金属材料与热处理.ppt

金属材料和热处理，人类认识和使用材料的不同阶段的石器时代青铜器时代铁器时代人工合成材料时代，西论，石器时代，旧石器新石器时代，从现在开始到6000-4000年左右，分为旧石器时代和新石器时代。在旧石器时代，人类只会使用敲打制作的石头作为简单的工具；在新石器时代，学会了打磨石头，制作工具，后期还学会了用泥土制作陶器。青铜时代，相对规格方阵，青铜时代始于公元前4000年至公元初希腊，埃及始于公元前3000年之前，中国始于公元前1800年。青铜时代代表了人类开始学习冶炼和使用金属材料的铁器时代，世界上最先伪造铁器的是约3400年前的赫梯王国(现在的土耳其)。铁器的刚度是青铜的四倍，极大地促进了社会生产力的发展，全国铁锄、钢铁时代、现代工业炼钢、18世纪的工业革命，在人类使用材料的历史上取得了重大突破，人类掌握了炼钢方法。钢铁时代的到来和蒸汽机的发明使人类生产力空前发展，人们不再使用简单的工具，开始使用真正意义上的机器。这标志着产业时代的到来，合成材料时代，20世纪初酚醛树脂的合成，人类进入了合成合成材料时代。现在有数十万种传统合成材料，新材料的数量每年增长约5%。全球现有超过800万种合成化合物，以每年25万种的速度增长，其中很大一部分将成为工业生产的新物质，为人类社会和科学技术的发展做出贡献，金属将成为由金、银、铜、铁、锰、锌、铝等单一元素构成的具有特殊光泽、延展性、导电性和导热性的物质合金一种金属元素和另一种金属元素或非金属元素具有冶炼或其他方法合成的金属特性的材料。金属材料指金属及其合金的总称。即以金属元素或金属元素为基础，具有金属特性的物质。课程的主要内容：1 .金属材料基础知识2。金属的性能3。金属学基础知识4。金属材料及其应用5。热处理的基本知识，1。介绍金属材料的基本知识，主要是金属的晶体结构和变形知识。2 .主要介绍金属的机械性能和工艺特性。3 .介绍了金属学的基础，主要是铁-碳合金的组织和铁-碳合金相图。4 .介绍金属材料及其应用，主要包括碳钢、合金钢、铸铁、有色金属和硬质合金等金属材料的一般等级、成分、组织、特性和用途，介绍国外常用金属材料的等级和新工程材料的知识。5 .介绍了热处理的基本知识，主要介绍了热处理的原理(加热、隔热、冷却过程中钢的组织变化)、热处理工艺(退火、标准化、淬火、回火、表面热处理等)和常用材料的一般热处理工艺。第一章金属的结构和结晶，1-1金属的晶体结构1-2纯金属的结晶1-3观察结晶过程(实验)，1-1金属的晶体结构，1，晶体和非晶ii，金属的晶格类型3，单晶和多晶体4，晶体的缺陷，1，晶体和非晶晶格将原子简化为一个粒子，以明确表示晶体的原子排列规律，然后通过假想线形成反映原子排列规律的空间晶格。完美反映晶胞晶格的晶体晶格特性的最小几何单元。体心立方晶格，面心立方晶格，高密度六边形晶格，3，单晶和多晶体，晶体构成金属的小晶体。晶界由晶粒间不规则排列的原子组成。第四，晶体的缺陷，晶体的缺陷由于各种原因，实际晶体中原子的规则排列受到干扰和破坏，使晶体中的特定原子脱离正常位置，原子排列不完整。1-2纯金属的结晶，* 1，纯金属的结晶过程2，粒子大小对金属材料的影响3，同素异构转化，结晶金属在高温液体状态下冷却到原子有序排列的固体状态。结晶潜热结晶过程中释放的热量。第一，纯金属的结晶过程，过冷理论结晶温度和实际结晶温度(T1)之间的温度差( t=t0-t1)。金属结晶时，冷却速度越快，实际结晶温度越低，过冷T也越大。金属的结晶过程，第二，粒度对金属材料的影响，粒子越细，强度越大，硬度越高，塑性越好，韧性越好。核形成速度单位时间，单位体积形成的核数用字母n表示。晶粒细化方法：(1)过冷度增加(2)变质处理(3)振动处理，3，同素异构转换，金属同素变形固体状态下金属的温度变化，从一个晶格变成另一个晶格的现象。19世纪末，著名物理家庭实验室发现磁铁的物理特性之一被加热到一定温度后，原来的磁性消失了。后来，人们把这个温度称为居里点。居里点是居里温度或磁过渡点，纯铁机身变性，1-3观察结晶过程(实验)，1，实验目的1。通过观察透明盐的结晶过程及组织特性，了解金属的结晶理论。2.观察铸锭表面，建立金属晶体以木枝形式生长的直观理解。但是，液态金属的结晶过程很难直接观察到，而盐也是结晶物质，溶液的结晶过程与金属很相似。但是盐在室温下依靠溶剂的蒸发使溶液过饱和，金属主要依靠过冷，因此通过观察透明盐溶液的结晶过程，可以充分了解金属的结晶过程。第二，实验原理，第三，实验设备，1。生物显微镜和放大镜。2.接近饱和的氯化铵或硝酸铅水溶液(实验室预先制造)。3.干净的玻璃片和吸管。酒灯或吹风机。5.有枝晶的金属铸件实物。第二章金属材料的特性，2-1金属材料的损伤和塑性变形2-2金属的机械性能2-3金属的工艺特性2-4机械性能实验，2-1金属材料的损伤和塑性变形，第一，与变形有关的一些概念第二，金属的变形3，金属材料的冷塑性变形和加工硬化，一，变形(2)冲击载荷在短时间内在零件上以高速度工作的载荷。(3)交变载荷大小、方向或大小和方向随时间定期变化的载荷。1 .负载金属材料的加工和使用时受到的外力。内力根据载荷作用特性，即相对于材料内部产生的外力的一种阻力，以防止工件或材料在外部载荷作用下变形。2 .内力，应力假定作用在零件横截面上的内力大小均匀分布，并且单位横截面积上的内力。应力，r:应力，pa；f:外力，n；s:横截面面积，m2。第二，金属变形、弹性变形、弹塑性变形、断裂、金属塑性变形的影响因素：1。粒子位置方向的影响2。晶界的作用3。粒度的影响，第三，金属材料的冷塑性变形和加工硬化，变形强化(加工硬化)冷塑性变形除了改变晶粒形状外，晶粒内部的位错密度增加，晶格畸变加剧，金属变形量增加，强度、硬度增加，塑性、韧性减少。塑性变形后的金属组织，金属的塑性变形，形状发生变化时模具的形状也会发生变化。通常，粒子在变形的方向上压缩或拉伸。、2-2金属的机械性质、1、强度2、塑胶3、硬度4、冲击韧性* 5、疲劳强度、所有机械零件或工具在使用过程中通常受各种形式的外力作用，这必须是材料的机械性质，因为金属材料必须能够承受机械负载，而不会发生授权的变形或破坏。第一，强度、强度金属在静态载荷下抵抗塑性变形或断裂的能力。其大小以应力表示。拉伸强度拉伸试验抗压强度剪切强度扭转强度弯曲强度，1 .拉伸试样，d试样直径Lo规长，2 .力-伸长曲线，弹性变形阶段屈服阶段加强阶段颈部收缩阶段，3。强度指数，(1)屈服强度金属材料发生屈服现象时在试验过程中发生塑性变形时施加的应力点。屈服强度分为屈服强度ReH和屈服强度ReL。ReL示例屈服强度，n/mm2；屈服期间FeL示例的最小载荷，n；So示例原始横截面面积，mm2。0.2产生残留肾脏时的应力取代了称为条件降伏强度Rp0.2、条件(标称)降伏强度的ReL。2 .抗拉强度Rm，抗拉强度材料在断裂之前可承受的最大应力。Rm抗拉强度，MPa；Fm样品屈服阶段后可抵抗的最大力(没有明显的屈服材料，测试期间的最大力)，n；So示例原始横截面面积，mm2。第二，塑料，塑料材料损坏之前生成塑料变形的能力。1 .破损后延伸率a，样品被拉后标准伸长与原始标准距离的比率百分比。2 .截面收缩率z，颈部面积变化与采样被拉后原始横截面面积比率的比率。示例具有直径d=10mm、Lo=100mm的软钢样例，拉伸实验具有FeL=21kN、Fm=29kN、du=5.65mm、Lu=138mm。找到此示例的ReL、Rm、A11.3、z。第三，硬度，硬度材料尤其抵抗塑性变形、压痕或划痕。硬度是在特殊硬度试验机上进行实验测量的。布氏硬度计，洛氏硬度计，维氏硬度计，1 .布氏硬度值是对球形压痕单位面积施加的平均压力，单位为MPa，但通常未标记，用符号HBW表示：表示方法：布氏硬度用经度值，硬度符号，压力头直径，实验力和实验力保持时间表示。保留时间为10到15s时不显示。例如，170HBW10/1000/30:直径为10mm的压力头，在9807N(1000kg)的实验力下保持30s时测量的布氏硬度值为170。600HBW1/30/20:直径为1mm的压力头，通过294.2N(30kg)的试验力保持20s时测量的布氏硬度值为600。适用范围：主要用于测定铸铁、有色金属和退火、正火、淬火和回火后各种低碳钢等硬度较低的材料。2 .洛氏硬度、洛氏硬度计刻度盘、洛氏硬度测试原理、HR=100-、指示方法：符号HR前面的数字表示经度值。HR后面的文字表示其他洛氏硬度标尺。例如：45HRC表示用字母c测量的洛氏硬度值为45。三种常用洛氏硬度标尺的测试条件和适用范围，4，冲击韧性，冲击韧性金属材料抵抗和不破坏冲击载荷作用的能力。用夏比摆冲击弯曲试验测定材料的冲击韧性。冲击试样，样品吸收的能量k的大小作为测量材料韧性的指标，称为减震能量。通过u型和v型凹槽试验测量的减震能量分别用KU和KV表示。* 5，疲劳强度，交变负载对零件施加的应力低于材料的降伏强度，但长时间后仍可能出现裂纹或突然断裂。金属等破坏现象称为疲劳断裂。金属材料在不破坏的情况下抵抗交变载荷作用的能力称为疲劳强度。疲劳极限由符号r-1表示。，2-3金属的工艺特性，金属材料的一般加工工艺，金属材料的工艺特性金属材料对其他加工方法的适应性。其中包括铸造性能、锻造性能、切削性能和焊接性能、热处理性能等。一、取决于铸造性能2、锻造性能3、焊接性能4、切削性能5、热处理性能、一、铸造性能、铸造成型工艺的准确外形、内部健全的铸造能力、主要是金属的流动性、收缩和分离倾向等。1 .流动性熔融金属的流动能力。2.收缩铸造合金被液体凝固和常温冷却的过程中体积和大小减小的现象。3.偏析倾向金属凝固后内部化学成分和组织不均匀的现象。其次是锻造性能，锻造成型方法，优秀锻件的难度。一般来说，塑料和变形电阻两个指标综合测量。第三，金属材料对焊接特性、焊接加工的适应性，即在特定焊接工艺条件下获得高质量焊接接头是多么容易。碳钢和低合金钢的焊接性能主要与化学成分有关，其中碳的影响最大。四是切削性能，切削性能金属材料切削难度。一般测量的是工件切削时的切削速度、切削电阻的大小、芯片钎焊功能、刀具的耐久性和加工后的表面粗糙度。切割表面粗糙度硬化塑料金属材料时，加工表面层中工件的硬度大幅增加，塑料下降的现象。5，热处理特性，淬火硬化过热敏感性变形裂纹倾向回火脆性倾向氧化脱碳倾向，2-4力学性能实验，实验1拉伸实验2硬度试验，第3章铁碳合金，3-1合金及其组织3-2铁碳合金的基本组织和特性3-3铁-碳合金有色金属其他金属及其合金。3-1合金及其组织，第一，合金的基本概念第二，合金的基本概念，合金是以一种金属为基础，通过添加另一种金属或非金属融合而获得的具有金属特性的材料。换句话说，合金是由两个或多个元素组成的金属材料。赵元是构成合金的最简单、最基本、可独立存在的元材料，是元。相合金的成分、结构和特性相同的零件。组织合金不同相之间的结合构成状态。也就是说，不同数量、大小、分布方式的不同相构成了合金的不同组织。第二，合金组织，1 .固溶体间隙固溶体置换固溶体2。金属化合物3。混合物，单相组织，多相组织，1。固溶体，均匀固体，一个原子溶解在另一组元素的晶格中。间隙固溶体溶质原子分布在溶剂晶格中形成的固溶体。固溶体溶质原子的置换取代溶剂晶格节点中特定原子形成的固溶体。间隙固溶体，取代固溶体，2 .金属化合物，在合金中，溶质含量超过固溶度时，不仅能形成固溶体，还能形成晶体结构不同于任何集合体的具有新相、金属特性的物质。由两个或多个相互之间一定质量百分比组成的物质。3 .混合物，溶液强化，无论是间隙固溶体还是取代固溶体，在其形成过程中，都会扭曲溶剂晶格，增加合金对变形的抵抗力。这是通过溶解溶质元素形成固溶体，提高金属材料的强度、硬度的现象。间隙固溶体，取代固溶体，3-2铁碳合金的基本组织和性能，1，铁氧体(f) 2，奥氏体(a) 3，渗碳体(Fe3C或Cm) 4，珠光体(p，铁氧体的单元图，铁氧体的微结构，第二，奥氏体(a)，碳溶解在-Fe中的间隙固溶体，用符号a表示。，奥氏体的细胞，奥氏体的微观结构