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1、工程材料分类工程材料分类第1页，本讲稿共20页前言工程材料是构成机械的物质基础。机械的性能取决于其使用的材料，机械的进步依赖于材料的进步。目前，用于机械制造的材料有上千种，常用的也有上百种，并且还有许多新的材料不断地被创造出来。要想在众多材料中作出正确的选择。既能保证使用性能、便于加工，经济性又好。只有了解这些材料，认识这些材料。第2页，本讲稿共20页工程材料的分类金属非金属复合材料碳钢合金钢铸铁铝合金铜合金钛合金钢铁有色金属塑料橡胶聚合物基复合材料金属基复合材料聚合物陶瓷第3页，本讲稿共20页碳钢碳钢又称碳素钢，其主要合金元素为碳，含量在0.11.3%之间。由于原料和冶炼工艺的限制，实际使用
2、的钢中都含有硅、锰、硫、磷等杂质元素。第4页，本讲稿共20页碳钢分类n n碳钢常用的分类方法有三种：n n1.按碳含量进行分类可分为低碳钢(0.25%C)、中碳钢(0.25-0.55%C)、高碳钢(0.55%C)。n n2.按其用途进行分类可分为结构钢和工具钢两大类，前者用来制造各种金属构件和机械零件，后者用来制造各种刀具、模具和量具。n n3.按其质量等级分类可分为普通碳素钢、优质碳素钢和高级优质碳素钢。第5页，本讲稿共20页第6页，本讲稿共20页碳钢的编号方法n n普通碳素结构钢的牌号由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号等四个部分组成。例：Q235 AF n n其中Q
3、表示屈服点“屈”字汉语拼音第一个字母；235表示钢材厚度16mm时的屈服点值不小于235MPa；A表示质量等级A、B、C、D四级中的A级，F表示沸腾钢。除此以外b表示半镇静钢，Z表示镇静钢，TZ表示特殊镇静钢。第7页，本讲稿共20页碳钢的编号方法n n优质碳素结构钢的牌号以平均碳含量的万分数，用两位数字表示。例如平均碳含量为0.45%的钢，其牌号表示为45。高级优质钢则在其后加一个“A”字。如45A。第8页，本讲稿共20页碳钢的编号方法n n碳素工具钢的牌号是以其平均含碳量的千分之几表示，并在数字之前冠以“T”字。例如：T10钢表示平均含碳量为1.0%的碳素工具钢。如为高级优质钢，则在数字之后
4、再加一个“A”字，如T10A。第9页，本讲稿共20页合金钢n n铁、碳和合金元素是合金钢的基本组元。或者说：合金钢是加入合金元素的钢。n n合金钢的强度高，塑韧性优于碳钢，抗腐蚀性和抗氧化性也好。第10页，本讲稿共20页合金钢分类1.按合金元素的含量分低合金钢 合金元素总含量5%中合金钢 合金元素总含量5-10%高合金钢 合金元素总含量10%2.按主要用途分合金结构钢:渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢合金工具钢:刃具钢、模具钢、量具钢特殊性能钢:不锈钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢第11页，本讲稿共20页合金钢的编号方法n n合金钢编号方法用汉字或化学元素符号代表合金用汉字或化学元素符号代表合金元素。碳
5、含量与合金元素含量用数字表示。对于元素。碳含量与合金元素含量用数字表示。对于结构钢，碳含量以万分一为单位，用两位数字表结构钢，碳含量以万分一为单位，用两位数字表示；对于工具钢和不锈钢，碳含量以千分之一为示；对于工具钢和不锈钢，碳含量以千分之一为单位，用一位数字表示。合金元素以百分之一为单位，用一位数字表示。合金元素以百分之一为单位，当含量小于单位，当含量小于1.5%1.5%时，一般不标出含量。时，一般不标出含量。例如：牌号为30CrMnSiA表示含0.30%C、0.95%Cr、1.05%Mn、1%Si的高级优质钢。第12页，本讲稿共20页有色金属材料除钢、铸铁之外的金属叫有色金属。工程中常用的
6、有色金属有铝、铜、镁、钛金属及其合金等。第13页，本讲稿共20页高分子材料高分子材料塑料塑料合成纤维合成纤维橡胶橡胶高分子材料高分子材料（聚合物）第14页，本讲稿共20页塑料塑料-塑料是由聚合物为基础添加各种助剂而成的混合体系，塑料由组成n n树脂：树脂是塑料的主要成份，它联系和粘结其它组分，对塑料的性能起决定性作用。n n填充剂：弥补或改善树脂的性能不足，另外可以显著地降低成本。n n增塑剂:增加材料塑性。n n固化剂：使线型高分子交联成体型网络结构。n n稳定剂：用来抵抗老化延长塑料寿命物质。n n其它诸如发泡剂，抗静电剂，染料，润滑剂等等.第15页，本讲稿共20页橡胶橡胶橡胶也是以有机高
7、分子化合物为基础的材料，它具有高弹性和蓄能作用，因此是工程制造中不可缺少的弹性材料、密封材料和减震材料。n n橡胶组成n n(1)生胶：未经硫化的橡胶叫生胶，是橡胶主要成份，对橡胶性能起决定作用，但单纯生胶高温发粘，低温性脆，常加入各种助剂并经硫化制成橡胶材料。n n(2)硫化剂：提高橡胶的弹性和强度，常用硫磺。n n(3)软化剂：增加橡胶塑性、降低硬度，常用凡士林。n n(4)补强剂：提高橡胶强度，耐磨性。目前效果最好的补强剂是碳黑。n n此外还有硫化促进剂、填充剂、防老化剂、着色剂等。第16页，本讲稿共20页陶瓷陶瓷n n用纯度较高的人工合成原料制造的，能满足高温、高强、功能性等要求的特种
8、陶瓷。常见的有氧化物、氮化物、碳化物、硼化物等，而特种陶瓷除烧结体外还包括单晶(晶须)、纤维、薄膜及超细粉体等。第17页，本讲稿共20页陶瓷陶瓷普通陶瓷普通陶瓷工程陶瓷工程陶瓷common ceramicsengineering ceramics第18页，本讲稿共20页复合材料n n由两种或更多材料经人工复合而成的，性能优于单一材料的合成材料。如玻璃钢。n n复合材料中主要起增强作用的叫强化相；主要起粘接作用的叫基体。n n按基体分：聚合物基、金属基、陶瓷基n n按强化相分：颗粒增强、纤维增强、层叠复合第19页，本讲稿共20页复合材料两种或多种材料，人工合成的新两种或多种材料，人工合成的新材料。材料。基体基体matrix金属、聚合物、陶瓷强化相强化相 reinforce materials composites第20页，本讲稿共20页