金属材料的基础知识2015VIP免费

工程材料设计制造教研室:丁海民金属及金属学金属学成分组织性能引言：1、金属材料的性能使用性能：指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性能、物理性能和化学性能。工艺性能：指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加工和热处理的性能。2、金属材料力学性能包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削加工性能和热处理工艺性能等。指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。第一节金属材料的性能金属材料的工艺性能金属的工艺性能（一）铸造性能铸造：液态金属浇入铸型型腔凝固后得到所需形状的毛坯或零件的成形工艺铸造性能：获得尺寸精确、结构完整的铸件的能力1、合金的流动性2、收缩率3、成分偏析（二）锻造性能锻造成形：固态金属在外力作用下所产生的塑性变形来获得所需毛坯或零件的工艺可锻性：材料承受锻压成形的能力（塑性、变形抗力）材料本身：晶体结构、成分、组织加工条件：温度、变形速度等(三)焊接性能可焊性：金属材料采用一定的焊接工艺、焊接材料及结构形式，获得优质焊接接头的能力影响因素：焊接方法、焊接材料、工艺参数、结构形式等。(四)切削性能金属承受切削加工的难易程度表面光洁度、表面质量等一、金属的变形和断裂金属的力学性能：材料在外力作用下表现出来的特性，如弹性、塑性、强度、硬度和韧性等。表征和判定金属力学性能所用的指标和依据称为金属力学性能的判据。弹性强度韧性硬度刚度塑性金属力学性能金属的机械性能1、强度金属在外力作用下，抵抗变形和破坏的能力：抗拉强度、抗压强度、扭转强度、疲劳强度等。拉伸试验是测定强度和塑性的最普遍方法，该试验依据国家标准（目前通用的标准为GB/T228－2002）进行，将材料制作成标准试样或比例试样，在万能实验机上沿试样轴向缓慢地施加拉力，试样随拉力的增加而变形，直至断裂。测得材料的弹性极限、屈服极限、强度极限及塑性等主要力学性能指标。拉伸试验：即静拉伸力对试样轴向拉伸,测量力和相应的伸长,一般拉至断裂以测定其力学性能的试验。拉伸试验机低碳钢的应力-应变曲线随所受外力的增加，金属相继产生三种行为：弹性变形、塑性变形、断裂（1）弹性变形即物体在外力作用下改变其形状和尺寸，当外力卸除后物体又回复到原始形状和尺寸的特性。弹性的判据可通过拉伸试验来测定。弹性变形阶段有两个重要的力学性能指标：弹性极限和材料刚度。弹性和刚度弹性：指标为弹性极限e，即材料承受最大弹性变形时的应力。刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能力。指标为弹性模量E。（MPa）εσtgαEe弹性极限弹性的指标为弹性极限e，是材料承受最大弹性变形时的应力。即金属材料不产生塑性变形时所能承受的最大应力。拉伸曲线e点对应的应力σe为弹性极限：σe=Fe/S0式中σe——弹性极限（MPa）；Fe——试样产生完全弹性变形时的最大外（N）；S0——试样原始横截面积（mm2）。刚度即材料抵抗弹性变形的能力。刚度的大小（指标）以弹性模量来衡量，弹性模量在拉伸曲线上表现为oe段的斜率，即：E=σ/ε式中E——弹性模量（MPa）；σ——应力（MPa）；ε——应变。弹性模量的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高而逐渐降低外，其他强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金化等对弹性模量的影响很小。可以通过增加横截面积或改变截面形状来提高零件的刚度。（2）塑性变形1.屈服强度屈服点：即试样在拉伸过程中力不再增加（保持恒定）仍能继续伸长（变形）时的应力。在拉伸曲线上s点对应的应力为屈服点。σs=Fs/S0式中σs——屈服点（MPa）；Fs——试样开始产生屈服现象时的力（N）；S0——试样原始横截面积（mm2）。即试样拉断前承受的最大标称拉应力。如图2-1所示，拉伸曲线上b点对应的应力为抗拉强度。σb=Fb/S0式中σb——抗拉强度（MPa）；Fb——试样断裂前所能承受的最大拉力（N）；S0——试样原始横截面积（mm2）。2.抗拉强度3.塑性即断裂前材料发生不可逆永久变形的能力。常用的塑性判据是伸长率和断面收缩率。伸长率即试样拉断后标距的伸长与原始标距的百分比。δ=(L1-L0...