金属材料学基础理论知识课件.ppt

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1、金属材料学基础理论知识金属学基本知识金属是指具有良好的导电性和导热性、有一定的强度和韧性、并具有特殊金属光泽的物质。金属材料是由金属元素或以金属元素为主，其它金属或非金属元素为辅构成的，并具有金属特性的工程材料，它包括纯金属和合金。第一节金属材料及分类1按其最高价氧化物的颜色分黑色金属---包括铁、铬、锰三种。有色金属---除黑色金属以外的其它金属称为有色金属。如铜、铝和镁等。按密度大小分重金属---密度大于每立方厘米4.5克。轻金属---密度小于每立方厘米4.5克。3---按储量和价值分稀有金属和贵重金属。二炼铁与炼钢炼铁----现代钢铁工业生产生铁的主要方法是高炉炼铁。1-

2、--炼铁炼铁用的多数是铁的氧化物。含铁比较多的并且具有冶炼价值的矿物称为铁矿石。炼铁就是从铁矿石中提取铁及有用元素的过程。高炉炼铁的炉料高炉炼铁的主要原料是铁矿石、燃料和熔剂。炼铁示意图炼铁过程炉料从受料斗进入炉腔，高炉底部的炉缸和炉腹中装满焦碳。炉腰和炉身中则是铁矿石、焦碳和石灰，层层相间，一直装到炉喉。焦碳在1000ºC---1200ºC高温下，迅速产生大量的热，使风口附近炉腔中心温度高达1800ºC以上，由于底部焦碳很厚，燃烧不完全。因次，炉气中存在大量一氧化碳气体，在炉内造成了良好的还原性气氛。铁矿石在570ºC---1200ºC之间受到一氧化碳气体和红热焦碳的还原，形

3、成了海棉状铁，这种铁在1000ºC---1200ºC的高温下会从一氧化碳和焦碳中溶入大量的碳---含碳量可达百分之四。因而铁的熔点下降，于是就形成了生铁。生铁的熔点约为1200ºC。因次经过溶碳作用之后，生铁以液体状态滴入炉缸。高炉产品铸造生铁---这类生铁断口呈暗灰色。含硅量较高，用于机械制造厂生产铸件。炼钢生铁---这类生铁断口呈暗灰色。含硅量较低(1.5%),用于在炼钢炉中炼钢。高炉冶炼的副产品是煤气和炉渣。煤气有很高的经济价值。高炉炉渣主要成分是氧化钙、二氧化硅。可以用来制造水泥渣棉、渣砖等建筑材料。2---炼钢现代炼钢方法是以生铁为主要原料。首先把生铁熔化成液态利用氧

4、化作用将碳及其它元素的含量调整到规定的范围之内，就得到了钢。炼钢过程炼钢的基本过程是氧化。向铁液中吹入纯氧或加入铁矿石，在炼钢炉内氧与铁发生作用使铁被氧化。生成的氧化铁溶解在铁液中，与铁液中其它元素产生一系列氧化反应。碳被氧化生成一氧化碳气体，直接从铁液中逸出，硅和锰被氧化生成二氧化硅和氧化锰。铁液中的含碳量降低到一定程度时，氧化即告完成铁液炼成了钢液。炼钢方法现代炼钢方法主要有转炉炼钢、电炉炼钢和平炉炼钢。转炉、平炉的主要产品是碳素钢和低合金钢，电弧炉的主要产品是合金钢。炼钢炉产品根据成品钢脱氧程度的不同，可分为镇静钢、半镇静钢和沸腾钢三种。第二节金属的性能一金属的物理性能和

5、化学性能1金属的物理性能密度熔点热膨胀性（线膨胀、体积膨胀）导热性导电性磁性（铁磁性、顺磁性、抗磁性）2金属的化学性能耐腐蚀性抗氧化性二金属的工艺性能1铸造性2锻压性3焊接性4切削加工性三金属的力学性能金属材料的力学性能是指金属在外加载荷(外力或能量)作用下或载荷与环境因素(温度、介质和加载速率)联合作用下所表现的行为。由于载荷施加的方式多种多样，而环境、介质的变化又十分复杂，所以金属在这些条件下所表现的行为就会大不相同，致使金属材料力学性能所研究的内容非常广泛，它已发展成为介于金属学和材料力学之　　金属材料的力学性能包括强度、硬度、塑性和韧性等性能。C:Documentsa

6、ndSettingsOwner桌面金属材料的力学性能包括强度、硬度、塑性和韧性等性能。因为金属构件的承载条件一般用各种力学参量(如应力、应变和冲击能量等)来表示，因此，人们便将表征金属材料力学行为的力学参量的临界值或规定值称为金属材料力学性能指标，如强度指标、塑性指标、韧性指标等等。按载荷的作用性质分为静载荷冲击载荷交变载荷按载荷的作用方式分为拉伸载荷拉伸变形抗拉强度压缩载荷压缩变形抗压强度弯曲载荷弯曲变形抗弯强度剪切载荷剪切变形抗剪强度扭转载荷扭转变形抗扭强度弹性变形---指金属受到载荷作用时产生变形，当外力去除后，随即消失的变形。塑性变形---指外力去除后，不可消失的变

7、形，也叫永久变形。金属在受到外力作用时，在材料内部会产生与外力相对抗的力，这种力称为内力。单位面积上的内力大小称为应力。强度---金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。用应力表示。第一节拉伸曲线和应力应变曲线　　拉伸试验是工业上最广泛使用的力学性能试验方法之一。试验时在拉伸机上对圆柱试样或板状试样两端缓慢地施加载荷，使试样受轴向拉力沿轴向伸长，一般进行到拉断为止。　　一般试验机都带有自动汜录装置，可把作用在试样上的力和所引起的试样伸长自动记录下来，绘出载荷—伸长曲线，称拉伸曲线或