工程材料和热处理.ppt

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1、第二章第二章 工程材料和热处理工程材料和热处理第一节第一节 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 材料的选用原则材料的选用原则本章重点本章重点 常用的表面精饰有哪些？常用的表面精饰有哪些？第二章第二章 重点重点第二章第二章 结束结束第一节第一节 概述概述 结构材料：工程上要求强度、韧性、塑性、硬度、耐磨性等结构材料：工程上要求强度、韧性、塑性、硬度、耐磨性等 力学性能的材料力学性能的材料 功能材料：具有电、光、声、热、磁等功能和效应的材料功能材料：具

2、有电、光、声、热、磁等功能和效应的材料 金属材料：碳钢、铸铁、合金钢、有色金属（铝，铜，金属材料：碳钢、铸铁、合金钢、有色金属（铝，铜，）无机非金属材料：陶瓷无机非金属材料：陶瓷 有机材料：塑料、橡胶、合成纤维有机材料：塑料、橡胶、合成纤维 第二章：第一节第二章：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 一、应力极限一、应力极限 如右图，如右图，应力应力应变曲线（低碳钢）应变曲线（低碳钢）1 1、比例极限、比例极限P P 应力与应变成正比的最应力与应变成正比的最大应力大应力P P 2 2、屈服极限、屈服极限S S 应力几乎不变而应变增加应力几乎不变而应变增加屈服段的最

3、小应力屈服段的最小应力S S 3 3、强度极限、强度极限B B 材料断裂前的最大应力材料断裂前的最大应力B B第二章：第二节第二章：第二节 金属材料的力学性能金属材料的力学性能二、弹性模量二、弹性模量E E比例极限内比例极限内 弹性模量，应力与应变的比例系数弹性模量，应力与应变的比例系数 1 1、伸长率、伸长率2 2、断面收缩率、断面收缩率四、冲击韧性四、冲击韧性 缺口底部单位截面积所能承受的冲击功缺口底部单位截面积所能承受的冲击功 三、延展性三、延展性 第二章：第二节第二章：第二节 金属材料的力学性能金属材料的力学性能五、弹性能五、弹性能E Ee e和韧性能和韧性能E Et t在弹性变形范围

4、内，应变能以势能的形式储存在材料内部，在弹性变形范围内，应变能以势能的形式储存在材料内部，撤去外力又立即全部释放，这种应变能撤去外力又立即全部释放，这种应变能-弹性能弹性能E Ee e若应力超过比例极限，材料就要永久变形，应变能的若应力超过比例极限，材料就要永久变形，应变能的大部分将消耗在材料的塑性变形上，并以热的形式散放。大部分将消耗在材料的塑性变形上，并以热的形式散放。材料在断裂前吸收的能量材料在断裂前吸收的能量-韧性能韧性能E Et t第二章：第二节第二章：第二节 金属材料的力学性能金属材料的力学性能六、硬度六、硬度 材料表面在一个小体积范围内抵抗弹性变形，塑材料表面在一个小体积范围内抵

5、抗弹性变形，塑性变形或破裂的能力性变形或破裂的能力 HBS HBS布氏硬度布氏硬度 HRC HRC洛氏硬度洛氏硬度 HV HV维氏硬度维氏硬度第二章：第二节第二章：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 （一）黑色金属材料（一）黑色金属材料 普通碳素结构钢：普通碳素结构钢：Q235,Q460Q235,Q460优质碳素钢：优质碳素钢：2020，2525，4040，4545，5555合金钢：加入合金，提高综合机械性能合金钢：加入合金，提高综合机械性能 Mn Mn，CrCr，NiNi，MoMo，W W，V V，Ti Ti 铸铸 铁铁灰铸铁灰铸铁 HT2

6、0-40 HT20-40球墨铸铁球墨铸铁 QT40-10 QT40-10 第二章：第三节第二章：第三节 常用的工程材料常用的工程材料（二）有色金属材料（二）有色金属材料1 1、铜合金：耐磨、减摩、耐腐、导热、导电、自润滑性、铜合金：耐磨、减摩、耐腐、导热、导电、自润滑性 黄铜：黄铜：Zn Zn，Pb Pb（铜）（铜）青铜：青铜：Sn Sn（锡）（锡）/Al/Al，BeBe（铍），（铍），MnMn2 2、铝合金：轻，强度高，良好可塑性，耐腐蚀、铝合金：轻，强度高，良好可塑性，耐腐蚀 支架，壳体等支架，壳体等 3 3、精密合金：具有特殊物理性能（如恒弹性，定热膨胀等）、精密合金：具有特殊物理性能（

7、如恒弹性，定热膨胀等）弹性合金弹性合金仪器中的弹性元件，仪器中的弹性元件，如波纹管，簧片，游丝，膜片如波纹管，簧片，游丝，膜片定膨胀合金定膨胀合金具有一定的线膨胀系数具有一定的线膨胀系数第二章：第三节第二章：第三节 常用的工程材料常用的工程材料（三）非金属材料（三）非金属材料 1 1、工程塑料、尼龙：耐磨，坚韧，抗疲劳，吸水、工程塑料、尼龙：耐磨，坚韧，抗疲劳，吸水2 2、橡胶，、橡胶，有弹性和缓冲性能有弹性和缓冲性能 3 3、陶瓷，、陶瓷，压电陶瓷压电陶瓷绝热绝热陶瓷发动机陶瓷发动机 坚硬坚硬陶瓷合金刀具陶瓷合金刀具 第二章：第三节第二章：第三节 常用的工程材料常用的工程材料第四节第四节 钢

8、的热处理钢的热处理钢的热处理钢的热处理 通过加热、保温、冷却的操作方法，使钢通过加热、保温、冷却的操作方法，使钢的组织结构发生变化（晶粒的粗细和排列），从而改变金属的组织结构发生变化（晶粒的粗细和排列），从而改变金属性能性能一、普通热处理一、普通热处理 1 1、退火、退火加热到临界温度（钢的金相组织发生变化的温度）加热到临界温度（钢的金相组织发生变化的温度）以上以上20203030，保温，随炉缓慢冷却，消除内应力，保温，随炉缓慢冷却，消除内应力，晶粒细化，组织均匀。晶粒细化，组织均匀。2 2、正火、正火加热到临界温度加热到临界温度30305050以上，保温，空气冷却，以上，保温，空气冷却，V

9、V冷却快，组织更细，机械性能（力学性能）高于冷却快，组织更细，机械性能（力学性能）高于退火。退火。3 3、淬火、淬火加热到临界温度加热到临界温度30305050以上，保温，投入水、以上，保温，投入水、盐水、油中冷却，有内应力，强度，硬度盐水、油中冷却，有内应力，强度，硬度，韧，韧性性，脆。，脆。第二章：第四节第二章：第四节 钢的热处理钢的热处理4 4、回火、回火加热到临界温度以下的温度，保温后，空气冷加热到临界温度以下的温度，保温后，空气冷却或油冷，消除内应力。却或油冷，消除内应力。低温回火低温回火保持高硬度保持高硬度中温回火中温回火保持高弹性保持高弹性高温回火高温回火淬火淬火+高温回水高温回

10、水调质，综合性能好调质，综合性能好 二、表面热处理二、表面热处理 1 1、表面淬火、表面淬火感应加热，火焰加热，电接触加热，电解液加热感应加热，火焰加热，电接触加热，电解液加热 2 2、化学热处理、化学热处理 渗碳，氮化，碳氮共渗（氰化）渗碳，氮化，碳氮共渗（氰化）第二章：第四节第二章：第四节 钢的热处理钢的热处理第五节第五节 表面精饰表面精饰一、电镀一、电镀 1.镀铬镀铬2.镀镍镀镍适于钢、铜、铝及适于钢、铜、铝及其合金。对酸碱盐其合金。对酸碱盐均有较强的抵抗能均有较强的抵抗能力，导电性好，有力，导电性好，有磁性。磁性。适于钢、铜、铝及其合金。镀铬层的化学稳定性高，适于钢、铜、铝及其合金。镀

11、铬层的化学稳定性高，外观颜色好，受潮后不变色，有较高的硬度和耐磨性。外观颜色好，受潮后不变色，有较高的硬度和耐磨性。抛光后的反射率高。抛光后的反射率高。第二章：第五节第二章：第五节 表面精饰表面精饰3.镀镉镀镉4.镀锌镀锌适于钢、铜、铝及适于钢、铜、铝及其合金。对稀硫酸其合金。对稀硫酸和碱有较强的抵抗和碱有较强的抵抗能力，适用于海边能力，适用于海边的机械。的机械。适于钢、铜、铝及适于钢、铜、铝及其合金。对钢制零其合金。对钢制零件有保护作用，防件有保护作用，防腐能力强于镉，中腐能力强于镉，中等硬度，耐磨性低。等硬度，耐磨性低。第二章：第五节第二章：第五节 表面精饰表面精饰5.镀银镀银适于铜合金。

12、具有良好的化学稳定性和导电性，适于铜合金。具有良好的化学稳定性和导电性，反射率可以达到反射率可以达到90%以上。以上。氯气、硫化物可使镀层变黑，氯气、硫化物可使镀层变黑，不宜与橡胶接触。不宜与橡胶接触。第二章：第五节第二章：第五节 表面精饰表面精饰二、化学处理二、化学处理 2.2.铝及铝合金的阳极氧化铝及铝合金的阳极氧化1.1.黑色金属表面氧化与磷化黑色金属表面氧化与磷化 氧化膜厚度薄，不影响尺氧化膜厚度薄，不影响尺寸精度，保护能力差，适用寸精度，保护能力差，适用于仪器内部。于仪器内部。磷化膜结晶细，厚度后，磷化膜结晶细，厚度后，耐磨性强。耐磨性强。用于保护和装饰性覆盖层。用于保护和装饰性覆盖

13、层。稳定性高，耐热好，膜层厚，稳定性高，耐热好，膜层厚，耐磨性高，可作为涂漆的底耐磨性高，可作为涂漆的底层。钝化后可提高化学稳定层。钝化后可提高化学稳定性性第二章：第五节第二章：第五节 表面精饰表面精饰三、涂漆三、涂漆 3.3.铜及铜合金氧化铜及铜合金氧化氧化膜为黑色，与基体结合能力氧化膜为黑色，与基体结合能力强，耐磨性及防腐能力不强，易强，耐磨性及防腐能力不强，易变色。黄铜用氨液氧化后不易附变色。黄铜用氨液氧化后不易附着灰尘，适用于光学零件用的机着灰尘，适用于光学零件用的机械结构件。械结构件。保护、装饰、消光、绝缘保护、装饰、消光、绝缘第二章：第五节第二章：第五节 表面精饰表面精饰第六节第六节 材料的选用原则（略）材料的选用原则（略）一、使用要求一、使用要求二、工艺要求二、工艺要求三、经济性要求三、经济性要求 第二章：第六节第二章：第六节 材料的选用原则材料的选用原则 略略