PDF《第一章 工程材料导论》

金属工艺学

第一章 工程材料导论 重点与难点 (1) 重点:铁碳合金状态图、热处理工艺及其应用.

(2) 难点:铁碳合金状态图的凝固过程分析.

第一节 金属材料的主要性能 两大类:1 使用性能:机械零件在正常工作情况下应具备的性能. 包括:力学性能、物理、化学性能

2 工艺性能:铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、切削性能等. Ⅰ、金属材料的力学性能: 力学性能---受外力作用反映出来的性能. 一 弹性和塑性:

1 弹性:金属材料受外力作用时产生变形,当外力去掉后能恢复其原来形状的性能. 力和变形同时存在、同时消失. 如弹簧:弹簧靠弹性工作.

2 塑性:金属材料受外力作用时产生永久变形而不至于引起破坏的性能. (金属之间的连续性没 破坏)塑性大小以断裂后的塑性变形大小来表示. 塑性变形:在外力消失后留下的这部分不可恢复的变形.

3 拉伸图:金属材料在拉伸过程中弹性变形、塑性变形直到断裂的全部力学性能可用拉伸图形象 地表示出来. 1)弹性阶段σe 2)屈服阶段:过e点至水平段右端 σs――塑性极限,s――屈服点,过s点水平段――说明载 荷不增加,式样仍继续伸长.(P一定,σ=P/F一定,但真实应力P/F

1 ↑ 因为变形,F

1 ↓)发生永久 变形 3)强化阶段:水平线右断至 b 点P↑ 变形↑ σb――强度极限,材料能承受的最大载荷时的应力. 4)局部变形阶段bk 过b点,试样某一局部范围内横向尺寸突然急剧缩小. "缩颈" (试样横截面变小,拉力↓)

4 延伸率和断面收缩率:――表示塑性大小的指标 1)延伸率: δ= l0――试样原长,l1――拉深后长 2)断面收缩率: F0――原截面,F1―拉断后截面 (1) δ、ψ越大,材料塑性越好 (2)ε与δ区别:拉伸图中 ε=ε弹+ε塑,δ=εmas塑(3)一般δ〉5%为塑性材料,δ〈5%为脆性材料.

5 条件屈服极限σ0.2

1 有些材料在拉伸图中没有明显的水平阶段.通常规定产生 0.2 塑性变形的应力作为屈服极限,称 为条件屈服极限. 二 刚度: 金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力.

1 材料本质 弹性模量―在弹性范围内,应力与应变的比值.其大小主要决定材料本身. 相当于单位元元变形 所需要的应力. σ=Εε, Ε=σ/ε=tgα

2 几何尺寸、形状、受力 相同材料的 E 相同,但尺寸不同,则其刚度也不同.所以考虑材料刚度时要把 E\形状\尺寸同时考 虑.还要考虑受力情况. 三 强度: 强度指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力. 按作用力性质的不同,可分为:抗拉强度 σ+ 抗压强度σ- 抗弯强度σw 抗剪强度τb 抗扭 强度σ 常用来表示金属材料强度的指标: 屈服强度: (Pa N/m

2 ) Ps-产生屈服时最大外力, F0-原截面 抗拉强度 (Pa N/m

2 ) Pb-断裂前最大应力. σs /σb在设计机械和选择评定材料时有重要意义.因金属材料不能在超过σs的条件下工作,否则 会塑变.超过σb工作,机件会断裂. σs--σb之间塑性变形,压力加工 四 硬度: 金属抵抗更硬的物体压入其内的能力― 是材料性能的综合物理量,表示金属材料在一个小的体积范围内的抵抗弹性变形、塑性变形或断 裂的能力.

1 布式硬度 HB 用直径 D 的淬火钢球或硬质合金球,在一定压力 P 下,将钢球垂直地压入金属表面,并保持压力到 规定的时间后卸荷,测压痕直径 d(用刻度放大镜测)则HB=P/F (N/mm