1、1、金屬材料與熱處理理論，2、金屬材料與熱處理的發(fā)展歷史，4000多年前，中國開始使用青銅器；三千年前，我接觸過鐵，也冶煉過生鐵；戰(zhàn)國時期，采用脫碳退火處理。秦漢以后，表面淬火開始被廣泛使用。目前，我國在工程材料科學(xué)方面與發(fā)達(dá)國家還有一定的差距。3，秦代銅車馬，4，5，勇氣火星探測器，6，2。開設(shè)這門課程的意義(1)金屬材料是最重要的機(jī)械工程材料，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)。機(jī)械性能、物理性能和化學(xué)性能；過程性能，7。第二，開設(shè)本課程(2)的意義、實(shí)際需要(用途)、選擇材料(成分)、制定加工工藝(內(nèi)部組織結(jié)構(gòu))、金屬材料和熱處理是為了研究金屬材料的性能與其成分之間的關(guān)系、內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)

2、和用途、改變金屬材料性能的方法以及介紹各種常用的金屬材料。成品(具有某些特性)，8，3。課程內(nèi)容和學(xué)習(xí)要求。金相學(xué)基礎(chǔ)知識：機(jī)械性能、晶體結(jié)構(gòu)、鐵碳合金相圖等。2.熟悉金屬材料的成分、組織結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系和變化規(guī)律；3.掌握常用金屬材料的品牌、性能和應(yīng)用，初步具備合理選擇材料的技能；4.了解熱處理的原理、特點(diǎn)、工藝流程和應(yīng)用，初步具備選擇熱處理方法和工藝位置的能力；5.分析和解決問題的能力。9，4，本課程的學(xué)習(xí)與評價，1，課程內(nèi)容的規(guī)律：構(gòu)件的應(yīng)用組織性能2，本課程的特點(diǎn)：名詞多，總結(jié)多，實(shí)踐性強(qiáng)，與現(xiàn)實(shí)聯(lián)系緊密；3.評估方法：期末試卷(50%)通常是綜合的(50%)，包括出勤率、課堂回答

3、問題、課后完成作業(yè)等。金屬材料的性能、適用性：(機(jī)械性能、物理性能、化學(xué)性能等。)、工藝性能：(鑄造性能、鍛造性能、熱處理性能、切削加工性能等。)、使用范圍、使用壽命和技術(shù)質(zhì)量11、金屬的機(jī)械性能是指金屬在外力作用下抵抗變形、斷裂和變形的能力。這種能力的大小和強(qiáng)度通過機(jī)械性能指標(biāo)來衡量和比較。普通機(jī)械性能：強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性和疲勞極限。模塊1金屬的機(jī)械性能，12，知識點(diǎn)，1。理解常用機(jī)械性能的含義：強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性和疲勞極限等。2.了解常見物理和化學(xué)性質(zhì)對材料應(yīng)用范圍、產(chǎn)品質(zhì)量和工藝性能的影響。1.掌握硬度測試方法及其應(yīng)用；2.了解機(jī)械性能如強(qiáng)度、塑性、沖擊韌性和疲勞極限的測試方法和

4、應(yīng)用；3.根據(jù)機(jī)器零件的工作條件，分析制造材料的機(jī)械性能要求。技能點(diǎn)，13，主題1強(qiáng)度和可塑性，14，1。載荷：金屬材料在使用和加工過程中受到的各種外力統(tǒng)稱為載荷，符號為F，可分為：靜態(tài)載荷：大小和方向不變，或緩慢變化。沖擊載荷：在短時間內(nèi)改變作用在材料上的載荷：尺寸和均勻方向隨時間變化，1。負(fù)載、變形和應(yīng)力，任務(wù)變形：負(fù)載下金屬的幾何變形和尺寸變化。彈性變形：當(dāng)負(fù)載存在時發(fā)生，但當(dāng)負(fù)載消除時消失。塑性變形：荷載消除后，無法恢復(fù)。3.應(yīng)力：單位面積的內(nèi)力稱為應(yīng)力，它能準(zhǔn)確反映材料內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)，強(qiáng)度指標(biāo)都用應(yīng)力來表示。2.金屬室溫靜態(tài)拉伸試驗(yàn)1。拉伸樣品。為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有可比性，拉伸試樣的形

5、狀、尺寸、取樣和制樣應(yīng)符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。17、O-P-E-S-BB-K彈性變形屈服均勻塑性變形頸縮斷裂，18、拉伸曲線的物理意義：描述了材料的變形特性和各階段應(yīng)力與變形的關(guān)系，從拉伸曲線的形狀可以看出不同材料有不同類型的拉伸曲線，同一材料在不同條件下的拉伸曲線也不同。19，應(yīng)力-應(yīng)變曲線是通過用原始量規(guī)和拉伸試樣的原始橫截面面積去除力-伸長曲線的水平和垂直坐標(biāo)而獲得的。在應(yīng)力-應(yīng)變曲線上，可以確定幾個主要的機(jī)械性能。3。應(yīng)力-應(yīng)變曲線，20。思考問題，1。變形不會隨著載荷的消除而消失。2.材料的()性能指標(biāo)可以通過拉伸試驗(yàn)來確定。低碳鋼的拉伸過程可以分為哪幾個階段？1.塑性變形不會隨著載荷的消除

6、而消失。2.材料的性能指標(biāo)可以通過拉伸試驗(yàn)來確定。強(qiáng)度b，硬度c，韌性3。低碳鋼的拉伸過程可分為五個階段：彈性變形、屈服、均勻塑性變形、頸縮和斷裂。22，3。金屬的彈性變形。1.彈性模量表示材料對彈性變形的抵抗力。在應(yīng)力-應(yīng)變曲線上，E是直線的斜率(截面op)。e越大，材料彈性變形就越困難。剛度：零件在負(fù)載下抵抗彈性變形的能力。剛度取決于零件的幾何形狀和材料的彈性模量。當(dāng)零件的橫截面積不變時，零件的剛度取決于材料的彈性模量。彈性極限金屬材料在外力作用下只發(fā)生彈性變形而不發(fā)生塑性變形時所能承受的最大應(yīng)力稱為彈性極限。相當(dāng)于e點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力值，用e表示.在實(shí)際工程試驗(yàn)中，當(dāng)規(guī)定非比例伸長時，測量應(yīng)力

7、，伸長用腳注解釋。例如，當(dāng)樣品的規(guī)格部分的非比例伸長為0.001%時，測量應(yīng)力，記錄為RP0.001物理意義：它是彈性部件的抗破壞指數(shù)。彈性比功是金屬材料吸收彈性變形功的能力。E=2e/2E公式：e-彈性比功e-彈性極限e-彈性模量，我們可以知道，提高材料的彈性比功：第一，提高彈性極限，第二，降低彈性模量。4.強(qiáng)度和強(qiáng)度指數(shù)1。強(qiáng)度：金屬材料抵抗塑性變形或斷裂的能力。2.屈服強(qiáng)度：當(dāng)拉伸試樣屈服時，對應(yīng)于力的點(diǎn)稱為屈服點(diǎn)，對應(yīng)的應(yīng)力就是屈服強(qiáng)度。使用符號s或ReL。S=Fs/So: s -屈服強(qiáng)度(MPa) Fs -樣品屈服時的載荷(n)So-樣品的原始橫截面積(mm2)，26，屈服強(qiáng)度的物理

8、意義：材料開始產(chǎn)生明顯塑性變形的最小應(yīng)力，以及金屬對初始塑性變形的抵抗力。對于沒有明顯屈服現(xiàn)象的材料，用規(guī)定條件下的屈服強(qiáng)度表示，稱為條件屈服強(qiáng)度，符號：0.2或Rr0.2?？估瓘?qiáng)度是指試樣在斷裂前能承受的最大應(yīng)力。符號b或Rm表示。B=Fb/So公式：Fb -樣品承受的最大載荷(n)So-樣品的原始橫截面積(mm2)物理意義：它是韌性材料抵抗大量均勻塑性變形的能力和脆性材料的斷裂強(qiáng)度。屈服比：屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之比。屈強(qiáng)比越小，材料的塑性越好。合理范圍為0.6-0.75。屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度是機(jī)械零件設(shè)計(jì)和材料選擇的基礎(chǔ)。28.5.塑性和塑性指數(shù)。2.斷裂后伸長率符號：或A指拉伸試樣后的標(biāo)距伸

9、長率與原始標(biāo)距長度的百分比。=(L1-洛)/洛100% L1-樣品拉伸斷裂后的軌距(毫米)洛-樣品的原始軌距(毫米)，1。塑性：金屬材料斷裂前產(chǎn)生塑性變形的能力。評價指標(biāo)為斷裂后伸長率和單軸靜態(tài)拉伸試驗(yàn)測得的面積收縮率。29.3.面積收縮的符號：或Z指樣品拉伸斷裂時橫截面面積最大減少量占原始橫截面面積的百分比。=(So-S1)/So100%，其中：S1-拉伸斷裂時試樣的最小橫截面積(mm2)So-試樣的原始橫截面積(mm2)，30，根據(jù)相對尺寸之和，可以確定材料的塑性?？偤驮酱?，材料的塑性越好。加工時：通過塑料加工容易制造出形狀復(fù)雜的零件；使用時：偶爾過載，會產(chǎn)生塑性變形，增加承載力，以免突然

10、斷裂，更安全。金屬的強(qiáng)度和塑性是一對矛盾的性能指標(biāo)。通過細(xì)化金屬的顯微組織，可以同時提高其強(qiáng)度和塑性。31，任務(wù)實(shí)現(xiàn)，1。首先，使用中的應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度不會使繩索斷裂；2.給定材料的屈服強(qiáng)度和屈服比，可以計(jì)算抗拉強(qiáng)度；3.計(jì)算兩根工作繩索的應(yīng)力并進(jìn)行比較。任務(wù)分析：任務(wù)解決方案：抗拉強(qiáng)度=屈服強(qiáng)度/屈服比=1160/0.9=1289MPa，直徑為1.2毫米的鋼絲繩應(yīng)力：=f/s=(510009.8)/(1 . 21 . 2/424)=1806 MPa，直徑為2毫米的鋼絲繩應(yīng)力：=f/s=780MPa 11601289可以看出，20股鋼絲繩的應(yīng)力屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，32，綜合訓(xùn)練，1。解釋名詞(1

11、)彈性極限(2)抗拉強(qiáng)度(2)斷裂后伸長率和面積收縮在工程中的實(shí)際意義是什么？33，綜合訓(xùn)練，1。解釋術(shù)語(1)彈性極限：材料只有在經(jīng)歷彈性變形時才能承受的最大應(yīng)力。(2)抗拉強(qiáng)度：材料斷裂前承受的最大應(yīng)力。2.斷裂伸長率和面積收縮在工程中的實(shí)際意義是什么？答：根據(jù)斷裂后伸長率和面積收縮的相對大小，可以判斷材料拉伸時是否有頸縮，進(jìn)而判斷材料的塑性。斷裂后伸長，面積收縮，無縮頸，材料塑性低；斷裂后伸長率、面積收縮、頸縮、高塑性材料。34，第1章金屬材料的特性，第2節(jié)硬度，35，硬度：它是測量材料硬度的指標(biāo)，表明材料在靜態(tài)載荷下抵抗局部變形的能力。壓入試驗(yàn)：用一定幾何形狀的壓頭在一定載荷下對金屬表

12、面進(jìn)行擠壓，并根據(jù)擠壓程度測量其硬度。常用的有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。36，1。布氏硬度試驗(yàn)，1。實(shí)驗(yàn)原理，HBW=F/S=載荷/壓痕面積壓頭：硬質(zhì)合金球，單位壓痕面積的力被用作測量布氏硬度值，符號HBW，37，1)表達(dá)方法：200 HBW 10/1015s/30硬度值硬度符號測試條件測試條件包括：壓頭類型2。布氏硬度規(guī)范，38，2)試驗(yàn)規(guī)范：在該試驗(yàn)中，載荷f與壓頭直徑d的平方(0.102F/D2)的比值應(yīng)為30、15、10、5、2.5和1中的一個。見表1-1。當(dāng)測試尺寸允許時，直徑為10毫米的球形壓頭是優(yōu)選的。在圖紙文件中，一般不規(guī)定試驗(yàn)條件，只需標(biāo)注所需的硬度值范圍和硬度符號，如2

13、00230HBW。39，3)特點(diǎn)和適用范圍，優(yōu)點(diǎn)：壓痕面積大，對材料的平均硬度值響應(yīng)更好，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性好；缺點(diǎn)：測試麻煩，壓痕大，對材料表面損傷大，不適合測量成品零件和薄零件；用途：鑄鐵、有色金屬和退火、正火或調(diào)質(zhì)鋼，尤其是軟金屬。40，3。布氏硬度測試過程，1)樣品：表面光滑，厚度至少為壓痕深度的10倍。2)設(shè)備：HB-3000B數(shù)字布氏硬度計(jì)。3)過程：放入樣品，加入載荷，保持時間，取出樣品，讀取壓痕直徑并檢查硬度值。洛氏硬度試驗(yàn)，HR=N-h/S，1。實(shí)驗(yàn)原理：洛氏硬度用壓痕深度表示，符號HR:其中：n常數(shù)，K=100(金剛石圓錐壓頭)，K=130(鋼球壓頭)h殘余壓痕深度(mm)

14、S常數(shù)，洛氏硬度沒有單位，所以必須標(biāo)有硬度刻度符號，硬度值應(yīng)寫在符號前面。1)表示方法：58小時碳表面硬度：70小時30T瓦，2。洛氏硬度規(guī)范，43，2)試驗(yàn)條件和應(yīng)用范圍：見表1-2和1-3。3)優(yōu)點(diǎn)：測量快速簡單；壓痕小，成品可以測量。缺點(diǎn)是精度低，重復(fù)性差，硬度值的離散性大，通常需要在材料的不同部位測試三次，取平均值來表示材料的硬度。尺度之間沒有對應(yīng)關(guān)系。44，1)樣品：表面粗糙度Ra0.8微米。2)設(shè)備：HR-150洛氏硬度計(jì)；3)過程：放線，加入初始力調(diào)節(jié)針和主要實(shí)驗(yàn)力，保持硬度值反復(fù)讀取，取平均值。3。洛氏硬度測試過程，45。練習(xí)1。三種常用的硬度測試方法是什么？2.簡述布氏硬度的

15、原理。46，思考問題，1。布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。2.簡述布氏硬度的原理。答：單位壓痕面積的平均壓力。47，維氏硬度也通過單位壓痕面積的力作為硬度值來測量。3。維氏硬度試驗(yàn)，1。實(shí)驗(yàn)原理，壓頭：136菱形四邊形椎體符號：HV HV=F/S=0.189F/d2，其中D壓痕兩條對角線的平均長度為(mm)，48，1)表示方法：640 HV 30/20在符號HV前面標(biāo)出硬度值，并在HV后面壓出測試力和測試力2)優(yōu)點(diǎn)：壓痕淺，適用范圍廣，特別適合測量表面處理過的零件。只使用一個等級，材料的硬度可以通過維氏硬度直接比較。缺點(diǎn)：對樣品表面要求高，測量麻煩，不適合大批量測試。2。維氏硬度規(guī)格，49，1)

16、樣品：表面粗糙度，厚度2)設(shè)備：維氏硬度計(jì)3)過程：放置樣品，添加載荷，保持時間，讀取壓痕對角線長度并檢查硬度值(類似于布氏硬度的測量過程)，3。維氏硬度測試過程，50，硬度總結(jié)(1)，51，硬度總結(jié)(2)用哪種方法測量：a:淬火鋼b:儀器小黃銅齒輪c:滲碳工件的表面硬度2。有兩個工件，一個是230HBW，另一個是34HRC。這是否意味著甲的硬度高于乙？下列零件和材料應(yīng)以何種方式測量：a:淬火鋼HRC B:儀器小黃銅齒輪HBW C:滲碳工件表面硬度HV 2。有兩個工件，一個是230HBS，另一個是34HRC。這是否意味著工件a的硬度比工件B的高？答：不可以。不同的硬度不能直接比較，但應(yīng)該改成相同的硬度和等級。54，第1章，第3節(jié)，沖擊韌性和疲勞極限，55，1，沖擊韌性，56，在建船體，57，泰坦尼克號是一個300英尺長的船體，由十塊30英尺