第一章 机械零件的常用 材料和结构工艺性1-1 机械零件的常用材料n一、现代工业中的材料及发展趋势n人类使用材料已经有几万年的历史;机械工程材料已不仅是工业生产的基础，而且成为推动工业技术不断前进的重要保证。n 材料分为三大类 :金属材料 , 非金属材料 , 复合材料 。n材料：n金属材料：分为黑色金属(钢铁)材料和 有色金属(非铁金属及其合金)；n复合材料：通常指将两种以上材料用人 工方法合成的材料。 (金属陶瓷、强化 塑料)n非金属材料：以上两种之外的材料。（ 玻璃、橡胶、皮革、木材等等）二、常用金属材料的分类n 从应用的角度将材料分大类n一类是以机械性能为主要的“结构材料”.n另一类叫做“功能材科”是指那些具行特异物理化 学性质的材料，如超导材料、激光材料、半导体材料 、形状记忆材料等。机械工程中所用的主要是结构材 料。n近年来，材料迅速发展，其总的趋势是金属材 料的统治地位巳被动摇，开始出现金属材料、 陶瓷材料和高分子材料三足鼎立的局面。三、常用金属材料的机械性能和命名方法n钢n定义：含碳量2%特点：脆性大，不宜焊接和锻压.常见的有：灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁等.牌号：灰口铸铁(HT)、球墨铸铁(QT)、可锻铸铁(KT).如 HT150 (表示灰口铸铁,其b =150MPa)有色金属：铜、铝等合金 ;见P8和表16，17. 工程塑料。常用钢材的命名及其性能 钢牌号b抗拉强度 MPas屈服点 MPa 普通碳素 结结构钢钢Q215 Q255335345 410550215 255 优质优质 碳素 结结构钢钢20 45410 600245 355 合金结结构 钢钢20Cr 35CrMo835 980540 835铸钢铸钢ZG200-400 ZG310-570400 570200 310四、金属材料的热处理n钢的热处理就是: 对固态的钢材加热的一 种处理方法.n目的：通过不同温度的加热、保温和冷却的 工艺方法，使钢的内部结构发生变化，从而 达到改善钢材性能（硬度、强度、韧性、可 加工行等等）的目的，从而可以提高零件的 质量，尽量降低成本.n方法：退火、正火、淬火、回火和调质及化 学处理等方法.五、热处理方法n退火：加热临界温度以上、保温、随炉冷却目的:消除内应力n正火：加热临界温度以上、保温、空气冷却目的:改善材料的综合力学性能n淬火：加热临界温 度以上、保温油冷水冷特点：硬度、脆性增大，内应力增加甚至开裂回火：把淬火后的零件再次加热到一定温度(低于临界温 度),保温一定时间,然后在空气中冷却.再次加热到一定温度:150250C : 低温回火;350500C : 中温回火;500650C : 高温回火;调质：淬火+高温回火表面淬火：高频淬火、火焰表面淬火六、化学热处理 (把零件放入化学介质中加热保温使介质元素渗入零件表层中,使 其化学成分改变,从而使表层的组织性能变化.)n渗碳：钢材的特点-C低则软。渗碳可提高表面 硬度和耐磨性，心部仍保持塑性和韧性。n用于低碳钢和低碳合金钢n渗氮：可在表面形成高硬度层，但是不能承受 大的冲击和压力渗氮零件。n用于低碳钢和中碳钢n氰化处理：碳氮共渗以后，淬火，低温回火n具有前两种的共同优点n用于低碳钢和中碳钢七、选材原则1.满足使用方面的要求载荷性质：拉、压、冲击、交变等工况条件：温度、环境、腐蚀重量尺寸：重要程度:2.满足工艺方面的要求 3.满足经济方面要的求1-2 零件的结构工艺性n工艺性：就是结构设计中一些具体结构的具体 处理方式。它是大量工程经验的总结。原则是：以最低的成本和最少的劳动造出合格 的便于替换的零件。具体情况怎么处理，参考P1317 (表1-9等） 。n结构设计中的注意事项：n要便于零件毛坯的制造n要便于零件的机械加工n要便于零件的装卸和可靠定位1-3 机械设计中的标准化n目的：保证质量、减轻设计工作量，便于 零件互换和组织专业化的生产，以降低成 本。 （设计要尽量遵守标准、选用标准件）n标准有:国家标准(GB)、行业标准、专业标准。强制性国家标准(1993实行）： 代号：GB xxxx(序号）xxxx（批准年号） *必须严格遵照执行,否则就是违法.推荐性国家标准(1993实行） ： 代号：GB/T xxxx(序号）xxxx（批准年号） *无特殊理由和特殊需要,必须遵守.准备转为行业标准的国家标准： 代号：GB/* xxxx(序号）xxxx（批准年号）