第2章機械工程材料基礎(chǔ)

1、 DLd0L0PP v彈性變形彈性變形 。 ee為彈性極限為彈性極限。v剛度剛度 v延性變形延性變形 v屈服屈服 s s點時，試樣所承受的載荷不增加，但點時，試樣所承受的載荷不增加，但也繼續(xù)產(chǎn)生延性變形，圖中出現(xiàn)了水平線段。也繼續(xù)產(chǎn)生延性變形，圖中出現(xiàn)了水平線段。s s點為屈服點；點為屈服點；ss稱為屈服極限。稱為屈服極限。v“縮頸縮頸”現(xiàn)象現(xiàn)象 v抗拉強度抗拉強度 抗拉強度抗拉強度bb（RmRm）。v屈強比屈強比 ss (Re) / /bb （RmRm）的比值。屈強比越小構(gòu)件的比值。屈強比越小構(gòu)件可靠性越高，但若太小材料強度的有效利用可靠性越高，但若太小材料強度的有效利用率太低。工程上在保證

2、安全的前提下希望屈率太低。工程上在保證安全的前提下希望屈強比高些。強比高些。0102HB.F / A凹 三種硬度的關(guān)系：三種硬度的關(guān)系：HBWHV10HRHBWHV10HRHV=F/AHV=F/A 15381394溫度（溫度（）時間（時間（s）-Fe-Fe-Fe液相液相體心立方晶格體心立方晶格體心立方晶格體心立方晶格面心立方晶格面心立方晶格純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變冷卻曲線純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變冷卻曲線 溶劑原子溶劑原子溶質(zhì)原子溶質(zhì)原子a）置換式固溶體）置換式固溶體溶劑原子溶劑原子溶質(zhì)原子溶質(zhì)原子b）間隙式固溶體）間隙式固溶體固溶體的兩種類型固溶體的兩種類型 形成置換固溶體時的晶格畸變形成置換固溶體時的晶

3、格畸變 形成間隙固溶體的晶格畸變形成間隙固溶體的晶格畸變 固溶體的晶格畸變固溶體的晶格畸變勻晶相圖S1S2+S3c de15381394溫度（溫度（）時間（時間（s）-Fe-Fe-Fe液相液相體心立方晶格體心立方晶格體心立方晶格體心立方晶格面心立方晶格面心立方晶格純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變冷卻曲線純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變冷卻曲線 FeFeFeFe3 3C C狀態(tài)圖中主要點的坐標(biāo)及含義狀態(tài)圖中主要點的坐標(biāo)及含義點的點的代號代號t/t/c c ( () ) 說明說明A AB BC CD DE EG GH HJ JN NP PS SQ Q15381538149514951148114812271227114811

4、48912912149514951495149513941394727727727727室溫室溫0 00.530.534.304.306.696.692.112.110 00.090.090.170.170 00.020.020.770.770.00080.0008純鐵熔點純鐵熔點胞晶反映時液態(tài)合金的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)胞晶反映時液態(tài)合金的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)共晶點，共晶點，LCLCAeAeFeFe3 3C CL Ld d滲碳體熔點（計算值）滲碳體熔點（計算值）碳在碳在FeFe中的最大溶解度中的最大溶解度-Fe-Fe-Fe-Fe同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點（同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點（A A3 3）碳在碳在FeFe中的最大溶解度中的最大溶

5、解度包晶點，包晶點，L LB BH HAAJ J-Fe-Fe-Fe-Fe同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點（同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點（A A4 4）碳在碳在-Fe-Fe中的最大溶解度中的最大溶解度共析點，共析點，A As sF Fp pFeFe3 3C CP(AP(Al l) )室溫下，碳在室溫下，碳在-Fe-Fe中的溶解度中的溶解度vABCDABCD線為液相線。溫度高于此線時鐵碳合金均線為液相線。溫度高于此線時鐵碳合金均是液相。是液相。vAHJECFAHJECF線為固相線。溫度降到此線下鐵碳合金線為固相線。溫度降到此線下鐵碳合金全部結(jié)晶為固體全部結(jié)晶為固體vHJBHJB線為包晶線。溫度達到線為包晶線。溫度達到149514

6、95時含碳量時含碳量c c=0.09%=0.09%0.53%0.53%的鐵碳合金在平衡結(jié)晶過程中均發(fā)生包晶反映。的鐵碳合金在平衡結(jié)晶過程中均發(fā)生包晶反映。 14951495 LB+HLB+H AJ AJvECFECF線為共晶線。溫度達到線為共晶線。溫度達到11481148時含碳量時含碳量c c=2.11%=2.11%6.69%6.69%的鐵碳合金均會發(fā)生共晶反映。的鐵碳合金均會發(fā)生共晶反映。 11481148 LcLc (Ae+Fe (Ae+Fe3 3C)C)vPSKPSK線為共析線，代號為線為共析線，代號為A A1 1。溫度達到。溫度達到727727時含碳量時含碳量c c=0.0218%=0

7、.0218%6.69%6.69%的鐵碳合金均會發(fā)生共析反應(yīng)。的鐵碳合金均會發(fā)生共析反應(yīng)。 727727 As (FAs (Fp p+Fe+Fe3 3C)C)vGSGS線是相變線，代號為線是相變線，代號為A A3 3。vESES線為固溶線，代號為線為固溶線，代號為A Acmcm。溫度降到此線時奧氏體。溫度降到此線時奧氏體A A中多余的中多余的碳以滲碳體碳以滲碳體FeFe3 3C C形式析出。形式析出。vPQPQ線是固溶線。溫度降到此線鐵素體線是固溶線。溫度降到此線鐵素體F F中多余的碳以中多余的碳以FeFe3 3C C析出析出1 1、碳素鋼、碳素鋼（1 1）碳素鋼的分類）碳素鋼的分類（2 2）碳

8、素鋼的牌號和應(yīng)用）碳素鋼的牌號和應(yīng)用分類分類編號方法編號方法應(yīng)用應(yīng)用舉例舉例說明說明碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235-A.F “Q”為為“屈屈”字的漢語拼音字首，后面的數(shù)字為屈服強字的漢語拼音字首，后面的數(shù)字為屈服強度（度（MPa）。）。A、B、C、D表示質(zhì)量等級，從左至右，表示質(zhì)量等級，從左至右，質(zhì)量依次提高，質(zhì)量依次提高，F(xiàn)、b、Z、TZ依次表示沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜依次表示沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼。鋼、鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼。Q235-A.F表示屈服強度為表示屈服強度為235MPa、質(zhì)量為、質(zhì)量為A級的沸騰鋼。級的沸騰鋼。螺釘、螺母、墊圈、焊接件、沖壓件及橋梁建設(shè)等金螺釘、螺母、墊圈、焊接件

9、、沖壓件及橋梁建設(shè)等金屬結(jié)構(gòu)件屬結(jié)構(gòu)件小軸、銷子、連桿、農(nóng)機零件等小軸、銷子、連桿、農(nóng)機零件等優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼4545Mn兩位數(shù)字表示平均兩位數(shù)字表示平均Wc，以，以0.01%為單位。如鋼號為單位。如鋼號45，表，表示示W(wǎng)c平均為平均為0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼?；瘜W(xué)元素符號的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼?；瘜W(xué)元素符號Mn表示鋼的含錳量較高。表示鋼的含錳量較高。滲碳鋼（含碳滲碳鋼（含碳0.10-0.25%）：活塞銷）：活塞銷調(diào)質(zhì)鋼（含碳調(diào)質(zhì)鋼（含碳0.30-0.55%）：軋輥、軸、齒輪、柱塞）：軋輥、軸、齒輪、柱塞、輪箍等、輪箍等彈簧鋼（含碳彈簧鋼（含碳0.60-0.85%）：彈簧）：彈簧碳素工

10、具鋼碳素工具鋼T8T8A“T”為為“碳碳”字的漢語拼音字首，后面的數(shù)字表示鋼的字的漢語拼音字首，后面的數(shù)字表示鋼的平均平均Wc，以為，以為0.10%單位。如單位。如T8表示平均為表示平均為0.8%的碳的碳素工具鋼。素工具鋼?！癆”表示高級優(yōu)質(zhì)。表示高級優(yōu)質(zhì)。不受劇烈沖擊的條種工具，如手動鉸動、家用挫動等不受劇烈沖擊的條種工具，如手動鉸動、家用挫動等一般工程用鑄造碳鋼一般工程用鑄造碳鋼ZG200-400“ZG”代表鑄鋼。其后面第一組數(shù)字為屈服強度代表鑄鋼。其后面第一組數(shù)字為屈服強度（MPa）；第二組數(shù)字為抗拉強度（）；第二組數(shù)字為抗拉強度（MPa）。如）。如ZG200-400表示屈服強度為表示屈

11、服強度為200 MPa、抗拉強度為、抗拉強度為400 MPa的鑄鋼。的鑄鋼。在重型機械中用于制造承受大負(fù)荷的零件，如軋鋼機在重型機械中用于制造承受大負(fù)荷的零件，如軋鋼機機架、水壓機底座等；在鐵路車輛上用于制造受力大機架、水壓機底座等；在鐵路車輛上用于制造受力大又承受沖擊的零件如搖枕、側(cè)架、車輪和車鉤等又承受沖擊的零件如搖枕、側(cè)架、車輪和車鉤等2 2、合金鋼、合金鋼（1 1）合金鋼的分類）合金鋼的分類分類分類編號方法編號方法應(yīng)用應(yīng)用舉例舉例說明說明低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼Q345-C 鋼的牌號由代表屈服強度的漢語拼音字母（鋼的牌號由代表屈服強度的漢語拼音字母（Q）、屈服）、屈服強度數(shù)

12、值、質(zhì)量等級符號（強度數(shù)值、質(zhì)量等級符號（A、B、C、D、E）三個部）三個部分按順序排列。分按順序排列。油槽、油罐、車輛、橋梁、壓力容器、輸油管道、建油槽、油罐、車輛、橋梁、壓力容器、輸油管道、建筑結(jié)構(gòu)件、船舶、電站設(shè)備、起重機械等筑結(jié)構(gòu)件、船舶、電站設(shè)備、起重機械等合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼60Si2Mn前面的數(shù)字表示鋼的平均含碳量，以萬分之幾表示。后前面的數(shù)字表示鋼的平均含碳量，以萬分之幾表示。后面的數(shù)字表示合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的面的數(shù)字表示合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百分之幾表示。質(zhì)量分?jǐn)?shù)少于或等于百分之幾表示。質(zhì)量分?jǐn)?shù)少于或等于1.5%時，一般不標(biāo)時，一般不標(biāo)明質(zhì)量分?jǐn)?shù)

13、。若為高級優(yōu)質(zhì)鋼，則在鋼號的最后加上明質(zhì)量分?jǐn)?shù)。若為高級優(yōu)質(zhì)鋼，則在鋼號的最后加上“A”。滾動軸承鋼要的鋼號前加滾動軸承鋼要的鋼號前加“G”：高碳鉻軸承鋼：碳含：高碳鉻軸承鋼：碳含量不標(biāo)出，鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)用千分之幾表示。量不標(biāo)出，鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)用千分之幾表示。GCr15SiMn。滲碳軸承鋼：滲碳軸承鋼：G20CrMo（如其他合金結(jié)構(gòu)鋼）。（如其他合金結(jié)構(gòu)鋼）。滲碳鋼（含碳滲碳鋼（含碳0.10-0.25%）：齒輪、軸）：齒輪、軸調(diào)質(zhì)鋼（含碳調(diào)質(zhì)鋼（含碳0.25-0.50%）：螺栓、軸、齒輪、蝸桿）：螺栓、軸、齒輪、蝸桿、搖臂、高精度鏜桿等、搖臂、高精度鏜桿等彈簧鋼（含碳彈簧鋼（含碳0.45-0.70%）

14、：彈簧）：彈簧軸承鋼（含碳軸承鋼（含碳0.95-1.15%）：軸承的套圈、滾珠）：軸承的套圈、滾珠合金工具鋼合金工具鋼5CrMnMoCrWMn平均平均Wc不小于不小于1.0%時不標(biāo)出，小于時不標(biāo)出，小于1.0%時以千分之幾時以千分之幾表示。合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相表示。合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。同。高速鋼例外，其平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于高速鋼例外，其平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1.0%時也不標(biāo)出，如時也不標(biāo)出，如W18Cr4V板牙、絲錐、鉸刀、搓絲板、冷沖模板牙、絲錐、鉸刀、搓絲板、冷沖模切削用的各種刀具切削用的各種刀具冷作模具鋼、熱擠壓模、高速鍛模、精鍛模冷作模具鋼、熱擠壓

15、模、高速鍛模、精鍛模特殊性能鋼特殊性能鋼2Cr13平均平均Wc以千分之幾表示。但當(dāng)平均以千分之幾表示。但當(dāng)平均Wc不大于不大于0.03%及及0.08%時，鋼號前分別冠以時，鋼號前分別冠以00及及0表示。合金元素的質(zhì)量表示。合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。分?jǐn)?shù)的表示方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相同。不銹鋼（加了不銹鋼（加了Cr、V等）：等）： 刃具、家用電氣部件、建刃具、家用電氣部件、建筑用裝飾部件、醫(yī)療器械、食品用設(shè)備筑用裝飾部件、醫(yī)療器械、食品用設(shè)備耐熱鋼耐熱鋼（加了（加了Cr、V等）等）：鍋爐管道、汽輪機葉片、：鍋爐管道、汽輪機葉片、大功率發(fā)動機排氣閥、受熱墊圈、導(dǎo)管大功率發(fā)動機排氣閥、

16、受熱墊圈、導(dǎo)管耐磨鋼（耐磨鋼（加了加了Mn等等）：球磨機的襯板、破碎機的顎）：球磨機的襯板、破碎機的顎板、挖掘機的斗齒、鐵路的道叉板、挖掘機的斗齒、鐵路的道叉（2）合金鋼的編號方法）合金鋼的編號方法編號例外鋼：如易切鋼，在鋼的牌號前加編號例外鋼：如易切鋼，在鋼的牌號前加“Y”字，其他同合金結(jié)構(gòu)鋼。字，其他同合金結(jié)構(gòu)鋼。 純鈦的熔點為純鈦的熔點為16671667，低于，低于882.5 882.5 為密排六方晶格，稱為密排六方晶格，稱為為-Ti-Ti，高于，高于882.5 882.5 為體心立方為為體心立方為-Ti-Ti。v工業(yè)純鈦工業(yè)純鈦TA1TA1、TA2TA2、TA3TA3：在：在35035

17、0下工作，強度要求不高的下工作，強度要求不高的零件零件v型鈦合金型鈦合金TA4TA4、TA5TA5、TA6TA6：在：在500500下工作，強度要求不高下工作，強度要求不高的零件：導(dǎo)彈燃料罐、飛機的渦輪機匣的零件：導(dǎo)彈燃料罐、飛機的渦輪機匣v型鈦合金型鈦合金（加入（加入V V或或MoMo后可在室溫下獲得后可在室溫下獲得相）相）TB1TB1、TB2TB2：在在350350下工作的零件：壓氣機葉片、軸、輪盤、飛機構(gòu)件下工作的零件：壓氣機葉片、軸、輪盤、飛機構(gòu)件v+ + 型鈦合金型鈦合金TC1TC1、TC2TC2、TC3TC3、TC4TC4：在：在400400下工作的零下工作的零件，有一定高溫強度的發(fā)動機零件、低溫用部件件，有一定高溫強度的發(fā)動機零件、低溫用部件 一、選材的一般原則一、選材的一般原則 首先按使用性能選取材料，然后考慮其工藝性能以及零件的結(jié)構(gòu)形狀首先按使用性能選取材料，然后考慮其工藝性能以及零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，最后考慮經(jīng)濟性。和尺寸，最后考慮經(jīng)濟性。二、零件選材舉例二、零件選材舉例（一）齒輪