工程材料学 第6章

第一章钢的合金化基础1、合金钢是如何分类的？1) 按合金元素分类：低合金钢，含有合金元素总量低于5%；中合金钢，含有合金元素总量为5%-10%；中高合金钢，含有合金元素总量高于10%。

2) 按冶金质量S、P含量分：普通钢，P≤0.04%,S≤0.05%;优质钢，P、S均≤0.03%；高级优质钢，P、S均≤0.025%。

3) 按用途分类：结构钢、工具钢、特种钢2、奥氏体稳定化，铁素体稳定化的元素有哪些？奥氏体稳定化元素, 主要是Ni、Mn、Co、C、N、Cu等铁素体稳定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等3、钢中碳化物形成元素有哪些（强-弱），其形成碳化物的规律如何？1) 碳化物形成元素：Ti、Zr、Nb、V、Mo、W、Cr、Mn、Fe等(按形成的碳化物的稳定性程度由强到弱的次序排列) ，在钢中一部分固溶于基体相中，一部分形成合金渗碳体, 含量高时可形成新的合金碳化物。

2) 形成碳化物的规律a) 合金渗碳体—— Mn与碳的亲和力小，大部分溶入α-Fe或γ-Fe中，少部分溶入Fe3C中，置换Fe3C中的Fe而形成合金渗碳体（Mn,Fe）3C; Mo、W、Cr少量时，也形成合金渗碳体b) 合金碳化物——Mo、W 、Cr含量高时，形成M6C(Fe2Mo4C Fe4Mo2C),M23C6(Fe21W2C6 Fe2W21C6)合金碳化物c) 特殊碳化物——Ti 、V 等与碳亲和力较强时i. 当rc/rMe<0.59时，碳的直径小于间隙，不改变原金属点阵结构，形成简单点阵碳化物（间隙相）MC、M2C。

ii. 当rc/rMe>0.59时，碳的直径大于间隙，原金属点阵变形，形成复杂点阵碳化物。

★4、钢的四种强化机制如何？实际提高钢强度的最有效方法是什么？1) 固溶强化：溶质溶入基体中形成固溶体能够强化金属；2) 晶界强化：晶格畸变产生应力场对位错运动起到阻碍达到强化，晶格越细，晶界越细，阻碍位错运动作用越大，从而提高强度；3) 第二相强化：有沉淀强化和弥散强化，沉淀强化着眼于位错运动切过第二相粒子；弥散强化着眼于位错运动绕过第二相粒子；4) 位错强化：位错密度越高则位错运动越容易发生相互交割形成割阶，引起位错缠结，因此造成位错运动困难，从而提高了钢强度。

Fb M2 x2 F ( x2 a ) l
M1 EIw1
Fb x1 l
2 x1
" EIw2
Fb M2 x2 F ( x2 a ) l
2 x2 2
EIw1
Fb C1 l 2
x2 a Fb F C2 (i) EIw2 l 2 2
工学院
§6.2 挠曲线的微分方程
纯弯曲情况下，弯矩与曲率 间的关系(5.1):
M EI
1
--(a)
横力弯曲时，梁截面上有弯矩也有剪力，对于跨 度远大于截面高度的梁，剪力对弯曲变形的影响可以 省略，(a)式便可以作为横力弯曲变形的基本方程。其 中，M和1/ρ都是x的函数。
工学院
§6.2 挠曲线的微分方程




(o) (p)
CB段 (a x2 l )
Fb 2 3l 2 2 2 l b 3 x ( x a ) 2 2 6l b Fb 2 l 2 2 3 EIw2 l b x x ( x a ) 2 2 6l b 2 EIw2
车床主轴的变形过大会影响 齿轮的啮合和轴承的配合， 造成磨损不匀，产生噪音， 降低寿命以及影响加工精度。
工学院
§6.1 工程中的弯曲变形问题
吊车梁的变形过大，会 使梁上小车行走困难， 出现爬坡现象，还会引 起较严重的振动。
变形超过允许数值，即 使在弹性范围内，也被 认为是一种失效现象。
工学院
§6.1 工程中的弯曲变形问题
l
2
b
2

3
工学院
§6.3 用积分法求弯曲变形—实例3
7). 讨论
上面得到最大挠度表达式为： 3 1 Fb 2 2 wmax l b 9 3 EIl

2.静刚度
主轴抵抗静态外载荷引起的变形的能力。
弯曲刚度K（N/μm）
KF/
扭转刚度KT （N·m2）/ rad
KT
TL Q
Fδ
2020/5/20
哈尔滨工业大学机电工程学院6
机械制造装备设计----金属切削机床设计
主讲教师：邵东向
6.1 主轴组件的组成及要求
6.1.2 主轴组件的基本要求
3.主轴组件的振动
机械制造装备设计----金属切削机床设计
主讲教师：邵东向
6.1 主轴组件的组成及要求
6.1.1 主轴组件的组成
组成
主轴
支承轴承 传动件 密封件 定位元件
2020/5/20
哈尔滨工业大学机电工程学院1
机械制造装备设计----金属切削机床设计
主讲教师：邵东向
2020/5/20
哈尔滨工业大学机电工程学院2
耐磨性
材料
热处理方式 轴承类型 润滑防护方式
2020/5/20
哈尔滨工业大学机电工程学院9
机械制造装备设计----金属切削机床设计
主讲教师：邵东向
6.2 主轴组件的布局
6.2.1 两支承轴轴承的布置形式 1.适应刚度和承载能力要求 承载能力：主轴在保证正常工作并在额定寿命时间内， 所能承受的最大负荷。 2.适应转速要求 3.适应精度要求
主讲教师：邵东向
2020/5/20
哈尔滨工业大学机电工程学2院3
机械制造装备设计----金属切削机床设计
主讲教师：邵东向
• 驱动主轴的传动轴位置的合理布置
方案I：用于加工精度不高、主轴刚度较大且为了提
6.2 主轴组件的布局
6.2.3 主轴组件的典型结构 3.角接触球轴承主轴组件

建筑卫 生陶瓷
化工陶瓷
化学瓷
电瓷及 其它工 业陶瓷
结构陶瓷
功能陶瓷
传统陶瓷（普通陶瓷）
日用陶瓷分类
性能及特征 吸水性/％
陶器 一般大于3
瓷器 一般不大于3
透光性
胎体特征 敲击声
不透光
有一定透光性
未玻化或玻化程度差、 玻化程度高、结构致密、细腻，
断面粗糙 沉浊 断面呈石状或贝壳状 清脆
炻器（半瓷）
3） 电炉（electric furnace）是电热窑炉的总称。一般是通过电热元 件把电能转变为热能，可分为电阻炉、感应炉、电弧炉等。
箱式电阻炉实物图（a）和炉体结构示意图（b）
2、 连续式窑：
1）、隧道窑（tunnel kiln）
2）、辊道窑（roller kiln） 辊道窑是电热式隧道窑的一种，只是传递烧结样品的传递系统不 是传统的窑车、推板，而是同步转动的陶瓷或金属辊棒。每条辊子在 窑外传动机构的作用下不断地转动。
1）水分、固体颗粒分布不均匀
2）含大量的空气 真空练泥的作用
经真空练泥后，可排除空气，使泥料水分、组成分布均匀
，收缩减小，提高干燥强度,提高泥料的可塑性、致密度。
练泥分为粗练和精练（真空练泥）。
T1：开始烧结温度。 T2：烧结温度。 T3：软化温度。 Ｔ2～T3 —— 烧结温度范围
晶粒尺寸
是一个物理过程，没有化学反应发生！
a
b
c
无气孔的 多晶体
d
烧结现象示意图
（3）烧结过程： a: 坯 体 中 气 孔 率 达 3560%，颗粒间点接触或没有 接触； b :随着温度升高，颗粒 间接触面积增大→颗粒聚集 →颗粒中心靠近； c:逐渐形成晶界 →气孔 变形，晶粒变形→气孔收缩 ，坯体收缩，气体排除； d:连通气孔→孤立的封 闭气孔，直至绝大部分气体 被排除。