金属材料与热处理(金属材料的力学性能)课件

金属材料与热处理(金属材料的力学性能)课件contents目录金属材料的力学性能概述金属材料的强度与塑性金属材料的硬度与韧性金属材料的高温力学性能金属材料的疲劳性能金属材料的腐蚀与防护金属材料的力学性能概述01金属材料是指由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的工程材料。根据组成特征，金属材料可分为纯金属、合金和金属间化合物三大类。纯金属是由一种金属元素组成的材料，如铜、铁、金、银等。合金是由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素组成的材料，如钢、铸铁、铝合金等。金属间化合物是由两种或两种以上的金属元素通过化学键结合形成的化合物，如钛铁、铬镍等。金属材料的定义与分类金属材料在受到外力作用时抵抗变形和断裂的能力。常见的强度指标包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。强度金属材料在受到外力作用时发生屈服现象并产生永久变形的能力。常见的塑性指标包括伸长率、断面收缩率等。塑性金属材料在受到外力作用时吸收能量、抵抗断裂的能力。常见的韧性指标包括冲击韧性、断裂韧性等。韧性金属材料抵抗表面变形和破坏的能力。常见的硬度指标包括布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。硬度金属材料的力学性能指标拉伸试验压缩试验弯曲试验冲击试验金属材料的力学性能测试方法01020304通过拉伸试验可以测定金属材料的抗拉强度、屈服强度、伸长率和断面收缩率等指标。通过压缩试验可以测定金属材料的抗压强度和压缩率等指标。通过弯曲试验可以测定金属材料的抗弯强度和弯曲挠度等指标。通过冲击试验可以测定金属材料的冲击韧性和断裂韧性等指标。金属材料的强度与塑性02金属材料在受到外力作用时，抵抗变形和断裂的能力。强度定义强度指标影响因素包括屈服强度、抗拉强度、抗压强度等，用于衡量金属在不同受力状态下的强度表现。金属材料的强度受多种因素影响，如合金元素、热处理工艺、材料微观结构等。030201金属材料的强度金属材料在受到外力作用时，发生不可逆的永久变形而不破裂的能力。塑性定义包括延伸率和断面收缩率等，用于衡量金属在受力状态下塑性变形的程度。塑性指标金属材料的塑性受温度、应变速率、晶粒尺寸等影响较大。影响因素金属材料的塑性强化机制金属材料的强化机制对其强度和塑性的关系有重要影响，如通过细晶强化、固溶强化、析出强化等手段提高材料强度。关系概述金属材料的强度和塑性之间存在一定的关系，通常塑性好的材料强度也较高，但它们之间不是简单的线性关系。加工硬化金属材料在塑性变形过程中会发生加工硬化，导致材料的强度增加而塑性降低，了解这一现象对于合理选用金属材料和制定加工工艺具有重要意义。金属材料的强度与塑性的关系金属材料的硬度与韧性03硬度是金属材料抵抗硬物压入其表面的能力。常用的硬度测试方法包括洛氏硬度、布氏硬度和维氏硬度等。硬度值越高，金属材料的耐磨性越好，但韧性可能降低。硬度是衡量金属材料耐磨性、切削加工性和热处理工艺性能的重要指标。硬度与金属材料的内部结构、化学成分和热处理工艺等因素有关。金属材料的硬度010204金属材料的韧性韧性是金属材料在受到外力作用时抵抗断裂和变形的能力。韧性好的金属材料在受到冲击或振动时不易断裂，能够吸收更多的能量。韧性的测试方法包括冲击试验和落锤试验等。金属材料的韧性与其内部晶粒大小、相组成和热处理工艺等因素有关。03硬度与韧性是相互矛盾的力学性能指标。硬度高的金属材料往往韧性较差，而韧性好的金属材料硬度可能较低。在选择金属材料时，需要根据具体的使用条件和要求综合考虑硬度和韧性的要求。金属材料的硬度与韧性的关系在金属材料的热处理工艺中，通过调整工艺参数可以获得不同的硬度和韧性组合，以满足不同的使用要求。在某些情况下，可以通过合金化或复合材料的制备来同时提高金属材料的硬度和韧性。金属材料的高温力学性能04金属材料在高温下抵抗变形和断裂的能力。高温强度定义温度、应变速率、金属的微观结构和合金元素。影响因素高温环境下，如航空航天、能源和化工等领域。应用场景通过拉伸、压缩和弯曲等实验测定高温强度。实验方法金属材料的高温强度金属材料在高温下发生塑性变形的能力。高温塑性定义温度、应变速率和金属的微观结构。影响因素高温下需要承受较大变形的场合，如涡轮叶片和压力容器等。应用场景通过拉伸实验测定高温塑性，观察延伸率和断面收缩率等指标。实验方法金属材料的高温塑性金属材料在高温下抵抗局部塑性变形的能力。高温硬度定义影响因素应用场景实验方法温度、加载时间和金属的微观结构。高温下需要保持耐磨性的场合，如热轧辊和燃气轮机叶片等。通过硬度试验测定高温硬度，如维氏硬度、洛氏硬度和布氏硬度等。金属材料的高温硬度金属材料的疲劳性能05

金属材料的疲劳现象金属材料在循环应力作用下，经过一段时间后突然断裂的现象称为疲劳断裂。疲劳断裂是金属材料中最常见的一种断裂形式，通常在较低的应力水平下发生。疲劳断裂的发生与循环应力的变化幅度、频率和材料本身的性质有关。疲劳强度是指金属材料在无限次循环应力作用下的最大应力值，也称为疲劳极限。疲劳强度是衡量金属材料疲劳性能的重要指标，反映了材料抵抗疲劳断裂的能力。不同金属材料的疲劳强度不同，同一种金属材料的疲劳强度也会因试样尺寸、表面状态、加载速率等因素而有所差异。金属材料的疲劳强度通过表面强化处理，如喷丸、碾压、渗碳淬火等，可以提高表面硬度和残余压应力，从而延缓疲劳裂纹的萌生和扩展。改善材料表面质量通过增加构件的刚度和稳定性，减小振动和变形，降低交变应力的幅值，从而提高其疲劳强度。强化构件整体结构通过合金化、热处理和细化晶粒等方法，改善材料的力学性能和抗腐蚀能力，提高其疲劳强度。优化材料成分和组织结构通过优化零件的几何形状和尺寸，减小应力集中系数，降低局部应力峰值，从而延缓疲劳裂纹的萌生。改善应力分布提高金属材料疲劳强度的方法金属材料的腐蚀与防护06腐蚀现象会导致材料性能下降，缩短使用寿命，甚至引发安全事故。金属材料的腐蚀是一个普遍存在的现象，涉及众多领域，如航空、化工、交通等。金属材料在环境的作用下发生的破坏和变质现象。金属材料的腐蚀现象化学腐蚀金属与非电解质直接反应引起的腐蚀。例如，金属在干燥的氧气中发生的氧化。腐蚀机理金属原子失去电子成为正离子，与介质中的负离子结合形成腐蚀产物。生物腐蚀由微生物、细菌等生物引起的腐蚀。例如，管道和储罐中的细菌腐蚀。电化学腐蚀金属与电解质溶液接触，通过电子转移发生的腐蚀。例如，钢铁在潮湿的空气中发生的腐蚀。金属材料的腐蚀类型与机理在金属表面涂覆防腐蚀涂层，如油漆、塑料等，隔离金属与环境。涂