第3章-常用材料和熱處理

金屬材料的性能

使用性能：指材料在使用過程中所表現(xiàn)的性能，主要包括力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能。工藝性能：材料在加工制造過程中所表現(xiàn)的特性。包括鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、沖壓性能、切削加工性能和熱處理工藝性能等。材料的性

能使用性能工藝性能力學(xué)性能鑄造性能物理性能化學(xué)性能鍛壓性能焊接性能熱處理性能第1頁/共15頁3.1金屬材料的力學(xué)性能

（1）強度與塑性強度金屬材料抵抗永久變形和斷裂的能力衡量指標(biāo)有屈服點和抗拉強度。比例階段（Oa段）彈性階段（Ob段）屈服階段（bc段）強化階段（ce段）第2頁/共15頁

塑性材料在靜載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力。評定指標(biāo)是斷后伸長率和斷面收縮率。

斷后伸長率

指試樣拉斷后的伸長量與原長度的百分比。

斷面收縮率

指試樣拉斷后縮頸處橫截面積的變化量與原始橫截面積的百分比。指金屬材料的和越大，表明材料的塑性越好。第3頁/共15頁（2）硬度

硬度的測試方法

a.布氏硬度

b.洛氏硬度

c.維氏硬度

d.肖氏硬度

材料局部表面抵抗塑性變形和破壞的能力。它是衡量材料軟硬程度的指標(biāo)，其物理含義與試驗方法有關(guān)。金屬材料的力學(xué)性能第4頁/共15頁布氏硬度用一定直徑的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球，以相應(yīng)的試驗力壓入待測材料表面，保持規(guī)定時間并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后卸除試驗力，測量材料表面壓痕直徑，以計算硬度的一種壓痕硬度試驗方法。金屬材料的力學(xué)性能第5頁/共15頁金屬材料的力學(xué)性能

布氏硬度值

450的材料，選用淬火鋼球壓頭如：200HBS/10/1000/30直徑為10mm的鋼球在1000kgf（9.807kN）載荷作用下保持30s測得的布氏硬度值為200。布氏硬度值450~650的材料，選用硬質(zhì)合金球壓頭，用HBW。優(yōu)點測量誤差?。ㄒ驂汉鄞螅?，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性強。壓痕面積較大，測量費時。常用于測量較軟材料、灰鑄鐵、有色金屬、退火正火鋼材的硬度。不適于測量成品零件或薄件的硬度。缺點應(yīng)用第6頁/共15頁洛氏硬度

用錐頂角為120°的金剛石圓錐或直徑1.588mm的淬火鋼球，在試驗力的作用下壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定時間后卸除試驗力，用測量的殘余壓深度增量來計算硬度的一種壓痕硬度試驗，用HR表示。金屬材料的力學(xué)性能第7頁/共15頁金屬材料的力學(xué)性能硬度符號測量范圍主試驗力壓頭類型HRA20～701373金剛石圓錐體HRB20～100882.6鋼球HRC20～88490.3金剛石圓錐體優(yōu)點測量操作簡單，方便快捷，壓痕小；測量范圍大，能測較薄工件。測量精度較低，可比性差，不同標(biāo)尺的硬度值不能比較。缺點應(yīng)用生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的硬度試驗方法?？捎糜诔善窓z驗和薄件表面硬度檢驗。不適于測量組織不均勻材料第8頁/共15頁金屬材料的力學(xué)性能

金屬材料在變形前吸收變形能量的能力。試驗時以標(biāo)準(zhǔn)試樣在沖擊載荷作用下發(fā)生斷裂所消耗的能量作為衡量指標(biāo)。在單位截面面積上的沖擊吸收功稱為沖擊韌度。

（3）沖擊韌度第9頁/共15頁3.2金屬材料的物理和化學(xué)性能（1）物理性能

密度—指金屬單位體積的質(zhì)量，用符號ρ表示。熔點—金屬由固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時的溫度。熱膨脹性—金屬受熱體積增大，冷卻時則收縮的能力，用線膨脹系數(shù)表示。導(dǎo)熱性—金屬在加熱或冷卻時能夠傳導(dǎo)熱能的性能，用熱導(dǎo)率表示。導(dǎo)電性—金屬傳導(dǎo)電流的能力。用電阻率來衡量金屬的導(dǎo)電性能。第10頁/共15頁3.2金屬材料的物理和化學(xué)性能（2）化學(xué)性能

耐腐蝕性

—金屬抵抗氧、水蒸氣、酸、堿等介質(zhì)侵蝕的能力。

抗氧化性—金屬在高溫下對氧化的抵抗能力。

第11頁/共15頁3.3金屬材料的工藝性能(1)鑄造

將熔化的金屬澆注到鑄型的型腔中，待其冷卻后得到毛坯或直接得到零件。

(2)

鍛壓

金屬加熱后，用錘或壓力機(jī)使其產(chǎn)生塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和機(jī)械性能的毛坯或零件。

(3)焊接

永久性連接金屬材料的工藝方法。通過局部加熱、加壓使分離金屬借助離子間結(jié)合與擴(kuò)散所用而連接起來。

(4)切削加工

利用金屬切割工具，從金屬坯件上切去多余金屬，獲得成品或半成品。第12頁/共15頁3.4熱處理熱處理普通熱處理表面熱處理退火表面淬火

熱處理將鋼采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行加熱、保溫和冷卻，從而改變鋼的內(nèi)部組織和改善鋼的機(jī)械性能的工藝方法。不改變工件形狀和尺寸，只改善強度、硬度等性能。正火淬火回火化學(xué)熱處理第13頁/共15頁加熱保溫臨界溫度淬火退火正火回火時間溫度名稱目的處理過程退火降低硬度、消除前一工序內(nèi)應(yīng)力加熱到臨界溫度以上，停留一段時間，在爐中緩慢冷卻正火細(xì)化組織，使晶粒細(xì)密，改善切削加工性能與正火相同，冷卻速度較正火快，空氣中冷卻淬火提高強度、硬度、耐磨性加熱到臨界溫度以上，經(jīng)保溫快速冷卻，鹽水或油做冷卻劑回火消除淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，增加韌性和強度加熱至一定溫度，保溫不少于半小時，空氣中冷卻(1)普通熱處理第14頁/共15頁(2)表面熱處理熱處理

表面淬火對鋼表面進(jìn)行