金屬工藝學2課件

1、維氏硬度計維氏硬度試驗原理維氏硬度壓痕 小負荷維氏硬度計顯微維氏硬度計136四棱錐形，載荷小，壓痕淺四棱錐形，載荷小，壓痕淺 維氏硬度試驗是由英國的史密斯（維氏硬度試驗是由英國的史密斯（R.L.Smith）和）和桑德蘭德（桑德蘭德（G.E.Sandland）于）于1925年提出來的。年提出來的。 優(yōu)點：優(yōu)點：所測定的硬度值比布氏、洛氏硬度精確，壓所測定的硬度值比布氏、洛氏硬度精確，壓入深度淺，適于測定經(jīng)表面處理零件的表面層的硬入深度淺，適于測定經(jīng)表面處理零件的表面層的硬度，改變負荷可測定從極軟到極硬的各種材料的硬度，改變負荷可測定從極軟到極硬的各種材料的硬度；度； 缺點：缺點：測定過程比較麻煩

2、測定過程比較麻煩。4、布氏硬度與洛氏硬度的特點比較 概念：材料斷裂前吸收的變形能量的能力稱為韌性。 它是材料抵抗沖擊荷載而不破壞的能力，或說材料斷裂前吸收能量的能力。是材料強度和塑性的綜合指標。v2F1v1衡量指標是沖擊強度），值用ak表示，由試驗而得。（1） 沖擊韌度用于評價材料的抗沖擊能力或判斷材料的脆性和韌性程度。（2） 沖擊韌度是試樣在沖擊破壞過程中所吸收的能量與原始橫截面積之比。（3） 沖擊韌度根據(jù)試驗設備不同可分為簡支梁沖擊韌度、懸臂梁沖擊韌度（4）沖擊韌度的測量標準主要有ISO國際標準（GB參照ISO）及美國材料ATSM標準 。GB: 是試件在一次沖擊實驗時，單位橫截面積（m2）

3、上所消耗的沖擊功（J），其單位為MJ/m2。ATSM:單位寬度所消耗的功，單位為J/m。 ak = AK/A （Jcm-2） GB）材料的材料的a k 值愈大，韌性就愈好；材料的值愈大，韌性就愈好；材料的a k 值愈小，值愈小，材料的脆性愈大。材料的脆性愈大。通常把通常把a k 值小的材料稱為脆性材料。值小的材料稱為脆性材料。溫度的影響：溫度的影響： 研究表明，材料的研究表明，材料的a a k k 值隨溫度的降低而降低。當溫度降至值隨溫度的降低而降低。當溫度降至某一數(shù)值或范圍時，某一數(shù)值或范圍時，a a k k 值會急劇下降，材料則由韌性狀態(tài)轉值會急劇下降，材料則由韌性狀態(tài)轉變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，這種

4、轉變稱為冷脆轉變，相應溫度稱為冷脆轉變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，這種轉變稱為冷脆轉變，相應溫度稱為冷脆轉變溫度。材料的冷脆轉變溫度越低，說明其低溫沖擊性能越好，變溫度。材料的冷脆轉變溫度越低，說明其低溫沖擊性能越好，允許使用的溫度范圍越大。因此對于寒冷地區(qū)的橋梁、車輛等允許使用的溫度范圍越大。因此對于寒冷地區(qū)的橋梁、車輛等機件用材料，必須作低溫（一般為機件用材料，必須作低溫（一般為4040）沖擊彎曲試驗，以）沖擊彎曲試驗，以防止低溫脆性斷裂。防止低溫脆性斷裂。建造中的Titanic 號沉沒與船體材料的質量直接有關Titanic 號鋼板（左圖）和近代船用鋼號鋼板（左圖）和近代船用鋼板（右圖）的沖擊試驗結果板（

5、右圖）的沖擊試驗結果Titanic近代船用鋼板齒輪根部火車輪軸（應力壽命曲線）斷裂區(qū)斷裂區(qū)不斷裂區(qū)不斷裂區(qū)實驗： 把相同的試件從高到低加上一定載荷使其承受交變應力，直至其破壞為止，并記下每個試件在破壞前的應力循環(huán)次數(shù)N。 ONN0NN有限壽命區(qū)N無限壽命區(qū)疲勞輝紋（掃描電鏡照片）五、材料的高溫性能五、材料的高溫性能 金屬材料隨溫度的升高，彈性模量E、強度（s、 b）、硬度等值降低，而塑性增加 的現(xiàn)象稱高溫蠕變高溫蠕變。 在熱環(huán)境中受載工作的零件須考慮材料的高溫性能。在熱環(huán)境中受載工作的零件須考慮材料的高溫性能。 小資料： 2001.9.11。紐約世界貿(mào)易中心大樓曾是世界第一高樓，它高411米，

6、為鋼結構，單個塔樓的重量約5萬噸； 撞擊大樓的波音757飛機起飛重量104噸，波音767飛機起飛重量156噸，它們的飛行速度大約是每小時1000公里。沒了！沒了！沒了！沒了！小資料：第一波飛機撞擊世貿(mào)大樓的北部塔樓接近頂部的位置。大火燃燒了1小時43分鐘后世貿(mào)大樓北部塔樓才倒塌。第二波飛機撞擊世貿(mào)大樓的南部塔樓。撞擊位置較低，上層壓力很大，大火燃燒了1小時零2分鐘后，后被撞擊的南部塔樓反而率先倒塌。 總結 第二章第二章 鐵碳合金鐵碳合金o什么是鐵碳合金？什么是鐵碳合金？ 以鐵、碳為主要成分的合金。其中鐵的含量大于以鐵、碳為主要成分的合金。其中鐵的含量大于 95%。o學習內容學習內容 1.純鐵的

7、晶體結構及其同素異晶轉變純鐵的晶體結構及其同素異晶轉變 2.鐵碳合金的基本組織鐵碳合金的基本組織 3.鐵碳合金狀態(tài)圖鐵碳合金狀態(tài)圖 4.工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼第一節(jié)第一節(jié) 純鐵的晶體結構及其同素異晶轉變純鐵的晶體結構及其同素異晶轉變【重點內容】【重點內容】1.金屬的結晶、結晶過程、晶核的形成，長大規(guī)律金屬的結晶、結晶過程、晶核的形成，長大規(guī)律及其影響因素。及其影響因素。2.過冷現(xiàn)象、過冷度、冷卻速度與過冷度的關系及過冷現(xiàn)象、過冷度、冷卻速度與過冷度的關系及細化晶粒的辦法。細化晶粒的辦法。 3.純鐵的晶體結構。純鐵的晶體結構。4.純鐵同素異晶（構）轉變。純鐵同素異晶（構）轉變。 一、金屬的結晶一、金屬

8、的結晶p什么是金屬的結晶？什么是金屬的結晶？ 液態(tài)金屬冷卻凝固轉變?yōu)楣虘B(tài)液態(tài)金屬冷卻凝固轉變?yōu)楣虘B(tài)晶體晶體的過程，稱結晶。的過程，稱結晶。結晶結晶： 液體液體 - - 晶體晶體凝固：凝固： 液體液體 - - 固體（晶體固體（晶體 或或 非晶體）非晶體）非晶體非晶體：蜂蠟、玻璃等蜂蠟、玻璃等液體液體凝固凝固= =結晶結晶凝固凝固晶體：晶體：金屬、金屬、NaClNaCl、冰、冰 等等原子（離子、分子）原子（離子、分子）在三維空間呈周期在三維空間呈周期性規(guī)則排列性規(guī)則排列無規(guī)則堆積無規(guī)則堆積原子間距大、排列混亂冷卻曲線與過冷度冷卻曲線與過冷度o 結晶的過程可用結晶的過程可用“溫度溫度時間的曲時間的曲線線”（冷卻曲線）來表示。（冷卻曲線）來表示。o 過冷現(xiàn)象：實際結晶溫度總是低于過冷現(xiàn)象：實際結晶溫度總是低于其理論結晶溫度的現(xiàn)象。其理論結晶溫度的現(xiàn)象。o 過冷度：過冷度：理論結晶溫度理論結晶溫度(To) 與其與其實際結晶溫度實際結晶溫度Tn之差之差 T=To-Tno注：過冷是結晶的必要條件，結晶過程總是在注