培训资料】金属材料及热处理基本知识

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1、金属材料及热处理基本知识金属材料（金属及合金）的性能包括：力学性能（也称为机械性能）、物理性能、化学性能和工艺性能。合金：是由两种或者两种以上的金属或者金属与非金属元素相互熔合而成的。1.1金属材料力学基本知识一、金属材料力学性能概述金属材料的力学性能指标表征金属抵抗各种损伤作用的能力大小，是金属材料在外力作用下表现出来的特性。它是判定金属材料力学性能的依据，评定金属材料质量的判据，同时也是设计选材和进行强度计算的主要依据。金属材料的力学性能包括：1.常温下的强度、硬度、弹性、塑性、韧性等，例如屈服点或屈服强度σS（σ0.2）、抗拉强度σb、伸长率δ、断面收缩率ψ、冲击韧性Ak等；

2、2.特定条件下的力学性能，例如高温强度、低温冲击韧性、疲劳极限、断裂力学性能等。应当注意新的力学性能指标表示方法：抗拉强度Rm上屈服强度（ReH）下屈服强度（ReL）规定非比例延伸强度Rp0.2断后伸长率A断面收缩率Z冲击吸收功（AK）时效冲击功室温夏比冲击吸收功Akv脆性转变温度FATT（50％脆性断口）二、钢材的性能（一）、钢材的物理性能钢材的物理性能一般包括：密度ρ，比热容Cp，热导率λ，线膨胀系数a，弹性模量E，电阻率R等。　（二）、钢材的化学性能耐腐蚀性：钢材抵抗周围介质腐蚀作用的能力。不锈钢具有相对优良的耐腐蚀性能。抗氧化性：钢材在一定温度条件和外力作用下抵抗氧化的能力

3、。耐热钢具有相对良好的抗氧化性，不锈钢的抗氧化性更好。（三）、钢材的力学性能钢材在一定的温度条件和外力作用下抵抗变形和断裂的能力，称为力学性能。1.常规力学性能，如强度、塑性、硬度和韧性等。2.高温性能，如抗蠕变性能、持久强度、瞬时强度和热疲劳性等。3.低温性能，如低温冲击韧性、脆性转变温度等。（四）、钢材的工艺性能1.铸造性能2.切削加工性能3.压力加工性能4.焊接性能1.1.1应力与应变应力：单位面积上的作用力。σ=F/S0(单位:N/m2orPascal(Pa))应变：单位长度上的变化量，用来描述塑性变形和弹性变形程度。ε=△L/L0（无单位）图1.1.1-1退火低碳钢的拉伸

4、曲线通过拉伸试验可以测得材料的弹性、强度、延伸率、加工硬化和韧性等重要的力学性能指标，它是材料的基本力学性能。1.1.2强度金属材料强度指标：（1）屈服强度屈服强度（GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》）定义：当金属材料呈现屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生而力不增加的应力点。又区分为上屈服强度和下屈服强度。（1）上屈服强度（ReH），试样发生屈服而力首次下降前的最高应力；（2）下屈服强度（ReL），在屈服期间，不计初始瞬间效应时的最低应力。材料在拉伸过程中，当载荷达到某一值时，载荷不变而试样仍继续伸长的现象，称为屈服。材料开始发生屈服时所对应的应力，称为屈服点

5、（又称屈服强度或屈服极限），用Re（ReH、ReL）表示。我国标准规定Re取钢材的下屈服点值（ReL）。（2）抗拉强度抗拉强度（GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》）定义：相应最大力的应力为抗拉强度（Rm）。而最大力(Fm)是指试样在屈服阶段之后所能抵抗的最大力；对于无明显屈服（连续屈服）的金属材料，为试验期间的最大力。应力是指试验期间任一时刻的力除以试样原始横截面积之商。试样拉伸时，在拉断前所承受的最大载荷与试样原始截面之比，称为强度极限或抗拉强度，用Rm（）表示。（3）持久极限持久极限又称为持久强度，是指材料在规定温度下，达到规定时间而不断裂的最大应力。常用符号

6、为带有一个或两个指数来表示。例如，表示在试验温度为700℃时，持久时间为1000h的应力，即所谓高温持久极限。（4）蠕变极限蠕变极限又称蠕变强度，是指在规定温度下，引起试样在一定时间内蠕变总伸长率或恒定蠕变速率不超过规定值的最大应力。1.1.3塑性金属材料塑性指标（1）断后伸长率（延伸率）断后伸长率（GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》）定义：试样拉断后标距的残余伸长（Lu—Lo）与原始标距（Lo）之比的百分率为断后伸长率（A）。其中，（Lu）为断后标距。A＝（Lu—Lo）/Lo(1.1.3-1)（2）断面收缩率断面收缩率（GB/T228-2002《金属材料室温拉伸

7、试验方法》）定义：断裂后试样横截面积的最大缩减量（So—Su）与原始横截面积（So）之比的百分率为断面收缩率（Z）。其中，（Su）为断后最小横截面积。Z＝（So—Su）/So(1.1.3-3)（3）冷弯性能金属材料在常温下承受弯曲而不破裂的能力，称为冷弯性能。冷弯试验用以考核材料弯曲变形的能力并且能使存在的缺陷显示出来，在一定程度上模拟了压力容器制造时卷板机的工艺情况，是锅炉压力容器用钢材与焊接接头力学性能考核的重要指标。出现裂纹前能承受的弯曲程度愈大，则材料的冷弯性