第1章-金属材料和热处理

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1、第2章车辆材料与金属热处理材料是机器的物质基础。在工业生产中常用的材料包括金屈材料与非金屈材料以及复合材料。在人类使用的众多材料屮，金属材料由于其特有的优异性能，被广泛地应用于生产和生活当屮，是现代工业不可缺少的重要材料。金属材料的性能是选择材料的主要依据，也是工人在加工过程小选择正确加工工艺的重要保证。2.1金属材料的性能金屈材料的性能二股分为工艺性能別使用性能。1•金属材料的使一用性一能使用性能是指金属零件在使用条件下金属材料表现出来的性能。金属材料的使用性能决定了它的使用范围。使用性能包括物理性.能〉…化学住能和力学性能。（1）金属材料的物理性能

2、主要包扌舌密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性和磁性等。金属材料理论重量计算单位为公斤（kg）。其计量基本公式为_：…重量t..kg..Z.=F（断面积一皿1於）2也（长度-，…H1）M（蜜度!..g/cm3）.xl/1000（2）金属材料的化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。主要内容包括耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等。…般钢比铸铁的抗氧化性能差。利用金属材料的抗氧化性能可以对材料进行氧化处理（简称发蓝或发黑）*^/WWZW//ZhZ///ZhZh//WWW>Zh/W^（3）金屈材料的力学性能（也称机械性能）指材料在承受外力作

3、用时所表现出来的性能。主要包括强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等。金属晶粒的粗细直接影响金属材料力学性能，一般说来，晶粒越细，金属材料的力学性能越好，材料的晶粒度分为1〜8级，号数越大，晶粒越粗例如午轴钢锻制成车麵壬坯辰,“要求材料的是粒度很细。材料受到外力作用后会产生变形。材料变形的过程包括三个阶段：弹性变形、弹塑性变形、断裂。弹性变形是能随着载荷去除而消失的变形；塑性变形是不能随着载荷去除而消失的无法恢复的永久性变形。1）强度、塑性和硬度金属材料的强度和塑性可以通过材料的拉伸试验确定。强度的主要衡量指标包括屈服强度（也称屈服極限或屈服点）捷拉伸

4、试验Kfi产生屈服现象时的最小应力一―可用R%和Rpg表丞（咀拯符号分别用。§和£02）;抗拉强度指拉伸试验时，试样拉断前所能承受的最大应力，可用Rm表示（旧标符号用ob）。塑性的主要衡量指标包括断后伸长率和断面收缩率。断后伸长率（也称.延便圣）可用A（或A1L5）表示（旧标符号用§或山）；断面收缩率用Z表示（旧标用屮）。硬度是衡量材料软硬程度的指标，常用的硬度压入试验法有五氏硬度试验法（HBS或HBW）、洛氏磁试验迭（HR）、绸氐硬度诫验法（HV）。对于硬度回跳试验法有肖氏（邵氏）硬度试验法（HS）、里氏硬度试验法（HL）金属材料强度、塑性和硬度受到

5、的都是静载荷作用。2）冲击韧性冲击韧性K（旧标符号ak）指材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。可以通过摆锤冲击试验來测定。重要承载零件的钢材必须有冲击韧性的技术指标。3）疲劳强度疲劳强度K一*旧标符号。（指材料抵抗交变载荷作用而不破坏的能力，也称疲劳极限或抗疲劳性。可以通过疲劳试验测定。机械隻件产生疲劳破坏的主要原一因是一材料表面或内一部力遨陷「为T«饗件的疲劳强度？…除合理选材处-细化品粒「均匀组级.滅少材料内一部缺陥二攻善雯住结构形式、…减尘雯件表面和糙度数值及采取各种表面强化的方法都能取得一定的效果。列车车辆转向架主要承载的铸钢件必须作疲劳破坏试

6、验。2.金属材料的工艺性能工艺性能是指金属材料在各种加工条件下表现出来的性能。金属材料的工艺性能主要包括铸适性能亠锻JS性能-焊按性能「切削加工性能租热处理性能等「⑴铸造性能通过铸造成形过程（金属结晶过程）获得合SSS的性能。主要取决于金属的流动性、收缩性和偏析倾向等。铸铁比钢的铸造性能好。（2）锻压性能是利用对金属材料的塑性通过锻压延展成形的能力。主要取决于材料的强度和塑性。一般扁比諒庶禹锻压程能好。（3）焊接性能是金属材料对焊接加工的适应性，也称可焊性。主要取决于金属的化学成分。焊按结构件的主要问题之一是焊接变形较大，低碳钢比高碳钢焊接性能好；碳素

7、钢比合金钢焊接性能好；焉铁焊接性能差3（4）切削加工匝能是对材料釆用切削方法的适应能力。主要取决于材料的硬度和脆性。一般铸铁比钢的切削性能好；低、中碳钢比高碳钢切削性能好；碳素钢比合金钢切削性能好。（5）热处理性能是利用金属内部的结构组织的变化特点，改善金属的性能。2.2钢铁的分类在金属材料中，又包括黑色金属和有色金属。黑色金属是指铁和碳的合金。如钢、生铁、铁合金、铸铁等。黑色金属在金属屮是抗氧化性能最差的一类金属。钢和铸铁都是以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。有色金属又称非铁金属，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝以

8、及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。钢的密度为7.85t/m3,钢主要包括碳素钢和合金钢。碳塞翅