学习目通过学习,掌握金属材料和热处理基本知识,.ppt

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1、学习目的：通过学习，掌握金属材料与热处理的基本知识，为后续掌握阀门材料的选用奠定基础。学习要求：工掌握金属的力学性能指标及常用数据。掌握常用的机械工程材料类型、牌号、力学性能及用途。掌握钢的热处理的基本知识及常用的热处理方法、工艺特点和应用范围。初步具有选择工程材料的能力。金属材料与热处理基础概述材料与人们的生活与生产活动息息相关。我国材料的发展历史悠久。材料的种类繁多。材料、信息、能源和生物工程已成为当代技术的四大支柱。一、材料的分类黑色金属：铁及其合金有色金属：除铁以外的金属非金属材料金属材料复合材料高分子（C、H为主）陶瓷（硅酸盐，C、O、N化物等）树脂基复合材料金属基复合

2、材料陶瓷基复合材料颗粒增强或纤维增强性能工艺性能：铸造性、可锻性、可焊性、切削加工性和热处理工艺性等使用性能力学性能：强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等化学性能：抗氧化性和耐腐蚀性物理性能：密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性能和磁性能等。二、材料的性能金属材料的力学性能是指材料抵抗外力引起的变形和破坏的能力，主要有强度、塑性、硬度、韧性、疲劳极限等。三、金属材料的力学性能载荷——零件在使用过程中所受到的力，按方式不同可分为拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等。载荷可分为静载荷与动载荷。应力——物体在外力作用后所导致物体内部之间的相互作用力称内力，单位面积上的内力称应力σ。变形——在外

3、力作用下尺寸和形状的变化。分弹性变形与塑性变形。3.1强度MPa(MN/m2)在载荷作用下材料抵抗永久变形和断裂的能力。分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。应用最广的为拉伸试验进行强度的测定。1Pa＝1N/m2（GB/T228—2002）（1）拉伸试验设备及标准试样（2）拉伸三个阶段A、弹性变形阶段0-p-eB、弹塑性变形阶段屈服-强化-颈缩e-ss-s’s’-bb-kC、断裂koPsNbkss’pemmDlPb拉伸曲线外力伸长量载荷－位移曲线不同性质材料的拉伸曲线形状是不相同的oσsMPabkss’pee=DL/L0σb﹡应力：σ试样单位面积上所承受的力σ=P/AA：

4、拉伸试样横截面面积P：试样轴向拉力﹡应变：ε试样单位长度上的伸长量ε=(L1-L0)/L0=ΔL/L0L0：试样原标距长度L1：试样拉断后的长度（3）拉伸曲线单位变换应力－应变曲线oσsMPabkss’pee=Dl/Lσb屈强服度(σs)：材料产生屈服时的最小应力。抗拉强度(σb)：材料所能承受的最大应力。力学性能σb条件屈服强度(σ0.2)：0.2σ0.2σε拉伸过程中，屈服现象不明显的材料，根据国标取残余应变量为0.2％时的应力值为屈服强度记做σ0.2。o123.2刚度指标E=s/eεσ材料的刚度通常用弹性模量E来衡量。弹性模量E：材料抵抗弹性变形的能力。是指在比例极限(σs

5、)范围内，应力与应变比。3.3塑性指标（2）断面收缩率(Ψ)A0-A1y=———×100％A0（1）伸长率(δ)L1-L0δ=———×100％L0lodol1d1材料产生永久变形而不被破坏的能力。⑴良好的塑性可以顺利地完成某些成型工艺，火焰筒的冷冲压及涡轮盘、涡轮轴的锻造等。⑵良好的塑性还可以在一定程度上保证零件的工作安全，在零件使用时万一超载，塑性变形引起的强化作用使零件不致于突然断裂。⑶过高地追求塑性，会降低材料的强度。3.4硬度指标材料抵抗表面划伤、磨损或局部塑性变形及破坏的能力常用硬度测定方法:硬物压入法（1）布氏硬度(HB)硬物：球形压头(D=10、5、2.5、2、1m

6、m)载荷：P(kgf)FDhdHBS:普通淬火钢球硬度值在450以下HBW:硬质合金球硬度值在450～650HBS(HBW)=———FA表示为：500HBW5/750特点：压坑面积大，受材料不均匀度影响小，故测量误差小，硬度值准确、真实。不适于成品检验,主要用于测量较软的金属材料。布氏硬度(HB)主要用于铸铁、非铁金属及经退火、正火和调质处理的钢材。（2）洛氏硬度(HR)压头顶角120°金钢石圆锥（或直径Φ1.588mm淬火钢球）直接测量压痕深度来确定硬度值。载荷：▲初载荷10kg并压入深度h1▲主载荷(50kg或90kg或140kg)使压入深度达h2；▲卸除主载荷、保留初载荷，

7、压入深度减小为h3。洛氏硬度的计算深度值△h=h3-h1。HR=———01230123h1h3h2K=0.2压头被测材料K-△h0.002特点：测量简便迅速，直接读数，表面压痕小。误差稍大，需多点测量取平均值。压头主载荷测量范围应用材料HRA金刚石K=0.250kg20～88表面硬化层、硬质合金等HRB淬火钢球K=0.2690kg20～100有色金属，退火、正火钢等HRC金刚石K=0.2140kg20～70淬火钢、调质钢等（3）维氏硬度(HV)压头：顶角为136°的金刚石正四棱锥