機(jī)械工程材料電子課件

1、第1章 金屬材料的性能,1.1 金屬材料的力學(xué)性能1.2 金屬材料的物理、化學(xué)性能1.3 金屬材料的工藝性能,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,力學(xué)性能是指材料在各種外力作用下抵抗變形或破壞的某些能力 ,是機(jī)械制造領(lǐng)域選用金屬材料的主要依據(jù), 而且它與各種加工工藝也有密切的關(guān)系。 力學(xué)性能范圍較廣， 以試驗(yàn)溫度區(qū)分， 力學(xué)性能可分為高溫力學(xué)性能、 常溫力學(xué)性能和低溫力學(xué)性。 本書主要介紹常溫力學(xué)性能。力學(xué)性能包括強(qiáng)度、 塑性

2、、 硬度、 沖擊韌性及疲勞強(qiáng)度等。金屬材料在加工及使用過程中所受的外力稱為載荷。 根據(jù)載荷作用性質(zhì)的不同， 對金屬材料的力學(xué)性能要求也不同。 載荷按其作用性質(zhì)的不同可分為以下3種。,下一頁,返回,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,⑴ 靜載荷： 是指大小不變或變化過程緩慢的載荷。⑵ 沖擊載荷： 在短時間內(nèi)以較高速度作用于零件上的載荷。⑶ 交變載荷： 是指大小 方向或大小和方向隨時間作周期性變化的載荷。機(jī)械零件在使用過程或加工過程中，

3、 會受到不同形式外力的作用 如柴油機(jī)的連桿在工作時不僅受到拉力和壓力的作用， 還要受沖擊力的作用； 起重機(jī)上的鋼絲繩受到懸吊物體的重力作用。 根據(jù)作用形式的不同， 載荷可分為拉伸載荷、 壓縮載荷、 彎曲載荷、 剪切載荷和扭轉(zhuǎn)載荷等， 如圖1-1所示。,下一頁,上一頁,返回,圖1-1 載荷的作用形式,返回,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,金屬材料受到載荷作用后， 產(chǎn)生的幾何形狀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。材料在

4、載荷作用下發(fā)生變形， 而當(dāng)載荷卸除后， 變形也完全消失。 這種隨載荷的卸除而消失的變形稱為彈性變形。當(dāng)作用在材料上的載荷超過某一限度， 此時若卸除載荷， 大部分變形隨之消失（彈性變形部分）， 但還是留下了不能消失的部分變形。 這種不隨載荷的去除而消失的變形稱為塑性變形 ，也稱為永久變形。材料受外力作用時， 為保持自身形狀尺寸不變， 在材料內(nèi)部作用著與外力相對抗的力，稱為內(nèi)力。 內(nèi)力的大小與外力相等， 方向則與外力相反， 和外力保持平

5、衡。 單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力。 金屬受拉伸載荷或壓縮載荷作用時， 其橫截面積上的應(yīng)力按下式計(jì)算,下一頁,上一頁,返回,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,下一頁,上一頁,返回,式中：σ——應(yīng)力，MPa； F——外力，N； S——橫街面積，mm2。,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,1.1.1強(qiáng)度指標(biāo)及應(yīng)用金屬材料在載荷作用下抵抗塑性變形或斷裂的能力稱為強(qiáng)度。 強(qiáng)度的大小通常用應(yīng)力來表示， 強(qiáng)度愈高， 材料所能承受的載荷

6、愈大。根據(jù)載荷作用方式的不同， 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5種。 工程上常以屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度作為強(qiáng)度指標(biāo)。抗拉強(qiáng)度是通過拉伸金屬試驗(yàn)測定的， 通常在拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。 拉伸試驗(yàn)的方法是用靜拉力對標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行軸向拉伸 同時連續(xù)測量力和相應(yīng)的伸長量， 直至試樣斷裂， 根據(jù)測得的數(shù)據(jù)， 即可得出有關(guān)的力學(xué)性能。,下一頁,上一頁,返回,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,1.拉伸試樣拉伸試樣的形狀一般有圓

7、形和矩形兩類。 在國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T397--1986）中， 對試樣的形狀、 尺寸及加工要求均有明確的規(guī)定。 如圖1—2所示為圓形拉伸試樣。圖中 是試樣的直徑，l0為標(biāo)距長度。 根據(jù)標(biāo)距長度與直之間的關(guān)系， 試樣可分為長試樣 和短試樣 兩種。,下一頁,上一頁,返回,圖1—2 圓形拉伸試樣,返回,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,2.力和拉伸曲線拉伸試驗(yàn)過程中隨著載荷的均勻增加， 試樣不斷地由彈性

8、伸長過渡到塑性伸長直至斷裂。 一般試驗(yàn)機(jī)都有自動記錄裝置， 可以把作用在試樣上的力和伸長量描繪成拉伸圖， 也叫做力-伸長曲線。如圖1-3所示為低碳鋼的力2伸長曲線，圖中縱坐標(biāo)表示力F，單位為N；橫坐標(biāo)表示伸長量 ，單位為mm 。圖中明顯地表現(xiàn)出下面幾個變形階段：,下一頁,上一頁,返回,圖1-3 低碳鋼的力——伸長曲線,返回,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,⑴ ——彈性變形階段。 當(dāng)給材料施加載荷后， 試樣產(chǎn)生伸長變形。 試樣的

9、變形完全是彈性的， 如果載荷卸載， 試樣可恢復(fù)原狀。 在p點(diǎn)以下， 載荷和變形量呈線性關(guān)系。當(dāng)施加力超過比例伸長力 后，力和變形不成線性關(guān)系， 直至最大彈性伸長力 。 為試樣能恢復(fù)到原始形狀和尺寸的最大拉伸力，一般來說 與 非常接近。,下一頁,上一頁,返回,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,⑵ es ——屈服階段。 當(dāng)載荷超過 后再卸載時， 試樣的伸長只能部分地恢復(fù)， 而保留了一部分殘余變形。 當(dāng)載荷增加到 時

10、,力-伸長曲線圖上出現(xiàn)平臺或鋸齒狀， 這種在載荷不增加或略有減小的情況下， 試樣還繼續(xù)伸長的現(xiàn)象叫做屈服。 稱為屈服載荷。 屈服后， 材料開始出現(xiàn)明顯的塑性變形， 材料完全喪失了抵抗變形的能力。 在試樣表面開始出現(xiàn)與軸線成約 的滑移線。,下一頁,上一頁,返回,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,⑶ sb ——強(qiáng)化階段。 在屈服階段以后 ，欲使試樣繼續(xù)伸長， 必須不斷加載。 隨著塑性變形的增大， 試樣變形抗力也在不成比例地逐漸增加，

11、這種現(xiàn)象稱為形變強(qiáng)化 （或稱加工硬化）， 此階段試樣的變形是均勻發(fā)生的。 為試樣拉伸試驗(yàn)時的最大載荷。,下一頁,上一頁,返回,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,⑷ bz ——縮頸階段( 局部塑性變形階段)。 當(dāng)載荷達(dá)到最大值 后， 試樣的直徑發(fā)生局部收縮， 稱為“ 縮頸”。 隨著試樣縮頸處橫截面積的減小， 試樣變形所需的載荷也隨之降低， 而變形繼續(xù)增加， 這時伸長主要集中于縮頸部位。 當(dāng)?shù)竭_(dá) z點(diǎn)時試樣發(fā)生斷裂。工程上使用的金屬材

12、料， 并不是都有明顯的四個階段， 有的沒有明顯的屈服現(xiàn)象， 如退火的輕金屬、 退火及調(diào)質(zhì)的合金鋼等 。有些脆性材料， 不僅沒有屈服現(xiàn)象， 而且也不產(chǎn)生“縮頸”， 如鑄鐵等。 圖1-4 為鑄鐵的力-伸長曲線。,下一頁,上一頁,返回,圖1-4 鑄鐵的力-伸長曲線,返回,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,3.應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)粲迷嚇拥脑紮M截面積S0去除拉力F, 則得到試樣所受的應(yīng)力ó 即用試樣相應(yīng)的變形量 除以試樣的原始標(biāo)距長度

13、 即得其相對變形 (即應(yīng)變), 即,下一頁,上一頁,返回,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,4.強(qiáng)度指標(biāo)及其意義在拉伸的各個階段， 都分別對應(yīng)有典型的應(yīng)力。 常用的強(qiáng)度指標(biāo)有屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度， 應(yīng)重點(diǎn)掌握。⑴屈服強(qiáng)度Ós。⑵抗拉強(qiáng)度Ób。,下一頁,上一頁,返回,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,1.1.2塑性指標(biāo)及應(yīng)用金屬材料在載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不斷裂的能力稱為塑性。 塑性指標(biāo)也是由拉伸試驗(yàn)測得的， 常用伸

14、長率和斷面收縮率來表示。1.伸長率試樣拉斷后， 標(biāo)距的伸長量與原始標(biāo)距的百分比稱為伸長率， 用符號 表示。其計(jì)算公式如下,下一頁,上一頁,返回,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,2.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， 用符號 表示。 其計(jì)算公式如下金屬材料的伸長率 和斷面收縮率 數(shù)值越大， 表示材料的塑性越好。 塑性好的金屬可以發(fā)生大量塑性變形而不破壞， 也易于加工成復(fù)雜

15、形狀的零件。 例如， 工業(yè)純鐵的 可達(dá) 50%， 可達(dá)80%，可以拉制細(xì)絲， 軋制薄板等。 鑄鐵的 幾乎為零， 所以不能進(jìn)行塑性變形加工。 塑性好的材料， 在受力過大時， 首先產(chǎn)生塑性變形而不致發(fā)生突然斷裂， 因此比較安全。,下一頁,上一頁,返回,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,1.1.3硬度指標(biāo)及應(yīng)用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。 它不是一個單純的物理或力學(xué)量， 而是代表彈性、 塑性、 塑性變

16、形強(qiáng)化率、 強(qiáng)度和韌性等一系列不同物理量的綜合性能指標(biāo)。硬度是各種零件和工具必須具備的性能指標(biāo)。 機(jī)械制造業(yè)所用的刀具、 量具、 模具等，都應(yīng)具備足夠的硬度， 才能保證使用性能和壽命。 有些機(jī)械零件如齒輪等， 也要求有一定的硬度， 以保證足夠的耐磨性和使用壽命。 因此硬度是金屬材料重要的力學(xué)性能之一。硬度值又可以間接地反映金屬的強(qiáng)度及金屬在化學(xué)成分、 金相組織和熱處理工藝上的差異， 而與拉伸試驗(yàn)相比， 硬度試驗(yàn)簡便易行， 因而硬度試

17、驗(yàn)應(yīng)用十分廣泛。 硬度測試的方法很多， 最常用的有布氏硬度試驗(yàn)法、 洛氏硬度試驗(yàn)法兩種。,下一頁,上一頁,返回,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,1.布氏硬度⑴測試原理。使用直徑為D的球體 （鋼球或硬質(zhì)合金球）， 以規(guī)定的試驗(yàn)力F壓入試樣表面， 經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗(yàn)力， 然后測量表面壓痕直徑d， 用壓痕表面積S除載荷F所得的商即為布氏硬度， 如圖1-5所示。,下一頁,上一頁,返回,圖1-5 布氏硬度試驗(yàn)原理圖,返回,1.1 金屬材料

18、的力學(xué)性能,⑵布氏硬度的表示方法。布氏硬度的表示符號為HBS和 HBW 兩種。 壓頭為淬火鋼球時用HBS表示， 一般適用于測量軟灰鑄鐵、 有色金屬等布氏硬度值在450以下的材料。壓頭為硬質(zhì)合金球時， 用HBW表示， 適用于布氏硬度值在650以下的材料。 符號 HBS或HBW之前的數(shù)字為硬度值 符號后面按以下順序用數(shù)字表示試驗(yàn)條件：①球體直徑。②試驗(yàn)力。③試驗(yàn)力保持的時間（10~50s，不標(biāo)注）。,下一頁,上一頁,返回,1.1

19、金屬材料的力學(xué)性能,例如270HBS10/1000/25表示用直徑10mm的鋼球， 在9806N（1000kgf）試驗(yàn)力的作用下, 保持25s時測得的布氏硬度值為270。490HBW5/750表示用直徑5mm的硬質(zhì)合金球， 在7355N （750kgf）試驗(yàn)力的作用下， 保持10~15s時測得的布氏硬度值為490。做布氏硬度試驗(yàn)時， 壓頭球體的直徑（D）、 試驗(yàn)力（F）及試驗(yàn)力保持的時間（t）， 應(yīng)根據(jù)被測金屬材料的種類、 硬度值的范

20、圍及金屬的厚度進(jìn)行選擇。 常用的壓頭球體直徑 （D）有1、2、2.5、5mm和10mm5種， 試驗(yàn)力（F） 在9.807N~29.42kN范圍內(nèi), 二者之間的關(guān)系見表1-1。,下一頁,上一頁,返回,表1-1 根據(jù)材料和布氏硬度范圍選擇試驗(yàn)條件,返回,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,⑶特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。布氏硬度是使用最早、 應(yīng)用最廣的硬度試驗(yàn)方法， 主要適用于測定灰鑄鐵、 有色金屬、 各種軟鋼等硬度不是很高的材料。測量布氏硬度采用的試驗(yàn)力大

21、， 球體直徑也大， 因而壓痕直徑也大， 因此能較準(zhǔn)確地反映出金屬材料的平均性能。 另外， 由于布氏硬度與其他力學(xué)性能 （如抗拉強(qiáng)度） 之間存在著一定的近似關(guān)系， 因而在工程上得到了廣泛的應(yīng)用。,下一頁,上一頁,返回,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,2.洛氏硬度⑴洛氏硬度測試原理。 洛氏硬度試驗(yàn)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)定保持時間后卸除主試驗(yàn)力， 以測量的壓痕深度來計(jì)算洛氏硬度值。測量的示意圖如圖1-6所示。

22、,下一頁,上一頁,返回,圖1-6 洛氏硬度測試過程示意圖,返回,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,⑵常用洛氏硬度標(biāo)尺及其適用范圍。 為了用一臺硬度計(jì)測定從軟到硬不同金屬材料的硬度， 可采用不同的壓頭和總試驗(yàn)力組成幾種不同的洛氏硬度標(biāo)尺， 每一種標(biāo)尺用一個字母在洛氏硬度符號HR后面加以注明。常用的洛氏硬度標(biāo)尺是A，B，C3種，其中C標(biāo)尺應(yīng)用最為廣泛。3種洛氏硬度標(biāo)尺的試驗(yàn)條件和適用范圍見表1-2。如圖1-7所示為HR-150型洛氏硬度計(jì)結(jié)

23、構(gòu)圖。 硬度計(jì)由載荷機(jī)構(gòu)、 加卸載荷控制機(jī)構(gòu)、 測量指示機(jī)構(gòu)、 試樣支承機(jī)構(gòu)和機(jī)架等部分組成。,下一頁,上一頁,返回,表1-2 常用洛氏硬度標(biāo)尺的試驗(yàn)條件和適用范圍,返回,圖1-7 HR-150型硬度計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖,返回,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,⑶特點(diǎn)。 洛氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單， 十分方便， 能直接從刻度盤上讀出硬度值； 壓痕較小， 幾乎不傷及工件表面， 故可用來測定成品及較薄的工件；測試的硬度值范圍大， 可測從很軟到很硬的金

24、屬材料。 其缺點(diǎn)是： 壓痕較小， 當(dāng)材料的內(nèi)部組織不均勻時，硬度數(shù)據(jù)波動較大， 測量值的代表性差， 通常需要在不同部位測試數(shù)次， 取其平均值來代表金屬材料的硬度。,下一頁,上一頁,返回,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,1.1.4沖擊韌性1.沖擊試樣沖擊試驗(yàn)是一種動態(tài)力學(xué)試驗(yàn)。 為了使試驗(yàn)結(jié)果可以互相比較， 必須采用標(biāo)準(zhǔn)試樣。 沖擊試樣的類型很多， 可根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定來選擇。 常用的試樣有10mm× 10mm×5

25、5mm的U形缺口和V形缺口試樣, 其尺寸如圖1-8和圖1-9所示。,下一頁,上一頁,返回,圖1-8 U性缺口沖擊試樣,返回,圖1-9 V形缺口沖擊試樣,返回,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,2.沖擊試驗(yàn)的原理及方法沖擊試驗(yàn)是利用能量守恒原理： 試樣被沖斷過程中吸收的能量等于擺錘沖擊試樣前后的勢能差。沖擊試驗(yàn)： 將待測的金屬材料加工成標(biāo)準(zhǔn)試樣， 然后將試樣放在沖擊試驗(yàn)機(jī)的支座上，放置時使試樣缺口背向擺錘的沖擊方向， 如圖1-10（a）

26、所示。再將具有一定重量G的擺錘升至一定的高度H1,如圖1-10(b) 所示, 使其獲得一定的勢能 （GH1 ）然后使擺錘自由落下, 將試樣沖斷。,下一頁,上一頁,返回,圖1-10 沖擊試驗(yàn)示意圖,返回,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,3.小能量多次沖擊試驗(yàn)小能量多次沖擊試驗(yàn)機(jī)為凸輪落錘式結(jié)構(gòu), 它是由一個剛性較好的機(jī)架、 沖錘、 帶輪、試樣旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和計(jì)數(shù)裝置等組成。 如圖1-11所示。 沖擊能量靠調(diào)節(jié)沖錘的沖程來實(shí)現(xiàn)。 沖錘對試樣每沖

27、擊一次， 試樣可通過橡膠傳動軸旋轉(zhuǎn)一定角度， 一直到試樣開裂或沖斷為止。試樣在沖錘多次沖擊下?lián)p壞時， 經(jīng)受的沖擊次數(shù)（N）代表金屬的抗沖擊能力。,下一頁,上一頁,返回,圖1-11 小能量多次沖擊工作圖,返回,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,1.1.5疲勞強(qiáng)度1.疲勞破壞的特征盡管交變載荷有各種不同的類型, 但疲勞破壞仍有以下共同的特點(diǎn):⑴疲勞斷裂時并沒有明顯的宏觀塑性變形, 斷裂前沒有征兆, 而是突然破壞。⑵引起疲勞斷裂的應(yīng)力很

28、低， 一般情況下低于材料的屈服點(diǎn)。⑶疲勞破壞的宏觀斷口由兩部分組成， 即疲勞裂紋的產(chǎn)生及擴(kuò)展區(qū)和最后斷裂區(qū)。,下一頁,上一頁,返回,1.1 金屬材料的力學(xué)性能,2.疲勞強(qiáng)度和疲勞曲線材料的疲勞極限通常都是在旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)上測定的。 在交變載荷的作用下， 材料承受的交變應(yīng)力值ó 與斷裂前的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N之間的關(guān)系稱為疲勞曲線， 如圖1-12所示。工程上規(guī)定， 材料在無限多次交變應(yīng)力作用下而不破壞的最大應(yīng)力稱為疲勞極限

29、。 顯然疲勞極限的數(shù)值愈大， 材料抵抗疲勞破壞的能力愈強(qiáng)。 當(dāng)應(yīng)力為對稱循環(huán)時， 如圖1-13所示， 疲勞極限用符號ó-1 表示。,上一頁,返回,圖1-12 疲勞曲線示意圖,返回,圖1-13 對稱循環(huán)應(yīng)力圖,返回,1.2 金屬材料的物理、化學(xué)性能,1.2.1物理性能⑴密度。 表示某種金屬單位體積的質(zhì)量。 密度是金屬材料的特性之一 ，工程上通常用密度來計(jì)算零件毛坯的質(zhì)量。密度直接關(guān)系到由它所制成的零件或構(gòu)件的重量或緊湊程度，

30、這點(diǎn)對于要求減輕機(jī)械自重的航空和宇航工業(yè)制件具有特別重要的意義。,下一頁,返回,1.2 金屬材料的物理、化學(xué)性能,⑵ 熔點(diǎn)。 金屬材料由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時的熔化溫度。 金屬都有固定的熔點(diǎn)， 合金的熔點(diǎn)取決于成分， 例如鋼是鐵和碳組成的合金， 含碳量不同， 熔點(diǎn)也不同。 根據(jù)熔點(diǎn)的不同，金屬材料可分為低熔點(diǎn)金屬和高熔點(diǎn)金屬兩大類。 熔點(diǎn)高的金屬稱為難熔金屬 （如W、MO、V等）， 可用來制造耐高溫零件， 例如， 噴氣發(fā)動機(jī)的燃燒室需用高熔

31、點(diǎn)合金來制造。,下一頁,上一頁,返回,1.2 金屬材料的物理、化學(xué)性能,⑶導(dǎo)熱性。 金屬材料傳導(dǎo)熱量的能力。 衡量金屬材料導(dǎo)熱性能好壞的主要性能指標(biāo)是熱導(dǎo)率， 熱導(dǎo)率大的材料， 導(dǎo)熱性就好。 合金的導(dǎo)熱性比純金屬差， 例如， 合金鋼的導(dǎo)熱性較差， 當(dāng)其進(jìn)行鍛造或熱處理時， 加熱速度應(yīng)慢一些， 否則會形成較大的內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋。,下一頁,上一頁,返回,1.2 金屬材料的物理、化學(xué)性能,⑷導(dǎo)電性。 金屬材料傳導(dǎo)電流的能力。 電導(dǎo)率是表示

32、材料導(dǎo)電能力的性能指標(biāo)。 在金屬中， 以銀的導(dǎo)電性為最好， 其次是銅和鋁， 合金的導(dǎo)電性比純金屬差。 導(dǎo)電性好的金屬適于制作導(dǎo)電材料（ 純鋁 、純銅等）； 導(dǎo)電性差的材料適于制作電熱元件。,下一頁,上一頁,返回,1.2 金屬材料的物理、化學(xué)性能,⑸熱膨脹性。 金屬材料隨溫度變化體積發(fā)生膨脹或收縮的特性。 一般材料都具有熱脹冷縮的特點(diǎn) 。在工程實(shí)際中， 許多場合要考慮熱膨脹性。 例如， 制造內(nèi)燃機(jī)活塞的材料， 熱膨脹系數(shù)要??； 鋪設(shè)鐵軌

33、時， 兩根鋼軌銜接處應(yīng)留有一定空隙 ，使鋼軌在長度方向有伸縮的余地； 制定熱加工工藝時， 應(yīng)考慮材料的熱膨脹影響， 盡量減小工件的變形和開裂等。,下一頁,上一頁,返回,1.2 金屬材料的物理、化學(xué)性能,1.2.2化學(xué)性能⑴耐腐蝕性。 金屬材料在常溫下抵抗氧、 水蒸氣等化學(xué)介質(zhì)腐蝕破壞作用的能力。 腐蝕對金屬的危害很大， 每年因腐蝕而損耗掉大量的金屬材料， 這種現(xiàn)象在制藥、 化肥、 制酸、 制堿等部門更為嚴(yán)重。 因此提高金屬材料的耐腐

34、蝕性， 對于節(jié)約金屬、 延長零件使用壽命具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。,下一頁,上一頁,返回,1.2 金屬材料的物理、化學(xué)性能,⑵抗氧化性。 金屬材料在高溫抵抗氧化作用的能力。 鋼鐵材料在高溫下（570℃以上）表面易氧化， 主要原因是生成了疏松多孔的FeO，氧原子易通過FeO進(jìn)行擴(kuò)散， 使鋼內(nèi)部不斷氧化， 溫度越高， 氧化速度越快。 氧化使得在鑄、 鍛、 焊等熱加工時， 鋼鐵材料損耗嚴(yán)重， 也容易出現(xiàn)加工缺陷。 通過合金化在材料表面形成保護(hù)膜，

35、 或在工件周圍造成一種保護(hù)氣氛， 均能提高材料的抗氧化性。,下一頁,上一頁,返回,1.2 金屬材料的物理、化學(xué)性能,⑶ 化學(xué)穩(wěn)定性。 金屬材料的耐腐蝕性和抗氧化性的總稱。 在高溫下工作的熱能設(shè)備（鍋爐 、汽輪機(jī)、 噴氣發(fā)動機(jī)等）上的零件應(yīng)選擇熱穩(wěn)定性好的材料制造； 在海水、 酸、 堿等腐蝕環(huán)境中工作的零件， 必須采用化學(xué)穩(wěn)定性良好的材料。 例如， 化工設(shè)備通常采用不銹鋼來制造。,上一頁,返回,1.3 金屬材料的工藝性能,1.3.1鑄

36、造性能金屬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。 衡量鑄造性能的主要指標(biāo)有流動性、 收縮性和偏析傾向等。 金屬材料中， 灰鑄鐵和青銅的鑄造性能較好。⑴ 流動性。 熔融金屬的流動能力稱為流動性， 它主要受金屬化學(xué)成分和澆注溫度等的影響。 流動性好的金屬容易充滿鑄型， 從而獲得外形完整、 尺寸精確、 輪廓清晰的鑄件。,下一頁,返回,1.3 金屬材料的工藝性能,⑵收縮性。 鑄件在凝固和冷卻的過程中， 其體積和尺寸減小的現(xiàn)象稱

37、為收縮性。 鑄件收縮不僅影響尺寸精度， 還會使鑄件產(chǎn)生縮孔、 疏松、 內(nèi)應(yīng)力、 變形和開裂等缺陷， 故用于鑄造的金屬其收縮率越小越好。⑶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。 偏析嚴(yán)重時能使鑄件各部分的力學(xué)性能有很大的差異， 降低了鑄件的質(zhì)量。 這對大型鑄件的危害更大。,下一頁,上一頁,返回,1.3 金屬材料的工藝性能,2.鍛造性能用鍛壓成形的方法獲得優(yōu)良鍛件的難易程度稱為鍛造性能。 鍛造性能的好壞主要

38、同金屬的塑性和變形抗力有關(guān)， 也與材料的成分和加工條件有很大的關(guān)系。 塑性越好， 變形抗力越小， 金屬的鍛造性能越好。 例如黃銅和鋁合金在室溫狀態(tài)下就有良好的鍛造性能； 碳鋼在加熱狀態(tài)下鍛造性能較好； 鑄鐵、 鑄鋁、 青銅則幾乎不能鍛壓。,下一頁,上一頁,返回,1.3 金屬材料的工藝性能,3.焊接性能焊接性能是指金屬材料對焊接加工的適應(yīng)性， 也就是在一定的焊接工藝條件下， 獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。 對碳鋼和低合金鋼， 焊接性主要

39、同金屬材料的化學(xué)成分有關(guān)（ 其中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響最大）。 如低碳鋼具有良好的焊接性， 高碳鋼、 不銹鋼、 鑄鐵的焊接性較差。,下一頁,上一頁,返回,1.3 金屬材料的工藝性能,4.切削加工性能金屬材料的切削加工性能是指金屬材料在切削加工時的難易程度。 切削加工性能一般由工件切削后的表面粗糙度及刀具壽命等方面來衡量。 影響切削加工性能的因素主要有工件的化學(xué)成分、 組織狀態(tài)、 硬度、 塑性、 導(dǎo)熱性和形變強(qiáng)化等。 一般認(rèn)為金屬材料具