文档介绍：第一章机械基础知识
§1—1金属材料的机械性能
工业上使用的金属材料主要是合金材料。所谓合金是指由两种或两种以上的元素(其中至少有一种是金属)所组成的具有金属特性的物质。
金属材料的机械性能通常又称为力学性能。它的主要指标是强度、塑性、韧性、硬度和疲劳强度等。以上指标既是选用材料的重要依据,又是控制、检验材质的重要参数。
一、强度是指材料在外力作用下抵抗破坏或变形的能力。材料的强度越大,其抵抗外力的能力就越大。材料的强度可分为抗拉,抗压,抗弯曲,抗扭和抗剪切等强度。
二、塑性是指材料受力时变形而不破坏,当力除去后,变形仍然保持的能力。
三、硬度是材料抵抗其他更硬的物体压入其表面的能力。它是衡量材料软硬程度的指标。一般来说,材料的硬度值越大,材料的强度就越大,且其耐磨性就越好。测定金属材料硬度的方法一般有布氏硬度和洛氏硬度试验。
四、韧性是材料抵抗冲击破坏的能力。常用材料受冲击破坏时所吸收的功来表示。
五、疲劳强度在规律性变化应力长期作用下,材料抵抗破坏的能力。一般材料的疲劳强度与材料的抗拉强度成正比的关系。
§1—2常用金属材料
建筑机械中常用的金属材料有铸铁、钢、铜及铝等,其中钢的应用最为主要。
一、%并含有少量其他元素的铁碳合金。一般钢中含碳量增多,钢的硬度、强度会增大,但塑性、韧性会降低。%,这是因为含碳量超过此值后,钢表现出很大的硬脆性,并且锻造、切削等工艺性能也很差,失去了生产和使用的价值。
为了改善钢的某些性能,在钢的冶炼过程中掺入了合金元素。这种掺有合金元素的钢称为合金钢,没有掺入合金元素的钢为碳素钢。
:由于合金元素的存在,合金钢的性能比碳钢好,它的主要特点是有好的渗透性和较高的综合力学性能。使用合金钢时要进行热处理,以便充分发挥其潜在能力。合金钢常用于制造受载荷较大的重要零件。合金钢按用途可分为合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢三类。
合金结构钢的编号是在钢号前用两位数字表示平均含碳量的万分数,紧接着是合金元素的化学符号,其后的数字表示该元素平均含量的百分数,%时,牌号中只表明元素符号而不标其含量。若合金钢是高级优质钢则在牌号的最后加有“A”。%,%,含Ni量为3%的高级优质合金结构钢。
合金结构钢按照用途分为普通低合金结构钢和机械制造结构钢。普通低合金结构钢又称低合金高强度钢,它是一种低碳结构用钢,合金元素含量较少,但强度却比同等含碳量的碳素结构钢要高得多,并有良好的焊接性和耐腐蚀性。用它来做机械零件和结构,在相同受载条件下可使结构的重量减轻20%~30%。
,碳、锰含量可在较大范围内变动,有害杂质磷、硫的允许含量相对较高,但必须保证其力学性能。普通碳素结构钢的牌号表示方法是用屈服极限“屈”字汉语拼音首位字母Q、屈服极限数值、质量等级符号(A、B、c、D)、脱氧方法(镇静钢z、特殊镇静钢TZ、半镇静钢b、沸腾钢F)等四部分按顺序组成。例如:,即表示此钢屈服极限为235MPa,质量等级为A的沸腾钢。若为镇静钢或特殊镇静钢,其符号“z”和“TZ”可省略。碳素结构钢按屈服极限值的大小分为五个牌号,即Q195、Q215、Q235、Q25S和Q275。随着牌号的增大,钢中含碳量由小到大,抗拉强度逐渐提高。塑性和韧性则随着牌号的增大而降低。碳素结构钢的质量等级,取决于钢中有害元素硫(S)和磷(P)含量。硫、磷含量越低,钢的质量就越好,其焊接性能和低温抗冲击性能都得到提高。随质量等级从A往D方向递增,钢中含硫和磷量逐渐减少。
二、铸铁:%的铁碳合金称为铁。由于铁多用铸造方法制成机械零件,故又称为铸铁。与钢相比较铸铁含杂质多,机械性能差,性脆。但铸铁的铸造性好,消振性好,且其抗压强度远高于其抗拉强度,价格低廉。所以一般用来铸造成机床的床身来承受压力。
根据碳在铸铁中存在的形式不同,铸铁可分为灰口铸铁和球墨铸铁。
,其中碳以片状石墨存在。灰口铸铁具有良好的铸造性能和切削加工性能,在工业中应用广泛。灰口铸铁的代号为HT,后面的数字表示其最低抗拉强度极限。
(镁或镁合金),使铸铁中石墨呈球状。球状石墨与片状石墨相比,它具有最小的表面积,使石墨割裂基体组织和应力集中的现象大为减轻,因此球墨铸铁的强度、塑性和韧性都较高,常用来替代钢制造曲轴、齿轮连杆、缸体等较重要的零件。球墨铸铁的代号为QT,后面的两组数字分别表示其最低抗拉强度极限和最低延伸率。
三、有色金属除铁碳合金以外的金