金属材料基本知识论述ppt课件.pptx
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1、全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。机械制造基础第一章全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第一章 金属材料基本知识1.1 金属材料的力学性能1.2 金属与合金的晶体结构与结晶全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发
2、事件。1.1 金属材料的力学性能第一章 金属材料基本知识1.1.1 强度1.1.2 塑性1.1.3 硬度1.1.4 冲击韧度1.1.5 疲劳强度全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第一章 金属材料基本知识 金属材料的性能对零件的使用和加工有十分重要的作用金属材料的性能对零件的使用和加工有十分重要的作用 在机械制造领域选用材料时在机械制造领域选用材料时,大多以力学性能为主要依据大多以力学性能为主要依据 力学性能是指材料在各种载荷作用下表现出来的抵抗力力学性能是指材料
3、在各种载荷作用下表现出来的抵抗力 金属材料性能的主要种类如表金属材料性能的主要种类如表1.1所示所示全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第一章 金属材料基本知识全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第一章 金属材料基本知识1.1.1 强度 强度是金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。强度是金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的
4、能力。根据载荷作用方式的不同,强度可分为:根据载荷作用方式的不同,强度可分为:抗拉强度抗拉强度(b)(b)抗压强度抗压强度(bc)(bc)抗弯强度抗弯强度(bb)(bb)抗剪强度抗剪强度()一般情况下,多以一般情况下,多以抗拉强度抗拉强度为判断金属强度大小的指标。为判断金属强度大小的指标。全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。1.拉伸曲线第一章 金属材料基本知识1.1.1 强度图1.1 低碳钢的拉伸曲线图全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执
5、行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。1.拉伸曲线第一章 金属材料基本知识1.1.1 强度(1)ce弹性变形阶段弹性变形阶段(2)es屈服阶段屈服阶段(3)sb均匀塑性变形阶段均匀塑性变形阶段(4)bk缩颈阶段缩颈阶段全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。1.拉伸曲线第一章 金属材料基本知识1.1.1 强度 (1)ce弹性变形阶段弹性变形阶段 试样的伸长量与载荷成正比增加试样的伸长量与载荷成正比增加
6、 此时若卸载此时若卸载,试样能完全恢复原状试样能完全恢复原状 FeFe为能恢复原状的最大拉力为能恢复原状的最大拉力全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。1.拉伸曲线第一章 金属材料基本知识1.1.1 强度 (2)es屈服阶段屈服阶段 当载荷当载荷超过超过FeFe后后,试样除产生弹性变形外试样除产生弹性变形外,开始出现开始出现塑性变形塑性变形 当载荷增加到当载荷增加到FsFs时时,图形上出现平台图形上出现平台,即载荷不增加即载荷不增加,试样继续试样继续伸长伸长,材料丧
7、失了抵抗变形的能力材料丧失了抵抗变形的能力,这种现象叫屈服这种现象叫屈服 FsFs称为屈服载荷称为屈服载荷全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。1.拉伸曲线第一章 金属材料基本知识1.1.1 强度 (3)sb均匀塑性变形阶段均匀塑性变形阶段 载荷载荷超过超过FsFs后后,试样开始产生明显塑性变形试样开始产生明显塑性变形,伸长量随载荷增伸长量随载荷增加而增大加而增大 FbFb为试样拉伸试验的最大载荷为试样拉伸试验的最大载荷全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教
8、材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。1.拉伸曲线第一章 金属材料基本知识1.1.1 强度 (4)bk缩颈阶段缩颈阶段 载荷载荷达到最大值达到最大值FbFb后后,试样局部开始急剧缩小试样局部开始急剧缩小,出现出现“缩颈缩颈”现象现象 k k点点时试样发生断裂时试样发生断裂全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第一章 金属材料基本知识1.1.1 强度2.强度指标 金属材料的强度是用应力
9、来度量的。金属材料的强度是用应力来度量的。常用的强度指标有屈服点和抗拉强度。常用的强度指标有屈服点和抗拉强度。(1)(1)屈服点屈服点ss在拉伸过程中,载荷不增加,试样还继续发生变形的最小应力(MPa)。s=Fs/A0全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第一章 金属材料基本知识1.1.1 强度2.强度指标 金属材料的强度是用应力来度量的。金属材料的强度是用应力来度量的。常用的强度指标有屈服点和抗拉强度。常用的强度指标有屈服点和抗拉强度。(2)(2)抗拉强度抗拉强度
10、bb金属材料在拉断前所承受的最大应力(MPa)b=Fb/A0全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第一章 金属材料基本知识1.1.2 塑性 塑性是金属材料在载荷作用下产生塑性变形塑性是金属材料在载荷作用下产生塑性变形(或永久变形或永久变形)而不而不 断裂的能力。断裂的能力。常用塑性指标是常用塑性指标是 断后伸长率断后伸长率拉伸试验试样拉断后,标距长度的相对伸长值=(l1-l0)/l0100%全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报
11、制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第一章 金属材料基本知识1.1.2 塑性 塑性是金属材料在载荷作用下产生塑性变形塑性是金属材料在载荷作用下产生塑性变形(或永久变形或永久变形)而不而不 断裂的能力。断裂的能力。常用塑性指标是常用塑性指标是 断面收缩率断面收缩率拉伸试样拉断后试样截面积的收缩率为=(A0-A1)/A0100%全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第一章 金属材料基本知识1.1.3 硬度 硬度是指
12、金属材料抵抗外物压入其表面的能力硬度是指金属材料抵抗外物压入其表面的能力,即金属材料抵抗即金属材料抵抗 局部塑性变形或破坏的能力局部塑性变形或破坏的能力。硬度是衡量金属材料软硬程度的指标。硬度是衡量金属材料软硬程度的指标。常用的硬度指标有常用的硬度指标有布氏硬度布氏硬度、洛氏硬度洛氏硬度和和维氏硬度维氏硬度等。等。全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。将一定直径的压头,在一定的载荷下垂直压入试样表面,保持规定的时间后卸载,压痕表面所承受的平均应力值称为布氏硬度值,以
13、HB表示。图1.2为布氏硬度试验原理图。第一章 金属材料基本知识1.1.3 硬度1.布氏硬度图1.2 布氏硬度试验原理图HB=F/S压=0.1022F/D(D-D2-d2)全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。用规定的载荷,将顶角为120的圆锥形金刚石压头或直径为1.588mm的淬火钢球压入金属表面,取其压痕深度计算硬度的大小,这种硬度称为洛氏硬度HR。第一章 金属材料基本知识1.1.3 硬度2.洛氏硬度图1.3 洛氏硬度试验原理图HR=K-bd/0.002全国高职
14、高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第一章 金属材料基本知识1.1.3 硬度3.维氏硬度用49-981N的载荷,将顶角为136的金刚石四方角锥体压头压入金属表面,以其压痕面积除载荷所得的商称为维氏硬度HV。全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。三种硬度应用范围比较布氏硬度计主要用来布氏硬度计主要用来测量灰铸铁、有色金测量灰铸铁、有色金属以及经退
15、火、正火属以及经退火、正火和调质处理的钢材等和调质处理的钢材等材料材料HRA主要用于测量硬主要用于测量硬质合金、表面淬火钢质合金、表面淬火钢等等;HRB主要用于测量主要用于测量软钢、退火钢、铜合软钢、退火钢、铜合金等金等;HRC主要用于测主要用于测量一般淬火钢件量一般淬火钢件维氏硬度适用于测定厚维氏硬度适用于测定厚度为度为0.30.5mm的的薄层材料薄层材料,或厚度为或厚度为0.030.05mm的的表面硬化层的硬度表面硬化层的硬度第一章 金属材料基本知识全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处
16、理各类违纪行为或突发事件。第一章 金属材料基本知识1.1.4 冲击韧度图1.4 冲击试验示意图1 摆锤 2试样 冲击韧度是金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力冲击韧度是金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力,通常用通常用一次摆锤冲击试验来测定。一次摆锤冲击试验来测定。冲击吸收功冲击吸收功(AK)除以试样缺口处的除以试样缺口处的 截面积截面积S0,即可得到材料的冲击韧度即可得到材料的冲击韧度K=AK/S0=G(H1-H2)/S0 冲击韧度冲击韧度K值愈大值愈大,表明材料的表明材料的 韧性愈好韧性愈好,受到冲击时不易断裂。受到冲击时不易断裂。全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教
17、材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第一章 金属材料基本知识1.1.5 疲劳强度 虽然零件所受应力远低于材料的屈服点虽然零件所受应力远低于材料的屈服点,但在长期使用中往往会但在长期使用中往往会 突然发生断裂突然发生断裂,这种破坏过程称为疲劳断裂。这种破坏过程称为疲劳断裂。工程上规定工程上规定,材料经无数次重复交变载荷作用而不发生断裂的最材料经无数次重复交变载荷作用而不发生断裂的最大应力称为疲劳强度。大应力称为疲劳强度。材料的疲劳强度与其合金化学成分、内部组织及缺陷、表面划材料的疲劳强度与其合金化学成分、内部组织及缺陷
18、、表面划痕及零件截面突然改变等有关。痕及零件截面突然改变等有关。全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第一章 金属材料基本知识1.1.5 疲劳强度图1.5 疲劳曲线曲线表明曲线表明材料受的交变应力材料受的交变应力越大越大,则断裂时应力则断裂时应力循环次数循环次数(N)越少越少,反之反之,则则N越大。越大。当应力低于一定值当应力低于一定值时时,试样经无限周次试样经无限周次循环也不破坏循环也不破坏,此应此应力值称为材料的疲力值称为材料的疲劳强度劳强度,用用r表示表示全国
19、高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。提高零件疲劳提高零件疲劳强度的方法强度的方法改善结构设计改善结构设计避免应力集中避免应力集中提高加工工艺减提高加工工艺减少内部组织缺陷少内部组织缺陷降低零件降低零件表面粗糙度表面粗糙度表面强化方法表面强化方法表面淬火表面淬火表面液压表面液压喷丸处理喷丸处理第一章 金属材料基本知识全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为
20、或突发事件。第一章 金属材料基本知识1.2 金属与合金的晶体结构与结晶1.2.1 金属的晶体结构1.2.2 纯金属的结晶1.2.3 合金的晶体结构1.2.4 铁碳合金全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第一章 金属材料基本知识1.2.1 金属的晶体结构1.晶体与非晶体全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第一章 金属材料基本知识1.2.
21、1 金属的晶体结构图1.6 简单立方晶格与晶胞示意图2.晶格与晶胞全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第一章 金属材料基本知识1.2.1 金属的晶体结构3.三种典型的金属晶格类型图1.7 常见金属晶格的晶胞全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。三种典型的金属晶格类型体心立方晶格面心立方晶格密排立方晶格铬、钨、钼、钒等铬、钨、钼、钒等铝、
22、铜、铅、金等铝、铜、铅、金等镁、锌、铍、镉、镁、锌、铍、镉、钛等钛等第一章 金属材料基本知识全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第一章 金属材料基本知识1.2.2 纯金属的结晶 金属的结晶一般是指金属由液态转变为固态的金属的结晶一般是指金属由液态转变为固态的过程过程。纯金属纯金属的晶体结构是在结晶过程中逐步形成的。的晶体结构是在结晶过程中逐步形成的。研究结晶的规律对于探索改善金属材料性能的途径有研究结晶的规律对于探索改善金属材料性能的途径有重要的意重要的意义义。全
23、国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第一章 金属材料基本知识1.2.2 纯金属的结晶1.纯金属的冷却曲线图1.8 纯金属的冷却曲线液态金属随着冷却时间的液态金属随着冷却时间的延长延长,它所含的热量不断它所含的热量不断散失散失,温度也不断下降温度也不断下降当冷却到某一温度当冷却到某一温度时时,温度随时间延温度随时间延长并不变化出现了长并不变化出现了“平台平台”金属继续向环境散热金属继续向环境散热,温度又重新开始下降温度又重新开始下降全国高职高专数控模具全国高职高专数控
24、模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第一章 金属材料基本知识1.2.2 纯金属的结晶1.纯金属的冷却曲线图1.8 纯金属的冷却曲线 图中图中ToTo为理论结晶温度为理论结晶温度 金属实际结晶温度金属实际结晶温度(Tn)(Tn)总是低于理论总是低于理论结晶温度结晶温度(To)(To)的现象的现象,称为称为“过冷现象过冷现象”理论结晶温度和实际结晶温度之差称理论结晶温度和实际结晶温度之差称为为过冷度过冷度,以以TT表示表示T=To-Tn全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发
25、事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第一章 金属材料基本知识1.2.2 纯金属的结晶2.纯金属的结晶过程(1)(1)晶核的形成晶核的形成(2)(2)晶核的长大晶核的长大全国高职高专数控模具全国高职高专数控模具规划教材规划教材严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第一章 金属材料基本知识1.2.2 纯金属的结晶2.纯金属的结晶过程 (1)晶核的形成晶核的形成 在过冷度存在的条件下在过冷度存在的条件下,依靠产生微细小晶体形成晶核的依靠产生微细小晶体形成晶核的过程
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