第一章 金属的结构及结晶.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * （2）化合物 ①金属化合物的分类 金属化合物的种类很多，常见的有以下三种类型: iii.间隙化合物 系由过渡族金属元素与C、H、N等原子半径较小非金属元素形成的金属化合物。根据非金属元素(以x表示)与金属元素(以M表示)原子半径的比值，可将其又分为两种： a间隙相(rX/rM＜0.59） 具有简单结构的金属化合物，称为间隙相(如FCC结构的VC、TiC，简单立方结构的WC等)； b复杂晶体结构的间隙化合物（rX/rM＞0.59） 具有复杂晶体结构的间隙化合物，如钢中的Fe3Ｃ(复杂的斜方晶格 ，图1-18所示)等。 间隙相VC的结构 ←图1.18渗碳体的结构 （2）化合物 ②金属化合物的性能特点 金属化合物一般都有较高的熔点、较高的硬度和较大的脆性(即硬而脆)，但塑性很差。特别是间隙相具有极高的熔点和硬度，见表1-3所示。根据这一特性，若能使金属化合物以比较弥散形式分布于固溶体基体上，往往能使整个合金的强度、硬度、耐磨性等得到很大提高。 因此，在金属材料中，金属化合物常被用作强化相，用以提高合金的强度、硬度、耐磨性及耐热性等。 表1.3 一 些 碳 化 物 的 硬 度 和 熔 点 间隙相 表1－4 晶体材料的基本相结构特征 1.1.3 工程材料的常用性能 包括两方面 材料使用性能 材料工艺性能 力学性能（强度、塑性、韧性等） 物理性能（光、热、电、磁等） 化学性能（氧化、腐蚀等） 加工性能（切削、锻造等） 铸造性能（适合铸造与否） 焊接性能（容易焊接与否） 热处理性能（可热处理强化） 二、工程材料的性能 2.1 金属材料的使用性能 2.1.1金属材料的力学性能 金属材料的力学性能是指金属在不同环境因素（温度、介质）下，承受外加载荷时所表现的行为。而这种行为往往表现为金属的变形和断裂。 （1）强度(Intensity) 强度是指材料在外力作用下抵抗永久变形和破坏的能力。其可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。 弹性极限σe——材料产生完全弹性变形时所承受的最大应力值。即 屈服强度σs、σ0.2 ——试样的弹性变形量为试样标距长度的0.2％时的应力，即材料开始产生塑性变形时的最底应力值。 抗拉强度σb ——材料在断裂前所能承受的最大应力值 疲劳强度σ-1 ——零件在交变应力作用下长时间工作，在低于材料的屈服强度的情况下提前发生断裂 （2）塑性(Plasticity) 塑性是指材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。但塑性指标一般不直接用于工程设计计算。 1)伸长率，以δ表示。 式中，l0为标距原长，l1为断裂后标距长度。 2)断面收缩率，以ψ表示。 式中，A0为试样原始横截面积，A1为断口处的横截面积。 （3）硬度 (Rigidity) 硬度是指材料对局部塑性变形、压痕或划痕的抗力，是衡量金属软硬程度的指标。 1)布氏硬度 试验方法如图。 优点：压痕大，试验结果比较准确，适用于未经淬火的钢、铸铁、有色金属或质地轻软的轴承合金。 缺点： 试验过程较麻烦，有损试样表面，不宜用于成品件和薄件 2)洛氏硬度 洛氏硬度常用标尺的实验条件和应用： 标尺 硬度符号 所用压头 总载荷/N（kgf) 测量范围HR 应用范围 A HRA 金刚石圆锥 588.4（60） 70~85 碳化物、硬质合金、淬火工具钢等 B HRB Φ1.588mm钢球 980.7（100） 25~100 软钢、铜合金、铝合金、可锻铸铁 C HRC 金刚石圆锥 1471（150） 20~67 淬火钢、调质钢、深层表面硬化钢 优点： 操作迅速、简便，可由表盘上直接读出 硬度值；压痕小，可在工件表面或较薄 的金属上进行实验；采用不同标尺，可 测量从极软到极硬材料的硬度值。 洛氏硬度是目前工厂中应用最广泛的实验法。 缺点： 因压痕小，对组织比较粗大且不均匀 的材料，测得精度较差，硬度值波动 较大。 3)维氏硬度――科学试验 优点：适用范围宽，尤其适用于极薄工件及表面薄硬层的硬度测量，准确度高 缺点：测量较麻烦，工作效率较低 （4）韧性（Toughness) 1)冲击韧性 材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为冲击韧性。 a） 摆锤式一次冲击试验。