金属材料与热处理知识 教学课件 作者 孙晓旭 22908-金属材料与热处理知识-第1章 (NXPowerLite).ppt

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1、金属材料与热处理知识孙晓旭编了解金属材料的工艺性能。重点掌握金属材料的力学性能；第一章金属的性能金属的性能使用性能工艺性能物理性能化学性能力学性能铸造性能锻造性能焊接性能切削加工性能第一章金属的性能第一节金属的力学性能一、载荷、变形和应力二、强度三、塑性四、硬度五、冲击韧度六、疲劳强度第二节金属的工艺性能一、铸造性能二、压力加工性能三、焊接性能四、切削加工性能第一节金属的力学性能作用方式拉伸压缩弯曲剪切扭转作用性质静载荷：如静拉力、静压力等动载荷：如冲击载荷、交变载荷等金属的力学性能是指金属在外力的作用下，抵抗变形和破坏的能力。金属材料的力学性能主要有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等

2、。一、载荷、变形和应力1.载荷载荷零件或工具在加工或使用过程中所受的外力。第一节金属的力学性能a）拉伸载荷b)压缩载荷c)弯曲载荷d)剪切载荷e)扭转载荷图1-1载荷的作用形式1.载荷第一节金属的力学性能2.变形变形金属材料在外力的作用下所发生的形状和尺寸的变化。（1）弹性变形是指随载荷的去除而消失的变形。（2）塑性变形也称永久变形，是指不能随载荷的去除而消失的变形。3.应力计算公式：σ＝F/S式中F——外力（N）；（外力的大小等于内力）S——面积（mm2）；σ——应力（MPa）。（1Pa＝1N/m2；1MPa＝1N/mm2）第一节金属的力学性能作用方式抗拉强度抗压强度抗弯强度抗剪强度

3、抗扭强度多以屈服点和抗拉强度作为判别强度高低的重要依据。二、强度强度金属在静载荷的作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力。第一节金属的力学性能拉伸试样图1-2圆形拉伸试样a）拉伸前b）拉断后第一节金属的力学性能2.理-伸长曲线图1-3低碳钢试样的力-伸长曲线（1）Oe为弹性变形阶段第一节金属的力学性能（5）bz为缩颈阶段图1-4铸铁的力-伸长曲线（2）es为微量塑性变形阶段（3）ss′为屈服阶段（4）s′b为强化阶段第一节金属的力学性能3.强度指标（1）屈服点计算公式σs＝Fs/S0式中σs——屈服点（MPa）；Fs——试样屈服时的载荷（N）；S0——试样原始横截面积（mm2）。对于无明显屈

4、服现象的材料，国家标准规定，用残余伸长应力σ0.2表示，也称为屈服强度。计算公式σ0.2=F0.2/S0式中σ0.2——屈服强度（MPa）；F0.2——残余伸长率达到0.2％时的载荷（N）；S0——试样原始横截面积（mm2）。第一节金属的力学性能（2）抗拉强度计算公式σb＝Fb/S0式中σb——抗拉强度（MPa）；Fb——试样拉断前所承受的最大载荷（N）；S0——试样原始横截面积（mm2）。第一节金属的力学性能断后伸长率计算公式δ＝（l1-l0）/l0×100％式中δ——断后伸长率；l1——拉断对接后的标距长度（mm）；l0——试样原始标距长度（mm）。2.断面收缩率计算公式ψ＝（S0

5、-S1）/S0×100％式中ψ——断面收缩率；S0——试样原始横截面积（mm2）；S1——试样拉断后缩颈处的横截面积（mm2）。三、塑性第一节金属的力学性能计算公式：式中F——试验力（N）；S——球面压痕表面积（mm2）；D——球体直径（mm）；d——压痕平均直径（mm）。图1-5布氏硬度试验原理图布氏硬度四、硬度（1）测试原理第一节金属的力学性能（2）表示方法：按以下顺序书写：硬度值、布氏硬度符号HBW、压头球体直径、试验力、试验力保持时间（10～15s不标注）。表1-1根据材料和布氏硬度范围选择试验条件（3）适用范围及优缺点：特点：压痕直径大，能较准确地反映出金属材料的平均性能。缺

6、点：压痕测量较费时，结果不准确，不易预测成品及较薄件。第一节金属的力学性能图1-6洛氏硬度试验原理图2.洛氏硬度：（1）测量原理计算公式HR＝（K-e）/0.002式中K——常数，用金刚石圆锥体压头进行试验时，K取0.2mm；用钢球压头进行试验时，K取0.26mm；e——残余压痕深度增量（mm）。第一节金属的力学性能（2）常用洛氏硬度标尺及其适用范围表1-2常用洛氏硬度标尺的试验条件和适用范围优点：压痕小，可测成品或较薄工件的硬度；操作简单迅速；能测量从很软到很硬的各种金属材料。缺点：压痕小，硬度值波动较大，需要在不同部位测量数次，然后取平均值。（3）优缺点第一节金属的力学性能图1-7

7、维氏硬度测试原理计算公式HV＝0.1891F/d2式中F——试验力（N）；d——压痕两条对角线长度的算术平均值（mm）。3.维氏硬度（1）测试原理（2）表示方法及适用范围第一节金属的力学性能五、冲击韧度1.冲击试样图1-8U型缺口冲击试样第一节金属的力学性能图1-9V型缺口冲击试样1.冲击试样第一节金属的力学性能2.冲击试样原理：利用能量守恒原理，即冲断试样所做的功等于摆锤冲击试样前后的势能差。冲击吸收功AK＝GH1-GH2＝G（H1-H2）式