金属材料的分类及其性能.pptx

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1、金属分类第一节凡是具有特殊的光泽、良好的导电、导热性能，并具有一定的强度和塑性的物质称为金属材料。1.金属的定义：组成成分：纯金属、合金。实用性：黑色金属材料和有色金属材料。2.从不同角度对金属材料进行分类：合金纯金属有色金属黑色金属第1页/共30页钢铁分类第一节第2页/共30页钢铁分类第一节钢铁的定义钢铁是工业生产中使用量最大、种类最多的金属材料。其中，除铁外，碳含量对钢铁的机械性能起着重要的作用，故统称为铁碳合金。钢铁是铁与碳、硅、锰、磷、硫及少量的其他元素所组成的合金。第3页/共30页钢铁分类第一节工程结构钢工具钢刃具钢机械结构钢工程结构钢用于船舶、建筑、桥梁等工程结用于船舶、建筑、桥梁

2、等工程结构，可进一步划分为以下两种：构，可进一步划分为以下两种：（2 2）低合金结构钢（含有少量）低合金结构钢（含有少量合金元素）。合金元素）。（1 1）普通碳素结构钢（碳）普通碳素结构钢（碳含量含量为为0.060.06%0.38%0.38%）；）；第4页/共30页钢铁分类第一节机械结构钢工具钢刃具钢工程结构钢（1 1）低淬透性调质钢）低淬透性调质钢（2 2）中淬透性调质钢）中淬透性调质钢（3 3）高淬透性调质钢）高淬透性调质钢机械结构钢用于机械设备的用于机械设备的轴件轴件、连杆连杆、齿齿轮轮等制造，需要普通钢材经过一定等制造，需要普通钢材经过一定的调质处理得到，可分为以下三种：的调质处理得到

3、，可分为以下三种：第5页/共30页钢铁分类第一节工具钢机械结构钢刃具钢工程结构钢（1 1）高速切削刃具钢）高速切削刃具钢（2 2）冷模具钢）冷模具钢（3 3）热模具钢）热模具钢工具钢用于制造具有用于制造具有高硬度高硬度与与高耐磨性高耐磨性的工具的钢种，可分为以下三种：的工具的钢种，可分为以下三种：右两图均为模具钢。第6页/共30页钢铁分类第一节刃具钢机械结构钢工具钢工程结构钢（1 1）高速刃具钢）高速刃具钢（2 2）碳素刃具钢）碳素刃具钢（3 3）低合金刃具钢）低合金刃具钢刃具钢一种特殊的工具钢，用于制造机一种特殊的工具钢，用于制造机床刀具等各种刃具，可进一步划分床刀具等各种刃具，可进一步划分

4、为以下三种：为以下三种：右上图为钻刀，右下图为齿轮铣刀。第7页/共30页钢铁分类第一节量具钢铸铁特殊性能钢量具钢用于制造用于制造各种量具的钢种。如：各种量具的钢种。如：游标卡尺、千分尺等。游标卡尺、千分尺等。右上图为游标卡尺，右下图为千分尺。第8页/共30页钢铁分类第一节量具钢铸铁特殊性能钢特殊性能钢特殊性能钢包括不锈钢、耐热钢、耐磨钢、超高强度钢、磁钢等特种钢，前三种为常用特种钢。右上图为耐热钢，右下图为不锈钢。第9页/共30页钢铁分类第一节量具钢铸铁特殊性能钢铸铁铸铁可分为灰口铸铁、白口铸铁、麻口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁等。右上图为灰口铸铁，右下图为白口铸铁。第10页/共30页普

5、通型钢专用钢板钢带普通钢板普通钢材普通钢板包括热板、热普通钢板包括热板、热卷、冷板、酸洗板、酸洗卷、冷板、酸洗板、酸洗卷、热连轧钢板、碳素结卷、热连轧钢板、碳素结构钢和地合金结构钢热轧构钢和地合金结构钢热轧厚钢板、控轧钢板等。厚钢板、控轧钢板等。右上图为酸洗板，右下图为热连轧钢板。第11页/共30页普通型钢专用钢板钢带普通钢板专用钢板专用钢板包括船体用结专用钢板包括船体用结构钢板、焊接结构用耐候构钢板、焊接结构用耐候钢板、高钢板、高 耐候结构钢板、耐候结构钢板、弹簧钢热轧薄钢板、锅炉弹簧钢热轧薄钢板、锅炉用钢板、日用搪瓷用冷轧用钢板、日用搪瓷用冷轧薄钢板等。薄钢板等。右图为某型船的船体结构。第

6、12页/共30页普通型钢专用钢板钢带普通钢板普通型钢钢带第13页/共30页不锈钢线材无缝钢管专用型钢线材专用型钢第14页/共30页不锈钢线材无缝钢管专用型钢不锈钢无缝钢管第15页/共30页工艺性能机械性能机械性能又称力学性能，是金属材料在外力 作用下所表现的抵抗能力。1.金属材料的机械性能：强度；塑性；硬度；冲击韧性；疲劳强度。2.机械性能五大指标：第16页/共30页工艺性能机械性能强度强度是指金属材料在载荷作用下是指金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形与断裂的能力。金属抵抗塑性变形与断裂的能力。金属材料在载荷作用下，材料在载荷作用下，发生尺寸和形状的变化，称为变发生尺寸和形状的变化，称为变形。变

7、形可分为形。变形可分为拉伸拉伸、压缩压缩、剪切剪切、扭转扭转和和弯曲弯曲五种形式。生产中常用五种形式。生产中常用抗拉强度抗拉强度作为作为 确定金属强度高低的确定金属强度高低的指标。指标。右视频为拉伸试验。强 度第17页/共30页工艺性能机械性能塑性是金属材料在载荷作用塑性是金属材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的下产生塑性变形而不被破坏的能力。能力。金属材料在静载荷作用下的金属材料在静载荷作用下的强指标和塑性指标都是通过拉强指标和塑性指标都是通过拉伸试验来测定的。伸试验来测定的。右图为拉伸试验机。塑 性第18页/共30页工艺性能机械性能硬度是衡量金属材料硬度是衡量金属材料软硬程软硬程度度的

8、一种性能指标。的一种性能指标。生产中常用的硬度试验方法生产中常用的硬度试验方法有有布氏硬度布氏硬度测试法测试法、洛氏硬度洛氏硬度测试法和测试法和维氏硬度硬度维氏硬度硬度测试法测试法。其中，布氏硬度测试其中，布氏硬度测试法和洛氏法和洛氏硬度硬度测试测试法应用最为广泛。法应用最为广泛。右图为布氏硬度试验机。硬 度第19页/共30页布氏硬度的原理是将一直径为布氏硬度的原理是将一直径为DD的淬火的淬火钢球钢球或硬质合金或硬质合金球球在规定的在规定的试验力试验力F F的作用下压入被测材料表面，的作用下压入被测材料表面，保持一定时间后卸除载荷，测量被保持一定时间后卸除载荷，测量被测材料表面的压痕直径，计算

9、出压测材料表面的压痕直径，计算出压痕面积，然后计算出单位面积压痕痕面积，然后计算出单位面积压痕所受的压力，即为布氏硬度值，实所受的压力，即为布氏硬度值，实际使用时用符号际使用时用符号HBHB表示。表示。布氏硬度洛氏硬度布氏硬度 右图为布氏硬度法原理示意图。第20页/共30页圆锥体或直径为1.3洛氏硬度法的原理和布氏硬度法大致相同。只是把压头换成了金刚石圆锥体或直径为1.588mm的淬火钢球。洛氏硬度洛氏硬度布氏硬度 右图为洛氏硬度法原理示意图。第21页/共30页工艺性能机械性能金属材料在金属材料在冲击载荷冲击载荷作用下作用下抵抗破坏的能力叫做抵抗破坏的能力叫做冲击韧性冲击韧性。评定冲击韧性最常

10、用的方法评定冲击韧性最常用的方法是是一次冲击试验一次冲击试验。该试验是在该试验是在摆锤式试验机摆锤式试验机上上进行的。进行的。右图为一次冲击试验原理示意图。冲击韧性第22页/共30页工艺性能机械性能零件尽管在工作中所受的应力远零件尽管在工作中所受的应力远低于材料的强度极限，甚至低于屈低于材料的强度极限，甚至低于屈服强度，但经过一定时间的工作后服强度，但经过一定时间的工作后仍然会发生断裂，这种现象称为仍然会发生断裂，这种现象称为疲疲劳劳或或疲劳断裂疲劳断裂。金属抵抗疲劳的能力，即为在金属抵抗疲劳的能力，即为在重重复应力复应力或或交变应力交变应力作用下不断裂的作用下不断裂的最大应力，称为最大应力，

11、称为疲劳强度疲劳强度。右图为疲劳强度曲线。疲劳强度第23页/共30页工艺性能机械性能工艺性能是指金属材料在加工过程中，在一定冷热条件下的适应能力。1.金属材料的工艺性能：铸造性；可锻性；可焊性；切削加工性；2.机械性能四大指标：第24页/共30页工艺性能机械性能 铸造性指金属材料能否用铸造性指金属材料能否用铸造方法，生产优良铸件的性铸造方法，生产优良铸件的性能。能。液态金属的流动性好，凝液态金属的流动性好，凝固时收缩性小，偏析倾向小的固时收缩性小，偏析倾向小的金属则铸造性好。铸铁的铸造金属则铸造性好。铸铁的铸造性优于钢的铸造性。性优于钢的铸造性。右图为铸造车间现场。铸造性第25页/共30页工艺

12、性能机械性能 金属的可锻性是指金属材料在金属的可锻性是指金属材料在压力加工过程可以获得优良锻件的压力加工过程可以获得优良锻件的性能。性能。可锻性与它的塑性和变形抗力可锻性与它的塑性和变形抗力有关。变形抗力越小，塑性越高，有关。变形抗力越小，塑性越高，可锻性越好。可锻性越好。铸铁的可锻性很差，一般不能铸铁的可锻性很差，一般不能锻造。锻造。右图为锻造车间现场。可锻性第26页/共30页工艺性能机械性能 可焊性指是否可用焊接方法焊成优良接头的性能。金属的可焊性好坏，与金属的化学成分、焊接方法、焊接工艺有关。右图为焊接现场。可焊性第27页/共30页工艺性能机械性能切削切削加工性加工性指金属是否可用指金属是否可用各种切削方法获得优良工件的各种切削方法获得优良工件的性能。性能。切削切削加工性好的金属，在切加工性好的金属，在切削加工时，对削加工时，对刀具磨损小刀具磨损小、切切削量大削量大、加工后的工件、加工后的工件表面质表面质量高量高。右图为数控车床工作现场。切削加工性第28页/共30页课件制作：王臻 谢谢观看第29页/共30页感谢您的观看。第30页/共30页