浅谈阀杆密封材料如何选用
目录
一．阀杆常用材料
二．阀杆密封材料介绍
我们常说的阀杆其实就是用于阀门调节或者实现阀门开关功能的传动机构，阀杆属于阀门的重要部件，它上接阀门手柄，下接阀芯，通过带动阀芯的移动来实现对阀门的控制。
一．阀杆常用材料
阀杆材料通常采用的是铜合金，这是因为管路通常运输的都是流动性较强的液体和气体，在运输过程中不可避免的会对阀门结构产生一定程度的侵蚀，所以采用耐腐蚀性较强的铜合金可以确保阀杆具有较长的使用寿命。
不过现在也可以40Cr、铬锰合金钢等，经过镀铬处理之后，合金钢就可以在温度小于450℃的水、蒸汽和石油等流体的传送管道中作为阀杆来使用。而且合金钢还具有优秀的机械性能，与铜合金相比存在一定的价格优势，所以在适合的使用条件下合金钢是不错的选择。
二．阀杆密封材料介绍
但是，无论使用哪种材料的阀杆都需要进行密封，确保流体运输过程中不会因为缝隙发生喷涌现象。阀杆的密封材料通常使用的是石棉、聚四氟乙烯、柔性石墨。在这三种密封材料中，石棉需要添加一些辅助材料，像云母粉或者石墨粉这些不会影响石棉的性能同时又可以弥补石棉润滑性差的辅助性材料。
柔性石墨因其摩擦系数小、缩水率较低，同时还具备对绝大多数腐蚀物质都具有抵抗性的特点因此也可用于阀杆的密封，不过在极少数对石墨具有腐蚀性的流体运输管道中石墨密封材料自然就不适用。同时石墨才来哦还有一个众所周知的特点那就是优秀的耐高温性能，所以在输送温度较高的流体时可以采用石墨作为阀杆的密封材料。
而聚四氟乙烯材料具有皱缩率小、缩水率低的特点，较小的摩擦和乙烯材料与生俱来的优秀防腐性能使得聚四氟乙烯成为很受欢迎的阀杆密封材料。而且聚四氟乙烯具备其他阀杆密封材料所没有的耐低温特点，在零下150℃到260℃之间都可以正常使用，所以聚四氟乙烯是一种高性能、用途广的阀杆密封材料。
在选择阀杆密封材料时，根据管路运输流体的特性来选择合适的性价比更高阀杆密封材料，如果对阀杆寿命有特殊要求，就要着重于阀杆密封材料是否会对阀杆本身产生损害。
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传动链轮： 传动链轮又称滚子链轮。 主要尺寸及基本参数配用链条的常用P=12.7 15.875 19.05 25.4 dr=7.92 10.16 11.91 15.88 链轮齿数Z 节距P 滚子外径dr 排距pt 分度圆直径d，d=p/sin180°/z 齿顶圆直径da，da=d+1.25p－dr或da=p(0.54+cot180°/z)齿根圆直径df，df=d－dr 链传动实例： 例6-1 设计一拖动某带式运输机的滚子链传动。已知条件为：电动机型号Y160M-6(额定功率P =7.5kW，转速n1=970r/min)，从动轮转速n2=300r/min，载荷平稳，链传动中心距不应小于550mm，要求中心距可调整。 解： 1、选择链轮齿数 链传动速比：由表6-5选小链轮齿数z1=25。 大链轮齿数z2=iz1=3.23×25=81，z2<120，合适。 2、确定计算功率 已知链传动工作平稳，电动机拖动，由表6-2选KA =1.3，计算功率为 Pc=KAP=1.3×7.5kW=9.75kW
3、初定中心距a0，取定链节数Lp 初定中心距a0=(30~50)p，取a0=40p。 取Lp =136节(取偶数)。 4、确定链节距p 首先确定系数KZ，KL，KP。 由表6-3查得小链轮齿数系数KZ =1.34； 由表6-9查得KL =1.09。 选单排链，由表6-4查得KP=1.0。 所需传递的额定功率为 由表6-7选择滚子链型号为10A，链节距p=15.875mm。 基础知识： 链轮分为主动链轮和从动链轮，主动链轮通过花键的形式装在发动机输出轴上；从动链轮装在摩托车驱动轮上，通过链条将动力传递给驱动轮，一般主动链轮比从动链轮要小，可起到降速增扭的效果。 传动链轮的性能特点 ①材料的选用——大链轮和小链轮都采用优质碳素结构钢进行冲压成型。 ②加工与处理工艺——采用先进的铣齿加工工艺，使齿形更精确。链轮整体进行了调质热处理，极大地提高了其综合机械性能，齿形硬度达68－72HRA以上，使链轮的耐磨性显著提高。表面进行了喷吵、电镀处理。 ③产品系列——经济实用的普通链轮和性能优越的精品链轮。
机械设计中的材料选择与应用在现代科技快速发展的背景下，机械制造产业对原材料的要求日益提高。选择的过程中，不仅要充分考虑机械材料的功能性、失效抗力等物理属性因素，同时还要对材料的环保性、经济性加以重视。 1机械设计中材料的选择与应用展望 在以科技为第一生产力、计算机信息技术飞速进步的背景下，其他学科逐渐被引入机械设计领域，如价值分析、数理统计学等。随机械设计领域材料选择应用研究的不断深入，现代人已经开发出一批具有规律性的材料选择应用方法。在现代机械设计的过程中，材料的选取普遍落实在设计方案确定后，也就是零部件结构明确以后。未来机械工程设计的材料选择将不断向设计初期和中期发展，实现材料选择应用与结构设计的有机结合。为实质性提高机械设计材料选择应用水平，应不断创新开发更加合理、科学的新方法和新工具，全面分析不同的材料选择方式，从中选取最符合实际需求的方案。 2机械设计中材料的具体选择和应用 1）结合机械构件失效抗力指标。构件失效抗力指的是构件材料在使用的过程中，抵抗磨损、变形以及碎裂断裂的能力，也是与材料承载水平密切相关的重要参量，交而言之就是达到防止过早失去应有效果的能力。受机械构件本身不同属性的影响，对材料相互配合以及材料性能要求具有较大差异。对机械材料进行失效抗力研究具有极为重要。一方面，应对材料相关力学性能进行合理测试，通过对数据参数的分析，获得机械材料理论抗力。另一方面，应对机械构件实际工作条件和应用特性实施模拟，获得更加真实的抗力信
息。例如，对大型机锻模、热挤压模、中小机锻模进行失效分析，明确各种模实际抗力要求，为材料选择奠定基础。2）荷载类型机械材料的选择。机械设备运行的过程中，时常出现非常规问题，例如加工出的零部件不符合标准，其主要原因是在材料选择的时不能充分结合材料的荷载能力，导致材料本身荷载能力较差。与此同时，机械材料的荷载能力也是导致机械设备在工作期间的突然性实效的主要因素。为避免以上问题的发生，在机械设计的过程中，设计人员应对材料相关荷载类型、能力进行准确分析[2-3]。3）功能性机械材料的选择。机械设计过程中，功能性材料的具体选择应用主要来源于不同部件的功能需求。依照材料本身的属性，实现对不同零部件的有效运用。例如，部分硬度、任性较强的材料，应用于对材料支撑力要求较高的零部件中；对外观要求较高的零部件，在对其进行原材料选择时应充分考虑材料的美观性。在机械设计材料选取的过程中，应对每一种零部件的实际功能加以充分明确，针对性选择与其功能性需求相对应的机械材料。4）合金钢与碳素钢的选择。碳素钢作为机械设计材料选择中最为常见的金属材料，适用范围广阔，并且具有生产成本低廉、加工程序简单的特点。然而，碳素钢在韧性、强度等方面相对较低，无法使用碳素钢加工大型零部件，适用范围虽然较大，但也也有一定局限性。合金钢的产生对上述问题形成极高的改善作用，材料开发人员在碳素钢生产加工的过程中，使用一定比例的合金元素，进而形成一种强度、韧性等属性大程度高于碳素钢的合金钢，在增强机械原材料淬透性的基础上，还提升了材料的耐磨性。机械设计人员在进行金属材料选择的过程中，应充分分析两种钢材的属性，做到金属材料的个性化选择。5）绿色环保材料的选择。在国家可持续发展、生态发展的背景下，社会各个领
●标准链轮的尺寸 P ：节距，R ：滚子直径 ，N ：链轮的齿数 ◎节距直径PCD = P/(sin180°/N) ◎外径OD = P/(0.6+cot180°/N) 下表给出一种标准节距链轮的节距直径和外径(节距1)。 例： 为了得到120号NT(齿数)25链轮的节径和外径从表中可得到节距为7.9789。因此PCD=38.1×7.9789=303.98847，或者取小数点后1位并四舍五入303.99。 外径可从表中查得为8.516。因此OD=38.10×8.516=324.4596，或取小数点后1位并四舍五入324。 齿根圆直径BD=PCD —R 最大齿根距离(卡钳测量)：CD 对于奇数齿：CD=PCDcos90/N —R 对于偶数齿：CD=BD ●节距直径系数和外径系数清单 (mm) 齿数 系数 1/[sin(180/N)] 系数 0.6+cot(180/N) 齿数 系数 1/[sin(180/N)] 系数 016+cot(180/N) 齿数 系数 1/[sin(180/N)] 系数 0.6+cot(180/N) 11 12 13 14 15 16 17 3.5495 3.8637 4.1786 4.4940 4.8097 5.1258 5.4422 4.006 4.332 4.657 4.981 5.305 5.627 5 950 52 52 53 54 55 56 57 16.2441 16.5622 16.8803 17.1984 17.5166 17.8347 18.1529 16.813 17.132 17.451 17.769 18.088 18.407 18.725 91 92 93 94 95 96 97 28.9720 29.2902 29.6085 29.9267 30.2449 30.5632 30.8815 29.290 29.873 30.192 30.510 30.828 31.147 31.465
机械工程材料试卷二一、名词解释：（１０分） １、固溶强化； ２、加工硬化； ２、合金强化； ４、热处理； ５、细晶强化； 二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法（30分）
三、分析（20分） 车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为： 下料锻造正火机加工调质机加工（精） 轴颈表面淬火低温回火磨加工 指出：1、主轴应用的材料 2、正火的目的和大致热处理工艺 3、调质目的和大致热处理工艺 4、表面淬火目的 5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。 四、选择（20分） １．合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（d） （a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大（b）均强烈促进奥氏体晶粒长大 （c）无影响（d）上述说法都不全面 ２．适合制造渗碳零件的钢有（c）。 （a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12 （c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi ３．要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ）（a）45钢经正火处理（b）60Si2Mn经淬火和中温回火（c）40Cr钢经调质处理 4．制造手用锯条应当选用（a ） （a）T12钢经淬火和低温回火（b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火（c）65钢淬火后中温回火 5．高速钢的红硬性取决于（b ） （a）马氏体的多少（b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量（c）钢中的碳含量6．汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ）（a）60钢渗碳淬火后低温回火（b）40Cr淬火后高温回火（c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火 7．65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ） （a）工具钢，淬火+低温回火（b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火（c）弹簧钢，淬火+中温回火 8. 二次硬化属于（d） （a）固溶强化（b）细晶强化（c）位错强化（d）第二相强化 9. 1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（b） （a）获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性 （b）获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀（c）降低硬度，便于切削加工 １０.推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择用（b ） （a）20Cr渗碳淬火后低温回火（b）ZGMn13—3经水韧处理（c）W18Cr4V淬火后低温回火
工程中的材料强度、刚度、稳定性。 强度-构件在确定的外力作用下，不发生破坏或过量塑性变形的能力。 杆-拉杆与压杆。 工程中承受拉伸的杆件统称为拉杆，受压的杆件成为杆或柱，承受扭转的杆件称为轴，承受弯曲的杆件统称为梁。 在工程力学中，把一些杆轴交汇于一点的工程结构称为桁架结构，这种结构受力特征是内力只有轴力，没有弯矩和剪力。如：井架的主体桁架、建筑脚手架、三角形屋架梁等。 许用应力与安全系数 最近听到对于建井结构安全的一些言论，有的说安全凭经验即可，我原来怎样用的，现在怎样用是没有问题的；有的说，计算是什么结果，应该遵守。 用伟人毛泽东的哲学思想是“实践—理论—实践”， 我们正常工作中选用的钢丝绳安全系数、钢材安全系数许用应力和安全系数都是比较成熟的，是规范推荐值或强制值。 在非标准或特殊情况下，安全应由自己评估。许用应力与安全系数常常应由自己选取决策。强度—在确定的外力作用下，不发生破坏的能力。 刚度—在确定的外力作用下，变形或位移在工程允许的范围内。 稳定性—在可能的外力作用下不会发生突然转变的能力。例如：建筑施工脚手架，强度、刚度能满足，但由于局部结构不稳定，使整个脚手架倾覆或塌陷。 材料名称屈服点σs抗拉强度σb抗剪强度τ单位材料使用地点 Q235 235 375 MPa或N/mm^2 普通结构 45 355 600 轴类件 30CrMnTi 1470 60Si2CrVA 1678 1865 钢丝 安全系数S应该综合荷载确定的准程度、材料性能数据的可靠性、所有计算方法的合理性、加工装配精度以及所设计的零件的重要性来确定。各行各业都有一些经验的安全系数，目前均偏于保守。目前，流行的安全系数法是部分系数法，他将各个对安全系数有影响的因素分别用一个分系数如：S1、S2、……标示，这些系数的乘积即即为安全系数：S=S1?S2?S3。。。。在实际应用中，取大取小带有一定主观性，即一般取大值或中间值，考虑的因素越多，系数值越大。 名称 S 抗疲劳计算系数 1.5～3 抗变形计算系数 1.2～2 抗断裂计算系数 2～4 抗不稳定计算系数 3～5 工作重要性系数 1.0～1.3 计算误差系数 1.2～1.3 轧制工艺可靠性系数 1.05～1.1 锻造工艺可靠性系数 1.05～1.1 铸造工艺可靠性系数 1.15～1.2 使用磨损系数 1.15～1.25 锈蚀系数 1.15～1.2 钢丝绳结构系数 1.217 案例：凿井提升钩头的安全系数S怎样确定？
分度圆d 齿顶圆da 齿根圆df 齿侧凸缘dg 分度圆d 齿顶圆da 齿根圆df 齿侧凸缘dg 分度圆d 齿顶圆da 齿根圆df 齿侧凸缘dg 1353.06858.3845.14837.966.33572.9856.17547.779.60287.667.69257.51457.07362.5049.15342.171.34278.1361.18252.885.61093.873.70063.61561.08466.6153.16446.276.35583.2666.19558.091.62599.979.71569.81665.09870.7157.17850.381.37388.3871.21363.197.647106.185.73775.91769.11674.8061.19654.486.39593.5076.23568.2103.674112.291.76482.11873.13678.8865.21658.491.42098.6081.26073.3109.705118.397.79588.21977.15982.9669.23962.596.449103.7186.28978.4115.739124.4103.82994.32081.18487.0473.26466.6101.480108.8091.32083.5121.776130.6109.866100.42185.21191.1277.29170.7106.513113.9096.35388.6127.816136.7115.906106.62289.23995.1981.31974.7111.548118.99101.38893.7133.858142.8121.948112.72393.26899.2685.34878.8116.585124.07106.42598.8139.902148.9127.992118.82497.298103.3289.37882.9121.623129.16111.463103.9145.948155.0134.038124.925101.330107.3993.41086.9126.662134.24116.502108.9151.995161.1140.085131.026105.362111.4597.44291.0131.703139.31121.543114.0158.043167.2146.133137.127109.395115.51101.47595.1136.744144.39126.584119.1164.093173.3152.183143.128113.429119.57105.50999.1141.786149.47131.626124.2170.143179.4158.233149.229117.463123.63109.543103.2146.829154.54136.669129.2176.195185.4164.285155.330121.498127.69113.578107.2151.873159.61141.713134.3182.247191.5170.337161.431125.533131.75117.613111.3156.917164.68146.757139.4188.300197.6176.390167.532129.569135.80121.649115.4161.961169.75151.801144.5194.354203.7182.444173.633133.605139.86125.685119.4167.007174.82156.847149.5200.408209.8188.498179.734137.642143.91129.722123.5172.052179.89161.892154.6206.463215.9194.553185.735141.679147.97133.759127.5177.099184.96166.939159.7212.518221.9200.608191.836145.716152.02137.796131.6182.145190.02171.985164.7218.574228.0206.664197.937 149.754156.07141.834135.6187.192195.09177.032169.8 224.631234.1212.721204.0 12A p 19.05 d1 11.91 排距pt22.78 齿数8A p12.7 d1 7.92 排距pt 14.3810A p 15.875 d1 10.16 排距pt18.11
... .. 2010-2011学年第一学期《机械设计》单元测验四学号：姓名：成绩： 一、选择题（每小题1分，共38分） 1、在尺寸相同的情况下，（ B ）轴承能承受的轴向载荷最大。 A、深沟球轴承 B、角接触轴承 C、调心轴承 D、滚针轴承 2、滑动轴承材料应有良好的嵌藏性是指（ C ）。 A 摩擦系数小 B 顺应对中误差 C 容纳硬污粒以防磨粒磨损 D 易于跑合 3、下列各材料中，可作为滑动轴承衬使用的是（A ）。 A ZchSnSb8-4 B 38SiMnMo C GCr15 D HT200 4、设计动压向心滑动轴承时，若通过热平衡计算发现轴承温升过高，在下列改进设计的措施中有效的是（）。 A 增大轴承的宽径比B/d B 减少供油量 C 增大相对间隙 D 换用粘度较高的油 5、设计动压向心滑动轴承时，若宽径比B/d取得较大，则（ D ）。 A 轴承端泄量大，承载能力高，温升高 B 轴承端泄量大，承载能力高，温升低 C 轴承端泄量小，承载能力高，温升低 D 轴承端泄量小，承载能力高，温升高 6、一流体动压滑动轴承，若其它条件都不变，只增大转速n，其承载能力（ A ）。 A 增大 B 减小 C 不变 D 不会增大 7、向心滑动轴承的直径增大1倍，宽径比不变，载荷及转速不变，则轴承的压强pv变为原来的（ B ）倍。 A 2 B 1/2 C 1/4 D 4 8、三油楔可倾瓦向心滑动轴承与单油楔圆瓦向心轴承相比，其优点是（ B ）。 A 承载能力高 B 运转稳定 C 结构简单 D 耗油量小 9、径向滑动轴承的直径增大1倍，宽径比不变，载荷及转速不变，则轴承的压强pv变为原来的（ B ）倍。 A 2 B 1/2 C 1/4 D 4 10、流体动压润滑轴承达到液体摩擦的许用最小油膜厚度受到（ C ）限制。 A 轴瓦材料 B 润滑油粘度 C 加工表面粗糙度 D 轴承孔径 11、在下列各种设备中，（ D ）只宜采用滑动轴承。 A 中小型减速器齿轮轴 B 电动机转子 C 铁路机车车辆轴 D 大型水轮机主轴 12、在正常条件下，滚动轴承的主要失效形式是（ A ）。 A、工作表面疲劳点蚀 B、滚动体碎裂 C、滚道磨损 D、全不是 13、下列滚动轴承中（ A ）轴承的极限转速最高。 A、深沟轴承 B、角接触球轴承 C、推力球轴承 D、滚针轴承 14、（ C ）不能用来同时承受径向载荷和轴向载荷。 A 深沟球轴承 B 角接触球轴承 C 圆柱滚子轴承 D 调心球轴承 15、角接触轴承承受轴向载荷的能力，随接触角α的增大而（ A ）。 A 增大 B 减小 C 不变 D 不定 16、有a）7230C和b）7230AC两种滚动轴承，在相等的径向载荷作用下，它们的派生轴向力Sa和Sb相比较，应是（ C ）。 A Sa ＞Sb B Sa = Sb C Sa ＜Sb D 大小不能确定 17、若转轴在载荷作用下弯曲变形较大或轴承座孔不能保证良好的同轴度，宜选用类型代号为（ A ）
机械工程课后答案 第一章 1、什么是黑色金属什么是有色金属 答：铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料；黑色金属以外的所有金属及其合金称为有的金属。 2、碳钢，合金钢是怎样分类的 答：按化学成分分类；碳钢是指含碳量在%——%之间，并含有少量的硅、锰、硫、磷等杂质的铁碳合金。 3、铸铁材料是怎样分类的应用是怎样选择 答：铸铁根据石墨的形态进行分类，铸铁中石墨的形态有片状、团絮状、球状、蠕虫状四种，对应为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁。 4、陶瓷材料是怎样分类的 答：陶瓷材料分为传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三种。 5、常见的金属晶体结构有哪几种它们的原子排列和晶格常数各有什么特点α -Fe，γ-Fe，Al，Cu，Ni，Pb，Cr，V，Mg，Zn各属何种金属结构 答：体心晶格立方，晶格常数a=b=c，α-Fe，Cr，V。面心晶格立方，晶格常数a=b=c，γ-Fe，Ni，Al，Cu，Pb。密排六方晶格，Mg，Zn。 6、实际金属晶体中存在哪些缺陷它们对性能有什么影响 答：点缺陷、破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，从而引起性能变化，是金属的电阻率增加，强度、硬度升高，塑性、韧性下降。 线缺陷（位错）、少量位错时，金属的屈服强度很高，当含有一定量位错时，强度降低。当进行形变加工时，位错密度增加，屈服强度增高。 面缺陷（晶界、亚晶界）、晶界越多，晶粒越细，金属的塑性变形能力越大，塑性越好。 7、固溶体有哪些类型什么是固溶强化 答：间隙固溶体、置换固溶体。由于溶质元素原子的溶入，使晶格发生畸变，使之塑性变形抗力增大，因而较纯金属具有更高的强度、硬度，即固溶强化作用。 第二章
1、在什么条件下，布氏硬度实验比洛氏硬度实验好 答：布氏硬度实验主要用于硬度较低的退火钢、正火钢、调试刚、铸铁、有色金属及轴承合金等的原料和半成品的测量，不适合测定薄件以及成品。洛氏硬度实验可用于成品及薄件的实验。 2、σ的意义是什么能在拉伸图上画出来吗 答：表示对于没有明显屈服极限的塑性材料，可以将产生%塑性应变时的应变作为屈服指标，即为条件屈服极限。 3、什么是金属的疲劳金属疲劳断裂是怎样产生的疲劳破坏有哪些特点如何提高零件的疲劳强度 答：金属在反复交变的外力作用下强度要比在不变的外力作用下小得多，即金属疲劳； 疲劳断裂是指在交变载荷作用下，零件经过较长时间工作或多次应力循环后所发生的断裂现象； 疲劳断裂的特点：引起疲劳断裂的应力很低，常常低于静载下的屈服强度； 断裂时无明显的宏观塑性变形，无预兆而是突然的发生；疲劳断口能清楚的显示出裂纹的形成、扩展和最后断裂三个阶段； 提高疲劳强度：改善零件的结构形状，避免应力集中，降低零件表面粗糙度值以及采取各种表面强化处理如喷丸处理，表面淬火及化学热处理等。 4、韧性的含义是什么αk有何实际意义 答：材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力，称为材料的韧性；冲击韧度αk表示材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力，αk值的大小表示材料的韧性好坏。一般把αk值低的材料称为脆性材料，αk值高的材料称为韧性材料。 5、何谓低应力脆断金属为什么会发生低应力脆断低应力脆断的抗力指标是什么答：低应力脆断是在应力作用下，裂纹发生的扩展，当裂纹扩展到一定临界尺寸时，裂纹发生失稳扩展（即自动迅速扩展），造成构件的突然断裂；抗力指标为断裂韧性（P43） 6、一紧固螺栓使用后有塑性变形,试分析材料的那些性能指标没有达到要求 答：钢材的屈服强度未达到要求。 第三章 1、分析纯金属的冷却曲线中出现“平台”的原因 答：液态金属开始结晶时，由于结晶潜热的放出，补偿了冷却时散失的热量，
1．解释下列名词 点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体， 过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。 答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。 线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。如位错。 面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。如晶界和亚晶界。 亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称亚晶粒。 亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。 刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错”。 单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。 多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。 过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。 自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。 非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。 变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。 变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。 固溶强化：通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度，硬度升高的现象叫做固溶强化 原因：晶格畸变 过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？ 答：①冷却速度越大，则过冷度也越大。②随着冷却速度的增大，则晶体内形核率和长大速度都加快，加速结晶过程的进行，但当冷速达到一定值以后则结晶过程将减慢，因为这时原子的扩散能力减弱。③过冷度增大，ΔF大，结晶驱动力大，形核率和长大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N与G的比值，晶粒变细，但过冷度过大，对晶粒细化不利，结晶发生困难。 9.在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生产中如何应用变质处理？ 答：①采用的方法：变质处理，钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来控制晶粒大小。②变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数
习题一 1.按照连接类型不同，常用的不可拆卸联接类型分为__焊接__、__铆接__、__粘接 _和过 盈量大的配合。 2.联轴器根据_直径_、__转速_和_转矩__选择。 3.当动压润滑条件不具备，且边界膜遭破坏时，就会出现流体摩擦、边界摩擦和干摩擦同 时存在的现象，这种摩擦状态称为_混合摩擦_。 4.润滑油的最主要性能指标是_粘度__，而润滑脂的主要性能指标是__稠度___。 5.不随时间变化的应力称为_静应力__，随时间变化的应力称为_变应力_，具有周期性的 变应力称为_循环变应力_。 6.理论上为_点___接触或__线___接触的零件，在载荷作用下，接触处局部产生的应力称 为接触应力。 7.机械零件的设计准则主要有___强度_____准则、____刚度____准则、___寿命___准则、 ____振动稳定性___准则和___可靠性___准则。 8.常用的工程材料有以下主要类型：_金属材料_、__陶瓷材料__、__高分子材料_和_复合 材料_等。 9.由于向心轴承的基本额定动载荷是在__径向__载荷下通过试验得到的，因而称为径向基 本额定动载荷。 10.滚动轴承接触角越大，承受__轴向__载荷的能力也越大。 11.在滚动轴承部件的组合设计中，对于工作温度变化不大的短轴，宜采用_两端固定_的支 承方式。 12.滚动轴承基本代号左起第一位为__类型代号_，左起第二位为_宽度系列代号_，左起第 三位为_直径系列代号_，左起第四五位为_内径代号_。 13.有一滚动轴承部件，已知轴劲圆周速度v=3m/s，采用脂润滑，则宜选用_毛毡圈_密封； 若v=6m/s，采用油润滑，则宜选用_唇形圈_密封（提示：均为接触式密封）。 14.滚动轴承的额定寿命是指可靠性为__90%__的寿命。 15.径向滑动轴承的条件性计算主要是限制压强、__速度_和__pv值?___不超过许用值。 16.对非液体摩擦滑动轴承，为防止轴承过度磨损，应校核__P__，为防止轴承温升过高产 生胶合,应校核__PV___。 17.工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为___心轴____。 18.受弯矩作用的轴，力作用于轴的中点，当其跨度减小为原来跨度的1/2时，如果其他条 件不变，则轴的挠度为原来挠度的%。 19.工作时以传递转矩为主，不承受弯矩或弯矩很小的轴称为___传动轴___。 20.蜗杆传动的主要缺点是齿面间的__相对滑动速度__??很大，因此导致传动的______效率 ___??较低、温升较高。 21.在蜗杆传动中，蜗杆头数越少，则传动效率越___低___，自锁性越 __好_____。 22.对滑动速度vs≥4m/s的重要蜗杆传动，蜗杆的材料可选用___45____进行___淬火____ 处理；蜗轮的材料可选用___锡青铜___。 23.影响齿轮传动动载系数Kv大小的两个主要因素是____制造精度____和___圆周速度 ____。 24.斜齿圆柱齿轮传动其两传动轴的位置相互___平行___。直齿圆锥齿轮传动其两传动轴的 位置相互__垂直___。 25.直径较小的钢制齿轮，当齿根圆直径与轴径接近时，可以将齿轮和轴做成一体，称为__
《机械工程材料》 基础篇 一：填空 1. 绝大多数金属具有体心立方、面心立方、和密排立方三种类型，α－Fe是体心立方类型，其实际原子数为 2 。 2．晶体缺陷有点缺陷、线缺陷、和面缺陷。 3．固溶体按溶质原子在晶格位置分为置换固溶体、间隙固溶体。 4．铸造时常选用接近共晶成分（接近共晶成分、单相固溶体）的合金。5．金属的塑性变形对金属的组织与性能的影响晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性、晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化、织构现象的产生。6．金属磨损的方式有粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损。 7.金属铸件否（能、否）通过再结晶退火来细化晶粒。 8．疲劳断裂的特点有应力低于抗拉极限也会脆断、断口呈粗糙带和光滑带、塑性很好的材料也会脆断。 9．钢中含硫量过高的最大危害是造成热脆。 10．珠光体类型的组织有粗珠光体、索氏体、屈氏体。 11．正火和退火的主要区别是退火获得平衡组织；正火获得珠光体组织。 12. 淬火发生变形和开裂的原因是淬火后造成很大的热应力和组织应力。 13. 甲、乙两厂生产同一批零件，材料均选用45钢，甲厂采用正火，乙厂采用调质，都达到硬度要求。甲、乙两厂产品的组织各是铁素体＋珠光体、回火索氏体。 14．40Cr，GCr15，20CrMo，60Si2Mn中适合制造轴类零件的钢为 40Cr 。15．常见的普通热处理有退火、正火、淬火、回火。 16．用T12钢制造车刀，在切削加工前进行的预备热处理为正火、 球化退火。 17．量具钢加工工艺中，在切削加工之后淬火处理之前可能的热处理工序为调质（退火、调质、回火）。 18．耐磨钢的耐磨原理是加工硬化。 19．灰口铸铁铸件薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难采取的热处理措施为高温退火。 20、材料选择的三原则一般原则，工艺性原则，经济性原则。 21．纯铁的多晶型转变是α-Fe→γ-Fe→δ-Fe 。 22．面心立方晶胞中实际原子数为 4 。 23．在立方晶格中，如果晶面指数和晶向指数的数值相同时，那么该晶面与晶向间存在着晶面与晶向相互垂直关系。 24．过冷度与冷却速度的关系为冷却速度越大过冷度越大。 25．固溶体按溶质原子在晶格中位置可分为间隙固溶体、置换固溶体。26．金属单晶体滑移的特点是滑移只能在切应力下发生、滑移总是沿原子密度最大的晶面和晶向进行、滑移时必伴随着晶体向外力方向转动。 27．热加工对金属组织和性能的影响有消除金属铸态组织的缺陷、改变内部夹杂物的形态与分布。
浅谈机械设计材料选择 概要：机械设计在机械行业中具有重要作用，材料选择尤其应该受到重视，机械设计的材料选择与应用一定要从行业、社会、经济的可持续发展角度出发，一方面满足经济社会生产需要，另一方面要考虑材料的实用性、环保性、经济性，减少社会污染、能源消耗。只有对材料性能进行综合评估，才能满足机械行业长远发展。 在机械设计中，选择适当的材料但是对于整个机械行业来说起着重要作用。因此，机械设计一定要在材料的选择与应用方面加强重视，这对于我国未来经济发展产生重要影响。 一、机械设计材料选择的重要性 全球经济一体化快速发展，城市建设不断加快，对于机械方面的要求就越来越高，在我国的国民经济发展中，机械行业所占比重也在相应提高。但是，机械行业存在的原材料消耗问题、污染环境问题、不安全问题等阻碍着整个行业的发展，对我国发展持续性经济产生不利影响，因此，机械设计在材料选择与应用方面要不断进步和改革，从科学的角度出发，提升材料选择的实用性、经济性和科学性。相关学者提出，机械设计在材料选择的时候首先应该考虑的是合理性，在进行机械设计的时候，应该充分做好整机械的结构设计、功能设计，让每一项机械原材料得到最有效的利用。 二、机械设计在材料选择与应用方面应该重视的问题 （一）立足科学发展观 机械设计在材料的选择与应用方面首先应该立足科学发展观。机械设计一方面要让机械设备发挥最大使用功效，另一方面还要节约材料和能源，让资源得到合理配置。只有科学地选择材料和应用材料才能使机械材料与环境、社会、经济协和发展，从而创造一个可持续发展的社会。 （二）注重环保性与节能性 机械设计在选择材料的时候一定要考虑材料是否环保、是否节能。虽然我国经济发展速度很快，但是其中存在的问题却非常突出，例如资源消耗，能源浪费，环境污染，不可再生资源枯竭等等，这一系列负面影响对我国经济长久发展极为
中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案 机械工程材料 一、判断题： 1.奥氏体与渗碳体均为面心立方晶格。 [ ] 2.Ｆ与Ｐ是亚共析钢中室温时的主要组成相。 [ ] 3.金属的加工硬化是指金属在塑性变形后强度.硬度提高，塑性.韧性下降的现象。 [ ] 4.钢淬火时的冷却速度越快，马氏体的硬度越高。 [ ] 5.合金中，一个晶粒内的成分不均匀现象称枝晶偏析。 [ ] 6.一种合金的室温组织为α+βⅡ+（α+β），它由三相组成。 [ ] 7.当把亚共析钢加热到Ac1和Ac3之间的温度时，将获得由铁素体和奥氏体构成的两相组织， 在平衡条件下，其中奥氏体的碳含量总是大于钢的碳含量。 [ ] 8.在铁碳合金平衡结晶过程中只有成分为%C的铁碳合金才能发生共晶反应。 [ ] 钢比T12钢的碳含量要高。 [ ] 10.再结晶能够消除加工硬化效果，是一种软化过程。 [ ] 11.过共析钢中，网状渗碳体的存在使钢的硬度和塑性均上升。 [ ] 12.正火是将钢件加热至完全奥氏体化后空冷的热处理工艺。 [ ]是合金调质结构钢。 [ ] 14.回火索氏体的性能明显优于奥氏体等温冷却直接所得到的片层状索氏体的性能。 [ ] 10A和60 号钢均属于高碳钢。 [ ] 16.晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。 [ ] 17.位错是实际金属晶体的一种面缺陷。 [ ] 18.体心立方晶格的致密度为 74%。 [ ] 19.塑性变形指的是外载荷撤销后变形不能恢复的变形。 [ ] 20.当过冷度较大时，纯金属晶体主要以平面状方式长大。 [ ] 21.室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越好。 [ ] 22.一般来说，钢的强度高于铸铁的强度。 [ ]的淬透性比65 号钢的淬透性差。 [ ] 24.从C曲线中分析可知，共析钢的过冷奥氏体在A1-550℃的范围内发生贝氏体转变。 [ ] 25.共析反应就是在某一温度时，从一种固相中同时结晶析出两种不同的固相。 [ ] 26.包晶偏析可以通过回火的热处理方法消除。 [ ] 27.所谓本质细晶粒钢就是一种在任何加热条件下晶粒均不发生粗化的钢。 [ ] 28.一个合金的室温组织为α+βⅡ+（α+β），它由两相组成。 [ ] 29.过冷奥氏体转变为马氏体是一种扩散型转变。 [ ]钢比T12 钢的碳含量要高。 [ ] 31.标识为100HBS的材料硬度大于标识为60HRC的材料硬度。 [ ] 32.马氏体是碳在α-Fe 中的过饱和固溶体，当奥氏体向马氏体转变时，体积要收缩。 [ ] 33.再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。 [ ] 34.当亚共析成分的奥氏体在冷却发生珠光体转变时，温度越低，其转变产物组织越粗。 [ ] 35.贝氏体是过冷奥氏体中温转变产物，在转变过程中，碳原子能进行扩散，而铁原子不能 进行扩散。 [ ] 36.不论碳含量高低，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。 [ ] 37.高合金钢既具有良好的淬透性，也具有良好的淬硬性。 [ ] 38.经退火后再高温回火的钢，能得到回火马氏体组织，具有良好的综合机械性能。 [ ] 39.由于球墨铸铁中的石墨为球形，因而铸铁的强度、塑性和韧性接近于钢。 [ ] 40.因为单晶体是各向异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也是不相同的。 的淬透性比40号钢的淬透性差。 [ ] 42.变形铝合金的塑性优于铸造铝合金。 [ ] 43.正火是将钢件加热至完全奥氏体化后水冷的热处理工艺。 [ ]
名称 牌号（日标）使用范围备注 45号钢45#（S45C）机架钢板，支撑板，普通连接零 件，轴杆零件，仿形件 调质硬度在（洛氏硬度） HRC20-30之间，电镀Cr，发 黑 铬12Cr12Mo1V2 （SKD11） 热处理后用于冲压模，高强度零 件，耐磨零件，冲切刀 硬化处理HRC35-62，电镀Cr P203Cr2Mo 适用于大中型精密模具，易加 工，材质匀称度高，适合抛光模 具 购买来就具备硬度HRC30-36 NAK80（NAK80）模具钢，适合做高效落料模，冲 载模及压印模， 各种切刀 购买来就具备硬度HRC37-43 ASP60ASP60超级高合金高速钢，刀具、切断 车刀、成形刀、冷作工具 良好的热处理尺寸稳定，红 硬性高，硬化处理HRC64-68 锋钢/风钢W6Mo5Cr4V2 （SKH51） 宜于制造强力切割用，耐磨，耐 冲击各种工具刀，高级冲模，螺 丝模 硬化处理HRC60-64 ，高温下 也可具备硬度 名称 牌号（日标）使用范围备注 冷轧钢板Q195钣金折弯件，镀锌板，外罩，壳 体，防护板，喷漆支架 0.5-6mm内选用 镀锌钢板镀锌钢板用于防生锈，强度要求不高，底 板，盖板，防护板，电气安装板 表面电镀有锌层，耐蚀性、 涂漆性、装饰性 不锈钢 0Cr18Ni9 (SUS304） 防锈零件，水箱，料盒，落料滑 槽，外观件 不需要电镀，快速加工使用 零件 ，比喷漆钢板更效率 不锈铁4Cr17(SUS430)紧急代替电镀件，可热处理，有 一定的防锈性能，连接件 HRC35-55，电镀Cr 软光轴45#或40cr 支撑柱，机构连接件，连杆，手 柄杆，轴承连杆 表面有硬铬，亮白，易加 工，轴外径公差g6 硬光轴GCR15直线轴承用轴杆，高耐磨高硬 度，尺寸精度要求高的零件，可 作定位销 HRC602硬化层深度：0.8- 3mm，轴外径公差g6
名词解释： 1. 晶格-------为了研究方便，将构成晶体的原子抽象为平衡中心位置的纯粹几何点，称为结点或阵点。用一些假想的空间直线将这些点连接起来，构成一个三维的空间格架，称为空间点阵，简称为晶格或点阵。 2．晶胞------反映晶格特征的最小几何单元来分析晶体中原子排列的规律，这个最小的几何单元称为晶胞。 3．各向异性-------晶体中，由于各晶面和各晶向上的原子排列的密度不同，因而同一晶体的不同晶向和晶面上的各种性能不同，这种现象称为各向异性。 4．晶界-------多晶体中每个外形不规则的小晶体称为晶粒，晶粒之间的交界面就是晶界。 5. 合金-------通过熔炼，烧结或其它方法，将一种金属元素同一种或几种其它元素结合在一起所形成的具有金属特性的新物质，称为合金。 6. 固溶强化-------在合金中，随溶质原子的加入发生晶格畸变，形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象。 7. 组织-------用肉眼或借助不同放大倍数的显微镜所观察到的金属内部的情景，即各相晶粒的形态、数量、大小和分布的组合。 8. 刃型位错-------位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错” 9. 变质处理-------在液体金属中加入孕育剂或变质剂，以细化晶粒和改善组织的处理方法。 10．枝晶偏析-------实际生产中，合金冷却速度快，原子扩散不充分，使得先结晶出来的固溶体合金含高熔点组元较多，后结晶含低熔点组元较多，这种在晶粒内化学成分不均匀的现象称为枝晶偏析。 11．同素异构转变-------由于条件（温度或压力）变化引起金属晶体结构的转变，称同素异构转变。 12. 共晶反应-------指一定成分的液体合金，在一定温度下，同时结晶出成分和晶格均不相同的两种晶体的反应。 13. 共析反应-------由特定成分的单相固态合金，在恒定的温度下，分解成两个新的，具有一定晶体结构的固相的反应。 14. 加工硬化-------金属塑性变形时，随变形度的增加，强度和硬度升高，塑性和韧性下降的现象。 15．热加工-------将金属加热到再结晶温度以上一定温度进行压力加工。 16．本质晶粒度-------根据标准试验方法，在930±10℃保温足够时间（3-8小时）后测定的钢中晶粒的大小。 17．调质处理-------淬火加高温回火。 18. 马氏体-------碳原子在α-Fe中的过饱和固溶体。 19. 淬透性-------一种热处理工艺性能，表示材料在淬火时获得淬硬层深度的能力。 20. 淬硬性-------钢在淬火后获得马氏体的最高硬度。 21. 红硬性------指钢在高温条件下仍能保持高的硬度和切削能力的性能。 22．水韧处理-------将碳钢在950℃加热快冷后在400℃回火处理。 23．时效------- 为使二次淬火层的组织稳定，在110~150℃经过6~36小时的人工时效处理，以使组织稳定。 24．石墨化-------将渗碳体加热到一定温度保温后缓慢冷却得到石墨的热处理工艺。
练习题 绪论，机械零件强度 1．机械设计课程研究的对象只限于______（3）______。 （1）专用零件和部件 （2）在高速、高压、环境温度过高或过低等特殊条件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件 （3）在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件 （4）标准化的零件和部件 2．根据长期总结出来的设计理论和实验数据所进行的设计，称为（2）设计 （1）经验 （2）理论 （3）模型实验 3．下列四种叙述中_______（4）____是正确的。 （1）变应力只能由变载荷产生 （2）静载荷不能产生变应力 （3）变应力是由静载荷产生的 （4）变应力可能由变载荷产生的，也可能由静载荷产生 5．进行材料的疲劳强度计算时，极限应力应为取其_（2）_____。 （1）屈服极限 （2）疲劳极限 （3）强度极限 （4）弹性极限 6．零件的计算安全系数为____1_______之比。 （1）零件的极限应力与许用应力 （2）零件的极限应力与零件的工作应力（3）零件的工作应力与许用应力（4）零件的工作应力与零件的极限应力 8． 材料在有限寿命时的疲劳极限σrN=（1） 。 （1）σ2）σ3）σ（4）σ10．____（2）_____＝0的应力为对称循环变应力。 （1）a σ（2） m σ（3） max σ（4） min σ 11. 影响零件疲劳强度的综合影响系数K σ或K τ与_____（3）_______等因素有关。 （1）零件的应力集中、加工方法、过载 （2）零件的应力循环特性、应力集中、加载状态 （3）零件的表面状态、绝对尺寸、应力集中 （4）零件的材料、热处理方法、绝对尺寸。 连接 1.在常用的螺纹中，传动效率最高的螺纹是____（4）____。 （1）三角形螺纹 （2）梯形螺纹 （3）锯齿形螺纹 （4）矩形螺纹 2. 在常用的连接螺纹中，自锁性能最好的螺纹是___（1）_______。 （1）三角形螺纹 （2）梯形螺纹 （3）锯齿形螺纹 （4）矩形螺纹 3.______（4）_____螺纹最适合联接螺纹。 (1）矩形 （2）锯齿形 （3）.梯形 （4）普通 4 当两个被连接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用___（3）_______。 （1）螺栓连接 （2）螺钉连接 （3）双头螺柱连接 （4）紧定螺钉连接 5.紧连接中，被连接件结合面间不用垫片或采用硬垫片的目的是为了增大（2）。 （1）螺栓的刚度 （2） 被连接件刚度 （3）螺栓的相对刚度 6. 有一气缸盖螺栓连接，若气缸内气体压力在0～2MPa 之间循环变化，则螺栓受___（3）_______作用。 （1）对称循环变应力 （2）脉动循环变应力 （3）非对称循环变应力 7.被联接件受横向载荷作用时，若采用一组普通螺栓联接，则载荷靠___（1）_______来传递。 （1）接合面之间的摩擦力 （2）螺栓的剪切和挤压 （3）螺栓的剪切和被联接件的挤压 8.承受横向工作载荷的普通螺栓连接，靠____（1）______承受载荷。