[精选]《金属工艺学》第一章 钢铁材料及热处理.pptx

第一章 钢铁材料及热处理知识点：1.钢铁自身固有的力学性能一般是不能满足零件的受力性要求。2.钢铁零件必须经过热处理才能用。1-1 金属及合金的性能 主要有：力学性能、物理性能、化学性能和工艺性能。从机械零件和工程结构件设计角度，重点放在金属材料的力力学性能学性能。一、力学性能 力学性能又称机械性能，是材料在力的作用下力的作用下所表现出的特征。力学性能的指标主要有：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度和刚度。1.强度 是金属受外力作用下，抵抗永久变形和断裂的能力。1强度的定义式 2工程设计中常用的强度指标最大抗拉强度屈服点3金属材料的抗拉强度与屈服点的测试 方法：是用金属试样做拉伸试验测出来的。1低碳钢试样的拉伸试验曲线 是将低碳钢棒料加工成标准试样，装在拉伸机上，在试样两端缓慢施加轴向载荷，使其发生拉伸变形直至断裂。要点知识：I.oe直线弹性变形特征。II.e点处的应力 ：为不产生永久变形的最大应力，称为材料的弹性极限。oe直线的斜率值：称为材料的弹性模量，用E表示，表征材料抵抗弹性变形的能力，技术上表示金属的刚度。II.es曲线屈服特征。即载荷超过Fe再卸载时，试样的伸长只能局部地恢复，产生了局部塑塑性变形性变形。III.S处水平段称作“屈服点屈服点。即当载荷增加到Fs时，拉力无需再增大，试样仍可继续伸长。金属材料屈服点的工程意义：1锅炉、压力容器、汽车发动机缸体上的紧固螺栓、键、销零件，在受载时是不允许屈服的，其工作应力必须小于材料的屈服点。IV.sb曲线强化阶段。材料屈服后随变形程度的增大，金属内部要产生变形抗力，须不断增大载荷，试样才能继续伸长。V.bz曲线缩颈阶段。即当载荷超过Fb值，试样出现局部“缩颈 直至断裂。“缩颈：零件局部横截面积变小，是零件发生断裂的前奏。要点：1Fb是零件产生“缩颈所能承受的最大拉力。2规定：b点处的拉应力值为低碳钢材料的抗拉强度，用3抗拉强度 的工程意义 金属零件所承受的最大工作应力值不允许超过 ，否则会断裂。2.塑性 是指金属在外力作用下产生永久变形而不断裂的能力。1塑性指标 是用拉伸试验测得的试样伸长率 和端面收缩率 来衡量。要点知识：2应用知识 如车身架材料，要用塑性好的低合金钢制造，如受力过大超载时，先产生塑性变形而不致突然断裂。3塑性好的金属材料是进行锻造、冲压、焊接的必要条件。3.硬度 是指材料抵抗局部变形，特别是局部塑性变形、压痕、划痕的能力。知识点：硬度是机械零件、工具等必须具有的机械性能指标。如制造业用的刀具、量具、锻锤及模具等，都要具有足够的硬度，以耐磨和防止受冲击力时产生裂纹。硬度可间接反映金属的强度、塑性、韧性及化学成分，是一项综合性的机械性能指标。1金属材料的硬度指标 最常用的有：布氏硬度布氏硬度 洛氏硬度洛氏硬度1布氏硬度HB 用淬火钢球或硬质合金球作压头，用来测定“较软金属材料硬度的方法。布氏硬度值的表示方法：如230HBS、500HBW。S 淬火钢球压头。W硬质合金钢球压头。布氏硬度法的应用：用于测定如铸铁件、有色金属及合金、退火钢、正火钢、调质钢等。2洛氏硬度 是用 石圆锥体作压头，用来测定硬金属材料硬度的方法。洛氏硬度法的应用：用于如淬火钢、渗碳钢、模具工具钢等硬度的测定。洛氏硬度的表示方法：如2067HRC。2硬度值与机械设计 零件工作面要规定足够的硬度，以耐磨损，防止疲劳断裂。硬度和强度间有一定换算关系，如机械设计基础教材中的 图表所示。4.冲击韧性 冲击韧性又称韧性，是指材料受快速或突然载荷的作用，断裂前所能吸收最大冲击功的能力。冲击载荷：载荷以快速或突然的方式作用在零件上。1材料冲击韧性的指标 用摆锤式冲击试验测出的试样所受最大冲击吸收功AK与S0的比值来衡量，见教材图1-4。基本知识点：强度、塑性、硬度指标，都是在缓慢加载或静载荷条件下测定的。机器中的零件大多要受冲击载荷作用，如连杆、键连接、齿轮传动、钻机、碎石机械，铁轨受力，冲模、锻模等。制造承受冲击载荷的零件，除应保证足够的静力学性能如强度、硬度，还必须要有足够的韧性韧性，即耐冲击的能力。2冲击韧性与机械零件设计 材料的 值，只是说明其抗一次大冲击而不断裂的能力。金属零件受大能量冲击作用，其抗冲击能力决定于akv值。受小能量屡次冲击的作用，零件抗冲击能力是取决于强度和塑性。u受较高冲击力作用，要提高零件的塑性值；u受小冲击力作用，要提高零件的强度。如连杆、曲轴，碎石机鄂板等，都是受屡次小能量冲击力作用，这些零件可用球墨铸铁件或孕育铸铁件制造。注意，铸铁类的ak值几乎为零，但经热处理后具有较高的强度、硬度。受大能量冲击作用的零件，选择材料时，要考虑材料的冲击韧性指标ak值大小。如飞机起落架、矿山载重汽车的大梁、蒸汽锤的锤杆等，工作时受大能量冲击力作用，其零件要用高ak值的金属材料制造。5.疲劳强度1疲劳破坏 很多机械零件如轴、齿轮、连杆等，是在交变循环载荷作用下工作，尽管受到的工作应力值低于材料的强度极限 ，甚至 ，在零件应力集中处仍会产生裂纹，直至发生断裂，此破坏称为疲劳破坏疲劳破坏。具统计，有约80%的机械零件失效，都是由疲劳破坏引起。因此，研究和预防材料疲劳破坏极其重要。2疲劳强度 工程规定，材料在指定循环基数107次以上的交变载荷作用下不引起断裂所能承受的最大应力值，称为疲劳强度，又称疲劳极限，用符号 表示。3疲劳强度的测定 试验结论：在交变载荷作用下的金属试样，承受的工作应力值与断裂前的应力循环次数N有如下关系：疲劳曲线水平段对应的应力值，表示材料可经受无数次应力循环作用而不发生疲劳断裂，即为材料的疲劳强度。4零件疲劳破坏的特征 没有明显的塑性变形，是突然断裂。5零件疲劳断裂的原因 材料内部有气孔、夹杂物，外表有划痕或显微裂痕等。6提高零件疲劳强度的措施采用锻造、轧制等压力加工方式生产零件的毛坯。因压力作用可焊合钢锭内部的孔洞、击碎夹杂物，使金属致密；对型钢，可产生加工硬化对零件外表进行强化处理，如滚压、喷丸、外表淬火，以提高工作面硬度。可去除或防止出现显微裂纹，且裂纹扩展慢7疲劳强度与机械设计 机械中重要的转轴、螺栓杆、曲轴、连杆等，要按零件的疲劳强度进行校核计算。6.刚度 指材料抵抗弹性变形的能力，材料的刚度用弹性模量E值衡量。1刚度与机械设计机床主轴、滑枕、床身等，选材时应选弹性模量大的材料。材料的刚度不等于机件的刚度。机件的刚度除与材料的E值有关，重要的是取决于机件的断面设计。工字形断面、环型断面设计，力求壁厚均匀，都是提高机件刚度的设计形式。三、工艺性能 指材料在加工的过程中所表现出的特征。如是否容易加工或做出的毛坯质量如何。1.材料工艺性能的内容 按工艺方法的不同有：铸造性能、锻压性能、焊接性能、热处理性能和切削加工性能。1铸造性能 指金属在铸造成形过程中所表现出的性能。金属的铸造性能用流动性、收缩率和偏析这三个指标来衡量。流动性 指熔融金属流动的能力。金属液流动性好，容易充满铸型，铸件外形完整、尺寸准确。收缩率 金属的收缩量愈小，铸件产生的疏松、缩孔、变形、裂纹等缺陷愈少。偏析 指铸件凝固后内部化学成分不均匀现象。金属偏析严重，铸件各局部的力学性能就不一致。知识点：铸铁类的铸造性能最好，铝合金其次；钢的铸造性能较差。2锻压性能 指金属用锻压成形方法获得优良制件的难易程度。要点：材料的锻压性能，用塑性值和变形抗力两个指标来衡量。锻压性能好的金属有低碳钢、低合金钢；黄铜、铝合金在室温下就有良好的锻压性能；铸铁、高碳钢等锻压性能差。3焊接性能 指金属焊接时，能否获得优良焊接接头的能力。要点：优良焊接接头 指焊缝处不易形成裂纹、气孔、夹渣等缺陷。焊接性能好的金属：低碳钢、低合金钢；高碳钢、铸铁和铝合金的焊接性较差。如用高碳钢、铸铁和铝合金制成的机件，需与其它机件相连时，应设计成螺纹联接或铆接。4热处理工艺性 指材料是否容易通过热处理获得所需力学性能而不开裂的能力。知识点：高碳钢、高合金钢的导热性差，加热时采用多段加热标准，以防止工件开裂，其热处理性能较差。低碳钢、低合金钢的导热性好，采用一段加热标准，加热工艺简单，热处理性能好。5切削加工性 指金属是否易于进行切削加工。用工件切削后的外表质量及刀具的寿命来衡量。要点：易断屑，加工出的外表光洁，说明材料的切削性能好。材料硬度在170230HBS，有一定脆性，最易切削。铸铁、铜铝合金、中碳钢、退火钢的切削性能都很好；高碳钢、白口铸铁很硬，切削性能差；低碳钢、纯铜很软，切削时易沾刀，不容易断屑，切削加工性能差。9、静夜四无邻，荒居旧业贫。6月-236月-23Thursday,June 1,202310、雨中黄叶树，灯下白头人。14:00:0714:00:0714:006/1/2023 2:00:07 PM11、以我独沈久，愧君相见频。6月-2314:00:0714:00Jun-2301-Jun-2312、故人江海别，几度隔山川。14:00:0714:00:0714:00Thursday,June 1,202313、乍见翻疑梦，相悲各问年。6月-236月-2314:00:0714:00:07June 1,202314、他乡生白发，旧国见青山。01 六月 20232:00:08 下午14:00:086月-2315、比不了得就不比，得不到的就不要。六月 232:00 下午6月-2314:00June 1,202316、行动出成果，工作出财富。2023/6/1 14:00:0814:00:0801 June 202317、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。2:00:08 下午2:00 下午14:00:086月-239、没有失败，只有暂时停止成功！。6月-236月-23Thursday,June 1,202310、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。14:00:0814:00:0814:006/1/2023 2:00:08 PM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。6月-2314:00:0814:00Jun-2301-Jun-2312、世间成事，不求其绝对圆满，留一份缺乏，可得无限完美。14:00:0814:00:0814:00Thursday,June 1,202313、不知香积寺，数里入云峰。6月-236月-2314:00:0814:00:08June 1,202314、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。01 六月 20232:00:08 下午14:00:086月-2315、楚塞三湘接，荆门九派通。六月 232:00 下午6月-2314:00June 1,202316、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2023/6/1 14:00:0814:00:0801 June 202317、空山新雨后，天气晚来秋。2:00:08 下午2:00 下午14:00:086月-239、杨柳散和风，青山澹吾虑。6月-236月-23Thursday,June 1,202310、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。14:00:0814:00:0814:006/1/2023 2:00:08 PM11、越是没有本领的就越加自命非凡。6月-2314:00:0814:00Jun-2301-Jun-2312、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。14:00:0814:00:0814:00Thursday,June 1,202313、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。6月-236月-2314:00:0814:00:08June 1,202314、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。01 六月 20232:00:08 下午14:00:086月-2315、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。六月 232:00 下午6月-2314:00June 1,202316、业余生活要有意义，不要越轨。2023/6/1 14:00:0814:00:0801 June 202317、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。2:00:08 下午2:00 下午14:00:086月-23MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Fusce id urna blandit,eleifend nulla ac,fringilla purus.Nulla iaculis tempor felis ut cursus.感感 谢谢 您您 的的 下下 载载 观观 看看专家告诉