机械制造基础第一章工程材料.ppt

机械制造基础 ;绪论;一、本课程的性质和内容;二、机械制造技术的发展及其作用;;1、金属材料的性能;第一节 强度与塑性;强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力。;3、抗拉强度;三、塑性;硬度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。工程上常用的有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。 ;优缺点 （1）试验简单、方便、迅速（2）压痕小，可测成品，薄件（3）数据不够准确，应测三点 取平均值 （4）不应测组织不均匀材料， 如铸铁。; 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。;3、疲劳强度 疲劳强度—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的应力，用 表示。;1.2金属的晶体结构与结晶;2、???格与晶胞;3、常见金属的晶格类型 ;4、金属的实际晶体结构;二、金属的结晶 ;oC;2、金属的结晶过程;三、纯铁的同素异构转变;1.3铁碳合金;二、合金的相 ;固溶强化—形成固溶体时，溶剂的晶格产生不同程度的畸变，这种畸变使塑性变形阻力增加，表现为固溶体的强度、硬度增加，这种现象称为固溶强化。;2、金属化合物 金属化合物—各组元按一定的整数比结合而成、并具有金属性质的均匀物质，属单相组织，金属化合物一般具有复杂的晶格，且和各组元的晶格不相同，其性能特征是硬而脆。 例如渗碳体Fe3C是金属化合物，硬度极高800HBS可以划玻璃，塑性韧性极低，伸长率和冲击韧性近于零。 渗碳体是强化相，其组织呈片状、球状、网状等不同形状，渗碳体的数量、形态、和分布对钢的性能影响很大。 渗碳体在一定条件下可发生分解： Fe3C→3Fe+C石墨;3、机械混合物. 机械混合物是在结晶过程中形成的两相组织，例如可以是纯金属、固溶体、或化合物的混合物，各相保持原有的晶格，混合物的性能介于各组成相之间，和各相的形状、大小、和分布有关。 铁碳合金中的机械混合物有珠光体和莱氏体。;三、铁碳合金的基本组织 ;2.奥氏体（A） 碳溶于 中的固溶体，保持面心立方晶格结构。溶解度（0.77%～2.11%），其强度和硬度略高于铁素体，塑性、韧性较好。 ;3.渗碳体（Fe3C） 铁和碳组成的金属化合物，复杂斜方晶体结构。含碳量为6.69%，其硬度很高，塑性、韧性几乎为零，脆性极大，在一定条件下分解为铁和石墨。 ; 727℃以上为高温Ld （A+ Fe 3C）727℃以下为低温Ld’（ P+ Fe 3C） 力学性能与 Fe 3C 相似，硬而脆;图1-19 铁碳合金相图; 相图上的特性线和点如下： ;6）ECF线（共晶线）。含碳量在2.11%～6.69%的铁碳合金，冷却到此线时（1148度），将发生共晶反应，同时结晶出奥氏体和渗碳体的共晶混合物莱氏体。 ;10）PSK线（共析线）。 含碳量在0.02%～6.69%的铁碳合金，冷却到此线时（7270C），将发生共析反应，从奥氏体中同时结晶出铁素体和渗碳体的共析混合物珠光体。即A1线。 ;根据含碳量的不同，铁碳合金可分为钢和铸铁两大类： 第一类 钢 含碳量小于2.11％的铁碳合金，按室温组织不同又可分为三类，以0.77％为界： *亚共析钢——含碳量＜0.77％ * 共析钢——含碳量＝0.77％ *过共析钢——含碳量＞0.77％ 第二类 铸铁 即生铁 含碳量为2.11％～6.69％的铁碳合金，安室温组织的不同，分为三类： *亚共晶铸铁——含碳量＜4.3％ * 共晶铸铁——含碳量＝4.3％ *过共晶铸铁——含碳量＞4.3％;六、 铁碳合金的组织转变 ;室温组织：F+P;室温组织：P+Fe3C（网状）;2. 白口铸铁的结晶过程;过共晶白口铁的室温组织;七、铁碳相图的应用;1.4 钢的热处理;一、热处理过程中的组织转变;2.钢在加热时的组织转变 ;3）残余渗碳体的溶解。 铁素体先消失，渗碳体继续向奥氏体溶解完； ;影响奥氏体化因素;3.钢在冷却时的组织转变 ;二、钢的热处理工艺; 退火的分类：;2）球化退火使钢中的碳化物呈球状而进行的退火。将工件加热到Ac1以上20～300C，保温，然后缓慢冷却。主要用于过共析钢，使钢中二次渗碳体和珠光体中的片状渗碳体球状化，以降低硬度提高韧性，改善切削加工性能。;3)去应力退火。为消除形变加工、锻造、焊接等以及铸件内存在的残余应力而进行的退火。铸钢件的温度为600～6500C，铸铁件为500～550，保温后在炉内缓慢冷却。组织不发生变化，只消除内应力，减少变形，稳定尺寸。 ;4）扩散退火(均匀化退火) 将