课题一 金属材料及其性能.ppt

课程考核 课程考核 1）平时成绩：（课堂纪律、课堂提问、出勤率）占25%； 2）作业占15％； 3）期末考试占60％。 课题一 认识并掌握金属材料基本性能 课题一 认识并掌握金属材料基本性能 任务1 认识金属材料 任务2 了解钢铁材料的生产过程 任务3 掌握金属材料的物理与化学性能 任务4 掌握并能测量金属材料的力学性能 任务5 掌握金属材料的工艺性能 思考与练习 任务一 认识金属材料 学习目标 知识目标：了解材料的历史；熟悉材料的分类；认识新材料。 能力目标：能够区分金属材料与非金属材料；能够辨别金属材料物理性能和化学性能。 公元前10万年，人类只能使用天然的石头、木棒作为狩猎工具--石器时代.公元前8000年，火的发现使人类有了改造自然的武器，人类对材料的使用由天然材料向人工材料发展，--陶器时代. 新材料新工艺 新材料新工艺 2. 材料的分类按不同的分类方法可以将材料分成五种. （1）按材料的化学组成分类 根据材料的化学组成分为金属材料和非金属材料两大类。非金属材料分为高分子材料、陶瓷材料和复合材料三种类型。 （2）按材料的特性和用途分为结构材料和功能材料两大类。 ①结构材料 ②功能材料 （3）按材料内部原子排列分为晶体材料与非晶体材料两大类。 （4）按材料的热力学状态分为稳态材料及亚稳态材料两大类。 （5）按材料尺寸分为一维（纤维及晶须）材料、二维（薄膜）材料及三维（大块）材料三大类。 3. 金属材料的应用 在近代，材料专家把金属材料比做现代工业的骨架，随着金属材料大规模生产及其使用量的急剧上升，极大地促进了人类社会经济和科学技术的飞速发展。如果没有耐高温、高强度、高性能的钛合金等金属材料，就不可能有现代宇航工业的发展。 任务二 了解钢铁材料的生产过程 学习目标 知识目标：了解炼铁、炼钢的生产过程。 能力目标：能说出炼铁与炼钢生产过程的差别。 钢铁材料是钢和生铁的总称，是铁和碳的合金，按含碳的质量分数wc可分为：工业纯铁wc＜0.0218％、钢wc＝0.0218％～2.11％）、白口铸铁或生铁2.11％＜wc＜6.69％。 铁矿石经高炉冶炼获得生铁，生铁再经过冶炼得到钢。 任务三 掌握金属材料的物理与化学性能 学习目标 知识目标：掌握金属材料的物理和化学性能知识。 能力目标：能具体应用金属材料的物理和化学性能。 通常把金属材料的性能分为使用性能和工艺性能。 使用性能是在使用过程中所表现出的特性，包括力学性能、物理性能、化学性能等。 工艺性能是金属材料在加工过程中适应各种冷热加工的性能。 任务4 掌握并能测量金属材料的力学性能 学习目标 知识目标：认识金属材料力学性能；掌握金属材料力学性能的测试方法。 能力目标：能利用相关测试设备测量金属材料的力学性能。 金属材料力学性能（机械性能）：外力作用是表现出来的性能。 指标有强度、刚度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等。 其他维氏硬度计 热膨胀性：随温度变化而膨胀、收缩的特性。用线胀系数（αl）和体胀系数（αv）表示。 αv≈αl αl＝（l2-l1）/l1Δt 比较表１－1 磁性：在磁场中能内磁化的性能。 铁磁性材料：能被强烈磁化，如Fe、Ni、Co 顺磁性材料：呈微弱磁性，如Mn、Gr、Al 抗磁性材料：抗拒或弱化磁场作用，如Au、Ag、Cu、Pb、Sn、Zn 铁磁性材料在温度升高到一定温度时就会失去磁性，变为顺磁体，该温度为居里点，如铁的居里点为770℃ 金属材料的物理性能 耐腐蚀性：常温下抵抗氧、水蒸气及化学介质腐蚀破坏作用的能力。 金属防腐措施： 覆盖法(喷漆、镀锌、镀铬、喷塑、发蓝、涂油) 提高金属本身耐腐蚀性：合金化、化学处理法（渗铬、渗铝、渗氮） 抗氧化性：在室温或加热时抵抗氧气氧化作用的能力。（热加工包括铸造、锻造、焊接、热处理） 化学稳定性：耐腐蚀性和抗氧化性的总成。 二、金属材料的化学性能 1）载荷：金属材料在加工和使用过程中所受的外力。 静载荷－大小不变或变动很小（绳上挂重物） 冲击载荷－突然增加的载荷（钉钉子、打桩） 交变载荷－周期或非周期的动载荷（摩托、汽车减震弹簧） 2）变形：金属材料受载荷作用发生几何形状和尺寸的变化。 弹性变形－受外力作用时产生变形，当载荷去掉后能恢复到原来形状及尺寸。 塑性变形－受外力作用时产生变形,当载荷去掉后不能恢复到原来形状及尺寸。 1.认识并理解载荷、变形、内力、应力的概念 3）内力：金属材料受外力作用，为保持其原状，材料内部作用着与外力相对抗的力。 4）应力：单位面积上的内力，用σ表示 σ＝F / A 式中 F-外力（N），A－横截面积（mm2） σ－应力，MPa（N/ m