金属材料及热处理教案 王萌萌.docx

《金属材料与热处理》的方法认真做好课堂笔记理论联系实际按时完成作业,有不懂的问题及时问老师。三.《金属材料与热处理》的内容及重点和难点学习材料的两种性能(力学和工艺)金属的结构与结晶(微观角度看材料的性能),所以现在我们主要是介绍金属的另外两种性能------力学性能和工艺性能。基本概念:载荷:金属材料在加工使用过程中所受的外力。静载荷:是指大小不变或变动很慢的载荷。冲击载荷:是指载荷突然增加的增荷。疲劳载荷:是指所经受的周期性或周期性的动载荷。§1~1金属材料的性能1、金属的力学性能基本概念:何谓力学性能?金属在外力的作用下所表现出来的性能就是金属的力学性能。(它包括:强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度五个方面)强度:材料在静载荷的作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。(一般来说用屈服点和抗拉强度来衡量它的大小即σs和σb来表示)σs是材料抵抗变形的应力值;σb是材料抵抗断裂的应力值。例如要想看一个材料的强度的高低只要看这两个值的大小,它们和材料的强度是成正比的。塑性:材料断裂前产生永久变形的能力。(一般来说用伸长率断面收缩率来衡量它的大小即δ和ψ来表示)δ=伸长量\原长×百分百ψ=截面收缩量\原截面×百分百例如要看材料的塑性的好坏只要看两个值的大小,它们与之也是成正比的。:材料抵抗硬物压入和产生划痕的能力。(一般来说用布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度三参数来衡量其大小即HBS、HRC、HV)HBS:是应用最广泛的HRC:是最快的HV::材料抵抗冲击载荷的作用而不被破坏的能力。(一般来说用冲击韧性值来衡量它的大小即αk来表示)。也是与韧性成正比的。:材料抵抗周期载荷的作用而在低于一般的载荷的作用下易于破坏的一种能力。(一般来说用疲劳强度衡量它的大小即σ-1来表示)也就是说其值是衡量材料疲劳的指标。2、金属的工艺性能基本概念:何谓金属的工艺性能呢?概念即是指材料在不同的加工方法的作用下所表现出来的性能。(它的内容包括有铸造性能、锻造性能、切削性能、焊接性能等四种性能)铸造性能对材料的要求:流动性好要求材料的流动性要好,否则在加工的时候容易出成型不好等缺陷。收缩性小要求材料的收缩性要小,否则在加工的过程中易出现开裂和应力分布不均等缺陷。偏析少要求材料偏析性小是因为如果严重的话易使加工的难度增加,使加工成本提高。:例举说明铸铁和低碳钢的焊接性来说明§1~2金属结构与结晶世界上的物质大部分是由晶体和非晶体组成的,而中学时学习这两个概念的区别是有无固定熔点来定义的,目前我们在金材料的角度上来定义它们。1、金属的晶体结构基本概念:晶体与非晶体晶体:表示的是原子呈有序和有规则排列的物质。(各向异性)非晶体:表示是原子呈无序的杂乱无章的排列形式的物质。(各向同性)晶体的结构的概念(基本概念:)晶格:表示原子在晶体中排列的有规律的空间格架。晶胞:能够完整地反映晶格特征的最小几何单元。晶面:金属晶体中通过原子中心的平面。晶向:通过原子中心的直线,可代表晶格空间的一定方向。金属晶格的类型体心立方晶格(9个原子)面心立方晶格(14个原子)密排六方晶格(17个原子)金属的晶体结构的缺陷空位和间隙原子(使晶格产生变形)位错(晶格发生畸变)塑性变形晶界和亚晶界(原子排列不规则,处于不稳定状态)2、纯金属结晶了解材料的结晶过程及规律对于控制材料的内部组织和性能十分重要。纯金属的冷却曲线及过冷度基本概念:过冷度:理论结晶温度和实际结晶的温度之差。纯金属的结晶过程晶核晶体晶粒单晶体多晶体晶粒的大小对力学性能的影响细晶粒金属具有较高的强度和韧性,因此为了提高金属的力学性能则必须控制晶粒的大小,可以采用以下几种常用的细化晶粒的办法。增加过冷度(适用于中小型铸件)变质处理(钢中加入钛、硼、铝等铸件中加入硅铁等)振动处理(采用机械振动、超声波振动和电磁振动等)3、金属的同素异构转变基本概念:金属在固态下随温度的改变,由一种晶格转变成另一种晶格的现象叫同素异构转变。如:纯铁的冷却过程1538度(结晶δ-Fe)1394度(γ-Fe)(体心立方晶格)(面心立方晶格)912度(β-Fe)(密排六方晶格)同素异构转变的特点固态相变是需要较大的过冷度的,则体积变化时造成较大的内应力,以致于淬火时引起应力导致工件变形和开裂,因此要控制冷却速度,可以改变同素异构后的晶粒的大小,从而改变金属的性能。