《金属材料学》PPT课件

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1、金属工艺学主讲申良机第一篇金属材料的主要性能2.工艺性能第一章材料的主要性能材料的主要性能是指:1.使用性能（1）力学性能（2）物理性能（3）化学性能——加工成形的性能第一节材料的力学性能力学性能——材料在外力作用下所表现出的特性。一、外力作用下材料的变形与失效作用在机件上的外力——载荷FFF=F’（MPa）外力——内力——应力F’F静载荷动载荷σ=F’/S（1）弹性变形：材料受外力作用时产生变形，当外力去除后恢复其原来形状，这种随外力消失而消失的变形，称为弹性变形。1.两种基本变形FFF（2）塑性变形:材料在外力作用下产生永久的不可恢复的变形，称为塑性变形。F

2、FF拉伸实验kbb—极限载荷点二、材料的力学性能Fee—弹性极限点sS—屈服点K—断裂点拉伸曲线FFL应力—应变曲线缩颈o1．强度：当材料单位面积上所受的应力σe<σ<σs时，只产生微量的塑性变形。当σ>σs时，材料将产生明显的塑性变形。条件屈服强度:σ0.2=F0.2/S0（MPa）材料在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。（1）屈服强度（σS）指材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力。σS=Fs/S0（MPa）它表征了材料抵抗微量塑性变形的能力。屈服强度—是塑性材料选材和评定的依据。kbFes100%0.2%bσb=Fb/S0（MPa）（2）抗拉强度（σb

3、）抗拉强度是材料在拉断前承受最大载荷时的应力。它表征了材料在拉伸条件下所能承受的最大应力。抗拉强度—是脆性材料选材的依据。2.塑性常用δ和ψ作为衡量塑性的指标。伸长率：材料在外力作用下，产生永久变形而不引起破坏的能力。断面收缩率:FFL良好的塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件。3．刚度（E）在弹性阶段：4．硬度是材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。(1)布氏硬度（HB）：材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力称为刚度。E—材料抵抗弹性变形的能力越大。所以：F布氏硬度适用HB<450(2)洛氏硬度（HRC）洛氏硬度一般用于HB>450FFF12001：105．冲击韧性

4、AK=G（H1–H2）（J）ak=AK/S（J/m2）低碳钢：σb≈360HB高碳钢：σb≈340HB调质合金钢：σb≈325HB材料抵抗冲击载荷作用下断裂的能力。在冲击载荷下工作的零件，很少是受大能量一次冲击而破坏的；往往是受小能量多次重复冲击而破坏的。6．疲劳强度材料在无数次重复或交变载荷作用下不引起破坏的最大应力。—循环基数钢：受交变载荷作用的零件，在其所受应力远远低于该材料的屈服强度时，会发生突然的断裂。而且是脆性断裂。据统计，约80%的机件失效为疲劳破坏。有色金属：三、材料的工艺性能：加工性能第二节材料的物理、化学及工艺性能一、材料的物理性能：比重、密

5、度、熔点、导电性、导热性、磁性、热膨胀系数。二、材料的化学性能：耐酸性、耐碱性、抗氧化性。第一节金属的晶体结构第二章金属及合金的结晶原子作无序排列；没有固定的熔点；各向同性。所有的金属和合金都是晶体晶格—原子排列形成的空间格子晶胞—组成晶胞最基本的单元晶体：非晶体：原子作有序排列；有固定的熔点；各向异性。Cr、Mo、W、V、-Fe、-FeCu、Ni、Ag、AuMg、Be、Zn、-Ti、-Cr金属的典型晶体结构体心立方晶格：面心立方晶格：密排六方晶格：一、金属的结晶过程1．金属结晶的过冷现象温度℃时间T0TnΔT第二节金属的结晶过程冷却曲线过冷度2．金属的

6、结晶过程结晶形核长大自发形核非自发形核晶粒晶界金属是由许多大小、形状、晶格排列方向均不相同的晶粒所组成的多晶体。一般金属的晶粒越细小，其力学性能越好。3．细化晶粒的方法1）变质处理2）增大过冷度3）机械的振动和搅拌4）热处理5）压力加工再结晶二、金属的同素异晶转变同素异晶转变—在固态下，随着温度的变化，金属的晶体结构从一种晶格类型转变为另一种晶格类型的过程。L1538℃1394℃912℃一种金属能以几种晶格类型存在的性质—称为同素异晶性。Fe、Sn、Ti、Mn温度℃时间1538℃1394℃912℃体心面心体心Fe第三节合金的结构合金—以一种金属为基础，加入其它金

7、属或非金属，所形成的具有金属特性的物质。合金是由两种以上的元素组成的。固态合金的结构是由组元在结晶时彼此之间所起的作用所决定的。合金的结构机械混合物固溶体金属化合物一、固溶体溶质原子溶入溶剂晶格而仍保持溶剂晶格类型的金属晶体。据溶质原子在溶剂晶格中所占据位置的不同固溶体固溶体的性能特点：具有良好的塑性和韧性，强度、硬度较低。F：σb=250MPaδ=45—50%HB=80置换固溶体间隙固溶体溶质原子溶剂原子溶质原子溶剂原子二、金属化合物合金各组成元素之间相互作用而生成的一种新的具有金属特性的物质。金属化合物各元素之间呈整数比关系。如：Fe3C、WC、TiC等金属

8、化合物的性能特点：脆性大