《機械制造基礎》全套教學課件

機械制造基礎

項目一機械工程材料及熱處理（一）全套可編輯PPT課件

本課件是可編輯的正常PPT課件任務一金屬材料的性能【能力目標】能根據(jù)加工要求，正確地選擇機械工程材料?！局R目標】了解工程材料的應用情況，熟悉機械制造常用工程材料的性能。本課件是可編輯的正常PPT課件任務一金屬材料的性能

機械工業(yè)使用的材料可分為金屬與非金屬材料（工程塑料、橡膠及陶瓷等），金屬材料的使用量約占90%以上。

材料的機械性能也稱力學性能，指金屬材料在各種不同形式的載荷作用下，抵抗變形和破壞的能力，是設計機械零件時選材的重要依據(jù)。

機械性能主要有強度、塑性、硬度、沖擊韌性和疲勞強度等。

金屬材料的性能包括力學性能、物理性能、化學性能和工藝性能等。本任務重點介紹力學性能。本課件是可編輯的正常PPT課件任務一金屬材料的性能一、金屬材料的力學性能

零件或工具在使用過程中往往會受到不同性質的外力（或稱載荷）的作用。拉力、壓力、彎力、剪力、扭力等分別使金屬材料產(chǎn)生拉伸、壓縮、彎曲、剪切、扭轉等變形，如圖1-1所示。本課件是可編輯的正常PPT課件任務一金屬材料的性能（一）強度和塑性

金屬材料的這種在外力作用下抵抗變形和斷裂的能力叫作強度。

根據(jù)外力性質的不同，強度可分為抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度、抗剪強度、抗扭強度等?？估瓘姸葢玫帽容^廣泛（因抗拉強度都和其他強度有一定關系）。本課件是可編輯的正常PPT課件

抗拉強度是通過拉伸試驗測定的。它是一定形狀與尺寸的試樣（見圖1-2）裝夾在拉力試驗機上，然后逐漸施加拉力，隨著拉力的增大，試樣逐漸變形伸長直至拉斷。在拉伸過程中試驗機自動記錄了每一瞬間的拉力與變形的關系曲線，即拉伸曲線。任務一金屬材料的性能本課件是可編輯的正常PPT課件當載荷不超過Pc時，拉伸曲線中OC是直線，即變形與外力成正比，此時只產(chǎn)生彈性變形，就是說，外力去除變形便立即消失，試樣恢復原長。所以Pc稱為彈性極限載荷。任務一金屬材料的性能本課件是可編輯的正常PPT課件

當載荷增加超過Pc時，拉伸曲線出現(xiàn)明顯彎曲，此時發(fā)生塑性變形，就是說，外力去除后試樣也不會恢復原來長度（即產(chǎn)生永久變形）。當載荷增加到Ps時，雖然外力維持不變，但試樣的變形（伸長）仍不斷增加（拉伸曲線趨于水平），這種現(xiàn)象叫作屈服，引起試樣發(fā)生屈服的載荷Ps叫作屈服載荷，S點叫作屈服點。任務一金屬材料的性能本課件是可編輯的正常PPT課件當載荷繼續(xù)增加時，變形急劇增大（拉伸曲線又再上升），在達到某一最大值Pb時，試樣的局部截面產(chǎn)生縮頸，這時拉力減小，變形很快增大，直到試樣被拉斷為止。任務一金屬材料的性能本課件是可編輯的正常PPT課件

任務一金屬材料的性能本課件是可編輯的正常PPT課件任務一金屬材料的性能

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斷后伸長率和斷面收縮率數(shù)值越大，材料的塑性越好。塑性好的材料易于進行壓力加工（軋制、沖壓、鍛造等）、焊接，并且工藝簡單，質量易保證；零件使用過程中，不會突然斷裂。

塑性是金屬材料很重要的性能。在靜載荷作用下的機械零件，使用塑性好的材料比較安全。本課件是可編輯的正常PPT課件任務一金屬材料的性能（二）硬度

“硬”和“軟”是相對來講的，例如，用鋸鋸割工件時，材料軟，容易鋸斷，硬則不容易鋸斷。金屬材料的這種抵抗堅硬物體壓入而引起塑性變形的能力稱為硬度。常用的硬度指標有以下三種：布氏硬度HBS（HBW）洛氏硬度HRC維氏硬度HV本課件是可編輯的正常PPT課件任務一金屬材料的性能1.布氏硬度HBS（HBW）

用一定壓力P(如30kN)把一定大小(通常直徑D為10mm)的淬硬鋼球或硬質合金球壓在金屬材料表面上如圖1-4所示，然后根據(jù)壓成的球面壓痕直徑d的大小就可確定布氏硬度值(一般可在硬度表上查得)。顯然，金屬材料越硬，壓痕的直徑越小，布氏硬度越大。本課件是可編輯的正常PPT課件任務一金屬材料的性能

使用淬火鋼球壓頭時布氏硬度值用符號“HBS”表示；

使用硬質合金球壓頭時，布氏硬度值用符號“HBW”表示。

布氏硬度的單位為MPa，不標單位，只寫明硬度值。

布氏硬度測量主要用來測量硬度不超過HB450的較軟金屬材料（退火、正火、調質鋼、有色金屬）以及組織不均勻的鑄鐵的硬度。

因鋼球本身存在著變形的問題，故它不適于測量HB>450的金屬材料的硬度。因壓痕較大，不適合檢查成品。本課件是可編輯的正常PPT課件任務一金屬材料的性能2.洛氏硬度HRC HRC是洛氏硬度的一種，它的測量方法與布氏硬度相似，它所采用的壓頭不是淬硬鋼球而是頂角為120的圓錐形金剛石，如圖1-5所示，加的壓力P也較小。根據(jù)壓痕深度確定洛氏硬度值。該值在硬度試驗機上直接讀出。顯然，金屬越硬，壓痕的深度越小，洛氏硬度就越大。本課件是可編輯的正常PPT課件任務一金屬材料的性能 HRC用于測量HB＝230~700的金屬（如淬火鋼）的硬度。HRC和HBS可以查表換算，一般HB≈10HRC。

洛氏硬度測量主要優(yōu)點是：快速，而且壓痕小，對零件破壞性小，克服了HB的缺點；

缺點是：各國洛氏硬度標準有差別，不便于比較和使用各國數(shù)據(jù)。本課件是可編輯的正常PPT課件任務一金屬材料的性能3.維氏硬度HV HV是采用高硬度的金剛石四角錐壓頭和小的載荷來測量金屬的硬度。 HV的意義基本上和HBS相同，它也是表示壓痕單位面積上所能抵抗的壓力，因此，HV和HBS可以互相轉換.

凡金屬硬度在HB300以下時，HV≈HBS；

在HB300以上時，由于布氏硬度測量時鋼球變形，所以HBS稍低于HV。在介紹的幾種硬度中，以HBS尤其是HRC最常用。本課件是可編輯的正常PPT課件任務一金屬材料的性能（三）沖擊韌度

測定強度和硬度的方法是屬于靜力試驗。

測定金屬材料另一種重要性能——沖擊韌度的方法是屬于動力試驗。

不少機器零件在工作時都或多或少地受到一些沖擊力的作用。金屬材料這種抵抗沖擊力破壞的能力叫作沖擊韌度。本課件是可編輯的正常PPT課件

任務一金屬材料的性能本課件是可編輯的正常PPT課件任務一金屬材料的性能

在靜試驗力作用下測得的材料力學性能為金屬材料的強度、塑性與硬度。

機械零部件實際上不僅受靜載荷的作用，而且還受到?jīng)_擊（動）載荷的作用，如活塞銷、錘桿、沖模等。

沖擊載荷比靜載荷的破壞力大得多，此時，不僅要求機件有高的強度和一定塑性，還必須具備足夠的沖擊韌性。本課件是可編輯的正常PPT課件任務一金屬材料的性能

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本課件是可編輯的正常PPT課件任務一金屬材料的性能二、金屬材料的物理、化學性能物理性能主要指的是：

密度（一個物體的重量與同等體積水的重量之比值）、

熔點（從固態(tài)向液態(tài)轉化時的溫度）、

導電性（傳導電的性能）、

導熱性（傳導熱的性能）、

熱膨脹性（溫度升高時產(chǎn)生的體積脹大現(xiàn)象）等?；瘜W性能主要指的是耐腐蝕性和耐熱性。本課件是可編輯的正常PPT課件任務一金屬材料的性能三、金屬材料的工藝性能

金屬材料通常經(jīng)過鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、切削加工等方法制成機械零件。標志金屬材料經(jīng)受這些加工方法的能力稱為工藝性能。在設計零件和選擇工藝方法時，都要考慮金屬材料的工藝性能。

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（1）鑄造性能好，主要是指流動性好，收縮和產(chǎn)生偏析（化學成分的不均勻）的傾向小。

（2）可鍛性好，是指金屬材料的塑性好及鍛壓時所需外力小，即容易鍛壓。

（3）可焊性好，是指金屬材料在接合處不產(chǎn)生裂紋、氣孔、夾雜等缺陷，同時焊接接頭具有一定的機械性能。

（4）熱物理性能詳見本項目“金屬材料（鋼）熱處理”的內(nèi)容。

（5）切削性能好，是指金屬材料在被切削時消耗動力小、刀具壽命長及加工表面光潔等。本課件是可編輯的正常PPT課件機械制造基礎

項目一機械工程材料及熱處理（二）本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖【能力目標】了解金屬的晶體結構及通過結晶調整金屬力學性能的方法?！局R目標】熟悉鐵碳合金相圖及對常用工程材料性能的影響。本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖一、金屬的同素異構轉變金屬的同素異構轉變定義常見的金屬晶格類型純鐵的同素異構轉變本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖1.金屬的同素異構轉變定義

當改變加熱溫度時，大部分金屬會發(fā)生同素異構轉變。同樣是一種元素，由于結構不同，其性能（物理的，化學的等）就有很大不同。金屬在固態(tài)下隨著溫度的改變，由一種晶格轉變?yōu)榱硪环N晶格的現(xiàn)象稱為同素異構轉變。本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖2.常見的金屬晶格類型

就純金屬來說，常見的晶格類型主要有以下3種：（1）體心立方體（2）面心立方體（3）密排六方體本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖

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本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖（3）密排六方體，如圖1-9所示。本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖3.純鐵的同素異構轉變

固態(tài)金屬隨溫度變化而發(fā)生晶格改變的現(xiàn)象，稱為同素異構轉變。純鐵即具有同素異構轉變的特征，如圖1-10所示。本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖

本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖二、Fe-Fe3C相圖分析（一）合金的晶體結構與組織（二）鐵碳合金的基本組織（三）鐵碳合金相圖本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖（一）合金的晶體結構與組織

純金屬具有優(yōu)良的塑性、導電、導熱等性能，但制造困難、價格昂貴、力學性能較差，實際中并不使用。

大量使用的金屬材料是碳鋼、合金鋼、鑄鐵、鋁合金及銅合金。1.合金的基本知識2.合金的相結構（1）固溶體（2）金屬化合物3.機械混合物本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖1.合金的基本知識

（1）合金：兩種或兩種以上金屬元素或者金屬與非金屬元素，經(jīng)熔煉、燒結或其他方法結合成具有金屬特性的物質稱為合金。

（2）組元：組成合金的最基本的獨立物質稱為組元。組元可以是金屬元素也可以是非金屬元素，由兩個組元組成的合金稱為二元合金，如Fe-C；三個組元組成的合金稱為三元合金，如Fe-C-Si；穩(wěn)定的金屬化合物也可以是組元，如Fe3C。

（3）合金系：由兩個或兩個以上的組元按不同比例配制成一系列不同成分的合金，就是合金系。例如，含碳量不同的碳鋼和鑄鐵為Fe-C合金系。本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖

（4）相：金屬中，化學成分、晶體結構和物理性能相同的部分，包括固溶體、金屬化合物等；或者金屬中具有同一聚集狀態(tài)、同一結構和性質的均勻組成部分稱為相。

（5）組織：泛指由金相觀察法觀察到的具有獨特微觀形貌特征的部分。反映材料的相形態(tài)、尺寸大小和分布方式不同的由一種或多種相構成的總體，是決定材料最終性能的關鍵。本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖

本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖（2）金屬化合物。

合金組元之間發(fā)生相互作用形成的一種具有金屬特性的新相，稱為金屬化合物。其晶格類型和性能完全不同于任一組元，一般用化學分子式表示，如Fe3C，TiC，CuZn等。

金屬化合物熔點高、硬度高、脆性大，在合金中主要作為強化相，可以提高合金的綜合力學性能。本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖3.機械混合物

固溶體、金屬化合物是組成合金的基本相，由兩種或兩種以上不同的相組合而成的物質稱為機械混合物。本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖（二）鐵碳合金的基本組織

鋼鐵基本組元是鐵和碳兩種基本元素，故稱為鐵碳合金。

液態(tài)時，鐵和碳可以無限互溶。固態(tài)時相互作用有三種：

第一種是碳原子溶解到鐵的晶格中形成固溶體，如鐵素體與奧氏體；

第二種是鐵和碳原子按一定的比例形成金屬化合物，如滲碳體；

第三種是機械混合物，如珠光體和萊氏體。鐵素體、奧氏體、滲碳體均是鐵碳合金的基本相。本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖

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本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖5.萊氏體

奧氏體和滲碳體組成的機械混合物。當溫度緩慢冷卻到1148℃時，結晶出奧氏體和滲碳體的共晶體，稱為高溫萊氏體，用符號Ld表示；冷卻到727℃時奧氏體轉變?yōu)橹楣怏w，所以室溫下萊氏體由珠光體和滲碳體組成，稱為低溫萊氏體或變態(tài)萊氏體，用符號Ld’表示。

萊氏體是由基本相混合組成的兩相組織。

萊氏體含64%以上的Fe3C，所以硬度也很高（HBS>700），塑性很差，脆性很大，是白口鐵的基本組織。本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖（三）鐵碳合金相圖

從合金相圖中，可知某種合金在某一特定溫度下能形成什么樣的組織。而用來表示合金系中各個合金的結晶過程的簡明圖解稱為相圖，又稱狀態(tài)圖或平衡圖。鐵碳合金相圖是用來研究鋼、生鐵（鑄鐵）在平衡條件下，鐵碳合金的成分、組織和性能之間的關系及變化規(guī)律的。本課件是可編輯的正常PPT課件

任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件三、鐵碳合金的相圖特性點、特性線及含碳量對力學性能的影響（一）鐵碳合金相圖的特性點和特性線（二）含碳量對力學性能的影響任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖

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存在于727~1148℃的萊氏體稱為高溫萊氏體，用符號Ld表示，組織由奧氏體和滲碳體組成；存在于727℃以下的萊氏體稱為變態(tài)萊氏體或稱低溫萊氏體，用符號Ld’表示，組織由滲碳體和珠光體組成。

低溫萊氏體是由珠光體，F(xiàn)e3CⅡ和共晶Fe3C組成的機械混合物。經(jīng)4%硝酸酒精溶液浸蝕后在顯微鏡下觀察，其中珠光體呈黑色顆粒狀或短棒狀，分布在Fe3C基體上，F(xiàn)e3CⅡ和共晶Fe3C交織在一起，一般無法分辨。本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖

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本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖5.相圖中的相區(qū)（1）單相區(qū)（3個＋1個）：L，A，F(xiàn)，（L+Fe3C）。（2）兩相區(qū)（5個）：L+Fe3C，L+A，A+F，A+Fe3C，F(xiàn)+Fe3C。本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖（二）含碳量對力學性能的影響鋼的含碳量對力學性能的影響如圖1-12所示。本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖1.含碳量對機械性能的影響

滲碳體含量越多，分布越均勻，材料的硬度和強度越高，塑性和韌性越低；但當滲碳體分布在晶界或作為基體存在時，則材料的塑性和韌性大為下降，且強度也隨之降低。本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖2.含碳量對工藝性能的影響

對切削加工性來說，一般認為中碳鋼的塑性比較適中，硬度在HB200左右，切削加工性能最好。含碳量過高或過低，都會降低其切削加工性能。

對可鍛性而言，低碳鋼比高碳鋼好。由于鋼加熱呈單相奧氏體狀態(tài)時，塑性好、強度低，便于塑性變形，所以一般鍛造都是在奧氏體狀態(tài)下進行。本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖

對鑄造性來說，鑄鐵的流動性比鋼好，易于鑄造，特別是靠近共晶成分的鑄鐵，其結晶溫度低，流動性也好，更具有良好的鑄造性能。從相圖的角度來講，凝固溫度區(qū)間越大，越容易形成分散縮孔和偏析，鑄造性能越差。

一般而言，含碳量越低，鋼的焊接性能越好，所以低碳鋼比高碳鋼更容易焊接。本課件是可編輯的正常PPT課件任務二金屬的結晶與鐵碳合金相圖

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本課件是可編輯的正常PPT課件機械制造基礎項目一機械工程材料及熱處理（三）本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理【能力目標】熟悉碳鋼熱處理（正火、退火、淬火及回火）的基本工藝方法?！局R目標】掌握冷卻條件與鋼的性能之間的關系；分析正火、退火、淬火及回火溫度對鋼性能的影響。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理一、熱處理工藝（一）概述（二）金屬熱處理工藝類型（三）熱處理分類本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理（一）概述

鋼的熱處理是將鋼在固態(tài)下加熱到一定的溫度，進行必要的保溫并冷卻來改變其內(nèi)部組織，從而獲得所需性能的一種工藝方法。

與其他加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分，賦予或改善工件的使用性能。

熱處理工藝能使機械零件獲得良好的機械性能，延長零件的使用壽命，提高加工質量，減少刀具的磨損。其根本原因是鋼在加熱和冷卻過程中，鐵的同素異構轉變，使其內(nèi)部發(fā)生組織與結構的變化的。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理

當熱處理的目的是消除毛坯中的缺陷，改善工藝性，為切削加工或熱處理作準備，則稱為預先熱處理；當熱處理的目的在于提高材料的力學性能，發(fā)揮材料潛力，節(jié)約材料，延長零件使用壽命，則稱為最終熱處理。

熱處理方法雖然很多，但任何一種熱處理工藝都是由加熱、保溫和冷卻3個階段所組成的，因此，熱處理工藝過程可用“溫度-時間”為坐標的曲線圖表示，如圖1-13所示，本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理此曲線稱為熱處理工藝曲線。有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程互相銜接，不可間斷。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理1.加熱

加熱是熱處理的重要工序之一。利用熱源可以直接加熱，也可以通過熔融的鹽或金屬，以至浮動粒子進行間接加熱。

金屬加熱時，工件暴露在空氣中，這對于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而通常應在可控氣氛或保護氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進行保護加熱。

加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之一，一般都是加熱到相變溫度以上，以獲得高溫組織。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理2.保溫

轉變需要一定的時間，因此當金屬工件表面達到要求的加熱溫度時，還須在此溫度保持一定時間，使內(nèi)外溫度一致，使顯微組織轉變完全，這段時間稱為保溫時間。

采用高能密度加熱和表面熱處理時，加熱速度極快，一般就沒有保溫時間，而化學熱處理的保溫時間往往較長。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理3.冷卻

冷卻也是熱處理工藝過程中不可缺少的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度。

一般退火的冷卻速度最慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度更快。但還因鋼種不同而有不同的要求，例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進行淬硬。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理（二）金屬熱處理工藝類型熱處理工藝大體可分為3大類。1.整體熱處理2.表面熱處理3.化學熱處理本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理1.整體熱處理

整體處理是對工件進行整體加熱，然后以適當?shù)乃俣壤鋮s，以改變其整體力學性能的熱處理工藝。整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火4種基本工藝。

退火是將工件加熱到適當溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時間，然后進行緩慢冷卻。目的是使金屬內(nèi)部組織達到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進一步淬火作組織準備。

正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細，常用于改善材料的切削性能，也有時用于對一些要求不高的零件作為最終熱處理。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理

淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其他無機鹽、有機水溶液等淬冷介質中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時變脆。

為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650℃的某一適當溫度進行長時間的保溫，再進行冷卻，這種工藝稱為回火。

“四把火”隨著加熱溫度和冷卻方式的不同，又演變出不同的熱處理工藝。為了獲得一定的強度和韌性，把淬火和高溫回火結合起來的工藝，稱為調質。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理2.表面熱處理

表面熱處理是只加熱工件表層，以改變其表層力學性能的金屬熱處理工藝。

表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應電流、激光和電子束等。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理3.化學熱處理

化學熱處理是通過改變工件表層化學成分、組織和性能的金屬熱處理工藝。

化學熱處理與表面熱處理不同之處是后者改變了工件表層的化學成分。

化學熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理（三）熱處理分類本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理二、鋼在加熱時的組織轉變

從Fe-Fe3C相圖的分析中可知，碳鋼在緩慢加熱或冷卻過程中，經(jīng)PSK、GS、E線時都會發(fā)生組織轉變，我們把它們分別簡稱為：

PSK—A1線，GS—A3線，ES—Acm線，那么在熱處理過程中無論是加熱還是冷卻到這三條線時，溫度與這三條上的交點就為平衡臨界點。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理

需要注意的是，實際生產(chǎn)中，選用較大的過冷度和加熱度，因此碳鋼不可能恰好在平衡臨界點上發(fā)生轉變，而是冷卻時在三條線以下的地方，加熱時在三條線以上的地方，并且加熱和冷卻速度越大，組織轉變點偏離平衡臨界點也越大。

為了能夠區(qū)別以上臨界點（A1，A3，Acm）實際加熱時的各臨界點用Ac1，Ac3，Accm表示，冷卻時的各臨界點則選用Ar1、Ar3、Arcm表示。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理三、鋼在冷卻時的組織轉變鋼的冷卻方式有等溫冷卻和連續(xù)冷卻兩種。1.等溫冷卻等溫冷卻是把加熱到A狀態(tài)的鋼，快速冷卻到低于Ar1某一溫度，等溫一段時間，使A發(fā)生轉變，然后再冷卻到室溫。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理2.連續(xù)冷卻

把加熱到A狀態(tài)的鋼，以不同的冷卻速度（空冷，隨爐冷，油冷，水冷）連續(xù)冷卻到室溫。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理

從表可以發(fā)現(xiàn)，同是一種鋼，加熱條件相同，但由于采用不同的冷卻方式，鋼所表現(xiàn)出的機械性能明顯不同。

之所以會出現(xiàn)性能上明顯的差別，是由于鋼的內(nèi)部組織隨冷卻速度的不同而發(fā)生不同的變化，導致性能上的差別。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理四、鋼的退火與正火

退火與正火是應用非常廣泛的熱處理。在機器零件或工模具等工件的制造過程中，經(jīng)常作為預備熱處理，安排在鑄造或鍛造之后，切削加工之前，用以消除前一工序所帶來的某些缺陷，并為隨后的工序做好準備。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理（一）退火

將工件加熱到臨界點以上或臨界點以下的某一溫度，保溫一定時間后，以十分緩慢的冷卻速度（爐冷）進行冷卻的熱處理工藝稱為退火。退火分為完全退火、球化退火和去應力退火三種。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理1.完全退火

是將亞共析碳鋼加熱到Ac3線以上約20~60℃，保溫一定時間，隨爐緩慢冷卻到600℃以下，然后出爐在空氣中冷卻，將工件完全奧氏體化。

這種退火主要用于亞共析成分的碳鋼和合金鋼的鑄件，鍛件及熱軋型材。目的是細化晶粒，消除內(nèi)應力與組織缺陷，降低硬度，提高塑性，為隨后的切削加工和淬火做好準備。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理2.球化退火

球化退火將過共析鋼加熱到Ac1以上約20~40℃保溫一定時間，然后緩慢冷卻到600℃以下出爐空冷。

球化退火多用于共析或過共析成分的碳鋼和合金鋼。目的是球化滲碳體，硬度下降，改善切削加工性能，為淬火做好準備。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理3.去應力退火

去應力退火（亦稱低溫退火）是將工件緩慢加熱到600~650℃，保溫一定的時間，然后隨爐緩慢冷卻到200℃再出爐空冷。

去應力退火用于消除鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件以及機加工件中的殘余應力，這些殘余應力在以后機加工或使用中潛在地會產(chǎn)生變形或開裂。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理（二）正火

將鋼件加熱到臨界點（Ac3，Acm）以上，進行完全奧氏體化，然后在空氣中冷卻，這種熱處理稱為正火。

正火的目的與退火相同，只是溫度高于退火，且在空氣中冷卻。對于低碳鋼，可提高硬度以改善切削加工性。

正火鋼件的強度比退火鋼件高，因此對有些性能要求不高的零件，正火可作為最終熱處理。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理五、鋼的淬火

將鋼加熱到臨界點（Ac3，Ac1）以上，經(jīng)過一段時間的保溫使鋼奧氏體化，然后再以大于臨界冷卻速度進行快速冷卻，從而發(fā)生馬氏體（以M表示）轉變的熱處理工藝稱為淬火。

淬火是為了獲取M組織，它是強化鋼材最主要的熱處理方法。

M不是熱處理所要求的最后組織，淬火后，鋼材還要根據(jù)不同的需要，進行不同溫度的回火，這樣可使淬火M獲取不同的組織，從而使淬火鋼零件具有不同的機械性能，充分滿足各種工具與零件的使用要求。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理（一）淬火工藝1.淬火加熱溫度的選擇淬火溫度的高低與鋼的化學成分有關，通常是：

亞共析鋼T＝Ac3＋(30~70)℃；

共析鋼，過共析鋼T＝Ac1＋(30~70)℃。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理2.加熱時間的選擇

加熱時間指的是升溫與保溫所需時間，加熱時間的長短與很多因素有關，如鋼的成分、原始組織、工件形狀和尺寸、加熱介質、裝爐方式、爐溫等，確切計算加熱時間很困難，可用下面的經(jīng)驗公式進行計算：t＝a×D

（1-5）式中t——加熱時間；a——加熱系數(shù)；D——工件的有效厚度。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理1.理想淬火冷卻溫度

加熱到A狀態(tài)的鋼，冷卻速度必須大于臨界冷卻速度是才能獲得要求的M組織。（二）淬火冷卻介質本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理

理想淬火冷卻溫度如圖1-15所示，從圖中可以看出，要獲取M組織，關鍵在C曲線頂尖處，這里奧氏體最不穩(wěn)定，因此在650~550℃溫度內(nèi)要快速冷卻，而在稍低于A1點和稍高于Ms點處過奧氏體較穩(wěn)定，為了減少淬火冷卻中因工件截面內(nèi)外溫度差引起的熱應力，冷卻速度應緩慢些，特別是Ms點處，冷卻速度太大，工件體積漲大，組織應力也增大，易引起工件變形和開裂。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理（三）淬火冷卻介質。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理

本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理（四）淬火方法

常用的淬火方法有單液淬火法、雙液淬火法、馬氏體分級淬火法、貝氏體等溫淬火法。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理1.單液淬火法

將鋼件奧氏體化后（加熱），在單一淬火介質中連續(xù)冷卻至室溫稱為單液淬火法。碳鋼一般用水冷淬火，合金鋼一般用油冷淬火。單液淬火法操作簡單，容易實現(xiàn)機械化、自動化，但冷卻特性不理想，容易產(chǎn)生硬度不足或開裂的缺陷。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理2.雙液淬火法

將鋼件奧氏體化后（加熱），在冷卻能力較強的介質（如水或鹽水溶液）中淬冷至接近Ms線溫度后，再迅速轉移到冷卻能力較弱的介質（如礦物油）中繼續(xù)冷卻至室溫稱為雙液淬火法。

雙液淬火法優(yōu)點是可減少淬火內(nèi)應力，缺點是操作困難。這種淬火法主要用于易開裂的碳素工具鋼類工件的淬火處理。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理3.分級淬火法

將鋼件奧氏體化后（加熱），先投入到溫度為150~260℃的硝鹽液或堿液中，稍停留2~5min，待其表面與心部的溫差減小后，再取出空冷，稱為分級淬火法。

此法可有效地避免變形和裂紋缺陷，常用于合金鋼工件或尺寸較小、形狀復雜的碳鋼工件的淬火處理。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理4.等溫淬火法

將鋼件奧氏體化后（加熱），投入溫度稍高于Ms線溫度的鹽液或堿液中，保溫足夠的時間，待其發(fā)生下貝氏體轉變后取出空冷，稱為等溫淬火法。

等溫淬火產(chǎn)生的內(nèi)應力較小，所得到的下貝氏體組織具有較高的硬度和韌性，故常用于形狀復雜，要求強度、韌性較好的工件的淬火處理。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理（五）鋼的淬透性與淬硬性

淬透性是指鋼在淬火時獲得淬硬層的能力。淬硬層一般規(guī)定為工件表面至半馬氏體（馬氏體量占50%）之間的區(qū)域，它的深度叫作淬硬層深度。

淬火時，工件截面各處的冷卻速度是不同的，表面冷卻速度最大，中心冷卻速度最小。

若工件表面及中心的冷卻速度都大于臨界冷卻速度，則工件整個截面都會獲得馬氏體，即鋼完全淬透。若中心部分低于臨界冷卻速度，則鋼的表面得到馬氏體，心部為非馬氏體，鋼未被淬透。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理

鋼的淬透性與淬硬性是不同的兩個概念。淬硬性是指鋼經(jīng)淬火后所能達到的最大硬度值。鋼的淬硬性主要取決于鋼中的含碳量。

淬火時，固溶在鋼的奧氏體中的含碳量越高，淬火后鋼的硬度就越高，其淬硬性就越好。因此，淬透性好的鋼，淬硬性不一定好。反之，淬硬性好的鋼，淬透性也不一定好。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理六、鋼的回火

將淬火鋼重新加熱到A1點以下某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝稱為回火?；鼗鹗蔷o接淬火之后的一道熱處理工序。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理（一）回火的目的（1）減少或消除工件淬火時產(chǎn)生的內(nèi)應力，防止變形和開裂。（2）提高鋼的韌性，調整鋼的強度和硬度。（3）穩(wěn)定組織，保證工件的形狀和尺寸不變，保證工件的精度。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理（二）回火時淬火鋼的組織與性能變化

共析鋼（如45鋼）淬火后為馬氏體及少量殘余奧氏體，都有向穩(wěn)定的組織（鐵素體和滲碳體兩相混合物）轉變的傾向?；鼗鹂纱龠M這種轉變。按回火溫度的不同，其組織轉變分為以下4個階段。1.馬氏體分解2.殘余奧氏體分解3.滲碳體的形成4.滲碳體的聚集長大本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理1.馬氏體分解

當鋼加熱到約100℃時，其內(nèi)部原子活動能力有所增加，鋼仍保持高的硬度和耐磨性。2.殘余奧氏體分解

當鋼加熱溫度超過200℃時，殘余奧氏體開始分解，至300℃分解基本完成，一般轉變?yōu)橄仑愂象w，稱為回火的第二階段。此時，雖然馬氏體繼續(xù)分解，降低了鋼的硬度，但殘余奧氏體分解為較硬的下貝氏體，鋼的硬度降低并不顯著。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理3.滲碳體的形成

當溫度繼續(xù)升高時，過飽和碳逐漸轉變?yōu)闈B碳體，一直持續(xù)到400℃，稱為回火的第三階段。至此，鋼的內(nèi)應力基本消除。經(jīng)第三次轉變后，鋼的組織幾乎為鐵素體和滲碳體。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理4.滲碳體的聚集長大

在第三階段結束時，鋼內(nèi)形成細粒狀滲碳體，為均勻分布在鐵素體基體上的兩相混合物。回火溫度越高，滲碳體質點越大，鋼的硬度和強度越低，韌性卻有較大的提高。

根據(jù)混合物中滲碳體顆粒大小，可將回火組織分為兩種：在350~500℃內(nèi)回火所得的組織，滲碳體顆粒很細小，稱為回火屈氏體；溫度升高到500~650℃時，得到的滲碳體顆粒（比回火屈氏體顆粒粗），稱為回火索氏體。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理（三）回火的種類及應用低溫回火（150~250℃）得到的組織是回火馬氏體，具有高的硬度（58~64HRC）和高的耐磨性，內(nèi)應力降低韌性提高，用于刃具、量具及要求硬而耐磨的零件的回火處理。中溫回火（350~500℃）得到的組織是回火屈氏體，彈性極限和屈服強度高，適當?shù)捻g性，硬度達40~50HRC，主要用于彈性零件及熱鍛模等的回火處理。高溫回火（500~650℃）得到的組織是回火索氏體，具有良好的綜合機械性能（強度、塑性、韌性）。生產(chǎn)中，常把“淬火＋高溫回火”相結合的熱處理工藝稱為調質處理。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理七、鋼的表面淬火

表面淬火是一種不改變鋼的化學成分，但改變表層組織的一種局部熱處理方法。

表面淬火的操作方法：快速加熱使鋼的表面奧氏體化，不等熱量傳至中心，立即淬火冷卻，這樣就可獲得表層堅硬而耐磨的M組織，心部仍保持原來的塑性，韌性。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理

表面淬火工件常用于中碳鋼、中碳合金鋼的熱處理，以保證表面有較高的硬度及耐磨性，而心部有較好的韌性。

工件在表面淬火前，一般應進行正火或調質處理，以改善心部的性能，并為表面淬火作好組織準備。表面淬火后應進行低溫回火。

表面淬火方法較多，常用的有：火焰加熱表面淬火，感應加熱表面淬火兩種。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理1.火焰加熱表面淬火

直接使用火焰（乙炔-氧或煤氣-氧）將工件表面快速加熱到淬火溫度，隨即噴水快速冷卻的方法，稱為火焰加熱表面淬火。淬硬層深度一般為2~6mm。

其特點是加熱溫度及淬硬層深度不易控制，質量不穩(wěn)定，設備簡單，適用于單件或小批量生產(chǎn)的大型工件的表面淬火。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理2.感應加熱表面淬火

感應加熱表面淬火是利用專用設備使工件表面產(chǎn)生感應電流（渦流），將工件表層迅速加熱到淬火溫度，心部溫度仍接近室溫，隨即快速冷卻，從而達到表面淬火的目的。感應加熱表面淬火的基本原理如圖1-17所示。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理感應加熱表面淬火的操作方法是：

把工件放入由空心銅管繞成的感應器（線圈）內(nèi)，當線圈通入交變電流后，立即產(chǎn)生交變磁場，那么在工件中就會產(chǎn)生頻率相同、方向相反的感應電流，感應電流在工件內(nèi)形成回路，稱為渦流，且電流密度在工件表面分布不均勻，表面密度大，中心密度小，在工件基本電阻的作用下，表層迅速被加熱到淬火溫度時而心部仍接近室溫，在立即噴水冷卻后，就達到表面淬火的目的。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理八、鋼的化學熱處理

鋼的化學熱處理是將工件置于活性介質中加熱和保溫，使介質中活性原子滲入工件表層，以改變表面層的化學成分、組織結構和性能的熱處理工藝。

根據(jù)滲入元素的類別，可將鋼的化學熱處理分為滲碳、滲氮和碳氮共滲等工藝。

化學熱處理主要目的是提高鋼件表面硬度、耐磨性、疲勞極限，也可提高零件的抗腐蝕性、抗氧化性。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理

任何化學熱處理方法的物理化學過程基本相同，都要經(jīng)過分解(分解出活性的N，C原子)、吸收(活性原子被工件表面吸收，先固溶于基體金屬，當超過固溶度后，便可能形成化合物)和擴散(原子向內(nèi)擴散，形成具有一定厚度的滲層)3個過程。常用的化學熱處理方法有如下幾種：鋼的滲碳鋼的滲氮碳氮共滲其他化學處理本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理

本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理2.鋼的滲氮

向鋼的表面滲入氮原子。將零件放入密閉的爐內(nèi)加熱至500~600℃，通入氨氣（NH3），氨氣分解出活性氮原子，活性氮原子被零件表面吸收，與鋼中的合金元素Al、Cr、Mo形成氮化物，并向心部擴散，氮化層一般深度為0.1~0.6mm。

滲氮的目的是提高零件表面的硬度、耐磨性、耐蝕性及疲勞強度。因成本太高，氮化主要用來處理重要和復雜的精密零件，如精密絲杠、精密齒輪、精密機床的主軸等。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理3.碳氮共滲

在工件表面同時滲入碳和氮，并以滲碳為主的化學熱處理工藝。

目前，碳氮共滲常用來處理汽車和機床中的齒輪、蝸桿和軸類等零件。以滲氮為主的碳氮共滲，稱為軟氮化，常用于處理模具、量具、高速鋼刀具等。本課件是可編輯的正常PPT課件任務三鋼的熱處理4.其他化學處理根據(jù)使用的要求不同，工件還可以用其他化學熱處理方法。例如：滲鋁可提高零件的抗高溫氧化性；滲硼可提高零件的耐磨性、硬度和耐蝕性；滲鉻可提高零件的抗腐蝕、抗高溫氧化及耐磨性等。鋼的化學熱處理從單元素發(fā)展到多元素合滲，都是為了使其具有優(yōu)良的綜合性能。本課件是可編輯的正常PPT課件機械制造基礎項目一機械工程材料及熱處理（四）本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料【能力目標】掌握常用金屬材料的選用方法?！局R目標】了解工程材料的應用及供應情況，熟悉機械制造常用工程材料的性能和用途。本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料碳素鋼碳素工具鋼優(yōu)質碳素工具鋼高級碳素工具鋼碳素結構鋼碳素結構鋼優(yōu)質碳素結構鋼本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料（一）普通碳素結構鋼

普通碳素結構鋼內(nèi)部所含雜質較多，所以質量差些，價格低廉。這種鋼可分為以下三類。甲類鋼乙類鋼特類鋼本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料1.甲類鋼

國家標準規(guī)定，出廠材料只保證機械性能，而不保證化學成分的鋼，代號以A表示，其牌號有：A0、A1、A2、?、A7，數(shù)字表示強度增長的順序。鋼的牌號順序數(shù)字越大，表示強度越大，而塑性則越低。甲類鋼的力學性能及應用，見表1-3。本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料2.乙類鋼

國家標準規(guī)定，出廠材料只保證化學成分，而不保證力學性能的鋼，代號以B表示，其牌號有：B0、B1、B2、?、B7，數(shù)字表示含碳量增長的順序。這類鋼是按化學成分供應的，可以進行熱處理。乙類鋼的化學成分見表1-4。本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料3.特類鋼

國家標準規(guī)定，既保證化學成分，又保證力學性能的鋼，代號以C表示，其牌號有：C2、C3、?、C5，它可以作為優(yōu)質碳素鋼的代用材料，用以制造比較重要的機器零件。本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料（二）優(yōu)質碳素結構鋼

優(yōu)質碳素結構鋼既保證化學成分又保證力學性能。鋼中的有害雜質（如S和P）及其他非金屬夾雜物的含量均受到嚴格的控制，表面質量和內(nèi)部組織的均勻性都比較好，所以力學性能優(yōu)良。

優(yōu)質碳素結構鋼根據(jù)含錳量的多少，可分為普通含錳量鋼（Mn<0.7%）和較高含錳量鋼（Mn＝0.7%~1.2%）兩類。優(yōu)質碳素結構鋼（普錳或高錳）又按含碳量的多少，可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼三種。優(yōu)質碳素結構鋼牌號、性能及用途見表1-5、表1-6（課本31、32頁）。本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料

本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料

本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料

本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料

本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料二、合金鋼

在碳素鋼中加入一些合金元素而獲得特定性能的鋼，稱為合金鋼。在碳素鋼中加入合金元素的目的是：（1）提高鋼的力學性能，如強度、硬度和韌性；（2）提高鋼的熱處理性能；（3）使鋼獲得某種特殊性能，如耐熱、耐蝕性等。

加入鋼中的合金元素有：錳、硅、鉻、鎳、鎢、釩、鋁、鈦、硼等，它們一般都是在熔煉過程中加入的。本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料合金鋼按加入合金的總含量不大于5%的稱為低合金鋼；合金元素總量在5%~10%的稱為中合金鋼；合金元素總含量大于或等于10%的稱為高合金鋼。合金鋼按用途可分為合金結構鋼、合金工具鋼和特殊性能合金鋼等。本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料（一）合金結構鋼

合金結構鋼是在碳素結構鋼中加入一些合金元素的鋼。根據(jù)不同的用途，常見的合金鋼有以下幾種：普通低合金結構鋼合金滲碳鋼合金調質鋼合金彈簧鋼滾動軸承鋼本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料（二）合金工具鋼

合金工具鋼具有較高的硬度和耐磨性、足夠的韌性，熱處理變形小和具有耐高溫性能。按用途的不同，合金工具鋼可分為以下幾種：刃具鋼量具鋼模具鋼本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料

本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料

本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料（3）硬質合金。

它是由難熔金屬碳化物（碳化鎢WC、碳化鈦TiC、碳化鉭TaC、碳化鈮NbC）與粘結劑（鈷）混合、加壓成型后燒結而成的一種合金。硬質合金的耐熱溫度可達850~1000℃，硬度HRA87~93，耐磨性好，作切削刀具切削速度可達200m/min。硬質合金有三類：鎢鈷類硬質合金、鎢鈷鈦類硬質合金、鎢鈷鉭鈦類硬質合金本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料

本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料3.模具鋼

模具鋼是用來制造鍛模、沖模和壓模的。根據(jù)模具工作條件之不同，模具鋼又分為冷壓模具鋼和熱壓模具鋼兩種。（1）冷壓模具鋼具有高的硬度和耐磨性，足夠的韌性和熱處理變形小的特點，尺寸大的模具熱處理后也有足夠的硬度層。（2）熱壓模具鋼具有高的高溫強度（400~500℃），足夠的韌性、耐磨性、抗疲勞和抗氧化等特性。本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料（三）特殊性能鋼

特殊性能鋼是指具有特殊物理、化學性能或力學性能的鋼。1.不銹鋼

不銹鋼又稱耐酸鋼。它在空氣、酸、堿、溶液或其他介質中，具有高的化學穩(wěn)定性，并因生銹量少、生銹速度慢而得名。

常用不銹鋼主要有鉻鋼和鉻鎳鋼，在此基礎上根據(jù)性能的要求，加入適當?shù)钠渌辖鹪?，如錳、鉬、硅、鈦、鈷、銅等。本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料2.耐熱鋼

耐熱鋼是指在具有高溫條件下不被氧化并保持高強度性能的鋼。

這類鋼中加入鉻、硅、鋁等合金元素，可以提高鋼的抗氧化能力；

加入鎢、鉬、釩等合金元素，可以提高鋼的高溫強度。本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料3.耐磨鋼

耐磨鋼主要用來制造拖拉機履帶、挖掘機的鏟斗、破碎機的牙搓板、球磨機的襯板、鐵道道岔等，要求能承受強烈的沖擊，并有很高的耐磨性。

這種鋼含碳量一般在0.9%~1.3%，含錳量在11%~14%。由于具有加工硬化的特點，所以很難對其進行加工，一般采用鑄造成型。

水韌處理也是一種熱處理（淬火）操作，其方法是把鋼加熱至1000~1100℃，保溫一段時間，然后迅速地把鋼浸淬于水中冷卻的方法。本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料

本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料四、鋁及鋁合金

鋁的儲藏量豐富，是地殼中儲量最多的一種元素，約占地殼總質量的8.2%。鋁的冶煉相對簡單，成本較低，故鋁及其合金成為一種應優(yōu)先發(fā)展的有色金屬。鋁的發(fā)展非常迅速，應用非常廣泛，用鋁及其合金制作的產(chǎn)品已滲入到工業(yè)和日常生活中的很多方面。本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料（一）純鋁

純鋁是一種有銀白色金屬光澤的金屬。它的相對密度?。?.72），僅為鐵的1/3左右；熔點低（660℃）；導電、導熱性優(yōu)良。純鋁呈面心立方晶格，無同素異構轉變。在大氣和淡水中具有良好抗蝕性。但在堿和鹽的水溶液中表面的氧化膜易破壞，使鋁很快被腐蝕。純鋁在低溫甚至超低溫下具有良好塑性和韌性，在0~253℃塑性和沖擊韌性不降低。純鋁具有一系列優(yōu)良的工藝性能，易于鑄造、切削，也易于通過壓力加工制成各種規(guī)格的半成品。

工業(yè)純鋁的強度很低，抗拉強度僅為50MPa，故不宜直接用于結構材料。本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料（二）鋁合金

鋁與硅、銅、鎂、鋅、錳等合金元素所組成的鋁合金，比工業(yè)純鋁具有較高的強度。鋁合金不僅可以通過冷變形加工硬化的方法提高其強度，還可以通過“時效硬化”方法進一步提高其強度。

用于制作鋁合金的合金元素大致可分為主加元素（硅、銅、鎂、鋅、錳等）和輔加元素（鉻、鈦等）兩類。主加元素一般具有高溶解度和顯著的強化作用，輔加元素的作用是改善鋁合金的某些工藝性能，如細化晶粒、改善熱處理性能等。鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料五、銅及銅合金

銅是應用最廣的非鐵金屬材料，主要用于制造具有導電、導熱、耐磨、抗磁、防爆等性能并兼有耐蝕性的器件。

純銅外觀呈紫紅色，故又稱紫銅。密度為8.98×103kg/m3，熔點為1083℃。純銅的導電性、導熱性、抗磁性好，為面心立方晶格，無同素異構轉變。

純銅抗氧化和水的腐蝕能力強，但在含有二氧化碳的濕空氣中表面將產(chǎn)生堿性碳酸鹽的綠色銅膜，俗稱銅綠。

銅合金按其化學成分可分為黃銅、青銅和白銅3大類。本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料（一）黃銅

黃銅具有良好的機械性能，易加工成型，對大氣、海水有相當好的抗蝕能力，是應用最廣的重要有色金屬材料。

黃銅按其所含合金元素的種類可分為普通黃銅和特殊黃銅兩類；按生產(chǎn)方式可分為壓力加工黃銅和鑄造黃銅兩類。普通黃銅：Cu-Zn二元合金，為工業(yè)用黃銅，Zn含量一般不超過47%。特殊黃銅：在普通黃銅的基礎上加入Al、Fe、Si、Mn、Pb、Sn、Ni等元素形成特殊黃銅，比普通黃銅具有更高的強度、硬度和抗腐蝕性能。本課件是可編輯的正常PPT課件任務四常用金屬材料（二）青銅

青銅是以Sn、Al、Si、Be、Ti等為主要合金元素的銅合金，按照生產(chǎn)方式可分為加工青銅和鑄造青銅兩類。

錫青銅是以錫為主要合金元素的銅合金，是人類歷史上應用較早的銅合金，屬Cu-Sn二元合金。錫青銅主要用作耐蝕耐磨、防磁的零件，如儀器上的彈簧簧片、軸承、齒輪等。本課件是可編輯的正常PPT課件機械制造基礎項目一機械工程材料及熱處理（五）本課件是可編輯的正常PPT課件任務五其他材料簡介一、粉末冶金材料（一）粉末冶金工藝簡介（二）粉末冶金的應用本課件是可編輯的正常PPT課件任務五其他材料簡介（一）粉末冶金工藝簡介

將金屬粉末與金屬粉末（或非金屬粉末）混合，經(jīng)過成型、燒結等過程制成零件或材料的工藝方法稱為粉末冶金。

生產(chǎn)粉末有機械法和物理化學法兩種方法。 1、機械法是將原材料機械地粉碎，其化學成分基本不變； 2、物理化學法是利用加熱、電解或化學反應，改變原料的化學成分或聚集狀態(tài)從而獲得粉末的方法。

粉末冶金是制取有特殊性能金屬材料（如硬質合金、金屬陶瓷、耐熱材料等）的方法。本課件是可編輯的正常PPT課件任務五其他材料簡介（二）粉末冶金的應用

硬質合金是將一些難溶金屬化合物粉末混合加壓成型，再經(jīng)燒結而成的一種粉末冶金產(chǎn)品。由于機械加工的切削速度不斷提高，使切削刃具的刃部工作溫度已超過700℃，而硬質合金的高熱硬性可滿足這一要求。

硬質合金種類很多，常用的有金屬陶瓷硬質合金（鎢鈷類、鎢鈷鈦類和萬能硬質合金類）和鋼結硬質合金。本課件是可編輯的正常PPT課件任務五其他材料簡介二、非金屬材料

非金屬材料指除金屬材料以外的其他材料。這類材料發(fā)展快、種類多、用途廣。主要包括有機高分子材料和陶瓷材料，其中工程塑料和工程陶瓷應用得比較廣。本課件是可編輯的正常PPT課件任務五其他材料簡介（一）高分子材料

高分子材料是以高分子化合物為主要組成部分的材料。高分子化合物是指分子量很大的有機化合物，也常稱聚合物或高聚物。

高分子材料有天然高分子和人工合成高分子材料之分:

天然的高分子材料有松香、纖維素、蛋白質、天然橡膠等，

人工合成的高分子材料有塑料、合成橡膠、合成纖維等。工程上使用的通常是人工合成的高分子材料。本課件是可編輯的正常PPT課件任務五其他材料簡介2.常用高分子材料

常用高分子材料包括塑料、橡膠、合成纖維、膠鉆劑、涂料五類。（1）塑料。

塑料是一種以有機合成樹脂為主要組成的高分子材料，它通?？稍诩訜帷⒓訅簵l件下被注塑或固化成型。原料豐富、制取方便、成型加工簡單、成本低，不同的塑料具有多種性能，所以其應用越來越廣泛。本課件是可編輯的正常PPT課件任務五其他材料簡介（2）橡膠。

橡膠是指在使用溫度范圍內(nèi)處于高彈性狀態(tài)的高分子材料。

橡膠最顯著的特點是具有高的彈性和回彈性，它的彈性模量很低，只有1MPa，在外力作用下變形量為100%~1000%，外力去除又很快恢復原狀。

此外，橡膠有儲能、耐磨、絕緣、隔音等性能，廣泛用于制作密封件、減振件、輪胎、電線等。本課件是可編輯的正常PPT課件任務五其他材料簡介（二）陶瓷材料

除金屬和有機物以外的固體材料都可稱為無機非金屬材料，也稱陶瓷，是人類較早使用的材料。

陶瓷是以天然的硅酸鹽（如黏土、長石、石英等）或人工合成的化合物（氧化物、氮化物、碳化物、硅化物、硼化物、氟化物）為原料，經(jīng)粉碎配制、成型和高溫燒結制成，是多相多晶體材料。陶瓷是金屬和非金屬元素組成的無機化合物材料。本課件是可編輯的正常PPT課件任務五其他材料簡介1.陶瓷的組成

陶瓷材料和金屬一樣，其力學性能和物理、化學性能也是由化學組成和結構狀況決定的。陶瓷的組織結構非常復雜，一般由晶體相、玻璃相和氣相組成。各種相的組成、結構、數(shù)量、幾何形狀及分布狀況等都會影響陶瓷的性能。本課件是可編輯的正常PPT課件任務五其他材料簡介2.常用工程陶瓷的種類和用途（1）普通陶瓷。

普通陶瓷按用途可分為日用陶瓷、建筑陶瓷、電瓷、衛(wèi)生瓷與化工瓷等，其質地堅硬、不氧化、耐腐蝕、不導電、成本低，但強度低，使用溫度不能過高。（2）特殊陶瓷。

氧化鋁陶瓷又叫高鋁陶瓷，其主要性能特點是耐高溫性能好，可在1600℃高溫下長期使用，耐蝕性很強，硬度很高，耐磨性好。本課件是可編輯的正常PPT課件任務五其他材料簡介（三）模具材料沖壓模具材料的選用原則（1）生產(chǎn)批量。

當沖壓件的生產(chǎn)批量較大時，模具的工作零件凸模和凹模的材料應選取質量好、耐磨的模具鋼。對于模具的其他組成部分和輔助結構部分的零件材料，也要相應地提高。

在批量不大時，應適當放寬對材料性能的要求，以降低成本。本課件是可編輯的正常PPT課件任務五其他材料簡介（2）模具的使用條件。

1)當被沖壓加工的材料較硬或變形抗力較大時，沖模的凸、凹模應選取耐磨性好、強度高的材料。 2)拉深不銹鋼時，可采用鋁青銅凹模，因為它具有較好的抗黏著性。 3)對于凸、凹模工作條件較差的冷擠壓模，應選取有足夠硬度、強度、韌性、耐磨性。 4)綜合機械性能較好的模具鋼，同時應具有一定的紅硬性和熱疲勞強度等；

本課件是可編輯的正常PPT課件 5)導柱導套則要求耐磨和較好的韌性，故多采用低碳鋼表面滲碳淬火； 6)對于固定板、卸料板類零件，不但要有足夠的強度，而且要求在工作過程中變形小。 7)另外，還可以采用冷處理和深冷處理、真空處理和表面強化的方法提高模具零件的性能。本課件是可編輯的正常PPT課件任務五其他材料簡介（3）材料性能。

應考慮材料的冷熱加工性能和工廠現(xiàn)有條件，考慮我國模具對生產(chǎn)和使用性能的要求。（4）生產(chǎn)成本。

為降低生產(chǎn)成本，注意采用微變形模具鋼，以減少機加工費用。本課件是可編輯的正常PPT課件任務五其他材料簡介2.常用模具材料

制造凸、凹模所使用的模具鋼有以下幾種常用模具鋼。（1）高速工具鋼。（2）基體鋼。（3）硬質合金。（4）鋼結硬質合金。（5）預硬鋼。（6）火焰淬火鋼。（7）真空淬火鋼。本課件是可編輯的正常PPT課件機械制造基礎

項目二公差與檢測技術本課件是可編輯的正常PPT課件項目二公差與檢測技術【能力目標】掌握公差與配合的正確選用；熟悉常用量具的使用、保養(yǎng)方法；掌握獲取正確測量結果的方法，并能對被測要素合格性作出正確判斷；掌握表面粗糙度評定參數(shù)和參數(shù)值的選擇原則。【知識目標】熟悉國家標準關于表面粗糙度、尺寸公差、形狀公差、位置公差標注的規(guī)定；掌握零件加工精度和表面質量各項參數(shù)的含義及其選用原則。本課件是可編輯的正常PPT課件任務一軸類零件的檢測一、軸的檢測及公差（一）基本定義1.互換性

按照規(guī)定的幾何參數(shù)，機械性能及其他質量的要求，分別制造機器的各個零件和部件，使得在裝配或更換時不需任何挑選、調整或附加修配，就能達到規(guī)定的性能要求。零件或部件具有的這種性質稱為互換性。2.精度

零件的實際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的符合程度。本課件是可編輯的正常PPT課件任務一軸類零件的檢測3.誤差

零件的實際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的不符合程度。4.公差

允許零件尺寸的變動量稱為公差。工件的誤差在公差范圍內(nèi)為合格件，超出了公差范圍為不合格件。按國家標準規(guī)定公差可分為：尺寸公差、形狀公差、位置公差三類。本課件是可編輯的正常PPT課件任務一軸類零件的檢測（二）軸和孔的尺寸公差1.軸和孔的概念

軸：主要指圓柱形的外表面，也包括非圓柱形外表面。

孔：主要指圓柱形的內(nèi)表面，也包括非圓柱形的內(nèi)表面。本課件是可編輯的正常PPT課件任務一軸類零件的檢測2.有關尺寸的術語（1）尺寸是指用特定單位（mm）表示長度的數(shù)字。（2）基本尺寸：設計時給定的尺寸稱為基本尺寸。軸的基本尺寸用d表示，孔的基本尺寸用D表示。（3）實際尺寸：通過實際測量所得的尺寸。（4）真實尺寸：反映物體實際尺寸的真實值。（5）極限尺寸：以基本尺寸為基數(shù)來確定，允許尺寸變化的兩個界限值。一個為最大極限尺寸（Dmax，dmax），另外一個為最小極限尺寸（Dmin，dmin）。本課件是可編輯的正常PPT課件任務一軸類零件的檢測本課件是可編輯的正常PPT課件任務一軸類零件的檢測3.有關公差的術語（1）尺寸偏差（簡稱偏差）：某一尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差，稱為尺寸偏差。（2）上偏差：最大極限尺寸與其基本尺寸的代數(shù)差，即：上偏差=最大極限尺寸－基本尺寸。孔的上偏差用ES表示，軸的上偏差用es表示。（3）下偏差：最小極限尺寸與其基本尺寸的代數(shù)差，即：下偏差=最小極限尺寸－基本尺寸?？椎南缕钣肊I表示，軸的下偏差用ei表示。上偏差和下偏差統(tǒng)稱為極限偏差。（4）尺寸公差（公差）：允許尺寸的變動量，即最大極限尺寸與最小極限尺寸的代數(shù)差，也等于上偏差與下偏差的代數(shù)差。標準尺寸公差用IT表示。即：

尺寸公差（IT）＝最大極限尺寸－最小極限尺寸＝上偏差－下偏差本課件是可編輯的正常PPT課件任務一軸類零件的檢測4.公差帶的概念（1）零線。

零線是在公差帶圖中，確定偏差的一條基準直線，也叫零偏差線。通常用零線來表示基本尺寸。（2）公差帶及公差帶圖。

在公差帶圖中，由代表上、下偏差兩條直線所限定的一個區(qū)域稱為公差帶，如圖2-2所示。本課件是可編輯的正常PPT課件任務一軸類零件的檢測5.標準公差

標準公差就是國家標準所確定的公差。

標準公差共分20級：IT01、IT0、IT1、IT2、?、IT18公差。標準公差單位為m。注：IT——國際標準公差（ISOTolerance）的縮寫代號。從IT01至IT18，公差等級依次降低，相應的標準公差數(shù)值依次增大。對于一定的基本尺寸，公差等級越高，標準公差值越小，尺寸的精確程度越高?；境叽绾凸畹燃壪嗤目着c軸，它們的標準公差值相等。本課件是可編輯的正常PPT課件任務一軸類零件的檢測6.基本偏差

基本偏差就是用來確定公差帶相對于零線位置的上偏差或下偏差，一般指靠近零線的那個偏差。本課件是可編輯的正常PPT課件任務一軸類零件的檢測7.公差帶代號

公差帶代號由基本偏差代號與公差等級代號組成，用同一號數(shù)的字體書寫，例如50H7，50f6，其含義如圖2-3所示。本課件是可編輯的正常PPT課件任務一軸類零件的檢測（三）軸徑尺寸的檢測方法1.測量與檢驗

完工后的零件是否滿足公差要求，要通過檢測加以判斷。檢測包含測量與檢驗。

測量是將被測量（長度、角度）與作為計量單位的標準量進行比較，以確定被測量的具體數(shù)值的過程。

檢驗是與測量相似的概念，但通常只判定被測量是否合格，而不必得出被測量的具體數(shù)值，如用光滑極限量規(guī)檢驗零件。本課件是可編輯的正常PPT課件任務一軸類零件的檢測2.檢測的一般步驟（1）確定被檢測項目（2）設計檢測方案（3）選擇檢測器