金属材料及热处理相关知识第章.ppt

国家职业资格培训教材 技能型人才培训用书 依据劳动和社会保障部 制定的《国家职业标准》要求编写 培训学习目标 第一章 金属材料的性能 国家职业资格培训教材 技能型人才培训用书 国家职业资格培训教材编审委员会 编 复习思考题 第一章 金属材料的性能 金属材料及热处理知识 姜敏凤 主编 目 录 第一节 金属材料的力学性能 一、强度 二、塑性 三、硬度 四、韧性 五、疲劳 第二节 金属材料的物理性能与化学性能 一、金属材料的物理性能 二、金属材料的化学性能 第三节 金属材料的工艺性能 一、铸造性能 二、压力加工性能 三、焊接性能 四、热处理性能 五、切削加工性能 复习思考题 第一章 金属材料的性能 使用性能 第一章 金属材料的性能 金属材料的性能包括使用性能和工艺性能 工艺性能 保证零件的正常工作应具备的性能，即在使用过程中表现出的性能，如力学性能、物理性能、化学性能等。 材料在被加工过程中，适应各种冷热加工的性能，如热处理性能、铸造性能、锻压性能、焊接性能、切削加工性能等。 第一节 金属材料的力学性能 金属材料的力学性能是指在力的作用下所显示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力-应变关系的性能，通俗地讲是指材料抵抗外力引起的变形和破坏的能力。金属材料的力学性能主要有强度、塑性、硬度、韧性、疲劳极限等。 1.载荷 零件和工具在使用过程中所受的力按作用方式不同，可分为拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等，这种力又称为载荷。载荷分为静载荷与动载荷。 （1）静载荷 力的大小不变或变化缓慢的载荷，如静拉力、静压力 等。 （2）动载荷 力的大小和方向随时间而发生改变，如冲击载荷、交变 载荷等。 第一节 金属材料的力学性能 2.应力 物体受外力作用后所导致物体内部之间的相互作用力称为内力，单位面积上的内力，称为应力。 应力的计算公式为 3.变形 金属在外力的作用下尺寸和形状的变化称为变形。 （1）弹性变形 去除外力后，物体的变形能完全恢复原状。 （2）塑性变形 当外力取消后，物体的变形不能完全恢复，而产生永 久变形。去除外力后，物体的变形能完全恢复原状。 式中σ——应力（MPa）； F——内力（N）； A——截面积（mm ）。 第一节 金属材料的力学性能 1.拉伸试样 一、强度 材料在力的作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。 在机械制造中常通过拉伸试验测定材料的屈服强度和抗拉强度，作为金属材料强度的主要判据。 拉伸试样的形状与尺寸取决于被测试金属产品的形状和尺寸，试样的横截面可以为圆形、矩形、多边形、环形等。 图1-1 圆形拉伸试样 常用的圆形拉伸试样的原始标距长度（L0）与原始直径（d0）一般应符合L0/d0=5（短试样），原始标距长度不小于15mm；当试样横截面太小时，可采用L0/d0=10（长试样），或采用非比例试样。 第一节 金属材料的力学性能 2.拉伸曲线 拉伸试验中记录的拉伸力F与伸长量ΔL（某一拉伸力时试样的标距长度与原始标距长度的差，ΔL=L1-L0）的关系曲线称为拉伸曲线。 图1-2 拉伸曲线 a)低碳钢拉伸曲线 b)铸铁拉伸曲线 第一节 金属材料的力学性能 表1-1 金属材料强度与塑性的新、旧标准名称和符号对照 第一节 金属材料的力学性能 3.强度判据 强度测定一般用拉伸曲线上所对应某点的应力来表示。 （1）屈服点（σs） 金属材料出现屈服现象时，在试验期间产生塑性变形而拉伸力不增加的应力点。亦表示材料发生明显塑性变形时的最低应力值。 其计算公式为 式中 Fs——发生屈服时的拉伸力（N），见图1-2a； A0——试样原始横截面积（mm ）。 第一节 金属材料的力学性能 （2）抗拉强度（σb） 拉伸试验时，相应最大拉伸力时的应力。亦表示材料能够承受的最大应力值。 其计算公式为 工程上把屈服点与抗拉强度的比值（σs/σb）称为屈强比，其值越高，则强度的利用率越高，一般材料的屈强比以0.75为宜。 式中 Fb——最大拉伸力（N），见图1-2a； A0——试样原始横截面积（mm ）。 第一节 金属材料的力学性能 二、塑性 塑性是金属在外力作用下能稳定地改变自身的形状和尺寸，而各质点间的联系不被破坏的性能。 1.断后伸长率（δ） 断后标距的残余伸长量（L1-L0）与原始标距长度(L0)之比的百分数。 其计算公式为 式中 L0——试样原始标距长度（mm）； L1——试样拉断后的标距长度（m