金属工艺学 第一篇 金属材料导论ppt课件.ppt

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1、第一篇金属材料导论教学内容：金属材料的性能及其实验方法，金属的晶体结构与结晶，合金的相结构与铁碳合金状态图。钢的热处理及其工艺，常用金属材料的分类和应用。目的要求：1.  通过学习“金属材料的力学性能”一节，要求熟悉金属的五大性能指标（强度塑性硬度韧性和疲劳强度）的概念。要求掌握强度和塑性指标的符号、单位及意义，以及布氏硬度和洛氏硬度的应用。了解拉伸试验方法和拉伸曲线图。对金属材料的物理性能，化学性能特别是工艺性能要求应有一定的了解。第一篇金属材料导论（学习要求）2.金属的晶体结构与结晶过程的基本知识，重点了解常用的金属晶体结构类型，金属结晶

2、过程金属的同素异构转变。合金的组织结构与性能特点。从而为学习铁碳合金等内容奠定必要的基础。铁碳合金是现代工业中应用最广泛的金属材料，要求掌握铁碳合金的基本组织铁素体，奥氏体，渗碳体，珠光体，莱氏体的定义，结构，形成条件及性能特点。掌握铁碳合金状态图的分析和应用，并学会分析几种典型铁碳合金组织结构的变化规律。第一篇金属材料导论（学习要求）3.热处理是改善金属材料性能的重要工艺方法。学习“钢的热处理”基本知识，要求在了解钢在加热和冷却过程中内部组织变换规律的基础上，熟悉钢的普通热处理工艺方法（退火，正火，淬火，回火）的工艺特点、性能及应用。对于钢

3、在冷却时组织转变和金属表面热处理工艺也有一定的了解。4.  学习常用金属材料的分类和应用，要求了解碳素钢和合金钢的分类、牌号、性能及用途；了解铸铁的分类，铸铁的石墨化及其影响因素。基本掌握灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁的成分，组织，牌号及用途。铝及铝合金，铜及铜合金的分类、特点、性能及用途，粉末冶金及纳米材料以自学为主。第一章金属材料的主要性能金属材料主要性能：第一节金属材料的力学性能金属材料受到外力作用时所反映出来的属性。如强度、刚度、弹性、塑性、硬度和韧性等。它是衡量金属材料、评价材料质量的重要参数，选用材料的重要依据。一、强度金属材料在外力

4、作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。按作用力性质分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度和抗扭强度等。工程上常用指标：屈服强度和抗拉强度，由拉伸试验测定。见P6图1-2为普通低碳钢的拉伸曲线。(第一节金属材料的力学性能)①OE段，变形与外力成正比，试样只产生弹性变形，即当外力去除后，试样就恢复到原始长度。材料在弹性范围内所能承受的最大应力称为弹性极限。②当载荷继续增大到Ps时，拉伸曲线出现了平台，表示这时载荷不增加，试样仍将继续发生塑性变形，这种现象称为屈服。开始产生屈服现象时的应力称为屈服点，表征材料抵抗微量塑性变形的能力。用σs表示，通常规

5、定产生0.2％塑性变形时的应力作为名义屈服强度，也叫条件屈服极限，用σ0.2表示。③当载荷继续增加超过S点后，变形量随载荷的增加而急剧增加。当载荷增大到b时，变形集中在试样的某一部位上，出现缩颈现象。由于承载面积减小，试样很快被拉断。试样在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度，用σB表示，二、刚度金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。大小以材料在弹性范围内应力与应变的比值——弹性模数E来表示。在拉伸曲线上表现为OE段斜率，相当于引起单位变形时所需的应力。它是衡量金属材料刚度大小的指标，反映了材料弹性变形的难易程度。在相同外力作用下，材料的E愈大

6、，则弹性变形愈小；E小则弹性变形大。对于一个机械零件来说，其刚度除与所用材料的E有关外，还与该零件的形状、尺寸和使用温度有关。(第一节金属材料的力学性能)三、塑性金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致引起断裂的能力。在外力消失后留下来的这部分不可恢复的变形，叫做塑性变形。通常用伸长率和截面收缩率作为衡量材料塑性大小的指标。(一)伸长率伸长率是试样拉断后标距长度的增量与原标距长度的百分比，用δ表示。(二)截面收缩率截面收缩率是试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。δ和ψ的数值越大，说明金属材料的塑性越好；反之亦然。良好的

7、塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件。四、硬度金属材料抵抗外物压入其表面的能力。一般来说，硬度高的材料，耐磨性能好，强度也高。因此，硬度是机械零件设计要求的技术条件之一。生产中常用的有布氏硬度和洛氏硬度等。(一)布氏硬度测定方法：用一定直径的淬火钢球或硬质合金球作压头，在一定的静载荷下压入试件表面，保持压力至规定的时间后卸载。根据所加载荷的大小和所得压痕表面积来计算（或查表）得压痕表面上的平均应力值。此平均应力值作为布氏硬度，并用HBS或HBW表示，由于布氏硬度测量时压痕面积较大，能反映较大范围内金属各组成物的平均性能，且试验数据的重复性好，

8、因此广泛用于测定铸铁、有色金属、退火钢等小于450HBS的金属材料。(第一节金属材料的力学性能)(二)洛氏硬度测定方法：其原理如图所示，用一定的载荷将顶角为120°