常用金屬材料課件

常用金屬材料課件金屬材料概述鐵碳合金鋼及其熱處理有色金屬及其合金金屬材料的力學(xué)性能與測試方法金屬材料的選用原則與實例分析金屬材料概述01金屬材料是指具有光澤、延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性等特性的材料。定義根據(jù)金屬材料的性質(zhì)和用途，可將其分為黑色金屬材料和有色金屬材料兩大類。分類金屬材料的定義與分類

金屬材料的性質(zhì)與特點物理性質(zhì)金屬材料具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性，同時具有較高的強(qiáng)度和硬度?；瘜W(xué)性質(zhì)金屬材料在空氣中易于氧化，生成金屬氧化物，導(dǎo)致材料性能下降。因此，需要進(jìn)行防腐處理以提高其使用壽命。力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能包括強(qiáng)度、塑性、韌性等指標(biāo)，這些指標(biāo)決定了金屬材料在使用過程中的承載能力和抗變形能力。建筑領(lǐng)域機(jī)械制造領(lǐng)域電子信息領(lǐng)域交通運輸領(lǐng)域金屬材料的應(yīng)用領(lǐng)域01020304金屬材料在建筑領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，如鋼結(jié)構(gòu)、鋁合金門窗、幕墻等。金屬材料是機(jī)械制造領(lǐng)域的主要原材料，用于制造各種機(jī)械設(shè)備、零部件和工具。金屬材料在電子信息領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用，如電子元器件、通訊設(shè)備、計算機(jī)硬件等。金屬材料在交通運輸領(lǐng)域的應(yīng)用也十分廣泛，如汽車、火車、飛機(jī)等交通工具的制造。鐵碳合金02碳溶于α-Fe中的間隙固溶體，具有體心立方晶格，溶碳能力極低，室溫下僅能溶解0.006%的碳。鐵素體碳溶于γ-Fe中的間隙固溶體，具有面心立方晶格，溶碳能力較大，在727℃時溶碳為0.77%。奧氏體鐵與碳形成的金屬化合物，含碳量為6.69%，熔點為1227℃，具有復(fù)雜的斜方結(jié)構(gòu)。滲碳體鐵碳合金的基本組織包括鐵素體、奧氏體、滲碳體三個基本相區(qū)，以及共晶轉(zhuǎn)變、共析轉(zhuǎn)變、包晶轉(zhuǎn)變等特征點。用于分析合金的成分、組織及性能之間的關(guān)系，指導(dǎo)合金的選材、熱加工和熱處理工藝的制定。鐵碳合金的相圖及其應(yīng)用鐵碳合金相圖的應(yīng)用鐵碳合金相圖的組成退火將鋼件加熱到一定溫度，保溫一段時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。目的是消除內(nèi)應(yīng)力、降低硬度、改善切削加工性能。淬火將鋼件加熱到Ac3或Ac1以上某一溫度，保溫一段時間，然后以大于臨界冷卻速度進(jìn)行冷卻，獲得馬氏體組織的熱處理工藝。目的是提高鋼的強(qiáng)度和硬度、賦予鋼件強(qiáng)韌性。回火將淬火后的鋼件加熱到Ac1以下的某一溫度，保溫一段時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。目的是消除淬火應(yīng)力、穩(wěn)定組織、提高鋼的塑性和韌性。正火將鋼件加熱到Ac3或Accm以上30~50℃，保溫一段時間后從爐中取出在空氣中冷卻。目的是細(xì)化組織、提高強(qiáng)度和硬度、消除內(nèi)應(yīng)力。鐵碳合金的熱處理工藝鋼及其熱處理03鋼的分類與編號優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼、特級優(yōu)質(zhì)鋼。碳素鋼、合金鋼、不銹鋼。平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼、電爐鋼。退火狀態(tài)的、正火狀態(tài)的、調(diào)質(zhì)狀態(tài)的等。按品質(zhì)分類按化學(xué)成分分類按冶煉方法分類按金相組織分類熱處理原理通過鋼在固態(tài)下的加熱、保溫和冷卻，以改變其內(nèi)部組織，從而獲得所需性能的工藝方法。熱處理工藝包括退火、正火、淬火、回火等。鋼的熱處理原理及其工藝如汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)等軸類零件，通常采用調(diào)質(zhì)處理，以獲得良好的綜合力學(xué)性能。軸類零件齒輪類零件彈簧類零件如汽車變速箱齒輪、機(jī)床齒輪等，通常采用滲碳淬火或滲氮處理，以提高齒面硬度和耐磨性。如汽車板簧、螺旋彈簧等，通常采用淬火和中溫回火處理，以獲得良好的彈性和疲勞強(qiáng)度。030201典型零件的熱處理實例分析有色金屬及其合金04輕質(zhì)、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、耐腐蝕、可塑性強(qiáng)。鋁的基本性質(zhì)根據(jù)合金元素不同可分為多種，如2系、5系、6系、7系等。鋁合金的分類廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運輸、建筑等領(lǐng)域。鋁合金的應(yīng)用鋁及鋁合金導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、延展性強(qiáng)、耐腐蝕。銅的基本性質(zhì)黃銅、青銅、白銅等。銅合金的分類電氣工業(yè)、機(jī)械制造、建筑等領(lǐng)域。銅合金的應(yīng)用銅及銅合金鈦合金的分類根據(jù)合金元素不同可分為多種，如α型、β型、α+β型等。鈦合金的應(yīng)用航空航天、化工、醫(yī)療等領(lǐng)域。鈦的基本性質(zhì)高強(qiáng)度、耐腐蝕、密度小。鈦及鈦合金鎂合金的分類根據(jù)合金元素不同可分為多種，如AZ系、AM系等。鎂的基本性質(zhì)輕質(zhì)、強(qiáng)度高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好。鎂合金的應(yīng)用電子通訊、汽車制造、航空航天等領(lǐng)域。鎂及鎂合金金屬材料的力學(xué)性能與測試方法05彈性模量、切變模量、泊松比等，反映金屬材料受力時的彈性變形能力。彈性指標(biāo)屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等，表示金屬材料抵抗塑性變形和斷裂的能力。強(qiáng)度指標(biāo)伸長率、斷面收縮率等，衡量金屬材料在受力過程中塑性變形的能力。塑性指標(biāo)沖擊韌性、斷裂韌性等，反映金屬材料在沖擊或裂紋擴(kuò)展時的抵抗能力。韌性指標(biāo)金屬材料的力學(xué)性能指標(biāo)拉伸試驗原理通過拉伸試驗機(jī)對金屬試樣進(jìn)行拉伸，記錄試樣的力-位移曲線，獲得材料的力學(xué)性能指標(biāo)。拉伸試樣制備按照標(biāo)準(zhǔn)制備拉伸試樣，確保試樣的尺寸精度和表面質(zhì)量。拉伸試驗結(jié)果分析根據(jù)力-位移曲線計算材料的彈性模量、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長率等指標(biāo)，評價材料的力學(xué)性能。金屬材料的拉伸試驗方法及結(jié)果分析123采用鋼球或鎢鈷合金球壓入金屬表面，根據(jù)壓痕直徑計算硬度值，適用于較軟的材料。布氏硬度測試通過金剛石圓錐或硬質(zhì)合金球壓入金屬表面，測量壓痕深度計算硬度值，適用于各種硬度的材料。洛氏硬度測試?yán)媒饎偸睦忮F體壓入金屬表面，測量壓痕對角線長度計算硬度值，適用于較薄的材料或表面硬度測試。維氏硬度測試金屬材料的硬度測試方法及原理金屬材料的選用原則與實例分析06根據(jù)零件的使用條件和要求，選擇具有合適機(jī)械性能、物理性能和化學(xué)性能的金屬材料。使用性能原則工藝性能原則經(jīng)濟(jì)性原則環(huán)境友好原則考慮金屬材料的成形性能、切削性能、焊接性能等工藝性能，選擇適合加工制造的金屬材料。在滿足使用性能和工藝性能的前提下，選擇價格合理、來源廣泛的金屬材料。優(yōu)先選擇可再生、可回收和環(huán)保的金屬材料，降低對環(huán)境的負(fù)面影響。金屬材料的選用原則和方法根據(jù)軸的受力情況、轉(zhuǎn)速和工作環(huán)境，選擇具有高強(qiáng)度、高韌性和良好耐磨性的碳素鋼或合金鋼。軸類零件選材齒輪承受交變載荷和沖擊載荷，應(yīng)選擇具有高強(qiáng)度、高韌性和良好抗疲勞性能的合金鋼或滲碳鋼。齒輪選材彈簧要求具有高的彈性極限、疲勞強(qiáng)度和良好的成形性能，常選用優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼或不銹鋼。彈簧選材刃具要求具有高硬度和高耐磨性，常選用高碳鋼、高速鋼或硬質(zhì)合金。刃具選材典型零件選材實例分析研發(fā)具有更高強(qiáng)度、韌性、耐磨性和耐腐蝕性的新型金屬材料，滿足高端裝備制造的需求。高性能金屬材料開發(fā)輕質(zhì)、高強(qiáng)度的鋁合金、鎂合金和鈦合金等材料，降低機(jī)械產(chǎn)