1、基本要求及重點(diǎn)、難點(diǎn) 3.1 機(jī)械常用材料 3.2 金屬材料的力學(xué)性能 3.3 影響鋼材力學(xué)性能的主要因素 3.4 材料的選用 3.5 機(jī)械零件制造工藝性,計(jì)劃學(xué)時(shí)：2h,基本要求: 1) 了解機(jī)械中常用材料及其力學(xué)性能。 2)了解熱處理中與本課相關(guān)的基本概念。 3)了解毛坯的制取方法和常用的切削加工方法。 重點(diǎn)、難點(diǎn)： 1)金屬材料的力學(xué)性能。 2)熱處理工藝對(duì)鋼材綜合機(jī)械性能的影響。 3)機(jī)械零件的制造工藝性。 作業(yè): 3.1；3.3；3.4；3.5；3.6,3.1 機(jī)械常用材料,機(jī)械常用材料的分類(lèi)和應(yīng)用舉例 續(xù)表,3.2 金屬材料的力學(xué)性能 3.2.1 材料的應(yīng)力極限,低碳鋼拉伸應(yīng)力-應(yīng)

2、變圖,力學(xué)性能： 彈性、剛度、強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性及疲勞強(qiáng)度等。,比例極限pOA階段稱(chēng)為彈性階段，其變形稱(chēng)為彈性變形，對(duì)應(yīng)的最大應(yīng)力稱(chēng)為比例極限。,屈服極限s BC階段稱(chēng)為屈服階段，屈服階段的最低應(yīng)力稱(chēng)為屈服極限。,殘余變形卸載時(shí)，沿DO線回至點(diǎn)O ，OO即為殘余變形或稱(chēng)為永久性變形。 “縮頸”現(xiàn)象材料屈服后，隨著載荷的增加，金屬開(kāi)始產(chǎn)生明顯的塑性變形，當(dāng)載荷增加到c點(diǎn)的對(duì)應(yīng)值時(shí)，變形集中發(fā)生在試件的某一部位上，該部位的截面積急劇縮小，出現(xiàn)了“縮頸”現(xiàn)象。,強(qiáng)度極限B 由于截面減小，載荷也隨之下降，直至F點(diǎn)時(shí)，試件在“縮頸”處斷裂。材料在斷裂前的最大應(yīng)力稱(chēng)為強(qiáng)度極限。,冷作硬化在常溫下經(jīng)

3、過(guò)塑性變形使材料的強(qiáng)度提高、塑性降低的現(xiàn)象稱(chēng)為冷作硬化。在機(jī)械零件中常利用冷作硬化提高強(qiáng)度。 幾種不同材料拉伸時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線見(jiàn)圖。,3.2.2 材料的性能 （1）彈性 材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去掉后材料恢復(fù)其原來(lái)形狀的性能。 （2）剛度 材料在受力時(shí)抵抗彈性變形的能力。在比例極限范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，比例常數(shù)E（= /）即為彈性模量（剪切時(shí)為切變模量G）。彈性模量的大小反映了材料抵抗變形的能力，是衡量材料剛度的性能指標(biāo)。 （3）強(qiáng)度 材料在受力時(shí)抵抗塑性變形和斷裂的能力。依載荷性質(zhì)不同，強(qiáng)度分為抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度。常見(jiàn)的強(qiáng)度指標(biāo)是屈服強(qiáng)度s和拉伸強(qiáng)度B 。

4、（4）延伸性 延伸性是衡量材料塑性性能的指標(biāo)。 延伸率：試件拉斷后，標(biāo)距內(nèi)的伸長(zhǎng)量與標(biāo)距原長(zhǎng)之比的百分率。5%者為塑性材料，5%者為脆性材料。,斷面收縮率：試件拉斷后，斷裂處面積的縮小量與原面積之比的百分率。 （5）沖擊韌性 材料在沖擊載荷作用下抵抗斷裂的能力。沖擊韌度是衡量材料承受沖擊載荷能力的性能指標(biāo)。在有缺口試件上，缺口底部單位截面積所能承受的沖擊功稱(chēng)沖擊韌度。 （6）硬度 硬度表示材料表面在一個(gè)小面積范圍內(nèi)抵抗彈性變形、塑性變形或破裂的能力。常用的有布氏硬度（HBS）、洛氏硬度（HRC）。一般地說(shuō)材料硬度愈高，強(qiáng)度（包括接觸強(qiáng)度）和耐磨性亦愈高，但塑性愈低。 （7）疲勞強(qiáng)度 在長(zhǎng)時(shí)間交

5、變載荷的作用下，有些零件會(huì)在應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于屈服強(qiáng)度時(shí)發(fā)生突然斷裂，這種現(xiàn)象稱(chēng)為疲勞。,3.3 影響鋼材力學(xué)性能的主要因素 （1）含碳量的影響 （2）合金元素的影響 （3）溫度的影響 （4）熱處理工藝的影響 熱處理將工件加熱到一定溫度，進(jìn)行必要的保溫，然后以一定的方法冷卻，以改善其組織結(jié)構(gòu)，從而得到所需的綜合機(jī)械性能的工藝方法；,熱處理,退火將工件加熱到臨界溫度以上，進(jìn)行必要的保溫，然后隨爐冷卻，這種工藝方法稱(chēng)為退火； 正火將工件加熱到臨界溫度以上，進(jìn)行必要的保溫，如果在空氣中冷卻稱(chēng)之為正火； 淬火將工件加熱到臨界溫度以上，進(jìn)行必要的保溫，如果在水或油中冷卻稱(chēng)之為淬火。 回火如果加熱到臨界溫度以下

6、，保溫后空冷或油冷，稱(chēng)之為回火。 調(diào)質(zhì)淬火后高溫回火稱(chēng)為調(diào)質(zhì)。 表面淬火如果將工件表面迅速加熱到臨界溫度以上，不等熱量傳至工件中心就快速冷卻的工藝方法稱(chēng)之為表面淬火。 化學(xué)熱處理即將不同元素的活性原子滲入到工件表面的熱處理方法，如滲碳、氮化和氰化等。,表3.2 主要熱處理工藝的目的和應(yīng)用,表3.2 主要熱處理工藝的目的和應(yīng)用,3.4 材料的選用 原則：使用要求、工藝要求和經(jīng)濟(jì)要求。,3.5 機(jī)械零件的制造工藝性 良好的工藝性：在一定的生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)條件下，花費(fèi)勞動(dòng)量最小、加工費(fèi)用最少的零件。 1毛坯的制取 （1）型材 圓鋼、方鋼、鋼管、鋼板等，均可直接作毛坯。,軋制,（2）鑄造 將液態(tài)合金澆鑄

7、到具有與零件形狀相適應(yīng)的鑄型的孔腔中，待其冷卻凝固后，獲得零件或毛坯的加工方法。,（3）壓力加工 在外力的作用下，通過(guò)使金屬在固態(tài)下發(fā)生塑性變形，而獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的原材料、毛坯或零件的加工方法。,擠壓,拉拔,鍛造,軋制,鍛造,沖壓,（4）焊接 實(shí)質(zhì)是通過(guò)加熱或加壓，或兩者并用，并且用填充材料，使焊件達(dá)到原子結(jié)合的一種加工方法。,毛坯選擇：綜合考慮功能、制造、使用、成本等。,2常見(jiàn)的切削加工方法 切削加工是通過(guò)機(jī)床用刀具從工件上切除多余材料，從而獲得形狀、尺寸精度及表面質(zhì)量等合乎要求的零件加工過(guò)程。 （1）車(chē)削加工 指在車(chē)床上用車(chē)刀加工工件的工藝過(guò)程。加工時(shí)，工件旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，

8、刀具作直線或曲線的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。,車(chē)削,（2）銑削加工 指在銑床上用銑刀加工工件的工藝過(guò)程。銑削加工時(shí)，刀具旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，工件作直線的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。,銑削,（3）刨削加工 指在刨床上用刨刀加工工件的工藝過(guò)程。刨削加工時(shí)，刀具作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)，工件作直線的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。,刨削,（4）磨削加工 磨削加工是用砂輪或其他磨具切除工件多余材料的工藝過(guò)程。磨削加工時(shí)，刀具旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，工件作直線的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。,磨削,（5）鉆削加工 鉆削加工是指在鉆床上用鉆頭加工工件的工藝過(guò)程。鉆孔時(shí)，鉆頭一方面作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)，另一方面作直線的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，而工件固定不動(dòng)。,鉆 削,數(shù)控機(jī)床自動(dòng)加工,3零件的熱處理及裝配 為了避免熱處理時(shí)變形、開(kāi)裂或降低熱處理質(zhì)量