文档介绍：金属工艺学
金属工艺学是一门研究以金属材料性质及其加工工艺为主的综合性技术基础课,是高等工科院校一门实践性很强的工程实践必修课,是工科各专业的工艺入门课。
绪论
学习本课程的目的是使学生参加生产实践和工艺实践获得必需的机械制造基本理论和基础工艺知识,初步具有工艺分析、工艺实践的能力。
21世纪高科技的飞速发展,机械制造技术正朝着高质量、高生产率及低成本方向迅速发展。
材料是人类生产和生活的物质基础;
我国是世界上最早使用金属材料的国家之一。
材料的使用是人类文明的体现;
第一章钢铁材料及热处理
现代工业、农业、国防和科学技术都离不开工程材料;
金属材料由于具有良好的物理性能、化学性能、力学性能和工艺性能,获得广泛的应用。
纯金属:合金:
合金的优点:
单一金属元素所组成的物质。例:Fe Al Cu Au …
力学性能好(好用);
加工性能好(好做);
价格便宜。
金属材料
由两种或两种以上金属元素或金属与非金属元素相互熔合且具有金属性质的物质。
如钢则主要是Fe、C组成的合金,青铜则是Cu-Sn合金
§1-1 金属及合金的性能
金属及合金的性能包括:
使用性能:
加工性能:
力学性能、物理性能、化学性能。
亦称工艺性能,即适应于各种加工工艺的能力。
一、金属材料的力学性能
力学性能:亦称机械性能,指材料抵抗外力作用的能力。金属材料在外
力作用下表现出来的特性。
常用的机械性能指标有:强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等。
机械性能的内容:
(一) 强度
1)定义:金属材料在静载荷的作用下,抵抗永久变形和断裂的能力。
静载荷:对材料缓慢施加的外力。
2)种类:抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗扭强度、抗剪强度等。
3)抗拉强度的测定:(静拉伸试验)
步骤:将欲测材料制成如图所示拉伸试棒;
装机缓慢加载,直到拉断;
A0
L0
试验机自动绘出拉伸曲线。
分析曲线:
弹性极限:
屈服极限:
(屈服强度)
强度极限:
OE段:弹性变形阶段,Fe是保持弹性变形的最大载荷;
SSl段:屈服阶段,Fs是材料发生屈服的最小载荷;
SlB段:材料均匀伸长,Fb是材料断裂前所能承受的最大外力。
材料保持完全弹性变形所能承受的最大应力;
材料在外力作用下开始产生明显塑性变形的最小应力;
材料断裂前所能承受的最大应力,又称抗拉强度。
(MPa)
(二)塑性及其衡量指标
定义:材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。
1 伸长率:
2 断面收缩率:
δ↑ψ↑则塑性越好
试样拉断后其标距长度的相对伸长值。
试样拉断后断口处横截面面积的相对收缩量。
A0
Ak
L 0
L 1
(三) 硬度
2 种类:
a 布氏硬度:HBS HBW
1 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。
硬度的换算关系:1HRC≈10HB
用一定的载荷F,将直径为D的淬火钢球或硬质合金球,在一定压力作用下,压入被测材料的表面,保持一定的时间后卸去载荷,以载荷与压痕表面积的比值作为布氏硬度值。布氏硬度测量准确,但不能测太薄的试样和太硬的材料。
用一定的载荷将顶角为120°,根据压痕的深度确定它的硬度值。洛氏硬度法的优点是测量简单、迅速,但不如布氏硬度准确。
c 机械性能与硬度之间的关系:
低碳钢:σb= ;高碳钢: σb= ;铸铁:σb= 。
b 洛氏硬度:HRC HRA HRB
定义:材料抵抗冲击载荷的能力。
这是一种重要的动载形式,冲击韧性是一个能量指标。
ak=Ak/A0 =g(H1-H2)/ A0 (J/cm2)
(四)冲击韧性
(五)疲劳强度
疲劳强度是指材料在多次(107次或更高次数)交变载荷作用下而不引起断裂的最大应力。当应力循环对称时,以表示。
疲劳断裂:有些零件如轴、弹簧等,在工作过程中受到方向、大小反复变化的交变应力的作用,这样会在远小于强度极限,甚至小于屈服点的条件下断裂,这种破坏称疲劳断裂。