【精品】材料基础知识

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1、第一部分材料基础知识一.金属材料的性能：包括使用性能和加工工艺性能两个方面。1•使用性能——金属材料在使用条件下所表现的性能。它包括材料的物理、化学和力学性能。（1）物理、化学性能——密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性、抗氧化性、耐腐蚀性等。（2）力学性能一一是指金属在外力作用下所显示与弹性和非弹性反应相关或涉及应力-应变关系的性能，或金属在外力作用时表现出来的性能。它是反映金属抵抗各种损伤作用能力的大小，是衡量金属材料使用性能的重要指标。力学性能指标主要包括强度、塑性、韧性、硬度和断裂力学等。2•加工工艺性

2、能：材料承受各种冷、热加工的能力。⑴冷加工：切削性能等。达到规定的几何形状和尺寸，公差配合，表面粗糙度等的要求。⑵热加工：铸造性能、压力加工性能、焊接性能、热处理等。（液态成形）（塑性变形）（连接）（性能潜力）二.影响金属材料性能的因素：化学成分、组织结构及加工工艺等的影响。1•化学成分⑴含碳量C%增加，则强度、硬度捉高，而塑性、韧性下降。⑵合金元素各有不同的作用：Mn增加可提高强度（但应控制<1.9%）,强化元素。V、Ti、Nb等元素可以细化晶粒，提高韧性及材料致密度。Mo提高钢的热强性能、在高温时保持足够强度、细

3、化品粒，防止钢的过热倾向。Cr>Ni提高钢的热强性能、高温氧化性和耐腐蚀性。⑶有害元素：p、S形成低熔点化学物，导致热脆性和冷脆性，使塑性、韧性下降。⑷微量元素Rc、稀土元素，综合力学性能有所提高。2•组织结构、晶粒度及供贷状态等。①常见的显微组织：奥氏体(A)——强度硬度不高，塑性韧性很好，无磁性。铁素体(F)——强度硬度低，塑性韧性好。渗碳体(FeQ)——硬而脆，随C%增加，强度硬度提高，而塑性韧性下降。珠光体(P)性能介于F与FeQ之间。马氏体(M)——具有很高的强度和硬度，但很脆；延展性差，易导致裂纹。魏氏组

4、织——粗大的过热组织，塑性韧性下降，使钢变脆。带状组织——双相共存的金属材料在热变形时沿主伸长方向呈带状或层状分布的组织。①晶粒度：常见1〜8级。8级细小而均匀、综合力学性能好。②热轧、调质、止火状态供货，以正火状态组织性能最好。3•加工工艺对组织性能影响冷作变形会带来纤维组织、加工硬化及残余内应力。热变形会提高材料塑性变形能力及降低变形抗力。三、金属材料性能方面的名词术语：1•强度一一金属抵抗永久变形和断裂的能力。常用的强度判据如屈服强度、抗拉强度。①屈服强度一一当金属材料呈屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生而

5、力不增加的应力点。上屈服强度R小下屈服强度Re"②抗拉强度——试样在屈服阶段之后所能抵抗最大应力。匕2、塑性——断裂前材料发生不可逆永久变形能力。常用的塑性判据是伸长率A和断面收缩率Z。①伸长率——原始标距的伸长（厶厂厶）与原始标距（厶）之比的百分率。断后伸长率人=幺仝厶-厶为断后标距的残余伸长。Lo②断面收缩率——断裂后试样横断面积的最大缩减量（X）与原始横截面积（So）之比的百分率。-So-Suz=So3•冷弯性能——用于衡量材料在室温时的塑性。是焊接接头常用的一种工艺性能试验方法，它不仅可以考核焊接接头的塑性，

6、还可以检查受拉面的缺陷，分面弯、背弯、侧弯三种。4•韧性——金属在断裂前吸收变形能量的能力。金属的韧性通常随加载速度提高、温度降低、应力集中程度加剧而减小。冲击韧度（冲击值）冲击试样缺口底部单位横截面积上的冲击吸收功。5•蠕变一一在规定温度及恒定力作用下，材料塑性变形随时间而增加的现象。①蠕变极限一一在规定温度下，引起试样在一定时间内蠕动总仲长率或恒定蠕变速率不超过规定值的最大应力。②持久强度一一在规定温度及恒定力作用下，试样至断裂的持续时间的强度。6•疲劳一一材料在循环应力和应变作用下，在一处或儿处产生局部永久性累

7、积性损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。①高周疲劳——材料在低于其屈服强度的循环应力作用下，经i（r以上循环次数而产生的疲劳。②低周疲劳——材料在接近或超过其屈服强度的循环应力作用下，经102〜i（r塑性应变循环次数而产生的疲劳。③热疲劳——温度循环变化产生的循环热应力所导致的疲劳。④腐蚀疲劳一一腐蚀环境和循环应力（应变）的复合作用所导致的疲劳。四、金属材料分类（以钢材为主）:1、按化学成分分类:①碳素钢：简称碳钢。除铁、碳外主要含有少量Si、Mn及P、S等杂质,这些总含量不超过2%,按含碳量不同

8、分为：低碳钢含碳量小于0.25%中碳钢——含碳量等于0.25%〜0.60%高碳钢——含碳量大于0.60%①合金钢：碳钢所含元素外，还含有其它一些合金元素：Cr.Ni、Mo、W、V、B等，按合金元素含量不同分类：低合金钢合金元素含量小于5%中合金钢合金元素含量等于5%〜10%高合金钢合金元素含量大于10%1•按用途分类:①结构钢——碳钢、低合金钢