金属和热处理基本概念及基础知识试卷.ppt

金属材料和热处理基本概念及基础知识;金属材料的力学性能介绍 金属材料的工艺性能介绍 热处理基本原理; 第一章 金属材料的力学性能;1.抗拉强度和屈服强度 抗拉强度σb是指在拉伸实验过程中试样所承受的最大载荷F与试样原始截面积S的比值，即σb=F/S。它表示一定截面的材料所能承受的最大载荷。 屈服强度以规定发生一定的残留变形 （通常以0.2％残留变形）时的应力为屈服强度，符号为σs（或σ0.2 ），它表示材料开始微量塑性变形时的应力。 退火或正火钢材： σs≈0.5～0.6 σb 淬火、回火钢材： σs≈0.8～0.9 σb ; 屈服强度是机械设计中对材料最重要的性能指标。对塑性材料，强度设计以屈服强度为标准，规定许用应力[σ]= σS/n，n为安全系数。 2.疲劳断裂和疲劳极限 疲劳断裂是指零件在交变载荷作用下经过较长时间作用而发生的断裂现象。断裂时的应力一般远小于零件的屈服强度。距统计，在各类机件破坏中有80～90 ％属于疲劳断裂。我厂的摇臂、扭杆，均多次发生疲劳断裂。 金属材料在交变载荷作用下经过无限次应力循环而不致引起断裂的最大循环应力，称为疲劳极限。在实际使用中，一般规定经过107次应力循环不发生断裂，即认为不再发生断裂。 ;σ-1（旋转弯曲）≈0.45σb（HRC≤40） σ-1（拉压）≈0.65 σ-1 ≈0.28σb τ-1（扭转）≈0.55 σ-1 ≈0.24σb 表面强化处理如氮化、渗碳、碳氮共渗、感应淬火、喷丸、滚压能明显提高零件的疲劳强度。 ;;;;; 3.冲击韧性和断裂韧性 冲击韧性是评定金属材料在动载荷下承受冲击抗力的性能指标，用符号αK表示，单位为J/cm3。 冲击值的大小，反映出金属材料韧性的好坏， αK值愈大，表示材料的韧性越好，抵抗冲击载荷而不被破坏的能力越大。 高强度钢零件以及中、低强度钢的大型构件，经常在总应力低于屈服强度的条件下发生脆性断裂。这种在屈服强度以下产生的脆性断裂称为低应力脆性断裂，简称低应力脆断。 大量断裂事例表明，零件的低应力脆断是由宏观裂纹失稳扩展引起的。 断裂韧性是衡量金属材料在裂纹存在的情况下抵抗裂纹扩展的能力，用符号KIC表示，单位是N/mm3/2。 KIC=YσC（αc）1/2。断裂韧性是材料强度和塑性的综合体现。;; 第二章 金属材料的工艺性能 金属材料的工艺性能是指将金属制成具有一定形状和良好性能的零件或毛坯的可能性以及难易程度。它直接影响制造零件的工艺方法、成本和产品质量，也是选用金属材料时必须考虑的重要因素之一。金属材料的工艺性能一般可分为：铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理工艺性能等。 一、铸造性能 金属的铸造性能指能否将金属材料用铸造方法制成优良铸件的能力，它取决于铸造金属的流动性和收缩性。 ;二、压力加工性能 压力加工性能是指能否用压力加工的方法将金属加工成优良工件的能力。金属压力加工性能的好坏，主要取决于金属本身塑性的好坏和变形抗力的大小。一般来说，含碳及合金元素少的钢，压力加工性能较好。 金属的压力加工方法包括：锻造、轧制、拉制、挤压、冲压等。 三、焊接性能 焊接性是指使用一定的焊接工艺条件下对一定材料形成优质焊接接头的难易程度。它包括两个方面：一是工艺焊接性，即在一定工艺条件下接头产生缺陷的敏感性（气孔、裂纹）；二是使用焊接性，指在一定工艺条件下接头符合使用要求的程度。 ; 一般来说，低碳钢具有良好的焊接性，中碳钢、高碳钢、高合金钢、铸铁、铝合金的焊接性能较差。 四、金属的切削加工性能 金属的切削加工性能是指能否将金属用刀具切削成具有一定的精度和表面粗糙度的零件的性能。 金属切削性能的好坏，主要与金属材料的硬度、韧性、化学成分和加工硬化程度有关。一般比较理想的切削加工硬度为170～230HB。硬度太低，材料韧性太强，切削时容易粘刀；硬度太高，切削时容易磨损刀具。 五、热处理工艺性 零件热处理工艺性是指在满足使用要求的前提下，采用热处理生产的可行性和经济性。主要包括淬透性、淬硬性、回火脆性、过热敏感性、耐回火性、氧化脱碳倾向等。;第三章 金属的热处理基本原理; 描述晶体中原子规则排列方式的空间几何图形称为晶格或点阵。最常见的金属晶格有三种：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格。 2.同素异构转变 金属在固态下晶格随温度而改变的现象称为同素异构转变。铁具有三种同素异构形式，在铁碳合金系中δ铁、 ?铁、α铁都溶解有碳而形成固溶体，分别称为高温铁素体、奥氏体和铁素体。 ;; 同素异构转