《工程材料预成型技术》学习包

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1、321金属材料的性能一、学习目标1、清楚金属材料的性能包括哪些内容。2、掌握金属材料的力学性能各项指标的概念，符号及表示方法，应用条件和范围。3、了解金属材料的物理、化学性能及应用。二、基本内容1、金属材料的性能1）使用性能包括：力学性能、物理性能、化学性能。2）工艺性能包括：铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能。2、载荷的概念1）静载荷：大小不变或变动很慢的载荷。2）冲击载荷：突然增加或消失的载荷。3）疲劳载荷：周期性的动载荷。3、金属材料的力学性能各项指标的概念符号及表示方法应用条件和范围1）强度概念：金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形或

2、断裂的能力。符号表示：屈服强度σs——材料产生屈服时的最小应力。单位为Mpa。抗拉强度σb——材料拉断前所承受的最大应力。单位为Mpa。应用条件和范围：设计机械零件和选材的主要依据。2）塑性概念：金属材料在载荷作用下产生塑性变形而不断裂的能力。符号表示：断后伸长率δ——试样拉断后，标距长度的相对伸长率。断面收缩率ψ——试样拉断后，试样截面积的相对收缩率。应用条件和范围：材料进行压力加工时选材的主要依据。3）硬度概念：材料表面局部体积内抵抗另一物体压入时变形的能力。符号表示：布氏硬度HB洛氏硬度HR32应用条件和范围：布氏硬度主要用于测量灰铸铁、有色金属以及经

3、过退火、正火和调质的钢材等材料。HBS适于测量硬度值小于450的材料，HBW适于测量硬度值小于650的材料。洛氏硬度计可测定软的金属材料，也可测定硬的金属材料。HRA主要用于测量硬质合金、表面淬火钢；HRB主要用于测量软钢、退火钢、铜合金等；HRC主要用于测量一般淬火钢。4）冲击韧度概念：金属材料抵抗冲击载荷载荷作用而不破坏的能力。符号表示：冲击吸收功Ak。冲击韧度ak。应用条件和范围：冲击韧度值一般只作为选材时的参考，不能作为计算依据。材料的多次冲击抗力主要取决于塑性；冲击能量大时，主要取决于强度。5）疲劳强度概念：金属材料在多次重复交变载荷作用下而不发生

4、断裂的最大应力。符号表示：疲劳强度δ-1应用条件和范围：黑色金属循环周次10的7次方，有色金属和某些高强钢循环周次10的8次方。三、本章重点金属材料的力学性能各项指标的概念，符号及表示方法，应用条件和范围。四、习题一、填空题1、金属的性能包括（使用）性能和(工艺)性能。2、材料的工艺性能包括（铸造）、（锻造）、(焊接)、(切削加工)和（热处理）。3、填写下列力学性能指标的符号：屈服点（σs）、洛氏硬度A标尺（HRA）、抗拉强度（σb）、断后伸长率(δ)。二、判断题1、塑性变形随载荷的去除而消失。（X）2、当布氏硬度试验条件相同时，压痕直径愈小，金属的硬度愈低

5、。（X）三、选择题1、做疲劳实验时，试样承受的载荷是（C）A静载荷B冲击载荷C循环载荷2、金属的(B)愈好，则其锻造性能愈好。32A强度B塑性C硬度四、名词解释强度硬度塑性冲击韧性疲劳强度强度——金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。硬度——材料表面局部体积内抵抗另一物体压入时变形的能力。塑性——金属材料在载荷作用下产生塑性变形而不断裂的能力。冲击韧性——金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。疲劳强度——材料经无数次交变载荷作用而不发生断裂的最大应力。五、简答题1、为什么疲劳断裂对机械零件危害最大？如何提高零件的疲劳强度？答：在交变载荷作用下，零件

6、所受应力远低于屈服点，但在长期使用中往往会突然发生断裂，对零件造成最大危害。金属产生疲劳和材料内部缺陷、表面质量、残余应力及能引起应力集中的因素有关。为了提高零件的疲劳强度，应改善结构设计，避免应力集中；提高工艺水平，减少内部缺陷；降低表面粗糙度和强化表面，提高表面质量。2金属与合金的晶体结构与结晶一、学习目标1、了解晶格、晶胞、实际金属的多晶体结构、结晶等概念。2、掌握金属晶体的三种常见晶格类型：面心立方、体心立方和密排六方晶格。3、掌握实际金属点、线、面缺陷与金属力学性能的关系。4、掌握纯金属结晶过程，过冷度与晶粒大小对力学性能的影响，细化晶粒的措施。5

7、、掌握合金的基本概念，了解固溶体和金属间化合物的概念。6、了解二元合金相图的建立，了解合金结晶的过程。二、基本内容1、金属的晶体结构的基本知识1）晶格、晶胞的概念：晶格：用来描述原子在晶体中排列形式的假想的空间格架。晶胞：晶格中能代表晶体结构特征的最小组成几何单元。2）金属晶体结构常见的三种晶格类型：体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格。323）金属的实际晶体结构：实际金属的晶体结构是多晶体结构；实际金属的晶体结构内部存在晶体缺陷。晶体缺陷包括：点缺陷、线缺陷、面缺陷。点缺陷即空位、间隙原子和置换原子；线缺陷即位错；面缺陷即晶界和亚晶界。晶体缺陷会使金属

8、内部晶格发生晶格畸变，产生内应力；金属的性能发生变化