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1、2017/10/14,1,第一章:机械设备常用工程材料及钢的热处理,第一节:机械设备用材的基本要求和特点第二节:机械设备常用材料第三节:钢的热处理,2017/10/14,2,第一节:机械设备用材的基本要求和特点,一、选用材料的基本要求1、材质可靠,其机械性能与化学性能可 保证使用寿命;2、良好的制造加工性能,焊接性能良好;3、经济上合算;4、材料品种应符合我国资源和供应情况。,2017/10/14,3,二、材料的基本性能特点1、材料的机械性能强度:屈服强度s、抗拉强度b、 屈强比s/ b。 对于常温用钢,静载时,考虑常温强度;变载时,考虑持久极限D。对于温度超过400的用钢,还应考虑蠕变极限n
2、。,2017/10/14,4,塑性:延伸率、断面收缩率。韧性:材料的冲击韧性(ak值)与冷脆性、 断裂韧性。硬度:布氏硬度HBS、洛氏硬度HRC。2、材料的化学性能 耐腐蚀性、抗氧化性。,2017/10/14,5,3、材料的物理性能 导热系数、热膨胀系数、比重、 熔点、导电性。4、材料的加工工艺性 锻造、铸造、切削、焊接、冷冲压性能。5、材料的经济性 在满足设备使用性能的前提下,选用 材料还应注意其经济效果。,2017/10/14,6,第二节:机械设备常用材料,碳钢、合金钢、铸铁、有色金属 及其合金、非金属。一、碳钢(碳素钢)1、普通碳素钢 如:Q235-A、Q235-AF,2017/10/1
3、4,7,2、优质碳素钢低碳钢:含碳量0.25%。常用钢有08、 10、15、20、25号。 如:20R、20g中碳钢:含碳量0.250.6%。常用钢有30、 35、40、45、50、55号。高碳钢:含碳量0.6%。常用钢有60、 65、70号。,2017/10/14,8,3、专门用途的锅炉和容器用钢 锅炉用钢:15g、20g 容器用钢:Q235-AR、16MnR,2017/10/14,9,二、合金钢1、合金结构钢如:16Mn、40Cr2、不锈钢、不锈耐酸钢 如:0Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2Ti3、耐热钢:工作时能承受650800的 高温,能抗高温氧化、抗蠕变。 有热强钢和抗氧化钢
4、。4、低温用钢:在-20以下的低温工作, 抗冷脆。,2017/10/14,10,三、铸铁 碳含量在2.5%4.0%的铁碳合金 称为铸铁。 有:灰口铸铁,以HT表示; 球墨铸铁,以QT表示。 铸钢,用ZG表示。,2017/10/14,11,四、有色金属及其合金1、铜:纯铜又称紫铜,塑性好;铜与锌 的合金叫黃铜,强度、耐腐蚀性高于 纯铜;铜与银、铝、铅等的合金称为 青铜,有极高的耐腐蚀性和耐磨性。2、铝:纯铝,塑性好;硬铝是铝、铜、 镁的合金,强度高,耐腐蚀性好。,2017/10/14,12,五、非金属材料1、无机非金属材料 如:陶瓷、搪瓷、玻璃。2、有机非金属材料 如:聚乙烯、聚四氟乙烯、合成橡
5、胶、 硬聚氯乙烯、玻璃钢、木材、纸板等。,2017/10/14,13,第三节:钢的热处理,所谓钢的热外理,就是将钢在固态 范围内加热到一定温度后,保温一段时间, 再以一定速度冷却的工艺过程。根据冷却 速度的不同,热处理方法有:退火、正火、 淬火、回火、调质,及化学热处理:表面 渗碳、氮化、氰化等。,2017/10/14,14,钢的热处理示意图,如45号钢(820840) 淬火退火(炉冷)(油、水冷)正火(空冷)调质回火0h,2017/10/14,15,热处理方法及其目的,退火:将零件加热、保温一段时间后, 随炉冷却到室温。可以消除零件的内应力,降低硬度,提高塑性,使零件便 于加工。正火:其工艺
6、过程与退火相似,不同之处是将零件置于空气中冷却。正火的作用与退火基本相同,由于零件在空气中冷却速度较快,故可提高钢的硬度与强度。,2017/10/14,16,淬火:将零件加热、保温一段时间后,把零件放入水(油或水基盐、碱溶液)中急剧冷却的处理过程。可以大幅度提高钢的硬度与强度,但材料的韧性降低,同时产生很大的内应力,零件有严重变形和开裂的危险。因此,淬火后必须进行回火处理。,2017/10/14,17,回火:将淬火后的零件再重新加热到一定温度(低于淬火温度),保温一段时间后,置于空气或油中冷却至室温的处理过程。可以消除零件淬火时产生的内应力,提高材料的综合力学性能。高温回火又称调质。,2017
7、/10/14,18,低温回火(150250):得到很高 的硬度和耐磨性,主要用于切削工具、 滚动轴承等。中温回火(350500):得到很高 的弹性,主要用于各种弹簧等。,2017/10/14,19,高温回火(500650):又称调质,获得良好的综合力学性能,用于齿轮、轴、蜗杆等。含碳量在0.350.5%之间的中碳钢和中碳合金钢适用于调质处理,称为调质钢。,2017/10/14,20,表面淬火: 快速将零件表层迅速加热到淬火温度(零件芯部温度尚很低),然后迅速冷却的热处理过程。使零件的表层具有很高的硬度和耐磨性,而芯部仍保持材料原有的塑性与韧性。用于齿轮、轴等零件。,2017/10/14,21,表面渗碳 是化学热处理,是使钢表面强化的重要手段。它是把零件置于含有某种化学元素的介质中进行加热、保温,使化学元素的活性原子向零件表层扩散,从而改变钢材表层的化学成份和组织,获得与芯部不同的表面性能。,2017/10/14,22,渗碳零件常用材料是低碳钢和低碳合金钢。零件经过渗碳后,表层碳的含量增加,再经过淬火和回火后,使零件表面达到很高的硬度和耐磨性,而芯部又具有很好的塑性与韧性。渗碳常用于齿轮、凸轮、磨擦片等零件。,