金属工艺学_第一篇_金属材料的基础知识上

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1、其主要内容包括:☆金属材料的主要性能☆铁碳合金☆钢的热处理☆工业用钢2材料与性能要求四大工程材料：钢铁、铝及铝合金、塑料、水泥力学性能——强度、塑性、硬度、冲击韧性(度)、疲劳强度物化性能——密度、耐腐蚀性等工艺性能——加工成形的难易程度3第一章金属材料的主要性能金属材料的力学性能一、强度和塑性拉伸试验（GB6397-1986）4拉伸试样5低碳钢拉伸试验图分析塑性变形阶段(屈服)颈缩阶段断裂阶段变形阶段的分析：弹性变形阶段6N/mm2；MPa应变：试样单位长度上的伸长量应力与应变概念应力：试样单位横截面上的拉力7σr0.2——名义屈服强度（名义屈服点）低碳钢拉伸

2、试验图1.强度指标，单位：MPa(N/mm2）σb——抗拉强度σs——屈服强度(屈服点）强度:材料在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。（F）8屈服强度和抗拉强度在工程上常用屈服强度和抗拉强度来表示金属材料的强度指标。其计算公式为：☆屈服强度（屈服点）——拉伸试样产生屈服现象时的应力s=Fs/A0(MPa)☆抗拉强度——拉伸试样在拉断前所承受的最大应力b=Fb/A0(MPa)Fs—试样产生屈服现象时所承受的最大载荷,NFb—-试样在拉断前所能承受的最大载荷,NA0——试样原始截面积,mm²金属不能在超过其s、b的条件下工作。因此作为强度设计的依据.92.

3、塑性指标应用中：δ10——试样L0=10d0δ5——试样L0=5d0☆伸长率：试样拉断后,其标距的伸长与原始标注的百分比.塑性:材料在外力作用下，产生永久变形而不引起破坏的能力。10☆断面收缩率:试样拉断后,缩颈处截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比说明：δ、ψ值愈大，表明材料的塑性愈好。式中A0—试样的原始截面积，mm²；A1—试样拉断后,断口处横截面积，mm²；—缩颈=（A0–A1）/A0×100%11二、硬度（HB、HR）硬度:是材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。它是材料性能的一个综合的物理量，表示金属材料在一个小的体积范围内抵抗弹性变形、塑性变形或破

4、断的能力。是衡量金属软硬的指标。直接影响金属材料的耐磨性。常用的有布氏硬度和洛氏硬度121.布氏硬度HBS（以淬火钢球为压头）用于测定软性材质（HBS≤450）测试原理图：HBS测定13压头直径:￠10mm、￠5mm、￠2.5mm载荷:30000N、7500N、1870N特点：优点：测量值较稳定、准确度较洛氏硬度高缺点：测量费时，且压痕较大，不适合成品检验。适用范围：用于测定软性材质（HBS≤450）如:灰口铸铁、软钢和非铁合金等。HBW---以硬质合金为压头的新型布氏硬度计14HRC测定2、洛氏硬度HRC（120。金刚石压头、140kgf）用于测定硬质表面,材

5、料（20－70HRC）测试原理图：F15压头直径:120。金刚石压头、￠1.5875mm钢球、￠3.175mm钢球主载荷:140kgf、50kgf、90kgf、特点：优点测试简便、迅速、因压痕小、不损伤零件，适合成品检验。缺点测得的硬度值重复性较差，需在不同的部位测量数次。适用范围：用于测定硬质材质（20－70HRC）如:淬火钢、调质钢等。16三、韧性金属在断裂前吸收的变形能量——韧性。其常用指标为------冲击韧度（ak）17用冲击试验测定冲击韧度18计算公式：ak=Ak/S(J/cm)用单位面积上的冲击功来表示ak—冲击韧度Ak—冲断试样所消耗的冲击

6、功，J;S—试样缺口处的横截面积，cm。冲击值一般作为选材的参考，不直接用于强度计算。试验表明：在冲击能量不大的情况下，金属材料承受多次重复冲击的能力，主要决定于强度，而不是要求过高的冲击韧度。ak值对组织缺陷很敏感，因此，冲击试验在生产上用来检验冶炼、热加工、热处理工艺质量的有效方法。19四、疲劳强度——（σ-1）（σ-1≈0.5σb）金属材料在无数次重复或交变载荷的作用下而不致引起断裂的最大应力—疲劳强度。在机械零件中有许多零件，如连杆、齿轮、弹簧、曲轴等，是在交变载荷的作用下工作的。这种受交变应力的零件，发生断裂时的应力。远低于该材料的屈服强度，这种破坏现

7、象叫做疲劳破坏。据统计，约有80%的机件失效都可归咎于疲劳破坏。金属材料所承受重复或交变载荷应力（）与其断裂前的应力循环次数（N）有如图所示的疲劳曲线关系。20疲劳曲线当应力降至某值后，疲劳曲线成为水平，即表示该材料可能经受无数次应力循环而仍不发生疲劳断裂，这个应力叫做疲劳强度极限。。用应力循环基数表示：钢为107非铁合金为108215、几种常用金属材料的力学性能牌号力学性能应用σb/MPaσsδ%HBSHRCαkQ235-A40023526工程结构45钢6101622955（淬火）轴、杆ZG310-570570310153铸钢件ZAlSi2143450活塞HT

8、25025