第一章機(jī)械零件常用材料§1-1機(jī)械零件的常用材料一、現(xiàn)代工業(yè)中的材料及發(fā)展趨勢(shì)人類(lèi)使用材料已經(jīng)有幾萬(wàn)年的歷史;機(jī)械工程材料已不僅是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，而且成為推動(dòng)工業(yè)技術(shù)不斷前進(jìn)的重要保證。材料分為三大類(lèi):金屬材料,非金屬材料,復(fù)合材料。材料：金屬材料：分為黑色金屬(鋼鐵)材料和有色金屬(非鐵金屬及其合金)；復(fù)合材料：通常指將兩種以上材料用人工方法合成的材料。(金屬陶瓷、強(qiáng)化塑料)非金屬材料：以上兩種之外的材料。（玻璃、橡膠、皮革、木材等等）二、常用金屬材料的分類(lèi)從應(yīng)用的角度將材料分大類(lèi)一類(lèi)是以機(jī)械性能為主要的“結(jié)構(gòu)材料”.另一類(lèi)叫做“功能材科”——是指那些具行特異物理化學(xué)性質(zhì)的材料，如超導(dǎo)材料、激光材料、半導(dǎo)體材料、形狀記憶材料等。機(jī)械工程中所用的主要是結(jié)構(gòu)材料。近年來(lái)，材料迅速發(fā)展，其總的趨勢(shì)是金屬材料的統(tǒng)治地位巳被動(dòng)搖，開(kāi)始出現(xiàn)金屬材料、陶瓷材料和高分子材料三足鼎立的局面。三、常用金屬材料的機(jī)械性能

和命名方法鋼定義：含碳量<2%的鐵碳合金.分為:結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊鋼。結(jié)構(gòu)鋼:按鋼的品質(zhì)分為:普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金鋼、鑄鋼。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：含硫量<0.05%，含磷量<0.045％的鋼.

特點(diǎn):塑性好;所以，其焊接性能、沖壓性能都好；但是強(qiáng)度低些。牌號(hào):用材料的屈服點(diǎn)數(shù)值前加Q（屈服的首字母）

如：Q235。(表示材料的屈服點(diǎn)數(shù)值=235MPa)

性能等級(jí):A、B、C、D(從低到高)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：含硫量<0.035%，含磷量<0。035％的鋼.

牌號(hào):用兩位數(shù)字表示;數(shù)字代表該鋼的平均含碳量為萬(wàn)分之幾。（如：45鋼，含碳量為:0.45%）。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼根據(jù)含碳量的多少又可以分為：低碳鋼:（含碳量<0.25%)強(qiáng)度和硬度低，塑性和焊接性能好;中碳鋼:（0.25%<含碳量<0.6%)綜合性能好，應(yīng)用最廣;高碳鋼:（0.6%<含碳量)硬度大，耐磨。合金鋼：在碳素結(jié)構(gòu)鋼中加入合金元素所形成的材料。目的:為改善鋼的力學(xué)、工藝或者物理性能;牌號(hào):用數(shù)字和合金元素符合表示。前面的數(shù)字為:含碳量(萬(wàn)分之)，合金元素后面數(shù)字為:其含量(%)，合金元素含量<1.5%時(shí)，省略。如:60Si2Mn（含碳量C0.6%,含硅量Si2%,含錳量Mn<1.5%)。合金鋼牌號(hào)后面加A，則表示優(yōu)質(zhì)——其他材料鑄鋼：含碳量<2%可用于鑄造毛坯。牌號(hào)：ZG+σ0.2*(屈服)－σb(抗拉)如ZG230–450(表示其σs=230MPa,σb=450MPa

)σ0.2是應(yīng)變?chǔ)?0.2時(shí)的應(yīng)力值.鑄鐵：含碳量>2%特點(diǎn)：脆性大，不宜焊接和鍛壓.常見(jiàn)的有：灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵等.牌號(hào)：灰口鑄鐵(HT)、球墨鑄鐵(QT)、可鍛鑄鐵(KT).

如HT150(表示灰口鑄鐵,其σb=150MPa)有色金屬：銅、鋁等合金;見(jiàn)P8和表1－6，1－7.工程塑料?！Ｓ娩摬牡拿捌湫阅茕撆铺?hào)σb抗拉強(qiáng)度MPaσs屈服點(diǎn)MPa普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q215Q255335~345410~550215255優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼2045410600245355合金結(jié)構(gòu)鋼20Cr35CrMo835980540835鑄鋼ZG200-400ZG310-570400570200310四、金屬材料的熱處理鋼的熱處理就是:對(duì)固態(tài)的鋼材加熱的一種處理方法.目的：通過(guò)不同溫度的加熱、保溫和冷卻的工藝方法，使鋼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而達(dá)到改善鋼材性能（硬度、強(qiáng)度、韌性、可加工行等等）的目的，從而可以提高零件的質(zhì)量，盡量降低成本.方法：退火、正火、淬火、回火和調(diào)質(zhì)及化學(xué)處理等方法.五、熱處理方法退火：加熱臨界溫度以上、保溫、隨爐冷卻目的:消除內(nèi)應(yīng)力正火：加熱臨界溫度以上、保溫、空氣冷卻目的:改善材料的綜合力學(xué)性能淬火：加熱臨界溫度以上、保溫油冷水冷特點(diǎn)：硬度、脆性增大，內(nèi)應(yīng)力增加甚至開(kāi)裂回火：把淬火后的零件再次加熱到一定溫度(低于臨界溫度),保溫一定時(shí)間,然后在空氣中冷卻.再次加熱到一定溫度:150~250Co:低溫回火;350~500Co:中溫回火;500~650Co:高溫回火;調(diào)質(zhì)：淬火+高溫回火表面淬火：高頻淬火、火焰表面淬火六、化學(xué)熱處理

(把零件放入化學(xué)介質(zhì)中加熱保溫使介質(zhì)元素滲入零件表層中,使其化學(xué)成分改變,從而使表層的組織性能變化.)滲碳：鋼材的特點(diǎn)-C低則軟。滲碳可提高表面硬度和耐磨性，心部仍保持塑性和韌性。用于低碳鋼和低碳合金鋼滲氮：可在表面形成高硬度層，但是不能承受大的沖擊和壓力滲氮零件。用于低碳鋼和中碳鋼氰化處理：碳氮共滲以后，淬火，低溫回火具有前兩種的共同優(yōu)點(diǎn)用于低碳鋼和中碳鋼七、選材原則1.滿足使用方面的要求載荷性質(zhì)：拉、壓、沖擊、交變等工況條件：溫度、環(huán)境、腐蝕重量尺寸：重要程度:2.滿足工藝方面的要求3.滿足經(jīng)濟(jì)方面要的求§1-2零件的結(jié)構(gòu)工藝性工藝性：就是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一些具體結(jié)構(gòu)的具體處理方式。它是大量工程經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。原則是：以最低的成本和最少的勞動(dòng)造出合格的便于替換的零件。具體情況怎么處理，參考P13－17(表1-9等）。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)：要便于零件毛坯的制造要便于零件的機(jī)械加工要便于零件的裝卸和可靠定位§1-3機(jī)械設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)化目的：保證質(zhì)量、減輕設(shè)計(jì)工作量，便于零件互換和組織專(zhuān)業(yè)化的生產(chǎn)，以降低成本。（設(shè)計(jì)要盡量遵守標(biāo)準(zhǔn)、選用標(biāo)準(zhǔn)件）標(biāo)準(zhǔn)有:國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB)、