金属材料与热处理教学项目.doc

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1、《金属材料与热处理》教学项目 项目一金属材料的力学性能一、教学目标1、理解强度、塑性及衡量指标；2、理解硬度及其测定方法；3、了解韧性和疲劳强度。二、教学任务在机械设备及工具的设计、制造中选用金属材料时，大多以力学性能为主要依据，因此熟悉和掌握金属材料的力学性能是非常重要的。机械零件或工具在使用过程中，往往要受到各种载荷的作用。金属材料在载荷作用时表现来的性能称为力学性能。金属材料力学性能包括强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。1、强度：金属材料抵抗变形和破坏的能力。金属材料的强度以金属试样拉伸试验来测定。强

2、度指标：（1）屈服点（σS）：材料产生屈服现象时的应力。单位：MPa(兆帕)（2）抗拉强度（σb）：材料拉断前所承受的最大的应力。单位：MPa(兆帕)σS、σb值越大，材料的强度越大。练习与思考（1）依据碳素钢这一章的相关表格，查出Ｑ23545的σS、σb。（2）45钢制造的机械零件，当工作应力σ工作＞355MPa，甚至σ工作＞600MPa将发生什么时候危害？ 2、塑性：金属材料产生永久变形而不破坏的能力。塑性指标：（1）伸长率（δ）（2）断面收缩率（ψ）δ、ψ值越大，材料的塑性越好。塑性好的材料可以通过压力

3、加工，制成形状复杂的零件，且使用安全。练习与思考（1）依据碳素钢这一章的相关表格完成下表金属材料10钢（低碳钢）45钢（中碳钢）60钢（高碳钢）铸铁δ   ≈0ψ   ≈0（2）在低碳钢、中碳钢、高碳钢、铸铁、纯铜和纯铝中这些金属材料中，哪些材料的塑性好？塑性最差是哪一类材料？练习与思考塑性好的材料在生产中有哪些实际意义？拓展视野数控车、数控铣、普车切削加工塑性好的材料（如碳钢）其铁屑为带状，而切削加工塑性差的材料（如铸铁）其铁屑为片状断屑。  3、硬度：指金属材料抵抗其它更硬物体压入表面的能力。常用的硬度测

4、定方法有三种：硬度测定法代号硬度值范围适用范围布氏硬度HBS＜450适用于测定硬度不高的原材料、半成品的硬度。 洛氏硬度 HRAHRBHRC20~8020~10020~70适用于测定硬度极高的材料和成品。如硬质合金。适用于测定硬度较低的材料和成品。如黄铜轴套。适用于测定硬度较高的材料和成品。如淬火钢。维氏硬度HV10~1000主要测定表面淬硬层和化学热处理表面层的硬度。硬度值越大，材料的硬度越大。4、韧性：金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。韧性指标：冲击功（Ak）单位：J（焦耳）Ak值越大，材料的韧性越

5、大。韧性材料：Ak＞10J如碳素钢。脆性材料：Ak＜10J如铸铁。5、疲劳强度（σ-1）：金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力。国家标准规定：钢铁材料在交变载荷作用下工作107次时的最大应力作为疲劳强度；有色金属材料在交变载荷作用下工作108次时的最大应力作为疲劳强度。  项目二碳素钢一、教学目标1、了解碳素钢的分类；2、掌握常用碳素钢的牌号，了解其性能及典型用途。二、教学任务碳素钢：含碳量小于2.11%的铁碳合金。由于碳素钢具有良好的力学性能和工艺性能，能满足一般机械的使用要求，且冶炼方便，价

6、格便宜，是应用最广的金属材料。1、碳素钢的分类（1）按含碳量分类别含碳量力学性能低碳钢C≤0.25%塑性、韧性好，强度、硬度低。中碳钢C0.25%-0.60%综合力学性能好。高碳钢C≥0.60%强度、硬度高，耐磨塑性、韧性差。（2）、按质量分硫和磷在碳素钢中是有害元素，硫会使钢产生热脆性，磷会使钢产生冷脆性。因此，碳素钢按硫、磷含量高低可分为：普通钢：S≤0.035%P≤0.035%如Ｑ235优质钢：S≤0.030%P≤0.030%如45T10高级优质钢：S≤0.020%P≤0.025%如T10A（3）按用途

7、分结构钢：C＜0.7%用于制造机械零件和工程结构件。工具钢：C＞0.7%用于制造刀具、模具和量具。（4）按脱氧程度分类别代号脱氧程度实例镇静钢Z（也可不写）脱氧完全。10或10Z半镇静钢b介于镇静钢和沸腾钢之间。10b沸腾钢F脱氧不完全。10F 2．常用碳素钢类别牌号牌号含义典型用途 普通碳素结构钢Ｑ195、Ｑ215、Ｑ235、Ｑ255、Ｑ275、Q+数字—质量等级+脱氧程度Ｑ235-A.F表示屈服点为235Mpa的A级沸腾钢。Ｑ195、Ｑ215：铁钉、铁丝、白（黑）铁皮。Ｑ235：螺钉、螺母。 优质碳素结构

8、钢 0810…45…7580二位数字──平均含碳的万分之几45表示平均含碳为0.45%的优质碳素结构钢。45：主轴、曲轴65Mn:弹簧 碳素工具钢T7、T8、T9、T10、T11、T12、T13T数字──平均含碳的千分之几T7表示平均含碳为0.7%的碳素工具钢。T7、T8：锤子、錾子T10：手工锯条T12、T13：锉刀 铸造碳钢ZG200—400……ZG340—640ZG数字—数子铸钢σS—σbZG