机械零件的常用材料特性及应用.pptx
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1、机械工机械工程材料程材料金属金属材料材料非金属非金属材料材料黑色金属黑色金属钢钢有色金属有色金属铸铁铸铁合金钢合金钢无机非金属材料无机非金属材料有机材料有机材料塑料塑料橡胶橡胶陶瓷陶瓷合成纤维合成纤维铝合金铝合金铜合金铜合金其他有色合金其他有色合金一、金属材料一、金属材料1.1.钢:钢:结构钢、工具钢、特殊钢结构钢、工具钢、特殊钢(不锈钢、耐热钢、不锈钢、耐热钢、耐酸钢等耐酸钢等)、碳素结构钢、合金结构钢、铸钢等。、碳素结构钢、合金结构钢、铸钢等。铸铁铸铁常用金常用金属材料属材料钢钢铜合金铜合金-含碳量含碳量2%-含碳量含碳量 2%铁碳合金铁碳合金特点:特点:与铸铁相比,钢具有高的强度、韧性和
2、塑性。与铸铁相比,钢具有高的强度、韧性和塑性。可用热处理方法改善其可用热处理方法改善其力学性能力学性能和和加工性能加工性能。选用原则:选用原则:优选碳素钢优选碳素钢(A3.S45CA3.S45C),其次是,其次是硅、锰、硼、钒类合硅、锰、硼、钒类合金钢金钢,特殊硬度可以选合金工具钢(特殊硬度可以选合金工具钢(Cr12Cr12).).一、金属材料一、金属材料铸铁铸铁常用金常用金属材料属材料铜合金铜合金-含碳量含碳量 2%热处理方式:退火、正火、淬火和回火四种基本工艺,俗称金属热处理的“四把火”。1.退火:是将工件加热到适当温度,根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间,然后进行缓慢冷却,目的是使金属
3、内部组织达到 或接近平衡状态,获得良好的工艺性能和使用性能,或者为进一步淬火作组织准备。2.正火:是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却,正火的效 果同退火相似,只是得到的组织更细,常用于改善材料的切削性能,也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。3.淬火:是将工件加热保温后,在水、油或其它无机盐、有机水 溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬,但同时变脆。(S45C可以达到42-50HRC,Cr12可以达到52-60HRC)4.回火:是为了降低钢件的脆性,将淬火后的钢件在高于室温而低于 710的某一适当温度进行长时间的保温,再进行冷却,这种工艺称为回火金属热处理方式表面处理:n鍍Cr
4、 高硬度,耐磨性,耐蝕性 鋼/銅及合金n鍍Ni 耐蝕性,穩定性 鋼/銅及合金n鍍Zn 防腐性,不脫落 銅n發藍 防蝕性 鋼n染黑 防蝕性 鋼n陽極處理 防蝕性,防氧化 鋁2.选材原则选材原则材料的经济性材料的经济性总成本=材料本身价格+加工费+其他(运费、安装费等)降低成本,就近取材;考虑材料生产、供应情况;选材少而集中,便于采购和管理从实际出发,全面考虑机械性能、工艺性能、生产成本。3.不同用途下的選材n外部構造用材料n轴用材料n齿轮用材料n凸轮用材料n滑动用材料 外部構造用材料n要求:經濟性/充分強度/耐蝕性/耐疲勞性/耐衝擊性/良好吸震性/易加工性n選用n铸铁FC(考慮成本時用,另吸震性
5、最佳)nA3(用途最廣之一般經濟材料)nS45C(較A3性能略佳,价格略高)nSUS304(最佳耐蝕性,但昂貴,難加工)轴用材料n要求:充分強度/耐磨性/耐疲勞性/充分硬度/充分橈度n選用n一般用軸材料(A3/S10C/S45C)n強力用軸材料(SNCM240(价高)/42CrMo)齿轮用材料n要求:充分強度/耐磨性/充分硬度/耐衝擊性/易加工性n選用n高周波淬火處理材料(S45C/42CrMo)n滲碳淬火處理材料(42CrMo)n氮化處理材料(42CrMo)凸轮用材料n要求:耐磨性/充分硬度/良好吸震性/易加工性/易熱處理性n選用n鑄鐵FC(考慮成本時,低中速、小負載時)n高周波淬火處理材料
6、(S45C/42CrMo)n滲碳淬火處理材料(SCM415)n氮化處理材料(42CrMo/SCr440)滑動用材料n要求:耐磨性/充分硬度/易加工性/易熱處理性/導熱性n選用n考慮成本時(S45C)n考慮韌性時(SCM440/SK2)n考耐磨性時(SKS3/SKD11/SKH61)特点:特点:防锈铝防锈铝(抗蚀性、压力加工性与焊接性能好,但强度较抗蚀性、压力加工性与焊接性能好,但强度较低低)硬铝(硬铝(力学性能高力学性能高)超硬铝(超硬铝(硬度强度最高硬度强度最高)锻铝锻铝(锻造性能好锻造性能好.耐热性能好耐热性能好)型材型材(铝型材比别的常用金属密度小,质量轻铝型材比别的常用金属密度小,质量
7、轻)2.2.铝合金:铝合金:防锈铝防锈铝、硬铝硬铝 、超硬铝、锻铝、超硬铝、锻铝、型材型材等。等。3.3.铜合金铜合金-铜锌合金,并含有少量的铜锌合金,并含有少量的锰、锰、铝铝、镍镍特点:特点:具有良好的塑性和液态流动性。青铜合金还具具有良好的塑性和液态流动性。青铜合金还具有良好的减摩性和抗腐蚀性。有良好的减摩性和抗腐蚀性。零件毛坯获取方法:辗压、铸造。零件毛坯获取方法:辗压、铸造。应用:应用:应用范围广泛。应用范围广泛。种类种类青铜青铜黄铜黄铜轴承合金(巴氏合金)轴承合金(巴氏合金)-含锡青铜、不含锡青铜含锡青铜、不含锡青铜二、非金属材料二、非金属材料1.1.橡胶橡胶 橡胶富于弹性,能吸收较
8、多的冲击能量。橡胶富于弹性,能吸收较多的冲击能量。常用作联轴器或减震器的弹性元件、带传动的胶带常用作联轴器或减震器的弹性元件、带传动的胶带等。等。硬橡胶可用于制造用水润滑的轴承衬。硬橡胶可用于制造用水润滑的轴承衬。塑料的比重小,易于制成形状复杂的零件,而且各种塑料的比重小,易于制成形状复杂的零件,而且各种不同塑料具有不同的特点,如耐蚀性、绝不同塑料具有不同的特点,如耐蚀性、绝热性、绝缘热性、绝缘性、减摩性、摩擦系数大等,所以近年来在机械制造性、减摩性、摩擦系数大等,所以近年来在机械制造中其应用日益广泛。中其应用日益广泛。3.3.其它非金属材料:其它非金属材料:皮革、木材、纸板、棉、丝等。皮革、
9、木材、纸板、棉、丝等。选材因素:选材因素:设计机械零件时,选择合适的材料是一项复杂的技术经济问题设计者应根据零件的用途、工作条件和材料的物理、化学、机械和工艺性能以及经济因素等进行全面考虑。用途、用途、工作条件工作条件、物理物理、化学化学、机械工艺性能机械工艺性能、经济经济性。性。零件材料零件材料各种材料的化学成分和力学性能可在相关国标、行标各种材料的化学成分和力学性能可在相关国标、行标和机械设计手册中查得。和机械设计手册中查得。2.2.塑料塑料 以功能來分以功能來分:依其機械、電氣、熱學及其他性質功能來分。1)泛用塑膠:泛用塑膠:通常以美觀及低功能使用要求,為訴求重點。如:PE、PVC、PM
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