金属材料的主要性能概述.ppt

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1、1.金属材料1.5铁碳合金1.1金属材料的主要性能1.2金属及合金的晶体结构1.3合金的结构1.4二元合金状态图零件的生产工艺过程选材选毛坯预先热处理机械加工最终热处理检验应根据零件的性能要求、受载情况、服役条件、工作环境等：其中选材：金属材料种类繁多，性能不一，而且材料的发展日新月异，而零件的性能要求、服役条件各不相同，再加上材料的资源、价格等多方面考虑。机械加工方法轴毛坯选择车削传统的有现代的有有液态成形毛坯塑性成形毛坯连接成形毛坯粉末冶金成形型材等毛坯车削、刨削、铣削拉削、镗削、磨削等数控加工、电火花加工、激光

2、加工等特种加工方法一个具体零件的加工往往可用多种不同的加工方法，而每种加工方法所能达到的加工精度、加工质量、加工范围、加工效率是不同的。预先热处理：为使切削加工能顺利进行，可通过预先热处理调整硬度，为切削加工做好组织准备。最终热处理：使材料的性能达到要求。第1章金属材料材料、信息、能源称为现代技术的三大支柱。复合材料工程材料金属材料陶瓷材料高分子材料1.1金属材料的主要性能本节重点：金属材料的力学性能主要内容：金属材料的力学性能,包括材料的强度、硬度、塑性、冲击韧性、疲劳强度等。本节难点：各性能指标的物理意义和测定方

3、法1.1.1金属材料的力学性能在低碳钢拉伸曲线中，把F-Δl坐标换成σ-ε（应力—应变）就可以直接在图上读出力学性能指标，并且不需要做成标准试样。强度材料在外力作用，抵抗塑性变形和断裂的能力。工程上常用的金属材料的强度指标有屈服强度(σs)和抗拉强度(σb)等；塑性材料在外力作用下产生永久变形而不破坏的性能。表示材料的塑性指标是：伸长率δ和断面收缩率Ψ；对于塑性差的材料，用σ0.2来代替σs；1）使材料具有良好的成形性；2）受到外力变形时，有强化作用。硬度材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。最常用的硬度指标有：布氏硬度

4、（HB)和洛氏硬度(HRA-C)。布氏硬度和洛氏硬度试验原理和使用范围均不相同；零件发生疲劳破坏是没有预兆而突然断裂，此时发生疲劳破坏的应力远远小于抗拉强度，甚至比屈服强度还小，非常危险。小结：金属材料的力学性能是在外力作用下表现出的力学性能，在实际生产中应用相当广泛。1.1.2金属材料的物理、化学性能（略）冲击韧度金属材料抵抗冲击载荷的作用而不破坏的能力。常用的指标有冲击韧度(Ak)。疲劳强度金属材料抵抗交变载荷的作用而不破坏的能力。常用的指标有疲劳强度(σ-1)。思考题1将钟表发条拉成一直线，问这是弹性变形还是塑

5、性变形？怎样判断它的变形性质？2疲劳破坏有什么危害？在什么情况下发生疲劳破坏，产生原因是什么？如何提高零件的疲劳强度？1.2金属及合金的晶体结构2.金属的结晶：原子由无序状态向有序状态转变的过程。有晶体形成。本节重点：金属结晶的概念、结晶过程本节难点：合金的结构1.三种常见的金属的晶格类型：体心立方面心立方密排六方基本概念凝固：一般非晶体由液态向固态转变的过程。结晶：由液态金属转变为固态晶体的过程。晶体：原子排列时有序的，原子在三维空间做规则的、周期性的、重复排列。有一定的熔点和凝固点，性能趋向各向异性。非晶体:原子

6、排列杂乱无章呈无序状态，没有一定的熔点和凝固点，性能趋向各向同性。晶体中的原子排列金属的结晶纯金属的冷却曲线（理想状态）ºCTºLabS0a：结晶开始点b：结晶终了点金属的结晶纯金属的冷却曲线（实际）ºCLT0T1S0T0：理论结晶温度T1：实际结晶温度ΔT=T0--T1（过冷度）金属的结晶合金的冷却曲线ºCabLsL+s0a：结晶开始点b：结晶终了点合金的结晶是在一个温度范围内完成。金属的结晶结晶的必要条件----过冷度金属的结晶过程：原子团形核晶核长大小晶粒晶粒（外形不规则的小晶体）形核：自身晶核、外来晶核

7、晶核长大方式：树枝状方式晶界—晶粒间的分界面；单晶体—结晶方位完全一致的的晶体多晶体—由多晶粒组成的晶体结构细化晶粒的方法增加冷却速度，增大过冷度；增加外来晶核;采用机械、超声波振动、电磁搅拌等；晶粒粗细对材料力学性能的影响晶粒越细，强度越高，塑性和韧性也越好。金属的同素异构转变1538cº1394ºc912ºc室温δ-Feγ-Feα-Fe体心立方面心立方体心立方金属的同素异构转变的慨念金属在固态下，随着温度的改变其晶体结构发生变化的现象。金属的同素异构转变的意义可以用热处理的方法即可通过加热、保温、冷却来改变材料的

8、组织，从而达到改善材料性能的目的。1.3合金的结构概念合金、组元、相；固溶体：置换固溶体、间隙固溶体；金属化合物；固溶强化的概念。本节要点：研究金属材料的加工工艺，必须了解金属及合金的晶体结构和结晶。1.3.1合金的结构——概念合金：由两种或两种以上的元素通过熔炼后所获得的新的物质仍然具有金属特性。组元：组成合金的基本元素。相：凡是成分相同、结