1.1 property of materials 材料的性质。
工程师必须知道在设备构造中使用的材料的性质。
当机器的一部分被要求传递力时，它抵抗称为应力的内部力的变形。有三种简单的压力类型：
i）拉伸应力，其中力趋向于拉伸它们作用于其上的身体，例如，支撑重量的绳索。
ii）压缩应力由倾向于缩短或压缩主体的力产生，例如，支撑屋顶的柱。
iii）剪切应力由趋向于使身体的一部分在相邻部分上滑动的力建立，例如将拖拉机连接到工具牵引杆的销。
除了上述三种简单类型的应力之外，机器的一些部件可能经受弯曲和其它复杂应力，所述复杂应力可以由更简单应力的组合构成。例如，割草机或内燃机的连杆作用在引起非常复杂应力的力上。
the strength of materials 材料强度。
材料在抵抗力的能力方面差别很大。 各种材料的容量可以通过使用测试机的实验来测试，其中可以施加已知的力。 材料可以承受的每单位横截面的最大力被称为材料的极限强度。
例如，如果横截面积为100mm 2的钢杆需要80kn的拉力来断裂，则材料的极限抗拉强度为。
80 × 103) =800 n/mm2
elastic strength and yield point 弹性强度和屈服极限。
当物体受到趋于改变其形状的力时，物体中产生的变形（应变）在一定限度内与施加的力成正比（胡克定律）。例如，如果钢试件在试验机中承受拉伸应力，则产生的伸长率首先与施加的力成正比；但是如果负载逐渐增加，则目前达到称为屈服点的点，其中胡克定律不再适用，并且延伸不再与负载成比例，而是以更快的速率增加。到目前为止，在移除负载时，试样将凭借其弹性性质而恢复到其原始长度。
如果承载超过屈服点（或弹性极限），杆就会永久延伸，并被称为“过应变”。
材料的弹性强度定义为在弹性极限处每单位横截面积的载荷。在实践中，机器的任何构件上允许的最大应力应当远低于对应于弹性极限的最大应力，使得构件总是表现得好像是完全弹性的。任何构件的安全系数由断裂载荷/工作载荷的比值给出。
机器设计所需的安全系数的大小取决于许多因素，包括材料的可靠性和可能经历的负载和冲击的性质。必须对诸如铸铁和木材等材料或在负载突然施加或可变的情况下使用高安全系数。
hardness （硬度）
硬度是一种重要的性能，它可以给出材料对磨损，切割或压痕的阻力的一些指示。 它也与材料的极限和弹性强度有一些联系。 硬度试验可以用许多类型的装置进行，结果作为用于特定试验的材料的硬度值给出。
例如，当将标准压力施加到位于材料的平坦表面上的标准钢球时，通过测量材料中产生的压痕的尺寸来获得布氏硬度值。 硬度值通常给出材料对磨损的抵抗性的良好指示，但是具有高硬度值的材料不幸地不总是显着耐磨损。
1.2 types of materials （材料的类型）
制造拖拉机，农具和设备的材料可分为两大类，即金属和非金属。
金属金属可以以各种方式使用。
作为纯金属。
2.作为含有非金属的物质，其中碳是最常见的。
3.作为含有两种或多种金属的物质； 这些称为合金。
当金属不含铁时，当它们主要由铁和非铁组成时，它们被称为亚铁。
the ferrous metals （黑色金属）
黑色金属包括铸铁，可锻铁，锻铁和所有等级的钢。 它们构成了农业机械中使用的最重要的材料组。 所有黑色金属生产的起点是当铁矿石在高炉中熔炼时生产的生铁。
cast iron （铸铁）
铸铁广泛用于许多农业机械的构造中，这是由于其廉价并且易于铸造成复杂形状。在铸件的生产中，生铁在焦炭和可变量的废铁和其他材料的情况下在称为冲天炉的特殊炉中加热。鼓风通过圆顶，铁熔化并向下流到炉的底部，在那里以熔融状态抽出。
然后将其运入具有所需形状的模具中，这些模具以前通过使用适当的图案在特殊型砂中形成。所生产的铸件的质量取决于所使用的生铁的等级，以及包含在熔体中的废铁和其它材料的量和质量。平均来说，铸铁含有3％至3.
5％的碳，1％至3.5％的硅和不同量的磷，硫和锰。铸件的性能变化很大，但是一般来说，铸铁是颗粒状的，脆性的，并且如果建立大的应力，则易于突然断裂。
然而，它具有足够用于许多目的的抗拉强度，并且具有很大的抗压缩性。
铸铁的性能受到铸件冷却发生的速率以及熔体的化学组成的影响。当加热到690℃以上时，铁与碳结合，产生碳化铁fe24c。在冷却时，碳化铁**成以下两种或更多种：
珠光体，fe3c在铁中的共析体。珠光体的存在赋予铸件韧性。
渗碳体（fe3c），这使得铸件硬但脆。
铁素体（纯铁），在铸件中产生软点。
石墨（纯碳）大量导致低的拉伸强度，但是高的抗压缩性。
存在上述四种组分的比例主要取决于熔体中硅和锰的比例。如果存在高比例的硅，则其与碳结合并防止铁这样做，结果仅形成少量的珠光体和渗碳体。锰倾向于中和硅的影响，高比例的锰倾向于产生高比例的组合碳。
在缺乏大量锰的情况下，硫由于形成硫化亚铁而使铸件非常脆。
由于存在一些自由石墨，正常类型的铸件在断裂时是灰色的。这种铸件相当软且容易加工。当碳主要以组合形式存在时，断裂是白色的，铸件是硬的和脆的。
将诸如铝，镍，铬，钼等的金属添加到铸件中，随后进行热处理，可以产生高的硬度和强度。
在高炉冶炼。
chilled cast iron （冷硬铸铁）
如果铸铁冷却得非常快，则大部分碳保持在结合状态，并且所产生的铸件是白色的；硬脆。通常希望生产具有非常硬的一个或多个面的铸件，以便这些部件可以更好地抵抗磨损，而铸件的体积为灰口铁，用于韧性。这可以通过使用铁冷却而不是在需要硬度的模具的这些面上的型砂来实现。
当熔融金属与冷却剂接触时，其迅速冷却；铸件的这一部分变成白色和玻璃硬的，但是通过更坚韧的灰色内部或背衬防止容易地破碎。如果要产生均匀深度的冷却，则必须小心控制熔体的化学组成。冷却的过程在犁股份的制造中是特别重要的。
malleable iron （可锻铸铁）
普通灰铸铁对冲击的抵抗力小。在铸件需要具有锻件的一些强度和韧性的情况下，灰口铸铁是不合适的，但可以使用可锻铸铁。它是通过退火或脱碳白铸铁。
该工艺的第一步是生产硬质白色铸件。然后通过黑心或白心（reaumur）过程的两个主要过程之一将它们制成可延展的。在黑心法中，铸件填充在烧焦的粘土，骨灰或砂中，并在退火炉中加热3至4周。
原始铸件的渗碳体由此分解成铁素体和自由无定形碳。在白心法中，铸件包装在铁矿石中并加热约10天；这是一种氧化过程，铸件的碳被矿石中的氧化铁氧化。在用于生产韧性铸件的两种方法中，最终效果是韧性，延展性并且适合于需要承受冲击的机器部件的铸件。
这种铸件用于农业机械中用于各种联接件和紧固件，其中必须承受锤击，弯曲或拉伸应力。当韧性铸件失效时，可能是由于原始铸件中的不牢固或不完全退火。
wrought iron （熟铁）
锻铁由生铁或铸铁通过在回火炉或搅拌炉中移除碳和硅制造。炉子的炉膛衬有铁矿石，并且随着加热进行，碳被氧化掉，硅产生熔融炉渣，其可以从生产的锻铁球挤出。在多次挤压，锤击，轧制，焊接和再加热之后，获得锻铁棒。
金属是纤维，韧性和显着可塑性。它可以弯曲，剪切，冲孔，在锤下工作，热时焊接在1600℉（871℃）。它从来不会熔化。
它用于需要容易焊接的地方，如在链条中，以及在需要相当大的强度和形状简单的情况下。它已经在很大程度上被低碳钢所取代，这是较便宜的。
steels（钢）
钢是通过从生铁中除去大部分碳和尽可能多的硅，磷和硫而生产的。使用两个主要过程，平炉练钢法和开膛炉过程。炉内衬有石灰，熔体中的磷与石灰结合并产生碱性炉渣，一种有价值的副产物，广泛用作肥料。
钢可分为几个主要类别：铸钢，低碳钢，高碳钢和特种钢。
cast steel （铸钢）
铸钢含有约0.25％的碳。它比铸铁坚硬和坚固，并且是韧性的。
在铸钢生产中需要非常小心，因为熔融铸钢不像铸铁那样流动，并且由于气泡而倾向于形成蜂窝结构。铸件在压力下制造，然后退火。它们优先使用铸铁，其中需要大的强度，并且形式仅是中等复杂的。
mild steel （软钢）
对于梁，杆等，通常使用低碳钢（0.1至0.5％的碳），其中形状相当简单。
它可以弯曲，剪切和锻造，并且可以由高碳钢或特殊工具钢加工。其断裂拉伸应力为约450n / mm 2。
high-carbon and special steels （高碳和特殊钢）
含有高比例碳的钢可通过热处理硬化。非常硬的钢需要用于切割其它钢或抵抗连续磨损的目的。在用于高速切削工具的钢中，碳的百分比可能减少，并且在制造中添加的各种其它金属：
例如，添加锰或铬产生可用于切削工具的钢或高级球轴承和钨帮助切削工具在变得非常热时保持锋利。镍钢具有弹性和韧性。一些特殊钢的弹性强度非常高。
the heat treatment of steels （热处理）
钢的性质可以通过称为热处理的加热和冷却过程来改变。例如，如果含有足够比例的碳的钢被加热到800℃（红色），并在水，盐水或油中淬火，则钢通过该过程硬化。任何碳含量大于0.
5％的钢都可以通过这种处理而硬化，碳含量高达约1.2％，效果就越大。但是在硬化之后，材料通常非常脆，并且如果需要抗冲击，它必须被回火。
回火包括加热至约500℃（蓝色）并从该温度淬火。该材料在回火过程中损失其大部分脆性和一些其硬度。对于给定的钢，淬火越快，材料变得越硬（和更脆）。
油比盐水具有更慢的淬灭效果，盐水比水慢。
农机零件的硬化和回火已经成为其制造中的重要过程。为了产生必要的耐磨性或抗弯曲性，在小心控制的条件下对钢犁胸部和股，耕耘机刀尖进行适当的热处理。
annealing （退火）
在钢锻件或铸件的制造中，可通过实际锻造工艺或通过不均匀的冷却收缩来建立巨大的内应力。这些力在钢或可锻铸件中可能是如此之大，如果铸件在退火之前允许冷却，则它们可能在冷却中飞行（破碎）。退火包括将制品加热至约900℃半小时，然后转出炉子并使炉子逐渐冷却。
如果还需要的话，在硬化之前进行的该过程有效地处理材料中的内应力。
case hardening （淬火）
锻铁和低碳钢相对较软，并且不能通过普通热处理明显硬化。然而，它们可以通过称为表面硬化的过程被赋予硬表面。通过该方法，可以生产在表面上抗冲击和非常硬的制品。
将待硬化的物体装入具有碳质材料的铁盒中，例如动物木炭或3份木炭和1份粉末状骨料的混合物，并且根据以下条件加热至约900℃持续5至10小时：需要硬壳的深度。碳与材料的铁结合，产生硬质渗碳体fe 3 c.
当它们冷却时，将物品从箱中取出，然后单独再加热至约800℃，并在冷水中淬火以硬化箱子。
非常薄的硬壳可以通过将其浸入熔融的***中而施加到小制品上。由于***的高度有毒的性质，该方法当然是在非熟练的手中是危险的。
non-ferrous metals （有色金属）
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