金属材料与热处理

如文档对您有帮助，，感谢！金属材料与热处理第一章金属材料与热处理学和力学性能，而且还具有较简洁的成形方法和良好的成形工艺性能，因此，金属材料在机械设备中所占的比例约在80％以上：或转变外表成分和组织来转变其性能的一种热加工工艺。第一节金属材料的主要性能性能。使用性能包括力学性能和物理、化学性能。工艺性能则是指金属是否易于加工成形的性能。它们是进展设计、选材和制定工艺的依据。一、力学性能金属材料的力学性能是指金属在外力作用’F所表现出来的特性。强度强度是指金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的力量试验测定的。图1-1为低碳钢材料试样的拉伸曲线。σe限是指金属材料保持弹性变形时的最大应力。σe=Pe/Fo(MPa)式中：户。——弹性极限载荷，N；Fo-试样原始截面积，咄2。连续产生塑性变形，这一现象称为屈服现象。屈服极限是指金属材料开头发生屈服现象时的应力。σs=PS/Fo(MPa)式中：Ps——产生屈服现象时的载荷，N。0．2％塑性变形时的应力作为屈服极限，用0.2表示，称为条件屈服极限。绝大多数机器零件在使用过程中不允许产生明显的塑性变形，所以，屈服极限dD(o2)是设计机器零件和选择、评定金属材料性能的重要指标。强度极限ob强度极限是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力。ob=PD/Fo(MPa)1如文档对您有帮助，，感谢！式中：Ph——试样拉断前所承受的最大载荷，N。脆性材料在拉仲试验时02也很难测出。因此，选用脆性材料制作机器零什时，常以ob作为选材和设计的依据。塑性塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不破断的力量J和断面收缩率扒J和沪的数值越大，表示金属材料的塑性越好，丁程上一般把J，5％的材料称为塑性材料，把J《5％的材料称为脆性材料。金属材料的塑性对零件的成形加工和使用的安全性有着重要的意义性变形顺当地实现成形加工。另外，拉伸试验说明，经过明显塑性变形之后的金属材料得到强化，因此，材料塑性好的机器零什万一超载时，能避开突然断裂。硬度塑性变形的力量。硬度是一个反映金属材料弹性、塑性、韧性和强度等一系列物理特性的综合力学性能指标。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。布氏硬度布氏硬度的测定是用肯定的载荷P，将直径0痕面积之比作为硬度值。用HB表示。布氏硬度的优点是测量方法简洁，数值较准确，但是压痕较大，不适宜检查成品和太薄的零件。常用于调质钢、正火钢、退火钢和铸铁件，硬度范围为HBl40—450。HB值越大，材料就越硬。洛氏硬度最常用的洛氏硬度是HRC。压头承受顶角120°的金刚石圆锥，载荷为1500N，依据压痕的深度，可在硬度计上直接读出它的硬度值。这种硬度值标准适用于调质钢和淬火钢等较硬的材料，硬度范围为HRC20-67。洛氏硬度法操作简便、效率高、压痕小，常用于成品检验。缺点是由于压痕小读数重复性差，故需多测几点，取其平均值。维氏硬度维氏硬度压头承受面夹角为136°的金刚石四棱锥体。载荷依据不同要求从50-200N加以选择。从硬度计上的显微镜测出压痕对角线长度d，查表即可得出维氏硬度值HV。其次章铸造成形技术加工后，才能作为机器零件使用。假设承受周密的铸造方法或者对零件外表质量要求不高时，铸件也成形便利，适应性广造外形简单，尤其是具有简单内腔的铸件。例如，机床床身、内燃机的缸体和缸盖、箱体等的毛坯均为铸件。铸造的适应性也很广，可用于铸铁、铸钢、铸铜、铸铝等，其中铸铁材料应用最广泛。既可2如文档对您有帮助，，感谢！用于单件小批量生产，也可用于成批及大批量生产。本钱低廉、生产周期短削减了金属材料的消耗量，并节约了切削加工的工时。铸造生产不需要大型、周密的没备，生产周期较短。铸造生产劳动强度大，生产条件差，铸件的质量不稳定些缺陷(如气孔、缩孔等)，而且内部组织粗大、不均匀，使得铸件质量不够稳定，废品率较高，其力和经济效益亦在不断提高。第一节合金的铸造性能造性能主要指合金的充型力量、收缩、吸气性等。本节主要分析它们对铸件质量的影响，结合铸件主联系如图2-1所示。一、合金的充型力量合金的充型力量是指液态合金布满铸型型腔，获得外形完整、尺寸完整、轮廓清楚铸件的力量。充型力量首先打算于液态金属本身的流淌力量(即内因)，同时又受铸型性质、浇注条件、铸件构造(即外因)等因素的影响。因此，充型力量是上述各种因素的综合反映。影响合金充型力量的主要因素有：1．合金的流淌性—合金中的气体和熔渣的上浮和排解；易于对液态合金在凝固过程中所产生的收缩进展补缩假设合金的合金的流淌性大小，通常以浇注的螺旋试样长度来衡量。如图2-2所示，螺旋上每隔50一有一个小凸点作测量计算用。在一样的浇注条件F浇注出的试样越长，表示合金的流淌性越好。3如文档对您有帮助，，感谢！不同合金的流淌性不同。表2—1列出了常用铸造合金的流淌性。由表2-1可见，灰口铸铁、硅黄铜的流淌性最好，铸钢的流淌性最差。压力加工成形技术第一节压力加工方法料必需具有良好的塑性。工业用钢和大多数有色金属及其合金均具有肯定的塑性，能在热态或冷态F进展压力加工。压力加工可生产出各种不同截面的型材()和各种机器零件的毛坯或成品(如轴、齿轮、汽车大梁、连杆等)。现将各种压力加工方法简洁介绍如下。第三章4如文档对您有帮助，，感谢！一、型材生产方法轧制生产借助于坯料与轧桃之间的摩擦力变形的加工方法称为轧制，见图3，1a)轧制示意图。合理设计轧辊上的孔型，通过轧制可将金属钢锭加工成不同截面外形的原材料，如图3—1b)所示，轧制出的型材。挤压生产方法主要有两种。正挤压金属流淌方向与凸模运动方向相全都的称为止挤压，如图3—2a)所示。反挤压金属流淌方向与凸模运动方向相反的称为反挤压，如图3—2b)所示。零件，如图3-3所示。挤压不仅适用于有色金属及其合金，而且适用于碳钢、合金钢及高合金钢。对于难熔合金，如钨、钼及其合金等脆性材料也能适用。依据挤压时，金属材料是否被加热，挤压又分为热挤压和冷挤压。5如文档对您有帮助，，感谢！6如文档对您有帮助，，感谢！第四章焊接成形技术的金属材料到达原子间的结合，从而形成我们所需要的金属构造。金属构件的连接方式有多种形式，除焊接外，常常承受的还有铆接、粘结、螺栓连接等方式，如4-1所示，其中焊接构件强度高、密封性好、工艺简便，且可以焊接简单的构件。焊接方法种类很多，应用广泛。如在汽车、造船、锅炉、压力容器、桥梁、建筑、飞机制造、电子等工业部门广泛应用焊接技术，据估量，世界上钢产量的50％—60％钢材，要经过焊接才能最终投入使用。4-2所示。(或不参加)填充金属，经冷却结晶后形成结实的接头，而将两局部被焊金属焊接成为一个整体。(加热或不加热)，并在压力作用下使金属接触部位产生塑性变形或局部熔化，通过原子集中，使两局部被焊金属连接成一个整体。钎焊：其特点是把熔点比母材金属低的填充金属(简称钎料)熔化后，填充接头间隙并与固态的母材相互集中从而实现连接的焊接方法。第一节焊条电弧焊焊条电弧焊是利用手工操纵电焊条进展焊接的电弧焊方法7如文档对您有帮助，，感谢！热量，将焊件与焊条熔化，待冷却凝固后形成结实接头。一、焊接电弧焊接电弧是在电极与工件之间的气体介质中长时间而稳定的放电现象量电子(或离子)流通过的导电现象。焊条电弧焊的一个电极是焊条。焊接电弧的构造焊接电弧是由阴极区、阳极区、弧柱区三局部组成，如图4-3所示。生的较多，约占总热量的42％；阴极区因放出大量电子需消耗肯定能量，所以产生的热量就较少，约382065％—80％的热量用于加热和熔化金属，其余热量则散失在电弧四周和飞溅的金属液滴中。2600K2400K；电弧中心区温度最6000～8000K。焊接电弧的极性及应用4-4所示。正接法：如图44a)所示，焊件接电源正极，焊条接电源负极，此时，阳极区在被焊件上，温度较高，适用于焊接较厚的焊件。反接法：如图44b)所示，焊件接电源负极，焊条接电源正极，此时，阳极区在焊条上，阴极区在工件上，因阴极区温度较低，故适用于焊接较薄焊件。当承受沟通电焊机焊接时，因电流的极性是变化的，所以两极加热温度根本一样，都在第五章粉末冶金及其成形技术粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)8如文档对您有帮助，，感谢！和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。它既是一种生产特别材料的方法，又是一种少切削、无切削生产金属零件的工艺，在机器制造业中有广泛的应用。粉末冶金法与生产陶第一节粉末冶金材料一、金属粉末性能金属粉末的性能对其成形和烧结过程以及制品的性能都有重大影响可分为：化学成分、物理性能和工艺性能。化学成分金属粉末的化学成分一般是指主要金属或组分、杂质以及气体含量。金属粉末主要金属的纯度一般不低于98％—99％。氧化物是金属粉末中最常存在的夹杂物，可分为易被氢复原的金属氧化物(铁、铜、钨、钴、钼等的氧化物)和难复原的氧化物(如铬、锰、硅、铝等的氧化物)。不管哪种氧化物都使金属粉末的压缩性变坏，增大压模的磨损。但是，有时含有少量的易复原金属氧化物，有利于金属粉末的烧结，而难制性及其他性能变坏，特别是使一些难熔金属与化合物(如钛、铬、碳化物、硼化物、硅化物)的塑性变坏。加热时，气体猛烈析出，这也可能影响压坯在烧结时的正常收缩过程。因此，一些金属粉末往物理性能粒的密度、显微硬度等等。有显著影响。颗粒外形通常有球状、树枝状、针状、海绵状、粒状、片状、角状和不规章状，它主要由粉末的生产方法打算，同时也与制造过程的工艺参数以及物质的分子和原子排列的结晶几何学因素有关。金属粉末的颗粒大小对其压制成形时的比压、烧结时的收缩及烧结制品的力学性能有重大影响，通常状况下可用筛测定颗粒大小，将颗粒的大小用假设干目来表示。很大影响。工艺性能法和粉末的处理工艺(球磨、退火、加润滑剂、制粒等)。松装密度是指金属粉末在规定条件下，自由流人肯定容积的容器时，单位体积松装粉末的质量。不同。所以松装密度是压模设计的一个重要参数。50z粉末从标准的流速漏斗(又称流速计)流出所需的时间，单位为s／50go流淌性与粉末体和颗粒的性质有关，一般讲，等轴状粉末、粗颗粒粉末流淌性好。另外，流淌性还受颗粒间黏附作用的影响，因此，颗粒外表假设吸附水分、气体或参加成形剂会降低粉末的流淌性。粉末流淌性直接影响压制操作的自动装粉和压件密度的均匀性艺性能。与颗粒的大小及外形有关。一般用在肯定压力下压制时获得的压坯密度来表示。9如文档对您有帮助，，感谢！者用压坯的强度来衡量。二、金属粉末的制备厂按规格要求来供给，其制造方法很多，承受的有以下几种：机械方法金属从雾化塔上部的小?L中流出，同时喷人高压气体，在气流的机械力和急冷作用下，液态金属被雾化、冷凝成细小粒状的金属粉末，落人雾化塔下的盛粉桶中。物理方法获得相应的金属粉末。化学方法常用的化学方法有复原法、电解法等。复原法是从固态金属氧化物或金属化合物中复原制取金属或合金粉末的。铁粉生产常用固体碳将其氧化物复原，钨粉生产常用高温氢气将其氧化物复原。在特别性能(高纯度、高密度、高压缩性)要求时才使用。值得指出的是，金属粉末的各种性能均与制粉方法有亲热关系。第六章工程塑料及其成形技术第一节工程塑料塑料是以自然或人工合成树脂为根本成分参加各种添加剂组成的高分子材料制作机械零件或工程构造的塑料称为工程塑料。塑料由于具有原料广泛、易于加工成形、价廉物美，同时具有优良的物理、化学和力学性能。因此它不仅广泛地应用于人们的生活之中，而且还广泛地应用于电子、仪器仪表、家用电器、工业、农业、医药、化工和国防等领域。随着科学技术的进步，塑料的品种规格越来越多，应用范围日益扩大。据有关资料报道，估量到2023年，世界的塑料产量将与钢铁相等。这足以说明塑料已成为重要的根底材料之一。一、高分子化合物高分子化合物是由一种或多种简洁低分子化合物聚合而生成的分子量特别大的有机化合物的总称，又称为聚合物或高聚物。高分子化合物的分子量一般大于1000以上，例如聚苯乙烯的分子量为10000—30000020000～160000。高分子化合物分为自然化合物和人工合成化合物(合成材料)纤维素、蛋白质等；人工合成化合物如塑料、合成橡胶、合成纤维等。自然化合物的应用一般很少，人工合成化合物的应用格外广泛。高分子合成材料虽然是分子量很大的材料，但是它是由很多单体(低分子)用共价键连接(聚合)起来的大分子化合物。例如聚氯乙烯就是由氯乙烯单体聚合反响而得到的高聚物。10如文档对您有帮助，，感谢！高聚物的构造和聚拢态构造共价键按肯定方式重复连接起来形成均聚物；共聚物是由两种以上不同的单体链节聚合而成。均聚物的构造有4种形式：线型(伸直)、线型(蜷曲)、支链型和网型，如图6-1所示。线型高聚物的特点是可溶、可熔，即它可以溶解一些有机溶剂，加热可以熔化。基于这一特点，线型高聚物易于加工，可以反复使用。如聚氯乙烯、聚苯乙烯等。支链型高聚物的性能与线型根本一样。网型高聚加工只能在形成网状构造之前进展，—一经形成网状构造，就不能再转变其外形。这种高聚物具有形(酚醛、脲醛等塑料)就属于这一类。2．3．11如文档对您有帮助，，感谢！共聚物的高分子排列形式可分为无规章型、6-2所示。图中将MlM2两种不同构造的单体分别以有斜线的圆圈和空白圆圈表示。由于共聚物能把两种或多种不同特性的单体综合到一种聚合物中来格外重要的意义。人们常把共聚物称为非金属的合金。例如汽车用的有机玻璃(聚甲苯丙烯酸甲脂)，10)t10％—15160ABS塑料是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯二元共聚物。它具有强度高、耐热、耐冲击、耐油、耐腐蚀及易加工的综合性能。第七章工业陶瓷及其成形技术第一节工业陶瓷材料一、陶瓷的概念陶瓷在传统上是指陶器与瓷器，但也包括玻璃、搪瓷、耐火材料、砖瓦、水泥、石灰、石膏等无机金属材料。由于这些材料都是用自然的硅酸盐矿物(即含二氧化硅的化合物)，如黏土、石灰石、长石、石英、砂子等原料生产的，所以陶瓷材料也是硅酸盐材料。近20年来，陶瓷材料有巨大的进展，料一起，成为现代工程材料的主要支柱。二、陶瓷材料的性能定了陶瓷材料本身的性能，如电性能、热性能、磁性能和耐腐蚀性能等；其次是组织构造，包括相分布、晶粒大小和外形、气孔大小和分布、杂质、缺陷等，它们对陶瓷材料的性能影响极大。力学性能陶瓷材料的弹性模量和硬度是各类材料中最高的，比金属高假设干倍，比有机高聚物高2—4没有塑当产生滑移时，极易造成键的断裂，再加上有大量气孔的存在，所以陶瓷材料呈现出很明显的脆性特征，韧性极低。由于陶瓷内有气孔、杂质和各种缺陷的存在，所以陶瓷材料的抗拉强度很低，抗弯强度很高，而抗压强度格外高，这是由于在受压时裂纹不易扩展所致。热性能陶瓷材料的熔点高，大多在2023％以上，具有比金属材料高得多的抗氧化性和耐热性，高温强度好，抗蠕变力量强。此外，它的膨胀系数低、导热性差，是优良的高温绝热材料。但陶瓷材料的抗12如文档对您有帮助，，感谢！热振性低，热疲乏性差，这是它的主要弱点之一。电性能陶瓷材料的导电性变化范围很广但不少陶瓷既是离子导体，又有肯定的电子导电性，如ZnO、NiO、PQ04等氧化物实际上是半导体。可见，陶瓷也是重要的半导体材料。此外，近年来消灭的超导材料，大多数也是陶瓷材料。化学性能原子被包围在非金属原子的间隙中，形成稳定的化学构造。因此陶瓷材料具有良好的抗氧化性和不行燃烧性，即使在1000~C的高温厂也不会被氧化。此外，陶瓷对酸、碱、盐等介质均具有较强的耐蚀性，与很多金属熔体也不发生作用，因而是极好的耐蚀材料和坩埚材料。三、常用工业陶瓷传统陶瓷(一般陶瓷)占25％—30％，玻璃相占35％—60％，气相占1％—3％以上。传统陶瓷质地坚硬，有良好的抗氧化性、耐蚀性和绝缘性。能耐肯定高温，本钱低，生产工艺简洁。但由于含有较多的玻璃相，故构造疏松，强度较低，在肯定的温度下会软化，最高使用温度为1200~左右。传统陶瓷广泛应用于日用、电气、化工、建筑等部门，如装