.6%)；1 碳素钢碳素钢2021/9/2328精密机械设计基础第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料(5)按磷、硫含量分为普通碳素钢按磷、硫含量分为普通碳素钢(含磷含磷 硫较硫较高高)优质碳素钢优质

18、碳素钢(含磷含磷 硫较低硫较低)和高级优质钢和高级优质钢(含磷含磷 硫更低硫更低)和特级优质钢。和特级优质钢。1)有害元素有害元素碳素钢微量元素碳素钢微量元素 P有很强的固溶强化作用有很强的固溶强化作用,低温低温 韧性差韧性差(冷脆冷脆)。S能引起钢在热加工时或高温工作开裂能引起钢在热加工时或高温工作开裂(热裂热裂)。2021/9/2329精密机械设计基础 Mn脱氧、去硫，提高钢的强度和硬度。脱氧、去硫，提高钢的强度和硬度。Si有很强的固溶强化作用有很强的固溶强化作用,能脱氧，提能脱氧，提高钢的强度、硬度和弹性，降低塑性和韧高钢的强度、硬度和弹性，降低塑性和韧性。性。2)有益元素有益元素*适当

19、增加硫、磷含量，可提高钢的切削加适当增加硫、磷含量，可提高钢的切削加工性能；工性能；*磷可增加钢在大气中的耐腐蚀性能磷可增加钢在大气中的耐腐蚀性能第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2330精密机械设计基础Q 235 A F沸腾钢沸腾钢A等级等级235 MPa屈服强度屈服强度2)碳素钢的编号及用途碳素钢的编号及用途质量等级脱氧方法第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2331精密机械设计基础两位阿拉伯数字，表示含碳量两位阿拉伯数字，表示含碳量*45-Wc=45%的优质碳素结构钢的优质碳素结构钢*较高锰质量分数的优质碳素结构钢较高锰质量分数的优质碳素

20、结构钢 45Mn-Wc=45%;WMn=0.7%1.0%第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料3)碳素结构钢碳素结构钢2021/9/2332精密机械设计基础T 12 A高级优质高级优质 Wc=12%碳素工具钢碳素工具钢4)碳素工具钢碳素工具钢第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2333精密机械设计基础ZG 200-400b 400MPas 200MPa铸钢铸钢4)铸造碳钢铸造碳钢第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2334精密机械设计基础2 合金钢合金钢1)定义定义合金钢是冶炼时人为的在钢中加入一些合金合金钢是冶炼时人为的在钢中加入一些合

21、金元素所形成的钢，这些元素包括锰、硅、镍、元素所形成的钢，这些元素包括锰、硅、镍、钼、钨、钒、钛、铌、稀土元素。钼、钨、钒、钛、铌、稀土元素。2)根据加入合金元素总量分为根据加入合金元素总量分为(1)低合金钢低合金钢(合金总量小于合金总量小于5%)(2)中合金钢中合金钢(合金总量合金总量5%10%)(3)高合金钢高合金钢(合金总量大于合金总量大于10%)第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2335精密机械设计基础1.化学成分化学成分:碳素结构钢碳素结构钢+合金元素合金元素主加合金元素主加合金元素:Mn 1.8%以内。以内。辅加合金元素辅加合金元素:V、Ti、Cu、B。2

22、.牌号牌号:Q 345 C 质量等级质量等级345 MPa屈服强度屈服强度第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料普通低合金钢成分和牌号：普通低合金钢成分和牌号：2021/9/2336精密机械设计基础Q460钢含钢含Mo、B，强强度高度高，用于石化中温，用于石化中温 高压容器高压容器。压力容压力容器器南京长江大南京长江大桥桥 Q345钢钢(16Mn)综合性能好综合性能好，用于船舶、桥梁、车辆等大用于船舶、桥梁、车辆等大 型钢结构。型钢结构。Q390钢含钢含V、Ti，强度强度 高高，用于中等压力的容器。，用于中等压力的容器。万吨远洋轮万吨远洋轮 普通低合金钢用途：普通低合金钢用途：第三节第

23、三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2337精密机械设计基础铸铁铸铁铸铁分类铸铁分类3 灰口铸铁灰口铸铁1)灰铸铁灰铸铁 碳主要以片状石墨形式出现铸铁；碳主要以片状石墨形式出现铸铁；2)可锻铸铁可锻铸铁 碳以团絮状石墨形式出现铸铁；碳以团絮状石墨形式出现铸铁；3)球墨铸铁球墨铸铁 碳以球状石墨形式出现铸铁；碳以球状石墨形式出现铸铁；4)蠕墨铸铁蠕墨铸铁 碳以蠕虫状石墨形式出现的铸铁。碳以蠕虫状石墨形式出现的铸铁。牌号：牌号：RUT4201 白口铸铁白口铸铁 2 麻口铸铁麻口铸铁 3 灰口铸铁灰口铸铁是指一系列主要由铁、碳和硅组成的合金总称。是指一系列主要由铁、碳和硅组成的合金总

24、称。工业常用铸铁：灰口铸铁工业常用铸铁：灰口铸铁 球墨铸铁球墨铸铁 可锻铸铁可锻铸铁第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2338精密机械设计基础灰口铸铁灰口铸铁灰铸铁的化学成分、组织和性能灰铸铁的化学成分、组织和性能 1)化学成分化学成分 灰铸铁的化学成分一般为：灰铸铁的化学成分一般为：wC=2.5%40%，wSi=1.0%25%，wMn=O5%1.4%，wSO.15%，wP0.3%。第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2339精密机械设计基础1)化学成分化学成分灰铸铁的化学成分一般为：灰铸铁的化学成分一般为：wC=2.5%40%，wSi=1.0

25、%25%，wMn=O5%1.4%，wSO.15%，wP0.3%。第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料灰口铸铁灰口铸铁2021/9/2340精密机械设计基础2)性能力学性能力学性能 石墨虽然降低了灰铸铁的力学性能，但却石墨虽然降低了灰铸铁的力学性能，但却使灰铸铁获得了许多钢所不及的优良性能使灰铸铁获得了许多钢所不及的优良性能 优良的性能：优良的性能：良好的铸造性能良好的铸造性能 良好的减震性良好的减震性较低的缺口敏感性较低的缺口敏感性良好的切削加工性良好的切削加工性良好的减摩性良好的减摩性良好的抗压性能良好的抗压性能第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2341精

26、密机械设计基础灰口铸铁牌号灰口铸铁牌号类类类类 别别别别牌号牌号牌号牌号用用用用 途途途途 举举举举 例例例例铁素体铁素体铁素体铁素体灰铸铁灰铸铁灰铸铁灰铸铁HTl00HTl00低载荷和不重要零件，如盖、外罩、手轮、低载荷和不重要零件，如盖、外罩、手轮、低载荷和不重要零件，如盖、外罩、手轮、低载荷和不重要零件，如盖、外罩、手轮、支架等支架等支架等支架等铁索体铁索体铁索体铁索体珠光珠光珠光珠光体灰铸铁体灰铸铁体灰铸铁体灰铸铁HT150HT150承受中等应力的零件，如底座、床身、工承受中等应力的零件，如底座、床身、工承受中等应力的零件，如底座、床身、工承受中等应力的零件，如底座、床身、工作台、阀体

27、、管路附件及一般工作条件要作台、阀体、管路附件及一般工作条件要作台、阀体、管路附件及一般工作条件要作台、阀体、管路附件及一般工作条件要求的零件求的零件求的零件求的零件珠光体珠光体珠光体珠光体灰铸铁灰铸铁灰铸铁灰铸铁HT200HT200 承受较大应力和较重要的零件，如汽缸体、承受较大应力和较重要的零件，如汽缸体、承受较大应力和较重要的零件，如汽缸体、承受较大应力和较重要的零件，如汽缸体、齿轮、机座、床身、活塞、齿轮箱、油缸齿轮、机座、床身、活塞、齿轮箱、油缸齿轮、机座、床身、活塞、齿轮箱、油缸齿轮、机座、床身、活塞、齿轮箱、油缸等等等等HT250HT250孕育铸铁孕育铸铁孕育铸铁孕育铸铁HT30

28、0HT300床身导轨，车床、冲床等受力较大的床身、床身导轨，车床、冲床等受力较大的床身、床身导轨，车床、冲床等受力较大的床身、床身导轨，车床、冲床等受力较大的床身、机座、主轴箱、卡盘、齿轮等，高压油缸、机座、主轴箱、卡盘、齿轮等，高压油缸、机座、主轴箱、卡盘、齿轮等，高压油缸、机座、主轴箱、卡盘、齿轮等，高压油缸、泵体、阀体、衬套、凸轮，大型发动机的泵体、阀体、衬套、凸轮，大型发动机的泵体、阀体、衬套、凸轮，大型发动机的泵体、阀体、衬套、凸轮，大型发动机的曲轴、汽缸体、汽缸盖等曲轴、汽缸体、汽缸盖等曲轴、汽缸体、汽缸盖等曲轴、汽缸体、汽缸盖等HT350HT350HT350HT350第三节第三节

29、 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2342精密机械设计基础1 铜铜1)性能特点性能特点2)铜的分类铜的分类工业纯铜工业纯铜 T1 T1T4T4，含铜量依，含铜量依次下降；次下降；无氧铜无氧铜 TU2 TU2二二 非铁金属非铁金属第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料密度大，导电及导热性能好，抗大气腐蚀性好，密度大，导电及导热性能好，抗大气腐蚀性好，塑性高，强度低，无磁性，无打击火花，加工塑性高，强度低，无磁性，无打击火花，加工工艺性好等。工艺性好等。2021/9/2343精密机械设计基础1 铜合金铜合金2)铜的分类铜的分类工业纯铜工业纯铜 T1 T1T4T4，含铜量依，含

30、铜量依次下降；次下降；无氧铜无氧铜 TU2 TU2二二 非铁金属非铁金属第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料密度大，导电及导热性能好，抗大气腐蚀性好，密度大，导电及导热性能好，抗大气腐蚀性好，塑性高，强度低，无磁性，无打击火花，加工塑性高，强度低，无磁性，无打击火花，加工工艺性好等。工艺性好等。定义定义:除黑色金属除黑色金属(钢、铁钢、铁)以外的所有金以外的所有金属。属。铜及铜合金铝及铝合金铜及铜合金铝及铝合金 2021/9/2344精密机械设计基础铜合金：铜合金：1)黄铜黄铜、2)青铜青铜2 铜合金铜合金1)普通黄铜普通黄铜 黄铜是铜和锌的合金，黄铜中锌含量在黄铜是铜和锌的合金，黄

31、铜中锌含量在20%40%左右。左右。黄铜具有优良的机械加工性能和良好的防黄铜具有优良的机械加工性能和良好的防腐性，可以铸造，也可以锻造。腐性，可以铸造，也可以锻造。第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2345精密机械设计基础(Z)H 90含铜量含铜量 WCu=90%黄铜黄铜铸造铸造2)黄铜的牌号黄铜的牌号第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2346精密机械设计基础3.3.铜合金的分类铜合金的分类黄铜黄铜 :Cu Zn:Cu Zn 白铜白铜 :Cu Ni:Cu Ni 青铜青铜 :除黄铜和白除黄铜和白 铜外的铜外的所有所有 铜合金。铜合金。第三节第三

32、节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2347精密机械设计基础v金奖黄铜金奖黄铜-H90v弹壳黄铜弹壳黄铜-H70(H68)v日用黄铜日用黄铜-H62(H59)法兰阀法兰阀闸阀闸阀冷凝器管冷凝器管3)常用的黄铜常用的黄铜第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2348精密机械设计基础1)定义定义2)牌号牌号H Al 59-3含铝量含铝量WAl=3%含铜量含铜量WCu=59%2 青铜青铜在黄铜中加入在黄铜中加入Al、Fe、Si、Cr、Ni、Sn、Mn 等元素所形成的合金。等元素所形成的合金。第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2349精密机

33、械设计基础Z Q Sn10 1 其它合金元其它合金元素含量为素含量为1%主加元素锡其含主加元素锡其含量为量为WSn=10%青铜青铜铸造铸造锡锡青青铜铜表表示示方方法法3)普通青铜普通青铜(锡青铜锡青铜)普通青铜普通青铜(锡青铜锡青铜)特殊青铜特殊青铜(无锡青铜无锡青铜)第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2350精密机械设计基础1.硅青铜硅青铜:QSi3 1 2.铝青铜铝青铜:QAl73.铍青铜铍青铜:QBe2;具有非常好的力学具有非常好的力学 性能。用于制造重要、精性能。用于制造重要、精 密、高温、高速下工作的密、高温、高速下工作的 零件。零件。特殊青铜特殊青铜(无锡

34、青铜无锡青铜)3)特殊青铜特殊青铜第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2351精密机械设计基础1)性能特点性能特点2)用途：用途：电线、电缆、器皿电线、电缆、器皿2 铝及铝合金铝及铝合金密度小密度小;导电及导热导电及导热 性能好性能好;抗大气腐蚀性好抗大气腐蚀性好;塑性高塑性高;强度低强度低;无磁性无磁性;无打击火花无打击火花;加工工加工工艺性好等。艺性好等。3)纯铝的牌号：纯铝的牌号：按铝的纯度来编制，如按铝的纯度来编制，如1060表示表示99.6%铝合金：铝合金：形变铝合金、铸造铝合金形变铝合金、铸造铝合金第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/

35、2352精密机械设计基础形变铝合金形变铝合金1)防锈铝合金防锈铝合金(LF)Al Mn 通过固溶强化提高铝合金的通过固溶强化提高铝合金的 强度和抗蚀性强度和抗蚀性(比纯铝好比纯铝好)。例如例如:LF21。Al Mg 通过固溶强化提高铝合金的通过固溶强化提高铝合金的 强度和抗蚀性强度和抗蚀性(比纯铝轻比纯铝轻)。例如例如:LF2、LF6等。等。第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2353精密机械设计基础飞机翼梁飞机翼梁(腹板为硬铝合金腹板为硬铝合金)飞机主起落架飞机主起落架3)超硬铝合金超硬铝合金(LC)Al Zn Mg Cu 通过通过时效强化和形成的强化相时效强化和形成

36、的强化相,使铝合金达到最高的硬度和使铝合金达到最高的硬度和强度。但耐蚀性较差。强度。但耐蚀性较差。LC4、LC9。2)硬铝合金硬铝合金(LY)Al Cu Mg 通过通过时效强化提铝合金强度时效强化提铝合金强度,但耐蚀性不高。但耐蚀性不高。LY1、LY11、LY12。第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2354精密机械设计基础压气机叶片压气机叶片4)锻铝合金锻铝合金(LD)Al Mg Si Cu 具有良好的热塑性具有良好的热塑性,通过固溶处理和人工时效通过固溶处理和人工时效 来提高铝合金的力学性能。来提高铝合金的力学性能。LD5、LD6、LD10。第三节第三节 工业常用钢

37、铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2355精密机械设计基础其他常用工程材料其他常用工程材料非金属材料非金属材料指工程材料中除金属材料以指工程材料中除金属材料以外的其他一切材料。外的其他一切材料。非金属材料的原料来源广泛，自然资源非金属材料的原料来源广泛，自然资源丰富，成形工艺简单，具有一些特殊性丰富，成形工艺简单，具有一些特殊性能，应用日益广泛，已成为机械工程材能，应用日益广泛，已成为机械工程材料中不可缺少的重要组成部分。料中不可缺少的重要组成部分。在机械工程中常用的非金属材料主要包在机械工程中常用的非金属材料主要包括括高分子材料、陶瓷材料和复合材料高分子材料、陶瓷材料和复合材料 第三节第三

38、节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2356精密机械设计基础1)塑料的组成塑料的组成 塑料是以合成树脂为主要成分，加塑料是以合成树脂为主要成分，加入一些用来改善使用性能和工艺性能的入一些用来改善使用性能和工艺性能的添加剂而制成的高分子材料。树脂的种添加剂而制成的高分子材料。树脂的种类、性能、数量决定了塑料的性能，因类、性能、数量决定了塑料的性能，因此，塑料基本上都是以树脂的名称命名此，塑料基本上都是以树脂的名称命名的，例如聚氯乙烯塑料的树脂就是聚氯的，例如聚氯乙烯塑料的树脂就是聚氯乙烯。工业中用的树脂主要是合成树脂，乙烯。工业中用的树脂主要是合成树脂，如聚乙烯、聚氯乙烯等。如聚乙

39、烯、聚氯乙烯等。1 塑料塑料第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2357精密机械设计基础2)塑料的特性塑料的特性(1)质轻、比强度高质轻、比强度高 塑料的密度为塑料的密度为0.92.2gcm3，只有钢铁的，只有钢铁的1814。泡。泡沫塑料的密度约沫塑料的密度约001gcm3。塑料的强度。塑料的强度比金属低，但比强度高。这对减轻机械产品的比金属低，但比强度高。这对减轻机械产品的重量具有重要意义。重量具有重要意义。(2)化学稳定性好化学稳定性好 塑料能耐大气、水、碱、有塑料能耐大气、水、碱、有机溶剂等的腐蚀。例如，聚四氟乙烯在沸腾的机溶剂等的腐蚀。例如，聚四氟乙烯在沸腾的“

40、王水王水”中仍很稳定。中仍很稳定。(3)优异的电绝缘性优异的电绝缘性 塑料有良好的电绝缘性，塑料有良好的电绝缘性，介质损耗小，其电绝缘性可与陶瓷、橡胶等绝介质损耗小，其电绝缘性可与陶瓷、橡胶等绝缘材料相媲美。缘材料相媲美。第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2358精密机械设计基础(4)减摩、耐磨性好减摩、耐磨性好 塑料的硬度低于金属，塑料的硬度低于金属，但多数塑料的摩擦系数小，有些塑料但多数塑料的摩擦系数小，有些塑料(如聚四如聚四氟乙烯、尼龙等氟乙烯、尼龙等)具有自润滑性。因此，塑料具有自润滑性。因此，塑料可用于制作在无润滑条件下工作的某些零件。可用于制作在无润滑条件

41、下工作的某些零件。(5)消声和吸振性好消声和吸振性好 塑料轴承和齿轮工作时塑料轴承和齿轮工作时平稳无声，大大减小了噪音污染。泡沫塑料常平稳无声，大大减小了噪音污染。泡沫塑料常被用作隔音材料。被用作隔音材料。(6)成形加工性好成形加工性好 塑料有注射、挤压、模压、塑料有注射、挤压、模压、浇塑等多种成形方法，且工艺简单，生产率高。浇塑等多种成形方法，且工艺简单，生产率高。第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2359精密机械设计基础(7)耐热性差耐热性差 多数塑料只能在多数塑料只能在100左右使左右使用，少数品种可在用，少数品种可在200左右使用；易老化左右使用；易老化(因光

42、、热、载荷、水、碱、酸、氧等的长期因光、热、载荷、水、碱、酸、氧等的长期作用，使塑料变硬、变脆、开裂等现象，称作用，使塑料变硬、变脆、开裂等现象，称老化老化)；导热性差，约为金属的；导热性差，约为金属的1500；热；热膨胀系数大，约为金属的膨胀系数大，约为金属的3至至10倍。倍。第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2360精密机械设计基础2 常用塑料常用塑料(1)热塑性塑料热塑性塑料 聚乙烯聚乙烯(PE)按生产工艺不同，分为高压聚乙烯、中压聚乙烯和低压聚乙烯。高压聚乙烯化学稳定性高，柔软性、绝缘性、透明性、耐冲击性好，宜吹塑成薄膜、软管、瓶等。低压聚乙烯质地坚硬，耐磨性

43、、耐蚀性、绝缘性好，适宜制作化工用管道、槽，电线、电缆包皮，承载小的齿轮、轴承等；又因其无毒，可制作茶杯、奶瓶、食品袋等。第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2361精密机械设计基础2 常用塑料常用塑料聚氯乙烯聚氯乙烯(PVC)分为硬质和软质两种。硬质聚氯乙烯强度分为硬质和软质两种。硬质聚氯乙烯强度较高，绝缘性和耐蚀性好，耐热性差，在较高，绝缘性和耐蚀性好，耐热性差，在1560温度范围使用，用于化工耐蚀的结温度范围使用，用于化工耐蚀的结构材料，如输油管、容器、离心泵、阀门管件构材料，如输油管、容器、离心泵、阀门管件等，用途很广。软质聚氯乙烯强度低于硬质聚等，用途很广。软

44、质聚氯乙烯强度低于硬质聚氯乙烯，伸长率大，绝缘性较好，在氯乙烯，伸长率大，绝缘性较好，在1560的温度范围使用。用于电线、电缆的绝的温度范围使用。用于电线、电缆的绝缘包皮，农用薄膜，工业包装等。因其有毒，缘包皮，农用薄膜，工业包装等。因其有毒，不能包装食品。不能包装食品。第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2362精密机械设计基础2 常用塑料常用塑料聚酰胺聚酰胺(PA)俗称尼龙或锦纶。强度、韧性、耐磨性、俗称尼龙或锦纶。强度、韧性、耐磨性、耐蚀性、吸振性、自润滑性、成形性好，摩擦耐蚀性、吸振性、自润滑性、成形性好，摩擦系数小，无毒无味，可在系数小，无毒无味，可在100以

45、下使用。蠕以下使用。蠕变值大，导热性差，吸水性高，成形收缩率大。变值大，导热性差，吸水性高，成形收缩率大。常用的有尼龙常用的有尼龙6、尼龙、尼龙66、尼龙、尼龙610、尼龙、尼龙1010等。用于制造耐磨、耐蚀的某些承载和等。用于制造耐磨、耐蚀的某些承载和传动零件，如轴承、机床导轨、齿轮、螺母及传动零件，如轴承、机床导轨、齿轮、螺母及一些小型零件。也可用于制作高压耐油密封圈，一些小型零件。也可用于制作高压耐油密封圈，或喷涂在金属表面作防腐、耐磨涂层，应用较或喷涂在金属表面作防腐、耐磨涂层，应用较广。广。第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2363精密机械设计基础 聚丙烯聚

46、丙烯(PP)密度小，是常用塑料中最轻的一种。强度密度小，是常用塑料中最轻的一种。强度、硬度、刚性、耐热性均高于低压聚乙烯，、硬度、刚性、耐热性均高于低压聚乙烯，可在可在120以下长期工作。绝缘性好，且不以下长期工作。绝缘性好，且不受湿度影响，无毒无味，但低温脆性大，不受湿度影响，无毒无味，但低温脆性大，不耐磨，易老化，用于一般机械零件，如齿轮、耐磨，易老化，用于一般机械零件，如齿轮、耐蚀件（如泵叶轮、化工管道、容器）；绝耐蚀件（如泵叶轮、化工管道、容器）；绝缘件；电视机、收音机、电扇、电机罩等壳缘件；电视机、收音机、电扇、电机罩等壳体；生活用具，医疗器械，食品和药品包装体；生活用具，医疗器械，

47、食品和药品包装等。等。2 常用塑料常用塑料第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2364精密机械设计基础 聚甲基丙烯酸甲脂聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)俗称有机玻璃俗称有机玻璃 透光性、着色性、绝缘性、耐蚀性好，在透光性、着色性、绝缘性、耐蚀性好，在自然条件下老化发展缓慢，可在自然条件下老化发展缓慢，可在60100使用。不耐磨，脆性大，易溶于有机溶剂中，使用。不耐磨，脆性大，易溶于有机溶剂中，硬度不高，表面易擦伤。用于航空、仪器、仪硬度不高，表面易擦伤。用于航空、仪器、仪表、汽车中的透明件和装饰件，如飞机窗、灯表、汽车中的透明件和装饰件，如飞机窗、灯罩、电视和雷达屏幕，油标

48、、油杯、设备标牌罩、电视和雷达屏幕，油标、油杯、设备标牌等。等。2 常用塑料常用塑料第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2365精密机械设计基础ABS塑料塑料 是丙烯腈是丙烯腈(A)、丁二烯、丁二烯(B)、苯乙烯、苯乙烯(S)的三元共聚物。综合力学性能好，尺寸稳定的三元共聚物。综合力学性能好，尺寸稳定性、绝缘性、耐水和耐油性、耐磨性好，长性、绝缘性、耐水和耐油性、耐磨性好，长期使用易起层。用于制造齿轮，叶轮，轴承，期使用易起层。用于制造齿轮，叶轮，轴承，把手，管道，贮槽内衬，仪表盘，轿车车身，把手，管道，贮槽内衬，仪表盘，轿车车身，汽车挡泥板，电话机、电视机、电机、仪表

49、汽车挡泥板，电话机、电视机、电机、仪表的壳体，应用较广。的壳体，应用较广。2 常用塑料常用塑料第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2366精密机械设计基础2 橡胶橡胶1)橡胶的组成与性能橡胶的组成与性能 橡胶是以生胶为主要原料，加入适量配合剂橡胶是以生胶为主要原料，加入适量配合剂而制成的高分子材料。而制成的高分子材料。橡胶具有弹性大（最高伸长率可达橡胶具有弹性大（最高伸长率可达8001000，外力去除后能迅速恢复原状），吸振，外力去除后能迅速恢复原状），吸振能力强，耐磨性、隔声性、绝缘性好，可积储能力强，耐磨性、隔声性、绝缘性好，可积储能量，有能量，有定的耐蚀性和足够的

50、强度等有点，定的耐蚀性和足够的强度等有点，其主要缺点是易老化。其主要缺点是易老化。第三节第三节 工业常用钢铁材料工业常用钢铁材料2021/9/2367精密机械设计基础种类种类种类种类名称名称名称名称（代号）（代号）（代号）（代号）回回回回弹弹弹弹性性性性耐耐耐耐磨磨磨磨性性性性耐耐耐耐碱碱碱碱性性性性耐耐耐耐酸酸酸酸性性性性耐耐耐耐油油油油性性性性耐耐耐耐老老老老化化化化用用用用 途途途途 举举举举 例例例例通通通通用用用用橡橡橡橡胶胶胶胶天然橡胶天然橡胶天然橡胶天然橡胶（NRNRNRNR）好好好好中中中中好好好好差差差差差差差差轮胎、胶带、胶管轮胎、胶带、胶管轮胎、胶带、胶管轮胎、胶带、胶管