机械工程材料ppt课件.pptx

机械工程材料1工程材料的分类按属性分金属材料非金属材料钢铁材料(黑色金属:铁、锰、铬)非铁金属(其余为有色金属)高分子材料(橡胶、塑料等)无机非金属材料(S、P)复合材料(金属陶瓷复合材料)2工程材料的性能材料的性能是机械制造过程中正确选用零件材料的重要依据。材料性能使用性能工艺性能(切削、可焊性、可锻性、铸造性能、热处理工艺性能等)经济性能物理性能(密度、熔点、导热性和导电性、热膨胀性、磁性等)化学性能(耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性等)力学性能(强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等)3金属材料的力学性能强度——金属材料在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。强度通常用应力来表示,单位横截面积上的载荷称为应力。单位为MPa(N/mm2)。塑性——金属材料在载荷的作用下产生塑性变形而不断裂的能力。塑性的指标为断后伸长率和断面收缩率。金属材料断后伸长率和断面收缩率越大,说明材料的塑性越好。硬度——金属材料局部抵抗硬物压入其表面的能力。是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。一般来说,硬度越高耐磨性越好。我们常用的硬度测试方法有布氏硬度试验法、洛氏硬度试验法、维氏硬度试验法三种。4布氏硬度试验原理——使用硬质合金球压头,以规定的试验力压入试样表面,经规定保持时间后卸除试验力,测量表面压痕直径,以金属表面压痕单位面积上所承受载荷的大小来确定被测金属材料的硬度。GB/-2009金属材料布氏硬度试验方法明确规定只允许使用硬质合金球压头,布氏硬度符号为HBW。不应与以前的符号HB和用钢球头时使用的符号HBS相混淆。布氏硬度单位为N/mm2****惯上不写单位。5布氏硬度的特点及应用:优点:压头直径大,压痕面积大,硬度代表性好,能反映较大范围内金属各组成相综合影响的平均值,适宜测定灰铸铁、轴承合金和具有粗大晶粒的金属材料。缺点:压痕较大,不适宜测量薄件、成品件,不能测定硬度较高的材料,布氏硬度试验范围上限为650HBW。应用:主要用于测定灰铸铁、有色金属、退为钢、正火钢及部分调质钢材料的硬度。洛氏硬度试验原理——试验时,将压头(金刚石圆锥、硬质合金球),分两个步骤压入试样表面,经规定保持时间后卸除主试验力,测量在初试验力下残余压痕的深度。在实际测量材料的洛氏硬度时则从硬度计上直接读数。洛氏硬度没有单位,是一个无量纲的力学性能指标。洛氏硬度试验采用三种试验力(60kgf、100kgf、6150kgf)、三种压头(金刚石圆锥、、)组合而成九种标尺(A、B、C、D、E、F、G、H、K)。我们常用的有A、B、C三种标尺。使用硬质合金球压头的标尺,硬度符号后面加“W”。协议使用钢球压头的标尺时,硬度符号后面加“S”。常用洛氏硬度标尺的试验条件及应用范围表面洛氏硬度——两种压头(金刚石圆锥、)、三种试验力(15kgf、30kgf、45kgf)组合而成六种标尺。适用于薄壁件的硬度测量。7洛氏硬度的特点及应用:优点:洛氏硬度试验的压痕小,宜测量薄件、半成品、成品件的硬度,操作简单,可直接读出硬度值,选用不同的标尺,可测量所有材料的硬度,测量范围大。缺点:洛氏硬度试验的压痕小,硬度代表性不好,组织不均匀时测量值波动较大,需在材料的不同部位测量三次以上并取平均值;由于所用标尺不同,其硬度值之间不能比较。应用:可用于测定硬质合金、表面淬火层、渗碳层、调质钢等硬度较高的场合,洛氏硬度压痕几乎不损坏工件表面,在实际检验中应用最多。维氏硬度试验原理——将顶部两相对面具有规定角度的正四棱锥体金刚石压头用一定的试验力压入试样表面,保持规定时间后,卸除试验力,测量试样表面压痕对角线长度,以压痕单位面积上承受的平均压力大小表示材料的硬度。(与布氏硬度有相似之处)8维氏硬度的特点及其应用:优点:硬度值与试验力的大小无关,只要是硬度均匀的材料,可以任意选择试验力,其硬度值不变,使维氏硬度在一个很宽广的硬度范围内具有一个统一的标尺。目前工业上所用到的几乎全部金属材料,维氏硬度试验都可以测量,从很软的材料(几个维氏硬度单位)到很硬的材料(3000个维氏硬度单位)。维氏硬度试验的试验力可以很小,压痕非常小,特别适合测试薄小材料。缺点:效率低,试验技术要求较高,试样表面粗糙度要求较高,通常只用来测试小型精密零件的硬度、表面硬化层的硬度和有效硬化层深度以及镀层的表面硬度、薄片材料和细线材的硬度、刀刃附近的硬度等。硬度试验是材料试验中最简单的一种,硬度与其他力学性能有一定的关系,可根据硬度估计出零件和材料的其他力学性能。9韧性——材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力或材料抵抗裂纹扩展的能力。韧性是材料强度和塑性的综合表现。常用韧性指标包括冲击韧度和断裂韧度。