金属材料的性能ppt课件

1、docin/sundae_mengdocin/sundae_meng 金属零件或工具在运用时，会遭到各种载金属零件或工具在运用时，会遭到各种载荷的作用。金属资料在外力的作用下表现荷的作用。金属资料在外力的作用下表现出来的特性，称为金属资料的力学性能。出来的特性，称为金属资料的力学性能。主要有强度、塑性、硬度和冲击韧度等。主要有强度、塑性、硬度和冲击韧度等。docin/sundae_meng 强度是指金属资料抵抗塑性变形和断裂的强度是指金属资料抵抗塑性变形和断裂的才干。塑性是指资料在静载荷作用下产生才干。塑性是指资料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的才干。塑性变形而不破坏的才干。docin/s

2、undae_meng 硬度是指资料抵抗部分塑性变形和破坏的硬度是指资料抵抗部分塑性变形和破坏的才干。才干。 1 1布氏硬度布氏硬度 2 2洛氏硬度洛氏硬度 docin/sundae_meng 韧性是指金属资料在断裂前吸收变形能量韧性是指金属资料在断裂前吸收变形能量的才干。的才干。docin/sundae_mengdocin/sundae_meng1密度 密度是物体的质量与其体积的比值。2熔点 熔点是指资料从固态转变为液态的转变温度。3导电性 导电性是指工程资料传导电流的才干。4导热性 导热性是指工程资料传导热量的才干。5热膨胀性 热膨胀性是指工程资料的体积随受热而膨胀增大，冷却而收缩减小的特性

3、。6磁性 磁性是指工程资料能否被铁吸引和被磁化的性质。docin/sundae_meng 1 1耐腐蚀性耐腐蚀性 耐腐蚀性是指工程资料在常温下，抵抗氧、耐腐蚀性是指工程资料在常温下，抵抗氧、水蒸气及其他化学介质腐蚀破坏作用的才水蒸气及其他化学介质腐蚀破坏作用的才干。干。 2 2热稳定性热稳定性 热稳定性是指工程资料在高温下抵抗氧化热稳定性是指工程资料在高温下抵抗氧化的才干。的才干。docin/sundae_mengdocin/sundae_meng 将熔化的金属挠注到铸型的型腔中，待其将熔化的金属挠注到铸型的型腔中，待其冷却后得到毛坯或直接得到零件的加工方冷却后得到毛坯或直接得到零件的加工方法

4、称为铸造。法称为铸造。docin/sundae_meng 锻压是指锻造和板料冲压。锻造是指金属锻压是指锻造和板料冲压。锻造是指金属加热后，用锤或压力机使其产生塑性变形，加热后，用锤或压力机使其产生塑性变形，从而获得具有一定外形、尺寸和机械性能从而获得具有一定外形、尺寸和机械性能的毛坯或零件的加工方法。的毛坯或零件的加工方法。docin/sundae_meng 焊接是一种永久性衔接金属资料的工艺方法。焊接是一种永久性衔接金属资料的工艺方法。docin/sundae_meng 金属切削加工是利用金属切割工具，从金金属切削加工是利用金属切割工具，从金属坯件上切去多余的金属，从而获得废品属坯件上切去多

5、余的金属，从而获得废品或半废品金属零件的加工方法。或半废品金属零件的加工方法。docin/sundae_mengdocin/sundae_meng 钢铁资料是工业上对钢和铸铁的总称。钢钢铁资料是工业上对钢和铸铁的总称。钢根据其中能否有合金元素可分为非合金钢根据其中能否有合金元素可分为非合金钢( (俗称碳素钢俗称碳素钢) )和合金钢两大类。和合金钢两大类。 docin/sundae_meng 钢中常存的杂质元素是钢在冶炼时进入的，它们对钢的性能有一定的影响。(1)锰(Mn) 锰有一定的脱氧才干，可使钢中的FeO复原成铁，改善钢的质量。(2)硅(Si) 硅能与钢液中的FeO生成炉渣，消除FeO对钢

6、质量的影响。(3)硫(S) 硫不溶于铁，以FeS(熔点为11900C)存在于钢中。(4)磷(P) 磷在常温固态下能全部融入铁素体中，使钢的强度和硬度提高，而塑性和韧性显著降低，尤其是在低温时更为明显。这种在低温时由磷导致钢严重脆化的景象称为冷脆。因此，应严厉控制钢中磷的含量。 docin/sundae_meng 钢是以铁为主要元素，含碳量钢是以铁为主要元素，含碳量cc普通小于普通小于2.11%2.11%。docin/sundae_meng(1)(1)按钢的化学成分分类按钢的化学成分分类 根据钢中合金元素规定的含量，将钢分为根据钢中合金元素规定的含量，将钢分为三大类三大类: :非合金钢、低合金钢

7、、合金钢。非合金钢、低合金钢、合金钢。 docin/sundae_meng(2)按钢的质量等级分类 普通质量钢 普通质量钢是指在消费过程中，控制质量无特殊规定的普通用途钢，其sO.050%，p0.045%。它又分为普通质量非合金钢和普通质量低合金钢。 优质钢 优质钢是指在消费过程中，需求按规范规定的S和P含量目的控制质 量的钢,其s0.030%，p0.035%。它又分为优质非合金钢、优质低合金钢和优质合金钢。 高级优质钢 高级优质钢是指在消费过程中，需求严厉按照规范规定的S和P等有害杂质含量、外表质量以及性能质量目的控制的钢等有害杂质含量、外表质量以及性能质量目的控制的钢,其s0.020%,p

8、0.030%。 特级优质钢 特级优质钢是指在消费过程中，需求严厉按照规范规定的S和P等有害杂质含量、外表质量以及性能质量目的控制的钢,其s0.015%,p0.025%。 docin/sundae_meng(3)按钢的主要性能和运用特性分类 按钢的主要性能和运用特性，可分为构造钢、工具钢和特殊性能钢三类。 构造钢 主要用于制造各种工程构件(如桥梁及建筑用钢)和机器、仪表的零件(如齿轮、轴等)，普通为低碳钢和中碳钢(包括非合金钢、低合金钢和合金钢)。 工具钢 包括刃具钢、量具钢、模具钢，主要用于制造各种刃具、量具和模具。这类钢普通为高碳非合金钢、高碳低合金钢或高碳合金钢。 特殊性能钢 指具有某种特

9、殊性能的钢，如石油化工用的不锈耐蚀钢、核电站用的耐热钢、冷冻设备与极地机械设备用的低温用钢等。 docin/sundae_mengdocin/sundae_meng1 1碳素构造钢碳素构造钢2 2优质碳素构造钢优质碳素构造钢3 3碳素工具钢碳素工具钢4 4铸造碳钢铸造碳钢docin/sundae_mengdocin/sundae_meng1 1合金渗碳钢合金渗碳钢2 2合金调质钢合金调质钢3 3合金弹簧钢合金弹簧钢4 4滚动轴承钢滚动轴承钢docin/sundae_meng1 1量具刃具钢量具刃具钢 2 2合金模具钢合金模具钢 1. 1.冷作模具钢冷作模具钢 2. 2.热作模具钢热作模具钢 3

10、. 3.塑料模具钢塑料模具钢 docin/sundae_meng 高速工具钢高速工具钢( (简称高速钢简称高速钢) )主要用于制造高主要用于制造高速切削刀具，它的热硬性很高，能以比低速切削刀具，它的热硬性很高，能以比低合金刃具钢具有更高的速度进展切削，故合金刃具钢具有更高的速度进展切削，故称高速钢。称高速钢。docin/sundae_meng1 1不锈钢不锈钢 通常将具有抵抗大气或其他介质腐蚀的钢通常将具有抵抗大气或其他介质腐蚀的钢称为不锈钢。称为不锈钢。2 2耐热钢耐热钢 在高温具有高的热化学稳定性和热强性的在高温具有高的热化学稳定性和热强性的合金钢称为耐热钢。合金钢称为耐热钢。3 3耐磨钢

11、耐磨钢 耐磨钢主要是指在冲击载荷下发生加工硬耐磨钢主要是指在冲击载荷下发生加工硬化的高健钢。化的高健钢。docin/sundae_mengdocin/sundae_meng 与碳钢相比，铸铁的化学成分中除了含有较高的碳、硅等元素外，而且还含有较多的硫、磷等杂质，在特殊性能铸铁中，还含有一些合金元素。这些元素含量的不同，将直接影响铸铁的组织和性能。 铸铁中的碳主要是以石墨方式存在的，所以铸铁的组织是由钢的基体和石墨组成的。docin/sundae_meng1 1按石墨化程度分类按石墨化程度分类 根据铸铁在结晶过程中石墨化过程进展的程度可根据铸铁在结晶过程中石墨化过程进展的程度可分为三类：分为三类

12、： (1) (1)白口铸铁白口铸铁 (2) (2)灰口铸铁灰口铸铁 (3) (3)麻口铸铁麻口铸铁2 2按石墨形状分类按石墨形状分类 根据铸铁中石墨存在的形状不同，可将铸铁分为根据铸铁中石墨存在的形状不同，可将铸铁分为以下四种：以下四种： (1) (1)灰铸铁灰铸铁 (2) (2)可锻铸铁可锻铸铁 (3) (3)球墨铸铁球墨铸铁 (4) (4)蠕墨铸铁蠕墨铸铁docin/sundae_meng 灰铸铁的化学成分普通为灰铸铁的化学成分普通为:c=2.5%:c=2.5%4.0%4.0%、Si=1.0%Si=1.0%3.0%3.0%、Mn= 0.5%Mn= 0.5%14%14%、p=0.3%p=0.

13、3%、s0.15%s0.15%。灰铸铁的组织是。灰铸铁的组织是由片状石墨和碳钢的基体组成。由片状石墨和碳钢的基体组成。 docin/sundae_meng 球墨铸铁中的化学成分控制较为严厉，大球墨铸铁中的化学成分控制较为严厉，大致为致为c=3.6%c=3.6%3.9%3.9%、Si =2. 0%Si =2. 0%2.8%2.8%、Mn=0.6%Mn=0.6%0.8%0.8%、s0.04%s0.04%、p0.1%p0.1%。球墨铸铁在具有上述化学成分。球墨铸铁在具有上述化学成分范围的铁水浇注前，参与一定量的球化剂范围的铁水浇注前，参与一定量的球化剂和孕育剂，获得的石墨呈球状分布的铸铁。和孕育剂，

14、获得的石墨呈球状分布的铸铁。 docin/sundae_meng 非铁金属资料是指钢铁以外其他金属的总称，也称有色金属。非铁金属资料是指钢铁以外其他金属的总称，也称有色金属。 非铁金属资料的种类很多，普通可以分为以下六类：非铁金属资料的种类很多，普通可以分为以下六类： 轻金属轻金属 密度小于密度小于4.5g/cm34.5g/cm3的金属，如的金属，如AlAl、MgMg、K K、NaNa，CaCa等；等； 重金属重金属 密度大于密度大于4.5g/ cm34.5g/ cm3的金属，如的金属，如CuCu、ZnZn、NiNi、SnSn，PbPb， CoCo等；等； 贵金属贵金属 相对稀少而价钱昂贵的金

15、属，如相对稀少而价钱昂贵的金属，如AuAu、AgAg、PtPt、RhRh，PdPd等；等； 稀有金属稀有金属 相对稀少或产量相对较少的金属，如相对稀少或产量相对较少的金属，如TiTi、BeBe、W W、V V、NbNb、MoMo、Y Y； 放射性非铁金属放射性非铁金属 具有放射性的金属，如具有放射性的金属，如RaRa，U U、ThTh，AcAc等；等； 半金属半金属 物理性能介于金属与非金属之间的元素，如物理性能介于金属与非金属之间的元素，如SiSi、GeGe，B B、 TeTe等等 docin/sundae_meng1 1工业纯铝工业纯铝 纯铝具有雪白色的金属光泽，密度为纯铝具有雪白色的金属

16、光泽，密度为2.72g/cm32.72g/cm3，大约是铜和铁，大约是铜和铁的的1/31/3；熔点为；熔点为660.40C660.40C，沸点为，沸点为24940C24940C；在冷却过程中无同素异；在冷却过程中无同素异构转变，无磁性；导电性、导热性好，仅次于银、铜和金构转变，无磁性；导电性、导热性好，仅次于银、铜和金2 2铝合金铝合金 纯铝的强度低，不宜制造接受重载荷的构造件，当铝中参与一定纯铝的强度低，不宜制造接受重载荷的构造件，当铝中参与一定量的硅、铜、镁、锰等合金元素，可构成强度高的铝合金。量的硅、铜、镁、锰等合金元素，可构成强度高的铝合金。 铝合金可分为形变铝合金和铸造铝合金两类。铝

17、合金可分为形变铝合金和铸造铝合金两类。 形变铝合金形变铝合金 形变铝合金的塑性好，易于压力加工。形变铝合金分为防锈铝合形变铝合金的塑性好，易于压力加工。形变铝合金分为防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金和锻造铝合金。它们的牌号、成分、金、硬铝合金、超硬铝合金和锻造铝合金。它们的牌号、成分、性能及用途请查看国标性能及用途请查看国标GB/T 3190GB/T 3190。 铸造铝合金铸造铝合金 铸造铝合金的种类很多，按照主加元素的不同，可分为铸造铝合金的种类很多，按照主加元素的不同，可分为AISiAISi系、系、AICuAICu系、系、AIMg AIMg 系、系、AIZnAIZn系四种，其中系四种，其中

18、AISiAISi系运用最广。系运用最广。它们的牌号、成分、性能及用途请查看国标它们的牌号、成分、性能及用途请查看国标GB/T 1173GB/T 1173。 docin/sundae_meng 铜是人类历史上运用最早的金属，至今仍是运用较广泛铜是人类历史上运用最早的金属，至今仍是运用较广泛的非铁金属资料。的非铁金属资料。1 1纯铜纯铜 纯铜外观呈紫红色，故又常称为紫铜，相对密度纯铜外观呈紫红色，故又常称为紫铜，相对密度8.96g/cm38.96g/cm3，熔点，熔点10830C10830C，沸点，沸点25950C25950C。纯铜具有很好。纯铜具有很好的导电性和导热性的导电性和导热性( (仅次于

19、银而居第二位仅次于银而居第二位) )，较高的化学，较高的化学稳定性，抗大气和水的腐蚀性强，但在海水中较差，是稳定性，抗大气和水的腐蚀性强，但在海水中较差，是抗磁性金属，焊接性能良好。抗磁性金属，焊接性能良好。2 2铜合金铜合金 由于纯铜的抗拉强度不高，利用冷变形强化可以提高强由于纯铜的抗拉强度不高，利用冷变形强化可以提高强度，但延伸率急剧下降。度，但延伸率急剧下降。3 3滑动轴承合金滑动轴承合金 滑动轴承合金是指用来制造滑动轴承的轴瓦和轴承衬的滑动轴承合金是指用来制造滑动轴承的轴瓦和轴承衬的合金。合金。docin/sundae_mengdocin/sundae_mengdocin/sundae

20、_meng 失效是指零件在运用过程中，由于尺寸、外形或资料的组织与性能发生变化而失效是指零件在运用过程中，由于尺寸、外形或资料的组织与性能发生变化而失去原设计的效能。失去原设计的效能。 1 1失效方式失效方式 (1) (1)断裂失效断裂失效 断裂失效是指零件完全断裂而无法任务的失效。断裂失效是指零件完全断裂而无法任务的失效。 (2) (2)过量变形失效过量变形失效 过量变形失效是指零件在任务过程中产生的变形量超越了允许的范围而呵斥过量变形失效是指零件在任务过程中产生的变形量超越了允许的范围而呵斥 的失效。主要包括过量弹性变形失效和过量塑性变形失效两种方式。的失效。主要包括过量弹性变形失效和过量

21、塑性变形失效两种方式。 (3) (3)外表损伤失效外表损伤失效 外表损伤失效是指零件在任务中，因机械和化学作用，其外表损伤或精度外表损伤失效是指零件在任务中，因机械和化学作用，其外表损伤或精度降的失效。降的失效。 2 2失效的缘由失效的缘由 零件失效的缘由很多，普通要从设计、资料、加工工艺和安装运用等几个方零件失效的缘由很多，普通要从设计、资料、加工工艺和安装运用等几个方面来进展分析。面来进展分析。 1 1设计不合理设计不合理 2 2选材不合理选材不合理 3 3加工工艺不当加工工艺不当 4 4装配及运用不当装配及运用不当docin/sundae_meng1 1选材的根本原那么选材的根本原那么

22、选材根本原那么：必需保证运用性能要求，然后再思索选材根本原那么：必需保证运用性能要求，然后再思索工艺性和经济性。工艺性和经济性。1 1保证运用性能要求保证运用性能要求 零件在正常任务条件下，应完成设计规定的功能并到达零件在正常任务条件下，应完成设计规定的功能并到达预期的运用寿命。预期的运用寿命。2 2思索工艺性能要求思索工艺性能要求 工艺性能要求是指所选资料能用最简易的方法制造出合工艺性能要求是指所选资料能用最简易的方法制造出合格的零件。格的零件。3 3满足经济性要求满足经济性要求 经济性要求是指所选用的资料可以制造出本钱最低、经经济性要求是指所选用的资料可以制造出本钱最低、经济效益最好的零件。济效益最好的零件。docin/sundae_meng2 2选材的方法和步骤选材的方法和步骤 1 1选材方法选材方法 大多数机械零件是在多种应力共同作用下任务的，每个零件的受力大多数机械零件是在多种应力共同作用下任务的，每个零件的受力 情情况和任务环境也是不一样的，零件的受损和失效往往是多种要素起作况和任务环境也是不一样的，零件的受损和失效往往是多种要素起作用的。用的。