材料成形技术基础1

1、第一章 材料的性能 材料的性能 使用性能 工艺性能物理 化学 机械机械 铸 锻 焊 切削加工 热处理热处理 （力学）（力学）弹性 刚度 强度 硬度 塑性 韧性 1 材料的机械性能u强度、塑性拉伸试验 设： 应力: 应变:材料的性能材料的性能材料的性能材料的性能 1 材料的机械性能 屈服强度（屈服极限） 抗拉强度（强度极限）应力应变曲线pesbu硬度硬度布氏硬度（布氏硬度（HBS） 适用范围适用范围：HBS450（钢球） HBW450650（硬质合金） 退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度 1 材料的机械性能材料的性能材料的性能 HB3000布氏硬度计

2、1指示灯 2压头 3工作台 4立柱5丝杠 6手轮 7载荷砝码 8压紧螺钉 9时间定位器 10加载按钮布氏硬度试验原理图洛氏硬度洛氏硬度 (HR) 维氏硬度维氏硬度 (HV) 软硬材料均适用软硬材料均适用材料的性能材料的性能 1 材料的机械性能洛氏硬度计 洛氏硬度试验原理图适用范围适用范围： 表面硬化层 金属镀层 薄片金属适用范围适用范围： HRA 硬质合金、表面淬火层或渗碳层；硬质合金、表面淬火层或渗碳层； （表1-1） HRB 有色金属和退火、正火钢等有色金属和退火、正火钢等； HRC 调质钢、淬火钢等。调质钢、淬火钢等。u冲击韧性（韧度、韧性） 冲击功： 冲击韧性：材料的性能材料的性能 1

3、 材料的机械性能SAaKk 材料的性能材料的性能 3 材料的工艺性能u铸造性能u可锻性能u焊接性能u切削加工性能u热处理性能“维克斯”3坦克原型车，其炮塔前半部分铸造而成，后半部分则为焊接结构特大精密锻造法兰，齿圈，环件n 第一节第一节 结合键结合键 第二章 材料的结构按结合键离子键共价键金属键分子键 材料的结合键金属键金属键特点：金属键特点： 良好的导电性和导热性。 正的电阻温度系数。 不透明并呈现特有的金属光泽。 良好的塑性变形能力，金属材料的强韧性好。n 第二节第二节 纯金属的晶体结构纯金属的晶体结构 固态物质的存在形式：固态物质的存在形式： 晶体的特征：晶体的特征：晶体的描述晶体的描述

4、 纯金属的晶体结构晶体非晶体质点（原子、离子、分子）呈规则排列熔点一定性能呈各向异性 晶胞晶胞晶胞常数：a、b、c、晶格常数：a、b、c简单立方晶胞简单立方晶胞 abc 90晶体晶体晶格晶格 金属晶格的基本类型金属晶格的基本类型 纯金属的晶体结构体心立方晶格体心立方晶格 bcc 面心立方晶格面心立方晶格 fcc 密排六方晶格密排六方晶格 hcp 晶体的各向异性晶体的各向异性 纯金属的晶体结构晶面晶面100110111bccfcc 金属实际结构及晶体缺陷u 第三节第三节 金属实际结构及晶体缺陷金属实际结构及晶体缺陷 晶体缺陷的概念晶体缺陷的概念 晶体缺陷的产生晶体缺陷的产生 单晶体和多晶体单晶体

5、和多晶体单晶体多晶体 晶体缺陷的分类晶体缺陷的分类一、点缺陷一、点缺陷特征：特征： 本身尺寸很小，但本身尺寸很小，但晶格畸变晶格畸变可波及很远可波及很远 空位和间隙原子均处于不断的运动和变化之中空位和间隙原子均处于不断的运动和变化之中 金属实际结构及晶体缺陷二、线缺陷二、线缺陷位错位错 特征：特征： 在位错线方向尺寸大在位错线方向尺寸大 位错线周围产生位错线周围产生晶格畸变晶格畸变 金属实际结构及晶体缺陷刃型位错螺型位错三、面缺陷三、面缺陷晶界、亚晶界晶界、亚晶界 金属实际结构及晶体缺陷特征：特征： 属面接触属面接触 产生产生晶格畸变晶格畸变 亚晶界 晶界晶体缺陷对性能的影响晶体缺陷对性能的影

6、响 金属实际结构及晶体缺陷使实际金属的强度远远小于理想金属使实际金属的强度远远小于理想金属晶界处位错密度高，使其局部晶界处位错密度高，使其局部 H H对实际金属来说，晶体缺陷越多（尤其对实际金属来说，晶体缺陷越多（尤其位错），位错）， H H （） a ak k金属的结晶u结晶的概念结晶的概念: : 液体 - 晶体 凝固的概念凝固的概念 : : 液体 - 固体（晶体 或 非晶体）结晶的过冷现象结晶的过冷现象 过冷度 T= T= T T0 0 - - T Tn n结晶的必要条件： 必须有过冷度！必须有过冷度！影响实际结晶温度T Tn n的因素： V V冷冷 Tn 纯纯度度 Tn金属的结晶结晶过程结晶过程即结晶的一般过程为：即结晶的一般过程为： 晶胚晶胚 晶核晶核 晶粒晶粒 晶体液体结晶液态金属形核晶核长大完全结晶条件适宜条件适宜 T 长大长大 形核方式形核方式金属的结晶自发形核（均质形核）非自发形核（非均质形核）晶体生长方式晶体生长方式平面长大（小体积液体） 枝晶长大（实际金属）与结晶有关的概念与结晶有关的概念l长大速度（长大速度（G G）l形核率（形核率（N N）l孕育期（孕育期（）结晶后晶粒大小结晶后晶粒大小l晶粒度的概念晶粒度的概念l晶粒大小对性能的影响晶粒大小对性能的