工程材料及其成形技术基础章.pptx
《工程材料及其成形技术基础章.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《工程材料及其成形技术基础章.pptx(193页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、会计学1工程材料及其成形技术基础章工程材料及其成形技术基础章 绪绪 论论n n1 1 1 1 本课程的性质本课程的性质本课程的性质本课程的性质 本本课课程程是是研研究究材材料料及及其其成成形形方方法法的的技技术术基基础础课课。它它是是机械类及近机类各专业必修的一门课程。机械类及近机类各专业必修的一门课程。n n2 2 2 2 学习目的学习目的学习目的学习目的 (1)(1)获获得得常常用用工工程程材材料料及及各各类类成成形形方方法法和和加加工工工工艺艺知识,能合理地选材、正确地制定材料的加工程序。知识,能合理地选材、正确地制定材料的加工程序。(2)(2)初初步步了了解解与与本本科科程程有有关关的
2、的新新技技术术、新新材材料料和和新新工工艺艺,为为学学习习其其它它相相关关课课程程及及以以后后从从事事机机械械设设计计和和加加工制造方面的工作奠定必要的理论基础。工制造方面的工作奠定必要的理论基础。第1页/共192页 绪绪 论论n n3 3 本课程的主要内容本课程的主要内容 (1)常用的工程材料及其成形方法和加工工艺。(2)各类成形方法对零件结构和材料的工艺性要求。n4 了解机械制造业总流程第2页/共192页 绪绪 论论n n5 5 主要知识主要知识框架框架第3页/共192页n n 6 6 6 6 参参参参 考考考考 书书书书n n(1)(1)(1)(1)材料成形技术基础材料成形技术基础材料成
3、形技术基础材料成形技术基础 何红媛主编,东南大学出版社。何红媛主编,东南大学出版社。何红媛主编,东南大学出版社。何红媛主编,东南大学出版社。n n(2)(2)(2)(2)材料成型工艺基础材料成型工艺基础材料成型工艺基础材料成型工艺基础 沈其文主编,华中理工大学出版社。沈其文主编,华中理工大学出版社。沈其文主编,华中理工大学出版社。沈其文主编,华中理工大学出版社。n n(3)(3)(3)(3)工程材料及应用工程材料及应用工程材料及应用工程材料及应用 周凤云主编,华中科技大学出版社。周凤云主编,华中科技大学出版社。周凤云主编,华中科技大学出版社。周凤云主编,华中科技大学出版社。n n(4)(4)(
4、4)(4)材料成型技术基础材料成型技术基础材料成型技术基础材料成型技术基础 胡亚民主编,重庆大学出版社。胡亚民主编,重庆大学出版社。胡亚民主编,重庆大学出版社。胡亚民主编,重庆大学出版社。n n(5)(5)(5)(5)热加工工艺基础热加工工艺基础热加工工艺基础热加工工艺基础 任福东主编,机械工业出版社。任福东主编,机械工业出版社。任福东主编,机械工业出版社。任福东主编,机械工业出版社。第4页/共192页工程材料:用于机械、电子、建筑、化工和航空航天等领域的材料统称为工程材料。机械工程材料:用来制造各种机电产品的材料统称为机械工程材料。概 述第5页/共192页概 述材料的发展过程发展过程石石斧斧
5、青铜鼎青铜鼎神神舟舟飞飞船船沧州铁狮沧州铁狮子子石器时代石器时代铜器时代铜器时代铁器时代铁器时代复合材复合材料料第6页/共192页概 述工程材料的发展过程发展过程40-5040-50年代年代:材料的发展主要围绕着机械制造业,因此,主要发展以一般力学性能为主的金属材料50-6050-60年代年代:压力容器向高强度方向发展更快,发展了高强度低合金钢6060年代以后年代以后:由于航空、空间机械和动力机的发展对材料提出了更苛刻的要求。如高温、高压、高的比强度和比模量。2020世纪后期:世纪后期:新材料特别是非金属人工合成材料如陶瓷材料、高分子材料及复合材料快速发展。高功能化、超高性能化高功能化、超高性
6、能化复合轻量化、智能化复合轻量化、智能化第7页/共192页第一章 零件对材料的性能要求化学化学成分成分分类分类金属材料金属材料有机高分子材料复合材料陶瓷材料黑色金属黑色金属有色金属有色金属轻有色金属轻有色金属重有色金属重有色金属稀有金属稀有金属铸铁铸铁碳钢碳钢合金钢合金钢塑料塑料合成橡胶合成橡胶合成纤维合成纤维有机胶粘剂及涂料有机胶粘剂及涂料硅酸盐材料硅酸盐材料新型陶瓷新型陶瓷非金属基复合材料非金属基复合材料金属基复合材料金属基复合材料机机械械工工程程材材料料第8页/共192页功能分类功能分类功能材料:用于制造实现其他功能的零件的材料功能材料:用于制造实现其他功能的零件的材料结构材料:用于制造
7、实现运动和传递动力的零件机械机械工程工程材料材料金属材料:具有良好的金属材料:具有良好的导电性导电性、导热性导热性、在具有、在具有较高的强度较高的强度的同时,具有的同时,具有良好的塑性成形性良好的塑性成形性、铸造性铸造性、切削切削加工加工和和电加工性电加工性等加工性能;通过等加工性能;通过热处理热处理及及表面表面改性改性可以大幅度可以大幅度(成倍)改变其性能;成倍)改变其性能;1.2 工程材料的特征第9页/共192页有机高分子材料:密度小、强度低(比强度高,高于钢铁)较高的弹性,良好的电绝缘性能,优良的减摩、耐磨和自润滑性能,优良的耐腐蚀性能(超过不锈钢),优良的透光性和隔热、隔音性,加工性好
8、,成本低,但是易老化。注:老化作用:高分子材料在加工、贮存和使用过程中,由于受各种环境因素的作用而导致性能逐渐变坏,以致丧失使用价值的现象。【轮胎发生的龟裂、玻璃纤维(起毛)】第10页/共192页陶瓷材料:是无机非金属材料,是有一种或多种金属或非金属元素形成的具有强离子键或共价键的化合物。优点:熔点高、硬度高、化学稳定性高,弹性模量大,具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、绝缘、热膨胀系数小;缺点:但是抗压不抗拉,脆性大,不易加工成形;复合材料:能充分发挥其组成材料的各自长处,同时在一定程度上克服它们的弱点;第11页/共192页1.3 1.3 1.3 1.3 金属材料的主要性能金属材料的主要性能金属材料
9、的主要性能金属材料的主要性能 机械零件在使用过程中,要受到机械零件在使用过程中,要受到机械零件在使用过程中,要受到机械零件在使用过程中,要受到力学负荷力学负荷力学负荷力学负荷诸如拉伸、压诸如拉伸、压诸如拉伸、压诸如拉伸、压缩、弯曲、扭转、剪切以及缩、弯曲、扭转、剪切以及缩、弯曲、扭转、剪切以及缩、弯曲、扭转、剪切以及热负荷热负荷热负荷热负荷诸如高温蠕变、热应力产诸如高温蠕变、热应力产诸如高温蠕变、热应力产诸如高温蠕变、热应力产生的热疲劳和生的热疲劳和生的热疲劳和生的热疲劳和环境介质的作用环境介质的作用环境介质的作用环境介质的作用诸如腐蚀、摩擦损失,并且还诸如腐蚀、摩擦损失,并且还诸如腐蚀、摩擦
10、损失,并且还诸如腐蚀、摩擦损失,并且还要传递力和能。要传递力和能。要传递力和能。要传递力和能。因此,作为构成机械零件的金属材料,应具备良好的力因此,作为构成机械零件的金属材料,应具备良好的力因此,作为构成机械零件的金属材料,应具备良好的力因此,作为构成机械零件的金属材料,应具备良好的力学性能、物理性能、和化学性能以防止零件早期失效,同时学性能、物理性能、和化学性能以防止零件早期失效,同时学性能、物理性能、和化学性能以防止零件早期失效,同时学性能、物理性能、和化学性能以防止零件早期失效,同时还要有良好的工艺性能还要有良好的工艺性能还要有良好的工艺性能还要有良好的工艺性能 。第12页/共192页金
11、属的力学性能金属的力学性能金属的力学性能金属的力学性能 金属的力学性能:材料在金属的力学性能:材料在外力作用下表现出来的特性,外力作用下表现出来的特性,如弹性、塑性、强度、硬度和如弹性、塑性、强度、硬度和韧性等。韧性等。表征和判定金属力学性能表征和判定金属力学性能所用的指标和依据称为金属力所用的指标和依据称为金属力学性能的判据。学性能的判据。第13页/共192页1 1 1 1 弹性弹性弹性弹性:即物体在外力作用下改即物体在外力作用下改即物体在外力作用下改即物体在外力作用下改变其形状和尺寸,当外变其形状和尺寸,当外变其形状和尺寸,当外变其形状和尺寸,当外力卸除后物体又回复到力卸除后物体又回复到力
12、卸除后物体又回复到力卸除后物体又回复到原始形状和尺寸的特性。原始形状和尺寸的特性。原始形状和尺寸的特性。原始形状和尺寸的特性。弹性的判据可通过弹性的判据可通过弹性的判据可通过弹性的判据可通过拉伸拉伸拉伸拉伸试验试验试验试验来测定。来测定。来测定。来测定。图图1 11 1 拉伸曲线及拉伸试样拉伸曲线及拉伸试样 拉伸试验:即静拉伸力对试样轴向拉伸,测量力和相应的伸长,一般拉至断裂以测定其力学性能的试验。第14页/共192页图12 低碳钢拉伸曲线 弹性极限:弹性极限:弹性极限:弹性极限:即金属材料不产生塑性即金属材料不产生塑性即金属材料不产生塑性即金属材料不产生塑性变形时所能承受的最大应力。拉伸变形
13、时所能承受的最大应力。拉伸变形时所能承受的最大应力。拉伸变形时所能承受的最大应力。拉伸曲线曲线曲线曲线p p p p点对应的应力点对应的应力点对应的应力点对应的应力pppp为弹性极限:为弹性极限:为弹性极限:为弹性极限:p=Fp/So p=Fp/So p=Fp/So p=Fp/So 式中式中式中式中 p p p p 弹性极限(弹性极限(弹性极限(弹性极限(MPaMPaMPaMPa););););Fp Fp Fp Fp 试样产生完全弹性变形时的试样产生完全弹性变形时的试样产生完全弹性变形时的试样产生完全弹性变形时的最大外力(最大外力(最大外力(最大外力(N N N N););););So So
14、So So 试样原始横截面积(试样原始横截面积(试样原始横截面积(试样原始横截面积(mmmmmmmm2 2 2 2)。)。)。)。第15页/共192页 2 2 2 2 刚度:刚度:刚度:刚度:即材料抵抗弹性变形的能力。即材料抵抗弹性变形的能力。即材料抵抗弹性变形的能力。即材料抵抗弹性变形的能力。刚度的大小以弹性模量来衡量,弹性模量在拉伸刚度的大小以弹性模量来衡量,弹性模量在拉伸刚度的大小以弹性模量来衡量,弹性模量在拉伸刚度的大小以弹性模量来衡量,弹性模量在拉伸曲线上表现为曲线上表现为曲线上表现为曲线上表现为oeoeoeoe段的斜率,即:段的斜率,即:段的斜率,即:段的斜率,即:E=/E=/E=
15、/E=/式中式中式中式中 EEEE弹性模量(弹性模量(弹性模量(弹性模量(MPaMPaMPaMPa););););应力(应力(应力(应力(MPaMPaMPaMPa););););应变。应变。应变。应变。第16页/共192页3 3 3 3 强度:强度:强度:强度:即金属抵抗永久变形和断裂的能力。即金属抵抗永久变形和断裂的能力。即金属抵抗永久变形和断裂的能力。即金属抵抗永久变形和断裂的能力。(1 1 1 1)屈服点)屈服点)屈服点)屈服点 屈服点:即试样在拉伸过程中力不断增加(保持恒定)仍屈服点:即试样在拉伸过程中力不断增加(保持恒定)仍屈服点:即试样在拉伸过程中力不断增加(保持恒定)仍屈服点:即
16、试样在拉伸过程中力不断增加(保持恒定)仍能继续伸长(变形)时的应力。在拉伸曲线上能继续伸长(变形)时的应力。在拉伸曲线上能继续伸长(变形)时的应力。在拉伸曲线上能继续伸长(变形)时的应力。在拉伸曲线上s s s s点对应的点对应的点对应的点对应的应力为屈服点。应力为屈服点。应力为屈服点。应力为屈服点。s=Fs/S0s=Fs/S0s=Fs/S0s=Fs/S0 式中式中式中式中 ssss屈服点(屈服点(屈服点(屈服点(MPa MPa MPa MPa););););FsFsFsFs试样开始产生屈服现象时的(试样开始产生屈服现象时的(试样开始产生屈服现象时的(试样开始产生屈服现象时的(N N N N)
17、;);););S0S0S0S0试样原始横截面积(试样原始横截面积(试样原始横截面积(试样原始横截面积(mmmmmmmm2 2 2 2)。)。)。)。第17页/共192页(2)(2)(2)(2)抗拉强度:即试样拉断前承受的最大标称拉应力。抗拉强度:即试样拉断前承受的最大标称拉应力。抗拉强度:即试样拉断前承受的最大标称拉应力。抗拉强度:即试样拉断前承受的最大标称拉应力。如图如图如图如图1-21-21-21-2所示,拉伸曲线上所示,拉伸曲线上所示,拉伸曲线上所示,拉伸曲线上b b b b点对应的应力为抗拉强度。点对应的应力为抗拉强度。点对应的应力为抗拉强度。点对应的应力为抗拉强度。b b b b=F
18、b/S0=Fb/S0=Fb/S0=Fb/S0 式中式中式中式中 b b b b抗拉强度(抗拉强度(抗拉强度(抗拉强度(MPaMPaMPaMPa););););FbFbFbFb试样断裂前所能承受的最大拉(试样断裂前所能承受的最大拉(试样断裂前所能承受的最大拉(试样断裂前所能承受的最大拉(N N N N););););S S S S0 0 0 0试样原始横截面积(试样原始横截面积(试样原始横截面积(试样原始横截面积(mmmmmmmm2 2 2 2 )。)。)。)。第18页/共192页4 4 4 4 塑性塑性塑性塑性 即断裂前材料发生不可逆永久变形的能力。即断裂前材料发生不可逆永久变形的能力。即断裂
19、前材料发生不可逆永久变形的能力。即断裂前材料发生不可逆永久变形的能力。常用的塑性判据是伸长率和断面收缩率。常用的塑性判据是伸长率和断面收缩率。常用的塑性判据是伸长率和断面收缩率。常用的塑性判据是伸长率和断面收缩率。第19页/共192页(1)伸长率 即试样拉断后标距的伸长与原始标距的百分比。=(L1-L0)/L0 100%式中 伸长率(%);L1试样拉断后标距(mm);L0 试样原始标距(mm)。第20页/共192页 (2 2 2 2)断面收缩率:即试样拉断后,缩颈处横截面积的最大断面收缩率:即试样拉断后,缩颈处横截面积的最大断面收缩率:即试样拉断后,缩颈处横截面积的最大断面收缩率:即试样拉断后
20、,缩颈处横截面积的最大缩减量与原始的横截面积的百分比。缩减量与原始的横截面积的百分比。缩减量与原始的横截面积的百分比。缩减量与原始的横截面积的百分比。=(S0-S1S0-S1S0-S1S0-S1)/S0100%/S0100%/S0100%/S0100%式中式中式中式中 断面收缩率(断面收缩率(断面收缩率(断面收缩率(%););););S1S1S1S1试样的原始截面积(试样的原始截面积(试样的原始截面积(试样的原始截面积(mmmmmmmm2 2 2 2)S0S0S0S0试样拉断后缩颈处的最小横截面积(试样拉断后缩颈处的最小横截面积(试样拉断后缩颈处的最小横截面积(试样拉断后缩颈处的最小横截面积(
21、mmmmmmmm2 2 2 2)。第21页/共192页5 5 5 5 硬度硬度硬度硬度 即材料抵抗局部变形的能力。即材料抵抗局部变形的能力。即材料抵抗局部变形的能力。即材料抵抗局部变形的能力。硬度是材料抵抗塑性变形、压痕的能力,是衡量金属软硬度是材料抵抗塑性变形、压痕的能力,是衡量金属软硬度是材料抵抗塑性变形、压痕的能力,是衡量金属软硬度是材料抵抗塑性变形、压痕的能力,是衡量金属软硬的判据,也是表征力学性能的一项综合指标。硬的判据,也是表征力学性能的一项综合指标。硬的判据,也是表征力学性能的一项综合指标。硬的判据,也是表征力学性能的一项综合指标。第22页/共192页(1)布氏硬度试验 动画演示
22、第23页/共192页(2 2 2 2)洛氏硬度试验()洛氏硬度试验()洛氏硬度试验()洛氏硬度试验(动画演示动画演示动画演示动画演示)即在初始试验力及总试验力先后作用下,将压头压入试样表即在初始试验力及总试验力先后作用下,将压头压入试样表即在初始试验力及总试验力先后作用下,将压头压入试样表即在初始试验力及总试验力先后作用下,将压头压入试样表面,经规定保持时间后卸除试验力,用测量的残余压痕深面,经规定保持时间后卸除试验力,用测量的残余压痕深面,经规定保持时间后卸除试验力,用测量的残余压痕深面,经规定保持时间后卸除试验力,用测量的残余压痕深度增量计算硬度的一种压痕硬度试验。度增量计算硬度的一种压痕
23、硬度试验。度增量计算硬度的一种压痕硬度试验。度增量计算硬度的一种压痕硬度试验。第24页/共192页n6 韧性即金属在断裂前吸收变形能量的能力。常采用夏比冲击试验来测定材料的韧性。(h1-h2)/A 式中 冲击韧度(J/cm2)试样的冲击吸收功(J)缺口底部横截面积(mm2)摆锤重量(Kg)h1摆锤举起高度(m)h2击断试样后升起高度(m)图图3 3 夏比冲击试验夏比冲击试验第25页/共192页 金属材料的物理、化学性能金属材料的物理、化学性能金属材料的物理、化学性能金属材料的物理、化学性能包括密度、熔点、导电性、包括密度、熔点、导电性、包括密度、熔点、导电性、包括密度、熔点、导电性、导热性、磁
24、性、热膨胀性、导热性、磁性、热膨胀性、导热性、磁性、热膨胀性、导热性、磁性、热膨胀性、耐热性和耐蚀性、光学性能耐热性和耐蚀性、光学性能耐热性和耐蚀性、光学性能耐热性和耐蚀性、光学性能等。等。等。等。机械零件的用途不同,对机械零件的用途不同,对机械零件的用途不同,对机械零件的用途不同,对材料的物理、化学性能要求材料的物理、化学性能要求材料的物理、化学性能要求材料的物理、化学性能要求也不同也不同也不同也不同 。金属材料的物理、化学性能第26页/共192页n n金属的工艺性能金属的工艺性能金属的工艺性能金属的工艺性能:即金属即金属即金属即金属材料对加工工艺的适应性材料对加工工艺的适应性材料对加工工艺
25、的适应性材料对加工工艺的适应性。n n 按加工方法不同,可按加工方法不同,可按加工方法不同,可按加工方法不同,可分为铸造性能、塑性成形分为铸造性能、塑性成形分为铸造性能、塑性成形分为铸造性能、塑性成形性、焊接性、切削加工性、性、焊接性、切削加工性、性、焊接性、切削加工性、性、焊接性、切削加工性、热处理工艺性等。热处理工艺性等。热处理工艺性等。热处理工艺性等。金属的各种工艺性能将金属的各种工艺性能将金属的各种工艺性能将金属的各种工艺性能将在以后的有关章节中作详在以后的有关章节中作详在以后的有关章节中作详在以后的有关章节中作详细介绍。细介绍。细介绍。细介绍。金属的金属的工艺性能工艺性能金属材料的工
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 工程 材料 及其 成形 技术 基础
限制150内