3常用材料与热处理知识.ppt

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第三章 常用材料与热处理知识 金属的性能 钢铁材料 钢铁材料的热处理 有色金属及非金属材料简介 第一节 金属的性能 力学性能 强度 塑性 硬度 物理、化学性能 工艺性能 1 强度 金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。 单位Pa 1Pa=1N/m2 抗拉强度 先将被测金属材料制成标准试样。 测试时,将标准试样装夹在拉什试验机的两个夹头上,在试样两端缓慢施加拉力。随着拉力的增大,试样逐渐发生变形,直至被拉断为止。 拉伸试验机自动的将每一瞬间试样所受拉力P及相应的伸长量ΔL记录下来,绘制成拉伸曲线 试样 材料性能及基本特性——抗拉强度 低碳钢的拉伸曲线 低碳钢的拉伸曲线 低碳钢的拉伸曲线 2. 塑性 材料在外力作用下产生永久变形而不破坏的性能,称为塑性。 断后伸长率 断面收缩率 塑性 3. 硬度 材料抵抗比其本身更硬的物体压入其内部的性能,称为硬度。 抵抗塑性变形、压痕或滑痕的能力。 布氏硬度 原理 布氏硬度 举例 120HBS10/1000/30 洛氏硬度 洛氏硬度计 采用不同的压头和载荷相配合,洛氏硬度有HRA、HRB、HRC等几种不同的标度 洛氏硬度 洛氏硬度 标注 52HRC 70HRA 维氏硬度 维氏硬度硬度计 136度的正四棱锥体的金刚石压头 优点:实验时所加载荷小,适合于测试零件表面淬硬层及化学表面层;同时HV是一个连续一致的标尺,载荷可以任意选择,而不影响其硬度值的大小,因此可测量极软到极硬的各种材料的硬度值。 维氏硬度 表示方法 64HV30 适用范围 可测极软到极硬的各种金属材料,还可以测渗碳、渗氮层的硬度。 4 冲击韧性 金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。 材料性能及基本特性——冲击实验 4 冲击韧性 冲击功: AK=G(H1-H2) G—摆锤重力; H1—初始高度; H2—摆锤回升高度; 冲击韧度 5 疲劳强度 金属材料在多次交变应力的作用下,不发生破坏的最大应力称为疲劳强度。 二、物理、化学性能 1 化学性能 成分、显微组织、结晶结构、抗腐蚀性。耐酸性、耐碱性、抗氧化性。 2 物理性能 材料本质不发生变化所表现的性能。 颜色、密度、熔点、折射率、导热率、热膨胀率、热变形温度、吸水率、绝缘强度、电阻率、比热等 三、工艺性能 是指金属材料对不同加工工艺方法的适应能力。 包括: 铸造性 锻造性 焊接性 切削加工性 第二节 钢铁材料 钢铁材料 钢 含碳量小于2.11% 碳素钢 合金钢 铸铁 含碳量大于2.11% 一、 碳素钢 简称碳钢,Wc1.5% , 并含有少量Si, Mn, S, P等杂质元素的铁碳合金. 碳含量对碳钢的力学性能影响最大, 以0.09 %为界. Si,Mn 使钢强化. S使钢热脆, P导致钢冷脆. 碳素钢分类 按含碳量分: 低碳钢--- Wc0.25% 中碳钢--- Wc=0.25%~ 0.60% 高碳钢--- Wc0.60% 按质量分: 普通碳素钢---Wp 0.045% , Ws0.050% 优质碳素钢--- Wp 0.035% , Ws0.035% 高级优质碳素钢---Wp 0.0255% , Ws0.025% 按用途分: 碳素结构钢----工程构件(桥梁)和机器零件(轴),一般为低碳钢和中碳钢, Wc0.70% 碳素工具钢---模具、量具和刀具。一般为高碳钢, Wc0.70%. 普通碳素结构钢 优质碳素结构钢 碳素工具钢 铸造碳钢 ZG270—500 合金钢 合金钢 合金钢的分类 按用途分: 合金结构钢---低合金结构钢, 合金结构钢 合金工具钢---合金刃具钢, 合金模具钢, 量具钢 特殊性能钢---不锈钢, 耐热钢,耐磨钢 按合金元素的含量分: 低合金钢: 合金元素总的质分数 5% 中合金钢: 合金元素总的质分数 5% ~10% 高合金钢: 合金元素总的质分数 10% 合金结构钢的编号 弹簧 合金工具钢的编号 特殊性能钢的编号 三、铸铁 铸铁是以铁、碳、硅为主要元素组成的,碳的质量分数大于2.11%的铁碳合金。铸铁中所含杂质较钢多。 铸铁具有许多优良的性能,且生产简便,成本价廉,是工程上常用的一类金属材料。 根据铸铁中碳的存在形态不同,铸铁可分为白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁五类。 铸铁还可在加入一定数量的合金元素或经特殊处理后,获得特殊性能,称为合金铸铁。耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁均属这类铸铁。 灰铸铁 灰铸铁 组织 铁素体灰铸铁 铁素体-珠光体灰铸铁 珠光体灰铸铁 孕育处理 在浇注前往铁水中加入少量孕育剂(硅铁),使石墨片及基体组织得到细化。 强度有很大提高,塑性、韧性有所改善。 可锻铸铁 可锻铸铁 含碳量:2.2

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