金属材料与热处理 教学课件 作者 符旭 39162金属材料与热处理.ppt

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1、金属材料与热处理主编:符旭模块一　金属材料的性能内容一　金属材料的物理性能和化学性能一、金属材料的物理性能金属材料在各种物理条件作用下所表现出来的性能称为物理性能，包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。各种机械零件由于用途不同，对材料的物理性能要求也有所不同。表1-1　常用金属材料的物理性能1.密度物质单位体积的质量称为该物质的密度，用符号ρ表示。内容一　金属材料的物理性能和化学性能2.熔点金属材料从固态转变为液态的最低温度称为熔点。3.导热性金属材料传导热量的性能称为导热性，常用热导率λ来表示，其单位为W／(m·K）。4.导电性金属材料传导电流的性能称为导电性，常

2、用电阻率ρ表示。5.热膨胀性金属材料在受热时体积增大、冷却时体积缩小的性能称为热膨胀性。6.磁性金属材料能导磁的性能称为磁性。内容一　金属材料的物理性能和化学性能二、金属材料的化学性能金属材料抵抗各种化学介质侵蚀的能力称为化学性能，主要包括耐蚀性和抗氧化性等。1.耐蚀性金属材料在常温下抵抗大气、水蒸气、酸及碱等介质腐蚀的能力称为耐蚀性。2.抗氧化性金属材料在高温下抵抗周围环境中的氧气氧化作用的能力称为抗氧化性。内容一　金属材料的物理性能和化学性能3.化学稳定性金属材料的耐蚀性和抗氧化性总称为化学稳定性。在高温下工作的热能设备应选择热稳定性好的材料制造；在海水、酸、碱等腐蚀性环境

3、中工作的零件，必须采用化学稳定性良好的材料。例如，化工设备通常采用不锈钢制造。4.金属腐蚀及防止腐蚀的途径(1)金属腐蚀　金属腐蚀包括两种类型，即化学腐蚀与电化学腐蚀。(2)防止金属腐蚀的途径　防止金属腐蚀的途径主要有：①合理选择防腐材料，如不锈钢等；②采用覆盖法，如电镀法等；③使用电化学保护、阴极保护等方法来防止或减少腐蚀的发生。内容二　金属材料的力学性能(1)静载荷　大小不变或变化缓慢的载荷。(2)冲击载荷　在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。(3)交变载荷　大小和方向随时间作周期性变化的载荷。机械零件在使用过程或加工过程中，会受到不同形式外力的作用。例如，柴油机的连杆

4、在工作时不仅受到拉力和压力的作用，还要受到冲击力的作用；起重机上的钢丝绳受到悬吊物体的重力作用。图1-1　载荷的作用方式a)拉伸载荷　b)压缩载荷　c)弯曲载荷　d)剪切载荷　e)扭转载荷内容二　金属材料的力学性能一、强度金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度。强度的大小通常用应力来表示，强度越高，材料所能承受的载荷越大。1.拉伸试验拉伸试验是在拉伸试验机上用静拉力对标准试样进行轴向拉伸，使试样不断产生变形，直至拉断为止。在拉伸过程中连续测量拉伸力和试样相应的伸长量，根据测得的数据便可求出有关的力学性能。(1)拉伸试样　拉伸试样包括圆形、矩形、六方形等形状。图1-

5、2　拉伸试样a)拉伸前　b)拉伸后内容二　金属材料的力学性能(2)拉伸图　记录拉伸过程中拉伸力F和对应伸长量ΔL之间关系的图称为拉伸图，也称为拉伸曲线。图1-3　低碳钢的拉伸图内容二　金属材料的力学性能(1)弹性变形阶段(Oe段)　Fe为发生最大弹性变形时的外力，外力一旦撤去，则变形完全消失。(2)屈服阶段(es段)　外力大于Fe后，试样发生塑性变形，当外力增加到FeL后，曲线为锯齿状。(3)强化阶段(sb段)　外力大于FeL后，若使试样继续伸长则必须不断增加拉伸力。(4)缩颈阶段(bz段)　当外力达到最大力Fm后，在试样的某一截面处发生局部收缩，称为“缩颈”。图1-4　铸铁的

6、力-伸长曲线内容二　金属材料的力学性能2.强度指标在拉伸试验的各个阶段，都分别对应有典型的应力。金属材料的常用强度指标为屈服强度和抗拉强度。(1)屈服强度　金属材料在拉伸试验期间发生塑性变形而力不增加的应力点，即产生屈服现象时的应力称为屈服强度，包括上屈服强度ReH和下屈服强度ReL。式中　ReL——下屈服强度（MPa）；(2)抗拉强度式中　Rm——抗拉强度(MPa）；内容二　金属材料的力学性能二、塑性金属材料在载荷作用下发生塑性变形而不断裂的能力称为塑性。金属材料的塑性也是由拉伸试验测定的，常用断后伸长率和断面收缩率来表示。1.断后伸长率试样被拉断后，其标距长度的伸长量与原始

7、标距长度之比的百分数称为断后伸长率，用符号A表示（若改用k=11．3的比例试样测试时，则用符号“A11．3”表示），2.断面收缩率试样被拉断后，其缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比称为断面收缩率，用符号Z表示，其计算公式为内容二　金属材料的力学性能三、硬度材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度。硬度是金属材料重要的力学性能指标，它不仅可以间接地反映材料强度的高低，还可以反映材料耐磨性的高低。一般来说，材料的硬度越高，耐磨性越好。图1-5　布氏硬度测试原理图内