金属工艺学w

金属工艺学金属工艺学分为：•第一篇：金属材料导论•第二篇：铸造•第三篇：金属压力加工•第四篇：焊接•第五篇：切削加工热加工冷加工第一篇：金属材料导论•金属材料：性能最好、应用范围最广、用量最大•工程上以合金为主合金•基础金属熔炼烧结合金•铁碳合金•常用合金•铜合金•铝合金•钛合金合金应具有•力学性能•物理性能•化学性能•工艺性能第一章金属材料主要性能•第一节金属材料的力学性能•金属材料受外力作用时所反映出来的情况•力学性能包括：弹性、塑性•刚度强度、硬•冲击韧性、疲劳强度•断裂韧性•一、强度与塑性•标准拉伸试验！•强度：•金属材料在受力时抵抗塑性变形和断裂的能力。•塑性：金属材料产生塑性变形而不被破坏的性能•应力：单位面积所受的拉力•应变：单位长度上的伸长量=L/L2RF弹性极限屈服极限抗拉强度断裂极限esbk•1、强度•屈服强度•抗拉强度：)(0saPAF2.0)(0bbaPAF•2、塑性•延伸率•断面收缩率•值越大，则材料的塑性越好%100001lll%100010AAA,•例题•一直径低碳钢试样，拉伸时测得求二、硬度定义：材料抵抗局部塑性变形的能力，是衡量材料软硬程度的指标；多用压入法测定硬度布氏硬度(HB)洛氏硬度(HR)维氏硬度(HV)根据测定方法的不同注：各硬度值相互之间不能直接比较，只能通过硬度对照表换算1、布氏硬度•布氏硬度用圆球作压头来测试•圆球种类：淬火钢球（HBS）•硬质和进球（HBW）•圆球直径：2.5mm,5mm,10mm,•载荷大小：1870N，7500N，30000N•计算公式：222)(2102.0)(mmNdDDDFHBWHBS式中：F—压力载荷，ND—压头的直径,mmd——压痕直径，mm•特点：测量精度高•不能测太硬材料（钢球易变形）•不能测成品及薄件（压痕大）•适合测试：灰铸铁、非铁合金、低碳钢等材料2、洛氏硬度•洛氏硬度用金刚石圆锥作压头来测试•洛氏硬度：符号压头类型负荷（kg）适用范围HRA120°金刚石圆锥体50很硬或硬而薄的材料，如硬质合金、表面处理的工件HRB直径1.588mm淬火钢球90软金属，如铜合金、退火钢件等HRC120°金刚石圆锥体140硬金属，如淬火工件•计算公式：•金刚石圆锥压头：HR=100-e•淬火钢球压头：HR=130-e002.0压痕深度e•特点：能测硬度很高的材料•直接读数，操作简单•硬度值代表性差，可重复性差3、维氏硬度•维氏硬度用金刚石正四棱锥体作压头来测试•测出对角线长度d,j计算出维氏硬度HV•特点：压痕小，测极薄试样•生产率低，不宜成批检验三、冲击韧性•材料在冲击载荷作用下，抵抗冲击力的作用而不被破坏的能力•用摆锤冲击试验来测定冲击韧性夏比冲击试验•将图l—6所示标准试样放置在图1—7摆锤冲击试验机的试验台上(图上c处)，然后抬起摆锤W，让它从一定高度(h1)落下，将试样击断，摆锤又摆至h2的高度。则击断试样冲击韧性计算试样缺口处原始面积）功（折断试样所消耗的冲击式中：FJmJFAKK)/(2k四、疲劳强度•金属材料在交变载荷作用下所能承受的不引起断裂的最大应力•试验循环次数：•钢材：107次•有色金属：108次疲劳破坏原因：材料内部杂质、缺陷及表面划痕等σ-N曲线第二节金属材料的其他性能•包括：物理、化学及工艺性能一、物理性能•金属的固有属性•包括：物理性能密度熔点热膨胀性导热性导电性磁性16:41:43物理性能密度熔点热膨胀性材料单位体积的质量密度小于5103Kg/m3的金属称为轻金属密度大于5103Kg/m3的金属称为重金属材料的熔化温度陶瓷的熔点一般都显著高于金属及合金的熔点高分子材料一般不是完全晶体，所以没有固定的熔点材料受热后的体积膨胀，通常用线膨胀系数表示对精密仪器或机器的零件，热膨胀系数是一个非常重要的性能指标16:41:43物理性能磁性导热性材料热传导的能力；用其导热系数来表示制件材料的导热性愈差零件在加热或冷却时，由于表面和内部产生温差膨胀不同，便会产生破裂金属及合金的导热系数远高于非金属材料在金属中，以银为最好，铜和铝次之材料能导磁的性能16:41:43物理性能导电性材料的导电性一般用电阻率表示金属的电阻率随温度升高而增加，而非金属材料则与此相反金属及其合金一般具有良好的导电性，银的导电性最好，铜、铝次之不同物理属性的金属适合制造不同的金属零件•铝、钛、镁等轻金属适合制造：•飞机、航天飞行器零件等•钨、钼、钒等难熔金属合适制造：•火箭、导弹及喷气飞机外壳、灯丝等•铅、锡、锌基合金等易熔金属适合制造：•保险丝、电焊丝、安全阀及铅字等二、化学性能•金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力•包括化学性能耐腐蚀性抗氧化性热稳定性16:41:43化学性能抗氧化性耐腐蚀性材料抵抗各种介质侵蚀的能力非金属材料的耐蚀性能总的说来远远高于金属材料材料抵抗高温氧化的能力抗氧化的材料常在表面形成一层致密的保护膜，来阻碍氧的进一步扩散三、工艺性能•金属材料适应常规冷热加工方法的能力•包括：铸造性能、可锻性、焊接性和切削加工性1金属在铸造成形过程中获得外形准确、内部健全铸件的能力称为铸造性能。铸造性能包括流动性、吸气性、收缩性和偏析等。在金属材料中灰铸铁和青铜的铸造性能较好。流动性好、缩率小、偏析倾向小是铸造性好的衡量指标2、金属材料利用锻压加工方法成形的难易程度称为锻造性能。锻造性能的好坏主要同金属的塑性和变形抗力有关。塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。3、焊接性能是指材料在限定的施工条件下焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。用焊接处出现各种缺陷向来衡量低碳钢具有优良的可焊性铸铁和铝合金的可焊性就很差4、切削加工性能是指金属在切削加工时的难易程度。•切削加工性与材料种类、成分、硬度、韧性、导热性，组织状态等许多因素有关•有利切削的硬度为HB160～230复习思考题•1、将弹簧拉直是塑性变形还是弹性变形？怎样判别它的变形性质？•2、布氏和洛氏硬度法各有什么优缺点？•3、金属材料在拉伸试验时，如果没有出现缩颈现象，是否表示该试件没有发生塑性变形？•使用的金属材料，多数没有明显的屈服现象，有些脆性材料，不但没有屈服现象，而且也不产生“缩颈”。如铸铁等。