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时间:2021-09-05 07:24 作者:admin 点击:

  2021足球欧洲杯金属材料与热处理基础 学习目的: 通过学习,掌握金属材料与热处理的基本知识, 为后续掌握阀门材料的选用奠定基础。 学习要求: 工掌握金属的力学性能指标及常用数据。 掌握常用的机械工程材料类型、牌号、力学性能 及用途。 掌握钢的热处理的基本知识及常用的热处理方法、 工艺特点和应用范围。 初步具有选择工程材料的能力。 概述 ? 材料与人们的生活与生产活动息息相关。 ? 我国材料的发展历史悠久。 ? 材料的种类繁多。 材料、信息、能源和生物工程已成为当代技术的 四大支柱。 一、材料的分类 黑色金属:铁及其合金 金属材料 有色金属:除铁以外的金属 高分子(C、H为主) 非金属材料 陶瓷(硅酸盐, C、O、N化物等) 树脂基复合材料 复合材料 金属基复合材料 颗粒增强或纤维增强 陶瓷基复合材料 二、材料的性能 使用性能 性 能 物理性能:密度、熔点、导电性、 导热性、热膨胀性能和磁性能 等。 化学性能:抗氧化性和耐腐蚀性 力学性能:强度、硬度、塑性、 韧性、疲劳强度等 工艺性能:铸造性、可锻性、可焊性、切削 加工性和热处理工艺性等 三、金属材料的力学性能 金属材料的力学性能是指材料抵抗外力引 起的变形和破坏的能力,主要有 强度 、 塑性 、 硬度、韧性、疲劳极限等。 ? 载荷——零件在使用过程中所受到的力,按方式不 同可分为拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等。载 荷可分为静载荷与动载荷。 相互作用力称内力,单位面积上的内力称应力σ。 ? 应力——物体在外力作用后所导致物体内部之间的 ? 变形 —— 在外力作用下尺寸和形状的变化。分 弹 性变形与塑性变形。 3.1 强度MPa (MN/m2 ) 在载荷作用下材料抵抗永久变形和断裂的能力。 分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。 1Pa=1N/m2 应用最广的为拉伸试验进行强度的测定。 (GB/T 228—2002) (1)拉伸试验设备及标准试样 N (2)拉伸三个阶段 载荷-位移曲线-p-e 外 力 b Pb s s’ k Ps e p B、弹塑性变形阶段 屈服-强化-颈缩 e-s s-s’ s’-b b-k C、断裂 k o D l 伸长量 不同性质材料的拉伸曲 线形状是不相同的 mm 拉伸曲线 应力-应变曲线)拉伸曲线单位变换 ﹡应力:ζ A:拉伸试样横截面面积 P:试样轴向拉力 ζb e p s s’ b k 试样单位面积上所承受的力 ζs ζ=P/A ﹡应变: ε 试样单位长度上的伸长量 ε = (L1-L0)/L0=ΔL/L0 L0 :试样原标距长度 L1 :试样拉断后的长度 o e =D L/L0 ? 屈强服度 (σs): MPa 力学性能 材料产生屈服 时的最小应力。 ? 抗拉强度(σb): 材料所能承受的 最大应力。 ζb b ζs e s s’ k p o e =D l/L ? 条件屈服强度(σ0.2): 拉伸过程中,屈服现象 不明显的材料,根据国 σb 标取残余应变量为0.2% 时的应力值为屈服强度 ζ0.2 记做σ0.2。 ζ 0.2 ε 3.2 刚度指标 材料的刚度通常用弹性模量E 来衡量。 弹性模量E: ζ 材料抵抗弹性变形的能力。 E=s/e 是指在比例极限(σs )范围内, 应力与应变比。 1 2 o ε 3.3 塑性指标 材料产生永久变形而不 被破坏的能力。 (1) 伸长率(δ) L1-L0 δ = ———×100% L0 do lo d1 (2)断面收缩率() A0-A1 y = ——— ×100% A0 l1 ⑴良好的塑性可以顺利地完成某些成型工艺, 火焰筒的冷冲压及涡轮盘、涡轮轴的锻造等。 ⑵良好的塑性还可以在一定程度上保证零件的 工作安全,在零件使用时万一超载,塑性变形 引起的强化作用使零件不致于突然断裂。 ⑶过高地追求塑性,会降低材料的强度。 3.4 硬度指标 材料抵抗表面划伤、磨损或局部塑性变形及破 坏的能力 常用硬度测定方法: 硬物压入法 (1) 布氏硬度(HB) 硬物:球形压头(D = 10、5、2.5、2、1mm) 载荷:P (kgf) 表示为:500HBW5/750 ?HBS:普通淬火钢球 硬度值在450以下 ?HBW:硬质合金球 硬度值在450~650 F HBS(HBW)= ——— A F D d h 布氏硬度 (HB) 主要用于铸铁、 非铁金属及经退火、正火和调 质处理的钢材。 特点: 压坑面积大,受材 料不均匀度影响小,故 测量误差小,硬度值准 确、真实。不适于成品 检验,主要用于测量较 软的金属材料。 (2)洛氏硬度(HR) 直接测量压痕深度来确 定硬度值。 压头 顶角 120°金钢石圆锥 (或直径Φ1.588mm淬 火钢球) K-△h HR = ——— 0.002 被测材料 K= 0.2 载荷: ▲初载荷10kg并压入深度h1 ▲ 主 载 荷 (50kg 或 90kg 或 140kg) 使压入深度达 h2 ; ▲卸除主载荷、保留初载荷, 压入深度减小为h3 。 洛氏硬度的计算深度值 △h= h3 -h1。 0 1 3 2 h1 0 压头 1 3 2 h2 h3 压头 主载荷 测量范围 应用材料 HRA 金刚石 K=0.2 HRB 淬火钢球 K=0.26 HRC 金刚石 K=0.2 50kg 90kg 140kg 20~88 20~100 20~70 表面硬化层、硬 质合金等 有色金属,退火、 正火钢等 淬火钢、调质钢 等 ? 特点:测量简便迅速,直接读数,表面压痕小。 误差稍大,需多点测量取平均值。 (3)维氏硬度(HV) 压 头 : 顶 角 为 136° 的 金 刚 石正四棱锥体 F HV = ——— A 载荷P:分为

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