01第1讲：金属材料及其热处理.pdf

第一讲 金属材料及其热处理 金属工艺学 金工教研室 制造科学与工程学院 ? 2004-2014 金工教研室 金属工艺学 汽 车 上 的 材 料 ? 2004-2014 金工教研室 金属工艺学 工程材料 金属材料 非金属材料 黑色金属 有色金属 无机材料 有机材料 轻金属 重金属 复合材料 ? 2004-2014 金工教研室 金属工艺学 第一讲 金属材料及其热处理 ? 工程材料是人类社会赖以生存和发展重要物 质基础 ? 工程材料的分类 – 金属材料、非金属材料、复合材料 ? 现代机器以金属材料为基础 – 使用性能满足大多数要求 – 工艺性好 ? 很少用纯金属，多用合金材料:性能决定 ? 了解金属材料，有助于 – 理解工艺方法的实质 – 合理选择零件材料及其生产工艺 ? 材料的性能：以金属材料的性能为例 ? 2004-2014 金工教研室 金属工艺学 一、金属材料的主要性能 ? 力学性能 – 强度与塑性 – 硬度 – 韧性 – 疲劳强度 ? 其它性能 – 物理、化学及工艺性能 ? 2004-2014 金工教研室 金属工艺学 一、金属材料的主要性能 常见载荷类型 ? 2004-2014 金工教研室 金属工艺学 力学性能 ? 拉伸实验 通过对拉伸曲线的分析，可以 直接在曲线上读出一系列强度 指标并可根据试验结果计算出 塑性指标值。右图为退火低碳 钢的 σ-ε曲线。 ? 2004-2014 金工教研室 金属工艺学 塑性材料和脆性材料 塑性材料 脆性材料 ? 2004-2014 金工教研室 金属工艺学 力学性能 ? 强度 F S ? – 金属材料抵抗外力引起的 S A 塑性变形和断裂的能力 O F – 屈服点：σ b s ? b – 抗拉强度：σb AO ? 塑性 L ?L ? 1 0 ?1000 0 – 金属材料产生塑性变形而 L 0 不破坏的能力 A ?A – 延长率δ、断面收缩率ψ ? 0 1 ?1000 0 A 0 ? 2004-2014 金工教研室 金属工艺学 力学性能 ? 硬度： – 抵抗外力不产生局部塑性变形（压痕）的能力 – 衡量金属软硬程度 – 影响耐磨性、切削加工性 ? 度量方法 – 布氏硬度（HB） – 洛氏硬度（HR） – 维氏硬度（HV）：金刚石10000为标准度量 ? 2004-2014 金工教研室 金属工艺学 布氏硬度（HB） ? 稳定可靠 ? 仅用于测量HB450以 内的材料 ? 不用于成品 ? 硬质合金压头 – （HBS） ? 金刚石压头 – （HBW） ? 2004-2014 金工教研室 金属工艺学 布氏硬度（HB） 布氏硬度的计算公式： F 2F HBW 0.102 ? 0.102 ? S ?D D ? D 2 ?d 2 式中 F——试验力 N ； 2 S——压痕表面积 mm ； d——压痕直径 mm ； D——硬质合金球直径 mm ； ? 2004-2014 金工教研室 金属工艺学 洛氏硬度（HR） ? 2004-2014 金工教研室 金属工艺学 洛氏硬度（HR） 洛氏硬度计算公式： h 洛氏硬度 N ? S 式中 N——给定标尺的硬度值； h——卸除主试验力后，在初试验力下压痕残留的深度（残余压痕 深度）， mm ； S——给定标尺的单位 mm ； h HRA HRC HRD 100 ? 0 .002 h HRB HRE HRF HRG HRH HRK 130? 0.002 h HRN HRT 100 ? 0 .001 ? 2004-2014 金工教研室 金属工艺学 维氏硬度（HV） F P HV F ? 2004-2014 金工教研室 金属工艺学 维氏硬度（HV） 维氏硬度的表示方法为： 硬度值+HV+试验力数字+与规定时间（10～15S）不同的试验力保持时间 例如： 640HV30/20表示在294.3N作用下保持20s后测得的维氏硬度值为640。 维氏硬度的单位为N/mm2，但一般不标出。 ? 2004-2014 金工教研室 金属工艺学 力学性能 ? 2004-2014 金工教研室 金属工艺学 力学性能 ? 韧性 – 金属材料断裂前吸收 的能量 – 冲击韧性 A k a k – 影响因素太多，仅作 S 参考 式中 --冲击韧性 J/cm2 ； S --试样缺口处原始截面积 cm2 ； Ak--冲断试样所消耗的功 J 。 ? 2004-2014 金工教研室 金属工艺学 力学性能 ? 疲劳强度 – 周期性/非周期性动 载荷下 – 断裂破坏应力远低于 强度极限 – 原因 ? 杂质 ? 表面划痕 ? 微裂纹