金属工艺学第二章铸造

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1、金属工艺学9/5/20211绪论什么叫金属工艺学？是一门研究有关制造金属零件工艺方法的综合性技术基础课。它主要研究：（1）各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系；（2）金属机件的加工工艺过程和结构工艺性；（3）常用金属材料性能对加工工艺的影响等。金属工艺学中涉及到的知识点在机械制造工程中的地位。9/5/20212课程的性质、任务和要求性质：研究常用工程材料及其成形方法的综合性课程体现理论教学与实践环节密切结合的技术基础课程任务和要求：了解产品的制造过程掌握常用工程材料的种类与性能，能初步选用掌握材料成形的基本原理和工艺特点，能初步运用9/5/20213第一

2、篇金属材料的基础知识9/5/20214第一节金属材料的力学性能力学性能是指金属材料在受外力作用时所反映出来的固有性能。金属材料的力学性能主要有：强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。力学性能指标，是选择、使用金属材料的重要依据。9/5/20215一、强度与塑性强度:材料抵抗由外力载荷所引起的应变或断裂的能力。塑性:材料在外力作用下产生不可逆永久变形而不破坏的能力。拉伸试验标准试件9/5/20216低碳钢拉伸曲线铸铁拉伸曲线F——Δl：载荷伸长量拉伸曲线σ——ε：应力应变曲线9/5/20217σ=F/Aoε=△L/L0分别以σ和ε为纵坐标和横坐标，绘出应力-应变曲线。应力-

3、应变曲线的形状与拉伸曲线完全相似，只是坐标与数值不同。oe——弹性变形阶段；es——屈服阶段；sb——强化阶段；bk——缩颈阶段s-屈服点b-开始发生缩颈现象退火低碳钢力-伸长曲线9/5/20218屈服极限S强化阶段弹性极限P屈服阶段强度极限B颈缩阶段弹性阶段9/5/20219强度指标1.屈服点在拉伸试验过程中，外力不增加(保持恒定)，但试样仍然能继续伸长(变形)，这种现象称屈服。S点称屈服点，S点对应的应力称屈服点应力。用符号σs表示。屈服点应力σs可按下式计算：σs=Fs/A0(MPa)式中：Fs—试样屈服时的载荷，N；A0—试样原始横截面积，mm2。9/5/

4、2021102．抗拉强度抗拉强度是指试样拉断前承受的最大应力值，用符号σb表示，单位为Mpa，即σb=Fb/A0(Mpa)式中：Fb—试样承受的最大载荷，N；A0—试样原始横截面积，mm2。9/5/202111屈服点应力（屈服强度）和抗拉强度在设计机械和选择、评定金属材料时有重要意义。机械零件多以σs作为强度设计的依据。对于脆性材料，在强度计算时，则以σb为依据。9/5/202112塑性指标(1)伸长率δδ=（L1-L0）/L0×100%式中：L0—试样原标距的长度（mm）L1—试样拉断后的标距长度（mm）9/5/202113(2)断面收缩率φ断面收缩率是指试样拉断

5、后断面处横截面积的相对收缩值。φ=（A0-A1）/A0×100%式中：A0—试样的原始截面积（mm2）A1—试样断面处的最小截面积（mm2）δ和φ愈大，则塑性愈好。良好的塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件。9/5/202114二、硬度固体材料抵抗塑性变形、压入或压痕的能力。硬度是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标。它直接影响到材料的耐磨性及切削加工性。硬度测定方法有压入法、划痕法、回弹高度法等。金属材料的硬度可用专门仪器来测试，常用的有布氏硬度机、洛氏硬度机等。9/5/202115布氏硬度布氏硬度试验原理图式中：F—试验力，N；D—压头的直径,mmHBS表示用淬火钢球作

6、为压头测出的硬度值。HBW表示用硬质合金球作为压头测出的硬度值。单位面积所受的力值即为硬度9/5/202116洛氏硬度洛氏硬度试验原理图试验时，先加初试验力，然后加主试验力，压入试样表面之后，去除主试验力，在保留初试验力的情况下，根据试样残余压痕深度增量来衡量试样的硬度大小。9/5/202117布氏硬度与洛氏硬度的特点比较布氏硬度的特点：布氏硬度因压痕面积较大，HB值的代表性较全面，而且实验数据的重复性也好，但由于淬火钢球本身的变形问题，不能试验太硬的材料，一般在HB450以上的就不能使用。由于压痕较大，成品检验也有困难。通常用于测定铸铁、有色金属、低合金结构钢等材料的硬度

7、。9/5/202118洛氏硬度的特点：洛氏硬度HR可以用于硬度很高的材料，而且压痕很小，几乎不损伤工件表面，故在钢件热处理质量检查中应用最多。但洛氏硬度由于压痕较小，硬度代表性就差些，如果材料中有偏析或组织不均的情况，则所测硬度值的重复性也差。9/5/202119三、冲击韧度（ak）有些机件在工作时要受到高速作用的载荷冲击，如锻压机的锤杆、冲床的冲头、汽车变速齿轮、飞机的起落架等。瞬时冲击引起的应力和应变要比静载荷引起的应力和应变大得多，因此在选择制造该类机件的材料时，必须考虑材料的抗冲击能力，即冲击韧度。9/5/