工程材料與成形工藝基礎(chǔ)緒論與第一章金屬材料基

課程稱號(hào)：<機(jī)械工程資料及成形工藝根底>第一章金屬資料根底知識(shí)黎明職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程及自動(dòng)化學(xué)院學(xué)習(xí)目的與學(xué)習(xí)方法相關(guān)概念、金屬資料性能金屬資料成形加工的根本過程微觀構(gòu)造和微觀組織特征、及其對(duì)宏觀性能的影響日常生活景象本章主要內(nèi)容學(xué)習(xí)目的與學(xué)習(xí)方法1、冰凍三尺非一日之寒學(xué)習(xí)目的與學(xué)習(xí)方法水分子構(gòu)造1、冰凍三尺非一日之寒學(xué)習(xí)目的與學(xué)習(xí)方法水分子構(gòu)造1、冰凍三尺非一日之寒學(xué)習(xí)目的與學(xué)習(xí)方法冰的構(gòu)造六面體晶格構(gòu)造1、冰凍三尺非一日之寒學(xué)習(xí)目的與學(xué)習(xí)方法六角棱柱體2、雪花是如何構(gòu)成的？簡(jiǎn)單六角棱柱體星形盤狀雪花學(xué)習(xí)目的與學(xué)習(xí)方法扇形分區(qū)盤狀雪花雪花外形星形樹枝有分枝和側(cè)枝蕨類星形樹枝學(xué)習(xí)目的與學(xué)習(xí)方法空柱體雪花是如何構(gòu)成的？針狀學(xué)習(xí)目的與學(xué)習(xí)方法戴帽柱狀體雪花是如何構(gòu)成的？十二邊學(xué)習(xí)目的與學(xué)習(xí)方法三角形晶體雪花是如何構(gòu)成的？霜晶體學(xué)習(xí)目的與學(xué)習(xí)方法高空、低溫水汽結(jié)晶，構(gòu)成降雪的必要條件：一是水汽飽和二是凝結(jié)核三是必要的環(huán)境溫度 3、為什么雪花融化后會(huì)構(gòu)成粉末沉淀景象？固體微粒學(xué)習(xí)目的與學(xué)習(xí)方法金屬之最(1)熔點(diǎn)最高：鎢〔W〕3410℃；最低：汞〔Hg〕-39℃(2)密度最大:鋨〔Os〕22.45g/cm3；最小:鋰〔Li〕0.53g/cm3(3)硬度最大：鉻〔Cr〕(4)延展性最好:金〔Au〕，可制成萬分之一毫米的金箔(5)導(dǎo)電導(dǎo)熱性最好:Ag，Cu次之，Au第三。(6)人體內(nèi)最多的金屬：鈣(7)地殼中含量最多的金屬：鋁(8)人類冶煉最多的金屬：鐵第一章金屬資料根底知識(shí)第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二第三節(jié)機(jī)械制造過程概述三1第一節(jié)金屬資料的分類一第四節(jié)金屬資料的性能四分類〔按化學(xué)成分分〕復(fù)合資料工程資料金屬資料陶瓷資料高分子資料1第一節(jié)金屬資料的分類一概念1第一節(jié)金屬資料的分類一金屬純金屬合金合金鋼鋼鐵的組成=95%以上鐵+〔0.05～4%〕碳+1%雜鐵碳合金(按鋼鐵資料的含碳量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(C))含碳量＜0.0218%為工業(yè)純鐵；含碳量0.0218~2.11%為鋼；含碳量＞2.11%為鑄鐵〔生鐵、白口鑄鐵〕；含碳量＞4.3%無適用價(jià)值。鋼與生鐵的區(qū)別鋼與生鐵的區(qū)別鋼的分類1第一節(jié)金屬資料的分類一1.鋼的分類①按化學(xué)成分分中碳鋼0.25~0.6%C高碳鋼0.6%C低碳鋼0.25%C低合金鋼合金元素總量5%中合金鋼合金元素總量5~10%高合金鋼合金元素總量10%碳素鋼合金鋼鋼的分類1第一節(jié)金屬資料的分類一鋼類碳素鋼合金鋼P(yáng)SPS普通質(zhì)量鋼≤0.045≤0.045≤0.045≤0.045優(yōu)質(zhì)鋼≤0.035≤0.035≤0.035≤0.035高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼≤0.030≤0.030≤0.025≤0.025特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼≤0.025≤0.020≤0.025≤0.015②按質(zhì)量分鋼的質(zhì)量是以磷、硫的含量來劃分的。分為普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼和特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，各質(zhì)量等級(jí)鋼的磷、硫含量如下：有害物質(zhì)鋼的分類1第一節(jié)金屬資料的分類一③按用途分工程用鋼建筑、橋梁、船舶、車輛滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼滾動(dòng)軸承鋼耐磨鋼機(jī)器用鋼結(jié)構(gòu)鋼刃具鋼模具鋼量具鋼工具鋼不銹鋼耐熱鋼特殊性能鋼第一章金屬資料根底知識(shí)第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二第三節(jié)機(jī)械制造過程概述三1第一節(jié)金屬資料的分類一第四節(jié)金屬資料的性能四鋼鐵資料第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二鋼鐵是運(yùn)用最多的金屬資料緣由：儲(chǔ)量大；冶煉加工容易；綜合性能好估計(jì)未來幾年鋼鐵產(chǎn)品在各行業(yè)中占的比例鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二鋼鐵冶煉技術(shù)開展簡(jiǎn)史遠(yuǎn)古至13世紀(jì)末：半熔融形狀的鐵塊—海綿鐵(spongeiron)；13世紀(jì)末至19世紀(jì)中葉：熔融形狀的生鐵→粗鋼，構(gòu)成兩步法煉鋼；19世紀(jì)中期至今：1856年英國(guó)人發(fā)明了空氣底吹酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼法；1864年法國(guó)人發(fā)明了平爐煉鋼法(OH)；1874年發(fā)明了空氣底吹堿性轉(zhuǎn)爐煉鋼法；20世紀(jì)初發(fā)明了電弧爐煉鋼(EAF)；20世紀(jì)中葉氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐〔LD法〕。鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二全球部分鋼廠產(chǎn)量排名排名

公司

國(guó)家

2006年(百萬噸)2005年

(百萬噸)同比增長(zhǎng)2006200511

米塔爾荷蘭63.66

49.89

27.622安賽樂

盧森堡54.3246.6516.433

新日鐵日本33.7032.90

12.4

44

JFE

日本

32.02

29.57

8.355

浦項(xiàng)韓國(guó)31.2031.42-0.766

寶鋼中國(guó)22.53

22.73

-0.9926唐鋼中國(guó)19.0616.0818.51618

鞍鋼中國(guó)15.0011.90

26.1

1722沙鋼

中國(guó)14.63

12.0221.71816武鋼中國(guó)13.76

13.05

5.5

24

24

濟(jì)鋼中國(guó)11.24

10.437.82527馬鋼中國(guó)10.919.6513.12625萊鋼中國(guó)10.7910.344.42723首鋼中國(guó)10.5510.441.02831華菱中國(guó)9.91

8.45

17.2中國(guó)年粗鋼產(chǎn)量增長(zhǎng)情況鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二現(xiàn)代鋼鐵冶煉的兩種根本流程鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二現(xiàn)代鋼鐵冶煉的兩種根本流程燒結(jié)/球團(tuán)—高爐—轉(zhuǎn)爐—連鑄機(jī)—軋機(jī)直接復(fù)原或熔融復(fù)原—電爐—連鑄機(jī)—軋機(jī)非高爐煉鐵高爐煉鐵長(zhǎng)流程短流程鋼鐵冶煉的義務(wù)是把鐵礦石冶煉成合格的鋼。鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二鋼材加工工藝流程鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二鋼鐵消費(fèi)的典型工藝〔長(zhǎng)流程〕鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二高爐煉鐵(BlastFurnaceIronmaking)鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二高爐冶煉用的原料主要有鐵礦石〔天然富礦和人造富礦〕、燃料(fuel)〔焦炭和噴吹燃料〕、熔劑(flux)〔石灰石與白云石等〕。冶煉1t生鐵1.6~2.0t礦石0.4~0.6t焦炭(coke)0.2~0.4t熔劑鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二高爐冶煉用的原料主要有鐵礦石磁鐵礦〔Fe3O4〕-magnettie赤鐵礦〔Fe2O3〕-hematite褐鐵礦〔mFe2O3·nH2O〕-limonite菱鐵礦〔FeCO3〕-siderite鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二黃鐵礦—FeS2磁鐵礦—Fe3O4褐鐵礦—2Fe2O3·3H2O菱鐵礦—FeCO3赤鐵礦--Fe2O3鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二暗紅色鐵鋁榴石晶體，產(chǎn)地奧地利立方體黃鐵礦晶體，產(chǎn)地西班牙祖母綠、黃鐵礦、方解石共生，產(chǎn)地哥倫比亞鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二鐵礦石處置工藝流程礦石(ore)→破碎(crush)→篩分(screen)→富礦(high-gradeore)→混勻(mix)→高爐；礦石→破碎→篩分→貧礦(leanore)→磨礦(grinding)→篩分→選礦→造塊→人造富礦→高爐鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二鐵水預(yù)處置鐵水在進(jìn)入轉(zhuǎn)爐前，為除去某些有害元素的處置過程。預(yù)脫硫：電石、石灰、金屬鎂等爐外脫硫劑預(yù)脫硅：鐵水溝、盛鐵水容器中噴吹氧化劑預(yù)脫磷：盛鐵水容器中噴吹氧化劑鐵水預(yù)處置按需求可在鐵水溝、盛鐵水容器(鐵水包、魚雷罐)或轉(zhuǎn)爐中時(shí)行。簡(jiǎn)化煉鋼過程，提高鋼的質(zhì)量易引起熱脆，鐵水脫硫條件比鋼水脫硫優(yōu)越減少轉(zhuǎn)爐石灰耗費(fèi)量，減少渣量和鐵損；預(yù)脫磷的需求使鋼產(chǎn)生冷脆性HotMetalPretreatment鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二鐵水預(yù)脫硫扒渣工藝鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二煉鋼用原資料金屬料鐵水；廢鋼；鐵合金；輔助資料造渣資料；氧化劑；冷卻劑；復(fù)原劑和增碳劑。鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二煉鋼用原資料鐵水是氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的根本原料，普通占金屬料的70～100%。鐵水成分和鐵水溫度能否適當(dāng)和穩(wěn)定，對(duì)簡(jiǎn)化和穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐操作并獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)非常重要。鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二煉鋼用原資料——鐵水成分Si：發(fā)熱元素，轉(zhuǎn)爐熱量來源。根據(jù)[P]，[Si]普通在0.4～0.8％范圍內(nèi)Mn：有利元素。[Mn]普通在0.2～0.4％左右P：有害元素，強(qiáng)發(fā)熱元素。P是高爐不能去除的元素，故只能要求[P]穩(wěn)定，采用鐵水預(yù)處置脫磷或相應(yīng)的煉鋼方法來去除。S：有害元素。[S]<0.04％。采用鐵水預(yù)處置脫硫，[S]<0.015％。鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二煉鋼用原資料——鐵水溫度鐵水溫度應(yīng)>1200～1300℃，且堅(jiān)持穩(wěn)定，以利于爐子熱行，迅速成渣。有鐵水預(yù)處置工藝，鐵水溫度應(yīng)適當(dāng)提高。鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二煉鋼用原資料——廢鋼廢鋼是電爐煉鋼的根本原料，用量占鋼鐵料的70％～90％。對(duì)轉(zhuǎn)爐來說，既是金屬料也是冷卻劑。合金鋼廢鋼應(yīng)按所含合金分組堆放。應(yīng)嚴(yán)防混入有害雜質(zhì)和危險(xiǎn)品，并減少帶入的泥沙、耐火資料和爐渣等。對(duì)外形尺寸和單重過大的廢鋼，應(yīng)預(yù)先進(jìn)展解體和切割；對(duì)輕薄料要打包或壓塊，以縮短裝料時(shí)間。鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二煉鋼用原資料——鐵合金煉鋼中廣泛運(yùn)用的各種脫氧和合金化元素與鐵的合金。如Fe-Mn、Fe-Si、Fe-Cr；以及復(fù)合脫氧劑，如硅錳合金、硅鈣合金、硅錳鋁合金；還有鋁、錳、鎳等金屬。鐵合金應(yīng)合理選用以降低本錢，運(yùn)用前應(yīng)烘烤以減少氣體帶入。另外要純真，不得混有其它夾雜物，塊度要適當(dāng)。鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二煉鋼用原資料——輔助資料造渣資料石灰〔CaO〕。堿性煉鋼方法的根本造渣資料，有強(qiáng)的脫磷、脫硫才干，對(duì)爐襯危害小。石灰要求含有效CaO大于80～85％，含S和SiO2低，塊度小而均勻，且無細(xì)粉；生燒過燒率要??；不能潮解，應(yīng)堅(jiān)持枯燥、新穎。螢石〔CaF2〕。熔點(diǎn)低〔1418℃〕，能使CaO熔點(diǎn)顯著降低，加速化渣，改善渣的流動(dòng)性。螢石要求：CaF2>85%。白云石〔MgO〕。添加渣中Mg含量，以減少爐襯中MgO向爐渣中轉(zhuǎn)移，且能促進(jìn)前期化渣。鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二煉鋼用原資料——輔助資料氧化劑氧氣。煉鋼中氧的重要來源。普通要求氧氣純度應(yīng)大于98％，冶煉低氮鋼種時(shí)，應(yīng)大于99.5％。還應(yīng)脫除水分。鐵礦石、氧化鐵皮。鐵礦石要求含鐵高，SiO2、P和水分少，運(yùn)用前要加熱。氧化鐵皮要求雜質(zhì)少，不含油污和水分，運(yùn)用前必需烘烤。鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二煉鋼用原資料——輔助資料冷卻劑富鐵礦、團(tuán)礦、燒結(jié)礦和氧化鐵皮。利用它們所含F(xiàn)exOy氧化金屬中的雜質(zhì)時(shí)，需求吸收大量的熱而起到冷卻的作用。石灰石。短少以上冷卻劑時(shí)，可以運(yùn)用，CaCO3分解時(shí)吸收大量熱量。鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二煉鋼用原資料——輔助資料復(fù)原劑和增碳劑電爐煉鋼運(yùn)用的復(fù)原劑和增碳劑有石墨電極、木炭、焦炭、電石、硅鐵、硅鈣、鋁等。氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉中、高碳鋼時(shí)，普通用含灰分很少的石油焦作增碳劑。鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二轉(zhuǎn)爐煉鋼〔BOS〕鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二電爐煉鋼(EAF(Electricarcfurnace)steelmaking)鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二電爐煉鋼(EAF(Electricarcfurnace)steelmaking)鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二爐外精煉(SecondaryRefining)鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二延續(xù)鑄鋼〔ContinuousCasting〕鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二延續(xù)鑄鋼〔ContinuousCasting〕鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二延續(xù)鑄鋼〔ContinuousCasting〕鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二熱軋〔HotRolling〕鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二鋼鐵消費(fèi)中產(chǎn)生的污染物(1)鋼鐵資料消費(fèi)過程第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二鋼鐵消費(fèi)中產(chǎn)生的污染物(2)第一章金屬資料根底知識(shí)第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二第三節(jié)機(jī)械制造過程概述三1第一節(jié)金屬資料的分類一第四節(jié)金屬資料的性能四第一章金屬資料根底知識(shí)第二節(jié)鋼鐵資料消費(fèi)過程概述二第三節(jié)機(jī)械制造過程概述三1第一節(jié)金屬資料的分類一第四節(jié)金屬資料的性能四機(jī)械工程資料的常用性能包括兩方面資料運(yùn)用性能資料工藝性能力學(xué)性能〔強(qiáng)度、塑性韌性等〕物理性能〔光、熱、電、磁等〕化學(xué)性能〔氧化、腐蝕等〕加工性能〔切削、鍛造等〕鑄造性能〔適宜鑄造與否〕焊接性能〔容易焊接與否〕熱處置性能〔可熱處置強(qiáng)化〕第四節(jié)金屬資料的性能四機(jī)械工程資料的常用性能第四節(jié)金屬資料的性能四本章重點(diǎn)重點(diǎn)了解金屬資料的力學(xué)性能目的和測(cè)試方法，以及各個(gè)目的的物理意義。教學(xué)要求：了解金屬資料的性能及測(cè)試方法。金屬資料的力學(xué)性能第四節(jié)金屬資料的性能四強(qiáng)度：資料在外力作用下抵抗變形和斷裂的才干稱為資料的強(qiáng)度。ε=【(L-L0)/L0】%σ=F/S彈性極限屈服點(diǎn)抗拉強(qiáng)度塑性：塑性是指金屬資料產(chǎn)生塑性變形而不破壞的才干伸長(zhǎng)率：斷面收縮率：(l〕彈性極限(2〕屈服點(diǎn)(3)抗拉強(qiáng)度鑄鐵、陶瓷等脆性資料：只需彈性變形階段，中、高碳鋼：沒有屈服階段。σe、σs、σb是機(jī)械零件和構(gòu)件設(shè)計(jì)和選材的主要根據(jù)。應(yīng)力與應(yīng)變的比值稱為資料的彈性模量E(MPa〕〔剛度〕δ或ψ數(shù)值越大，表示資料的塑性愈好。一、靜載單向靜拉伸應(yīng)力――應(yīng)變曲線1.拉伸試樣：長(zhǎng)試樣：L0=10d0短試樣：L0=5d0

ΔLF0低碳鋼拉伸曲線脆性資料拉伸曲線2.拉伸機(jī)上，低碳鋼緩慢加載單向靜拉伸曲線：縱坐標(biāo)為應(yīng)力σ單位MPa(MN/mm)，橫坐標(biāo)為應(yīng)變?chǔ)牌渲校害?F/S

表示資料抵抗變形和斷裂的才干ε＝〔L1-L0〕/L03.曲線分為四階段：1〕階段I〔ope〕――彈性變形階段p:Fp

，e:Fe〔不產(chǎn)生永久變形的最大抗力〕op段：△L∝P

直線階段pe段：極微量塑性變形〔0.001--0.005%)2〕階段II〔ess’〕段――屈服變形S:屈服點(diǎn)

Fs3〕階段III〔s’b〕段――均勻塑性變形階段b:

Fb

資料所能接受的最大載荷4〕階段IV(bK)段――部分集中塑性變形－－頸縮鑄鐵、陶瓷：只需第I階段中、高碳鋼：沒有第II階段

二、拉伸曲線所確定的力學(xué)性能目的及意義1．剛度和彈性剛度資料在受力時(shí)，抵抗彈性變形的才干。E=σ/ε楊氏彈性模量

GPa,MPa本質(zhì)是：反映了資料內(nèi)部原子結(jié)應(yīng)力的大小，組織不敏感的力系目的。彈性：資料不產(chǎn)生塑性變形的情況下，所能接受的最大應(yīng)力。比例極限：σp=Fp/Ao

應(yīng)力――應(yīng)變堅(jiān)持線性關(guān)系的極限應(yīng)力值

彈性極限：σe=Fe/Ao

不產(chǎn)永久變形的最大抗力。2.強(qiáng)度：資料在外力作用下抵抗變形和破壞的才干。屈服強(qiáng)度s：資料發(fā)生微量塑性變形時(shí)的應(yīng)力值。即在拉伸實(shí)驗(yàn)過程中，載荷不添加，試樣仍能繼續(xù)伸長(zhǎng)時(shí)的應(yīng)力。條件屈服強(qiáng)度0.2：高碳鋼等無屈服點(diǎn)，國(guó)家規(guī)范規(guī)定以剩余變形量為0.2%時(shí)的應(yīng)力值作為它的條件屈服強(qiáng)度，以σ0.2來表示抗拉強(qiáng)度b：資料斷裂前所接受的最大應(yīng)力值?！操Y料抵抗外力而不致斷裂的極限應(yīng)力值〕。

s0.2

3.塑性：資料受力破壞前可接受最大塑性變形的才干。

延伸率

延伸率與試樣尺寸有關(guān)；δ5、δ10(L0=5d,10d)斷面收縮率ψ=△A/Ao=(Ao-Ak)/Ao>時(shí)，無頸縮，為脆性資料表征；<時(shí)，有頸縮，為塑性資料表征。斷裂后拉伸試樣的頸縮景象金屬資料的力學(xué)性能第四節(jié)金屬資料的性能四硬度：金屬資料受壓時(shí)抵抗部分變形，特別是塑性變形、壓痕的才干〔1〕布氏硬度〔HBS〕〔2〕洛氏硬度〔HRC〕金屬資料的力學(xué)性能第四節(jié)金屬資料的性能四〔1〕布氏硬度〔HBS〕1.原理布氏硬度=FA凹=2FπD[D-〔D2-d2〕?]金屬資料的力學(xué)性能第四節(jié)金屬資料的性能四〔1〕布氏硬度〔HBS〕丈量比較軟的資料。丈量范圍HBS<450、HBW<650的金屬資料。3.優(yōu)缺陷2.運(yùn)用壓痕大，丈量準(zhǔn)確，但不能丈量廢品件。金屬資料的力學(xué)性能第四節(jié)金屬資料的性能四〔2〕洛氏硬度〔HRC〕1.原理加初載荷加主載荷卸除主載荷讀硬度值金屬資料的力學(xué)性能第四節(jié)金屬資料的性能四〔2〕洛氏硬度〔HRC〕20~671500N120°金剛石圓錐體HRC25~1001000N1.588mm鋼球HRB70~85600N120°金剛石圓錐體HRA常用洛氏硬度標(biāo)度的實(shí)驗(yàn)范圍金屬資料的力學(xué)性能第四節(jié)金屬資料的性能四〔2〕洛氏硬度〔HRC〕優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便、迅速，效率高，可直接丈量廢品件及高硬度的資料。3.優(yōu)缺陷缺陷：壓痕小，丈量不準(zhǔn)確，需多次丈量。金屬資料的力學(xué)性能第四節(jié)金屬資料的性能四沖擊韌度：資料在沖擊載荷作用下抵抗變形和斷裂的才干。沖擊韌度：ak=沖擊破壞所耗費(fèi)的功Ak/規(guī)范試樣斷口截面積S；(J/cm2)金屬資料的力學(xué)性能第四節(jié)金屬資料的性能四在試樣上開缺口的目的：

在缺口附近呵斥應(yīng)力集中V型缺口比U型缺口更容易被沖斷。因此，不同類型的沖擊試樣，測(cè)出的吸收能量不能直接比較。金屬資料的力學(xué)性能第四節(jié)金屬資料的性能四吸收能量與溫度的關(guān)系 有些資料在室溫時(shí)——不顯示脆性在較低溫度是——能夠發(fā)生脆斷。金屬資料的吸收能量與實(shí)驗(yàn)溫度有關(guān)。高吸收能區(qū)過度區(qū)低吸收能區(qū)金屬資料的力學(xué)性能第四節(jié)金屬資料的性能四疲勞強(qiáng)度：金屬資料在交變應(yīng)力作用下不會(huì)發(fā)生疲勞破壞，疲勞強(qiáng)度以σ-1

1.密度

單位體積物質(zhì)的質(zhì)量稱為該物質(zhì)的密度。

密度小于5×103kg/m3的金屬稱為輕金屬,如鋁、鎂、鈦及它們的合金。

密度大于5×103kg/m3的金屬稱為重金屬,如鐵、鉛、鎢等。輕金屬多用于航天航空器上。

金屬資料的物理性能第四節(jié)金屬資料的性能四2.熔點(diǎn)

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金屬?gòu)墓虘B(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度稱為熔點(diǎn)。

純金屬都有固定的熔點(diǎn)。

熔點(diǎn)高的金屬稱為難熔金屬，如鎢、鉬、釩等，可以用來制造耐高溫零件，如在火箭、導(dǎo)彈、燃?xì)廨啓C(jī)和噴氣飛機(jī)等方面得到廣泛運(yùn)用。

熔點(diǎn)低的金屬稱為易熔金屬如錫、鉛等，可用于制造保險(xiǎn)絲和防火平安閥零件等。

金屬資料的物理性能第四節(jié)金屬資料的性能四3.導(dǎo)熱性

導(dǎo)熱性通常用熱導(dǎo)率來衡量。

熱導(dǎo)率越大,導(dǎo)熱性越好。

金屬的導(dǎo)熱性以銀為最好,銅、鋁次之。

合金的導(dǎo)熱性比純金屬差。

在熱加工和熱處置時(shí)，必需思索金屬資料的導(dǎo)熱性，防止資料在加熱或冷卻過程中構(gòu)成過大的內(nèi)應(yīng)力，以免零件變形或開裂。

導(dǎo)熱性好的金屬散熱也好，在制造散熱器、熱交換器與活塞等零件時(shí)，要選用導(dǎo)熱性好的金屬資料。

金屬資料的物理性能第四節(jié)金屬資料的性能四4.導(dǎo)電性

傳導(dǎo)電流的才干稱導(dǎo)電性，用電阻率來衡量。

電阻率越小，金屬資料導(dǎo)電性越好。

金屬導(dǎo)電性以銀為最好，銅、鋁次之。

合金的導(dǎo)電性比純金屬差。

電阻率小的金屬(純銅、純鋁)適于制造導(dǎo)電零件和電線。

電阻率大的金屬或合金(如鎢、鉬、鐵、鉻、鋁)適于做電熱元件。

金屬資料的物理性能第四節(jié)金屬資料的性能四5.熱膨脹性

金屬資料隨著溫度變化而膨脹、收縮的特性稱為熱膨脹性。

由膨脹系數(shù)大的資料制造的零件,在溫度變化時(shí),尺寸和外形變化較大。

軸和軸瓦之間要根據(jù)其膨脹系數(shù)來控制其間隙尺寸；

在熱加工和熱處置時(shí)也要思索資料的熱膨脹影響,以減少工件的變形和開裂。金屬資料的物理性能第四節(jié)金屬資料的性能四

6.磁性

●鐵磁性資料

在外磁場(chǎng)中能劇烈地被磁化，如鐵、鈷等。

●順磁性資料

在外磁場(chǎng)中只能微弱地被磁化，如錳、鉻等。

●抗磁性資料

能抗拒或減弱外磁場(chǎng)對(duì)資料本身的磁化作用，如銅、鋅等。

鐵磁性資料可用于制造變壓器、電動(dòng)機(jī)、丈量?jī)x表等?？勾判再Y料那么用于要求防止電磁場(chǎng)干擾的零件和構(gòu)造資料，如航海羅盤。

鐵磁性資料當(dāng)溫度升高到一定數(shù)值時(shí)，磁疇被破壞，變?yōu)轫槾朋w，這個(gè)轉(zhuǎn)變溫度稱為居里點(diǎn)，如鐵的居里點(diǎn)是770℃。金屬資料的物理性能第四節(jié)金屬資料的性能四

主要指耐腐蝕性和抗氧化性。金屬資料的耐腐蝕性和抗氧化性統(tǒng)稱化學(xué)穩(wěn)定性。在高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性稱為熱穩(wěn)定性。

1.耐腐蝕性

金屬資料在常溫下抵抗氧、水蒸氣及其它化學(xué)介質(zhì)腐蝕破壞作用的才干稱耐腐蝕性。

碳鋼、鑄鐵的耐腐蝕性較差；

鈦及其合金、不銹鋼的耐腐蝕性好。

鋁合金和銅合金有較好的耐腐蝕性。

金屬資料的化學(xué)性能第四節(jié)金屬資料的性能四

2.抗氧化性

金屬資料在加熱時(shí)抵抗氧化作用的才干稱抗氧化性。

參與Cr、Si等元素,可提高鋼的抗氧化性。

如4Cr9Si2可制造內(nèi)燃