(精品)工程材料及加工绪论.ppt

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1、工程材料及加工工艺主讲：杨建民绪 论一、机械零件的基本加工工艺方法 我们在日常生活和生产中使用的物品和设备大多都是由机械制造的方法生产的。首先我们介绍机械制造的一般过程。一1.机械制造的一般过程切削加工 原材料（锭料、轧材）凝固成形塑性成形焊接成形毛坯切削加工零件热处理热处理切削加工凝固成形塑性成形焊接成形零件装配机器2.常用的金属工艺及分类凝固成形：铸 造塑性成形：压力加工 焊接成形热处理热加工切削加工冷加工通常是先用铸造、压力加工和焊接等方法制成毛坯，在进行切削加工得到所需零件。热处理用来改善零件的某些性能。铸造、压力加工和焊接有时也可以生产出零件。3.机械制造工艺的发展趋势1）生产的工艺

2、基础的变化，由人直接参加生产劳动变为主要负责控制生产。2）生产工艺专业化。3）机械加工技术柔性化。随着科学技术和生产力的不断发展，金属工艺学的内容构成也有所发展。应当指出，本课程的发展必然是有关学科的相互渗透和综合，而不是兼收并蓄、包罗万象、内容越来越庞杂。它仍属工艺学范畴。二、本课程的性质和任务金属工艺学是关于制造金属零件工艺方法的综合性技术基础课技术基础课；主要内容：各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系；金属零件的加工工艺过程和结构工艺性；常用金属材料性能对加工工艺的影响；工艺方法的综合比较等。本课程的任务初步了解工程材料的分类、特点，具备初步合理选材的能力；初步掌握各

3、种加工工艺的特点和适用范围及在零件加工过程的地位；三、本课程的学习方法工程材料及加工工艺是机械类和近机类各专业必修的技术基础。工程材料及加工工艺是实践性很强的技术基础课，它有利于对学生进行技能训练，有利于培养学生具有更高的实际能力和开拓精神。第一篇 金属材料导论工程材料可分为金属材料和非金属材料；现代机械设备中主要由金属材料制成，占80%90%。原因：金属材料具有良好的使用性能和工艺性能，而且价格低廉；机械制造中使用的金属材料是以合金为主，合金：使两种或两种以上金属与金属或金属与非金属元素，经过熔炼或烧结而成的具有金属特性的固体材料。如：碳钢、合金钢、黄铜等。本篇的主要目的：初步掌握金属材料的

4、基础知识：金属材料的主要性能；金属材料的成分、组织、性能之间的关系。了解热处理工艺及常用金属材料的类别、牌号等。能够依据零件的技术要求合理选材。为学习本课程中铸造压力加工和焊接等加工工艺奠定必要的基础。第一章 金属材料的主要性能第一节 金属材料的力学性能金属材料的力学性能又称机械性能，是材料在力的作用下所表现出来的性能。力学性能对金属材料的使用性能和工艺性能影响很大。金属材料的力学性能包括：强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等。一、强度与塑性金属材料的强度和塑性是通过拉伸试验测定出来的。下面介绍一下拉伸试验：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拉伸过程：(1)(1)应力应力：

5、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S S 0表示:F F 载荷载荷(N)(N)=(M pa)(M pa)S S 0 原始横截面积原始横截面积(mm(mm2 2)(2)(2)应变应变：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:l伸长量(mm)(mm)=l 0原始长度原始长度(mm)(mm)(3)(3)应力应变曲线应力应变曲线（-曲线曲线）:形状和拉伸曲线相同，坐标的含义不同。不同材料的拉伸曲线不同材料的拉伸曲线退火低碳钢低、中回火钢淬火钢及铸铁中碳调质钢1.强度强度是金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的性能。工程上常用屈服强度和抗拉强度。

6、屈服强度 s Fs s=(M Pa)S0试样屈服时的载荷试样屈服时的载荷(N)(N)试样试样原始横截面积原始横截面积(mm(mm2 2)抗拉强度 b机械零件或构件工作时，通常是不允许发生塑性变形，更不允许发生断裂。屈服强度和抗拉强度是机械零件设计的重要依据。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)2.塑 性塑性：是指材料在外力的作用下显现出的塑性变形的能力，通常用伸长率和断面收缩率来表示。=(l1-l0/l0)*100%=(A0-A1)/A0*100%和值愈大，材料的塑性愈好。二、硬度硬度：材料抵抗其他物体压入其表

7、面的能力。硬度是材料的重要的综合力学性能指标。金属材料的硬度一般在硬度试验机上测定，常用的有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。合金的种类、形状、薄厚、大小及硬度不同使用不同的测试方法1.布氏硬度（HB）压头：直径为10mm、5mm、2.5mm的淬火钢球。载荷：30000N、7500N、1870N。适用范围：常用于HB值小于450的金属材料，例如较软的钢、灰铸铁、非铁合金等。布氏硬度计2.洛氏硬度（HR）h1-h0洛氏硬度测试示意图洛氏硬度测试示意图洛氏硬度计洛氏硬度计压头：1200金刚石圆锥体（或1.588mm的淬火钢球。载荷：600N(HRA)、1000N(HRB)、1500N(HRC)。适用范

8、围：HRA：1200金刚石圆锥体，硬质合金、表面淬火钢。HRB：1.588mm的淬火钢球，退火钢、非铁合金。HRC：1200金刚石圆锥体，一般淬火钢件。最常用最常用两种方法的特点布什硬度：硬度值比较稳定，重复性好，准确性比洛氏硬度法高。但测量费时，且压痕较大，不适于成品检验。也不适于薄壁件。洛氏硬度：测试简单，迅速，压痕小，可用于成品检验。但测得的硬度值重复性较差，特别是对存在成分偏析或组织不均匀的合金更明显，为此，一般同一零件至少要在不同部位测试三次以上。维氏硬度维氏硬度 HV硬度实验设备简单，测试迅速，不损坏被测产品。硬度和强度建有一定的换算关系，因此，在零件图的技术条件中，通常标注出硬度

9、要求。标注要求：布什硬度50个HB范围内，例如：180220HB；洛氏硬度在5个HRC范围内，例如：5862HRC。三、韧性材料的韧性是指材料在断裂前的塑性变形过程中吸收能量的能力；它是材料塑性和强度的表现。材料的韧性与脆性使两个意义上完全相反的概念，根据材料的断裂形式可分为韧性断裂和脆性断裂。韧性的常用指标成为冲击韧度aK.冲击韧度通常用摆锤式冲击试验机测定。AK a k=(J/cm)S0试样冲断时所消耗的试样冲断时所消耗的冲击功冲击功A kA k为为:A k=m g H m g h(J)冲击韧性值冲击韧性值a a k k 就是试样缺口处单位就是试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击功。截面积上所消耗的冲击功。影响冲击值的因素：试样的形状、表面粗糙度、材料的组织及试验的温度等。应用时要注意：大能量下的一次冲击破坏与小能量多次重复冲击破坏的区别。冲击试验是检验冶炼、热加工、热处理等工艺质量的有效方法。四、疲劳强度力的大小和方向都随时间呈周期性的循环变化的应力称为交变应力。材料在交变应力作用下发生的断裂成为疲劳断裂。第二节 金属材料的物理、化学及工艺性能一、物理性能主要包括：密度、熔点、热膨胀性、导热性导电性和磁性等。二、化学性能耐蚀性、抗氧化性。三、工艺性能铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能和切削加工性能材料成分、组织成分、组织和性能性能的关系材料性能的矛盾性