第二章金屬材料的性能(金材)

第二章金屬材料的性能第二章金屬材料的性能材料的性能是零件設(shè)計(jì)中選材的依據(jù)，也是技術(shù)工人在加工過程中合理選擇加工方法，正確刃磨刀具參數(shù)、合理選擇切削用量的重要保證。金屬材料的損壞與塑性變形金屬的工藝性能金屬的力學(xué)性能與變形相關(guān)的幾個(gè)概念金屬的變形金屬材料的冷塑性變形與加工硬化強(qiáng)度塑性硬度疲勞強(qiáng)度沖擊韌性鑄造性能焊接性能鍛壓性能切削加工性能及熱處理性能變形斷裂磨損2-1金屬材料的損壞與塑性變形因摩擦而使零件尺寸、表面形狀和表面質(zhì)量發(fā)生變化的現(xiàn)象零件在外力作用發(fā)生開裂或折斷零件在外力作用下形狀和尺寸所發(fā)生的變化彈性變形塑性變形外力消除后能夠恢復(fù)的變形外力消除后無法恢復(fù)的永久性變形

加工除了使產(chǎn)品成形，還可改善組織和性能1、載荷一、與變形相關(guān)的幾個(gè)概念大小、方向或大小和方向隨時(shí)間發(fā)生周期性變化的載荷大小不變或變化過程緩慢的載荷短時(shí)間內(nèi)較高速度作用于零件上的載荷2、內(nèi)力工件或材料在受到外部載荷作用時(shí)，為使其不變形，在材料內(nèi)部產(chǎn)生的一種與外力相對(duì)抗的力。內(nèi)力的大小與外力相等，并作用于材料內(nèi)部。3、應(yīng)力單位橫截面面積上的內(nèi)力二、金屬的變形彈性變形組織和性能不發(fā)生變化塑性變形金屬的組織和性能發(fā)生變化彈性變形彈---塑性變形斷裂晶粒大小的影響晶粒位向的影響晶界的作用三、金屬材料的冷塑性變形與加工硬化加工硬化：冷塑性變形使金屬其強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降金屬在外力作用下的變形一、強(qiáng)度強(qiáng)度的大小用應(yīng)力表示根據(jù)載荷的作用方式不同，強(qiáng)度可分為抗拉強(qiáng)度是通過拉伸實(shí)驗(yàn)測定的力學(xué)性能指標(biāo)金屬材料必須具有一種承受機(jī)械載荷而不超過許可變形或不破壞的能力。定義：2-2金屬的力學(xué)性能塑性硬度沖擊韌性疲勞強(qiáng)度金屬在靜載荷作用下抵抗塑性變形或斷裂的能力抗剪強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度抗扭強(qiáng)度強(qiáng)度1、拉伸試樣2、力----伸長曲線彈性變形階段屈服階段強(qiáng)化階段縮頸階段3、強(qiáng)度指標(biāo)（1）屈服強(qiáng)度（2）抗拉強(qiáng)度Rm=Fm/S0Rel=Fel/SO生產(chǎn)中常用下屈服強(qiáng)度上屈服強(qiáng)度ReH下屈服強(qiáng)度Rel定義：當(dāng)金屬材料呈現(xiàn)屈服現(xiàn)象時(shí)，在試驗(yàn)期間發(fā)生塑性變形而力不增加的應(yīng)力點(diǎn)。對(duì)無明顯屈服現(xiàn)象的材料，規(guī)定產(chǎn)生0.2%殘余伸長時(shí)的應(yīng)力為條件屈服強(qiáng)度。定義：材料在斷裂前所能承受的最大力的應(yīng)力工作應(yīng)力不許超過抗拉強(qiáng)度二、塑性1、斷后伸長率2、斷面收縮率斷后伸長率和斷面收縮率越高，塑性越好定義：試樣拉斷后，標(biāo)距的伸長量與原始標(biāo)距之比的百分率試樣拉斷后，縮頸處面積變化量與原始橫截面積比值的百分率A=Lu-LO/LO*100%Z=S0-SU/SO*100%材料受力后在斷裂之前產(chǎn)生塑性變形的能力三、硬度定義：材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力稱為硬度布氏硬度實(shí)驗(yàn)法洛氏硬度實(shí)驗(yàn)法維氏硬度實(shí)驗(yàn)法硬度實(shí)驗(yàn)方法有1、布氏硬度定義：使用一定直徑的硬質(zhì)合金球體，以規(guī)定實(shí)驗(yàn)力壓入試樣表面，并保持規(guī)定時(shí)間后卸除實(shí)驗(yàn)力，然后用測量表面壓痕直徑來計(jì)算硬度。布氏硬度有單位，MPa用符號(hào)HBW表示用刻度放大鏡量出壓痕直徑，再查壓痕與硬度對(duì)照表查出相應(yīng)的布氏硬度值布氏硬度值一般不需要計(jì)算★布氏硬度的表示方法硬度值+硬度符號(hào)+壓頭直徑+實(shí)驗(yàn)力+實(shí)驗(yàn)保持時(shí)間（10~15S可以不標(biāo)）應(yīng)用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)用途：用于測定鑄鐵、有色金屬及退火、正火、調(diào)制處理后的各種軟鋼。優(yōu)點(diǎn)：能準(zhǔn)確反映材料的平均性能。缺點(diǎn)：操作時(shí)間長，不適于測高硬度材料，壓痕較大。只適宜對(duì)毛坯和半成品測試，不適宜對(duì)成品及薄壁零件測試。2、洛氏硬度實(shí)際測量時(shí)，洛氏硬度值可直接從硬度計(jì)表盤上讀取HR后面的字母表示不同的洛氏硬度標(biāo)尺洛氏硬度的表示方法數(shù)字+HR（ABC）應(yīng)用范圍最廣的硬度實(shí)驗(yàn)方法直接測量壓痕深度的來確定硬度值洛氏硬度無單位★常用洛氏硬度標(biāo)尺及其適用范圍采用不同的壓頭和不同的實(shí)驗(yàn)力時(shí)，可組成不同的洛氏硬度標(biāo)尺，常用的洛氏硬度標(biāo)尺ABC三種。C標(biāo)尺應(yīng)用最廣?？梢詼y量成品及較薄工件可直接讀出硬度值，測試硬度值范圍較大，可測從很軟到很硬的金屬材料。壓痕較小，當(dāng)材料組織不均勻時(shí)，測量值的代表性差。四、沖擊韌性定義：金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。沖擊韌性用一次擺錘沖擊彎曲試驗(yàn)測定許多機(jī)械零件在工作中往往要受到?jīng)_擊載荷的作用，如活塞銷、鍛錘桿、沖模等。沖擊韌度值：Ak=Ak/S02-3金屬的工藝性能焊接性能一、鑄造性能鑄造性能取決于金屬的流動(dòng)性、收縮性、偏析傾向1、流動(dòng)性影響流動(dòng)性的因素主要是化學(xué)成分和澆注的工藝2、收縮性定義：鑄造合金由液態(tài)凝固和冷卻至室溫的過程中，體積和尺寸減小的現(xiàn)象?；诣T鐵收縮性小，鑄鋼收縮性大定義：鑄造成形過程中獲得外形準(zhǔn)確、內(nèi)部健全鑄件的能力定義：熔融金屬的流動(dòng)能力。3、偏析傾向定義：金屬凝固后，內(nèi)部化學(xué)成分和組織不均勻的現(xiàn)象。二、鍛壓性能定義：用鍛壓成形的方法獲得優(yōu)良鍛件的難易程度?；瘜W(xué)成分會(huì)影響金屬的鍛壓性能純金屬鍛壓性能優(yōu)于一般合金塑性越好，變形抗力越小，金屬的鍛壓性能越好用塑性和變形抗力衡量三、焊接性能定義：金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性。即在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。低碳鋼有良好的焊接性能。高碳鋼和鑄鐵的焊接性能較差?！铩锼摹⑶邢骷庸ば阅芗盁崽幚硇阅芤话阌霉ぜ邢鲿r(shí)的切削速度，切削抗力的大小、斷削能力刀具的耐用度加工后的表面粗糙度表示1、切削加工性能影響切削加工的因素切削金屬材料的難易程度形變強(qiáng)化組織狀態(tài)化學(xué)成分硬度韌性導(dǎo)熱性2、熱處理性能熱處理是改善鋼切削加工性能重要途徑，改善材料力學(xué)性能的重