金属材料与热处理

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1、金属材料与热处理金属材料与热处理机械方面2009-04-2020:26阅读517评论1字号：大大中中小小　　第一章金属材料与热处理　　金属材料是现代机械制造工业所需要的最主要材料之一。它不但具有制造机器所需要的物理、化学和力学性能，而且还具有较简单的成形方法和良好的成形工艺性能，因此，金属材料在机械设备中所占的比例约在80％以上：　　金属材料的性能主要与其成分、组织和表面结构特性有关。热处理就是通过改变金属材料的组织或改变表面成分和组织来改变其性能的一种热加工工艺。　　第一节金属材料的主要性能　　金属材料

2、获得广泛的应用，不仅是由于它的来源丰富，而且还由于它具有优良的使用性能与工艺性能。使用性能包括力学性能和物理、化学性能。工艺性能则是指金属是否易于加工成形的性能。它们是进行设计、选材和制定工艺的依据。　　一、力学性能　　金属材料的力学性能是指金属在外力作用’F所表现出来的特性。　　1．强度　　强度是指金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。金属材料的强度和塑性指标是通过拉伸试验测定的。图1-1为低碳钢材料试样的拉伸曲线。　　(1)弹性极限σe弹性变形是指金属材料承受载荷时产生变形，卸载后又恢复原状的行为

3、。弹性极限是指金属材料保持弹性变形时的最大应力。　　σe=Pe/Fo(MPa)　　式中：户。——弹性极限载荷，N；　　Fo-试样原始截面积，咄2。　　(2)屈服极限，，当载荷增加到尸。时，拉伸曲线上出现了平台，此时载荷虽然不增加，试样却继续产生塑性变形，这一现象称为屈服现象。屈服极限是指金属材料开始发生屈服现象时的应力。　　σs=PS/Fo(MPa)　　式中：Ps——产生屈服现象时的载荷，N。　　工程上使用的金属材料，大多数没有明显的屈服现象，对此类材料，工程规定产生0．2％塑性变形时的应力作为屈服极限，

4、用0.2表示，称为条件屈服极限。　　绝大多数机器零件在使用过程中不允许产生明显的塑性变形，所以，屈服极限dD(o2)是第1页设计机器零件和选择、评定金属材料性能的重要指标。　　(3)强度极限ob强度极限是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力。　　　　ob=PD/Fo(MPa)　　式中：Ph——试样拉断前所承受的最大载荷，N。　　脆性材料在拉仲试验时02也很难测出。因此，选用脆性材料制作机器零什时，常以ob作为选材和设计的依据。　　2．塑性　　塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不破断的能力。常用的塑

5、性指标有延伸率J和断面收缩率扒　　J和沪的数值越大，表示金属材料的塑性越好，丁程上一般把J，5％的材料称为塑性材料，把J《5％的材料称为脆性材料。　　金属材料的塑性对零件的成形加工和使用的安全性有着重要的意义。塑性好的金属材料能通过塑性变形顺利地实现成形加工。另外，拉伸试验表明，经过明显塑性变形之后的金属材料得到强化，因此，材料塑性好的机器零什万一超载时，能避免突然断裂。　　3．硬度　　硬度是指金属材料表面抵抗外物压人的能力，或者说是金属材料在局部体积内抵抗变形，特别是塑性变形的能力。硬度是一个反映金属材

6、料弹性、塑性、韧性和强度等一系列物理特性的综合力学性能指标。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。　　(1)布氏硬度布氏硬度的测定是用一定的载荷P，将直径0的钢球压人被测材料的表面，以载荷压痕面积之比作为硬度值。用HB表示。　　布氏硬度的优点是测量方法简单，数值较准确，但是压痕较大，不适宜检查成品和太薄的零件。常用于调质钢、正火钢、退火钢和铸铁件，硬度范围为HBl40—450。HB值越大，材料就越硬。　　(2)洛氏硬度最常用的洛氏硬度是HRC。压头采用顶角120°的金刚石圆锥，载荷为1500N，根

7、据压痕的深度，可在硬度计上直接读出它的硬度值。这种硬度值标准适用于调质钢和淬火钢等较硬的材料，硬度范围为HRC20-67。　　洛氏硬度法操作简便、效率高、压痕小，常用于成品检验。缺点是因为压痕小读数重复性差，故需多测几点，取其平均值。　　(3)维氏硬度维氏硬度压头采用面夹角为136°的金刚石四棱锥体。载荷根据不同要求从50-200N加以选择。从硬度计上的显微镜测出压痕对角线长度d，查表即可得出维氏硬度值HV。