1.2 金属材料的基本知识(补充材料).ppt

华中农业大学工学院 ·金属工艺学 华中农业大学工学院 ·金属工艺学 金属材料：金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。 第一章 金属材料的主要性能 金属材料的分类 力学性能 为了合理地使用和加工金属材料，必须了解其使用性能和工艺性能。 指金属材料具有的抵抗一定外力作用而不被破坏的性能。 金属材料的力学性能主要有：刚度、强度、弹性、塑性和硬度、冲击韧度、断裂韧度和疲劳强度。 载荷类型：静载荷、动载荷、变载荷 载荷的加载方式：拉伸载荷、压缩载荷、扭转载荷、弯曲载荷、剪切载荷 一、金属材料的力学性能 力学性能定义（机械性能） 是材料在外力作用下抵抗变形和破断的能力。 （1） 屈服强度：开始产生屈服现象时的应力称为屈服强度，或称屈服点。其含义指在外力作用下开始产生明显塑性变形的最小应力，也即材料抵抗微量塑性变形的能力。 1.1 强度与塑性 1.1.1 强度 （2） 抗拉强度：当负荷继续增加超过s点后， 变形量随着负荷的增加而急剧增加，当负荷超过b点，变形集中在试样的某一部位上，试样在该部位出现缩颈现象，拉伸变形集中在缩颈处。继续施加负荷，试样在k点断裂。材料断裂前所承受的最大应力，即为抗拉强度（强度极限），它也是试样能够保持均匀塑性变形的最大应力 。 试样被拉断前所承受最大载荷, N 试样的原始横截面积,mm2 塑性材料采用屈服强度 脆性材料采用抗拉强度 零件设计时 1.1 强度与塑性 1.1.1 强度 金属材料在静载荷作用时，在断裂前产生塑性变形的能力，反映材料塑性的力学性能指标有延伸率 和断面收缩率 。 延伸率：指试样拉断后其标距长度的相对伸长值。 试样断裂后的标距长度； 试样的原始标距长度； 1.1.2 塑性 1.1 强度与塑性 塑性对材料的意义： 提高安全性 便于压力加工成型 断面收缩率：指试样拉断后缩颈处横截面积的最大相对收缩值。 试样断裂出的最小横截面积； 试样的原始横截面积； 材料的 和 的数值越大，塑性越好。 1.1 强度与塑性 1.1.2 塑性 硬度：是材料抵抗局部变形的能力 。 工程上常用的有: 布氏硬度(HB) 洛氏硬度(HR) 维氏硬度(HV) 硬度是综合性能指标 硬度测量简便迅速，不破坏零件 1.2 硬度 冲击韧度（ak):是金属材料在冲击载荷下抵抗破坏的能力 GB229－84 1.3 韧性 材料冲击韧性测试仪 ：摆锤质量 冲击韧度： 冲击功： ：试样缺口处原始截面积 1.3 韧性 冲击韧度的影响因素 材料本身 环境温度 缺口状况 冲击韧度的用途 表征材料本身的韧度 测量金属材料随环境温度下降由塑性状态转为脆性状态的韧脆转变温度； 考察材料对于缺口的敏感性 1.3 韧性 疲劳断裂：零件或材料在交变应力的作应下，其断裂时的应力远远小于该材料的屈服强度，这种现象称为疲劳断裂。 交变应力：大小、方向随时间周期性变化的应力 重复应力：方向不随时间变化 t σ σ t 断裂前材料往往没有明显的塑性变形，产生断裂也较突然，危害很大 1.4 疲劳强度 疲劳试验 疲劳曲线 疲劳极限：材料经无限多次应力循环而不断裂的最大应力。它表 示材料抵抗疲劳断裂的能力。纯弯曲疲劳极限用σ-1表示 国家标准GB4337-84规定： 一般钢铁材料的交变次数106~107周次； 有色金属的交变次数为107~108周次。 1.4 疲劳强度 材料的物理性能：是指不发生化学反应就能表现出来的性能，如密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性。 材料的化学性能:是指材料在化学介质的作用下所表现出来的性能。如材料的耐腐蚀性能和抗氧化性能和化学稳定性能。 二、金属材料的物理、化学和工艺性能 金属材料的工艺性能：是指金属材料适应加工工艺要求的能力； 按工艺方法可分为： 铸造性能； 锻造性能； 焊接性能； 切削加工性能； 热处理性能。 二、金属材料的物理、化学和工艺性能 铸造性能：指利用金属的可熔性将其熔化后，注入铸型制成铸件的难易程度；包括金属液体的流动性和收缩性。 锻造性能：指金属材料在锻造过程中承受压力加工而具有的塑性变形能力。 二、金属材料的物理、化学和工艺性能 焊接性：指材料被焊接的难易性质。 切削加工性：表示对材料进行切削的难易程度，可用切削抗力的大小，加工表面质量、排屑的难易程度，切削刀具的寿命来衡量。 热处理工艺性：指标有淬硬性、淬透性、淬火变形与淬裂、表面氧化与脱碳，过热与过烧，回火稳定性与脆性。 二、金属材料的物理、化学和工艺性能 包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。（