第一章 工程材料基础.pptVIP

模具材料 第1章 工程材料基础 1.1金属材料的机械性能 1.1.1强度 它是指材料在静载荷作用下，抵抗变形和断裂的能力。 常用的强度指标有： 比例极限σp ：零件在工作时不允许有微量塑性变形。 屈服极限σs ：材料有永欠性塑性变形产生适用于塑性材料； 名义屈服极限σ0.2 :即没有明显屈服变形的材料产生0.2﹪的 塑性应变时的应力，适用于脆性材料。 抗拉极限σb ： 材料断裂时的应力值，适用于脆性材料。 抗弯强度σbb 和抗压强度σbc、σ0.2c等。 1.1金属材料的机械性能 1.1.2塑性 它是指材料在静载荷作用下，产生塑性变形而不发生破 坏的能力。 常用的塑性指标有： 伸长率：δ=（l1-l0）/ l0×100﹪ 断面收缩率：Ψ=（A0-A1）/ A0×100﹪ 伸长率＞5﹪称为塑性材料，伸长率＜5﹪称为脆性材料。 塑性好的材料的伸长率可高达20﹪～50﹪。材料要求有 一定的塑性，可缓和应力集中、避免偶然过载时突然脆断。 1.1.3硬度 1.硬度 它是衡量金属材料软硬程度的力学性能指标， 反映了材料表面局部体积内抵抗变形或破坏的能力。 常用的硬度指标有： 1.1金属材料的机械性能 （1）布氏硬度： 用一定直径的淬火钢球或硬质合金球，在规定载荷的作 用下压入被测试金属表面，保持一定时间后卸载，用平均压 力F/S表示的值。 表示方法如下： 数字+HBS：表示压头为淬火钢球，适用于低硬度，如＜ 450 HBS。 数字+HBW：表示压头为硬质合金钢球，适用于高硬度。 （2）洛氏硬度：用顶角为120℃的金刚石圆锥体为压头， 在1471N载荷作用下，刻度盘读数。刻度盘分A、B、C三种。 表示方法如下： 数字+HRC，数字+HRB，数字+HRA。 （3）维氏硬度：适合于测量表面处理层的硬度——薄层。 用数字+HV表示。 1.1金属材料的力学性能 1.1.4冲击韧度 韧性是指材料抵抗冲击载荷的能力。 用ɑKV表示，单位J/㎝2。它主要取决于材料强度和塑性的 综合性能指标。 模具行业中还有用断裂挠度f和断裂韧度Kic等表示。 1.1.5材料的工艺性能 1.铸造性能 2.锻造性能 3.切削加工工艺性能 4.焊接性能 5.热处理性能 1.2晶体的结构与结晶 1.2.1晶体的结构 晶体结构的基本概念 1.晶体与非晶体 2.晶格与晶胞 金属的晶体结构（与金属元素组成及温度有关） （1）体心立方晶格（α-Fe） 晶胞是一个立方体，各顶点 有一个原子、立方体中心有一个原子，即2个原子。 一般出现在低于727℃时。 （2）面心立方晶格（ｒ-Fe） 晶胞是一个立方体，各顶点 有一个原子、立方体各面中心各有一个原子，即4个原子。 一般出现在高于727℃时，比体心立方晶格尺寸大，且紧密。 （3）密排六方晶格 晶胞是一个正六方柱体，各顶点有一个 原子，上、下底面中心各有一个原子，在上下底面之间还有三 个原子，即6个原子。（硬而脆） 1.2晶体的结构与结晶 金属的实际晶体结构 金属实际多为合金，合金是由两种以上金属或金属与非金 属组成具有金属特性的物质。 1.固溶体 合金在固态下，组元间互相溶解，形成的某一 组元晶格中包含有其他组元的新相称为固溶体。 固溶体中，晶格类型与固溶体相同的组元称为溶剂，其它 组元称为溶质，如：间隙固溶体、置固溶体换。 2.金属化合物 组成合金的组元相互作用，形成的具有 金属特性的化合物相。它一般具有较高的溶点、硬度和脆性， 但塑性、韧性极差。通常能提高合金的强度、硬度和耐磨性， 但降低塑性和韧性。 3.机械混合物 合金中由两相或两相以上组成的多相组 织，其性能与所组成的相的性能有关；如水泥与石头的关系。 工程材料多为此组织。 4.合金的组织 即组成合金的各个相组织。 它们的数量、大小、形态及相互结合情况，热处理的目的 就是改变之。可借助显微镜观察。 1.2晶体的结构与结晶 1.2.2结晶晶粒（液态到固态的过程） 由同一晶核长大而成的小晶体称为晶粒，晶粒越细小，金 属的强度、硬度越高，塑性、韧性越好。 晶粒的大小称为晶粒度，其数值越大，表明晶粒越细。它 与化学成分和热处理状态有关。 控制晶粒细小的措施：