精密機械設計基礎2-1

1、第二章 機械工程常用材料及鋼的熱處理 人類各個社會發(fā)展階段的文明程度就是以材料的生產和使用作為人類文明進步的尺度。石器時代（Stone Age） 公元前10萬年新時期時代（New Stone Age） 公元前1萬年青銅時代（Bronze Age） 公園前3000年鐵器時代 （Iron Age） 公元前1000年水泥時代 公園0年鋼時代 1800年硅時代 1950年新材料（碳材料時代？） 主要內容第一節(jié) 概述第二節(jié) 金屬材料的力學性能第三節(jié) 常用的工程材料第四節(jié) 鋼的熱處理第五節(jié) 表面精飾第六節(jié) 精密儀器材料選用原則第一節(jié) 概述機械工程材料金屬材料非金屬材料鋼鐵材料鋼（碳鋼、合金鋼）非鐵金屬鑄鐵

2、無機非金屬材料有機材料塑料橡膠陶瓷（普通陶瓷、特種陶瓷）合成纖維鋁合金銅合金其他有色合金第二節(jié) 金屬材料的力學性能 在結構設計中，為保證零件正常工作，要涉及強度、剛度問題，這些條件又涉及材料的力學性能。金屬材料的機械力學性能主要包括：彈性模量E、切變模量G、屈服極限、強度極限、硬度、延伸率等。這些性能指標是通過試驗測定的靜拉伸試驗。 靜拉伸試驗-低碳鋼應力-應變曲線標準試件第二節(jié) 金屬材料的力學性能材料拉伸試驗機 應力-應變曲線第二節(jié) 金屬材料的力學性能Oa段：彈性變形階段 ab段：屈服階段 bc段：塑性變形階段 （強化階段 ）cd段：頸縮階段 冷作硬化 應力極限 四個階段 彈性階段、屈服階段

3、、強化階段、頸縮階段 三個極限 彈性極限 p 屈服極限 s 0.2 強度極限 b條件屈服極限 鑄鐵第二節(jié) 金屬材料的力學性能對應某些沒有明顯屈服現(xiàn)象的材料，規(guī)定對應于產生0.2%殘余應變時的應力值為屈服強度。強度：材料抵抗破壞（失效）的能力 在靜應力作用下，機械零件的失效形式主要是塑性屈服 和 脆性斷裂 。 強度條件 max 第二節(jié) 金屬材料的力學性能承受的最大應力為max允許承受的最大應力值稱為許用應力剛度：材料抵抗彈性變形的能力 彈性模量 E = /各種鋼材的E基本相等，故不可以用改變鋼材牌號提高剛度。注意：材料的剛度機件的剛度 后者應取決于材料和結構兩個方面的因素。對在彈性范圍內要求對能

4、量有較大吸收能力的零件（如儀表彈簧等），可以選擇軟彈簧材料，如鈹青銅、磷青銅等制造，使其具有較 的彈性模量。 第二節(jié) 金屬材料的力學性能塑性：材料破壞時，遺留變形的大小 斷后伸長率：試件拉斷后，標距內的伸長量與標距原長之比 的百分率。5%為塑性材料 5%為脆性材料 斷面收縮率：試件拉斷后，斷裂處面積的縮小量與原面積之 比的百分率。第二節(jié) 金屬材料的力學性能或越大，材料的塑性越好。 硬度：材料表面抵抗局部變形的能力，衡量材料 的軟硬程度。 一般材料硬度，強度和耐磨性，塑性。 壓入法測試布氏硬度HBW 洛氏硬度HRC、 維氏硬度HV 硬度是一項綜合力學性能指標，常作為技術要求在零件圖上標注。 第二節(jié) 金屬材料的力學性能影響力學性能的因素 1、含碳量 含碳量 ，強度和硬度 ，但塑性 。 2、合金元素 加入某些合金元素，可提高和改善其綜合力學性能，并獲得某些特殊的物理和化學性能。 3、溫度 一般，低溫條件下強度有所 ，塑性和沖擊韌性 ，高溫條件下相反。 4、熱處理工藝第二節(jié) 金屬材料的力學性能布氏硬度試驗只可用來測定小于HB450的金屬材料；壓痕較大，硬度值比較準確。洛氏硬度測定壓痕很小，并不損壞零件，適于成品檢驗，設備簡單，操作迅速方