金属工艺学材料学.doc.docVIP

金属材料导论 复习旧课：了解本课程的性质。 合金的定义：一种金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔炼或烧结制成的具有金属特性的材料（导电性、延展性、光泽、导热性）。 常用的是：钢和铁、铜合金、铝合金等（理论联系实际）。 钢铁的冶炼： 一、炼铁： 1.原料： ①空气－提供氧气，助燃作用。 ②铁矿石－铁 （有贫矿和富矿之分）我国常用的是 Fe2O3（赤铁矿）、Fe3O4（磁铁矿）、Fe2O3.3H2O（褐铁矿）、（伴随着SiO2、MnO、S、P等杂质）。 ③焦炭－还原剂、提供热能（炼焦厂生产）。 C＋O2→CO2＋Q、 CO2＋C→CO＋Q Fe2O3＋CO→Fe＋CO2↑＋Q ④熔剂→造渣剂，去除杂质，（石灰厂生产）CaCO3（石灰石）、CaO（生石灰）（举例：家用磷钒净水作用）。 CaCO3→CaO＋CO2↑ CaO＋SiO2→CaSiO3（↑） CaO＋FeS→CaS（↑）＋FeO FeO+CO→…… 2.设备：高炉。（衡量质量指标系数：焦炭比）。 组成：炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸。 3.产品：①生铁：炼钢 制造铁制品等。 ②高炉煤气：日用燃料等。 ③炉铁渣：水泥、玻璃 （提纯）。 二、炼钢： 1.原料： ①生铁－铁的来源。 ②氧气－精炼提纯的作用。 Fe＋O2→FeO FeO＋Si→SiO2＋Fe FeO＋C→CO＋Fe FeO＋Mn→MnO＋Fe SiO2＋MnO→MnSiO2（↑） ③造渣剂（熔剂）（生石灰）－主要去除S、P等杂质。（举例：家用磷钒净水作用） Fe＋S→FeS CaO＋FeS→CaS（↑）＋FeO P＋O2→P2O5 Fe＋P2O5→Fe3（PO4）2 CaO＋Fe3（PO4）2→Ca3（PO4）2（↑）＋FeO …………… 2.设备：转炉（正在普及设备）、电弧炉（最好）、平炉（淘汰设备）。 3.产品：①钢锭（简称钢包）：有特镇静钢（TZ）、镇静钢（Z）、 半镇静钢（b）、沸腾钢（F）。 ②钢渣。 ③煤气。 金属材料的主要性能 复习旧课：钢铁的冶炼。提问：炼钢、铁的原料？ 第一节 金属材料的力学性能（机械性能） 材料的性能： 使用性能：物理性能、化学性能、力学性能（机械性能）。 工艺性能：热处理性能、铸造性能、焊接性能、锻造性能、切削加工性能。 力学性能的定义：材料在外力作用下，表现出（静载荷、动载荷、交变载荷）的性能。 一、 强度与塑性 概念：静载荷、应力 试验：拉伸实验 试样－低碳钢、L0＝5d0、L0＝10d0 GB（6397－86） 要求同学们实验指导书（图书馆查资料，锻炼学生的自学能力）。 材料的力学性能实验。 F（N） b· S k· Fe e S′ O ?L（mm） ?Le 分析：（从中导出材料的强度和塑性） P：Fe、ΔLe。S：FS、ΔLs。 S→Fs、 ΔLs→ΔLs。 b→ΔLb、F→Fb。……… （1）F＝0、ΔL＝0 （2）F≤Fe 、ΔLo～e≤ΔLe Fo～e＝ΔLo～e×tgα＝ΔLo～e×K O～ΔLe：弹性变形阶段。 （3）FeFFs 、 ΔLeΔLΔLs Fe～s≠ΔLe～s×tgα ΔLe～ΔLs 塑性变形阶段（永久变形）（微量塑性变形）。 （4）F＝Fs Fs 、 ΔL=ΔLs→ΔLs ，S屈服点 （“屈服”现象）。 ΔLs→ΔLs 塑性变形阶段（屈服变形） （5）FsFFb 、 ΔLsΔLΔLb ΔLs～ΔLb塑性变形阶段（大量塑性变形阶段） （6）F＝Fb 、 ΔL=ΔLb ， Fb最大载荷 、b缩颈点。 （7）FkFFb 、 ΔLbΔLΔLk ， 塑性变形（“缩颈”现象）。 （8）F＝Fk 断开。 1.强度： 定义：塑性变形、断裂的能力。 衡量指标：屈服强度、抗拉强度。 （1） 屈服点： 定义：发生屈服现象时的应力。 公式：σs＝Fs/Ao （MPa） Fs－材料发生屈服现象时的力。 So－材料的原始横截面面积。 条件屈服强度规定：σr0.2＝F0.2/Ao (无明显的屈服现象的材料) 应用：汽缸盖和汽缸体之间的密封性（螺栓联接）超过螺栓材料本身的屈服强度。 （2）抗拉强度： 定义：最大应力值。 公式：σb＝Fb/Ao Fb－最大的载荷。 So－材料的原始截面面积。 应用：汽缸的密封、钢绳吊重物、机车的牵引等。 σs/σb 屈强比：越小，可靠性越高；越大，可靠性越低。 2.塑性： 定义：发生塑性变形，不破坏的能力。 衡量指标：伸长率、断面