[精选]材料成型工艺1章金属材料的基本知识.pptx

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1、工程材料的分类工程材料的分类材料、信息、能源称为现代技术的三大支柱。材料、信息、能源称为现代技术的三大支柱。第章 金属材料的基本知识1.1 金属材料的性能1.2 金属的晶体构造和结晶过程n基本内容和要求基本内容和要求1掌握金属主要机械性能：强度、塑性、韧性、硬度的概念和应用 方法：概念较多、实践性强，要联系实际加深理解和记忆2三种常见的金属晶体结构及其基本性能3实际金属晶体缺陷及其对性能的影响4熟悉结晶过程以及过冷度的概念，掌握影响晶粒大小的因素及细化晶粒的方法作业作业 P21 1.10.11.13.14.1.1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能1 1弹性和刚度弹性和刚度2 2强度强度

2、3 3塑性塑性4 4硬度硬度5 5冲击韧性冲击韧性 6 6疲劳强度疲劳强度1.1.2 金属材料的其它性能金属材料的其它性能1 1物理性能2 2化学性能3 3工艺性能1.1 1.1 金属材料的性能金属材料的性能1.1.1 1.1.1 材料的力学性能材料的力学性能在外力作用下所表现出的特性。外力外力弹性变形失效失效 作用在机件上的外力载荷静载荷动载荷常见的失效形式常见的失效形式断裂塑性变形过量弹变磨损腐蚀力学性能力学性能bs强度塑性刚度硬度韧性疲劳强度失效形式与力学性能的关系失效形式与力学性能的关系失效形式失效形式断裂塑性变形过量弹变磨损拉伸实验拉伸实验拉伸试样的颈缩现象拉伸试样的颈缩现象拉伸试验

3、机拉伸试验机kbb 极限载荷点Fee 弹性极限点sS 屈服点K 断裂点拉伸曲线FFL应力应变曲线缩颈o弹性变形弹性变形随外力消失而消失的变形随外力消失而消失的变形FFF弹性：受外力作用时产生变形，外力去掉后能恢复原来形状的性能。弹性：受外力作用时产生变形，外力去掉后能恢复原来形状的性能。刚度刚度：材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力。材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力。弹性模量弹性模量E E的大小主要取决于各种材料的本性的大小主要取决于各种材料的本性1 1弹性和刚度弹性和刚度塑性变形塑性变形产生永久的不可恢复的变形产生永久的不可恢复的变形FFF当材料单位面积上所受的应力 e es s时，材料将产

4、生明显的塑性变形。条件屈服强度:0.2=F 0.2/S0 MPa材料在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。材料在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。工程上常用的金属材料的强度指标有屈服强度工程上常用的金属材料的强度指标有屈服强度s和抗拉强度和抗拉强度b1 1 屈服强度屈服强度S、0.2 指材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力。指材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力。S S=Fs/S=Fs/S0 0 MPaMPa它表征了材料抵抗微量塑性变形的能力。屈服强度屈服强度 是塑性材料选材和评定的依据。是塑性材料选材和评定的依据。2.强度对于塑性差的材料，用0.2来代替 s skbFes100%0

5、.2%b b=Fb/S0 MPa2 2抗拉强度抗拉强度b 抗拉强度是材料在拉断前抗拉强度是材料在拉断前承受最大载荷时的应力。承受最大载荷时的应力。它表征了材料在拉伸条件下所能承受的最大应力。抗拉强度抗拉强度 是脆性材料选材的依据。是脆性材料选材的依据。屈强比 s/b小，则工程构件可靠性高 bse退火低碳钢退火低碳钢低、中回火钢淬火钢及铸铁中碳调质钢不同材料的拉伸曲线不同材料的拉伸曲线3.3.塑性塑性常用常用 和和 作为衡量塑性的指标。作为衡量塑性的指标。伸长率：材料在外力作用下，产生永久变形而不引起破坏的能力。材料在外力作用下，产生永久变形而不引起破坏的能力。断面收缩率:FFL、塑性越好塑性越

6、好 n 10%属塑性材料属塑性材料任何零件都需要一定塑性。任何零件都需要一定塑性。塑性变形可以缓解应力集中、削减应力峰值。塑性变形可以缓解应力集中、削减应力峰值。防止过载断裂；增加可靠性防止过载断裂；增加可靠性。良好的塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件。良好的塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件。4硬度硬度 hardness 抵抗局部塑性变形的能力抵抗局部塑性变形的能力抵抗更硬的物体压入其内的能力。抵抗更硬的物体压入其内的能力。通常材料的强度越高，硬度也越高通常材料的强度越高，硬度也越高通常材料的强度越高，硬度也越高通常材料的强度越高，硬度也越高最常用的硬度指标有：布氏硬度最常用的硬度指标有

7、：布氏硬度HB和洛氏硬度和洛氏硬度 HR。氏硬度和洛氏硬度试验原理和使用范围均不相同；氏硬度和洛氏硬度试验原理和使用范围均不相同；1 1布氏硬度布氏硬度HB HB Brinell-hardness F用一定载荷用一定载荷用一定载荷用一定载荷P P，将直径为，将直径为，将直径为，将直径为DD的球体，的球体，的球体，的球体，压入被测材料的外表，保持一定时间后卸去载荷，压入被测材料的外表，保持一定时间后卸去载荷，压入被测材料的外表，保持一定时间后卸去载荷，压入被测材料的外表，保持一定时间后卸去载荷，根据压痕面积大小确定硬度值。根据压痕面积大小确定硬度值。测量HBS450的较软金属采用淬火钢球测量HB

8、W450-650的材料采用硬质合金钢球exp:120HBS10/1000/30表示直径为表示直径为10mm的钢球的钢球 在在1000kgf9.807kN载荷作用下保持载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为测得的布氏硬度值为120。布氏硬度试验布氏硬度试验布氏硬度计布氏硬度计 布氏硬度特点布氏硬度特点布氏硬度测量的优点：测量数值稳定，准确布氏硬度测量的优点：测量数值稳定，准确 缺点：操作慢，不适用批量生产和薄形件缺点：操作慢，不适用批量生产和薄形件布氏硬度适用于：铸铁，有色金属布氏硬度适用于：铸铁，有色金属 退火、正火、调质处理钢退火、正火、调质处理钢未经淬火的钢 原材料，毛坯原材料，毛坯 当当

9、HBS450HB450FFF120010HRCHBS将标准压头用规定压力压入被测材料的外表，将标准压头用规定压力压入被测材料的外表，根据压痕深度来确定硬度值根据压痕深度来确定硬度值根据压头的材料及所加的负荷不同又可分为根据压头的材料及所加的负荷不同又可分为HRAHRA、HRBHRB、HRCHRC三种三种洛氏硬度试验洛氏硬度试验原理：原理：HR=k-h/0.002 对对 石圆锥压头石圆锥压头 k=0.2 mm对钢球压头对钢球压头 k=0.26 mm洛氏硬度特点洛氏硬度特点洛氏硬度测量的优点：操作简便，压痕小洛氏硬度测量的优点：操作简便，压痕小 可用于成品和薄形件可用于成品和薄形件 缺点：测量数值

10、分散缺点：测量数值分散HRC洛氏硬度适用于：淬火钢，调质钢洛氏硬度适用于：淬火钢，调质钢 批量生产的零件批量生产的零件 当当HRC20-70 时有效时有效3维氏硬度维氏硬度 HV diamond penetrator hardness 适用范围适用范围:测量薄板类测量薄板类 HVHBSAK=GH1 H2J ak=AK/S J/m2 材料抵抗冲击载荷作用下断裂的能力。在冲击载荷下工作的零件，很少是受大能量一次冲击而破坏的；往往是受小能量屡次重复冲击而破坏的。5冲击韧性冲击韧性 notch toughness 6 6疲劳强度疲劳强度 fatigue strength 材料在无数次重复或交变载荷作用

11、下不引起破坏的最大应力。材料在无数次重复或交变载荷作用下不引起破坏的最大应力。循环基数钢：受交变载荷作用的零件，在其所受应力远远低于该材料的屈服强度时，会发生突然的断裂。而且是脆性断裂。据统计，约据统计，约80%80%的机件失效为疲劳破坏。的机件失效为疲劳破坏。有色金属：钢材的疲劳强度与抗拉强度之间的关系钢材的疲劳强度与抗拉强度之间的关系:-1=0.450.450.550.55 b磁性磁性 是设计、工艺上应考虑的是设计、工艺上应考虑的 重要性能重要性能 能磁化材料能磁化材料 不能磁化材料不能磁化材料1.1.2 金属材料的其它性能金属材料的其它性能1 1物理性能密度密度：单位体积的质量单位体积的

12、质量 密度影响产品的重量、性能密度影响产品的重量、性能 比强度比强度b/硬磁性材料：硬磁性材料：外加磁场去除后，外加磁场去除后，材料磁性保存材料磁性保存软磁性材料：软磁性材料：外加磁场去除后，外加磁场去除后，材料磁性消失材料磁性消失熔点熔点 是热加工的重要工艺参数是热加工的重要工艺参数 是设计选材的重要依据是设计选材的重要依据热膨胀性热膨胀性线膨胀系数线膨胀系数 是设计、工艺上应考虑的是设计、工艺上应考虑的 重要性能重要性能导热性导热性 导热系数导热系数 是传热设备应考虑的重要性能是传热设备应考虑的重要性能 防止材料内外温差过大防止材料内外温差过大 金属越纯金属越纯导热性越好导热性越好导电性导

13、电性 电阻率电阻率 是设计导电、绝缘零件的是设计导电、绝缘零件的 重要性能重要性能 金属越纯金属越纯导电性越好导电性越好 温度越高温度越高导电性越差导电性越差2 2化学性能材料的化学性能主要：材料的化学性能主要：耐腐蚀性耐腐蚀性 高温抗氧化性高温抗氧化性 化学稳定性化学稳定性金属腐蚀的分类：金属腐蚀的分类：化学腐蚀：由纯化学反响引起化学腐蚀：由纯化学反响引起 氧化膜疏松氧化膜疏松 氧化深入氧化深入 向内部腐蚀向内部腐蚀 致密致密 腐蚀被抑制腐蚀被抑制 保护内部金属保护内部金属电化学腐蚀：由电化学反响引起电化学腐蚀：由电化学反响引起防止腐蚀的方法防止腐蚀的方法1 改变金属成分合金化改变金属成分合

14、金化 提高基体电极电位提高基体电极电位 形成致密氧化膜形成致密氧化膜 获得单相组织获得单相组织2 外表保护覆盖法外表保护覆盖法 发蓝，磷化，阳极化发蓝，磷化，阳极化 电镀电镀 喷漆，搪瓷喷漆，搪瓷3改善环境改善环境枯燥气体覆盖法枯燥气体覆盖法4电化学保护法电化学保护法 阴极保护阴极保护利用电极电位更低的金属保利用电极电位更低的金属保护零件，形成原电池，护零件，形成原电池，成为阳极成为阳极被腐蚀被腐蚀铸造性能：铸造性能：流动性、收缩性、偏析流动性、收缩性、偏析热处理性能：热处理性能：淬透性淬透性锻造性能：锻造性能：塑性、变形抗力塑性、变形抗力焊接性能：焊接性能：焊接性、碳当量焊接性、碳当量切削性

15、能：切削性能：外表粗糙度、刀具寿命外表粗糙度、刀具寿命3.工艺性能P91.2 金属的晶体构造和结晶过程金属的晶体构造和结晶过程 9 9、静夜四无邻，荒居旧业贫。、静夜四无邻，荒居旧业贫。4 4月月-23-234 4月月-23-23Tuesday,April 18,2023Tuesday,April 18,2023 1010、雨中黄叶树，灯下白头人。、雨中黄叶树，灯下白头人。09:24:1109:24:1109:24:1109:24:1109:2409:244/18/2023 9:24:11 AM4/18/2023 9:24:11 AM 1111、以我独沈久，愧君相见频。、以我独沈久，愧君相见频

16、。4 4月月-23-2309:24:1109:24:1109:2409:24Apr-23Apr-2318-Apr-2318-Apr-23 1212、故人江海别，几度隔山川。、故人江海别，几度隔山川。09:24:1109:24:1109:24:1109:24:1109:2409:24Tuesday,April 18,2023Tuesday,April 18,2023 1313、乍见翻疑梦，相悲各问年。、乍见翻疑梦，相悲各问年。4 4月月-23-234 4月月-23-2309:24:1109:24:1109:24:1109:24:11April 18,2023April 18,2023 1414、

17、他乡生白发，旧国见青山。、他乡生白发，旧国见青山。18 18 四月四月 2023 20239:24:11 9:24:11 上午上午09:24:1109:24:114 4月月-23-23 1515、比不了得就不比，得不到的就不要。、比不了得就不比，得不到的就不要。四月四月 23 239:24 9:24 上午上午4 4月月-23-2309:2409:24April 18,2023April 18,2023 1616、行动出成果，工作出财富。、行动出成果，工作出财富。2023/4/18 9:24:112023/4/18 9:24:1109:24:1109:24:1118 April 202318 A

18、pril 2023 1717、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。、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。9:24:11 9:24:11 上午上午9:24 9:24 上午上午09:24:1109:24:114 4月月-23-23 9 9、没有失败，只有暂时停止成功！。、没有失败，只有暂时停止成功！。4 4月月-23-234 4月月-23-23Tuesday,April 18,2023Tuesday,April 18,2023 1010、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。、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变

19、也没有。09:24:1109:24:1109:24:1109:24:1109:2409:244/18/2023 9:24:11 AM4/18/2023 9:24:11 AM 1111、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。4 4月月-23-2309:24:1109:24:1109:2409:24Apr-23Apr-2318-Apr-2318-Apr-23 1212、世间成事，不求其绝对圆满，留一份缺乏，可得无限完美。、世间成事，不求其绝对圆满，留一份缺乏，可得无限完美。09:24:1109:24:1109:24:1109:24:1109:2409:2

20、4Tuesday,April 18,2023Tuesday,April 18,2023 1313、不知香积寺，数里入云峰。、不知香积寺，数里入云峰。4 4月月-23-234 4月月-23-2309:24:1109:24:1109:24:1109:24:11April 18,2023April 18,2023 1414、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。18 18 四月四月 2023 20239:24:11 9:24:11 上午上午09:24:1109:24:114 4月月-23-23 1515、楚塞三湘接，荆门九派通。、楚塞三湘接

21、，荆门九派通。四月四月 23 239:24 9:24 上午上午4 4月月-23-2309:2409:24April 18,2023April 18,2023 1616、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2023/4/18 9:24:112023/4/18 9:24:1109:24:1109:24:1118 April 202318 April 2023 1717、空山新雨后，天气晚来秋。、空山新雨后，天气晚来秋。9:24:11 9:24:11 上午上午9:24 9:24 上午上午09:24:1109:24:114 4月月-23-23 9 9、杨柳散和风，青山澹吾

22、虑。、杨柳散和风，青山澹吾虑。4 4月月-23-234 4月月-23-23Tuesday,April 18,2023Tuesday,April 18,2023 1010、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。09:24:1109:24:1109:24:1109:24:1109:2409:244/18/2023 9:24:11 AM4/18/2023 9:24:11 AM 1111、越是没有本领的就越加自命非凡。、越是没有本领的就越加自命非凡。4 4月月-23-2309:24:1109:24:1109:2409:24Apr-23Apr-2318-Apr-2

23、318-Apr-23 1212、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。09:24:1109:24:1109:24:1109:24:1109:2409:24Tuesday,April 18,2023Tuesday,April 18,2023 1313、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。4 4月月-23-234 4月月-23-2309:24:1109:24:1109:24:1109:24:11April 18,2023April 18,2023 1414、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。、意志坚

24、强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。18 18 四月四月 2023 20239:24:11 9:24:11 上午上午09:24:1109:24:114 4月月-23-23 1515、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。四月四月 23 239:24 9:24 上午上午4 4月月-23-2309:2409:24April 18,2023April 18,2023 1616、业余生活要有意义，不要越轨。、业余生活要有意义，不要越轨。2023/4/18 9:24:112023/4/18 9:24:1109:24:1109:24:1118 April 202318 A

25、pril 2023 1717、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。9:24:11 9:24:11 上午上午9:24 9:24 上午上午09:24:1109:24:114 4月月-23-23MOMODA 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