专题一 机械工程材料（教案）-河南省职教高考《机械基础》(高教版)专项复习讲练测

专题一.机械工程材料（讲义）-《机械基础》（高教版）专题复习讲练测 [考纲要求] 1.掌握金属材料的主要性能; 2.掌握常用金属材料和非金属材料的分类、特点及应用: 3.理解钢热处理的特点、方法及应用; 4.掌握机械零件材料的选择原则。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 1. 金属材料的静态力学性能 (1)塑性是指固体材料在外力作用下发生塑性变形而不破坏其完整性的能力。常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率。 (2)强度是指材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。根据受力状况的不同,材料的强度可分为抗拉、抗压、抗弯、抗扭和抗剪强度等。一般以抗拉强度作为最基本的强度指标。 (3)静载荷拉伸试验 金属材料的强度、塑性可通过静拉伸试验来确定。 在拉伸试验过程中,通过自动记录或绘图装置得到的表示试样所受载荷F和伸长量▲l的关系曲线称为拉伸曲线；经计算,可得到表示试样所受应力σ和应变ε的关系曲线,称为应力-应变曲线。图1-1所示分别为低碳钢试样的拉伸曲线和应力-应变曲线。 2. 金属材料的动态力学性能 (1)冲击韧性 在冲击载荷作用下,金属材料抵抗破坏的能力称为冲击韧性,其值以冲击韧度ak来表征ak值越大,材料的韧性越好,在受到冲击时越不容易断裂。 当用冲击试验方法测定冲击韧度时ak值就等于冲断试样单位截面积所消耗的冲击吸收功的大小,数值可从冲击试验机的刻度盘上直接读出。 (2)疲劳强度 疲劳强度是指材料经无数次的应力循环仍不断裂的最大应力,用以表征材料抵抗疲劳断裂的能力。测试材料的疲劳强度,最简单的方法是旋转弯曲疲劳试验。试验测得的材料所受循环应力σ与其断裂前的应力循环次数N的关系曲线称为疲劳曲线,如图1-2所示。由图中可以看出循环应力越小,则材料断裂前所承受的循环次数越多。当应力降低到某一值时,曲线趋于水平即表示在该应力作用下,材料经无数次的应力作用达到某一基数而不断时,其最大应力就作为该材料的疲劳极限。一般钢铁材料的循环基数取107次。 3. 金属材料的物理、化学及工艺性能 (1)物理性能 金属材料的物理性能主要包括密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性和磁性等。由于机器零件的用途不同,对金属材料的物理性能要求也有所不同。 (2)化学性能 化学性能是指金属材料在常温或高温条件下抵抗外界介质对其化学侵蚀的能力。它主要包括耐酸性、耐碱性和抗氧化性等。一般金属材料的耐酸性、耐碱性和抗氧化性都是很差的,为了满足化学性能的要求,必须使用特殊的合金钢及某些有色金属,或者使之与介质隔离。 (3)工艺性能 金属材料的工艺性能是指材料加工成形的难易程度。按照加工工艺的不同，工艺性能可分为可铸性、可锻性、可焊性、切削加工性和热处理性能等。 4. 钢 按照用途来分,钢材料可以分为结构钢、工具钢等。 (1)结构钢 结构钢是品种最多、用途最广、使用量最大的一类钢。凡用于各种机器零件及各种工程结构(屋架、桥梁、井架、车辆构架等)的钢都称为结构钢。 (2)工具钢 工具钢是指制造各种刃具、模具、量具和其他耐工具的钢。工具钢按化学成分可分为碳素工具钢、合金工具钢和高速钢,按用途可分为刃具钢、模具钢、耐冲击工具钢、量具钢等。 5. 铸铁 根据碳在铸铁中存在形式的不同,常用的铸铁有灰铸铁,球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁和合金铸铁等。 (1)灰铸铁 灰铸铁中的碳多以片状石墨形式存在,它是铸铁中用量最大的一种。根据国家标准规定,灰铸铁牌号冠以HT(灰铁),后面数字表示最低抗拉强度。 (2)球墨铸铁 球墨铸铁中石墨呈球状,它对基体组织的割裂程度较灰铸铁进一步减弱,石球越细、球的直径越小、分布越均匀,则球墨铸铁的力学性能越高。 (3)蠕墨铸铁 蠕墨铸铁是一种新型铸铁,其中碳主要以蠕虫状石墨的形态存在。蠕墨铸铁的力学性能介于相同基体组织的灰铸铁和球墨铸铁之间、其铸造性能、减振能力以及导热性能都优于球墨铸铁,并接近于灰铸铁 (4)可锻铸铁 可锻铸铁是由白口铸铁经可锻化退火面获得的具有团絮状石墨的铸铁。其塑性优于灰铁,实际上并不能锻造。可锻铸铁的牌号用KT(可铁)及其后的H(表示黑心可锻铸铁)或Z(表示珠光体可锻铸铁),再加上分别表示其最小抗拉强度和伸长率的两组数字组成。 (5)台金铸铁 在铸铁熔炼时加人一些合金元素如Mn、Cr、W、Cu和Mo等,制成合金铸铁(或称特殊性能铸铁),使其具有较高的力学性能和某些特殊的性能。合金铸铁与相似条件下使用的合金钢相比熔炼简单,成本低廉,基本上能满足特殊性能的要求。但其力学性能较差,脆性较大。常用的合金铸铁有耐磨铸铁、耐热铸铁和耐蚀铸铁。 6. 非铁金属及其合金 在工程上通常将钢铁材料以外的金属或合金统称为非铁金属或非铁合金。非铁金属具有特殊的物理、化学和力学性能,如铝、镁、钛等合金密度小,强度高,具有优异的耐蚀性；铜具有优良的导电