金屬材料的性能 重點(diǎn)概括

1、1、 金屬材料的性能包括：使用性能和工藝性能。2、 使用性能：是指金屬材料在使用條件下所表現(xiàn)出來(lái)的性能，包括物理性能（如密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性、磁性等）?；瘜W(xué)性能（如抗腐蝕性、抗氧化性等）。力學(xué)性能（如強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性及疲勞強(qiáng)度等）。工藝性能。力學(xué)性能的概念：力學(xué)性能是指金屬在外力作用下所表現(xiàn)出來(lái)的性能。3、 力學(xué)性能包括：強(qiáng)度、硬度、塑性、沖擊韌性a) 金屬在靜載荷作用下，抵抗塑性變形或斷裂的能力稱為強(qiáng)度。強(qiáng)度的大小用應(yīng)力來(lái)表示。b) 根據(jù)載荷作用方式不同，強(qiáng)度可分為：抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和抗扭強(qiáng)度等。一般情況下多以抗拉強(qiáng)度作為判別金屬?gòu)?qiáng)度高低的指標(biāo)

2、。4、 金屬材料受到載荷作用而產(chǎn)生的幾何形式和尺寸的變化稱為變形。變形分為：彈性變形和塑性變形兩種5、 不能隨載荷的去除而消失的變形稱為塑形變形。在載荷不增加或略有減小的情況下，試樣還繼續(xù)伸長(zhǎng)的現(xiàn)象叫做屈服。屈服后，材料開始出現(xiàn)明顯的塑性變形。Fs稱為屈服載荷6、 sb：強(qiáng)化階段：7、 隨塑性變形增大，試樣變形抗力也逐漸增加，這種現(xiàn)象稱為形變強(qiáng)化（或稱加工硬化）。Fb：試樣拉伸的最大載荷。8、 在拉伸試驗(yàn)過程中，載荷不增加（保持恒定），試樣仍能繼續(xù)伸長(zhǎng)時(shí)的應(yīng)力稱為屈服點(diǎn)。 用符號(hào)s表示 ，計(jì)算公式：s=Fs/So對(duì)于無(wú)明顯屈服現(xiàn)象的金屬材料可用規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力表示，計(jì)算公式：0.2=F0.2/

3、So9、 （2）抗拉強(qiáng)度材料在拉斷前所能承受的最大應(yīng)力稱為抗拉強(qiáng)度，用符號(hào)b表示。計(jì)算公式為：b=Fb/So10、 斷裂前金屬材料產(chǎn)生永久變形的能力稱為塑性。塑性由拉伸試驗(yàn)測(cè)得的。常用伸長(zhǎng)率和斷面收率表示。11、 伸長(zhǎng)率：試樣拉斷后，標(biāo)距的伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距的百分比稱為伸長(zhǎng)率。用表示：計(jì)算公式：=(l1-l0)/l0 ×100%斷面收縮率：試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比稱為斷面收縮率。用表示12、 材料抵抗局部變形特別是塑性變形壓痕或劃痕的能力稱為硬度。布氏硬度的表示方法：符號(hào)HBS之前的數(shù)字為硬度值符號(hào)后面按以下順序用數(shù)字表示條件：1）球體直徑；2）試驗(yàn)力；3

4、）試驗(yàn)力保持的時(shí)間（1015不標(biāo)注）。530HBW5/750：表示用直徑5mm的硬質(zhì)合金球，在7355N的試驗(yàn)力作用下，保持105s時(shí)測(cè)得的布氏硬度值為530。應(yīng)用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)：測(cè)定灰鑄鐵、有色金屬各種軟鋼等硬度不是很高的材料。優(yōu)點(diǎn)：能準(zhǔn)確反映出金屬材料的平均性能。缺點(diǎn)：操作時(shí)間長(zhǎng)，壓痕測(cè)量較費(fèi)時(shí)1、 洛氏硬度（1）測(cè)試原理：采用金剛石圓錐體或淬火鋼球壓頭，壓入金屬表面后，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后即除主試驗(yàn)力，以測(cè)量的壓痕深度來(lái)計(jì)算洛氏硬度值。表示符號(hào)：HR13、金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力稱為沖擊韌性。常用一次擺錘沖擊彎曲，試驗(yàn)來(lái)測(cè)定金屬材料的沖擊韌性。13、 在交變應(yīng)力作用下，零件所承受

5、的應(yīng)力低于材料的屈服點(diǎn)，但經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的工作后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的現(xiàn)象稱為金屬的疲勞。14、 、疲勞斷裂時(shí)無(wú)明顯的宏觀朔性變形，斷裂前沒有預(yù)兆，而是突然破壞； 、引起疲勞斷裂的應(yīng)力很低，常常低于材料的屈服點(diǎn)； 、疲勞破壞的宏觀斷口由兩部分組成。、疲勞斷裂時(shí)無(wú)明顯的宏觀朔性變形，斷裂前沒有預(yù)兆，而是突然破壞；、引起疲勞斷裂的應(yīng)力很低，常常低于材料的屈服點(diǎn)；、疲勞破壞的宏觀斷口由兩部分組成。第一節(jié) 金屬的工藝性能一、鑄造性能：金屬（材料）及合金在鑄造工藝中獲得優(yōu)良鑄件的能力稱為鑄造性能。1、流動(dòng)性：熔融金屬的流動(dòng)能力稱為流動(dòng)性。主要受金屬化學(xué)成份和澆注溫度等的影響。2、收縮性：鑄件在凝固和

6、冷卻過程中，其體積和尺寸減小的現(xiàn)象稱為收縮性。3、偏析傾向：金屬凝固后，內(nèi)部化學(xué)成分和組織的不均勻現(xiàn)象稱為偏析二、鍛造性能：用鍛壓成形方法獲得優(yōu)良鍛件的難易程度稱為鍛造性能。鑄鐵不能鍛壓三、焊接性能：焊接性能是指金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性。四、切削加性能：切削加工（性能）金屬材料的難易程度稱為切削加工性能。第一章 金屬的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶2、 一、晶體與非晶體3、 非晶體：在物質(zhì)內(nèi)部，凡原子呈無(wú)序堆積狀況的，稱為非晶體。4、 如：普通玻璃、松香、樹脂等。5、 晶體：凡原子呈有序、有規(guī)則排列的物質(zhì)，金屬的固態(tài)、金剛石、明礬晶體6、 性能：晶體有固定的熔、沸點(diǎn)，呈各向異性，非晶體沒有固定熔點(diǎn)，而且表現(xiàn)為各

7、向同性。第一章 晶格和晶胞：表示原子在晶體中排列規(guī)律的空間格架叫做晶格。能完整地反映晶格特征的最小幾何單元，稱為晶胞。1、 晶面和晶向：在晶體中由一系列原子組成的平面，秋為晶面。通過兩個(gè)或兩個(gè)以上原子中心的直線，可代表晶格空間排列的一定方向，稱為晶向。7、三、金屬晶格的類型：1、 體心立方晶格：它的晶胞是一個(gè)立方體，原子位于立方體的八個(gè)頂角上和立方體的中心。如：鉻（Cr）、釩（V）、鎢（W）、鉬（Mo）及-Fe2、 面心立方晶格：它的晶胞也是一個(gè)立方體，原子位于立方體的八個(gè)頂角上和立方體六個(gè)面的中心。 如：鋁（Al）、銅（Cu）、鉛（Pb）、鎳（Ni）及-Fe3、 密排六方晶格：它的晶胞是一個(gè)

8、正六棱柱體，原子排列在柱體的每個(gè)頂角上和上、下底面的中心，另外三個(gè)原子排列在柱體內(nèi)。屬于這種晶格類型的金屬有鎂（Mg）、鈹（Be）、鎘（Cd）、及鋅（Zn）等。2、 金屬由原子不規(guī)則排列的液體轉(zhuǎn)變?yōu)樵右?guī)則排列的固體的過程稱為結(jié)晶。3、 一、純金屬的冷卻曲線及過冷度。用熱分析法進(jìn)行研究TTToToT14、tt 純金屬的冷卻曲線(理論) 純金屬的冷卻曲線(實(shí)際)實(shí)際結(jié)晶溫度（下）低于理論結(jié)晶溫度（To）這一現(xiàn)象稱為“過冷現(xiàn)象”。理論結(jié)晶溫度和實(shí)際結(jié)晶溫度之差稱這“過冷度”（T=To-T1）。金屬結(jié)晶時(shí)過冷度的大小與冷卻速度有關(guān)。冷卻速度越快，金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度越低，過冷度也就越大外形不規(guī)則而內(nèi)部

9、原子排列規(guī)則的小晶體稱為晶粒。晶粒與晶粒之間的分界面稱為晶界。三、晶粒大小對(duì)金屬力學(xué)性能的方面。一般地說，在室溫下，細(xì)晶粒金屬具有較強(qiáng)的強(qiáng)度和韌性。細(xì)化晶粒的方法。1、 增加過冷度2、 變質(zhì)處理3、 振動(dòng)處理2、 金屬在固態(tài)下，隨溫度的改變由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪痪Ц竦默F(xiàn)象稱為同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的金屬有：鐵、鈷、鈦、錫、錳等。同一金屬的同素異構(gòu)晶體按其穩(wěn)定存在的溫度，由低溫到高溫依次用希臘字母，等表示。金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變與液態(tài)金屬的結(jié)晶過程有許多相似之處：1、有一定的轉(zhuǎn)變溫度，轉(zhuǎn)變時(shí)有過冷現(xiàn)象；放出和吸收潛熱；轉(zhuǎn)變過程也是一個(gè)形核和晶核長(zhǎng)大的過程。2、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變屬于固態(tài)相變，有本身的

10、特點(diǎn)：新晶格的晶核優(yōu)先在原來(lái)晶粒的晶界處形成；轉(zhuǎn)變需要較大的過冷度；晶核的變化伴隨金屬體積的變化，轉(zhuǎn)變時(shí)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。例如：Fe轉(zhuǎn)變?yōu)镕e時(shí)，鐵的體積會(huì)膨脹約1，這是鋼熱處理時(shí)引起應(yīng)力，導(dǎo)致工件變形和開裂的重要原因。合金是一種金屬元素與其它金屬元素或非金屬元素通過熔煉或其他方法結(jié)合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。固熔體是一種組元的子深入另一組元的晶格中所形成的均勻固相。溶入的元素稱為溶質(zhì)，而基體元素稱為溶劑。固溶體仍然保持溶劑的晶格類型。1、 間隙固溶體溶質(zhì)原子分布于溶劑晶格間隙之中而形成的固溶體稱為間隙固溶體。 ：溶質(zhì)原子 ：溶質(zhì)原子 ：溶劑原子 ：溶劑原子 2、置換固溶體溶質(zhì)原子置換了溶劑晶

11、格結(jié)點(diǎn)上某些原子而形成的固容體稱為置換固溶體。一相圖是合金的成分，溫度和組織之間關(guān)系的一個(gè)簡(jiǎn)明圖示，定成分的液態(tài)合金，在某一恒溫下，同時(shí)結(jié)晶出兩種固相的轉(zhuǎn)變稱為共晶轉(zhuǎn)變。第一節(jié) 鐵碳合金相圖第二節(jié) 鐵素體：概念：碳溶解在-Fe中形成的間隙固溶體稱為鐵素體。符號(hào)：F， 體心立方晶格2、奧氏體： 概念：碳溶解在Fe中形成的間隙固溶體稱為奧氏體。 符號(hào)：A， 面心立方晶格 溶碳能力：較強(qiáng)。在11480C時(shí)可溶C 為2.11%，在7270C時(shí)，可溶C為0.77%。 性能：強(qiáng)度、硬度不高，具有良好的塑性，是絕大多數(shù)鋼在高溫進(jìn)行鍛造和扎制時(shí)所要求的組織。2、 滲碳體：概念：含碳量為6.69%的鐵與碳的金屬化合物。符號(hào)：Fe3C 復(fù)雜的斜方晶體溶碳能力： C=6.69%性能：熔點(diǎn)12270C 硬度很高，塑性很差，伸長(zhǎng)率和沖擊韌度幾乎為零，是一個(gè)硬而脆的組織。 1、 珠光體： 2、 珠光體： 概念：是鐵素體與滲碳體的混合物符號(hào)： P ，是鐵素體和滲碳體片層相間，交替排列。溶碳能力：在7270C時(shí)，C=0.77%性能特點(diǎn)：取決于鐵素體和滲碳體的性能，強(qiáng)度較高，硬度適中，具有一定的塑性。3、 萊氏體：概念：是含