文档介绍：第一篇金属材料的基本知识第一章金属材料的主要性能金属材料的力学性能又称机械性能,是金属材料在力的作用所表现出来的性能。零件的受力情况有静载荷, 动载荷和交变载荷之分。用于衡量在静载荷作用下的力学性能指标有强度, 塑性和硬度等; 在动载荷和作用下的力学性能指标有冲击韧度等; 在交变载荷作用下的力学性能指标有疲劳强度等。金属材料的强度和塑性是通过拉伸试验测定的。 P6 低碳钢的拉伸曲线图 1, 强度强度是金属材料在力的作用下,抵抗塑性变形和断裂的能力。强度有多种指标,工程上以屈服点和强度最为常用。屈服点: δs 是拉伸产生屈服时的应力。产生屈服时的应力= 屈服时所承受的最大载荷/ 原始截面积对于没有明显屈服现象的金属材料,工程上规定以席位产生 % 变形时的应力,作为该材料的屈服点。抗拉强度: δb 是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力。拉断前所能承受的最大应力= 拉断前所承受的最大载荷/ 原始截面积 2, 塑性塑性是金属材料在力的作用下,产生不可逆永久变形的能力。常用的塑性指标是伸长率和断面收缩率。伸长率: δ试样拉断后,其标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。伸长率= (原始标距长度-拉断后的标距长度) ÷ 拉断后的标距长度× 100% 伸长率的数值与试样尺寸有关, 因而试验时应对所选定的试样尺寸作出规定, 以便进行比较。同一种材料的δ5比δ 10 要大一些。断面收缩率: 试样拉断后, 缩颈处截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比称为断面收缩率,以ψ表示。收缩率= (原始横截面积-断口处横截面积) ÷ 原始横截面积× 100% 伸长率和断面收缩率的数值愈大,表示材料的塑性愈好。 3, 硬度金属材料表面抵抗局部变形(特别是塑性变形、压痕、划痕)的能力称为硬度。金属材料的硬度是在硬度计上测出的。常用的有布氏硬度法和洛氏硬度法。 1, 布氏硬度( HB ) 是以直径为 D 的淬火钢球 HBS 或硬质合金球 HBW 为压头,在载荷的静压力下,将压头压入被测材料的表面, 停留若干秒后卸去载荷, 然后采用带刻度的专用放大镜测出压痕直径 d, 并依据 d 的数值从专门的表格中查出相应的 HB 值。布氏硬度法测试值较稳定, 准确度较洛氏法高。是测量费时, 且压痕较大, 不适于成品检验。 2, 洛氏硬度(HR) 是将压头( 金刚石圆锥体、淬火钢球或合金球) 施以 100N 的初始压力, 使压头与试样始终保持紧密接触。然后, 向压头施加主载荷, 保持数秒后卸除主载荷, 以残余压痕尝试计算其硬度值。实际测量时,由刻度盘上的指针直接指示出 HR 值。洛氏硬度法测试简便、迅速, 因压痕小、不损伤零件, 可用于成品检验。其缺点是测得的硬度值重复性较差,需在不同部位测量数次。 3, 韧性金属材料断裂前吸收的变形能量的能力称为韧性。韧性的常用指标为冲击韧度。金属材料的韧度通常采用摆锤冲击弯曲试验机来测定。冲击韧度= 冲断试样所消耗的冲击功/ 试样缺口处的横截面积冲击值的大小与很多因素有关。它不公受试样开关、表面粗糙度及内部组织的影响, 还与试验时的环境温度有关。因此, 冲击值的大小一般公作为选择材料时的参考, 不直接用于强度计算。 4, 疲劳强度承受循环应力或交变应力的零件在工作一段时间后, 有时突然发生断裂, 而其所承受的应力往往低于该材料的屈服点,这种断裂称为疲劳断裂。一般认为产生疲劳断裂的原因, 是由于材料有内部缺陷、表面划痕驻其他能引起应力食品的缺陷,导致产生微裂纹。下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么? δb 抗拉强度δs 屈服强度或屈服点δ 工程规定屈服点δ-1 按正弦曲线变化的对称循环应力的疲劳强度δ伸长率αk 冲击韧度 HRC 120 ° 金刚石圆锥体 HBS 布氏硬度计以淬火钢球为压头 HBW 布氏硬度计以合金球为压头第二章铁碳合金金属的结晶就是金属液态转变为晶体的过程,亦即金属原子由无序到有序的排列过程。液态金属的结晶过程是遵循“晶核不断形成和长大”这个结晶基本规律进行的。金属的冷却速度愈快,自发晶核愈多。金属晶粒的粗细对其力学性能影响很大。一般来说, 同一成分的金属, 晶粒愈细, 其强度、硬度愈高, 而且塑性和韧性也愈好。影响晶粒粗细的因素很多,但主要取决于晶核的数目。细化铸态金属晶粒的主要途径是:提高冷却速度,以增加晶核的数目。在金属浇铸之前,向金属液内加入变质剂( 孕育剂) 进行变质处理, 以增加外来晶核。此外, 还可采用招牌理或塑性加工方法,使固态金属晶粒细化。钝铁的晶格有体心立方和面心立方两种。铁及锡、钛, 锰等金属在结晶之后, 在不同温度范围内将呈现出不同的晶格。这种随着温度的改变,固态金属的晶格也随之改变的现象称为同素异晶转变。两种或两种以上的金属元素, 或金属与非金属元素熔合在一起, 构成具有金属