设计材料与加工工艺金属一ppt课件.ppt

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1、第二章金属材料及加工工艺金属材料及加工工艺第二章现代工业中，金属材料得到了极其广泛的应用它是现代工业产品造型设计中最重要的材料之一。设计师对各种常用的金属材料的种类、性能及其应用条件等，必需有一个全面的了解。金属材料及加工工艺第二章一、材料的一般特性1机械性能是指金属材料在外力的作用下表现出来的变形和抗变形特性，是材料抵抗外力作用的能力，因而也称为力学性能。金属材料在受外力作用时，由于外加载荷的性质和加载方式的不同，使金属材料的变形和抗变形能力即强度具有不同的特征。静载荷下金属材料的机械性能动载荷下金属材料的机械性能交变载荷下金属材料的机械性能静载荷下金属材料的机械性

2、能在缓慢加载条件下测得的金属材料抗变形和抗断裂的能力，称为金属材料的静力强度。通常以拉伸强度为最基本的强度值。通过拉伸试验测定拉伸强度，是确定金属材料机械性能的一种最重要的方法。POESBKPePsPbPkΔlΔlk静载荷下金属材料的机械性能POESBKPePsPbPkΔlΔlk1、弹性2、刚度3、塑性（屈服、缩颈）4、强度5、硬度动载荷下金属材料的机械性能冲击韧性：αk＝AK/F=G(H1-H2)/F交变载荷下金属材料的机械性能疲劳强度与抗拉强度的近似关系：碳素钢σ-1≈(0.4～0.55)σb灰口铸铁σ-1≈0.4σb有色金属σ-1≈(0.3～0.4)σb2金属材

3、料的物理和化学性质1、物理性质：比重差别大，导热、导电性好，受热体积膨胀，在磁场中易被磁化。金属材料的物理和化学性质2、化学性质：普通金属易被腐蚀和氧化，贵重金属抵抗能力强。对产品表面进行喷漆、电镀、氧化和磷化等处理，可防止腐蚀、保护金属材料，而且具有装饰意义。3金属材料的工艺性能各种金属材料只有经过一系列加工和工艺处理才能制成产品，材料适应各种加工和工艺处理要求的能力，称为金属材料的的工艺性能。它是金属材料机械、物理、化学性能的综合反映，是决定金属材料能否进行加工或如何进行加工的重要因素，它直接关系到加工效率、产品质量和生产成本等。在进行产品设计和选择工艺方法时，必

4、须认真考虑金属材料的工艺性能。按照工艺方法的不同，工艺性能可分为铸造性能、锻造性能、焊接性能和切削加工性能等。金属材料及加工工艺第二章一、材料的一般特性二、金属结构与结晶1金属的结构与结晶A：体心立方晶格B：面心立方晶格C：密排立方晶格金属元素中，除极少数外，绝大多数金属的晶体具有上述三种晶格形式。金属的晶格结构金属的结构与结晶结晶的概念：金属及合金从液态转变为固态并形成晶体结构的过程称为结晶。从内部结构看，结晶就是金属原子的聚集状态，从不规则排列过渡到按一定几何形状作有序排列的过程。结晶的过程：液态金属的结晶过程，是由晶核的形成和成长这样两个同时并行的环节组成的。当

5、液态金属冷却到一定温度时，有一些金属原子就会自发聚集到一起，形成规则排列的原子集团，称为结晶的核心，简称晶核。这些晶核，由于不断吸附周围的液态而逐渐长大。同时，新的晶核也不断产生并长大，直到各晶体彼此相连，液体金属全部消失，结晶过程即告完成。金属的结晶过程金属的结构与结晶自然界80多种金属中，绝大多数在结晶后其晶格结构的类型都保持不变，只有少数几种金属，如铁、锰、锡、钛、铝等，在固态范围内，因温度的变化还会出现晶体结构的转变，并称之为同素异构转变。液态纯铁体心立方晶格面心立方晶格体心立方晶格1535℃(δ－Fe)(γ－Fe)(α－Fe)金属的同素异构转变，是固态下金属

6、原子重新排列的过程，并称之为相变或者重结晶。同素异构转变这一性质很重要，铁正是因为有这一特性，才使钢能通过各种热处理方法来改变其内部结构，从而达到改善钢材料性能的目的。金属的同素异构转变以一种金属元素为基础，加入另外一种或几种金属或非金属元素，经过熔合而组成的具有金属特性的材料，称为合金。合金中具有同一化学成分和晶格结构的均匀部分称为相，依此可分为单相合金和多相合金。按照相结构的不同，合金相可分为三种类型。1，固溶体合金由液态结晶为固态时，由于各组元之间相互溶解而形成的一种成分和性质均匀的新晶体，成为固溶体。固溶体是一种均匀的单相组织。2，金属化合物固态合金中，由于各

7、组元之间相互作用而形成的一种具特殊晶格和明显金属特性的物质，成为金属化合物，它的晶格结构具有较复杂的形式。3，机械混合物机械混合物时有两种以上的相组成的合金，使固态下既不互相溶解又不形成化合物，而按一定重量比混合的新物质。2合金的结构铁碳合金中，当合金处于液态时，铁和碳可以无限互溶。而固态时，存在四种基本相和组织。1，铁素体：碳在α-Fe中的固溶体称为铁素体，或α固溶体，常用符号F表示。2、奥氏体：碳在γ-Fe中的固溶体称为奥氏体，或γ固溶体，常用符号A表示。3、渗碳体渗碳体是由铁和6.67%的碳形成的金属化合物，其分子式为Fe3C。渗碳体的晶格形式