课题二机器零件材料及强度

模块一机械概述石静上海信息技术学校课题二机器零件材料及强度材料是机器的物质基础金属材料的性能是选择材料的主要依据掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能，才能更合理地使用金属材料，充分发挥其作用。1.物理性能：2.化学性能：3.力学性能：4.工艺性能：任务一金属材料的性能你知道机器零件是用什么材料做成的么？怎么评价它们的性能呢？1.金属材料的物理性能（1）密度:单位体积金属的质量（2）熔点:金属从固体状态向液体状态转变时的温度称为熔点。（3）导电性:金属材料传导电流的性能称为导电性。（4）导热性:金属材料传导热量的能力（5）热膨胀性:金属材料在受热时体积会增大，冷却时则收缩，这种现象称为热膨胀性。（6）磁性:金属导磁的性能称为磁性。（1）抗氧化性:金属材料抵抗氧化作用的能力（2）耐腐蚀性:金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他化学介质腐蚀作用的能力，称为耐腐蚀性（3）化学稳定性:金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。2.金属材料的化学性能1、不锈钢锅：物理特性：强度大，耐磨，导热快等；化学特性：其含有铬或镍等非活泼金属，使其不易与其他物质反应而耐腐蚀；2、保险丝：物理特性：金属的导电性，熔点低等；化学特性：常温下不易与空气等反应氧化而腐蚀；生活中的一些金属材料的应用实例你能举例说明一些关于金属材料在生活中的应用实例么？3.金属材料的力学性能定义：材料在外力（静载荷、冲击载荷、交变载荷）作用下所表现出的特性。主要指标：强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度。（1）强度强度：材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。载荷：机械零件在使用和制造过程中受到的外界作用力。从性质上载荷可分为3种。静载荷：指大小、方向不变或变化缓慢的载荷冲击载荷：指突然增加的载荷，如锤击时铁片所受的载荷交变载荷:指大小、方向周期性变化的载荷，如汽车行驶时受阻，板簧就受到交变载荷。载荷的作用方式：拉伸、压缩、弯曲、剪切强度可分为：抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度、（2）塑性：金属材料在静载荷作用下，产生塑性变形（永久变形）而不破坏的能力。指标为：伸长率：%100001lll%100010FFF断面收缩率：断裂后拉伸试样的颈缩现象五硬度布氏硬度HB洛氏硬度HR维氏硬度HV（3）硬度:是指材料抵抗其它硬物体压入其表面的能力。•常用测量硬度的方法①布氏硬度HB布氏硬度用试验力除以压痕表面积的商来计算。)(2102.022dDDDPHB布氏硬度计压头为钢球时，布氏硬度用符号HBS表示，适用于布氏硬度值在450以下的材料。压头为硬质合金球时，用符号HBW表示，适用于布氏硬度在650以下的材料。符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值,符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。如120HBS10/1000/30表示直径为10mm的钢球在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。布氏硬度压痕②洛氏硬度洛氏硬度是以顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为Φ1.588㎜的淬火钢球作压头，以规定的试验力使其压入试样表面。试验时，先加初试验力，然后加主试验力。压入试样表面之后卸除主试验力，在保留初试验力的情况下，根据试样表面压痕深度，确定被测金属材料的洛氏硬度值。洛氏硬度h1-h0洛氏硬度测试示意图洛氏硬度计洛氏硬度用符号HR表示，HR=k-(h1-h0)/0.002根据压头类型和主载荷不同，分为九个标尺，常用的标尺为A、B、C。符号HR前面的数字为硬度值，后面为使用的标尺。HRA用于测量高硬度材料,如硬质合金、表淬层和渗碳层。HRB用于测量低硬度材料,如有色金属和退火、正火钢等。HRC用于测量中等硬度材料，如调质钢、淬火钢等。洛氏硬度的优点：操作简便，压痕小，适用范围广。缺点：测量结果分散度大。钢球压头与金刚石压头洛氏硬度压痕（4）韧性是指材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。指标为冲击韧性值ak(通过冲击实验测得)。TITANIC建造中的Titanic号TITANIC的沉没与船体材料的质量直接有关Titanic号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果Titanic近代船用钢板（5）疲劳强度疲劳是材料在低于许用应力的重复交变应力作用下发生断裂的现象。金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度。当施加的交变载荷为对称循环载荷时，所得疲劳强度用-1表示。承受交变载荷的机器或零件需选择疲劳强度较好的材料，如：轴、齿轮、弹簧。4.金属材料的工艺性能是指金属材料是否易于加工成优良的机械零件或零件毛坯的性能。（1）铸造性：金属材料能否用铸造的方法获得合格铸件的功能。短片（2）锻压性：金属材料在压力加工时，能改变形状而不产生裂纹的功能。（3）切削加工性：指金属材料被刀具切削加工后而称为合格工件的难易程度。（4）焊接性：金属材料是否易于用焊接方法生产出优良焊件的性能。举例说明金属材料的工艺性能和使用性能举例一：低碳钢焊接性好，但其强度、硬度却没有高碳钢好举例二：灰铸铁最适合铸造，大多数机床、设备的机座、立柱等，都是灰铸铁材料的。举例三:低碳钢、中碳钢（包括其合金钢）材料最适合锻造，大多数的批量生产的齿轮、轴等重要零件，都是用这种材料锻造毛坯的。举例四:低碳钢材料焊接性能最好。中碳钢焊接性就开始变差了，汽车车身等焊接件均为低碳钢及其合金钢。任务二机械零件的强度强度是零件应满足的基本要求。零件强度是指零件受载后抵抗断裂、塑性变形和表面失效的能力。为了满足零件要有足够的强度，必须使零件在受载后的工作应力σ不超过零件的许用应力[σ]。其表达式为σ≤[σ]或σ=F/A≤[σ]——式中F是载荷，A是截面积，[σ]是零件材料的许用应力【作业】1.机器有哪些特征？它与机构有什么区别？2.构件与零件有什么区别和联系？请以拖拉机为例，找出一些构件和零件。3.机器由哪些部分组成？各个部分有什么功能？4.列举出4种你所熟悉的材料，并说明它们的物理性能、化学性能和工艺性能。5.小结金属材料的力学性能6.举例说明什么是静载荷、冲击载荷和交变载荷。