第3章-常用材料和热处理

金属材料的性能

使用性能：指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性能、物理性能和化学性能。工艺性能：材料在加工制造过程中所表现的特性。包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削加工性能和热处理工艺性能等。材料的性

能使用性能工艺性能力学性能铸造性能物理性能化学性能锻压性能焊接性能热处理性能第1页/共15页3.1金属材料的力学性能

（1）强度与塑性强度金属材料抵抗永久变形和断裂的能力衡量指标有屈服点和抗拉强度。比例阶段（Oa段）弹性阶段（Ob段）屈服阶段（bc段）强化阶段（ce段）第2页/共15页

塑性材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。评定指标是断后伸长率和断面收缩率。

断后伸长率

指试样拉断后的伸长量与原长度的百分比。

断面收缩率

指试样拉断后缩颈处横截面积的变化量与原始横截面积的百分比。指金属材料的和越大，表明材料的塑性越好。第3页/共15页（2）硬度

硬度的测试方法

a.布氏硬度

b.洛氏硬度

c.维氏硬度

d.肖氏硬度

材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。它是衡量材料软硬程度的指标，其物理含义与试验方法有关。金属材料的力学性能第4页/共15页布氏硬度用一定直径的淬火钢球或硬质合金球，以相应的试验力压入待测材料表面，保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力，测量材料表面压痕直径，以计算硬度的一种压痕硬度试验方法。金属材料的力学性能第5页/共15页金属材料的力学性能

布氏硬度值

450的材料，选用淬火钢球压头如：200HBS/10/1000/30直径为10mm的钢球在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为200。布氏硬度值450~650的材料，选用硬质合金球压头，用HBW。优点测量误差小（因压痕大），数据稳定，重复性强。压痕面积较大，测量费时。常用于测量较软材料、灰铸铁、有色金属、退火正火钢材的硬度。不适于测量成品零件或薄件的硬度。缺点应用第6页/共15页洛氏硬度

用锥顶角为120°的金刚石圆锥或直径1.588mm的淬火钢球，在试验力的作用下压入试样表面，经规定时间后卸除试验力，用测量的残余压深度增量来计算硬度的一种压痕硬度试验，用HR表示。金属材料的力学性能第7页/共15页金属材料的力学性能硬度符号测量范围主试验力压头类型HRA20～701373金刚石圆锥体HRB20～100882.6钢球HRC20～88490.3金刚石圆锥体优点测量操作简单，方便快捷，压痕小；测量范围大，能测较薄工件。测量精度较低，可比性差，不同标尺的硬度值不能比较。缺点应用生产中应用最广泛的硬度试验方法。可用于成品检验和薄件表面硬度检验。不适于测量组织不均匀材料第8页/共15页金属材料的力学性能

金属材料在变形前吸收变形能量的能力。试验时以标准试样在冲击载荷作用下发生断裂所消耗的能量作为衡量指标。在单位截面面积上的冲击吸收功称为冲击韧度。

（3）冲击韧度第9页/共15页3.2金属材料的物理和化学性能（1）物理性能

密度—指金属单位体积的质量，用符号ρ表示。熔点—金属由固态向液态转变时的温度。热膨胀性—金属受热体积增大，冷却时则收缩的能力，用线膨胀系数表示。导热性—金属在加热或冷却时能够传导热能的性能，用热导率表示。导电性—金属传导电流的能力。用电阻率来衡量金属的导电性能。第10页/共15页3.2金属材料的物理和化学性能（2）化学性能

耐腐蚀性

—金属抵抗氧、水蒸气、酸、碱等介质侵蚀的能力。

抗氧化性—金属在高温下对氧化的抵抗能力。

第11页/共15页3.3金属材料的工艺性能(1)铸造

将熔化的金属浇注到铸型的型腔中，待其冷却后得到毛坯或直接得到零件。

(2)

锻压

金属加热后，用锤或压力机使其产生塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和机械性能的毛坯或零件。

(3)焊接

永久性连接金属材料的工艺方法。通过局部加热、加压使分离金属借助离子间结合与扩散所用而连接起来。

(4)切削加工

利用金属切割工具，从金属坯件上切去多余金属，获得成品或半成品。第12页/共15页3.4热处理热处理普通热处理表面热处理退火表面淬火

热处理将钢采用适当的方法进行加热、保温和冷却，从而改变钢的内部组织和改善钢的机械性能的工艺方法。不改变工件形状和尺寸，只改善强度、硬度等性能。正火淬火回火化学热处理第13页/共15页加热保温临界温度淬火退火正火回火时间温度名称目的处理过程退火降低硬度、消除前一工序内应力加热到临界温度以上，停留一段时间，在炉中缓慢冷却正火细化组织，使晶粒细密，改善切削加工性能与正火相同，冷却速度较正火快，空气中冷却淬火提高强度、硬度、耐磨性加热到临界温度以上，经保温快速冷却，盐水或油做冷却剂回火消除淬火产生的内应力，增加韧性和强度加热至一定温度，保温不少于半小时，空气中冷却(1)普通热处理第14页/共15页(2)表面热处理热处理

表面淬火对钢表面进行