金属材料及工艺---第1章 金属材料的种类与性能.ppt

陶器 瓷器 青铜器 铁人 黄河镇河大铁牛(唐开元12年铸) 涤纶安全带 尼龙齿轮 耐磨陶瓷 绝缘陶瓷 玻璃钢赛车壳体 玻璃钢储液罐 光缆 磁浮列车（时速430公里） 镁铝合金叶轮 镁铝合金手机壳 分层实体快速成形减速机箱体原型 熔融沉积快速成形叶轮原型 新型轿车 电动汽车 人造卫星 运载火箭 飞船 “神舟”七号飞行成功 超7隐形战斗机---研制了超7隐形战斗机，2003年8月30日首飞成功。 歼7E战斗机 碳纳米管 1.2 金属材料的性能 金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。使用性能：力学性能、物理性能和化学性能。工艺性能：金属材料从冶炼到成品的生产过程中，适应各种加工工艺（如：冶炼、铸造、冷热压力加工、焊接、切削加工、热处理等）应具备的性能。 1.2.1 力学性能 1. 强度: 材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为材料的强度。 拉伸试样: 按照GB/T228-2002规定的圆柱形拉伸试样如图1.2.1（a）所示： 低碳钢的应力―应变曲线 低碳钢在外加载荷作用下的变形过程一般可分为三个阶段 ，即弹性变形、塑性变形和断裂。 （1）弹性模量E 弹性极限 σe（2）屈服强度σs  条件屈服强度σ0.2（3）抗拉强度σb 2、塑性 （1）伸长率 δ10(或δ) 和δ5 （2）断面收缩率 3. 硬 度 材料抵抗更硬物体压入的能力称为硬度。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度等。 (1) 布氏硬度 布氏硬度试验适用于测量退火钢、正火钢及常见的铸铁和有色金属等较软材料。布氏硬度试验的压痕面积较大，测试结果的重复性较好，但操作较繁琐。 （2）洛氏硬度 几种常用洛氏硬度级别试验规范及应用范围见表1.2.1。 为了区别洛氏硬度试验所使用的压头类型，新标准增加了在硬度符号后面追加符号“S”或“W”的规定。 洛氏硬度试验测试方便，操作简捷；试验压痕较小，可测量成品件；测试硬度值范围宽，采用不同标尺可测定各种软硬不同和厚薄不同的材料，但应注意，不同级别的硬度值间无可比性。由于压痕较小，测试值的重复性差，必须进行多点测试，取平均值作为材料的硬度。 4. 冲击韧度 冲击载荷； 冲击韧度αK；一次冲击试验 5. 疲劳强度 交变应力 疲劳破坏 疲劳曲线 疲劳强度 材料疲劳强度用σr表示，r表示交变应力循环系数，对称应力循环时的疲劳强度用σ-1表示。 规定钢铁材料经受107循环，有色金属经受108循环时的应力值确定为σ-1。 激光表面淬火、激光熔涂技术已在汽车发动机缸套、凸轮轴、石油抽油管、纺织用锭杆等零件的表面强化上得到应用。 ??? 化学气相沉积(CVD)可制造出高硬度、高耐磨性的金黄色TiN薄膜, 用于耐磨零件和装饰件的表面处理。 我国汽车工业发展迅猛，汽车材料需求迅速增加。 航空、航天事业迅速崛起，带动航空、航天材料的发展。 ??? 1966年我国成功发射人造卫星； ??? 1999年11月21日我国载人航天工程第一艘试验飞船“神舟”一号飞行成功； ??? 2003年10月15日中国第一艘载人飞船“神舟”五号飞行成功； 2008年9月25日中国第三艘载人飞船“神舟”七号飞行成功。 在C60和碳纳米管新型碳材料的研究方面取得许多新的成果,利用碳纳米管作为衬底, 制备出均匀、致密的金刚石薄膜，并用碳纳米管作为晶须增强复合材料，制作纳米复合材料。 总之，材料科学和材料工程发展很快。我们需要掌握材料科学的基本理论和基本知识，研究和发明新的材料和新的工艺，合理地使用各种工程材料，为我国的现代化建设事业作出贡献。 　??? 二、? 工程材料的分类 各类机电产品，大多是由种类繁多、性能各异的工程材料通过加工制成的零件构成的。由于材料的种类繁多，用途甚广，因此分类的方法也很多。 在工程上通常按材料的化学成分、结合键的特点将工程材料分为金属材料、高分子材料、陶瓷材料及复合材料等几大类，其中金属材料是工程中应用最广泛的。 金属材料是以过渡族金属为基础的纯金属及其含有金属、半金属或非金属的合金。 图1.2.1 拉伸试样 图1.2.2 低碳钢的应力―应变曲线图 一般把δ5%的材料称为塑性材料，δ5%的材料称为脆性材料。 图1.2.3 布氏硬度测试原理 布氏硬度值按下式计算： HBW= (N/mm2) HBW= (N/mm2) (a) 试样安装