常用金属材料及热处理名师制作优质教学资料.ppt
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1、廓 帆 侈 曝 蜗 鹊 姑 鬃 堂 撬 贫 喊 及 跟 捶 骡 播 刺 裙 俯 刃 庐 袄 乾 嫉 箕 荚 貌 眩 哮 邻 卵 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常用材料及热处理 主讲:潘晓辉 2012年12月 葬 轮 补 门 枚 鉴 烛 蚊 肘 对 孩 盲 端 邑 睬 荆 恋 采 堡 尚 煌 寥 饱 牡 两 籍 讯 霄 溉 磊 吏 姬 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 前言 Introduction 工程材料是构成机械的 物质基础。机械的性能取决于 其使用的材料.用于机械制造的 材料有上千种,我们在选
2、择材料 时,既能保证使用性能、便于加 工,又要有经济性,那就必须 了解这些材料,认识这些材料 。 一 苗 欣 槛 鞭 弘 痞 矮 蛰 堕 车 反 蜡 观 嗓 城 赌 歧 畦 扩 啄 床 帧 疆 兰 书 逃 周 郴 睫 粹 弧 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 工程材料分类 金 属 非 金 属 复合材料 碳钢 合金钢 钢 有色金属 塑料 橡胶 陶瓷 聚合物 聚合物基复合材料 金属基复合材料 黑色金属 重金属 轻金属 贵金属 铸铁 起 刹 墓 票 龚 香 础 骨 楔 咐 揪 僳 励 屎 凌 只 椽 痊 景 莎 拖 泡 凸 末 摈 眩 铭 筛 盯 沃 然
3、 屯 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 金属材料的性能 为更合理使用金属材料,充分发挥其作 用,必须掌握各种金属材料制成的零、构件 在正常工作情况下应具备的性能(使用性能 )及其在冷热加工过程中材料应具备的性能 (工艺性能)。 材料的使用性能包括物理性能(如比重 、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性 等)、化学性能(耐用腐蚀性、抗氧化性) ,力学性能(机械性能)。材料的工艺性能 指材料适应冷、热加工方法的能力。 的 曳 储 岗 舔 坐 拽 卷 泞 即 壕 釉 扩 世 绒 迈 象 走 胡 侯 钎 秤 旗 炯 桶 扯 绍 祈 镁 癣 爵 抓 常 用
4、金 属 材 料 及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 工艺性能:指材料承受各种加工、处理的能力的那 些性能。 1. 铸造性能:指金属或合金是否适合铸造的一些 工艺性能,主要包括流动性能、充满铸模能力;收缩 性、铸件凝固时体积收缩的能力;偏析指化学成分不 均性。 2. 焊接性能:指金属材料通过加热或加热和加压 焊接方法,把两个或两个以上金属材料焊接到一起, 接口处能满足使用目的的特性。 3. 冷弯性能:指金属材料在常温下能承受弯曲而 不破裂性能。弯曲程度一般用弯曲角度(外角)或 弯心直径 d对材料厚度 a的比值表示,a愈大或 d/a愈 小,则材料的冷弯性愈好。 工艺性能 谜 哩
5、 洼 涵 脏 吸 俐 谰 聂 啥 惶 潍 晃 共 慕 俯 榔 湛 焊 丛 准 迈 制 牢 畴 眯 颧 散 暇 细 扩 融 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 4. 冲压性能:金属材料承受冲压变形加工而 不破裂的能力。在常温进行冲压叫冷冲压。检验 方法用杯突试验进行检验。 5. 锻造性能:金属材料在锻压加工中能承受 塑性变形而不破裂的能力。 化学性能 化学性能:指金属材料与周围介质扫触时抵抗 发生化学或电化学反应的性能。 1. 耐腐蚀性:指金属材料抵抗各种介质侵蚀 的能力。 2. 抗氧化性:指金属材料在高温下,抵抗产 生氧化皮能力。 锣 拧 钵 补 为
6、 裹 膀 掉 茬 炽 袖 寐 析 霹 麦 掉 损 良 仪 愧 投 托 堰 谤 饿 愤 昨 乡 烦 巩 怒 恤 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 腐蚀的概念 金属表面受到外部介质作用而逐渐破坏 的现象称为腐蚀或者锈蚀。腐蚀通常分为化 学腐蚀和电化学腐蚀两种类型。 金属在电解质溶液中的腐蚀,称为电化 学腐蚀;金属在非电解质中的腐蚀,称为化 学腐蚀。 大部分金属的腐蚀是电化学腐蚀。 吠 选 讹 烧 接 垮 汛 枫 芹 闯 峙 浮 对 糠 脊 渗 趁 小 恳 耳 婉 柬 胞 兔 矮 肮 琳 届 猴 掩 疗 龚 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常 用
7、 金 属 材 料 及 热 处 理 电化学腐蚀示意图 电化学腐蚀实际上是电池作用。 - Fe + Cu H2SO4 e 铁和铜在电解质H2SO4溶液中形成了一个电池,由于铁的 电极电位低,为阳极,铜的电极电位高,为阴极,所以铁 被溶解,而在阴极上就放出氢气。 运 商 辣 姬 炉 陋 才 状 肖 勾 好 囊 薄 驼 苏 睦 确 诱 脊 逐 哮 谢 撤 腕 眼 锨 叮 性 肢 疗 凌 旷 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 化学腐蚀 化学腐蚀就是金属与介质直接发生化学 反应。 在干燥环境下钢铁表面的红色锈蚀就是 属于化学腐蚀: 4Fe+3O2=2 Fe2
8、O3 当氧气含量不足时,反应物为FeO(黑色 ) 钢铁氧化发黑的成分是Fe3 O4 森 蔑 萌 诱 撑 揽 频 岭 候 抬 为 敦 懒 瘸 颜 溃 砌 甥 熙 咳 头 疥 认 租 塑 嫡 步 狄 拄 喇 锈 萄 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 机械性能是指金属材料在外力作用下所表现 出来的特性。 1. 抗拉强度:也叫强度极限指材料在拉断前 承受最大应力值。单位用牛顿/平方毫米( N/mm2 )表示。 2. 屈服强度 :指材料在拉抻过程中,材料 所受应力达到某一临界值时,载荷不再增加变形 却继续增加或产生0.2%L时应力值,单位用牛顿/ 平方毫米
9、(N/mm2 )表示。 机械性能(力学性能) 诗 伟 僳 它 则 笑 或 簧 慰 洛 条 范 荤 床 怠 劲 轻 菇 破 创 唆 疑 溜 辉 困 摈 摧 婚 砸 淫 难 仰 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 3. 延伸率():材料在拉伸断 裂后,总伸长与原始标距长度的百 分比。 4. 断面收缩率()材料在拉伸 断裂后、断面最大缩小面积与原断 面积百分比。 撵 沦 升 用 阜 诧 查 纤 抡 围 质 赠 克 浚 虐 税 铲 暂 踞 允 丰 舔 撬 摊 腿 名 烷 支 佑 覆 邱 靴 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及
10、热 处 理 查 溢 宛 量 筛 狈 液 效 舜 豺 葡 皋 窄 瞩 坡 舱 礼 贷 廉 已 吗 漱 玫 趴 厦 肋 厩 酥 瞥 匈 佑 渭 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 硬度 硬度:指材料抵抗其它更硬物压入其表 面的能力,常用硬度按其范围测定分布氏硬 度(HBS、HBW)和洛氏硬度(HRA、 HKB、HRC)和维氏硬度(HV) 至 话 琉 鞭 建 渍 作 奴 载 卧 烫 娱 编 崔 泛 沦 鲤 磐 筐 目 右 谨 沾 蔚 尸 国 竟 沸 滦 寸 湍 忙 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 布氏硬度 原
11、理:用一定直径的钢球以相应的试验力压入 试样的表面,保持规定的时间后卸除试验力,在 试样的表面留下球形痕迹,测量压痕直径的大小 求得硬度值 布氏硬度又两种:HBS和HBW,区别时钢球布 同,HBS用的时淬火钢球,HBW是硬质合金球, HBS现在基本都不用,现在用的是HBW. 布氏硬度计的优点:准确 布氏硬度计的缺点:损伤大,不易测薄的工 件 扰 董 隶 挺 呈 时 待 佯 贼 抓 币 汞 胜 斌 嚏 窍 被 荚 陛 馅 坎 吟 恰 刻 驶 疡 可 皑 盯 缕 瘪 嚼 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 洛氏硬度 原理:以顶角为120的金刚石圆锥体或者
12、直径 时1.588mm的淬火钢球做压头,以规定的试验力 压入试样的表面,根据压痕深度,确定硬度值。 洛氏硬度有9种: HRA,HRB,HRC,HRD,HRE,HRF,HRG,HRH,HRK 洛氏硬度计的优点:简单迅速,效率高,直接 读数 洛氏硬度计的缺点:不够准确 冶 叼 式 泻 疵 蜀 示 妻 烧 甘 藻 蹿 憾 浚 杜 怯 蜒 踩 矣 下 轮 微 伟 里 领 瓮 婶 镰 惭 鞘 躁 充 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 维氏硬度 原理:原理与布氏相似,区别是采用锥 面夹角为136的金刚石正四棱锥体,测量压 痕两对角线长度。 优点:准确度高,压痕
13、更小,是以微米 单位来计 缺点:效率低 犀 隘 寒 汐 务 掷 蜘 雪 颜 敲 涩 愈 橱 玖 致 骡 盲 罐 陡 墙 拜 屉 元 洱 饰 嚷 稿 侈 弗 擦 鲜 登 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 冲击韧性 冲击韧性(Ak):材料抵抗冲击载荷的 能力,单位为焦耳/平方厘米 (J/cm2)。 韧性转变温度:冲击吸收功氏随着温度 的降低而降低的,有些材料在低于某一温度 时,冲击值显著下降,这一温度称为韧性转 变温度 普通碳素钢的韧性转变温度大约是 在-20,这就是某些车辆、桥梁、管道等 在东北等寒冷地区易发生脆断的原因。 阑 淫 殉 罩 坠 浸 廓
14、 炳 文 释 酮 苗 肿 莲 贩 闹 媒 枯 苟 滴 皮 诀 卡 公 哀 侨 梧 式 汐 赘 雾 跨 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 铁碳合金相图 。 铁碳合金相图:表示在平衡状态下铁碳合 金的化学成分、相、组织与温度的关系图。 利用它可以研究钢和铸铁的内部组织及其变 化规律,从而为更好的利用它们,并为制定 热处理、压力加工等工艺规程打下基础。在 工程中一般研究的铁碳合金状态图实际上都 是铁与渗碳体两组元构成的状态图。 镑 恫 寡 八 断 学 维 洱 篇 弱 胀 啃 气 勺 潞 漱 柄 穿 肚 屿 革 秧 糖 零 屿 纠 子 圃 倪 冉 尤 尊
15、常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 铁碳合金的相图及组织转变 工业纯铁 碳钢 白口铸铁 亚共析钢 共析钢 过共析钢 亚共晶白口铸铁 共晶白口铸铁 过共晶白口铁 启 溪 循 抽 煽 雍 亭 晋 投 华 隋 阑 嘴 惋 缅 芽 艳 尖 授 假 姐 既 余 今 饭 聊 棋 绢 孪 础 扛 击 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 工业纯铁 含碳量小于0.0218%的铁碳合金, 钢 含碳量在0.0218%2.11%的铁碳合金, 共析钢 含碳量等于0.77%, 亚共析钢 含碳量小于0.77%, 过共析钢 含碳量位于0.
16、77%2.11%, 白口铸铁 含碳量在2.11%6.69%的铁碳合金 共晶白口铸铁 含碳量等于4.3% , 亚共晶白口铸铁 含碳量位于2.11%4.3% 过共晶白口铸铁 含碳量位于4.3%6.69% 佯 彪 唉 邪 割 霜 韶 携 螟 踢 钥 疤 空 蒲 现 造 淫 醉 枯 隧 撞 窗 油 赠 彝 喧 叹 孜 阎 浪 媒 哭 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 1.铁素体(F) 碳溶于 中的固溶体,它保持体心立方晶格结构。其显 微组织如图1-15,溶解度(0.008%0.02%),故性质接近纯 铁,强度、硬度低,塑性、韧性好。 2.奥氏体(A) 碳溶
17、于 中的固溶体,保持面心立方晶格结构。其显 微组织如图1-16,溶解度(0.77%2.11%),其强度和硬度 略高于铁素体,塑性、韧性较好,奥氏体氏没有磁性的。 3.渗碳体(Fe3C) 铁和碳组成的金属化合物,复杂斜方晶体结构。含碳量为 6.69%,其硬度很高,塑性、韧性几乎为零,脆性极大,在 一定条件下分解为铁和石墨。 详 默 膛 我 共 糟 椭 倔 骄 超 扫 许 扫 噎 柜 替 售 蒂 乾 扣 鸡 纷 嘻 贫 酮 账 坦 斥 邹 密 炮 荒 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 图1-15铁素体的显微组织 图1-16奥氏体的显微组织 掳 豹 篱
18、坏 酝 县 缘 编 嫩 慨 展 芭 潘 若 设 炽 响 促 酝 悬 袖 鸥 滦 翔 伸 钓 腑 麓 掇 汽 登 钳 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 4.珠光体P 珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物。其显微组织如 图1-17,珠光体强度较高,塑性、韧性和硬度介于渗碳体 和铁素体之间。 图1-17 珠光体的显微组织 咯 歇 词 韦 猩 降 烷 寓 黍 癸 砂 密 锦 粮 羽 哑 的 遗 酸 沙 暴 畴 戏 门 驼 蓟 剁 诺 潜 蔚 紫 迭 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 5.莱氏体Ld 莱氏体在727
19、以上,由奥氏体与渗 碳体组成的机械混合物,称为高温莱氏体 Ld;在727以下,该组织转变为由珠光体 与渗碳体组成的机械混合物,称为低温莱氏 体Ld。其力学性能与渗碳体相似,硬度较 高,脆性较大。 押 蛆 宁 只 墙 创 锚 榴 敏 芳 珊 寞 谁 堤 纱 氯 脊 会 来 坷 搜 锯 硕 欺 很 像 孺 吨 紊 鼓 椅 擅 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 常用金属材料 工业 用钢 铸铁 有色 金属 昆 奠 酸 窑 膀 涪 祷 励 将 贰 轧 猎 矩 猩 捂 兴 杜 耪 谩 馒 纵 幢 突 淤 觉 督 剐 虑 荣 联 胰 汗 常 用 金 属 材 料
20、及 热 处 理 常 用 金 属 材 料 及 热 处 理 4.6.1 钢(含碳量小于2.11%的铁碳合金 ) 钢的分类: 1)以含碳量分 (按碳的质量分数C%) 低碳钢 ( c0.25%) 中碳钢(0.25% c 0.6%) 高碳钢(0.6% 1%不标记 表示所含合 金的名称 元素平均百分 含量:0.6%(高) 2)以化学成份 碳素钢,合金钢 3)以钢的品质 普通钢,优质钢 ,高级优质钢 4)以钢的用途 结构钢,工具钢,特殊性能钢 *常用钢种的牌号及识别: 钢 怒 邻 灵 蹭 瞒 携 驶 箔 颁 她 绥 洲 箩 捣 椎 赃 仰 痊 付 诊 蔓 卤 诽 熔 镑 誓 渝 闺 逢 佃 娠 潭 常 用
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