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1、,金属材料与热处理,全国中职学校机械类通用教材,绪论第一章 金属的结构与结晶第二章 金属材料的性能第三章 铁碳合金第四章 钢的热处理第五章 合金钢第六章 铸铁第七章 有色金属及硬质合金,目 录,什么是金属？什么是金属材料？本课程的主要内容如何学好本课程？,绪 论,1-1 金属的晶体结构2-2 纯金属的结晶,第一章 金属的结构与结晶,1-1 金属的晶体结构,一、晶体与非晶体：,晶体：是原子呈有序、有规则排列的物质,非晶体：是原子呈无序、无规则堆积的物质,二、金属的晶格类型：,1、体心立方晶格：2、面心立方晶格：3、密排六方晶格：,三、单晶体与多晶体：,四、晶体的缺陷：,1、点缺陷：间隙原子、空位
2、原子、置换原子2、线缺陷：刃位错3、面缺陷：晶界、亚晶界,一、纯金属的结晶过程：二、晶粒大小对金属材料的影响：三、同素异构转变：,1-2 纯金属的结晶,第二章 金属材料的性能,金属材料的损坏与塑性变形金属的力学性能金属的工艺性能力学性能实验,2-1金属材料的损坏与塑性变形,损坏的形式：变形、断裂、磨损变形：零件在外力作用下形状和尺寸所发生的变化弹性变形：指外力消除后能够恢复的变形塑性变形：指外力消除后无法恢复的永久性变形断裂：零件在外力作用下发生开裂或折断磨损：因磨擦而使零件尺寸、表面形状和表面表面质量发生变化的现象,一、与变形相关的几个概念：,1、载荷：金属材料在加工及使用过程中所受的外力。
3、,静载荷：指大小不变或变化过程缓慢的载荷。,冲击载荷：指在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。,交变载荷：指大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷。,根据载荷作用性质的不同分：,根据载荷作用形式的不同分：,拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷、扭转载荷,内力：工件或材料在受到外部载荷作用时，在材料内部产生的一种与外力相对抗的力。应力：单位横截面面积上的内力 R=F/S R为应力，F为外力，S为单位横截面面积,二、金属的变形：金属在外力作用下的变形可分为：弹性变形、弹-塑性变形、断裂等三个阶段影响金属的塑性变形的因素：1、晶粒位向的影响；2、晶界的作用；3、晶粒大小的影响。,三、金
4、属材料的冷塑性变形与加工硬化：加工硬化（形变强化）：指金属材料随着变形量的增加，其强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象。,2-2金属的力学性能,定义：金属材料具有承受机械载荷而不超过许可变形或不破坏的能力。力学性能指标：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度。,一、强度,定义：金属在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力表示方法：应力分类：抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、抗扭强度、抗弯强度。强度指标：抗拉强度测定方法：拉伸试验,1、拉伸试样：GB/T228-2002 试样的类型：L0=5d L0=10d,d,拉伸试验,2、力-伸长曲线,坐标：横坐标为试样的伸长量L纵坐标为拉力F,e,s,b,z,F
5、e,Fel,Fm,F,L,o,弹性变形阶段oe：外力一旦撤去，变形完全恢复屈服变形阶段es：试样发生塑性变形，在拉伸力不增加而变形却继续增加强化阶段sb：随着变形的增大，变形抗力也逐渐增大缩颈阶段bz：当外力达到Fm时，试样的某一直径发生局部收缩，直至断裂,3、强度指标：（1）屈服强度：Rel在拉伸试验过程中，载荷不增加（保持恒定），试样仍能继续伸长时的应力 Rel=Fel/So,（2）抗拉强度：Rm金属材料在拉断前所能承受的最大力的应力 Rm=Fm/So,二、塑性：,定义：材料受力后在断裂之前产生塑性变形的能力1、断后伸长率A：指试样拉断后，标距的伸长量与原始标距这比的百分率 即 A11.3
6、=(Lu-Lo)/Lo*100%,例：（略）,2、断面收缩率Z：指试样拉断后，缩颈处面积变化量与原始横截面面积比值的百分率 Z=（So-Su）/So*100%,三、硬度,定义：材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力常用的试验方法：布氏硬度实验方法、洛氏硬度实验方法、维氏硬度实验方法,1、布氏硬度：（1）定义：（2）表示方法：（3）应用范围 及优缺点：,布氏硬度试验过程录像,2、洛氏硬度：（1）定义：（2）表示方法：（3）常用标尺及其适用范围：（4）优缺点：,洛氏硬度试验过程录像,四、冲击韧性,1、定义：金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力2、试验方法：一次摆锤冲击弯曲实验3、试样
7、：U形或V形缺口,冲击韧性试验原理,4、试验原理：试样从一定高度被击断后，缺口处单位横截面面积上吸收的功冲击韧度,F,冲击吸收功Ak=FL（cos-cos）,冲击韧度k=Ak/So,五、疲劳强度,定义：金属材料抵抗交变载荷作用而不产生破坏的能力。衡量疲劳强度的指标是疲劳极限（R-1）：是指金属材料经过无限次交变载荷试验，测得断裂时应力的循环次数（N）。一般黑色金属的规定应力循环次数为107周次（不断裂），有色金属、不锈钢的应力循环次数为108。,2-3 金属的工艺性能,金属材料的加工过程：冶炼铸造 铸件 机加工 零件 铸锭 热锻 锻件 热轧 板材、棒材、型材、管材焊接、冷轧、冷拔、冷冲,一、铸造性能,1、定义：指铸造成形过程中获得外形准确、内部健全铸件的能力。2、主要性能：（1）流动性：（2）收缩性：（3）偏析倾向：,二、锻压性能,定义：用锻压成形方法获得优良锻件的难易程度影响因素：塑性越好，变形抗力越好，则金属的锻压性能越好。,三、焊接性能,定义：金属材料对焊接加工的适应性影响因素：含碳量越小，则金属的焊接性能越好。,四、切削加工性能,定义：切削加工金属材料的难易程度影响因素：切削速度、切削抗力、断屑能力、刀具的耐用度以及加工后的表面粗糙度,五、热处理性能,定义：热处理金属材料的难易程度影响因素：淬透性、淬硬性、过热敏感性、变形开裂倾向、回火脆性倾向、氧化脱碳倾向,
