金属工艺学 (2)ppt课件

金属工艺学，1、金属工艺学，热加工技术基础，冷加工技术基础，工程材料导论，金属液态成形，金属塑性成形，金属连接成形，表面切削成形基本方法，机械加工技术基础知识，金属切削加工基础，教学内容，2、零件生产工艺，材料选择，毛坯选择，预热处理，机械加工，最终热处理，检验，根据性能要求，加载条件，使用条件，工作环境等。材料选择：有多种不同性能的金属材料。根据零件的不同性能要求和使用条件，还考虑了材料的资源和价格。毛坯选择、加工方法、轴、车削、传统、现代、液体成形毛坯、塑料成形毛坯、连接成形毛坯、粉末冶金成形、型材等毛坯、车削、刨削、铣削、拉削、镗孔、磨削、数控加工、电火花加工、激光加工等特殊加工方法、预热处理：为了使切削过程顺利进行，可以通过预热处理来调整硬度，为切削过程做准备。最终热处理：使材料的性能满足要求。材料、信息、能源和生物被称为现代技术的四大支柱。复合材料，工程材料，金属材料，陶瓷材料，高分子材料，5，第一章金属材料的力学性能，1，教学目的和要求1。掌握强度和塑性指数的符号、单位和意义；2.掌握布氏硬度和洛氏硬度的测量原理、方法、符号和应用。3.了解拉伸试验方法和拉伸图；4.理解冲击韧性和疲劳强度的概念。金属材料的性能直接关系到金属产品的质量、使用寿命和加工成本，以及生产工人的劳动强度和安全。它包括使用性能和过程性能。使用性能是指金属材料在使用过程中的性能，包括机械性能、物理性能(熔点、电导率、热导率、磁性等)。)和化学性质(耐腐蚀性、抗氧化性等。)的金属材料制成。工艺性能是指金属材料在各种加工过程中的性能，包括铸造、锻造、焊接、热处理和切削性能。金属材料的机械性能也称为机械性能，是指金属材料在外力(即载荷)作用下抵抗变形和破坏的能力。包括强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度，是机械零部件设计和选材的主要依据。一、强度：金属材料在外力作用下抵抗永久变形或断裂的能力称为强度。根据不同的外力性质，强度包括抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、抗扭强度和抗弯强度。工程指标一般是屈服强度和抗拉强度。金属材料的屈服强度、抗拉强度和塑性指标是在万能材料试验机上通过拉伸试验确定的。构件在力的作用下抵抗永久变形或断裂的能力(强度)不仅取决于其承受的内力大小，还取决于构件横截面的大小和形状。因此，构件的强度由应力值来衡量。一般来说，单位面积抵抗破坏的内力称为应力，即，9，其中载荷f不增加但试样可以继续伸长(即变形)的位置处的应力值称为屈服强度(也称为屈服极限)，用 s表示。对于没有明显屈服现象的金属材料，0.2%塑性变形时的应力值作为屈服强度，用0.2表示。这里，解释受力时材料的变形。材料的变形可分为弹性变形(撤回外力可以恢复原来的形状)和塑性变形(撤回外力不能恢复原来的形状和形状变化)。图1-2屈服强度：当材料上的应力超过弹性极限时，变形迅速增加。在这种情况下，除了弹性变形，还会发生一些塑性变形。当压力达到因为较低屈服点的值相对稳定，所以它被称为屈服点或屈服强度，作为材料电阻的指标。10，强度单位为兆帕(兆帕)，以前为N/m2，两者之间的换算公式为：1Mpa(兆帕)=1000千帕(千帕)=1，000，000千帕(帕)=1兆帕(帕)=1n/m2。拉伸前试样能承受的最大应力称为抗拉强度(抗拉极限)，用 b表示。金属材料和部件在工作时一般不允许产生明显的塑性变形，机械零件的设计基于s或0.2。屈服强度与拉伸强度之比称为屈服比(小于1)。塑性(塑性变形)金属材料在外力作用下产生不可逆永久变形而不断裂的能力称为塑性。常用的塑性指标包括断裂伸长率和断面收缩率，两者均由实验确定。1.断裂后伸长率:也称为伸长率，是指拉伸试样后最大伸长率 L与原始标准长度l0的百分比。2.截面收缩率:指拉伸试样后“颈缩”断裂处截面的最大收缩率S与原始截面面积S0的百分比。硬度：金属材料抵抗局部变形，特别是局部塑性变形、压痕或擦伤的能力称为硬度。常见的硬度指标包括布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。其中，布氏硬度和洛氏硬度是最常用的。三者都是通过硬度测试获得的。布氏硬度HB标记方法：标准：130HBS10/1000/30，缩写：HB 130洛氏硬度HR标记方法：标准：55HRC55，缩写：HRC55维氏硬度HV标记方法：标准：640HV30/20，缩写：HV640，13，冲击韧性和金属疲劳(动态载荷)1，冲击韧性：金属材料抵抗冲击载荷而不被损坏的能力称为冲击韧性，缩写为韧性。冲击主要是由负载或速度(惯性)的突然变化引起的。2.金属疲劳：一种金属材料在特定循环次数的交变载荷下能够承受的最大应力，称为疲劳强度(疲劳极限)。由于构件不会产生明显的塑性变形，在疲劳断裂前不易引起注意，因此非常危险，往往会造成严重的危害。80%的机械零件故障是由疲劳损坏引起的。操作：铜棒的最大拉伸应力为70兆帕。如果要承受2000公斤的负荷，它的直径是多少？(1)金属的机械性能主要包括_ _ _ _ _、_ _ _、_ _ _等。2.金属材料的性质包括_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _性质、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _性质和_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _性质。3，_ _ _ _ _ _ _ _ _是材料抵抗变形和断裂的能力。4，_ _ _ _ _ _ _ _ _是材料变形而不损坏的特性。5.金属的塑性变形会导致其增加和减少。这种现象被称为加工硬化。二、单项选择题：1、金属材料的力学性能是()a .导电性b .抗氧化性c .导热性d .硬度2、试样拉伸破坏前的最大标称拉应力称为()a .屈服强度b .拉伸强度c .塑性强度d .抗压强度3、常见金属的塑性判断依据是破坏后伸长率和()a .硬度b .强度c .截面收缩d .屈服极限4、 金属的韧性通常随温度而降低。在拉伸试验中，试样在断裂前能承受的最大应力称为屈服极限。 洛氏硬度c级使用的压头是()a .硬化钢球b .金刚石锥c .硬质合金球15。第二章金属和合金的晶体结构。金属材料的机械性能如强度、硬度、塑性和韧性取决于材料的化学成分和内部结构(微观结构)。根据化学成分，金属包括纯金属和合金。自然界中大多数金属都是固体。根据其组成原子(分子、离子)的内部排列，它可以分为两类：晶体和无定形。内部原子按一定顺序规则排列的物质称为晶体。内部原子在空间中随机排列的物质称为无定形物质。固体金属和合金是晶体结构。金属的结晶大多数零件要么直接由液态金属铸造，要么由液态金属铸造成锭，然后在加工前轧制成形。金属原子的聚集状态从不规则的液体变成规则排列的固体晶体的过程称为金属结晶。金属的结晶过程可以用其冷却曲线来描述，如下图所示。从冷却曲线可以看出，开始时，金属的温度T随着冷却时间T的增加而降低。当散热液态金属的温度降低到T1时，结晶开始。由于结晶释放的大量热量补偿了冷却过程中的热量散发，冷却曲线呈现水平阶段，其中温度恒定，金属液体和晶体共存。结晶完成后，温度将继续下降。结晶温度实际上是一个平衡温度，是冷却散热和结晶潜热的动态平衡过程。19、过冷是金属自发结晶过程的必要条件。合金是一种具有金属特性的物质，由一种金属与另一种或几种金属和非金属熔合而成。例如，钢和铸铁是铁和碳的合金；黄铜是铜和锌的合金。组成一种合金的最基本和最独立的材料单元简称为组分。它可以是纯金属和非金属化学元素或一些稳定的化合物。例如，钢由铁(Fe)、FeC、Fe2C、Fe3C和其他成分组成。由两种成分组成的合金称为二元合金，由三种成分组成的合金称为三元合金。由多种成分组成的合金称为多元合金。相同的组分可以按照不同的比例制备成一系列具有不同组成和不同性能的合金，形成合金体系，简称合金体系。具有相同化学成分、相同晶体结构或相同原子状态的金属或合金的独立且均匀的组成以及与其他部分的清晰界面被称为相。例如，液态纯金属被称为液相。结晶固体纯金属称为固相。21，复习题1，填空：1，-Fe是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _立方晶格。2、合金处于固态时，成分仍能相互溶解并形成一种称为_ _ _ _ _ _的均相。3.原子排列规则的物质称为_ _，一般固体金属属于_ _。4.固态合金的相结构可分为_ _ _ _ _ _和_ _ _ _ _ _。2.简短的回答：1。金属的粒度对其机械性能有什么影响？如何控制液态金属的结晶过程以获得细小晶粒？3.名词解释：1。合金，22。第三章铁碳合金相图。钢铁材料是工业生产中最常用的金属材料。它们是以铁和碳为基本元素的合金，包括普通碳钢、铸铁、合金钢和合金铸铁。铁碳合金相图是人们在长期生产实践中总结和使用的非常重要的依据和工具。利用它可以很好地研究不同平衡条件下铁碳合金的成分、温度、组织和性能之间的关系，以指导热处理生产。本章主要介绍了铁碳合金的基本结构相图、铁碳合金相图的分析以及碳钢的定义、成分、分类、牌号和应用。要求：关注碳钢的定义、成分、分类、品牌和用途。铁碳合金铁碳合金元素的基本结构是铁(铁)和碳(碳)。在不同的条件下，不同比例的铁碳元素可以形成不同结构的铁碳合金，包括铁原子、碳原子、FeC、Fe2C、Fe3C等。一般来说，碳含量超过5%的铁碳合金是脆性的，没有实用价值。碳含量低于2.11%的铁碳合金称为碳钢(碳钢、钢)；碳含量为2.11% 5%的铁碳合金称为铸铁(铁)。铁碳合金的基本结构包括铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体。铁氧体：由溶解在-铁(体心立方晶格)中的碳形成的间隙固溶体称为铁氧体，用符号f表示。因为-铁是体心立方晶格结构，铁氧体的晶格间隙很小，所以它因此，铁氧体可以被视为纯铁。铁素体的强度和硬度都很低，但它具有良好的塑性和韧性。铁碳合金中铁素体含量越多，硬度越低，塑性越好。25，2，奥氏体：奥氏体是溶解在-Fe中的碳的间隙固溶体，通常用符号A表示.它仍然保持-Fe面心立方晶格。其碳溶解度高，727时为0.77%，1148时为2.11%。奥氏体是一种能在高于727的高温下稳定存在的组织。奥氏体具有良好的塑性和低强度，这是大多数钢种在高温下进行压力加工所需的结构。奥氏体是非磁性的。区分奥氏体不锈钢工具(常见的18-8不锈钢)的方法之一是使用磁铁来观察工具是否有磁性。在古代，当铁匠炼铁时，炽热的铁是奥氏体的。渗碳体：碳在铁中的溶解度有限。当碳的含量超过铁的溶解度时，过量的碳将与铁以一定比例结合，形成具有复杂晶格结构的金属化合物Fe3C，称为渗碳体。其碳含量为6.69%。渗碳体是一种脆性化合物，具有极高的硬度(超过800HB)。它有一个倾斜的正方形结构。渗碳体的数量、形态和分布对钢和铸铁的性能有很大影响。渗碳体是退火和正火钢和白口铸铁中碳的常见形式，也是共析珠光体(另一种是铁素体)的成分之一。珠光体：珠光体是由奥氏体共析转变形成的铁素体和渗碳体的共析体(奥氏体是溶解在-Fe中的碳的间隙固溶体)。它的形态是铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复合体，也称为层状珠光体。由符号P表示，碳含量为0.77%。珠光体中铁素体占88%，渗碳体占12%。因为铁素体的量比渗碳体大得多，所以铁素体片层比渗碳体厚得多。在球化退火条件下，珠光体中的渗碳体也可以是粒状的。这种珠光体称为粒状珠光体。珠光体具有介于铁素体和渗碳体之间的性能，具有较高的强度、适中的硬度和较好的塑性和韧性。28，5。勒罗伊德：勒罗伊德是由液态铁-碳合金的共晶转变形成的奥氏体和渗碳体的共晶。其碳含量为4.3%。当温度高于727时，莱氏体由奥氏体和渗碳体组成，用符号Ld表示。当温度低于727时，莱氏体由珠光体和渗碳体组成，用符号Ld表示，称为异常莱氏体。由于莱特的基体是硬而脆的渗碳体，所以它具有高硬度和差的塑性。它分为两种类型：高温型和低温型。奥氏体和渗碳体的机械混合物称为高温莱氏体，用符号Ld或表示。由于奥氏体是高温结构，高温莱氏体仅在727以上。当高温莱氏体冷却到727以下时，它将转变成珠光体和渗碳体的机械混合物，称为低温莱氏体，用Ld表示。因为莱特含有更多的渗碳体，它的性质类似于渗碳体，即极其坚硬和易碎。铁碳合金状态图是指在极慢的加热(或冷却)条件下，不同温度下各种成分的铁碳合金的组织状态或组织结构图。在铁碳合金的状态图中，只有碳含量为0 6.69%的铁碳状态图才有实用价值。它是研究铁碳合金金相转变规律、正确分析组织和性能的基础，也是制定热加工工艺的基础。在铁-Fe3C状态图中，如果用相来描述铁-碳合金的微观结构，则称为铁-Fe3C相图。状态图中的微观结构是通过极慢的加热(冷却)获得的，接近平衡状态，因此也称为铁-铁3C平衡图。30，1，铁-Fe3C状态图中主要特征点ABCD-液相线。任何成分的铁碳合金在这条线以上都是液相(液态)。当含碳量介于BC之间的液态金属缓慢冷却至BC线时，奥氏体开始在液相中结晶。当大于4.35的液态合金慢慢冷却到镉线时，渗碳体开