第二章金属材料的性能(金材)

第二章金属材料的性能第二章金属材料的性能材料的性能是零件设计中选材的依据，也是技术工人在加工过程中合理选择加工方法，正确刃磨刀具参数、合理选择切削用量的重要保证。金属材料的损坏与塑性变形金属的工艺性能金属的力学性能与变形相关的几个概念金属的变形金属材料的冷塑性变形与加工硬化强度塑性硬度疲劳强度冲击韧性铸造性能焊接性能锻压性能切削加工性能及热处理性能变形断裂磨损2-1金属材料的损坏与塑性变形因摩擦而使零件尺寸、表面形状和表面质量发生变化的现象零件在外力作用发生开裂或折断零件在外力作用下形状和尺寸所发生的变化弹性变形塑性变形外力消除后能够恢复的变形外力消除后无法恢复的永久性变形

加工除了使产品成形，还可改善组织和性能1、载荷一、与变形相关的几个概念大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷大小不变或变化过程缓慢的载荷短时间内较高速度作用于零件上的载荷2、内力工件或材料在受到外部载荷作用时，为使其不变形，在材料内部产生的一种与外力相对抗的力。内力的大小与外力相等，并作用于材料内部。3、应力单位横截面面积上的内力二、金属的变形弹性变形组织和性能不发生变化塑性变形金属的组织和性能发生变化弹性变形弹---塑性变形断裂晶粒大小的影响晶粒位向的影响晶界的作用三、金属材料的冷塑性变形与加工硬化加工硬化：冷塑性变形使金属其强度、硬度提高，塑性、韧性下降金属在外力作用下的变形一、强度强度的大小用应力表示根据载荷的作用方式不同，强度可分为抗拉强度是通过拉伸实验测定的力学性能指标金属材料必须具有一种承受机械载荷而不超过许可变形或不破坏的能力。定义：2-2金属的力学性能塑性硬度冲击韧性疲劳强度金属在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力抗剪强度抗压强度抗弯强度抗拉强度抗扭强度强度1、拉伸试样2、力----伸长曲线弹性变形阶段屈服阶段强化阶段缩颈阶段3、强度指标（1）屈服强度（2）抗拉强度Rm=Fm/S0Rel=Fel/SO生产中常用下屈服强度上屈服强度ReH下屈服强度Rel定义：当金属材料呈现屈服现象时，在试验期间发生塑性变形而力不增加的应力点。对无明显屈服现象的材料，规定产生0.2%残余伸长时的应力为条件屈服强度。定义：材料在断裂前所能承受的最大力的应力工作应力不许超过抗拉强度二、塑性1、断后伸长率2、断面收缩率断后伸长率和断面收缩率越高，塑性越好定义：试样拉断后，标距的伸长量与原始标距之比的百分率试样拉断后，缩颈处面积变化量与原始横截面积比值的百分率A=Lu-LO/LO*100%Z=S0-SU/SO*100%材料受力后在断裂之前产生塑性变形的能力三、硬度定义：材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度布氏硬度实验法洛氏硬度实验法维氏硬度实验法硬度实验方法有1、布氏硬度定义：使用一定直径的硬质合金球体，以规定实验力压入试样表面，并保持规定时间后卸除实验力，然后用测量表面压痕直径来计算硬度。布氏硬度有单位，MPa用符号HBW表示用刻度放大镜量出压痕直径，再查压痕与硬度对照表查出相应的布氏硬度值布氏硬度值一般不需要计算★布氏硬度的表示方法硬度值+硬度符号+压头直径+实验力+实验保持时间（10~15S可以不标）应用范围及优缺点用途：用于测定铸铁、有色金属及退火、正火、调制处理后的各种软钢。优点：能准确反映材料的平均性能。缺点：操作时间长，不适于测高硬度材料，压痕较大。只适宜对毛坯和半成品测试，不适宜对成品及薄壁零件测试。2、洛氏硬度实际测量时，洛氏硬度值可直接从硬度计表盘上读取HR后面的字母表示不同的洛氏硬度标尺洛氏硬度的表示方法数字+HR（ABC）应用范围最广的硬度实验方法直接测量压痕深度的来确定硬度值洛氏硬度无单位★常用洛氏硬度标尺及其适用范围采用不同的压头和不同的实验力时，可组成不同的洛氏硬度标尺，常用的洛氏硬度标尺ABC三种。C标尺应用最广。可以测量成品及较薄工件可直接读出硬度值，测试硬度值范围较大，可测从很软到很硬的金属材料。压痕较小，当材料组织不均匀时，测量值的代表性差。四、冲击韧性定义：金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。冲击韧性用一次摆锤冲击弯曲试验测定许多机械零件在工作中往往要受到冲击载荷的作用，如活塞销、锻锤杆、冲模等。冲击韧度值：Ak=Ak/S02-3金属的工艺性能焊接性能一、铸造性能铸造性能取决于金属的流动性、收缩性、偏析倾向1、流动性影响流动性的因素主要是化学成分和浇注的工艺2、收缩性定义：铸造合金由液态凝固和冷却至室温的过程中，体积和尺寸减小的现象。灰铸铁收缩性小，铸钢收缩性大定义：铸造成形过程中获得外形准确、内部健全铸件的能力定义：熔融金属的流动能力。3、偏析倾向定义：金属凝固后，内部化学成分和组织不均匀的现象。二、锻压性能定义：用锻压成形的方法获得优良锻件的难易程度。化学成分会影响金属的锻压性能纯金属锻压性能优于一般合金塑性越好，变形抗力越小，金属的锻压性能越好用塑性和变形抗力衡量三、焊接性能定义：金属材料对焊接加工的适应性。即在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。低碳钢有良好的焊接性能。高碳钢和铸铁的焊接性能较差。★★四、切削加工性能及热处理性能一般用工件切削时的切削速度，切削抗力的大小、断削能力刀具的耐用度加工后的表面粗糙度表示1、切削加工性能影响切削加工的因素切削金属材料的难易程度形变强化组织状态化学成分硬度韧性导热性2、热处理性能热处理是改善钢切削加工性能重要途径，改善材料力学性能的重