金属材料与热处理 (2).ppt

1、1.2 工程材料的分类,一、按来源分为天然材料和人工材料 二、接用途分为功能材料和结构材料 三、按化学性质分为：,金属材料,陶瓷材料（离子键和共价键，离子键为主）,高分子材料（共价键、分子键和氢键，共价键 为主）。,四、工程材料的常见分类 1 无机材料（金属、 金属间化合物、无机非金属材料（ 玻璃、陶瓷、玻璃陶瓷） 2 有机材料（有机天然材料、有机合成高分子材料） 3 复合材料 （金属基、陶瓷基、树脂基、金属间化合物基）,1.3 课程性质与任务 1、性质 在实际生产过程中不可避免地要对工程材料的选 择、应用与加工等问题进行科学系统的分析并予以 全面正确的解决。“金属材料与热处理材料”课程正是

2、为实现这一目标而设置的。 2、任务 通过本课程的学习使学生在获得金属材料一般知 识的基础上，了解常用材料成分、组织、性能和加 工工艺之间的关系及其用途，从而使其初步具备合 理选择材料和使用材料、正确选择加工方法及安排 制定加工工艺路线的能力，也为后继有关课程的学 习奠定必要的材料学基础。,第一章 金属的力学性能,本章内容 1.1 金属的强度与塑性 1.2 金属的硬度 1.3 金属的冲击韧性 1.4 金属的疲劳强度 1.5 金属的断裂韧度,重点掌握 各种力学性能指标（强度, 塑性；冲击韧性；硬度HB，HRC，HV；疲劳强度，断裂韧性。）的物理意义和单位。,金属材料的性能,金属材料具有许多良好的性

3、 ，因此被广泛地应用于制造各种构件、机械零件、工具 和日常生活用具。金属材料的性包含工艺性 和使用性两方面。工艺性是指制造工艺过程中材料适应加工的性 (如铸造性、可锻性 、焊接性及削加工性 等)；使 用性 是指金属材料在使用条件下所表现出来的性，它决定了材料的应用范围、安全可 靠性及使用寿命，包括力学性 、物理和化学性 。,金属材料的力学性能,金属材料的力学性是指材料在外力作用时抵抗变形和破坏的 能力，表现为刚性(刚 度)、弹性、强度和塑性等。 它是设计人员与工艺人员最为关心的一个重要问题，是设计和 制造零件最重要的指标，也是评定材料质量和热处理工艺的重要参数。,首先，掌握材料的力学性能是设计

4、零件、选用材料时的重要依据，根据力学性能的状况才能决定该材料 否 满足零件的要求。其次，材料的力学性能指标也是控制材料质量的重要参数。每种金属材 料，除了对其化学成分范围作了规定之外，还对它的力学性能(一定尺寸的试样，在一定的 加工及热处理状态下的性能)指标作了较详细的规定。只有达到所规定的性能指标的材料才 算是合格的，才能作为制造各类零件的原材料。,首先，掌握材料的力学性能是设计零件、选用材料时的重要依据，根据力学性能的状况才能决定该材料 否 满足零件的要求。其次，材料的力学性能指标也是控制材料质量的重要参数。每种金属材 料，除了对其化学成分范围作了规定之外，还对它的力学性能(一定尺寸的试样

5、，在一定的 加工及热处理状态下的性能)指标作了较详细的规定。只有达到所规定的性能指标的材料才 算是合格的，才能作为制造各类零件的原材料。,1.1 金属的强度与塑性,1.拉伸试验及拉伸曲线,2.拉伸曲线所确定的力学性能指标及意义,一、静载单向静拉伸应力应变曲线,1.拉伸试样：,长试样：L0=10d0 短试样：L0=5d0,低碳钢拉伸曲线,脆性材料拉伸曲线,2.拉伸机上，低碳钢缓慢加载单向静拉伸曲线：,纵坐标为应力 单位 MPa(MN/mm )， 横坐标为应变 其中：=F/S 表示材料抵抗变形和断裂的能力 （L1-L0）/L0 3.曲线分为四阶段： 1）阶段I（ope）弹性变形阶段 p: Fp ，

6、e: Fe （不产生永久变形的最大抗力） op段：L P 直线阶段 pe段：极微量塑性变形（0.001-0.005%) 2）阶段II（ess）段屈服变形 S: 屈服点 Fs 3）阶段III（sb）段均匀塑性变形阶段 b: Fb材料所能承受的最大载荷,4）阶段IV(bK) 段局部集中塑性变形颈缩 铸铁、陶瓷：只有第I阶段 中、高碳钢：没有第II阶段 二、拉伸曲线所确定的力学性能指标及意义 1刚度和弹性 刚度材料在受力时，抵抗弹性变形的能力。 E=/ 杨氏弹性模量 GPa, MPa 本质是：反映了材料内部原子结应力的大小，组织不敏感的力系指标。 弹性：材料不产生塑性变形的情况下，所能承受的最大应力

7、。 比例极限：p=Fp/Ao 应力应变保持线性关系的极限应力值,弹性极限：e=Fe/Ao 不产永久变形 的最大抗力。 2.强度：材料在外力作用下抵抗 变形和破坏的能力。 屈服强度s：材料发生微量塑性变形 时的应力值。即在拉伸试验过程中，载 荷不增加，试样仍能继续伸长时的应力。 条件屈服强度0.2：高碳钢等无屈服点， 国家标准规定以残余变形量为0.2%时的 应力值作为它的条件屈服强度，以0.2 来表示 抗拉强度b：材料断裂前所承受的最 大应力值。（材料抵抗外力而不致断裂 的极限应力值）。,3.塑性：材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。 延伸率 延伸率与试样尺寸有关；5、10 (L0=5d,10d) 断面收缩率 =A/Ao=(Ao-Ak)/Ao x 100% 时，无颈缩，为脆性材料表征； 时，有颈缩，为塑性材料表征。,断裂后,拉伸试样的颈缩现象,1.2 材料的硬度抵抗外物压入的能力，称为