机械学基础课程电子教案

1. 机械学基础多媒体系列CAI课件 机械学基础课程电子教案 授课教师：马惠萍 联系方式：86413120 Email：mhp@hit.edu.cn 哈工大电气工程及自动化学院 自动化测试与控制系

2. 定原理方案后 依据 第5章 机械工程常用材料及其工程性能 5.1 概述 零部件机构设计（材料、热处理、形状、尺寸） 保证零部件的工作能力 黑色金属材料－铁基金属合金 金属材料: 有色金属材料－铜、铝、镁 材料 无机非金属材料－陶瓷 非金属材料: 有机材料－塑料，橡胶，合成纤维

3. 材料抵抗塑性变形和断裂的能力 材料抵抗弹性变形的能力 在外力作用下金属产生塑性变形而不产生断裂的能力 材料抵抗局部塑性变形能力的性能指标－－硬度保证强度、耐磨性和寿命 当应力的周期循环次数增加到某一数值N后，材料也会产生断裂 5.2 金属材料的机械性能 强度 刚度 塑性 硬度 机械性能 金属的疲劳 线膨胀系数α

4. 收缩率:试件拉断后横截面积相对收缩的百分数；收缩率:试件拉断后横截面积相对收缩的百分数； 延伸率:试件拉断后单位长度内产生残余伸长的百分数；

5. 含碳量大于2.06％的铁碳合金；制作底座、支架、工作台含碳量大于2.06％的铁碳合金；制作底座、支架、工作台 碳素钢: （含碳量0.04%-1.7％的铁碳合金称为钢） 为改善钢的性能，在钢中加入一种或数种合金元素的钢－铬、锰、镍、硅、铝、钨 合金钢: 5.3 常用的工程材料 铸铁: 普通碳素结构钢－Q255 、 Q275、Q235A制造强度要求高的零件－连杆、轴 优质碳素结构钢－钢号10 、 15 、 20 、 85－一般零部件应用（0.01％） 黑色金属 碳素工具钢－T8 、 T12A（高级优质碳素工具刚）－一般零部件应用（0.1％）－高硬度和耐磨性

6. 白口铸铁：碳以Fe3O存在，断口呈白亮色－硬度高、脆性大白口铸铁：碳以Fe3O存在，断口呈白亮色－硬度高、脆性大 灰口铸铁：碳以片状石墨存在，断口呈暗灰色－良好的工艺性能和机械性能－HT100 铸铁 可锻铸铁:石墨呈团絮状存在，白口铸铁经退火后获得－塑性和韧性好 分类 球墨铸铁:石墨呈球状存在－强度高、铸造性好—QT400-17 蠕墨铸铁:石墨呈蠕虫状存在； 铸铁特点：含碳量为2.5％－4％的铁碳合金，杂质（硅、锰、琉、磷）含量比钢多，具有良好的铸造性、耐磨性和切削加工性，生产简单、价格便宜；

7. 低碳钢（含碳<0.25％） 中碳钢（含碳0.25％－0.6％） 高碳钢（含碳>0.6％） 普通碳素钢 按钢的质量分: 优质碳素钢 （有害杂质S、P含量） 高级优质碳素钢 碳素结构钢:（用于工程构件和零件－齿轮、轴、杆－是低碳钢和中碳钢） 碳素工具钢:（用于制造刀具、模具、量具－是高碳钢） 按含碳量分: 碳素钢 分类 按用途分:

8. 低合金机构钢 机械制造用钢 刃具钢 量具钢 模具钢 不锈钢 耐热钢 耐磨钢 合金结构钢： 合金工具钢 合金钢 分类 特殊功能钢: 铸钢: 合金钢优点：加入合金元素可使钢获得一般碳素钢达不到的性能(如硬度、强度、塑性和韧性等)；提高耐磨、防腐、防酸性能；获得高弹性、高抗磁或导磁性等；

9. 纯铜 不宜制造结构零件，常制作电元件和耐磨件，价格贵;T1,T2 黄铜 铜与锌合金，H80、H59 (铜含量)、HPb59-1 、HMn58-2（特殊） 铜及铜合金 铜与锡铅等元素的合金－锡青铜（铜锡合金）－无锡青铜（含铝铍锰等元素） 青铜 工业纯铝：L1（纯度最高）、L2、…、L7 铝及铝合金 铸铝合金 变形铝合金 形状记忆合金 超硬铝合金 在宇航、电子、医疗等方面应用 有色金属

10. 密度小，质量轻，耐腐蚀性好，易加工； 工程塑料 橡 胶 耐腐蚀性好，耐磨损和耐放射性； 非金属材料 宝石 人工合成矿物 石英 陶瓷材料 硬度高、耐高温、抗氧化、耐腐蚀

11. 零件毛坯 存在缺陷 解决 热处理 5.4 金属材料的热处理与表面精饰 钢的热处理：将钢在固态范围内施以不同形式的加热、保温和冷却，从而改变（或改善）其组织结构以达到预期性能的操作工艺。 加工方法 铸造、锻造或焊接 晶粒粗大、加工硬化、内应力较大 钢的热处理：改善钢的加工工艺性能；提高钢的机械性能；增加寿命和耐磨性;

12. 退火 正火 淬火 回火 火焰加热 表面淬火 感应加热 渗碳 化学热处理 氮化 氰化 普通热处理 热处理 表面热处理

13. 将钢加热稍高于临界温度－保持一定时间－缓慢冷却；目的：软化钢件，以利于切削，细化晶粒，改善组织以提高化学性能；消除残余应力，以防止变形、干裂；将钢加热稍高于临界温度－保持一定时间－缓慢冷却；目的：软化钢件，以利于切削，细化晶粒，改善组织以提高化学性能；消除残余应力，以防止变形、干裂； 退火 将钢加热稍高于临界温度－保持一定时间－在空气中冷却；目的：强度硬度比退火后高；利于切削加工 正火 普通热处理 将钢加热高于临界温度－保温－在水或油中迅速冷却；目的：提高零件硬度和耐磨性； 淬火 将淬火后零件－重新加热低于临界温度－保温－在水或油中迅速冷却；目的：消除淬火时冷却过快产生的内应力；是淬火后必须程序； 回火

14. 电镀 金属零件的表面精饰 化学处理 涂漆 5.4 金属材料的热处理与表面精饰 快速加热－－迅速冷却目的：使表面变硬；内部塑性和韧性较好；－－齿轮、蜗杆、丝杆、轴颈； 表面淬火 表面热处理 将工件在一定介质中加热和保温－使介质中活性原子渗入表层－改变表层化学成分和组织－使具有特殊的力学或物理化学性能；渗碳；氮化；氰化 化学热处理 目的：在金属表面加覆盖层，以达到防腐、改善性能和装饰作用；

15. 物理性能：电、磁、热等； 化学性能：表面氧化、电化学腐蚀等； 力学性能：强度、塑性、硬度、韧性等－－主要指标 分析失效形式（变形、表面损伤、磨损、断裂） 分析零件的工作条件 （受力、振动、冲击、摩擦等） 结合力学计算确定零件应具有的力学性能指标 选择材料 定热处理方法 5.5 机械零件材料的选择 选择零件材料的总原则：在满足零部件使用性能的前提下，同时兼顾材料的加工工艺性和经济型。 使用性能： 生产

16. 铸造性： 可锻性： 工艺性能： 焊接性： 切削加工性： 热处理工艺性：

17. 习题： 1. 高碳钢、中碳钢、低碳钢是怎样划分的？ 2. 下列牌号表示什么铸铁？牌号中的数字表示什么含义？HT250 QT700-2 HT100 QT500-7 3. 下列牌号表示什么材料？牌号中的数字表示什么含义？H82 HMn58-1 Q235A 20Mn 4. 下列牌号表示什么材料？L1 ZQAL9-4 5. 制作锉刀用T13钢还是30钢？ 6. 制作齿轮用45钢还是Q235A？ 7. 铸铁有何优点？