金属材料及热处理-PPT课件.ppt

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1、第一章金属材料及热处理1-1金属的机械性能金属材料在一定的温度条件和受外力(载荷)作用下，抵抗变形和断裂的能力称材料的机械性能金属材料的常规机械性能指标包括：强度、塑性、硬度、韧性等。对锅炉压力容器压力管道的用材，最关心的是材料的强度指标、塑性指标和韧性指标。强度和塑性指标，可通过拉伸试验得知。韧性指标,可通过冲击试验得知。强度与塑性.1．拉伸试验2．强度—金属材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。σ=P/F（N/mm2）①弹性极限σe=Pe/Fo（N/mm2）②屈服极限(σs)—材料承受的载荷不再增加，而仍继续发生塑性变形时的应力。σs=Ps/Fo（N/

2、mm2）有许多金属或合金材料，并没有明显的屈服现象发生，为表明这些材料的屈服极限。规定的试样产生的伸长量为试样长度的0.2%时的应力作为材料“条件屈服极限”，用σo.2表示。③强度极限（σb）—材料抵抗拉力破坏作用的最大能力。σb=Pb/Fo（N/mm2）在锅炉压力容器选材上，不仅希望材料具有高的σs，而且具有一定的屈强比（σs/σb），屈强比越小，结构零件的可靠性越高，由于塑性变形不致立即破坏。3．塑性—金属材料在外力作用下，产生最大塑性变形（永久变形）而不破坏的能力。以试样断裂后残留塑性变形的大小来表示。①延伸率（δ）δ=（L1-L0）/L0×100%

3、L1——试样拉断后的标准长度。L0——试样原始的标准长度。②断面收缩率（Ψ）Ψ=（F1-F0）/F0×100%F1——试样断后细颈处最小截面积。F0——拉伸前试样原始截面积。例低碳钢δ=20～30%，在铸铁δ=1%。锅炉压力容器的主要零部件都是承压的，无论从制造工艺要求，还是从安全使用的要求，都应选用塑性好的材料。一方面易于加工制造；另一方面。一旦超压爆炸时，不致产生碎片飞出，这样可降低破坏力。4、硬度—金属材料抵抗硬物压入其表面的能力。布氏硬度，洛氏硬度，维氏硬度。1）布氏硬度HB=P/F（N/mm2）根据经验，布氏硬度与抗拉强度之间有一定的比例关系σb

4、≈K.HB对于低碳钢σb≈0.362HB对于高碳钢σb≈0.345HB对于合金钢σb≈0.325HB只能测量硬度不高（HB<450）材料。2）洛氏硬度—原理和布氏硬度相同金属体压头对金属表面加压，用一定的载荷P把压头压入被测金属表面，卸载后以压痕的深度来确定金属材料的硬度。压痕越深，硬度越低。可用于测定从极软到极硬的金属或合金。洛氏硬度与布氏硬度的关系大致如下：HV≈HB（当HB＜400时）HRC≈1/10HB（HB在200～600之间）硬度可确定焊接接头热影响组织的淬硬情况。5、韧性—金属材料在冲击载荷的作用下，抵抗破坏的能力。1）冲击韧性αk—单位面积

5、上所承受的冲击功；J/cm2材料在外加冲击负荷作用下，断裂时吸收能量大小的特性。表示材料对冲击负荷的抗力。αk=Ak/F（N.m/cm2）Ak—冲击功，JF—试样缺口处的截面积，cm2冲击值αk与试样和缺口形式有关，与试验温度有关。材料在低温下会出现由塑性状态转变为脆性状态，使材料的冲击韧性值急剧下降的温度叫做“脆性转变温度”6、疲劳—材料在无数次重复和交变载荷下发生损坏的现象大多数锅炉压力容器都是在交变载荷（大小、方向周期性变化）作用下工作，其断裂时的应力远低于该材料的抗拉强度，且低于其屈服强度，这种现象称为金属的“疲劳”破坏。GB4337《金属旋转弯曲

6、疲劳实验方法》规定，低碳钢在5×106交变载荷作用，低合金钢在107交变载荷作用下不会断裂时最大应力值称为疲劳强度，用σ-1表示。σ-1≈(0.4～0.6)σb提高钢材的疲劳强度可采取改善结构、避免应力集中、提高表面光洁度、进行表面热处理等措施。7、断裂韧度—用来反映材料抵抗裂纹失稳扩展，即抵抗脆性断裂的指标。是强度和韧性的综合体现，与裂纹的大小、形状、外加应力等无关，主要取决于材料的成分，内部组织的结构。常规设计中，都假设材料是均匀的、连续的、各向同性的。实际上材料远非是均匀的、连续的、各向同性的，其组织中存在微裂纹、夹杂、气孔等各种缺陷。1-2金属的结

7、构及铁碳合金一、铁碳合金的基本组织钢材的性能不仅取决于钢材的化学成分，而且还与钢材的组织有关。钢材组织无法用肉眼直接观察，只有经过取样打磨、抛光、腐蚀显示后在金相显微镜下才能观察到钢材的组织。钢材是铁碳合金，在固态下都是晶体，流态纯铁在1538℃开始结晶，得到体心立方晶格的α—Fe，继续冷却到1394℃转变为面心立方晶格的γ—Fe，继续冷却到910℃时又转变为体心立方晶格的α—Fe，如再继续冷却晶格类型不再变化。以上这些变化称铁的同素异构转变。二、在铁碳合金中出现以下四种基本组织1．铁素体（F）—是碳溶解于α—Fe中形成的间隙固溶体。室温时铁内含碳量为0.

8、006%。特点：具有良好的塑性和韧性，强度、硬度低。2．渗碳体（F