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1、第第1章金属工艺实训基础知识章金属工艺实训基础知识1.1 安全文明生产安全文明生产1.2 常用工程材料常用工程材料1.3 常用量具常用量具1.1 安全文明生产安全文明生产“金属工艺实训金属工艺实训”是工科类机械系列课程的重要组成部分，是工科类机械系列课程的重要组成部分，是实践性极强的专业基础课程，必须通过独立操作才能体会是实践性极强的专业基础课程，必须通过独立操作才能体会到有关金属加工的基本理论和基本工艺。到有关金属加工的基本理论和基本工艺。由于实训过程必须通过学生的实际动手操作才能完成教学任由于实训过程必须通过学生的实际动手操作才能完成教学任务，学生经常要接触到锐利的工具或旋转机械，如果在实
2、训务，学生经常要接触到锐利的工具或旋转机械，如果在实训过程中不严格遵守操作规程或缺乏安全知识，很容易发生人过程中不严格遵守操作规程或缺乏安全知识，很容易发生人身安全事故或设备安全事故，因此，在实训过程中必须遵守身安全事故或设备安全事故，因此，在实训过程中必须遵守安全操作规程，并做到：安全操作规程，并做到：（）进入实训场所必须穿工作服，女生要戴工作帽，长发（）进入实训场所必须穿工作服，女生要戴工作帽，长发要压入帽内，不准穿拖鞋、凉鞋、高跟鞋进入实训场所。要压入帽内，不准穿拖鞋、凉鞋、高跟鞋进入实训场所。（）虚心听从实训教师的指导，注意听讲和操作示范。（）虚心听从实训教师的指导，注意听讲和操作示范
3、。下一页 返回1.1 安全文明生产安全文明生产（）严格按指定地点、工位实训，不得随意串岗、离岗、（）严格按指定地点、工位实训，不得随意串岗、离岗、追打嬉闹。追打嬉闹。（）机械设备未经许可严禁擅自动手操作。（）机械设备未经许可严禁擅自动手操作。（）设备使用前要进行检查，发现异常情况及时报告。（）设备使用前要进行检查，发现异常情况及时报告。（）操作机械设备必须遵守操作规程，严禁两人同时操作（）操作机械设备必须遵守操作规程，严禁两人同时操作一台机床。一台机床。（）机床开动后不得用手触摸旋转工件和刀具，不得在工（）机床开动后不得用手触摸旋转工件和刀具，不得在工件未停止转动前测量尺寸。件未停止转动前测量
4、尺寸。（）不得用手直接清除铁屑和摸工件毛刺。（）不得用手直接清除铁屑和摸工件毛刺。（）使用电器设备，必须严格遵守安全用电规程，防止触（）使用电器设备，必须严格遵守安全用电规程，防止触电。电。（）安全文明生产，工作结束时要打扫机床和工作场所，（）安全文明生产，工作结束时要打扫机床和工作场所，工件、量具、刀具应摆放整齐。工件、量具、刀具应摆放整齐。上一页 返回1.2 常用工程材料常用工程材料1.2.1 常用工程材料的分类常用工程材料的分类材料是人类社会可接受、能经济地制造有用器件（或物品）材料是人类社会可接受、能经济地制造有用器件（或物品） 的固体物质。工程材料是在各工程领域中使用的材料。工程的固
5、体物质。工程材料是在各工程领域中使用的材料。工程上使用的材料种类繁多，有许多不同的分类方法。按化学成上使用的材料种类繁多，有许多不同的分类方法。按化学成分、结合键的特点，可将工程材料分为金属材料、非金属材分、结合键的特点，可将工程材料分为金属材料、非金属材料和复合材料三大类。料和复合材料三大类。金属材料可分为黑色金属材料和有色金属材料。黑色金属材金属材料可分为黑色金属材料和有色金属材料。黑色金属材料主要是铁基金属合金，包括碳素钢、合金钢、铸铁等；有料主要是铁基金属合金，包括碳素钢、合金钢、铸铁等；有色金属材料包括轻金属及其合金、重金属及其合金等。色金属材料包括轻金属及其合金、重金属及其合金等。
6、下一页 返回1.2 常用工程材料常用工程材料而非金属材料可分为无机非金属材料和有机高分子材料。无而非金属材料可分为无机非金属材料和有机高分子材料。无机非金属材料包括水泥、陶瓷玻璃等，有机高分子材料包括机非金属材料包括水泥、陶瓷玻璃等，有机高分子材料包括塑料、橡胶及合成纤维等。上述两种或两种以上材料经人工塑料、橡胶及合成纤维等。上述两种或两种以上材料经人工合成后，获得优于组成材料特性的材料称为复合材料。合成后，获得优于组成材料特性的材料称为复合材料。工程材料按照用途可分为两大类，即结构材料和功能材料。工程材料按照用途可分为两大类，即结构材料和功能材料。结构材料通常指工程上对硬度、强度、塑性及耐磨
7、性等力学结构材料通常指工程上对硬度、强度、塑性及耐磨性等力学性能有一定要求的材料，主要包括金属材料、陶瓷材料、高性能有一定要求的材料，主要包括金属材料、陶瓷材料、高分子材料及复合材料等。功能材料是指具有光、电、磁、热、分子材料及复合材料等。功能材料是指具有光、电、磁、热、声等功能和效应的材料，包括半导体材料、磁性材料、光学声等功能和效应的材料，包括半导体材料、磁性材料、光学材料、电介质材料、超导体材料、非晶和微晶材料、形状记材料、电介质材料、超导体材料、非晶和微晶材料、形状记忆合金等。忆合金等。上一页 下一页 返回1.2 常用工程材料常用工程材料工程材料按照应用领域还可分为信息材料、能源材料、
8、建筑工程材料按照应用领域还可分为信息材料、能源材料、建筑材料、生物材料和航空材料等多种类别。材料、生物材料和航空材料等多种类别。1.2.2 金属材料的性能金属材料的性能工程材料具有许多良好的性能，因此被广泛地应用于制造各工程材料具有许多良好的性能，因此被广泛地应用于制造各种构件、机械零件、工具和日常生活用具等。为了正确地使种构件、机械零件、工具和日常生活用具等。为了正确地使用工程材料，应充分了解和掌握材料的性能。用工程材料，应充分了解和掌握材料的性能。通常所说工程材料的性能有两个方面的意义：一是材料的使通常所说工程材料的性能有两个方面的意义：一是材料的使用性能，指材料在使用条件下表现出的性能，
9、如强度、塑性、用性能，指材料在使用条件下表现出的性能，如强度、塑性、韧性等力学性能，耐蚀性、耐热性等化学性能以及声、光、韧性等力学性能，耐蚀性、耐热性等化学性能以及声、光、电、磁等物理性能；二是材料的工艺性能，指材料在加工过电、磁等物理性能；二是材料的工艺性能，指材料在加工过程中表现出的性能，如冷热加工性能、压力加工性能、焊接程中表现出的性能，如冷热加工性能、压力加工性能、焊接性能、铸造性能、切削性能等。性能、铸造性能、切削性能等。上一页 下一页 返回1.2 常用工程材料常用工程材料工程材料的力学性能亦称为机械性能，是指材料抵抗各种外工程材料的力学性能亦称为机械性能，是指材料抵抗各种外加载荷的
10、能力，包括弹性与刚度、强度、塑性、硬度、韧性、加载荷的能力，包括弹性与刚度、强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等。外力即载荷，常见的各种外载荷形式如疲劳强度等。外力即载荷，常见的各种外载荷形式如图图1-1所所示。示。1 金属材料的拉伸性能金属材料的拉伸性能在材料拉伸试验机上对一截面为圆形的低碳钢拉伸试样（在材料拉伸试验机上对一截面为圆形的低碳钢拉伸试样（图图-） 进行拉伸试验，可得到应力与应变的关系图，即拉伸进行拉伸试验，可得到应力与应变的关系图，即拉伸图。图中的纵坐标为应力图。图中的纵坐标为应力 （单位为），计算公式为（单位为），计算公式为横坐标为应变横坐标为应变，计算公式为，计算公式为上一页
11、 下一页 返回1.2 常用工程材料常用工程材料材料在外力作用下抵抗变形与断裂的能力称为强度。根据外材料在外力作用下抵抗变形与断裂的能力称为强度。根据外力作用方式的不同，强度有多种指标，如抗拉强度、抗压强力作用方式的不同，强度有多种指标，如抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪切强度和抗扭强度等。其中抗拉强度和度、抗弯强度、抗剪切强度和抗扭强度等。其中抗拉强度和屈服强度指标应用最为广泛。屈服强度指标应用最为广泛。）静载时的强度）静载时的强度拉伸变形有如下几个阶段：拉伸变形有如下几个阶段：弹性变形阶段。试样的变形量与外加载荷成正比，载：弹性变形阶段。试样的变形量与外加载荷成正比，载荷卸掉后，试样恢复到
12、原来的尺寸。荷卸掉后，试样恢复到原来的尺寸。：屈服阶段。此阶段不仅有弹性变形，还发生了塑性变：屈服阶段。此阶段不仅有弹性变形，还发生了塑性变形。即载荷卸掉后，一部分形变恢复，还有一部分形变不能形。即载荷卸掉后，一部分形变恢复，还有一部分形变不能恢复，形变不能恢复的变形称为塑性变形。恢复，形变不能恢复的变形称为塑性变形。：强化阶段。为使试样继续变形，载荷必须不断增加，：强化阶段。为使试样继续变形，载荷必须不断增加，随着塑性变形增大，材料变形抗力也逐渐增加。随着塑性变形增大，材料变形抗力也逐渐增加。上一页 下一页 返回1.2 常用工程材料常用工程材料：缩颈阶段。当载荷达到最大值时，试样的直径发生局
13、：缩颈阶段。当载荷达到最大值时，试样的直径发生局部收缩，称为部收缩，称为“缩颈缩颈”。此时变形所需的载荷逐渐降低。此时变形所需的载荷逐渐降低。点：试样断裂。试样在此点发生断裂。点：试样断裂。试样在此点发生断裂。（）弹性与刚度。在应力（）弹性与刚度。在应力应变曲线上，应变曲线上，段为弹性变段为弹性变形阶段，即卸载后试样恢复原状，这种变形称为弹性变形。形阶段，即卸载后试样恢复原状，这种变形称为弹性变形。（）屈服强度（）屈服强度。如图。如图-所示，当应力超过所示，当应力超过点时，点时，卸载后试样的伸长只能部分恢复。这种不随外力去除而消失卸载后试样的伸长只能部分恢复。这种不随外力去除而消失的变形称为塑
14、性变形。当应力增加到的变形称为塑性变形。当应力增加到点时，图上出现了平点时，图上出现了平台。这种外力不增加而试样继续发生变形的现象称为屈服。台。这种外力不增加而试样继续发生变形的现象称为屈服。材料开始产生屈服时的最低应力材料开始产生屈服时的最低应力称为屈服强度。称为屈服强度。上一页 下一页 返回1.2 常用工程材料常用工程材料（）抗拉强度（）抗拉强度。材料发生屈服后，其应力与应变的关系。材料发生屈服后，其应力与应变的关系曲线如图曲线如图-的的段，到点，应力达最大值段，到点，应力达最大值，点以，点以后，试样的截面产生局部后，试样的截面产生局部“颈缩颈缩”，迅速伸长，这时试样的，迅速伸长，这时试样
15、的伸长主要集中在缩颈部位，直至拉断。将材料受拉时所能承伸长主要集中在缩颈部位，直至拉断。将材料受拉时所能承受的最大应力值受的最大应力值称为抗拉强度。称为抗拉强度。（）动载时的强度（）动载时的强度动载时最常用的是疲劳强度，它是指在大小和方向重复循环动载时最常用的是疲劳强度，它是指在大小和方向重复循环变化的载荷作用下材料抵抗断裂的能力。变化的载荷作用下材料抵抗断裂的能力。许多机械零件，如曲轴、齿轮、轴承、叶片和弹簧等，在工许多机械零件，如曲轴、齿轮、轴承、叶片和弹簧等，在工作中各点承受的应力随时间作周期性的变化，这种随时间作作中各点承受的应力随时间作周期性的变化，这种随时间作周期性变化的应力称为交
16、变应力。周期性变化的应力称为交变应力。上一页 下一页 返回1.2 常用工程材料常用工程材料在周期交变应力作用下，零件所承受的应力虽然低于其屈服在周期交变应力作用下，零件所承受的应力虽然低于其屈服强度，但经过较长时间的工作会产生裂纹或突然断裂，这种强度，但经过较长时间的工作会产生裂纹或突然断裂，这种现象称为材料的疲劳。现象称为材料的疲劳。测定材料疲劳寿命的试验有许多种，最常用的一种是旋转梁测定材料疲劳寿命的试验有许多种，最常用的一种是旋转梁试验，试样在旋转时交替承受大小相等的交变拉压应力。试试验，试样在旋转时交替承受大小相等的交变拉压应力。试验所得数据可绘成验所得数据可绘成-疲劳曲线（疲劳曲线（
17、图图-），），为产生失效为产生失效的应力，为应力循环次数。的应力，为应力循环次数。图图-所示为中碳钢和高强度铝合金的典型所示为中碳钢和高强度铝合金的典型-曲线（疲劳曲线（疲劳曲线）。对于中碳钢，承受的交变应力越大，则断裂时应循曲线）。对于中碳钢，承受的交变应力越大，则断裂时应循环的次数越少；反之，则循环次数越多。随着应力循环次数环的次数越少；反之，则循环次数越多。随着应力循环次数的增加，疲劳强度逐渐降低，以后曲线逐渐变平，即循环次的增加，疲劳强度逐渐降低，以后曲线逐渐变平，即循环次数再增加时，疲劳强度也不降低。数再增加时，疲劳强度也不降低。上一页 下一页 返回1.2 常用工程材料常用工程材料2
18、 塑性塑性材料在外力作用下，产生永久变形而不破坏的性能称为塑性。材料在外力作用下，产生永久变形而不破坏的性能称为塑性。常用的塑性指标有延伸率（常用的塑性指标有延伸率（）和断面收缩率（）和断面收缩率（）。在拉伸）。在拉伸试验中，试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比称为试验中，试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比称为延伸率，用符号延伸率，用符号表示，即表示，即金属材料的金属材料的和和值越大，表示材料的塑性越好。值越大，表示材料的塑性越好。金属重要的特性之一就是具有优良的塑性。金属重要的特性之一就是具有优良的塑性。上一页 下一页 返回1.2 常用工程材料常用工程材料塑性为金属零件的成型提供了
19、经济而有效的途径，各种金属塑性为金属零件的成型提供了经济而有效的途径，各种金属的板材、棒材、线材和型材都是通过轧制、锻造、挤压、冷的板材、棒材、线材和型材都是通过轧制、锻造、挤压、冷拔、冲压等压力加工方法制造而成的，这些加工方法的特点拔、冲压等压力加工方法制造而成的，这些加工方法的特点是金属材料在外力的作用下按一定的形状和尺寸发生永久性是金属材料在外力的作用下按一定的形状和尺寸发生永久性的塑性变形。的塑性变形。3 硬度硬度硬度是指材料抵抗另一硬物压入其内而产生局部塑性变形的硬度是指材料抵抗另一硬物压入其内而产生局部塑性变形的能力。通常，材料越硬，其耐磨性越好。同时通过硬度值可能力。通常，材料越
20、硬，其耐磨性越好。同时通过硬度值可估计材料的近似估计材料的近似值。硬度试验方法比较简单、迅速，可直值。硬度试验方法比较简单、迅速，可直接在原材料或零件表面上测试，因此被广泛应用。接在原材料或零件表面上测试，因此被广泛应用。常用的硬度测量方法有压入法，主要性能指标有布氏硬度常用的硬度测量方法有压入法，主要性能指标有布氏硬度（）、洛氏硬度（）、维氏硬度（）等。陶瓷（）、洛氏硬度（）、维氏硬度（）等。陶瓷等材料还常用克努普氏显微硬度（）等材料还常用克努普氏显微硬度（） 和莫氏硬度（划痕和莫氏硬度（划痕比较法）作为硬度指标。比较法）作为硬度指标。上一页 下一页 返回1.2 常用工程材料常用工程材料（）
21、布氏硬度。布氏硬度试验法的测试原理：在一定的载（）布氏硬度。布氏硬度试验法的测试原理：在一定的载荷作用下，将一定直径的淬火钢球或硬质合金球压入到荷作用下，将一定直径的淬火钢球或硬质合金球压入到被测材料的表面，保持一定的时间后将载荷卸掉，测量被被测材料的表面，保持一定的时间后将载荷卸掉，测量被测材料表面留下压痕的直径，根据计算出压痕的面积，测材料表面留下压痕的直径，根据计算出压痕的面积，最后求出压痕单位面积上承受的平均压力，以此作为被测金最后求出压痕单位面积上承受的平均压力，以此作为被测金属材料的布氏硬度值，如属材料的布氏硬度值，如图图-所示。所示。（）洛氏硬度。（）洛氏硬度。图图-为洛氏硬度测
22、量原理图。将金刚石为洛氏硬度测量原理图。将金刚石压头（或钢球压头）在先后施加的两个载荷（预载荷压头（或钢球压头）在先后施加的两个载荷（预载荷和和总载荷）的作用下压入金属表面。总载荷为预载荷总载荷）的作用下压入金属表面。总载荷为预载荷和主载荷和主载荷之和。卸去主载荷之和。卸去主载荷后，测量其残余载荷压入后，测量其残余载荷压入深度深度来计算洛氏硬度值。残余载荷压入深度来计算洛氏硬度值。残余载荷压入深度越大，表越大，表示材料硬度越低，实际测量时硬度可直接从洛氏硬度计表盘示材料硬度越低，实际测量时硬度可直接从洛氏硬度计表盘上读得。上读得。上一页 下一页 返回1.2 常用工程材料常用工程材料（）维氏硬度
23、。布氏硬度不适用于检测较高硬度的材料；（）维氏硬度。布氏硬度不适用于检测较高硬度的材料；洛氏硬度虽可检测不同硬度的材料，但不同标尺的硬度值不洛氏硬度虽可检测不同硬度的材料，但不同标尺的硬度值不能相互直接比较；而维氏硬度可用同一标尺来测定从极软到能相互直接比较；而维氏硬度可用同一标尺来测定从极软到极硬的材料。维氏硬度试验原理与布氏法相似，也是以压坑极硬的材料。维氏硬度试验原理与布氏法相似，也是以压坑单位表面积所承受压力的大小来计算硬度值的。它是用对面单位表面积所承受压力的大小来计算硬度值的。它是用对面夹角为的金刚石四棱锥体，在一定压力作用下，在夹角为的金刚石四棱锥体，在一定压力作用下，在试样试验
24、面上压出一个正方形压痕，如试样试验面上压出一个正方形压痕，如图图-所示。所示。4 韧性韧性）冲击韧性）冲击韧性许多机械零件在工件中往往受到冲击载荷的作用，制造这类许多机械零件在工件中往往受到冲击载荷的作用，制造这类零件所用的材料不能单用在静载荷作用下的指标来衡量，而零件所用的材料不能单用在静载荷作用下的指标来衡量，而必须考虑材料抵抗冲击载荷的能力。材料抵抗冲击载荷而不必须考虑材料抵抗冲击载荷的能力。材料抵抗冲击载荷而不被破坏的能力称为冲击韧性。为了评定材料的冲击韧性，需被破坏的能力称为冲击韧性。为了评定材料的冲击韧性，需进行冲击试验。进行冲击试验。上一页 下一页 返回1.2 常用工程材料常用工
25、程材料摆锤式一次冲击试验。冲击试样的类型较多，常用的为形摆锤式一次冲击试验。冲击试样的类型较多，常用的为形或形缺口（脆性材料不开缺口）的标准试样。一次冲击试或形缺口（脆性材料不开缺口）的标准试样。一次冲击试验通常是在摆锤式冲击试验机上进行的。验通常是在摆锤式冲击试验机上进行的。）低温脆性）低温脆性有些金属材料，如工程上用的中低强度钢，当温度降低到某有些金属材料，如工程上用的中低强度钢，当温度降低到某一程度时，会出现冲击吸收功明显下降的现象，这种现象称一程度时，会出现冲击吸收功明显下降的现象，这种现象称为冷脆现象。为冷脆现象。）断裂韧性）断裂韧性桥梁、船舶、大型轧辊、转子等有时会发生低应力脆断，
26、这桥梁、船舶、大型轧辊、转子等有时会发生低应力脆断，这种断裂的名义断裂应力低于材料的屈服强度。尽管在设计时种断裂的名义断裂应力低于材料的屈服强度。尽管在设计时保证了足够的延伸率、韧性和屈服强度，但仍不免被破坏，保证了足够的延伸率、韧性和屈服强度，但仍不免被破坏，这是由于构件或零件内部存在着或大或小、或多或少的裂纹这是由于构件或零件内部存在着或大或小、或多或少的裂纹和类似裂纹的缺陷造成的。和类似裂纹的缺陷造成的。上一页 下一页 返回1.2 常用工程材料常用工程材料5 金属的物理性能金属的物理性能密度：单位体积的质量，密度：单位体积的质量，。熔点：金属或合金从固态向液态转变的温度。熔点：金属或合金
27、从固态向液态转变的温度。导热性：金属材料传导热量的性能。通常用热导率来衡量。导热性：金属材料传导热量的性能。通常用热导率来衡量。导电性：金属材料传导电流的性能。通常用电阻率来衡量。导电性：金属材料传导电流的性能。通常用电阻率来衡量。热膨胀性：金属材料随温度的变化而膨胀或收缩的性能。通热膨胀性：金属材料随温度的变化而膨胀或收缩的性能。通常用线膨胀系数或体膨胀系数来表示。常用线膨胀系数或体膨胀系数来表示。磁性：金属材料在磁场中受到磁化的性能。根据磁化程度不磁性：金属材料在磁场中受到磁化的性能。根据磁化程度不同，金属材料可分为铁磁性材料、顺磁性材料和抗磁性材料同，金属材料可分为铁磁性材料、顺磁性材料
28、和抗磁性材料三类。三类。上一页 下一页 返回1.2 常用工程材料常用工程材料6 金属的化学性能金属的化学性能（）耐腐蚀性。金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他（）耐腐蚀性。金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他化学介质腐蚀破坏作用的能力称为耐腐蚀性。化学介质腐蚀破坏作用的能力称为耐腐蚀性。（）抗氧化性。金属材料在加热时抵抗氧化作用的能力称（）抗氧化性。金属材料在加热时抵抗氧化作用的能力称为抗氧化性。为抗氧化性。（）化学稳定性。对金属材料耐蚀性和抗氧化性的总称。（）化学稳定性。对金属材料耐蚀性和抗氧化性的总称。金属材料在高温下的化学稳定性称为金属材料在高温下的化学稳定性称为“热稳定性热稳定性”。金
29、属的工艺性能金属的工艺性能材料工艺性能的好坏会直接影响制造零件的工艺方法、质量材料工艺性能的好坏会直接影响制造零件的工艺方法、质量及成本。主要的工艺性能有以下几个方面。及成本。主要的工艺性能有以下几个方面。上一页 下一页 返回1.2 常用工程材料常用工程材料）铸造性能）铸造性能材料铸造成型获得优良铸件的能力称为铸造性能。衡量铸造材料铸造成型获得优良铸件的能力称为铸造性能。衡量铸造性能的指标有流动性、收缩性和偏析等。性能的指标有流动性、收缩性和偏析等。（）流动性。熔融材料的流动能力称为流动性。它主要受（）流动性。熔融材料的流动能力称为流动性。它主要受化学成分和浇注温度等因素影响。流动性好的材料容
30、易充满化学成分和浇注温度等因素影响。流动性好的材料容易充满铸腔，从而获得外形完整、尺寸精确和轮廓清晰的铸件。铸腔，从而获得外形完整、尺寸精确和轮廓清晰的铸件。（）收缩性。铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减（）收缩性。铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减少的现象称为收缩性。用于铸造的材料其收缩性越小越好。少的现象称为收缩性。用于铸造的材料其收缩性越小越好。（）偏析。铸件凝固后，内部化学成分和组织的不均匀现（）偏析。铸件凝固后，内部化学成分和组织的不均匀现象称为偏析。一般来说，铸铁比钢的铸造性能好，金属材料象称为偏析。一般来说，铸铁比钢的铸造性能好，金属材料比工程塑料的铸造性能好。比工程塑料
31、的铸造性能好。上一页 下一页 返回1.2 常用工程材料常用工程材料）锻造性能）锻造性能锻造性能是指材料是否易于进行压力加工的性能。它取决于锻造性能是指材料是否易于进行压力加工的性能。它取决于材料的塑性和变形抗力。塑性越好，变形抗力越小，材料的材料的塑性和变形抗力。塑性越好，变形抗力越小，材料的锻造性能越好。例如纯铜在室温下就有良好的锻造性能，碳锻造性能越好。例如纯铜在室温下就有良好的锻造性能，碳钢在加热状态下锻造性能良好，铸铁则不能锻造。热塑性塑钢在加热状态下锻造性能良好，铸铁则不能锻造。热塑性塑料可经挤压和压塑成型，这与金属挤压和模压成型相似。料可经挤压和压塑成型，这与金属挤压和模压成型相似
32、。）焊接性能）焊接性能两块材料在局部加热至熔融状态下能牢固地焊接在一起的能两块材料在局部加热至熔融状态下能牢固地焊接在一起的能力叫做该材料的焊接性。碳钢的焊接性主要由化学成分决定，力叫做该材料的焊接性。碳钢的焊接性主要由化学成分决定，其中碳含量的影响最大。例如，低碳钢具有良好的焊接性，其中碳含量的影响最大。例如，低碳钢具有良好的焊接性，而高碳钢、铸铁的焊接性不好。某些工程塑料也有良好的可而高碳钢、铸铁的焊接性不好。某些工程塑料也有良好的可焊性，但与金属的焊接机制及工艺方法不同。焊性，但与金属的焊接机制及工艺方法不同。上一页 下一页 返回1.2 常用工程材料常用工程材料）热处理性能）热处理性能所
33、谓热处理，就是通过加热、保温、冷却的方法使材料在固所谓热处理，就是通过加热、保温、冷却的方法使材料在固态下的组织结构发生改变，从而获得所要求的性能的一种加态下的组织结构发生改变，从而获得所要求的性能的一种加工工艺。在生产上，热处理既可用于提高材料的力学性能及工工艺。在生产上，热处理既可用于提高材料的力学性能及某些特殊性能以进一步充分发挥材料的潜力，亦可用于改善某些特殊性能以进一步充分发挥材料的潜力，亦可用于改善材料的加工工艺性能，如改善切削加工、拉拔挤压加工和焊材料的加工工艺性能，如改善切削加工、拉拔挤压加工和焊接性能等。常用的热处理方法有退火、正火、淬火、回火及接性能等。常用的热处理方法有退
34、火、正火、淬火、回火及表面热处理（表面淬火及化学热处理）等。表面热处理（表面淬火及化学热处理）等。）切削加工性能）切削加工性能材料接受切削加工的难易程度称为切削加工性能。切削加工材料接受切削加工的难易程度称为切削加工性能。切削加工性能主要用切削速度、加工表面光洁度和刀具的使用寿命来性能主要用切削速度、加工表面光洁度和刀具的使用寿命来衡量。衡量。上一页 下一页 返回1.2 常用工程材料常用工程材料影响切削加工性能的因素有工件的化学成分、组织、硬度、影响切削加工性能的因素有工件的化学成分、组织、硬度、导热性和形变强化程度等。一般认为金属材料具有适当硬度导热性和形变强化程度等。一般认为金属材料具有适
35、当硬度（）和足够脆性时，其切削性能良好。（）和足够脆性时，其切削性能良好。所以灰铸铁比钢切削性能好，碳钢比高合金钢切削性好。改所以灰铸铁比钢切削性能好，碳钢比高合金钢切削性好。改变钢的成分（如加入少量铅、磷等元素）和进行适当的热处变钢的成分（如加入少量铅、磷等元素）和进行适当的热处理（如低碳钢进行退火，高碳钢进行球化退火）理（如低碳钢进行退火，高碳钢进行球化退火） 可改善钢的可改善钢的切削加工性能。切削加工性能。1.2.3 钢铁材料的种类钢铁材料的种类通常所说的钢铁是钢与铁的总称。实际上钢铁材料是以铁为通常所说的钢铁是钢与铁的总称。实际上钢铁材料是以铁为基体的铁碳合金，当碳的质量分数大于基体的
36、铁碳合金，当碳的质量分数大于.时称为铁，时称为铁，当碳的质量分数小于当碳的质量分数小于.时称为钢。时称为钢。上一页 下一页 返回1.2 常用工程材料常用工程材料为了改善钢的性能，人们常在钢中加入硅、锰、铬、镍、钨、为了改善钢的性能，人们常在钢中加入硅、锰、铬、镍、钨、钼及钒等合金元素，它们各有各的作用，有的提高强度，有钼及钒等合金元素，它们各有各的作用，有的提高强度，有的提高耐磨性，有的提高抗腐蚀性能，等等。的提高耐磨性，有的提高抗腐蚀性能，等等。在冶炼时有目的的向钢中加入合金元素就形成了合金钢。合在冶炼时有目的的向钢中加入合金元素就形成了合金钢。合金钢种类很多，按照性能与用途不同，合金钢可分
37、为合金结金钢种类很多，按照性能与用途不同，合金钢可分为合金结构钢、合金工具钢、不锈钢、耐热钢、超高强度钢等。构钢、合金工具钢、不锈钢、耐热钢、超高强度钢等。人们可以按照生产实际提出的使用要求，加入不同的合金元人们可以按照生产实际提出的使用要求，加入不同的合金元素而设计出不同的钢种。素而设计出不同的钢种。碳素钢碳素钢碳素钢是指碳的质量分数小于碳素钢是指碳的质量分数小于.并含有少量硅、锰、并含有少量硅、锰、硫、磷等杂质元素所组成的铁碳合金，简称碳钢。硫、磷等杂质元素所组成的铁碳合金，简称碳钢。上一页 下一页 返回1.2 常用工程材料常用工程材料其中锰、硅是有益元素，对钢有一定强化作用；硫、磷是有其
38、中锰、硅是有益元素，对钢有一定强化作用；硫、磷是有害元素，分别增加钢的热脆性和冷脆性，应严格控制。碳钢害元素，分别增加钢的热脆性和冷脆性，应严格控制。碳钢的价格低廉、工艺性能良好，在机械制造中应用广泛。常用的价格低廉、工艺性能良好，在机械制造中应用广泛。常用碳钢的牌号及用途见碳钢的牌号及用途见表表-。2 合金钢合金钢为了改善和提高钢的性能，在碳钢的基础上加入其他合金元为了改善和提高钢的性能，在碳钢的基础上加入其他合金元素的钢称为合金钢。常用的合金元素有硅、锰、铬、镍、钨、素的钢称为合金钢。常用的合金元素有硅、锰、铬、镍、钨、钼、钒、稀土元素等。合金钢还具有耐低温、耐腐蚀、高磁钼、钒、稀土元素等
39、。合金钢还具有耐低温、耐腐蚀、高磁性、高耐磨性等良好的特殊性能，它在工具或力学性能、工性、高耐磨性等良好的特殊性能，它在工具或力学性能、工艺性能要求高的、形状复杂的大截面零件或有特殊性能要求艺性能要求高的、形状复杂的大截面零件或有特殊性能要求的零件方面，得到了广泛应用。常用合金钢的牌号、性能及的零件方面，得到了广泛应用。常用合金钢的牌号、性能及用途见用途见表表-。上一页 下一页 返回1.2 常用工程材料常用工程材料3 铸铁铸铁碳的质量分数大于碳的质量分数大于.的铁碳合金称为铸铁。由于铸铁的铁碳合金称为铸铁。由于铸铁含有的碳和杂质较多，其力学性能比钢差，不能锻造。但铸含有的碳和杂质较多，其力学性
40、能比钢差，不能锻造。但铸铁具有优良的铸造性、减振性及耐磨性等特点，加之价格低铁具有优良的铸造性、减振性及耐磨性等特点，加之价格低廉、生产设备和工艺简单，是机械制造中应用最多的金属材廉、生产设备和工艺简单，是机械制造中应用最多的金属材料。据资料表明，铸铁件占机器总质量的料。据资料表明，铸铁件占机器总质量的 。常用铸铁的牌号、用途见常用铸铁的牌号、用途见表表-。4 有色金属及其合金有色金属及其合金有色金属的种类繁多，虽然其产量和使用不及黑色金属，但有色金属的种类繁多，虽然其产量和使用不及黑色金属，但是由于它具有某些特殊性能，故已成为现代工业中不可缺少是由于它具有某些特殊性能，故已成为现代工业中不可
41、缺少的材料。常用有色金属及其合金的牌号、应用及说明见的材料。常用有色金属及其合金的牌号、应用及说明见表表-。上一页 返回1.3 常用量具常用量具游标卡尺的结构和使用方法游标卡尺的结构和使用方法）结构）结构图图-为为.游标卡尺的结构，它由制成刀口形的上、下游标卡尺的结构，它由制成刀口形的上、下量爪和深度尺组成。它的测量范围为。量爪和深度尺组成。它的测量范围为。）刻线原理）刻线原理如如图图-所示，主尺每小格为，当两测量爪合并时，所示，主尺每小格为，当两测量爪合并时，主尺上的正好对准游标上的格，则：主尺上的正好对准游标上的格，则：.（）主尺与游标每格相差（）主尺与游标每格相差-. .（）。（）。下一
42、页 返回1.3 常用量具常用量具）使用方法）使用方法（）测量前应将卡尺擦干净，量爪贴合后，游标和主尺零（）测量前应将卡尺擦干净，量爪贴合后，游标和主尺零线应对齐。线应对齐。（）测量时，所用的测力应使两量爪刚好接触零件表面为（）测量时，所用的测力应使两量爪刚好接触零件表面为宜。宜。（）测量时，防止卡尺歪斜。（）测量时，防止卡尺歪斜。（）在游标上读数时，避免视线误差。（）在游标上读数时，避免视线误差。千分尺的结构和使用方法千分尺的结构和使用方法）结构）结构图图-是测量范围为千分尺，它由尺架、测是测量范围为千分尺，它由尺架、测微螺杆、测力装置等组成。微螺杆、测力装置等组成。上一页 下一页 返回1.3
43、 常用量具常用量具）刻线原理）刻线原理千分尺测微螺杆上的螺纹，其螺距为千分尺测微螺杆上的螺纹，其螺距为.。当微分筒。当微分筒转一周时，测微螺杆就轴向移进转一周时，测微螺杆就轴向移进.。固定套筒上。固定套筒上刻有间隔为刻有间隔为.的刻线，微分筒圆周上均匀刻有格。的刻线，微分筒圆周上均匀刻有格。因此，当微分筒每转一格时，测微螺杆就移进：因此，当微分筒每转一格时，测微螺杆就移进：.。）使用方法）使用方法（）测量前，转动千分尺的测力装置，使两侧砧面靠合，（）测量前，转动千分尺的测力装置，使两侧砧面靠合，并检查是否密合，同时看微分筒与固定套筒的零线是否对齐，并检查是否密合，同时看微分筒与固定套筒的零线是
44、否对齐，如有偏差应调固定套筒对零。如有偏差应调固定套筒对零。（）测量时，用手转动测力装置，控制测力，不允许用冲（）测量时，用手转动测力装置，控制测力，不允许用冲击力转动微分筒。千分尺测微螺杆的轴线应与零件表面垂直。击力转动微分筒。千分尺测微螺杆的轴线应与零件表面垂直。上一页 下一页 返回1.3 常用量具常用量具（）读数时，最好不取下千分尺进行读数，如需要取下读（）读数时，最好不取下千分尺进行读数，如需要取下读数时，应先锁紧测微螺杆，然后轻轻取下千分尺，防止尺寸数时，应先锁紧测微螺杆，然后轻轻取下千分尺，防止尺寸变动。读数要细心，看清刻度，不要错读变动。读数要细心，看清刻度，不要错读.。百分表的
45、结构和使用方法百分表的结构和使用方法）结构与传动原理）结构与传动原理如如图图-所示，百分表的传动系统是由齿轮、齿条等组成所示，百分表的传动系统是由齿轮、齿条等组成的。测量时，当带有齿条的测量杆上升时，带动小齿轮的。测量时，当带有齿条的测量杆上升时，带动小齿轮转动，与转动，与同轴的大齿轮同轴的大齿轮及小指针也跟着转动，而及小指针也跟着转动，而又带动小齿轮又带动小齿轮及其轴上的大指针偏转。游丝的作用是迫及其轴上的大指针偏转。游丝的作用是迫使所有齿轮作单向啮合，以消除由于齿侧间隙而引起的测量使所有齿轮作单向啮合，以消除由于齿侧间隙而引起的测量误差。弹簧是用来控制测量力的。误差。弹簧是用来控制测量力的
46、。上一页 下一页 返回1.3 常用量具常用量具）刻线原理）刻线原理测量杆移动时，大指针正好回转一圈。而在百分表的测量杆移动时，大指针正好回转一圈。而在百分表的表盘上沿圆周刻有等分（格），则其刻度值为表盘上沿圆周刻有等分（格），则其刻度值为/.。测量时，大指针转过格刻度，表示零件。测量时，大指针转过格刻度，表示零件尺寸变化尺寸变化.。）使用方法）使用方法（）测量前，检查表盘和指针有无松动现象，检查指针的（）测量前，检查表盘和指针有无松动现象，检查指针的平稳和稳定性。平稳和稳定性。（）测量时，测量杆应垂直零件表面；测圆柱时，测量杆（）测量时，测量杆应垂直零件表面；测圆柱时，测量杆应对准圆柱轴中心。
47、测量头与被测表面接触时，测量杆应预应对准圆柱轴中心。测量头与被测表面接触时，测量杆应预先有先有.的压缩量，保持一定的初始测力，以免产的压缩量，保持一定的初始测力，以免产生负偏差而测不出来。如生负偏差而测不出来。如图图-。上一页 下一页 返回1.3 常用量具常用量具4 万能量角器的结构和使用方法万能量角器的结构和使用方法）结构）结构图图-是读数值为是读数值为的万能量角器。在它的扇形板上刻的万能量角器。在它的扇形板上刻有间隔的刻度，游标固定在底板上，它可以沿着扇形板有间隔的刻度，游标固定在底板上，它可以沿着扇形板转动。用卡块和卡块把角尺和直尺固定在底板上，从而转动。用卡块和卡块把角尺和直尺固定在底
48、板上，从而使可测量角度的范围在。使可测量角度的范围在。）刻线原理）刻线原理扇形板上刻有格刻线，间隔为，游标上刻有扇形板上刻有格刻线，间隔为，游标上刻有格刻线，对应扇形板上的度数为，则游标上每格度数格刻线，对应扇形板上的度数为，则游标上每格度数/。扇形板与游标每格相差扇形板与游标每格相差。上一页 下一页 返回1.3 常用量具常用量具）使用方法）使用方法（）使用前检查零位。（）使用前检查零位。（）测量时，应使万能量角器的两个测量面与被测件表面（）测量时，应使万能量角器的两个测量面与被测件表面在全长上保持良好接触。然后拧紧制动器上的螺帽，读数。在全长上保持良好接触。然后拧紧制动器上的螺帽，读数。（）
49、测量角度在时，应装上角尺和直尺；在（）测量角度在时，应装上角尺和直尺；在时，应装上直尺；在时，应装上直尺；在时，应装上角尺；在范围内时，不装角时，应装上角尺；在范围内时，不装角尺和直尺。尺和直尺。上一页 下一页 返回1.3 常用量具常用量具钢尺和卡钳的使用钢尺和卡钳的使用钢尺是最常用的简单量具，其最小刻度为，如果测量钢尺是最常用的简单量具，其最小刻度为，如果测量工件的外径和孔径时，必须与卡钳配合使用。卡钳又分为内工件的外径和孔径时，必须与卡钳配合使用。卡钳又分为内卡钳和外卡钳或弹簧卡钳，但卡钳必须和其他量具配合使用，卡钳和外卡钳或弹簧卡钳，但卡钳必须和其他量具配合使用，如内卡钳测量内孔与外径千
50、分尺配合使用，测量值能达到精如内卡钳测量内孔与外径千分尺配合使用，测量值能达到精度级。度级。塞尺和刀口形直尺塞尺和刀口形直尺塞尺又称厚薄尺，是用它本身的厚度来测量间隙大小的量具，塞尺又称厚薄尺，是用它本身的厚度来测量间隙大小的量具，如如图图-所示。所示。刀口形直尺，简称刀口尺是用光隙法检验直线平面度的量具，刀口形直尺，简称刀口尺是用光隙法检验直线平面度的量具，如如图图-所示。所示。上一页 下一页 返回1.3 常用量具常用量具直角尺直角尺直角尺的两边成，如直角尺的两边成，如图图-所示是用来检验直线度所示是用来检验直线度或平面度的非直线量具，使用时，将其一边与工件的基准面或平面度的非直线量具，使用