车间机械基础知识培训课件.ppt

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1、钳工技能大赛培训,-,机修车间,目,录,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,钢的分类及其性能,钢的热处理基本知识,金属材料的主要性能,公差与配合,形位公差,过盈联接及其装配,尺寸链的计算,平衡及平衡精度,滑动轴承基本知识,划线、锯凿注意事项,一、钢的分类及其性能,?,按含碳量分类,低碳钢,含碳量小于,0.25%,中碳钢,含碳量在,0.250.55%,高碳钢,含碳量大于,0.55%,?,按用途分类,碳素结构钢,用来制造机械零件和工程结构件的碳钢,一般含碳量小于,0.7%,碳素工具钢,用来制造各种工具、量具的碳钢，含碳量一般大于,0.7%,?,按冶炼方法分类,按所用的炼钢炉，碳钢可分为平炉钢、

2、转炉钢、电炉钢等。,按炼钢时钢液的脱氧程度，碳钢可分为沸腾钢、镇静钢、半,镇静钢。,?,按冶炼质量分类,普通碳素钢,S0.055%,；,P 0.045%,优质碳素钢,S0.045%,；,P 0.040%,高级优质碳素钢,S0.030%,；,P 0.035%,?,按形成方法分,锻钢、铸钢、热轧钢、冷拉钢,我国钢号的表示方法,1,、碳素结构钢和低合金高强度结构牌号表示法,屈服点（,Q-,）,+,质量等级（,A,、,B,、,C,、,D,、,E,）,+,脱氧方法（,F,、,b,、,Z,、,TZ,）,如,Q235AF,表示屈服点值,235MPa,，质量等级为,A,的沸腾钢,专用结构钢一般采用屈服点（,Q

3、-,）,+,用途（,r,、,q,、,g,、,NH,、,HP,）来表示,如,Q345R,压力容器钢,Q390g,锅炉用钢,Q420q,桥梁用钢,Q340NH,耐候钢,?,优质碳素结构钢表示方法,采用两位阿拉伯数字（以万分之几表示含,碳量）,如：,45,表示平均含碳量为,0.45%,的优质碳,素钢,钢的热处理基本知识,?,退火,?,正火,?,淬火,?,回火,?,化学热处理,铁素体,F,奥氏体,A,渗碳体,Fe,3,C,珠光体,P,莱氏体,Ld,F,简化的铁碳合金状态图,?,生铁是指把铁矿石放到高炉中冶炼而成的,产品,生铁分为炼钢用生铁和铸造用生铁,?,把铸造用生铁放在熔铁炉中熔炼,即得到铸,铁,(

4、,含碳量大于,2.11%,的铁碳合金,),含碳量低于,2.11%,的铁碳合金称为钢,把炼,钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼,即,得到钢,铁碳合金的基本组织,?,在铁碳合金中,根据含碳量的不同,碳可在铁中形成,固溶体,也可以与铁组成化合物,或者形成化合物与,固溶体的机械混合物,因此铁碳合金中可出现以下,几种基本组织,.,铁素体,碳溶解于,铁中形成的间隙式固溶体称为铁素体,具有体心立方晶格,用,F,表示,由于体心立方晶格原,子之的间隙较小,所以碳在,铁中的溶解度也极小，,室温下不超过,0.006%,温度升高时,溶解度略有增,加,在,727,时达到最大值时,也仅有,0.0218%.,铁,素体具有高

5、的塑性和韧性,低的强度和硬度,铁素体,由于含碳量很低,所以性能接近于纯铁,.,铁素体在低,于,770,时有磁性,高于,770,时无磁性,奥氏体,碳溶解于,铁中形成的间隙固溶体称为奥氏体,常用,符号,A,表示,奥氏体具有面心立方晶格,由于晶格原,子之间的间隙较大,故奥氏体的溶解碳能力比铁素,体高,.,在,1148,时,碳在,铁中的溶解度最大,为,2.11%,随着温度下降,溶解度降低,在,727,时,为,0.77%.,奥氏体具有良好的塑性和韧性,低的变形抵抗能力,由,于奥氏体比铁素体溶解的碳量多,所以奥氏体的强,度和硬度比铁素体要高,大多数钢种在高温压力加,工和热处理时,都要求在奥氏体区进行,.,

6、渗碳体,?,渗碳体是铁与碳形成的多属化合物,(Fe,3,C),其含碳量为,6.69%,它的晶格体结构异常复,杂,.,是一种具有复杂晶格结构的间隙化合物,在固态下不发生同素异构转变,230,以下,具有弱的铁磁性,在此温度以上则磁性消失,.,渗碳体的硬度很高,脆性极大,几乎没有塑性,.,在铁碳合金中,渗碳体越多,合金则越硬、越,脆,.,当渗碳体以不同的大小、形状分布于钢,的组织中时,钢的性能随之而受到很大的影,响,珠光体,珠光体是铁素体和渗碳体组成的机械混合物,它是共析转变的产物,用符号,P,表示,珠光体,的平均含碳量为,0.77%.,由于它是由渗碳体,和铁素体相间组成的混合物,所以其性能亦,介于

7、铁素体和渗碳体之间,一般情况下,珠光,体中的铁素体与渗碳体一层层交替间隔,呈,片状排列,.,莱氏体,由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物,它是共,晶转变的产物,称为莱氏体,用,L,d,表示,.,由于奥,氏体在,727,时转变为珠光体,因此,在,727,以下,莱氏体由珠光体和渗碳体组成,叫做,低温莱氏体,用,L,d,表示,以区别于高温莱氏体,L,d.,莱氏体的性能和渗碳体相似,硬度很高,塑性很,差,.,铁碳合金状态图中各区间的成份不同,.,?,ACD,线为液相线,以上为液态,用,L(liquid),表示,?,AEF,固相线,在此线以下为固态,与,ACD,线之间为固,液共存状态,?,ES,线为碳在奥氏

8、体中的溶解度曲线,通常称为,Acm.,可以看出,碳在奥氏体中溶解度,1148,时最大,在,727,时最小,.,?,GS(A,3,),线为奥氏体中开始析出铁素体,?,ECF,水平线,(1148,),自然液态冷至这一温度时,都将发生共晶转变,故此线称为共晶线,C,点称为共,晶点,?,PSK(A,1,),线,为,727,水平线,它是奥氏体发生共析,转变,形成珠光体的线,由一种固相转变成另外两种,不同的固相,S,点为共析点,F,铁碳合金分类及其室温组织,退火,?,定义,把钢加热到一定温度,保温一段时间,然后缓,慢冷却,以获得接近平衡状态的组织的热处,理方法称为退火,?,退火的主要目的,1,、降低硬度，

9、提高钢的塑性和韧性，以便,于各种加工,2,、改善或消除钢在铸造、轧制、锻造和焊,接过程中所造成的各种组织缺陷,3,、细化晶粒，改善钢中碳化物的形态及分布，,为最终热处理作好组织上的准备,4,、消除内应力，以减小变形和防止开裂,常用的退火工艺,?,?,?,?,?,?,?,完全退火,不完全退火,球化退火,等温退火,扩散退火（均匀化退火）,消除内应力退火,再结晶退火,?,总之，所有各种钢的退火都是先使钢形成,奥氏体后，再在某一温度下以一定的速度,冷却，形成不同性能的钢,正火,?,定义,将钢加热到,AC,3,或,AC,Cm,以上,3050,，保温后用,适当的速度冷却，以得到珠光体或细小的珠光体,型的索

10、氏体组织的工艺过程，称为正火,?,正火的目的,对于低碳钢，退火后硬度太低，切削加工性能不,好，正火时用较快的冷却速度，能改变其显微组,织，提高硬度，改善切削性能；对于含碳量在,0.250.5%,的中碳钢，正火能细化晶粒，使组织,均匀，同时硬度也不高，切削性能良好，与退火,相比成本较低，可代替退火,淬火,?,定义,钢的淬火是把钢加热到临界温度（,A,C1,或,A,C3,）,以上所规定的温度，保温一定的时间，进,行奥氏体化后，以超过临界冷却速度的冷,速快速冷却，以获得马氏体组织的一种热,处理工艺方法,淬火的目的一般都是为了得,到马氏体,提高钢的机械性能,例如工模具、,滚动轴承等工件的淬火就是为了得

11、到马氏,体，以提高其硬度和耐磨性,?,淬火对冷却速度要求极高,5.5,/,秒,-,珠光体,33,/,秒,-,珠光体和少量马氏体,138,/,秒,-,马氏体和残余奥氏体,?,淬火的目的,钢的淬火的主要目的是把奥氏体化的工件,全部淬成马氏体，以便在适当的温度回火,之后，获得所需要的机械性能；它能增加,工件的硬度及耐磨性。它也可提高工件的,强度，韧性和弹性等，如弹簧钢等，它们,的淬火是为了在随后的回火中获得一定的,综合机械性能。另外，淬火还能使工件获,得某些特殊的物理或化学性能，如提高不,锈钢的耐腐蚀性，增强磁钢的永磁性等。,淬火效果的两个考核性能,淬透性和淬硬性,淬透性是指钢在淬火时能够获得马氏体

12、的,能力,它是钢材本身固有的一个属性,.,钢的淬,透性主要取决于其临界冷却速度的大小,.,?,淬硬性是与淬透性截然不同的两个概念,所,谓淬硬性是指钢淬火后所能到的最高硬度,它主要取决于钢中的含碳量,而与合金元素,的含量关系不大,含碳量越高,钢的淬硬性越,好,钽淬硬性高的钢,不一定淬透性就好,而淬,硬性低的钢,也可能具有好的淬透性,.,回火,?,定义,所谓回火，就是把淬火的工件加热到,A1,以,下的某一温度，保温一定的时间，然后以,一定方式冷却的热处理工艺,由于淬火件的组织极不稳定，内应力和脆,性都很大，所以为消除淬火工件的内应力，,调整硬度，改善韧性以达到所要求的综合,性能，必须对淬火件回火,

13、?,回火的目的,1,、减少内应力及降低脆性,2,、调整工件的机械性能,3,、稳定工件的组织和尺寸,化学热处理,?,定义,所谓化学热处理，就是将工件放在一定的,化学活性介质中加热，使介质中的活性原,子通过扩散渗入工件表层，然后通过一定,的热处理，使工件表层的化学成分和组织,发生预期的变化，从而得到我们所需要的,物理化学性能。,常见有：渗碳、渗氮、碳氮共渗（氰化）,等,常用综合热处理工艺,?,调质处理,淬火,+,高温回火相结合,?,表面淬火,强化钢件表面的重要手段,如齿轮、凸轮、,曲轴颈、阀门等,金属材料的主要性能,?,机械性能,弹性、塑性、刚度、强度、硬度、冲击韧,性、疲劳强度、断裂韧性,?,物

14、理、化学及工艺性能,?,弹性和塑性,金属材料受外力作用时产生变形，当外力,去掉后能恢复其原来形状的性能叫做弹性，,这种随着外力消失而消失的变形叫做弹性,变形，其大小与外力成正比。,金属材料在外力作用下，产生永久变形,而不致引起破坏的性能叫做塑性。在外力,消失后留下的这部分不可恢复的变形叫做,塑性变形，其大小与外力不成正比。,低碳钢拉伸时的力学性能,1.,常温、静载试验,：,L=510d,d,F,L,F,低碳钢标准拉伸试件安装在拉伸试验机上，然后,对试件缓慢施加拉伸载荷，直至把试件拉断。根,据拉伸过程中试件承受的,应力,和产生的,应变,之间,的关系，可以绘制出该低碳钢的,曲线。,?,?,?,?,

15、?,曲线分析：,试件在拉伸过程中经历,2.,低碳钢,?,?,c,?,b,了,四个阶段,，有两个重,要的,强度指标,。,d,ob,段,弹性阶段,(,比,例极限,p,弹性极限,e,),e,bc,段,屈服阶段,?,s,屈服点,cd,段,强化阶段,b,a,?,e,?,p,?,s,抗拉强度,?,b,de,段,缩颈断裂阶段,O,?,?,刚度,金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力叫,刚度,它相当于引起单位变形时所需要的应,力,因此,金属材料的刚度常用弹性模数衡量,弹性模数愈大,表示在一定应力作用下发生,的弹性变形愈小,也就是刚度愈大,.,相同材料的弹性模数差别不会很大,所以弹,性模数被认为是金属材料最稳定的性

16、质之,一,.,?,强度,强度是金属材料在外力作用下抵抗塑性变,形和断裂的能力,按作用力性质的不同,可分,为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪,强度和抗扭强度等，在工程上常用来表示,金属材料强度的指标有,屈服强度,和,抗拉强,度,。,应用举例如下,:,如常用螺栓分为十级,见下图,:,国家标准规定螺纹联接件按材料的力学性能分出等级,螺,栓、螺柱、螺钉的性能等级分为十级，自,3.6,至,12.9.,其,中小数点前的数字代表材料的抗拉强度极限的,1/100(,b,/100),而小数点后的数字代表材料的屈服极限,(,s,或,0.2,),与抗拉强度之比,(,屈强比,),的,10,倍,(10,s,/,b,)

17、.,例如性能等级,4.6,其中,4,表示材料的抗拉强度极限为,400MPa,6,表示屈服极限与抗拉强度极限之比为,0.6,记忆,b,抗拉强度,=,抗拔,b,螺母的性能等级分为七级,从,4,到,12,数字粗,略地表示螺母保证,(,能承受,),最小应力,min,的,1/100.,选用时必须注意所用螺母的性能等级,应不低于与其相配螺栓的性能等级,?,硬度,金属材料抵抗更硬的物体压入其内的能力，,叫做硬度。它是材料性能的一个综合物理,量，表示金属材料在一个小的体积范围内,抵抗弹性变形、塑性变形或破断能力。,常用有布氏硬度（,HB,）、洛氏硬度,（,HRC,）、维氏硬度（,HV,）,?,冲击韧性,金属材

18、料抵抗冲击载荷作用下断裂的能力,叫做冲击韧性。现常用一次摆锤弯曲冲击,试验来测定金属材料的冲击韧性。,?,疲劳强度,当金属材料在无数次重复或交变载荷作用,下而不致引起断裂的最大应力,叫做疲劳强,度,钢材的应力基数为,10M,即钢材的应力循环,次数达到一千万次仍不发生疲劳破坏,就认,为不会再发生疲劳破坏了,?,断裂韧性,一般认为,零件在许用应力以下工作就不会,发生塑性变形,更不会发生断裂,.,然而事实并,非如此,在工程中曾多次出现过应力远低于,许用应力的情况下,发生突然断裂现象。断,裂韧性就是用来反映材料抵抗裂纹失稳扩,张能力的性能指标，断裂韧性是材料本身,的一种力学性能指标，主要取决于材料的,成份组织和结构。,?,物理性能,主要有比重、熔点、热膨胀性、导热性和导电性,等,?,化学性能,它是金属材料在室温或高温时抵抗各种化学作用,的能力，主要是指抵抗活泼介质的化学侵蚀能力，,如耐酸性、耐碱性、抗氧化性等,?,工艺性能,它是物理、化学、机械性能的综合。按工艺方法,的不同可分为铸造性、可锻性、可焊性和切削加,工性等,