金属材料的性能特点

《金属材料的性能特点》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第七节金属材料的组织一、组织和组织组成物的概念组织由数量、形态、大小和分布方式不同的各种相组成。金属材料的组织可以由单相组成，也可以由多相组成。在金相显微镜下观察，可以看到金属材料内部的微观形貌。这种微观形貌称做显微组织(简称组织)。合金中具有确定本质、一定形成机制的特殊形态的组部分，称做组织组成物。组织组成物可以是单相，也可以是两相混和物。二、影响组织的因素组织取决于化学成分和工艺过程。1.化学成分不同碳质量分数的铁碳合金在平衡结晶后的室温组织不一样。●图(a)为纯铁的组织，叫铁素体。●图(c)是碳质量分数为0.77%的铁碳合金的组织,叫珠光体。(a)0.01%C(b)0.45%

2、C(c)0.77%C(d)1.2%C铁碳合金的室温平衡组织2.工艺金属材料的化学成分一定时,工艺过程是组织最重要的影响因素。●纯铁经冷拔后,等轴形状的铁素体晶粒变成拉长了的铁素体晶粒。变形前变形后片状珠光体球状珠光体●碳质量分数为0.77%的铁碳合金室温平衡组织为片状珠光体。球化退火后组织为球状珠光体。三、组织与性能的关系材料的性能与组织密切相关。●三种不同组织的灰口铸铁(a)组织为铁素体和片状石墨，σb为150MPa(b)组织为铁素体和团絮状石墨，σb为350MPa(c)组织为铁素体和球状石墨，σb为420MPa冲击韧度最高的是(c),其次为(b),最低的是(a)灰口铸铁的组织（

3、a）（b）（c）●纯铁冷拔前抗拉强度为180MPa。冷拔后（变形度为80%）抗拉强度为500MPa。●碳质量分数为0.77%的铁碳合金室温平衡组织中片状Fe3C相,切削加工时,刀具磨损很厉害。球化退火后,Fe3C相变为分散的颗粒状,切削时对刀具的磨损较小。提示金属的组织结构由材料的成分、工艺所决定。金属材料的性能由金属内部的组织结构所决定。不同组织结构的材料具有不同的性能。第八节 金属材料的性能特点金属材料的性能：工艺性能使用性能工艺性能制造工艺过程中材料适应加工的性能。铸造性能、锻压性能、焊接性能、切削加工性能、热处理性能使用性能材料在使用条件下表现出来的性能。力学性能、物理性能

4、、化学性能一、铸造性能金属材料铸造成形获得优良铸件的能力。铸造1、流动性熔融金属的流动能力。完整、尺寸精确、轮廓清晰的铸件。2、收缩性铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减少的现象。铸件收缩不仅影响尺寸，还会使铸件产生缩孔、疏松、内应力、变形和开裂等缺陷。铸造用金属材料的收缩率越小越好。3、偏析金属凝固后，铸锭或铸件化学成分和组织的不均匀现象。偏析大使铸件各部分的力学性能有很大的差异，降低铸件的质量。8.1金属材料的工艺性能二、锻造性能锻造性金属材料用锻压加工方法成形的适应能力。锻造冷冲金属材料的塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。三、焊接性能焊接性金属材料对焊接加工的适应

5、性。获得优质焊接接头的难易程度。电弧焊气焊钢材的碳含量是焊接性好坏的主要因素。低碳钢和碳的质量分数低于0.18%的合金钢焊接性能较好。碳含量和合金元素含量越高,焊接性能越差。四、切削加工性能用切削后的表面粗糙度和刀具寿命来表示。金属材料具有适当的硬度(170HBS～230HBS)和足够的脆性时切削性良好。改变钢的化学成分(加少量铅、磷)和进行适当的热处理(低碳钢正火，高碳钢球化退火)可提高钢的切削加工性能。铜有良好的切削加工性能。切削加工五、热处理工艺性能钢的热处理工艺性能主要考虑其淬透性,即钢接受淬火的能力。含Mn、Cr、Ni等合金元素的合金钢淬透性比较好,碳钢的淬透性较差。铝合

6、金的热处理要求较严。铜合金只有几种可以用热处理强化。8.2金属材料的力学性能金属材料的机械性能，即是指金属材料在外力（载荷）作用时表现出来的性能。强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度载荷的形式一、强度金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力。材料的强度用拉伸试验测定。(a)原始试样 （b)拉伸后试样圆形拉伸试样拉伸试验拉伸曲线1.弹性极限σe材料保持弹性变形,不产生永久变形的最大应力。2.屈服极限（屈服强度）σs金属开始发生明显塑性变形的抗力。条件屈服极限σ0.2铸铁等材料没有明显的屈服现象,用产生0.2%残余应变时的应力值表示。3.强度极限(抗拉强度σb)金属受拉时所能承受的最大应力。金属材

7、料的强度与其化学成分和工艺过程,尤其是热处理工艺有密切关系。纯金属的抗拉强度较低,合金的抗拉强度较高。铜为60MPa、铜合金的达600MPa～700MPa。铝为40MPa。铝合金的一般为400MPa～600MPa。退火状态的三种铁碳合金：碳质量分数0.2%,抗拉强度为350MPa碳质量分数0.4%,抗拉强度为500MPa碳质量分数0.6%,抗拉强度为700MPa碳质量分数为0.4%的铁碳合金：退火：抗拉强度为500MPa。淬火和高温回火：抗拉强度700MPa～800M