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1、,,,金屬材料與熱處理,全國中職學(xué)校機(jī)械類通用教材,,緒論 第一章 金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶 第二章 金屬材料的性能 第三章 鐵碳合金 第四章 鋼的熱處理 第五章 合金鋼 第六章 鑄鐵 第七章 有色金屬及硬質(zhì)合金,目 錄,,什么是金屬？ 什么是金屬材料？ 本課程的主要內(nèi)容 如何學(xué)好本課程？,緒 論,,1-1 金屬的晶體結(jié)構(gòu) 2-2 純金屬的結(jié)晶,第一章 金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶,, 1-1 金屬的晶體結(jié)構(gòu),一、 晶體與非晶體：,晶體：是原子呈有序、有規(guī)則排列的物質(zhì),非晶體：是原子呈無序、無規(guī)則堆積的物質(zhì),二、 金屬的晶格類型：,1、 體心立方晶格： 2、面心立方晶格： 3、密排六方晶格：,,三、單晶體與多晶體

2、：,四、晶體的缺陷：,1、點(diǎn)缺陷：間隙原子、空位原子、置換原子 2、線缺陷：刃位錯(cuò) 3、面缺陷：晶界、亞晶界,,一、純金屬的結(jié)晶過程： 二、晶粒大小對(duì)金屬材料的影響： 三、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：, 1-2 純金屬的結(jié)晶,,第二章 金屬材料的性能,金屬材料的損壞與塑性變形 金屬的力學(xué)性能 金屬的工藝性能 力學(xué)性能實(shí)驗(yàn),,2-1金屬材料的損壞與塑性變形,損壞的形式：變形、斷裂、磨損 變形：零件在外力作用下形狀和尺寸所發(fā)生的變化 彈性變形：指外力消除后能夠恢復(fù)的變形 塑性變形：指外力消除后無法恢復(fù)的永久性變形 斷裂：零件在外力作用下發(fā)生開裂或折斷 磨損：因磨擦而使零件尺寸、表面形狀和表面表面質(zhì)量發(fā)生變化的現(xiàn)

3、象,,,,一、與變形相關(guān)的幾個(gè)概念：,1、載荷：金屬材料在加工及使用過程中所受的外力。,靜載荷：指大小不變或變化過程緩慢的載荷。,沖擊載荷：指在短時(shí)間內(nèi)以較高速度作用于零件上的載荷。,交變載荷：指大小、方向或大小和方向隨時(shí)間發(fā)生周期性變化的載荷。,根據(jù)載荷作用性質(zhì)的不同分：,,根據(jù)載荷作用形式的不同分：,拉伸載荷、壓縮載荷、彎曲載荷、剪切載荷、扭轉(zhuǎn)載荷,,內(nèi)力：工件或材料在受到外部載荷作用時(shí)，在材料內(nèi)部產(chǎn)生的一種與外力相對(duì)抗的力。 應(yīng)力：?jiǎn)挝粰M截面面積上的內(nèi)力 R=F/S R為應(yīng)力，F(xiàn)為外力，S為單位橫截面面積,,二、金屬的變形： 金屬在外力作用下的變形可分為： 彈性變形、彈

4、-塑性變形、斷裂等三個(gè)階段 影響金屬的塑性變形的因素： 1、晶粒位向的影響； 2、晶界的作用； 3、晶粒大小的影響。,,三、金屬材料的冷塑性變形與加工硬化： 加工硬化（形變強(qiáng)化）： 指金屬材料隨著變形量的增加，其強(qiáng)度、硬度提高，而塑性、韌性下降的現(xiàn)象。,,2-2金屬的力學(xué)性能,定義：金屬材料具有承受機(jī)械載荷而不超過許可變形或不破壞的能力。 力學(xué)性能指標(biāo)：強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度。,,一、強(qiáng)度,定義：金屬在靜載荷作用下抵抗塑性變形或斷裂的能力 表示方法：應(yīng)力 分類：抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗扭強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度。 強(qiáng)度指標(biāo)：抗拉強(qiáng)度 測(cè)定方法：拉伸試驗(yàn),,1、拉伸試樣：GB/T22

5、8-2002 試樣的類型：L0=5d L0=10d,d,,拉伸試驗(yàn),,2、力-伸長(zhǎng)曲線,坐標(biāo)：橫坐標(biāo)為試樣的伸長(zhǎng)量L 縱坐標(biāo)為拉力F,,,e,s,b,z,,,,,,,Fe,Fel,Fm,F, L,o,,彈性變形階段oe：外力一旦撤去，變形完全恢復(fù) 屈服變形階段es：試樣發(fā)生塑性變形，在拉伸力不增加而變形卻繼續(xù)增加 強(qiáng)化階段sb：隨著變形的增大，變形抗力也逐漸增大 縮頸階段bz：當(dāng)外力達(dá)到Fm時(shí)，試樣的某一直徑發(fā)生局部收縮，直至斷裂,,3、強(qiáng)度指標(biāo)： （1）屈服強(qiáng)度：Rel 在拉伸試驗(yàn)過程中，載荷不增加（保持恒定），試樣仍能繼續(xù)伸長(zhǎng)時(shí)的應(yīng)力 Rel=Fel/So,,（2）抗拉強(qiáng)度：

6、Rm 金屬材料在拉斷前所能承受的最大力的應(yīng)力 Rm=Fm/So,,二、塑性：,定義：材料受力后在斷裂之前產(chǎn)生塑性變形的能力 1、斷后伸長(zhǎng)率A：指試樣拉斷后，標(biāo)距的伸長(zhǎng)量與原始標(biāo)距這比的百分率 即 A11.3=(Lu-Lo)/Lo*100%,,,例：（略）,2、斷面收縮率Z：指試樣拉斷后，縮頸處面積變化量與原始橫截面面積比值的百分率 Z=（So-Su）/So*100%,,,三、硬度,定義：材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力 常用的試驗(yàn)方法：布氏硬度實(shí)驗(yàn)方法、洛氏硬度實(shí)驗(yàn)方法、維氏硬度實(shí)驗(yàn)方法,,1、布氏硬度： （1）定義： （2）表示方法： （3）應(yīng)用范圍

7、 及優(yōu)缺點(diǎn)：,布氏硬度試驗(yàn)過程錄像,,2、洛氏硬度： （1）定義： （2）表示方法： （3）常用標(biāo)尺及其適用范圍： （4）優(yōu)缺點(diǎn)：,洛氏硬度試驗(yàn)過程錄像,,四、沖擊韌性,1、定義：金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力 2、試驗(yàn)方法：一次擺錘沖擊彎曲實(shí)驗(yàn) 3、試樣：U形或V形缺口,沖擊韌性試驗(yàn)原理,,4、試驗(yàn)原理： 試樣從一定高度被擊斷后，缺口處單位橫截面面積上吸收的功沖擊韌度,F,沖擊吸收功Ak=FL（cos-cos）,沖擊韌度k=Ak/So,,五、疲勞強(qiáng)度,定義：金屬材料抵抗交變載荷作用而不產(chǎn)生破壞的能力。 衡量疲勞強(qiáng)度的指標(biāo)是疲勞極限（R-1）：是指金屬材料經(jīng)過無限次交變載荷試驗(yàn)，測(cè)得

8、斷裂時(shí)應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)（N）。 一般黑色金屬的規(guī)定應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為107周次（不斷裂），有色金屬、不銹鋼的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為108。,,2-3 金屬的工藝性能,金屬材料的加工過程： 冶煉鑄造 鑄件 機(jī)加工 零件 鑄錠 熱鍛 鍛件 熱軋 板材、棒材、型材、管材焊接、冷軋、冷拔、冷沖,,,,,,,,,,,,,,,一、鑄造性能,1、定義：指鑄造成形過程中獲得外形準(zhǔn)確、內(nèi)部健全鑄件的能力。 2、主要性能： （1）流動(dòng)性： （2）收縮性： （3）偏析傾向：,,二、鍛壓性能,定義：用鍛壓成形方法獲得優(yōu)良鍛件的難易程度 影響因素：塑性越好，變形抗力越好，則金屬的鍛壓性能越好。,三、焊接性能,定義：金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性 影響因素：含碳量越小，則金屬的焊接性能越好。,,四、切削加工性能,定義：切削加工金屬材料的難易程度 影響因素：切削速度、切削抗力、斷屑能力、刀具的耐用度以及加工后的表面粗糙度,五、熱處理性能,定義：熱處理金屬材料的難易程度 影響因素：淬透性、淬硬性、過熱敏感性、變形開裂傾向、回火脆性傾向、氧化脫碳傾向,