[材料科学]金属材料基础

《[材料科学]金属材料基础》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、2021/10/81金属材料基礎知識梁永2010/05/272021/10/82第一章金属材料的基础知识2021/10/83第一节金属材料的性能金属材料适应冷热加工的能力，称为加工工艺性能，简称工艺性能。工艺性能好的材料易于承受加工，生产成本低；工艺性能差的材科在承受加工时工艺复杂、困难，不易达到顶期的效果，加工成本也高。一、金属材料的工艺性能(一)铸造性能金属材料的生产，多数是通过冶炼、铸造而得到的，如各种机械设备的底座，汽轮机、发电机的机壳、阀门、磨煤机的耐磨件等。液体金同浇注成型的能力，称为金属的铸造性能。它包括流动性、收缩率和偏析倾向等。2021/10/84流动性是指金属对

2、铸型填充的能力。金属的流动性好，可以浇注成外观整齐、薄而形状复杂的零部件。在常见的金属材料中，铸铁的流动性优于钢，青铜的流动性比黄铜好，可以容易地制造各种零件。收缩率是指铸件冷凝过程中体积的减少率，称为体积收缩率。金属自液态凝结成固态时体积都要减少，使铸件形成缩孔和疏松，即形成集中或分散的孔洞，严重影响金属零件的质量。铸件冷凝时，由于种种原因会造成化学成分的不均匀，叫做偏析。偏析使整体冲击韧性降低，质量变坏。缩孔、疏松和偏析等铸造缺陷都是不允许产生的，在生产过程中应予以消除。2021/10/85（二）锻造性能重要零件的毛坯往往要经过锻造工序，如汽轮机、发电机的主轴，轮毂，叶片，大型

3、水泵和磨煤机的主轴、齿轮等。材料承受锻压成型的能力，称为可锻性。金属的锻造性能可用金属的塑性和变形抗力(强度)来衡量。金属承受锻压时变形程度大而不产生裂纹，其锻造性能就好。金属的锻造性能取决于材料的成分、组织及加工条件。通常低碳钢具有较好的可锻性，低碳钢的可锻性最好。随着含碳量的增加，钢的可锻性降低。合金钢的可锻性略逊于碳钢。一般情况下，合金钢中合金元素含量越多，其可锻性越差。铸铁则不能承受锻造加工。2021/10/86金属的冷热弯曲性能也取决于材料的塑性和强度。材料承受弯曲而不出现裂纹的能力，称为弯曲性能。一般用弯曲角度或弯心直径与材料厚度的比值来衡量弯曲性能。电厂锅炉管道弯头和

4、输粉管道弯头是经过冷热弯曲成型的。(三)焊接性能金属材料采用一定的焊接工艺、焊接材料及结构形式，优质焊接接头的能力，称为金属的焊接性。在电厂中有大量金属结构件是用焊接方法连接的，如锅炉管道、支架、蒸汽导管、管道、风管、汽包、联箱等。2021/10/87金属的焊接性能主要取决于材料的化学成分，也取决于所采用的焊接方法、焊接材料(焊条、焊丝、焊药)、工艺参数、结构形式等。衡量一种材料的焊接性，需要做焊接性试验。影响钢的焊接性能的主要因素是钢的含碳量，随着含碳虽的增加，焊后产生裂纹的倾向增大。钢中其它合金元素的影响相应小些。将合金元素对焊接性的影响都折合成碳的影响，即为碳当量。其计算公式

5、为：2021/10/88式中：C，Mn，Cr，Mo，V，Ni，Cu为钢中该元素的百分含量。当Ce<0.4％时，焊接性优良，可不预热。Ce=0.4％~0.6%时，焊接性较差，焊接时需采用适当预热等工艺措施。Ce>0.6%时，焊接性很差，焊接时需采用较高预热温度和较严格的工艺措施。(四)切削性能金属材料承受切削加工的难易程度，称为切削性能。金属的切削性能与材料及切削条件有关，如纯铁很容易切削，但难以获得较高的光洁度；不锈钢可在普通车床上加工，但在自动车床上，却难以断屑，属于难加工材料。通常，材料硬度低时切削性能较好，但是对于碳钢来说，硬度如果太低时，容易出现“粘刀”现象，光洁度也较差。

6、一般情况下金属承受切削加工时的硬度在HB170一230之间为宜。2021/10/89二、金属材料的力学性能力学性能是指金属材料在外力作用下，所表现出来的抵抗变形和破坏的能力以及接受变形的能力。（一）强度和塑性强度是衡量材料在外力作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。塑性是衡量材料在外力作用下接受变形的能力。拉伸试验是测定强度和塑性的最普遍方法，该试验依据国家标准（目前通用的标准为GB/T228－2002）进行，将材料制作成标准试样或比例试样，在万能实验机上沿试样轴向缓慢地施加拉力，试样随拉力的增加而变形，直至断裂。测得材料的弹性极限、屈服极限、强度极限及塑性等主要力学性能指标。2021/

7、10/8101．拉伸试样2021/10/8112．拉伸曲线拉伸曲线表示试样拉伸过程中力和变形关系，可用应力－延伸率曲线表示，纵坐标为应力R，R=F/S0，横坐标为延伸率ε，ε＝ΔL/L0。拉伸曲线的形状与材料有关，由图可见，在载荷小的oa阶段，试样在载荷F的作用下均匀伸长，伸长量与载荷的增加成正比。如果此时卸除载荷，试样立即回复原状，即试样产生的变形为弹性变形。当载荷超过b点以后，试样会进一步产生变形，此时若卸除载荷，试样的弹性变形消失，而另一部分变形则保留下来，这种