張金屬材料的主要性能學習教案

1、會計學1張金屬材料的主要張金屬材料的主要(zhyo)性能性能第一頁，共32頁。第1頁/共32頁第二頁，共32頁。金屬金屬(jnsh)工藝學系列工藝學系列課程課程1、工程材料課程、工程材料課程2、熱加工工藝基礎(chǔ)課程、熱加工工藝基礎(chǔ)課程3、機械加工工藝基礎(chǔ)課程、機械加工工藝基礎(chǔ)課程第2頁/共32頁第三頁，共32頁。第3頁/共32頁第四頁，共32頁。第4頁/共32頁第五頁，共32頁。題的能力。題的能力。第5頁/共32頁第六頁，共32頁。n第四篇第四篇 焊接焊接 6學時學時n第6頁/共32頁第七頁，共32頁。第7頁/共32頁第八頁，共32頁。(chngj)n30 + 70第8頁/共32頁第九頁，共32

2、頁。機械制造的一般工藝流程機械制造的一般工藝流程第9頁/共32頁第十頁，共32頁。非金屬材料非金屬材料金屬材料金屬材料純金屬純金屬(jnsh)合金合金(hjn)（鐵碳合金（鐵碳合金(hjn)等）等）機械制造機械制造第10頁/共32頁第十一頁，共32頁。強度、塑性強度、塑性(sxng)、硬度、硬度 靜載荷靜載荷沖擊韌度沖擊韌度 動載荷動載荷疲勞強度疲勞強度 交變載荷交變載荷第11頁/共32頁第十二頁，共32頁。第12頁/共32頁第十三頁，共32頁。1. 彈性變形彈性變形(bin xng)（OS）Oe段：直線階段，完全彈段：直線階段，完全彈性變形性變形(bin xng)。（去除。（去除外力后能完全

3、恢復(fù)到原來外力后能完全恢復(fù)到原來的形狀）的形狀）eS段：極微量塑性變形段：極微量塑性變形(bin xng)低碳鋼的拉伸低碳鋼的拉伸(l shn)曲線曲線 2. 2. 屈服點（屈服點（S S）拉伸試樣拉伸試樣(sh yn)(sh yn)產(chǎn)產(chǎn)生屈服時的應(yīng)力生屈服時的應(yīng)力3 3均勻塑性變形階段均勻塑性變形階段（SbSb） 4 4縮頸（縮頸（bkbk）：局部集中塑性變形）：局部集中塑性變形外力消除后仍存在的永久變形。外力消除后仍存在的永久變形。第13頁/共32頁第十四頁，共32頁。0AFss1.1. 強度（強度（strengthstrength）2.2. 指金屬材料在力的作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能

4、指金屬材料在力的作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力。力。3.3. （1 1）屈服點：拉伸）屈服點：拉伸(l shn)(l shn)試樣產(chǎn)生屈服時的應(yīng)力試樣產(chǎn)生屈服時的應(yīng)力s試樣產(chǎn)生(chnshng)屈服時的應(yīng)力，MPa;Fs試樣屈服時所承受(chngshu)的最大載荷，N；A0試樣原始截面積，mm。第14頁/共32頁第十五頁，共32頁。n中、高碳鋼中、高碳鋼和其他脆性和其他脆性金屬材料無金屬材料無明顯屈服現(xiàn)明顯屈服現(xiàn)象，國家標象，國家標準以產(chǎn)生準以產(chǎn)生(chnshng)0.2%塑性變塑性變形的應(yīng)力來形的應(yīng)力來表示屈服強表示屈服強度，即：度，即：n0.2=F0.2/A0第15頁/共32頁第十六頁，

5、共32頁。（2）抗拉強度：指金屬材料在拉斷前所能承受）抗拉強度：指金屬材料在拉斷前所能承受(chngshu)的的 最大應(yīng)力。最大應(yīng)力。0AFbbFb 試樣(sh yn)在拉斷前所承受的最大載荷，N；A0試樣(sh yn)原始截面積，mm2。試樣試樣(sh yn)在拉斷前所承受的最大應(yīng)力，在拉斷前所承受的最大應(yīng)力，MPa;b第16頁/共32頁第十七頁，共32頁。2. 2. 塑性塑性(plasticity)(plasticity) 指金屬材料在力的作用下，產(chǎn)生不可逆永久變形指金屬材料在力的作用下，產(chǎn)生不可逆永久變形的能力的能力(nngl)(nngl)。（1 1）伸長率：試樣拉斷后，其標距的伸長與原

6、始）伸長率：試樣拉斷后，其標距的伸長與原始標距的百分比。標距的百分比。%100001LLLL0 試樣原始(yunsh)標距的長度（mm） L1 試樣拉斷后的標距長度（mm）伸長率與試樣尺寸伸長率與試樣尺寸(ch cun)(ch cun)有關(guān)，為便于比較一有關(guān)，為便于比較一般取：般?。篖0=5d0L0=10d0或105同種材料同種材料5或10比比大大第17頁/共32頁第十八頁，共32頁。（2 2）斷面收縮率：試樣）斷面收縮率：試樣(sh yn)(sh yn)拉斷后，縮頸處截拉斷后，縮頸處截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。%100010AAA式中：式

7、中：A0試樣的原始截面積（試樣的原始截面積（mm2） A1試樣斷面處的最小截面積（試樣斷面處的最小截面積（mm2）和和愈大，則塑性愈好。良好的塑性是金屬材料進行塑性加愈大，則塑性愈好。良好的塑性是金屬材料進行塑性加工的必要條件。良好的塑性能避免突然斷裂，增加工的必要條件。良好的塑性能避免突然斷裂，增加(zngji)零件的安全性。零件的安全性。第18頁/共32頁第十九頁，共32頁。來測試，常用的有布氏硬度機、來測試，常用的有布氏硬度機、洛氏硬度機等。洛氏硬度機等。第19頁/共32頁第二十頁，共32頁。式中：式中：p試驗試驗(shyn)力，力，N； D壓頭的直徑壓頭的直徑,mm HBS表示用淬火鋼

8、球作為壓頭測出的硬度值。表示用淬火鋼球作為壓頭測出的硬度值。常用常用(chn yn)鋼球直徑鋼球直徑10mm，載荷，載荷30000N。主要用于主要用于450HBS以下的灰鑄鐵、軟鋼和非鐵合金等。以下的灰鑄鐵、軟鋼和非鐵合金等。布氏硬度試驗布氏硬度試驗(shyn)原理圖原理圖 第20頁/共32頁第二十一頁，共32頁。HBW表示用硬質(zhì)合金球作為壓頭測出的硬度值。表示用硬質(zhì)合金球作為壓頭測出的硬度值。應(yīng)用：測試應(yīng)用：測試650HBW以下的淬火鋼材。以下的淬火鋼材?，F(xiàn)在現(xiàn)在HBW和和HBS并行使用并行使用缺點缺點(qudin)：壓痕較大，不適合成品檢驗。：壓痕較大，不適合成品檢驗。第21頁/共32頁第

9、二十二頁，共32頁。第22頁/共32頁第二十三頁，共32頁。第23頁/共32頁第二十四頁，共32頁。n維氏硬度試驗方法是英國史密斯（維氏硬度試驗方法是英國史密斯（R.L.Smith）和塞德）和塞德蘭德（蘭德（C.E.Sandland）于）于1925年提出年提出(t ch)的。英國的的。英國的維克斯維克斯阿姆斯特朗（阿姆斯特朗（Vickers-Armstrong）公司試制）公司試制了第一臺以此方法進行試驗的硬度計。和布氏、洛氏了第一臺以此方法進行試驗的硬度計。和布氏、洛氏硬度試驗相比，維氏硬度試驗測量范圍較寬，從較軟硬度試驗相比，維氏硬度試驗測量范圍較寬，從較軟材料到超硬材料，幾乎涵蓋各種材料。

10、材料到超硬材料，幾乎涵蓋各種材料。nHV-適用于顯微鏡分析。維氏硬度適用于顯微鏡分析。維氏硬度(HV) 以以120kg以內(nèi)的以內(nèi)的載荷和頂角為載荷和頂角為136的金剛石方形錐壓入器壓入材料表的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，即為維氏面，用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，即為維氏硬度值硬度值(HV)。n相對精確，一般用于仲裁相對精確，一般用于仲裁 。第24頁/共32頁第二十五頁，共32頁。 布氏硬度的特點：布氏硬度的特點： 布氏硬度因壓痕面積較布氏硬度因壓痕面積較大，大，HBHB值的代表性較全值的代表性較全面，實驗數(shù)據(jù)的重復(fù)性面，實驗數(shù)據(jù)的重復(fù)性好。好。 由于淬

11、火鋼球本身的變由于淬火鋼球本身的變形問題，不能試驗太硬形問題，不能試驗太硬的材料，一般在的材料，一般在HB450HB450以下。以下。 由于壓痕較大，不適由于壓痕較大，不適合成品檢驗。合成品檢驗。 通常用于測定鑄鐵、通常用于測定鑄鐵、有色金屬有色金屬(yus (yus jnsh)jnsh)、低合金結(jié)構(gòu)、低合金結(jié)構(gòu)鋼等材料的硬度。鋼等材料的硬度。洛氏硬度的特點：洛氏硬度的特點： 洛氏硬度由于壓痕較小，硬度洛氏硬度由于壓痕較小，硬度代表性差些，如果材料中有偏代表性差些，如果材料中有偏析或組織不均的情況，則所測析或組織不均的情況，則所測硬度值的重復(fù)性也差。硬度值的重復(fù)性也差。洛氏硬度洛氏硬度HRHR可以可以(ky)(ky)用于硬用于硬度很高的材料。度很高的材料。壓痕很小，幾乎不損傷工件表壓痕很小，幾乎不損傷工件表面，故在鋼件熱處理質(zhì)量檢查面，故在鋼件熱處理質(zhì)量檢查中應(yīng)用最多。中應(yīng)用最多。第25頁/共32頁第二十六頁，共32頁。熱加工、熱處理熱加工、熱處理等工藝質(zhì)量等工藝質(zhì)量(zhling)的有效的有效方法。方法。第26頁/共32頁第二十七頁，共32頁。SAakk式中：式中：ak_沖擊韌度（沖擊值）沖擊韌度（沖擊值）J/cm2 Ak_沖斷試樣沖斷試樣(sh yn)所消耗的沖擊