金属材料与热处理演示教学.ppt

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1、金属材料与热处理1、1金属材料的性能为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能（使用性能）及其在冷热加工过程中材料应具备的性能（工艺性能）。材料的使用性能包括物理性能（如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等）、化学性能（耐用腐蚀性、抗氧化性），力学性能（机械性能）。材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。1）机械性能（力学性能）：机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的特性。1、1强度：材料在外力（载荷）作用下，抵抗变形和断裂的能力。材料单位面积受载荷称应力。1、2屈服点（бs）：称屈服强度，指材料在拉抻过程

2、中，材料所受应力达到某一临界值时，载荷不再增加变形却继续增加或产生0.2%L时应力值，单位用牛顿/毫米（N/mm）表示。1、3抗拉强度（бb）也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值。单位用牛顿/毫米（N/mm）表示。1、4延伸率（δ）：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比。1、5断面收缩率（Ψ）材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比。1、6硬度：指材料抵抗其它更硬物压入其表面的能力，常用硬度按其范围测定分布氏硬度（HBS、HBW）和洛氏硬度（HKA、HKB、HRC）1、7冲击韧性（Ak）：材料抵抗冲击载荷的能力，单位为焦耳/厘米（J/cm）.2）工艺性能：指材

3、料承受各种加工、处理的能力的那些性能。2、1铸造性能：指金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能，主要包括流动性能、充满铸模能力；收缩性、铸件凝固时体积收缩的能力；偏析指化学成分不均性。2、2焊接性能：指金属材料通过加热或加热和加压焊接方法，把两个或两个以上金属材料焊接到一起，接口处能满足使用目的的特性。2、3冷弯性能：指金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。弯曲程度一般用弯曲角度α（外角）或弯心直径d对材料厚度a的比值表示，a愈大或d/a愈小，则材料的冷弯性愈好。2、4冲压性能：金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。在常温进行冲压叫冷冲压。检验方法用杯突试验进行检验。2、5锻造性能

4、：金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不破裂的能力。3）化学性能：指金属材料与周围介质扫触时抵抗发生化学或电化学反应的性能。3、1耐腐蚀性：指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。3、2抗氧化性：指金属材料在高温下，抵抗产生氧化皮能力。1、2金属材料金属材料是应用最广泛的材料，目前仍占据材料工业的主导地位。包括黑色金属的型钢、钢板及钢带、钢管、钢丝、钢丝绳，有色金属的棒材、线材、板材、带材及箔材、管材等9大类。黑色金属：如生铁、铁合金、铸铁、钢、合金钢等。钢和生铁都是以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。习惯上把碳含量＞2.11%的归类于铁，碳含量＜2.11%的归类于钢。当

5、铁中含C在0.03%~1.2%范围时则为钢，含C1.2%~2.5%的铁缺乏实用性，一般不进行工业生产。1）铸铁：铸铁是以铁-碳-硅为主的多元铁基合金。普通铸铁的化学成分一般为2～4％碳，1～3％硅，0.02～0.25％硫，0.05～1.0％磷。铸铁的铸造性能优良，因而通常采用铸造的方法制造成铸件使用，故称之为铸铁。铸铁是人类使用最早的金属材料之一。到目前为止，铸铁仍是一种被广泛使用的金属材料。铸铁中的碳主要是以石墨的形态存在，所以，铸铁的组织是由金属基体和石墨所组成的。铸铁的金属基体有珠光体、铁素体、铁素体＋珠光体，经热处理后有马氏体、贝氏体等组织，它们相当于钢的组织。铸铁中石墨的形

6、态可分为六种:Ⅰ型为片状石墨;Ⅱ型为蟹状石墨;Ⅲ型为蠕虫状石墨;Ⅳ型为聚集状(团絮状)石墨;Ⅴ型为不规则或开裂状石墨;Ⅵ型为球状石墨。总之，铸铁的组织特点，是在钢的基体上分布着不同形状的石墨见图1-1。图1-1铸铁中石墨的六种形态2)、铸铁的性能特点铸铁的性能取决于铸铁的组织和成分。因此，铸铁的机械性能主要取决于铸铁基体组织以及石墨的数量、形状、大小及分布特点。石墨机械性能很低，硬度仅为HB3～5，抗拉强度为20Mpa，延伸率接近零石墨珠光体铁素体抗拉强度MPa20800～1000350～400石墨与基体相比，其强度和塑性都要小得多，石墨减小铸铁件的有效承载截面积，同时石墨

7、尖端易使铸件在承载时产生应力集中，形成脆性断裂。因此，铸铁的抗拉强度、塑性和韧性要比碳钢低，一般说来，石墨的数量越少，分布越分散，形状越接近球形，则铸铁的强度、塑性和韧性越高。看出钢在断裂前，有明显的屈服阶段，其延伸率较高，而铸铁则没有明显的屈服阶段，铁素体加球状石墨铸铁的延伸率为25％，片状石墨的普通铸铁由于石墨边缘尖端产生应力集中，从而容易造成脆性断裂，延伸率约在1％以下。图1-2铸铁与钢的应力-应变曲线的比较示意图虽然铸铁的机械性能不如钢，但由于石墨