中職 機械基礎（少學時）第3章電子課件

中職機械基礎（少學時）第3章電子課件（高教版）中職機械基礎（少學時）第3章電子課件（高教版）3.1黑色金屬材料3.2有色金屬材料*3.3工程塑料和復合材料3.4材料的選擇及運用3.5常用工程材料的市場銷售情況調(diào)查——階段性訓練（二）機械基礎（少學時）

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///圖1-2由標準化部件組成的并聯(lián)運動機床圖1-1傳統(tǒng)機床與并聯(lián)運動機床的比較3.1黑色金屬材料3.1.1常見工程材料演示圖3-4易切削鋼圖3-3浮雕三氧化二鋁實木地板有機玻璃旋轉(zhuǎn)展示柜（如圖3-1所示）搪瓷拼裝罐（如圖3-2所示）浮雕三氧化二鋁實木地板（如圖3-3所示）易切削鋼（如圖3-4所示）機械基礎（少學時）

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///*3.1.2簡化的Fe-Fe3C狀態(tài)圖圖3-5簡化的Fe-Fe3C狀態(tài)圖Fe-Fe3C狀態(tài)圖也叫鐵碳合金相圖，它是人類經(jīng)過長期生產(chǎn)實踐以及大量科學實驗后總結(jié)出來的，是研究鋼和鑄鐵的基礎，也是選擇材料、制訂熱加工、熱處理工藝的主要依據(jù)。鐵和碳可以形成一系列化合物，考慮到工業(yè)上的實用價值，目前常用Wc(含碳量)<6.69%的鐵碳合金。1.簡化的Fe-Fe3C狀態(tài)圖（如圖3-5所示）分析（1）坐標（2）特性點（3）特性線（4）相區(qū)2.相圖中的合金分類機械基礎（少學時）

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///3.1.3鑄鐵從鐵碳合金相圖知道，含碳量大于2.11%的鐵碳合金稱為鑄鐵。雖然鑄鐵的強度、塑性和韌性較差，不能進行鍛造，但它卻具有優(yōu)良的鑄造性、減摩性、切削加工性等一系列的性能特點，加上它的生產(chǎn)設備和工藝簡單、價格低，因此廣泛應用于機械制造、石油、化工、冶金、礦山、交通運輸、國防工業(yè)等部門。據(jù)統(tǒng)計，按重量百分比計算，在農(nóng)業(yè)機械中鑄鐵件約占(40～60)%；汽車、拖拉機中約占(50～70)%；機床中約占(60～90)%。特別是近年來由于稀土鎂球墨鑄鐵的發(fā)展，更進一步打破了鋼與鑄鐵的使用界限，不少過去使用碳鋼和合金鋼制造的重要零件，如曲軸、連桿、齒輪等，如今已可采用球墨鑄鐵來制造，“以鐵代鋼”、“以鑄代鍛”，這不僅為國家節(jié)約了大量的優(yōu)質(zhì)鋼材，而且還大大減少了機械加工的工時，降低了產(chǎn)品的成本。根據(jù)碳在鑄鐵組織中存在形式不同，可分為以下幾類。根據(jù)碳在鑄鐵組織中存在形式不同，可分為以下幾類。（1）白口鑄鐵（2）灰口鑄鐵（3）可鍛鑄鐵（4）球墨鑄鐵（5）蠕墨鑄鐵機械基礎（少學時）

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///3.1.4碳鋼碳鋼是指含碳量小于2%的鐵碳合金，有時也叫普碳鋼或碳素鋼。其力學性能取決于鋼中的碳含量，一般不添加大量的合金元素。碳鋼除含碳外一般還含有少量的硅、錳、硫、磷。一般碳鋼中含碳量較高則硬度越大，強度也越高，但塑性較低。按用途可以把碳鋼分為碳素結(jié)構鋼、碳素工具鋼和易切削結(jié)構鋼三類；碳素結(jié)構鋼又分為建筑結(jié)構鋼和機器制造結(jié)構鋼兩種。按冶煉方法可分為平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼和電爐鋼。按脫氧方法可分為沸騰鋼（F）、鎮(zhèn)靜鋼（Z）、半鎮(zhèn)靜鋼（b）和特殊鎮(zhèn)靜鋼（TZ）。按含碳量可以把碳鋼分為低碳鋼（Wc

≤0.25%）,中碳鋼（Wc為0.25%~0.6%）和高碳鋼（Wc>0.6%）。按磷、硫含量可以把碳素鋼分為普通碳素鋼（含磷、硫較高）、優(yōu)質(zhì)碳素鋼（含磷、硫較低）和高級優(yōu)質(zhì)鋼（含磷、硫更低）和特級優(yōu)質(zhì)鋼。1.碳素結(jié)構鋼碳素結(jié)構鋼中除含有為了脫氧而加入的硅、錳元素外，不含其他有意加入的合金元素。2.碳素工具鋼碳素工具鋼（非合金工具鋼）是高碳過共析、共析或亞共析鋼，含碳量為0.7%～1.3%。其性能除了與冶煉、熱塑性變形工藝有關外，主要取決于碳含量，碳是碳素工具鋼的主要強化元素。3.易切削結(jié)構鋼易切削結(jié)構鋼簡稱易切鋼，是含有少量易削元素、具有良好的被切削加工性能的鋼種。機械基礎（少學時）

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///3.1.5合金鋼合金鋼是在普通碳素鋼基礎上添加適量的一種或多種合金元素而構成的鐵碳合金。根據(jù)添加元素的不同，并采取適當?shù)募庸すに?，可獲得高強度、高韌性、耐磨、耐腐蝕、耐低溫、耐高溫、無磁性等特殊性能。合金鋼的主要合金元素有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、鈮、鋯、鈷、鋁、銅、硼、稀土等。其中釩、鈦、鈮、鋯等在鋼中是強碳化物形成元素，只要有足夠的碳，在適當條件下，就能形成各自的碳化物，在缺碳或在高溫條件下，則以原子狀態(tài)進入固溶體中；錳、鉻、鎢、鉬為碳化物形成元素，其中一部分以原子狀態(tài)進入固溶體中，另一部分形成置換式合金滲碳體；鋁、銅、鎳、鈷、硅等是不形成碳化物元素，一般以原子狀態(tài)存在于固溶體中。合金鋼根據(jù)各種元素在鋼中形成碳化物的傾向，可分為三類：①強碳化物形成元素，如釩、鈦、鈮、鋯等。這類元素只要有足夠的碳，在適當?shù)臈l件下，就形成各自的碳化物;僅在缺碳或高溫的條件下,才以原子狀態(tài)進入固溶體中。②碳化物形成元素，如錳、鉻、鎢、鉬等。③不形成碳化物元素，如硅、鋁、銅、鎳、鈷等。這類元素一般以原子狀態(tài)存在于奧氏體、鐵素體等固溶體中機械基礎（少學時）

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///圖3-6熱處理3.1.6鋼的熱處理熱處理——固態(tài)下，通過加熱、保溫、冷卻、改變組織得到所需性能的工藝方法。如圖3-6所示。◆特點：在固態(tài)下，只改變工件的組織，不改變形狀和尺寸?！裟康模焊纳撇牧系氖褂?、工藝性能。◆基本過程：加熱→保溫→冷卻。◆分類：普通熱處理有退火、正火、淬火、回火。表面熱處理有表面淬火、化學熱處理。1.退火2.正火3.淬火4.回火5.調(diào)質(zhì)處理6.時效處理7.表面淬火8.化學熱處理機械基礎（少學時）

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///3.2有色金屬材料有色金屬指鐵、鉻、錳三種金屬以外的所有金屬。鐵、鉻、錳為黑色金屬。有色金屬材料是金屬材料的一類。主要是銅、鋁、鉛和鎳等。其耐腐蝕性在很大程度上取決于其純度。加入其他金屬后，一般其機械性能增高，耐腐蝕性則降低。冷加工（如沖壓成型）可提高其強度，但降低其塑性。最高許用溫度：銅（及其合金）是250℃，鋁是200℃，鉛是140℃，鎳是500℃。有色金屬分為重金屬、輕金屬、貴金屬、半金屬和稀有金屬五類。有色合金按合金系統(tǒng)分：重有色金屬合金、輕有色金屬合金、貴金屬合金、稀有金屬合金等；按合金用途則可分：變形（壓力加工用合金）、鑄造合金、軸承合金、印刷合金、硬質(zhì)合金、焊料、中間合金、金屬粉末等。有色材按化學成分分類：銅和銅合金材、鋁和鋁合金材、鉛和鉛合金材、鎳和鎳合金材、鈦和鈦合金材。按形狀可分為板、條、帶、箔、管、棒、線、型等品種。機械基礎（少學時）

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///3.2.1鋁及鋁合金1.純鋁純鋁的特點是密度小、塑性好、導熱性能好、強度不高，化學性質(zhì)很活潑，在空氣和水中有較好的耐蝕性，但不能耐酸、堿、鹽的腐蝕。純鋁主要用來制作電線、電纜、鋁型材、散熱器及要求不生銹、耐腐蝕而強度不高的日用品或配制合金。2.鋁合金純鋁加入合金元素，如Si、Cu、Mg、Mn等，制成鋁合金。鋁合金具有強度較高，密度小，導熱性及耐蝕性好等特點。根據(jù)鋁合金的成分及生產(chǎn)工藝特點，可將鋁合金分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩類。（1）形變鋁合金（2）鑄造鋁合金機械基礎（少學時）

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///3.2.2銅及銅合金1.純銅純銅是玫瑰紅色的金屬，表面形成氧化銅膜后，外觀呈紫紅色，故稱紫銅。純銅的突出優(yōu)點是導電及導熱性好、塑性極好?？赡雺撼蓸O薄的板，拉成極細的銅線、壓力加工成線材、管材、棒材及板材，廣泛地應用在電氣工業(yè)方面。由于純銅價格昂貴，為貴重金屬，一般不做結(jié)構零件，主要用于制作導電材料及配制銅合金的原料（如圖3-7所示）。圖3-7銅型材2.銅合金在純銅中加入合金元素制成銅合金。按照化學成分的不同，可分為黃銅、青銅和白銅。以鋅為主要合金元素的銅合金稱為黃銅。按照化學成分，黃銅分普通黃銅和特殊黃銅兩類。青銅是指銅與鋅或鎳以外的元素組成的合金。按照化學成分，青銅分普通青銅和特殊青銅兩類。以鎳為主要添加元素的銅基合金稱為白銅。主要應用在精密機械、醫(yī)療器材、電阻器和熱電偶等方面。機械基礎（少學時）

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///3.2.3其他有色金屬材料1.鈦及合金鈦是一種新金屬，由于它具有一系列優(yōu)異特性，被廣泛用于航空、航天、化工、石油、冶金、輕工、電力、海水淡化、艦艇和日常生活器具等工業(yè)生產(chǎn)中，它被譽為現(xiàn)代金屬。（1）鈦的基本性質(zhì)（2）鈦的化學性質(zhì)（3）鈦合金2.滑動軸承合金（1）軸承概述（2）滑動軸承合金的組織特性（3）常用鑄造軸承合金3.重金屬密度在5以上的金屬統(tǒng)稱為重金屬，如金、銀、銅、鉛、鋅、鎳、鈷、鎘、鉻和汞等45種。從環(huán)境污染方面所說的重金屬，實際上主要是指汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷等生物毒性顯著的重金屬，也指具有一定毒性的一般重金屬如鋅、銅、鈷、鎳、錫等。目前最引起人們注意的是汞、鎘、鉻等。重金屬隨廢水排出時，即使?jié)舛群苄?，也可能造成危害。由重金屬造成的環(huán)境污染稱為重金屬污染。機械基礎（少學時）

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///3.3.1工程塑料*3.3工程塑料和復合材料工程塑料是指被用做工業(yè)零件或外殼材料的工業(yè)用塑料，是強度、耐沖擊性、耐熱性、硬度及抗老化性均優(yōu)的塑料。日本業(yè)界將它定義為“可以作為構造用及機械零件用的高性能塑料，耐熱性在100℃以上，主要運用在工業(yè)上”，其性能如下。①熱性質(zhì)：玻璃轉(zhuǎn)移溫度（Tg）及熔點（Tm）、熱變形溫度（HDT）高；長期使用溫度高（UL-746B）；使用溫度范圍大；熱膨脹系數(shù)小。②機械性質(zhì)：高強度、高機械模數(shù)、低潛變性、強耐磨損及耐疲勞性。③其他：耐化學藥品性、抗電性、耐燃性、耐候性、尺寸安定性佳。工程塑料是指一類可以作為結(jié)構材料，在較寬的溫度范圍內(nèi)承受機械應力，在較為苛刻的化學物理環(huán)境中使用的高性能的高分子材料。一般能承受一定的外力作用，并有良好的機械性能和尺寸穩(wěn)定性，在高、低溫下仍能保持其優(yōu)良性能，可以作為工程結(jié)構件的塑料。如ABS、尼龍、聚礬等。1.耐磨改性工程塑料2.導電改性工程塑料3.抗輻射類改性工程塑料4.預染色改性工程塑料機械基礎（少學時）

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///3.3.2復合材料復合材料是以一種材料為基體，另一種材料為增強體組合而成的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產(chǎn)生協(xié)同效應，使復合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細粒等。復合材料是一種混合物。復合材料按其組成分為金屬與金屬復合材料、非金屬與金屬復合材料、非金屬與非金屬復合材料。按其結(jié)構特點又分為：①纖維復合材料。將各種纖維增強體置于基體材料內(nèi)復合而成。如纖維增強塑料、纖維增強金屬等。②夾層復合材料。由性質(zhì)不同的表面材料和芯材組合而成。通常面材強度高、?。恍静馁|(zhì)輕、強度低，但具有一定剛度和厚度。分為實心夾層和蜂窩夾層兩種。③細粒復合材料。將硬質(zhì)細粒均勻分布于基體中，如彌散強化合金、金屬陶瓷等。④混雜復合材料。由兩種或兩種以上增強相材料混雜于一種基體相材料中構成。與普通單增強相復合材料比，其沖擊強度、疲勞強度和斷裂韌性顯著提高，并具有特殊的熱膨脹性能。分為層內(nèi)混雜、層間混雜、夾芯混雜、層內(nèi)／層間混雜和超混雜復合材料。機械基礎（少學時）

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///3.3.3其他新型工程材料1.新型建筑材料新型建筑材料是區(qū)別于傳統(tǒng)的磚瓦、灰砂石等建材的建筑材料新品種，包括的品種和門類很多。從功能上分，有墻體材料、裝飾材料、門窗材料、保溫材料、防水材料、黏結(jié)和密封材料，以及與其配套的各種五金件、塑料件及各種輔助材料等。從材質(zhì)上分，不但有天然材料，還有化學材料、金屬材料、非金屬材料等。2.納米功能材料(1)分類納米材料大致可分為納米粉末、納米纖維、納米膜、納米塊體等四類。其中納米粉末開發(fā)時間最長、技術最為成熟，是生產(chǎn)其他三類產(chǎn)品的基礎。(2)應用納米材料的用途很廣，主要用途如下。①醫(yī)藥。②家電。③電子計算機和電子工業(yè)。④環(huán)境保護。⑤紡織工業(yè)。⑥機械工業(yè)。機械基礎（少學時）

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///3.4.1選材的一般原則3.4材料的選擇及運用1.材料的使用性能——選材的最主要依據(jù)指的是零件在使用時所應具備的材料性能，包括機械性能、物理性能和化學性能。2.材料的工藝性能材料的加工工藝性能主要有：鑄造、壓力加工、切削加工、熱處理和焊接等性能。其加工工藝性能的好壞直影響到零件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率及成本。所以，材料的工藝性能也是選材的重要依據(jù)之一。3.材料的經(jīng)濟性能每臺機器產(chǎn)品成本的高低是勞動生產(chǎn)率的重要標志。產(chǎn)品的成本主要包括：原料成本、加工費用、成品率以及生產(chǎn)管理費用等。機械基礎（少學時）

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///圖3-8零件失效的形式圖3-9機械零件失效的原因3.4.2零件的失效任何零件或部件在使用一段時間后都要損傷或損壞，其損傷的程度有三種情況：①零件徹底破壞，不能再使用，如軸斷裂。②嚴重損傷繼續(xù)使用不安全，如有裂紋產(chǎn)生、表面磨損。③雖然還能安全工作，但已達不到預定的作用。1.機械零件失效的方式2.機械零件失效的原因3.零件失效分析的方法步驟機械基礎（少學時）

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///3.4.3典型零件的選材及應用實例圖3-10C620車床主軸及熱處理技術條件圖3-11130載重車半軸簡圖工程材料中應用較多的是金屬材料，具有強度高、韌性好、疲勞抗力高等優(yōu)良性能，用來制造各種重要的機器零件和工程結(jié)構件。1.機床零件的選材分析機床零件的品種繁多，按結(jié)構特點、功用和受載特點可分為：軸類零件、齒輪類零件、機床導軌等。（1）機床軸類零件的選材（2）機床齒輪類零件的選材（3）機床導軌的選材2.汽車零件的選材分析（1）發(fā)動機和傳動系統(tǒng)零件的選材（2）減輕汽車自重的選材3.典型零件的選材實例（1）機床主軸（2)汽車半軸（3）機床齒輪（4）汽車齒輪機械基礎（少學時）

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///3.5常用工程材料的市場銷售情況調(diào)查———階段性訓練（二）3.5.1調(diào)查目的3.5.2調(diào)查方法1.掌握和了解機械工程材料的分類、牌號、性能、應用