《机械工程概论课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械工程概论课件.pptx（38页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、黑色金属黑色金属有色金属有色金属铸铁铸铁钢钢金属材料金属材料低碳钢低碳钢 (08F)(08F)中碳钢中碳钢 (45)(45)高碳钢高碳钢 (60)(60)合金钢合金钢 (1Cr18(1Cr18）灰铸铁灰铸铁 (HT300)(HT300)球墨铸铁球墨铸铁(QT500-5)(QT500-5)铝合金铝合金 (LY12)(LY12)铜合金铜合金 (ZCuSn10P1)(ZCuSn10P1)高分子材料高分子材料复合材料复合材料陶瓷陶瓷非金属材料非金属材料-塑料、橡胶、合成纤维。塑料、橡胶、合成纤维。-强如钢、轻如铝、硬如金刚石。强如钢、轻如铝、硬如金刚石。-强度高、弹性模量大、质量轻。强度高、弹性模量大
2、、质量轻。第1页/共38页橡胶橡胶-橡胶富于弹性，能吸收较多的冲击能量。常用橡胶富于弹性，能吸收较多的冲击能量。常用作联轴器作联轴器或减震器的弹性元件、带传动的胶带等。硬橡胶可用于制造用或减震器的弹性元件、带传动的胶带等。硬橡胶可用于制造用水润滑的轴承衬。水润滑的轴承衬。塑料塑料-塑料的比重小，易于制成形状复杂的零件，而塑料的比重小，易于制成形状复杂的零件，而且各种不且各种不同塑料具有不同的特点，如耐蚀性、绝热性、绝缘性、减摩性、同塑料具有不同的特点，如耐蚀性、绝热性、绝缘性、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。摩擦系数大等，所以近年来在机械制造中其应用日益广泛。陶瓷材
3、料陶瓷材料 典型的典型的电电和和热热的的绝缘体绝缘体且比金且比金属属和高分子和高分子材料材料更耐高更耐高温温和腐和腐蚀蚀性性环境环境。陶瓷材料塑性。陶瓷材料塑性变变形能力差，其形能力差，其机械性质机械性质大多大多质质硬耐硬耐压压，但十分，但十分脆，因此大大限制其工脆，因此大大限制其工业业上的上的应用范围应用范围。陶瓷材料是金陶瓷材料是金属属和非金和非金属属元素元素间间的化合物。的化合物。常常见见陶瓷材料大多是由陶瓷材料大多是由粘粘土土矿矿物、水泥和玻璃所物、水泥和玻璃所组成组成的陶瓷。的陶瓷。第4页/共38页非金非金属材属材料的料的产品产品第5页/共38页三、材料科学与机械工程三、材料科学与机
4、械工程材料与机械制造：材料与机械制造：“改形改形”和和“改性改性”工艺工艺材料科技的四大方向材料科技的四大方向对对既有材料加以既有材料加以扩展应用层面扩展应用层面，配合，配合机械机械、化工、化工、电机电机等需求，等需求，针对针对新的新的应用应用，设计设计、制制造新材料。造新材料。材料与产品质量材料与产品质量 ：是产品质量的重要保证：是产品质量的重要保证材料与机械设计：正确选择材料及其加工工艺材料与机械设计：正确选择材料及其加工工艺材料材料制制造造运运用熔用熔炼炼，铸造、锻造铸造、锻造，热处理热处理，粉末冶金等方法把材，粉末冶金等方法把材料料制制成可用的成可用的状态状态。材料材料鉴鉴定定鉴鉴定材
5、料的性定材料的性质质及其及其显微镜组织显微镜组织，以，以确确保材料的品保材料的品质质。基本研究基本研究研究研究从从原子排列到整原子排列到整块块材料的材料的各种相关现象各种相关现象，以明，以明了了影影响响材料性材料性质质的根本原因。的根本原因。材料材料应用应用第6页/共38页(4)(4)塑性加工塑性加工变形变形能力佳，富延性及展性能力佳，富延性及展性金金属属材料材料(Metal)常常见见的金的金属属有有铁铁、铜铜、锌锌、铅铅、铝铝、锡锡、镁镁、铬铬、钴钴、镍镍、钼钼、钛钛、钨钨、金、金、银银等。等。合金常指合金常指两种两种以上的金以上的金属属或金或金属属与与非金非金属属结合结合而成且具有金而成且
6、具有金属属特性之材料。特性之材料。特性：特性：理论上，凡是把含碳量小于理论上，凡是把含碳量小于2%2%，含杂质比较少的铁碳合金称，含杂质比较少的铁碳合金称为钢。为钢。钢及其特性钢及其特性 含碳量超过含碳量超过2%2%，称为，称为生铁生铁；含碳量小于；含碳量小于0.08%0.08%，称为，称为工业工业纯铁纯铁。(1)固固体状态体状态下具下具结晶结构结晶结构(2)具有具有独特独特的的金属光泽金属光泽且不透明且不透明(3)电与热电与热之良之良导体导体第7页/共38页晶体和非晶体 晶体的原子是按一定的几何形状作有规律的晶体的原子是按一定的几何形状作有规律的排列，如金刚石、金属与合金、石墨等，有固定排列
7、，如金刚石、金属与合金、石墨等，有固定的熔点，各向异性。的熔点，各向异性。非晶体的原子是无规则杂乱地堆积的，如松非晶体的原子是无规则杂乱地堆积的，如松香、玻璃、沥青等，没有固定的熔点，各向同性。香、玻璃、沥青等，没有固定的熔点，各向同性。晶体晶体非晶体非晶体第8页/共38页晶晶体体和和非非晶晶体体的的比比较较第9页/共38页第10页/共38页第11页/共38页 钢具有强度高，塑性好，具有良好的韧性；工艺性能良好，钢具有强度高，塑性好，具有良好的韧性；工艺性能良好，易于加工；但是，钢材易锈蚀。易于加工；但是，钢材易锈蚀。1 1、钢的冶炼方法、钢的冶炼方法白口铁液态生铁吹入空气或氧气钢浇注成钢锭脱
8、 氧熔融2.2.钢的分类钢的分类钢钢按冶炼方法按冶炼方法按脱氧程度按脱氧程度平炉钢平炉钢转炉钢转炉钢酸性钢酸性钢碱性钢碱性钢按炉衬按炉衬材料分材料分沸腾钢沸腾钢镇静钢镇静钢半镇静钢半镇静钢电炉钢电炉钢特殊镇静钢特殊镇静钢第12页/共38页钢钢非合金钢非合金钢合金钢合金钢低碳钢低碳钢中碳钢中碳钢高碳钢高碳钢低合金钢低合金钢 5%5%中合金钢中合金钢 5%5%10%10%高合金钢高合金钢 10%10%C C0.250.25C=0.25%C=0.25%0.600.60C C0.250.25普通质量钢普通质量钢钢钢特殊质量钢特殊质量钢优质钢优质钢S S 使钢在高温下呈脆性，使钢在高温下呈脆性，称为热脆
9、性；称为热脆性；P P 使钢在常温和低温下呈使钢在常温和低温下呈脆性，称为冷脆性。脆性，称为冷脆性。钢钢结构钢结构钢工具钢工具钢碳素结构钢碳素结构钢合金结构钢合金结构钢建筑钢建筑钢碳素工具钢碳素工具钢合金工具钢合金工具钢高速工具钢高速工具钢特殊性能钢特殊性能钢不锈钢不锈钢耐酸钢耐酸钢耐热钢耐热钢磁磁 钢钢第13页/共38页亚共析钢亚共析钢亚共析钢亚共析钢第14页/共38页共析钢共析钢共析钢共析钢第15页/共38页冷弯性能冷弯性能可焊性可焊性切削性切削性合金钢的牌号、性能、用途合金钢的牌号、性能、用途碳素结构钢牌号及用途碳素结构钢牌号及用途铸铁的牌号、应用及说明铸铁的牌号、应用及说明有色金属极其
10、合金的牌号、应用有色金属极其合金的牌号、应用（3 3）力学性能）力学性能拉伸性能拉伸性能冲击韧性冲击韧性疲劳强度疲劳强度硬度硬度（4）工艺性能）工艺性能种类种类牌号牌号性能及选用范围性能及选用范围普通低合金普通低合金结构钢钢结构钢钢9Mn29Mn2、10MnSiCu10MnSiCu、16Mn16Mn强度较高、塑性良好、具有焊接强度较高、塑性良好、具有焊接性和耐蚀性性和耐蚀性桥梁、车辆、船舶等桥梁、车辆、船舶等渗碳钢渗碳钢20CrMnTi 20CrMnTi、20Mn2V20Mn2V20Mn2TiB20Mn2TiB心部的强度高、用于制造重要的心部的强度高、用于制造重要的或承受重载荷的大型渗碳零件或
11、承受重载荷的大型渗碳零件调质钢调质钢40Cr40Cr、40Mn240Mn2、30CrMo30CrMo具有良好的综合力学性能，复杂具有良好的综合力学性能，复杂的重要零件的重要零件弹簧钢弹簧钢65Mn65Mn、60Si2Mn60Si2Mn、60Si2CrVA60Si2CrVA淬透性好，热处理后组织可以得淬透性好，热处理后组织可以得到强化到强化滚动轴承钢滚动轴承钢GCr9GCr9，GCr15SiMnGCr15SiMn，GCrMnMoVGCrMnMoV用于制造滚动轴承的滚珠、套圈用于制造滚动轴承的滚珠、套圈第16页/共38页名称名称牌号牌号应用举例应用举例说明说明灰铸铁灰铸铁HT150HT150“HT
12、HT”-灰铸铁灰铸铁150-150-最低抗拉强度最低抗拉强度HT200HT200球墨铸铁球墨铸铁QT400-18QT400-18QT450-10QT450-10具有较高的强度和具有较高的强度和塑性。塑性。用于受磨损和受冲用于受磨损和受冲击的零件击的零件“QTQT”-球墨铸铁；球墨铸铁；400-400-最最低抗拉强度；低抗拉强度；18-18-最低伸长率最低伸长率可锻铸铁可锻铸铁KTH300-06KTH300-06KTH330-08KTH330-08用于受冲击、振动用于受冲击、振动的零件的零件“KTHKTH”、“KTZKTZ”-黑心、白黑心、白心可锻铸铁；心可锻铸铁；300-300-最低抗拉强最低
13、抗拉强度；度；06-06-最低伸长率最低伸长率名称名称牌号牌号应用举例应用举例说明说明普通黄铜普通黄铜H62H62散热器、垫圈等散热器、垫圈等“H H”-黄铜；、黄铜；、62-62-质量分数质量分数 60.563.5%60.563.5%铸锰黄铜铸锰黄铜ZCuZnPb2ZCuZnPb2轴瓦、轴套轴瓦、轴套铸铝合金铸铝合金ZL102ZL102耐磨性中上等零耐磨性中上等零件件Z-Z-铸；铸；L-L-铝；铝；102-102-顺序顺序号号纯铜纯铜T1T1电线、导电螺钉电线、导电螺钉等等T1-T1-四种纯铜中的第一种四种纯铜中的第一种 ；99.50%99.50%第17页/共38页第18页/共38页复合材料
14、复合材料(composite material)复合材料的综合性能优于原组成材料，能满足各种不同的要求复合材料的综合性能优于原组成材料，能满足各种不同的要求定义定义 由两种或两种以上的不同材料组合而成的工程材料。由两种或两种以上的不同材料组合而成的工程材料。区别：各种组成材料在性能上能互相取长补短，产生协同效应。区别：各种组成材料在性能上能互相取长补短，产生协同效应。基本组成基本组成基基 体体增强材料增强材料非金属非金属金属金属合成树脂、碳、石墨、陶瓷合成树脂、碳、石墨、陶瓷铝、镁、铜和它们的合金铝、镁、铜和它们的合金玻璃、碳、合成纤维，金属丝，硬质细粒玻璃、碳、合成纤维，金属丝，硬质细粒分类
15、分类金属与金属金属与金属金属与非金属金属与非金属非金属与非金属复合材料非金属与非金属复合材料组成组成结构结构纤维复合材料纤维复合材料层叠复合材料层叠复合材料细粒复合材料细粒复合材料骨架复合材料骨架复合材料第19页/共38页玻璃纤维增强塑料玻璃纤维增强塑料(glass-fiber reinforced plastics，GFRP)具有优异的耐蚀性、轻量性、强度特性、瞬时的耐高温性能具有优异的耐蚀性、轻量性、强度特性、瞬时的耐高温性能被用来制造人造卫星、导弹和火箭的外壳（耐烧蚀层）被用来制造人造卫星、导弹和火箭的外壳（耐烧蚀层）玻璃钢不反射无线电波，微波透过性好，是制造雷达罩的理玻璃钢不反射无线电
16、波，微波透过性好，是制造雷达罩的理想材料想材料 碳纤维增强塑料碳纤维增强塑料(carbon-fiber reinforced plastics，CFRP)是最有代表性、性能最优越的塑料是最有代表性、性能最优越的塑料(即树脂即树脂)基复合材料基复合材料优点碳纤维的强度比钢大四倍，重量只有钢的优点碳纤维的强度比钢大四倍，重量只有钢的14，比铝还轻。，比铝还轻。很高的耐腐蚀性；很高的耐腐蚀性；优良的热特性优良的热特性(绝热性，隔热性和尺寸稳定性等绝热性，隔热性和尺寸稳定性等)；一定的电性能一定的电性能(通电发热，防静电干扰，导电性等通电发热，防静电干扰，导电性等)；滑动特性滑动特性(耐磨性，润滑性耐
17、磨性，润滑性)；减振性能减振性能(减振防噪等减振防噪等)；放射线特性放射线特性(X射线透过性射线透过性)等。等。与玻璃钢相比，强度高与玻璃钢相比，强度高0.51倍，弹性模量高倍，弹性模量高24倍。倍。第20页/共38页过滤器过滤器团状玻璃纤维团状玻璃纤维第21页/共38页碳纤维增强金属基复合材料碳纤维增强金属基复合材料（碳铝复合材料）（碳铝复合材料）原料及加工成本低、比强度和比刚度高、高温性能和抗拉强原料及加工成本低、比强度和比刚度高、高温性能和抗拉强度好以及摩擦系数小且抗磨等优点，是电和热的良导体而且尺寸度好以及摩擦系数小且抗磨等优点，是电和热的良导体而且尺寸稳定；是最有前途的金属基复合材料
18、。稳定；是最有前途的金属基复合材料。制造直升飞机的主要材料；坦克上的传动箱、底盘和装甲部件；制造直升飞机的主要材料；坦克上的传动箱、底盘和装甲部件；卫星上的设备支架、天线及望远镜的扇形镜面，是轻便野战桥梁卫星上的设备支架、天线及望远镜的扇形镜面，是轻便野战桥梁的理想材料。的理想材料。碳纤维外壳，更轻，更结实碳纤维外壳，更轻，更结实全缠绕碳纤维复合气瓶全缠绕碳纤维复合气瓶 第22页/共38页七、七、材料应用和研究的总趋势材料应用和研究的总趋势 1）在材料的微观结构设计方面，将从显微构造层次（）在材料的微观结构设计方面，将从显微构造层次（1um）向分子、原子层次（向分子、原子层次（110um）及电
19、子层次（）及电子层次（0.11um）发展）发展（研制微米、纳米材料）。（研制微米、纳米材料）。2）将有机、无机和金属三大类材料在原子、分子水平上混合而）将有机、无机和金属三大类材料在原子、分子水平上混合而构成所谓构成所谓“杂化杂化”（Hybrid）材料的构思设想，以探索合成材料）材料的构思设想，以探索合成材料新途径。新途径。3）在新材料研制中，在数据库和知识库存的基础上，利用微机）在新材料研制中，在数据库和知识库存的基础上，利用微机进行新材料的性能预报、模拟，以揭示新材料微观结构与性能的进行新材料的性能预报、模拟，以揭示新材料微观结构与性能的关系。关系。4）深入研究各种条件下材料的生产过程，运
20、用新思维、新技术）深入研究各种条件下材料的生产过程，运用新思维、新技术来开发新材料，进行半导体超晶格材料的设计。来开发新材料，进行半导体超晶格材料的设计。第23页/共38页八、材料的改性技术八、材料的改性技术 在不改变材料的化学成分或不改变材料基体的化学成分的条件在不改变材料的化学成分或不改变材料基体的化学成分的条件下，采用物理或化学的方法，改变材料整体或局部的组织结构，从下，采用物理或化学的方法，改变材料整体或局部的组织结构，从而改善材料的物理性能、化学性能、力学性能或加工工艺性能的方而改善材料的物理性能、化学性能、力学性能或加工工艺性能的方法。法。传统改性技术：热处理传统改性技术：热处理现
21、代改性技术：现代改性技术：等离子体技术、等离子体技术、“三束技术三束技术”、表面沉积和镀膜、表面沉积和镀膜技术、材料复合技术等技术、材料复合技术等钢的常用热处理方法：退火、正火、淬火和回火。钢的常用热处理方法：退火、正火、淬火和回火。钢的常用热处理方法：退火、正火、淬火和回火。钢的常用热处理方法：退火、正火、淬火和回火。1、常规热处理技术、常规热处理技术 将金属在固态下通过加热、保温和冷却过程，改变其内部组将金属在固态下通过加热、保温和冷却过程，改变其内部组将金属在固态下通过加热、保温和冷却过程，改变其内部组将金属在固态下通过加热、保温和冷却过程，改变其内部组织，从而获得所需性能的一种工艺方法
22、。织，从而获得所需性能的一种工艺方法。织，从而获得所需性能的一种工艺方法。织，从而获得所需性能的一种工艺方法。只改变金属材料内部组织结构，获得所需性能，尽量避免改只改变金属材料内部组织结构，获得所需性能，尽量避免改只改变金属材料内部组织结构，获得所需性能，尽量避免改只改变金属材料内部组织结构，获得所需性能，尽量避免改变零件的形状。同样的材料经过不同的热处理方法，可以得到不变零件的形状。同样的材料经过不同的热处理方法，可以得到不变零件的形状。同样的材料经过不同的热处理方法，可以得到不变零件的形状。同样的材料经过不同的热处理方法，可以得到不同的内部组织，因此，热处理工艺可以最大限度地发挥材料的潜同
23、的内部组织，因此，热处理工艺可以最大限度地发挥材料的潜同的内部组织，因此，热处理工艺可以最大限度地发挥材料的潜同的内部组织，因此，热处理工艺可以最大限度地发挥材料的潜力。力。力。力。特点：特点：特点：特点：第24页/共38页常用热处理方法的工艺曲线示意图常用热处理方法的工艺曲线示意图常用热处理方法的工艺曲线示意图常用热处理方法的工艺曲线示意图 第25页/共38页退火的目的：退火的目的：退火的目的：退火的目的：a.a.降低硬度，以利于切削加工；降低硬度，以利于切削加工；降低硬度，以利于切削加工；降低硬度，以利于切削加工；b b.细化晶粒，改善组织，提高机械性能；细化晶粒，改善组织，提高机械性能；
24、细化晶粒，改善组织，提高机械性能；细化晶粒，改善组织，提高机械性能；c.c.消除内应力，为下一道热处理作好准备；消除内应力，为下一道热处理作好准备；消除内应力，为下一道热处理作好准备；消除内应力，为下一道热处理作好准备；d.d.提高金属材料的塑性、韧性，便于进行冷冲压或冷拉拔加工。提高金属材料的塑性、韧性，便于进行冷冲压或冷拉拔加工。提高金属材料的塑性、韧性，便于进行冷冲压或冷拉拔加工。提高金属材料的塑性、韧性，便于进行冷冲压或冷拉拔加工。1.1.1.1.退火退火退火退火 退火是将金属制件加热到高于或低于这种金属的临界温度，退火是将金属制件加热到高于或低于这种金属的临界温度，退火是将金属制件加
25、热到高于或低于这种金属的临界温度，退火是将金属制件加热到高于或低于这种金属的临界温度，经保温一定时间，随后在炉中或埋入导热性较差的介质中缓慢经保温一定时间，随后在炉中或埋入导热性较差的介质中缓慢经保温一定时间，随后在炉中或埋入导热性较差的介质中缓慢经保温一定时间，随后在炉中或埋入导热性较差的介质中缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的一种热处理工艺。冷却，以获得接近平衡状态组织的一种热处理工艺。冷却，以获得接近平衡状态组织的一种热处理工艺。冷却，以获得接近平衡状态组织的一种热处理工艺。退火的缺点：占用设备；生产率低。退火的缺点：占用设备；生产率低。退火的缺点：占用设备；生产率低。退火的缺点：占用设
26、备；生产率低。2.2.2.2.正火正火正火正火 正火是将金属制件加热到高于或低于这种金属的临界温度，正火是将金属制件加热到高于或低于这种金属的临界温度，正火是将金属制件加热到高于或低于这种金属的临界温度，正火是将金属制件加热到高于或低于这种金属的临界温度，经保温一定时间，随后在空气中冷却，以获得更细组织的一种经保温一定时间，随后在空气中冷却，以获得更细组织的一种经保温一定时间，随后在空气中冷却，以获得更细组织的一种经保温一定时间，随后在空气中冷却，以获得更细组织的一种热处理工艺。热处理工艺。热处理工艺。热处理工艺。a a.正火是在空气中冷却，冷却速度快，所获得的组织更细。正火是在空气中冷却，冷
27、却速度快，所获得的组织更细。正火是在空气中冷却，冷却速度快，所获得的组织更细。正火是在空气中冷却，冷却速度快，所获得的组织更细。b b.正火后的强度、硬度较退火后的稍高，而塑性、韧性则稍低。正火后的强度、硬度较退火后的稍高，而塑性、韧性则稍低。正火后的强度、硬度较退火后的稍高，而塑性、韧性则稍低。正火后的强度、硬度较退火后的稍高，而塑性、韧性则稍低。c c.不占用设备；生产率高。不占用设备；生产率高。不占用设备；生产率高。不占用设备；生产率高。第26页/共38页淬火的目的：提高金属材料的强度和硬度，增加耐磨性，并在回淬火的目的：提高金属材料的强度和硬度，增加耐磨性，并在回淬火的目的：提高金属材
28、料的强度和硬度，增加耐磨性，并在回淬火的目的：提高金属材料的强度和硬度，增加耐磨性，并在回火后获得高强度和一定韧性相配合的性能。火后获得高强度和一定韧性相配合的性能。火后获得高强度和一定韧性相配合的性能。火后获得高强度和一定韧性相配合的性能。回火的目的：为了消除淬火时因冷却过快而产生的内应力，降回火的目的：为了消除淬火时因冷却过快而产生的内应力，降回火的目的：为了消除淬火时因冷却过快而产生的内应力，降回火的目的：为了消除淬火时因冷却过快而产生的内应力，降低金属材料的淬性，使它具有一定的韧性。低金属材料的淬性，使它具有一定的韧性。低金属材料的淬性，使它具有一定的韧性。低金属材料的淬性，使它具有一
29、定的韧性。根据加热温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温根据加热温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温根据加热温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温根据加热温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。回火。回火。回火。3.3.淬火淬火淬火淬火 淬火是将金属制件加热到这种金属的临界温度以上淬火是将金属制件加热到这种金属的临界温度以上淬火是将金属制件加热到这种金属的临界温度以上淬火是将金属制件加热到这种金属的临界温度以上30305050，经保温一定时间，随后在水或油中快速冷却，以获得高硬度组织经保温一定时间，随后在水或油中快速冷却，以获得高硬度组织经保温一定时间，随
30、后在水或油中快速冷却，以获得高硬度组织经保温一定时间，随后在水或油中快速冷却，以获得高硬度组织的一种热处理工艺。的一种热处理工艺。的一种热处理工艺。的一种热处理工艺。4.4.4.4.回火回火回火回火 回火是把淬火后的金属制件重新加热到某一温度，保温一段时回火是把淬火后的金属制件重新加热到某一温度，保温一段时回火是把淬火后的金属制件重新加热到某一温度，保温一段时回火是把淬火后的金属制件重新加热到某一温度，保温一段时间，然后置于空气或油中冷却的热处理工艺。间，然后置于空气或油中冷却的热处理工艺。间，然后置于空气或油中冷却的热处理工艺。间，然后置于空气或油中冷却的热处理工艺。第27页/共38页5.5
31、.5.5.调质处理调质处理调质处理调质处理 淬火后再经高温回火的热处理工艺，称为调质处理。淬火后再经高温回火的热处理工艺，称为调质处理。淬火后再经高温回火的热处理工艺，称为调质处理。淬火后再经高温回火的热处理工艺，称为调质处理。一般要求具有较高综合机械性能的重要结构零件，都要经过一般要求具有较高综合机械性能的重要结构零件，都要经过一般要求具有较高综合机械性能的重要结构零件，都要经过一般要求具有较高综合机械性能的重要结构零件，都要经过调质处理。调质处理。调质处理。调质处理。（1 1）低温回火：回火温度为）低温回火：回火温度为）低温回火：回火温度为）低温回火：回火温度为150150250250。低
32、温回火能消除一定。低温回火能消除一定。低温回火能消除一定。低温回火能消除一定的内应力，适当地降低钢的脆性，提高韧性，同时工件仍保持高的内应力，适当地降低钢的脆性，提高韧性，同时工件仍保持高的内应力，适当地降低钢的脆性，提高韧性，同时工件仍保持高的内应力，适当地降低钢的脆性，提高韧性，同时工件仍保持高硬度、高耐磨性，应用于各种量具和刃具。硬度、高耐磨性，应用于各种量具和刃具。硬度、高耐磨性，应用于各种量具和刃具。硬度、高耐磨性，应用于各种量具和刃具。（2 2）中温回火：回火温度为）中温回火：回火温度为）中温回火：回火温度为）中温回火：回火温度为350350500500。中温回火可大大减小。中温回
33、火可大大减小。中温回火可大大减小。中温回火可大大减小钢的内应力，提高了弹性、韧性，但硬度有所降低，应用于弹簧钢的内应力，提高了弹性、韧性，但硬度有所降低，应用于弹簧钢的内应力，提高了弹性、韧性，但硬度有所降低，应用于弹簧钢的内应力，提高了弹性、韧性，但硬度有所降低，应用于弹簧和热锻模等。和热锻模等。和热锻模等。和热锻模等。（3 3）高温回火：回火温度为）高温回火：回火温度为）高温回火：回火温度为）高温回火：回火温度为500500650650。高温回火可以消除内。高温回火可以消除内。高温回火可以消除内。高温回火可以消除内应力，硬度有显著的下降，可获得具有强度、塑性、韧性等综合应力，硬度有显著的下
34、降，可获得具有强度、塑性、韧性等综合应力，硬度有显著的下降，可获得具有强度、塑性、韧性等综合应力，硬度有显著的下降，可获得具有强度、塑性、韧性等综合机械性能，应用于齿轮、连杆、曲轴等。机械性能，应用于齿轮、连杆、曲轴等。机械性能，应用于齿轮、连杆、曲轴等。机械性能，应用于齿轮、连杆、曲轴等。钢的硬度随回火温度的变化（钢的硬度随回火温度的变化（flash格式格式）第28页/共38页2 2、表面处理技术表面处理技术 表表面面技技术术是是利利用用各各种种物物理理的的、化化学学的的或或机机械械的的方方法法，使使金金属属表表面面获获得得特特殊殊的的化化学学成成分分、组组织织结结构构和和性性能能，从从而而
35、提提高高金金属属零零件件或或构构件使用寿命的技术。件使用寿命的技术。只需进行表面改性或强化，可以节约材料。只需进行表面改性或强化，可以节约材料。可以获得特殊的表面层。可以获得特殊的表面层。表面涂层很薄，涂层用料少。表面涂层很薄，涂层用料少。可以用于修复已损坏、失效的零件。可以用于修复已损坏、失效的零件。镀层（电镀、化学镀等）、热喷涂、涂料涂装、陶瓷涂敷、镀层（电镀、化学镀等）、热喷涂、涂料涂装、陶瓷涂敷、化学转化膜、堆焊、气相沉积、着色染色等。化学转化膜、堆焊、气相沉积、着色染色等。特点：特点：表面技术的分类表面技术的分类表面覆层表面覆层第29页/共38页 各各种种表表面面淬淬火火（感感应应加
36、加热热、激激光光加加热热、电电子子束束加加热热）、表表面面形形变强化（如喷丸、滚压）等。变强化（如喷丸、滚压）等。表面合金化表面合金化表面扩渗、喷焊堆焊、激光合金化、离子注入等表面扩渗、喷焊堆焊、激光合金化、离子注入等表面处理表面处理法国西普氧化锆陶瓷喷丸法国西普氧化锆陶瓷喷丸(Zirblast)第30页/共38页汽车配件清洗前后汽车配件清洗前后第31页/共38页5-2 5-2 新型工程材料新型工程材料最近发展或正在发展的具有比传统材料更优异性能的材料最近发展或正在发展的具有比传统材料更优异性能的材料新型工程材料新型工程材料 高分子材料高分子材料：由碳、氢、氧、硅、硫等元素组成的分：由碳、氢、
37、氧、硅、硫等元素组成的分子量足够大的有机化合物。子量足够大的有机化合物。微晶：通过快速冷凝工艺获得的晶粒尺寸小于微晶：通过快速冷凝工艺获得的晶粒尺寸小于5微米微米（m)的金属和非金属材料称为微晶材料。的金属和非金属材料称为微晶材料。非晶体材料非晶体材料：采用超速骤冷的方法，金属原子来不及：采用超速骤冷的方法，金属原子来不及有规则地排列就凝固了，得到的将是原子排列杂乱无章的有规则地排列就凝固了，得到的将是原子排列杂乱无章的非晶体材料。非晶体材料。第32页/共38页 纳米材料纳米材料：纳米材料是指由尺寸小于：纳米材料是指由尺寸小于100nm（0.1-100nm）的超细颗粒构成的具有小）的超细颗粒构
38、成的具有小尺寸效应的零维、一维、二维、三维材料的总称。尺寸效应的零维、一维、二维、三维材料的总称。超导材料超导材料：电阻等于零的材料：电阻等于零的材料 形状记忆合金形状记忆合金：是能将自身的塑性变形在某一：是能将自身的塑性变形在某一特定温度下自动恢复为原始形状的合金。特定温度下自动恢复为原始形状的合金。超硬材料超硬材料：材料的硬度值接近或超过金刚石硬：材料的硬度值接近或超过金刚石硬度的材料度的材料第33页/共38页一、一、纳米材料纳米材料1、定义纳米材料、定义纳米材料(nano material)又称为超微颗粒材料，是尺又称为超微颗粒材料，是尺寸在寸在1nm100nm间的粒子，处在原子簇和宏观
39、物体交界的过间的粒子，处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域渡区域 第一个真正认识到纳米粒子的性能并引用纳米概念的是日第一个真正认识到纳米粒子的性能并引用纳米概念的是日本科学家。他们在本科学家。他们在20世纪世纪70年代用蒸发法做了超微粒子，并发年代用蒸发法做了超微粒子，并发现，导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，失去原来的现，导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热性质，表现出既不导电、也不导热纳米微粒的特性：具有小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应纳米微粒的特性：具有小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应小尺寸效应：当微粒分割到达一定程度时，其性质
40、将会发生根本小尺寸效应：当微粒分割到达一定程度时，其性质将会发生根本 性的变化。性的变化。表面效应：纳米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子或分子表面效应：纳米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子或分子 所占的比例非常大。并随纳米粒子尺寸的减小而急剧增大所占的比例非常大。并随纳米粒子尺寸的减小而急剧增大量子尺寸效应：粒径小到一定程度时，就会出现量子尺寸效应，导量子尺寸效应：粒径小到一定程度时，就会出现量子尺寸效应，导致纳米颗粒的光、电、磁、声、热等性质与宏观特性有着显著的差致纳米颗粒的光、电、磁、声、热等性质与宏观特性有着显著的差异。例如，温度为异。例如，温度为 1时，直径小于时，直径小于14
41、 nm的银纳米颗粒会变成绝的银纳米颗粒会变成绝缘体缘体第34页/共38页2、纳米技术的应用纳米技术的应用（1）纳米技术在微电子学上的应用纳米技术在微电子学上的应用基于纳米粒子的量子效应来设计并制备纳米量子器件基于纳米粒子的量子效应来设计并制备纳米量子器件（2）纳米技术在光电领域的应用）纳米技术在光电领域的应用 纳米激光器的微小尺寸可使光子被限制在少数几个状态上。纳米激光器的微小尺寸可使光子被限制在少数几个状态上。（3 3）纳米技术在化工领域的应用）纳米技术在化工领域的应用 光催化剂：比表面大，光催化效率高；纳米粒子生成的电子、空穴光催化剂：比表面大，光催化效率高；纳米粒子生成的电子、空穴 在到
42、达表面之前，大部分不会重新结合；纳米粒子分散在到达表面之前，大部分不会重新结合；纳米粒子分散 在介质中往往具有透明性。在介质中往往具有透明性。（4）纳米静电屏蔽材料）纳米静电屏蔽材料 具有较高的导电特性，能起到屏蔽作用；可克服了碳黑静电屏具有较高的导电特性，能起到屏蔽作用；可克服了碳黑静电屏蔽涂料只有单一颜色的单调性蔽涂料只有单一颜色的单调性纳米电脑纳米电脑分子传感器和探测器分子传感器和探测器第35页/共38页能够发生超导现象的物质，叫做超导体。能够发生超导现象的物质，叫做超导体。二、超导材料二、超导材料 一些物质当温度下降到某一温度时，电阻会变为零，这种现一些物质当温度下降到某一温度时，电阻
43、会变为零，这种现象叫做超导现象象叫做超导现象.2 2、超导体的优缺点、超导体的优缺点 一般的金属或合金的超导临界温度都较低。一般的金属或合金的超导临界温度都较低。1、概念、概念 超导体能应用于实际会降低输电损耗，提高效率及在其他方超导体能应用于实际会降低输电损耗，提高效率及在其他方面给人类带来许多好处面给人类带来许多好处.3 3、高温超导体的发现、高温超导体的发现 4 4、超导材料的应用、超导材料的应用 超导材料的应用大致可分为三类：超导材料的应用大致可分为三类：1.1.大电流应用（强电应用）：发电，输电和储能大电流应用（强电应用）：发电，输电和储能2.2.电子学应用（弱电应用）：超导计算机，滤波器，微波器件等电子学应用（弱电应用）：超导计算机，滤波器，微波器件等3.3.抗磁性应用：磁悬浮列车和热核聚变反应堆等抗磁性应用：磁悬浮列车和热核聚变反应堆等第36页/共38页第37页/共38页感谢您的观看。感谢您的观看。第38页/共38页