金属工艺学2课件

1、维氏硬度计维氏硬度试验原理维氏硬度压痕 小负荷维氏硬度计显微维氏硬度计136四棱锥形，载荷小，压痕浅四棱锥形，载荷小，压痕浅 维氏硬度试验是由英国的史密斯（维氏硬度试验是由英国的史密斯（R.L.Smith）和）和桑德兰德（桑德兰德（G.E.Sandland）于）于1925年提出来的。年提出来的。 优点：优点：所测定的硬度值比布氏、洛氏硬度精确，压所测定的硬度值比布氏、洛氏硬度精确，压入深度浅，适于测定经表面处理零件的表面层的硬入深度浅，适于测定经表面处理零件的表面层的硬度，改变负荷可测定从极软到极硬的各种材料的硬度，改变负荷可测定从极软到极硬的各种材料的硬度；度； 缺点：缺点：测定过程比较麻烦

2、测定过程比较麻烦。4、布氏硬度与洛氏硬度的特点比较 概念：材料断裂前吸收的变形能量的能力称为韧性。 它是材料抵抗冲击荷载而不破坏的能力，或说材料断裂前吸收能量的能力。是材料强度和塑性的综合指标。v2F1v1衡量指标是冲击强度），值用ak表示，由试验而得。（1） 冲击韧度用于评价材料的抗冲击能力或判断材料的脆性和韧性程度。（2） 冲击韧度是试样在冲击破坏过程中所吸收的能量与原始横截面积之比。（3） 冲击韧度根据试验设备不同可分为简支梁冲击韧度、悬臂梁冲击韧度（4）冲击韧度的测量标准主要有ISO国际标准（GB参照ISO）及美国材料ATSM标准 。GB: 是试件在一次冲击实验时，单位横截面积（m2）

3、上所消耗的冲击功（J），其单位为MJ/m2。ATSM:单位宽度所消耗的功，单位为J/m。 ak = AK/A （Jcm-2） GB）材料的材料的a k 值愈大，韧性就愈好；材料的值愈大，韧性就愈好；材料的a k 值愈小，值愈小，材料的脆性愈大。材料的脆性愈大。通常把通常把a k 值小的材料称为脆性材料。值小的材料称为脆性材料。温度的影响：温度的影响： 研究表明，材料的研究表明，材料的a a k k 值随温度的降低而降低。当温度降至值随温度的降低而降低。当温度降至某一数值或范围时，某一数值或范围时，a a k k 值会急剧下降，材料则由韧性状态转值会急剧下降，材料则由韧性状态转变为脆性状态，这种

4、转变称为冷脆转变，相应温度称为冷脆转变为脆性状态，这种转变称为冷脆转变，相应温度称为冷脆转变温度。材料的冷脆转变温度越低，说明其低温冲击性能越好，变温度。材料的冷脆转变温度越低，说明其低温冲击性能越好，允许使用的温度范围越大。因此对于寒冷地区的桥梁、车辆等允许使用的温度范围越大。因此对于寒冷地区的桥梁、车辆等机件用材料，必须作低温（一般为机件用材料，必须作低温（一般为4040）冲击弯曲试验，以）冲击弯曲试验，以防止低温脆性断裂。防止低温脆性断裂。建造中的Titanic 号沉没与船体材料的质量直接有关Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果板（

5、右图）的冲击试验结果Titanic近代船用钢板齿轮根部火车轮轴（应力寿命曲线）断裂区断裂区不断裂区不断裂区实验： 把相同的试件从高到低加上一定载荷使其承受交变应力，直至其破坏为止，并记下每个试件在破坏前的应力循环次数N。 ONN0NN有限寿命区N无限寿命区疲劳辉纹（扫描电镜照片）五、材料的高温性能五、材料的高温性能 金属材料随温度的升高，弹性模量E、强度（s、 b）、硬度等值降低，而塑性增加 的现象称高温蠕变高温蠕变。 在热环境中受载工作的零件须考虑材料的高温性能。在热环境中受载工作的零件须考虑材料的高温性能。 小资料： 2001.9.11。纽约世界贸易中心大楼曾是世界第一高楼，它高411米，

6、为钢结构，单个塔楼的重量约5万吨； 撞击大楼的波音757飞机起飞重量104吨，波音767飞机起飞重量156吨，它们的飞行速度大约是每小时1000公里。没了！没了！没了！没了！小资料：第一波飞机撞击世贸大楼的北部塔楼接近顶部的位置。大火燃烧了1小时43分钟后世贸大楼北部塔楼才倒塌。第二波飞机撞击世贸大楼的南部塔楼。撞击位置较低，上层压力很大，大火燃烧了1小时零2分钟后，后被撞击的南部塔楼反而率先倒塌。 总结 第二章第二章 铁碳合金铁碳合金o什么是铁碳合金？什么是铁碳合金？ 以铁、碳为主要成分的合金。其中铁的含量大于以铁、碳为主要成分的合金。其中铁的含量大于 95%。o学习内容学习内容 1.纯铁的

7、晶体结构及其同素异晶转变纯铁的晶体结构及其同素异晶转变 2.铁碳合金的基本组织铁碳合金的基本组织 3.铁碳合金状态图铁碳合金状态图 4.工业用钢工业用钢第一节第一节 纯铁的晶体结构及其同素异晶转变纯铁的晶体结构及其同素异晶转变【重点内容】【重点内容】1.金属的结晶、结晶过程、晶核的形成，长大规律金属的结晶、结晶过程、晶核的形成，长大规律及其影响因素。及其影响因素。2.过冷现象、过冷度、冷却速度与过冷度的关系及过冷现象、过冷度、冷却速度与过冷度的关系及细化晶粒的办法。细化晶粒的办法。 3.纯铁的晶体结构。纯铁的晶体结构。4.纯铁同素异晶（构）转变。纯铁同素异晶（构）转变。 一、金属的结晶一、金属

8、的结晶p什么是金属的结晶？什么是金属的结晶？ 液态金属冷却凝固转变为固态液态金属冷却凝固转变为固态晶体晶体的过程，称结晶。的过程，称结晶。结晶结晶： 液体液体 - - 晶体晶体凝固：凝固： 液体液体 - - 固体（晶体固体（晶体 或或 非晶体）非晶体）非晶体非晶体：蜂蜡、玻璃等蜂蜡、玻璃等液体液体凝固凝固= =结晶结晶凝固凝固晶体：晶体：金属、金属、NaClNaCl、冰、冰 等等原子（离子、分子）原子（离子、分子）在三维空间呈周期在三维空间呈周期性规则排列性规则排列无规则堆积无规则堆积原子间距大、排列混乱冷却曲线与过冷度冷却曲线与过冷度o 结晶的过程可用结晶的过程可用“温度温度时间的曲时间的曲线线”（冷却曲线）来表示。（冷却曲线）来表示。o 过冷现象：实际结晶温度总是低于过冷现象：实际结晶温度总是低于其理论结晶温度的现象。其理论结晶温度的现象。o 过冷度：过冷度：理论结晶温度理论结晶温度(To) 与其与其实际结晶温度实际结晶温度Tn之差之差 T=To-Tno注：过冷是结晶的必要条件，结晶过程总是在注