《金属工艺学》全套教学课件.pptx

普通高等教育规划教材

第1章金属材料概述

1.1金属材料的性能

1.2金属和合金的晶体结构与结晶

1.3铁碳合金

1.4常用金属材料

1.5粉末冶金材料

1.6钢的热处理

1.7机械零件的失效与材料的选择

1.1金属材料

的性能

–1.1.1金属的力学性能

–1.1.2金属的物理性能和化学性能

–1.1.3金属材料的工艺性能

1.1金属材料

的性能

金属材料由金属元素或以金属元素为主构成的

具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、

金属间化合物和特种金属材料等。

金属材料通常分金属材料按生产成形工

为钢铁材料、非铁艺又分为铸造金属、变形

合金材料和特种金金属、喷射成形金属，以

属材料。及粉末冶金材料。

金属材料的性能分为物理与化

学性能、使用性能和工艺性能

1.1金属材料

的性能

1.1.1金属材料的力学性能

金属的力学性能是指金属在力作用下所显示与

弹性和非弹性反应相关或涉及应力一应变关系的

性能。现为金属的变形和断裂。因此，金属的力

学性能可以理解为金属材料抵抗外加载荷引起的

变形和断裂的能力。

金属的力学性能包括弹性、刚度、塑性、

强度、硬度、韧性等。这是设计零件时选用

金属材料的主要依据。

1.1金属材料

的性能

1.1.1金属材料的力学性能

1.弹性

物体在外力作用下改变其形状和尺寸，

当外力卸除后物体又回复到其原始形状和尺

寸，这种特性称为弹性。其大小用弹性极限

σe表示，单位为MPa。

2.刚度大多数机械零件在工作过程中是处于弹性

状态，为防止发生弹性变形失效，不允许零

件有过多的弹性变形。零件抵抗弹性变形的

能力，称为刚度。工程上常用弹性模数E作

为衡量材料刚度的指标。

1.1金属材料

的性能

1.1.1金属材料的力学性能

3.塑性断裂前材料发生不可逆永久变形的能力，

称为塑性，常用指标是断后伸长率δ（%）和

断面收缩率ψ（%），δ和ψ越大，材料塑性

越好。

4.强度金属抵抗永久变形和断裂的能力，包括抗拉

强度σb、屈服点（屈服强度）σs、抗压强度σbc、

抗弯强度σbb、抗剪强度σb,单位均为MPa。

1.1金属材料

的性能

1.1.1金属材料的力学性能

5．硬度

材料抵抗局部变形，特别是塑性变形压

痕或划痕的能力。是衡量金属软硬程度的

判据。在一般情况下，金属材料的硬度越

高，耐磨性能越好，而且硬度与强度之

间有一定的关系，根据硬度的大小可以大

致估算材料的抗拉强度。因此，硬度是金

属材料最重要的性能之一。

1.1金属材料

的性能

1.1.1金属材料的力学性能

6．冲击吸收功

冲击试样缺口底部单位横截面积上

的冲击吸收功称为冲击吸收功。目前

是以大能量一次冲击值αku、αkv作为

指标。

冲击吸收功是相对指标，其值越

大，材料的韧度越好，许多国家直接

用冲击吸收功Ak作为冲击吸收功指

标，中国也将逐步用Ak取代。

1.1金属材料

的性能

1.1.1金属材料的力学性能

7．疲劳强度

金属材料在无数次重复交变载荷作用下不发生

断裂的最大应力，