設(shè)備培訓(xùn)機(jī)械工程材料基礎(chǔ)金陵石化公司徐軍1、緒論1.1工程材料是指在機(jī)械、船舶、化工、建筑、車輛、儀表、航空等工程領(lǐng)域中用于制造工程構(gòu)件和機(jī)械零件的材料。按照材料的組成、結(jié)合鍵的特點(diǎn)，可將工程材料分為金屬材料、陶瓷材料、高分子材料和復(fù)合材料四大類。1.2金屬材料是以金屬鍵結(jié)合為主的材料，具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性和金屬光澤，是目前用量最大、應(yīng)用最廣泛的工程材料。分為黑色金屬盒有色金屬兩類，鐵盒鐵合金稱為黑色金屬，黑色金屬之外的所有金屬稱為有色金屬。1.3陶瓷材料是以共價(jià)鍵和離子鍵結(jié)合為主的材料，特點(diǎn)是熔點(diǎn)高、硬度高、耐腐蝕、脆性大。1.4高分子材料是以分子鍵和共價(jià)鍵結(jié)合為主的材料，具有塑性、耐蝕性、電絕緣性等特點(diǎn)。1.5復(fù)合材料是性質(zhì)不同的材料以微觀或宏觀的形式組合在一起而成的材料，可進(jìn)一步提高材料性能。2、材料的力學(xué)性能2.1材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線2.2強(qiáng)度與塑性強(qiáng)度是材料在外力作用下抵抗和破壞的能力。（屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度）塑性是指材料受力破壞前承受最大塑性變形的能力，（伸長(zhǎng)率、斷面收縮率）2.3硬度是指材料抵抗局部塑性變形的能力（布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度）2.4沖擊韌性:機(jī)械零件在服役時(shí)會(huì)受到?jīng)_擊載荷，材料抵抗沖擊載荷而不被破壞的能力。2.5疲勞：構(gòu)件在交變載荷作用下，材料常常在遠(yuǎn)低于其屈服強(qiáng)度的應(yīng)力下發(fā)生斷裂。2.6斷裂韌性：工程材料在遠(yuǎn)低于抗拉強(qiáng)度的情況下發(fā)生斷裂的現(xiàn)象（裂紋），材料抵抗內(nèi)部裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力。2.7熱疲勞：在溫度急劇反復(fù)變化下工作的零件，承受著熱循環(huán)引起的熱應(yīng)力，使材料受到疲勞損傷而破壞的現(xiàn)象。3、材料的物理性能密度：段位體積材料的質(zhì)量。熔點(diǎn)：材料的熔化溫度。熱膨脹性：大部分固體材料在加熱時(shí)都發(fā)生膨脹，指溫度升高1℃時(shí)單位長(zhǎng)度材料的伸縮量。熱導(dǎo)性：導(dǎo)熱率（銀、銅、鋁）。導(dǎo)電性：電阻率（銀、銅、鋁）。磁性：抗磁、順磁。4.材料的化學(xué)性能耐腐蝕性：材料抵抗各種介質(zhì)腐蝕破壞材料的能力。抗氧化性：材料抵抗高溫氧化的能力。5.材料的工藝性能鑄造性：澆注時(shí)液體金屬充滿復(fù)雜的鑄型并獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的能力?？慑懶裕航饘俨牧弦子阱憠撼尚偷哪芰Α？珊感裕翰牧弦子诤附拥揭黄鸩@得優(yōu)質(zhì)焊縫的能力，含碳量低，可焊性好。切削加工性能：材料容易被切削加工成型并獲得精確的形狀和高表面光潔度的能力，與材料的硬度、韌性有關(guān)。6、工業(yè)用鋼6.1鋼的分類按化學(xué)成分分碳素鋼和合金鋼。低碳鋼（含碳量≤0.25%），中碳鋼（0.25%<含碳量≤0.6%），高碳鋼（含碳量>0.6%）。按治煉方法：平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼、電爐鋼。按脫氧程度分為：沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼。按金相分：退火組織：亞共析鋼、共析鋼、過(guò)共析鋼；正火組織：珠光體、貝氏體、馬氏體、鐵素體、奧氏體、萊氏體按用途分：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼。7、鋼的編號(hào)7.1鋼的牌號(hào)：采用漢語(yǔ)拼音、化學(xué)元素和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法。碳素鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼：Q

例如：Q235AF、Q235BZ，Q345C、16Mn。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：45A、45E。合金結(jié)構(gòu)鋼和合金彈簧鋼：30CrMnSi工具鋼：T9（千分之幾）軸承鋼：GCr15不銹鋼和耐熱鋼：03Cr19Ni101Cr18Ni9Ti鑄鋼：zg200-4007.2鋼中雜質(zhì)對(duì)元素的影響硅和錳：有益元素，能溶于鐵素體中起固溶強(qiáng)化作用，提高鋼的強(qiáng)度和硬度。硫和磷：有害元素，常以FeS形式存在，在晶界上形成低熔點(diǎn)的共晶體，導(dǎo)致鋼材脆性開(kāi)裂。磷降低鋼的塑性和韌性。氣體元素：氮會(huì)使鋼變脆（時(shí)效脆化）氧化物易形成疲勞裂紋，氫以原子態(tài)形式，降低鋼的韌性，引起氫脆。7.3合金元素的影響：

Si、Mn有固溶強(qiáng)化作用，Cr、Ni可以提高鐵素體的硬度和沖擊韌性以及提高耐腐蝕性，V、Ti、Nb可以細(xì)化晶粒，提高鋼的強(qiáng)度和韌性，稀土元素可以提高韌性、疲勞極限。例如：1Cr18Ni9TiCr提高抗氧化性，Ni形成穩(wěn)定的奧氏體組織，并與Cr配合提高高溫強(qiáng)度，Ti形成碳化物產(chǎn)生彌散強(qiáng)化，并抗腐蝕。8、鑄鐵的特點(diǎn)和分類8.1性能：力學(xué)性能低、耐磨性能好、鑄造性能好，切削性能好。8.2分類：灰鑄鐵HT100,可鍛鑄KTH300，球墨鑄鐵QT400，蠕墨鑄鐵RuT2608.3用途：箱體、殼體、缸體、床身9、有色金屬9.1鋁（L）的性能、分類密度小、熔點(diǎn)低、導(dǎo)熱導(dǎo)電優(yōu)良，抗大氣腐蝕，塑性好，低強(qiáng)度，易加工等。分為：防銹鋁合金AL-Mn和AL-Mg系；硬鋁合金AL-Cu-Mg系；鍛鋁合金AL-Cu-Mg-Si系。9.2銅（Cu）的性能、分類導(dǎo)熱導(dǎo)電優(yōu)良，抗大氣腐蝕，塑性好，低強(qiáng)度，易加工等。分為黃銅、青銅、白銅三大類；9.3鈦及鈦合金強(qiáng)度低，塑性、低溫韌性和耐蝕性好，良好的加工工藝性能。分為TA、TB、TC；TA：導(dǎo)彈燃料罐、飛機(jī)機(jī)匣等高溫零件TB：高強(qiáng)度高溫的軸、彈簧TC：葉片、火箭外殼、燃料箱10.高分子材料10.1分類：塑料、橡膠、纖維、膠黏劑、涂料、樹脂等例如：塑料：聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯（塑料王）等橡膠：工業(yè)用橡膠、通用橡膠、特種橡膠。11、陶瓷11.1陶瓷的特點(diǎn)：高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、高化學(xué)穩(wěn)定性、耐高溫、耐氧化、耐腐蝕、難以后續(xù)變形加工11.2分類：普通陶瓷、氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氧化鋯陶瓷、特種陶瓷。12、復(fù)合材料12.1分類：金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、聚合物復(fù)合材料。12.2特點(diǎn)：抗疲勞性好、減振性能優(yōu)良、高溫性能好。例如：金屬纖維、玻璃纖維、聚乙烯纖維等13、納米材料13.1納米材料：尺寸為1-100nm的納米粒子凝聚成德纖維組成的復(fù)合材料。13.2特性：當(dāng)尺寸達(dá)到納米級(jí)市，就會(huì)產(chǎn)生小尺寸效應(yīng)和界面效應(yīng)以及量子尺寸效應(yīng)。例如：熔點(diǎn)溫度低，具有順磁性，光學(xué)特性。高強(qiáng)度、高韌性（比普通材料提高100倍以上）。

14、鋼的熱處理14.1熱處理是指鋼在固態(tài)下加熱、保溫、冷卻，以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，獲得所需性能的工藝。14.2按工藝分為：普通熱處理：退火、正火、淬火、回火表面熱處理：表面淬火、化學(xué)熱處理其他熱處理：真空熱處理、激光熱處理等14.3零件的加工工藝路線：毛柸、預(yù)備熱處理、機(jī)加工、最終熱處理。