《机械工程材料》机械工业出版社第3版内容总结共17页Word格式.docx
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”我加以肯定说“这是乌云滚滚。
”当幼儿看到闪电时,我告诉他“这叫电光闪闪。
”接着幼儿听到雷声惊叫起来,我抓住时机说:
“这就是雷声隆隆。
”一会儿下起了大雨,我问:
“雨下得怎样?
”幼儿说大极了,我就舀一盆水往下一倒,作比较观察,让幼儿掌握“倾盆大雨”这个词。
雨后,我又带幼儿观察晴朗的天空,朗诵自编的一首儿歌:
“蓝天高,白云飘,鸟儿飞,树儿摇,太阳公公咪咪笑。
”这样抓住特征见景生情,幼儿不仅印象深刻,对雷雨前后气象变化的词语学得快,记得牢,而且会应用。
我还在观察的基础上,引导幼儿联想,让他们与以往学的词语、生活经验联系起来,在发展想象力中发展语言。
如啄木鸟的嘴是长长的,尖尖的,硬硬的,像医生用的手术刀―样,给大树开刀治病。
通过联想,幼儿能够生动形象地描述观察对象。
第3版
目录
第一章机械零件的失效分析
第二章碳钢
第三章钢的热处理
第四章合金钢
第五章铸铁
第六章有色金属及其合金
第七章高分子材料
第八章陶瓷材料
第九章复合材料
第一十章功能材料
第一十一章材料改性新技术
第一十二章零件的选材及工艺路线
第一十三章工程材料在典型机械和生物医学上的应用
第一节零件在常温静载下的过量变形
失效:
零件若失去设计要求的效能
变形:
材料在外力作用下产生的形状或尺寸的变化
弹性变形:
能够恢复的变形
塑性变形:
不能恢复的变形
一、工程材料在静拉伸时的应力-应变行为
1.低碳钢的应力-应变行为
变形过程:
弹性变形、屈服塑性变形、均匀塑性变形、不均匀集中塑性变形
2.其他类型材料的应力-应变行为
纯金属
脆性材料
高弹性材料
二、静载性能指标
1.刚度和强度指标
(1)刚度
指零(构)件在受力时抵抗弹性变形的能力
单向拉伸(或压缩)时:
E=σ/ε=,即EA=F/ε
纯剪切时:
G=τ/γ=,即GA=Fτ/γ
弹性模量E(或切变模量G)是表征材料刚度的性能指标
(2)强度
指材料抵抗变形或断裂的能力
指标有:
比例极限σp,弹性极限σe,屈服强度σs,抗拉强度σb,断裂强度σk
2.弹性和塑性指标
(1)弹性
指材料弹性变形大小
弹性能u:
应力-应变曲线下面弹性变形阶段部分所包围的面积
u=σeεe=
(2)塑性
指材料断裂前发生塑性变形的能力
断后伸长率:
断面收缩率:
越大,材料塑性越好
3.硬度指标
表征材料软硬程度的一种性能
布氏硬度HBW(硬质合金球为压头)
洛氏硬度HRC(锥角为120°
的金刚石圆锥体为压头)
维氏硬度HV(锥角为136°
的金刚石四棱锥体为压头)
三、过量变形失效
零件的最大弹性变形量△l或θ(扭转角)必须小于许可的弹性变形量。
即
△l≤[△l]或θ≤[θ]
材料的弹性模量E(或切变模量G)越高,零件的弹性变形量越小,刚度越好
通常材料的熔点越高,弹性模量也越高
弹性模量对温度很敏感,随温度升高而降低
第二节零件在静载荷冲击载荷下的断裂
一、韧断和脆断的基本概念
韧性断裂:
断裂前发生明显宏观塑性变形
脆性断裂:
断裂前不发生塑性变形
断裂过程均包含裂纹形成和扩展两个阶段
二、冲击韧性及衡量指标AK、aK
冲击韧性:
材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力
冲击吸收功AK,单位J
冲击韧度aK=AK/FK,单位J·
cm-2。
FK为断口处截面积
材料的冲击吸收功随试验温度降低而降低(低温脆性现象)
三、断裂韧性及衡量指标KIC
断裂韧度KIC,材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。
单位MPa·
m1/2或MN·
m-3/2
裂纹尖端应力场强度因子KI、零件裂纹半长度a、零件工作应力σ之间的关系:
KI=Yσa1/2
Y=1~2,为零件中裂纹的几何因子。
当KI≥KIC时,零件发生低应力脆性断裂
当KI<KIC时,零件安全可靠
KI=KIC,是零件发生低应力脆性断裂的临界条件
最大承载能力σc=
零件允许存在的裂纹最大尺寸2ac
ac=(KIC/Yσ)2
四、影响脆断的因素
因素有:
加载方式、材料本质、温度、加载速度、应力集中及零件尺寸
1.加载方式和材料本质
零件在外力作用下,内部个点应力状态可用三个主应力表示。
σ1>
σ2>
σ3
τmax=(σ1-σ3)/2
σmax=σ1-v(σ2+σ3)
v为泊松比
软性系数α=τmax/σmax
α越大,应力状态越软,脆断倾向越小。
2.温度和加载速度
3.应力集中
4.零件尺寸
零件截面积尺寸越大,越易发生脆断。
第三节零件在交变载荷下的疲劳断裂
一、疲劳的基本概念
疲劳断裂:
零件在交变载荷下经过较长时间的工作而发生断裂的现象。
二、疲劳断口的特征
三阶段:
裂纹形成、扩展和最后断裂
断口形貌:
疲劳源区、疲劳裂纹扩咱区、最后断裂区
三、疲劳抗力指标及其影响因素
第四节零件磨损失效
基本类型:
粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损、麻点磨损(即接触疲劳)
第五节零件的腐蚀失效
高温氧化腐蚀、电化学腐蚀、应力腐蚀
第一节纯铁的组织和性能
一、纯铁的结晶
1.过冷现象和过冷度
过冷现象:
实际结晶过程中,实际开始结晶温度Tn总是低于理论结晶温度To的现象。
过冷度△T=To-Tn
冷却速度越大,过冷度越大
2.结晶过程——形核与长大
二、纯铁的晶体结构
1.晶体结构的基本概念
晶体结构类型:
体心立方结构、面心立方结构、密排六方结构
2.晶体缺陷
点缺陷、线缺陷、面缺陷
3.纯铁的晶体结构及同素异构转变
液态—1538℃—δ-Fe体心立方—1394℃—γ-Fe面心立方—912℃—α-Fe体心立方
铁素体:
碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体
奥氏体:
碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体
第三节Fe-Fe3C相图
相图:
表示合金在缓慢冷却的平衡状态下相或组织与温度、成分间关系的图形
符号温度℃wc(%)说明
A15380纯铁熔点
B14950.53包晶反应时液态合金的浓度
C11484.30共晶点,
D12276.69渗碳体熔点(计算值)
E11482.11碳在γ-Fe中的最大溶解度
F11486.69渗碳体
G9120α-Fe—γ-Fe同素异构转变点(A3)
H14950.09碳在δ-Fe中的最大溶解度
J14950.17包晶点
K7276.69渗碳体
N13940γ-Fe—δ-Fe同素异构转变点(A4)
P7270.0218碳在α-Fe中的最大溶解度
S7270.77共析点
Q室温0.0008碳在α-Fe中的溶解度
(1)包晶转变(HJB线)δH+LB→γJ1495℃
(2)共晶转变(ECF线)Lc→γE+Fe3C1148℃
Ld莱氏体γE+Fe3C
(3)共析转变(PSK线)γs→αp+Fe3C727℃
P珠光体αp+Fe3C
典型铁碳合金结晶过程
1)工业纯铁(wc<
0.0218%)铁素体和少量三次渗碳体
2)钢(wc为0.0218~2.11%)
亚共析钢(wc<
0.77%)铁素体和珠光体
共析钢(wc=0.77%)珠光体
过共析钢(wc>
0.77%)珠光体和二次渗碳体
3)白口铸铁(wc为2.11%~6.69%)
压共晶白口铸铁(wc<
4.3%)珠光体、二次渗碳体和莱氏体
共晶白口铸铁(wc=4.3%)莱氏体
过共晶白口铸铁(wc>
4.3%)一次渗碳体和莱氏体
第六节压力加工对钢组织和性能的影响
一、冷压力加工对钢组织和性能的影响
组织变化:
各晶粒会被拉长或压扁为细条或纤维状,称为纤维组织。
渗碳体阻碍变形。
性能变化:
硬度、强度升高,塑性、韧性降低。
(加工硬化)
二、冷变形钢在加热过程中组织和性能的变化
随加热温度升高:
(1)回复
去应力退火
(2)再结晶
内应力完全消除。
再结晶退火
(3)晶粒长大
三、热压力加工对钢组织和性能的影响
1.热加工与冷加工的区别
热加工:
高于再结晶温度的压力加工
冷加工:
低于再结晶温度的压力加工
2.热压力加工钢的组织和性能
钢的热加工是在奥氏体状态下进行的,晶粒细小,钢中夹杂物会沿变形方向分布成“流线”,纵向力学性能显著大于横向。
第七节碳钢的分类、牌号及用途
1.普通碳素结构钢Q+数字
一般不经热处理
Q195、Q215、Q235薄板、钢筋、焊接钢管,用于桥梁、建筑等结构,制造普通铆钉、螺钉、螺母
Q255、Q275轧制成型钢、条钢、钢板作结构件,连杆、齿轮、联轴器、销
2.优质碳素结构钢两位数字
一般要经过热处理
08、08F、10、10F,冷轧成薄板。
仪表外壳、汽车和拖拉机上的
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