金属材料及热处理基础课件.ppt

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1、金属材料及热处理基础知识讲座授课人杨华金属材料工程材料根据其结构特点可分为金属材料、非金属材料和复合材料等。金属材料是工业上应用最为广泛的。金属材料之所以得到广泛的应用，是由于其具有许多优良的性能。金属材料的性能一般可分为使用性能和工艺性能。使用性能是指材料在工作条件下所必须具备的性能，它包括物理性能、化学性能和力学性能。工艺性能是指金属材料对诸如铸造、锻造、焊接、切削加工和热处理等工艺性能，采用各种工艺方法加工成形和进行性能调整的适应性，满足金属材料的使用要求。物理、化学性能主要有导电性、导磁性、耐蚀性、耐热性。力学性能是金属材料最主要的使用性能，所

2、谓金属力学性能是指金属在力作用下所显示与弹性和非弹性反应相关或涉及应力-应变关系的性能。它包括强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度。1）强度：金属抵抗永久变形和断裂的能力。常用的有屈服点（屈服强度）Rel（σs）和抗拉强度Rm（σb）。根据载荷作用的方式不同，强度可分为抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度、抗压强度和抗扭强度等。一般情况下多以屈服点和抗拉强度作为判断金属材料强度高低的判据。屈服点：试样在试验过程中力不增加仍能继续伸长（变形）时的应力。抗拉强度：试样拉断前承受的最大标称拉应力。2）塑性：断裂前材料发生不可逆永久变形的能力。断后伸长率A%（δ%）和断面收

3、缩率Z%（Ψ%）。断后伸长率和断面收缩率数值越大，表示材料的塑性越好。塑性好的金属可以发生大量塑性变形而不破坏，便于通过塑变加工成复杂形状零件；塑性好的材料在受力过大时，材料产生塑性变形而不致于发生突然断裂，因而安全性好。3）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。硬度是各种零件和工具的必备的性能指标。常用的硬度表示法有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、里氏硬度等等。①布氏硬度布氏硬度的表示方法：HBS(HBW)布氏硬度主要用于检测铸铁、金属及合金的退火、正火、调质的钢材。压痕较大，因此不适合测定成品及薄件。②洛氏硬度洛氏硬度的表示方法：H

4、RC应用最广泛。(HRAHRBHRC)洛氏硬度操作简单迅速，由于压痕小，可测量成品及薄工件，用于测量最终热处理工序的高硬度零件。③维氏硬度维氏硬度的表示方法：HV它是一种较为精确的硬度检测方法，主要利用低载荷来测定不适合用布氏和洛氏法来测定的薄工件和工件上薄的硬化层的硬度。④里氏硬度里氏硬度的表示方法：HL里氏硬度也是一种常用的检测方法，目前应用比较广泛，它的优点是：便携，检测方便，测量压痕小，可以与其它硬度进行转换。⑤肖氏硬度：表示方法HS。主要轧辊类零件的硬度检测。4）韧性：金属在断裂前吸收变形能量的能力。ak：冲击韧度；Ak：冲击吸收功。冲击韧

5、度越大，表示材料的韧性越好。承受冲击载荷的机械零件，很少因一次大能量冲击而遭破坏，绝大多数是在一次冲击不足以使零件破坏的小能量多次冲击作用下而破坏的。材料的多次冲击抗力取决于材料的强度和塑性的综合性能判据。冲击能量小时，材料的多次冲击抗力主要取决于材料的强度；冲击能量大时，则主要取决于材料的塑性。5）疲劳强度：材料在循环应力和应变作用下，在一处或多处产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程称为金属的疲劳。在机械零件失效中有近80%以上属于疲劳破坏。金属在指定循环基数下的疲劳强度称为疲劳极限。金属的疲劳强度受工作条件、表面状

6、态、材料本质及残余应力等因素的影响。2、金属材料的工艺性能金属材料的工艺性能直接影响零件加工的工艺质量，是选材和制定零件加工工艺路线时必须考虑的因素之一。包括：铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能、热处理性能。合金的结构一、合金与合金的基本组织1、合金；是指两种或两种以上的金属与非金属经熔炼或烧结而成的具有金属特性的物质。合金不仅具有纯金属的基本特性，还具有优良的力学、物理和化学性能。因此合金比纯金属应用广泛。我们机械制造业中使用的的金属材料绝大多数都是合金，如碳素钢、合金钢、铸铁、黄铜、青铜等。1）组元：组成合金的最基本的独立的物质叫做组元。它可

7、以是金属元素（如Ｆｅ），非金属（如Ｃ、Ｓｉ）或稳定的化合物（如Ｆｅ３Ｃ）。2）相：是指一个合金系统中的这样一种物质部分，它具有相同的物理和化学性能并与该系统的其余部分以界面分开。如果合金是由成分、结构都相同的同一种晶粒构成的，个晶粒间虽有界面分开，但它们仍属于同一种相；如果合金是由成分、结构都不相同的几种晶粒构成，则它们将属于不同的几种相。3）组织：所谓的组织是指用金相观察方法，在金属及合金内部看到的涉及晶体或晶粒的大小、方向、形状、排列状况等组成关系的构造情况。也可说是人们观察到的合金的特征与形貌。2、合金的基本相合金中的基本相结构可分为固溶体和金属化

8、合物两大类。1）固溶体：合金的组元之间以不同的比例相互混合，混合后形成的固相的晶