1、.,【主要內(nèi)容】 1金屬材料的力學(xué)性能 (1)強(qiáng)度(屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、塑性) (2)硬度 (3)沖擊韌性 (4)疲勞強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度 2鐵碳合金相圈 (1)鐵碳合金的基本組織 (2)含碳量對(duì)鐵碳含金組織與性能的影響 (3)合金相圖的應(yīng)用 【考核內(nèi)容】 1.金屬材料的力學(xué)性能 2.鐵碳合金相圖 【考核要求】 1.了解材料的力學(xué)性能和各狀態(tài)的組織結(jié)構(gòu)。 2.掌握金屬的強(qiáng)度、硬度、韌性，并能夠判斷出金屬的機(jī)械性能的優(yōu)劣。 3掌握鐵碳合金相圖。,第一章、工程材料的基本知識(shí),.,材料、信息、能源稱為現(xiàn)代技術(shù)的三大支柱。,復(fù)合材料,工程材料,金屬材料,陶瓷材料,高分子材料,非金屬材料,黑色金屬,有色金屬,

2、金屬?gòu)?fù)合材料,非金屬?gòu)?fù)合材料,.,2.工藝性能,1.1 金屬材料,材料的主要性能是指:,1.使用性能,（1）力學(xué)性能 強(qiáng)度、塑性、硬度,（2）物理性能 密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)電性,（3）化學(xué)性能 耐酸堿性、抗氧化性。,加工成形的性能,材料是人類用于制造物品、器件、構(gòu)件、機(jī)器或其他產(chǎn)品的物質(zhì)。,.,第一節(jié) 材料的力學(xué)性能,力學(xué)性能 材料在外力作用下所表現(xiàn)出的特性。,一、外力作用下材料的變形,作用在機(jī)件上的外力載荷,F = F,（MPa）,外力 內(nèi)力應(yīng)力,靜載荷,動(dòng)載荷,= F /S,.,（1）彈性變形：,材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后恢復(fù)其原來(lái)形狀，這種隨外力消失而消失的變形，稱為彈性變形。,1

3、.兩種基本變形,.,（2）塑性變形:,材料在外力作用下產(chǎn)生永久的不可恢復(fù)的變形，稱為塑性變形。,.,拉伸實(shí)驗(yàn),k,b,b 極限載荷點(diǎn),F,e,e 彈性極限點(diǎn),s,S 屈服點(diǎn),K 斷裂點(diǎn),拉伸曲線,F,F,L,縮頸,o,第一節(jié) 材料的力學(xué)性能,.,1強(qiáng)度：,當(dāng)es時(shí)，材料將產(chǎn)生明顯的塑性變形。,條件屈服強(qiáng)度:,0.2=F 0.2/S0 （MPa）,材料在外力作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力。,（1） 屈服強(qiáng)度（S）,指材料在外力作用下，產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力。,S =Fs/S0 （MPa）,屈服強(qiáng)度 是塑性材料選材和評(píng)定的依據(jù)。,第一節(jié) 材料的力學(xué)性能,.,k,b,F,e,s,0.2%,b,b =

4、Fb/S0 （MPa）,（2）抗拉強(qiáng)度（b ）,抗拉強(qiáng)度是材料在拉斷前承受最大載荷時(shí)的應(yīng)力。,它表征了材料在拉伸條件下所能承受的最大應(yīng)力。,抗拉強(qiáng)度 是脆性材料選材的依據(jù)。,第一節(jié) 材料的力學(xué)性能,.,常用 和 作為衡量塑性的指標(biāo)。,伸長(zhǎng)率：,材料在外力作用下，產(chǎn)生永久變形而不引起破壞的能力。,斷面收縮率:,P,P,L,良好的塑性是金屬材料進(jìn)行塑性加工的必要條件。,2. 塑性,第一節(jié) 材料的力學(xué)性能,.,4硬度,是材料抵抗更硬的物體壓入其內(nèi)的能力。,(1)布氏硬度（HB）：,F,第一節(jié) 材料的力學(xué)性能,.,布氏硬度適用HB450,(2)洛氏硬度（HRC）,洛氏硬度一般用于HB450,F,120

5、0,HRC:HB=1：10,第一節(jié) 材料的力學(xué)性能,.,5沖擊韌性(Ak),AK = G（H1 H2）（J） ak = AK /S （J/m2）,硬度b 與強(qiáng)度HB的關(guān)系 低碳鋼： b3.6HB 高碳鋼： b3.4HB 調(diào)質(zhì)合金鋼： b3.25HB,材料抵抗沖擊載荷作用下斷裂的能力。,在沖擊載荷下工作的零件，往往是受小能量多次重復(fù)沖擊而破壞的。,第一節(jié) 材料的力學(xué)性能,.,6疲勞強(qiáng)度(-1),材料在無(wú)數(shù)次重復(fù)或交變載荷作用下不引起破壞的最大應(yīng)力。, 循環(huán)基數(shù),鋼：,據(jù)統(tǒng)計(jì)，約80%的機(jī)件失效為疲勞破壞。,有色金屬：,第一節(jié) 材料的力學(xué)性能,.,7、幾種常用金屬材料的力學(xué)性能,第一節(jié) 材料的力學(xué)

6、性能,.,力學(xué)性能,三、力學(xué)性能與失效形式的關(guān)系,失效形式,斷裂 塑性變形 過(guò)量彈變 磨損,.,狀態(tài)圖 表示合金系的成分、溫度、組織、狀態(tài)之間關(guān)系的圖表。,第二節(jié) 鐵碳合金狀態(tài)圖,一、什么是狀態(tài)圖,1538 ,1394 ,912 ,（成分）,二、狀態(tài)圖的作用,是研究合金的成分、溫度、組織、狀態(tài)之間變化規(guī)律的工具。,.,A,E,S,P,Q,G,K,D,4.3,2.06,0.77,0.02,1147,1538 ,727,P,L,A,F,三、鐵碳合金狀態(tài)圖,912,C,6.67,F,A純鐵的熔點(diǎn)。,DFe3C的熔點(diǎn)。,1. 狀態(tài)圖上點(diǎn)的意義,EC在-Fe中的最大溶解度點(diǎn)。1147 2.06%C 鋼和

7、鐵的分界點(diǎn)。,Le,第二節(jié) 鐵碳合金狀態(tài)圖,.,C共晶點(diǎn)，1147 4.3%C,共晶點(diǎn)發(fā)生共晶反應(yīng)的點(diǎn)。,共晶反應(yīng) 在一定的溫度下，由一定成分的液體同時(shí)結(jié)晶出一定成分的兩個(gè)固相的反應(yīng)。,共晶反應(yīng)的產(chǎn)物共晶體機(jī)械混合物,G 純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)。 912,P C在-Fe中的最大溶解度點(diǎn)。727 0.02%C,第二節(jié) 鐵碳合金狀態(tài)圖,.,S 共析點(diǎn)。 727 0.77%,共析反應(yīng)在一定的溫度下，由一定成分的固相同時(shí)結(jié)晶出不同成分的另外兩個(gè)固相的反應(yīng)。,共析反應(yīng)的產(chǎn)物 共析體 機(jī)械混合物,第二節(jié) 鐵碳合金狀態(tài)圖,.,2. 狀態(tài)圖上線的意義,AECF線固相線,ACD線液相線,AEA析出終了線 ECF共

8、晶線 1147,AC析出A CD析出 Fe3C,A,L+,Fe3C,L+,F,+A,A+,A+Le,Le + Fe3C,第二節(jié) 鐵碳合金狀態(tài)圖,.,ES線 C在-Fe中的溶解度曲線。析出二次Fe3C,（1）單相區(qū)：L、F、A、Fe3C （2）兩相區(qū)：L+A、L+ Fe3C、A+F、F+ Fe3C （3） 三相區(qū)：L+A+ Fe3C、A+F+ Fe3C,GS線 溶解度曲線 AF,GP線 F析出終了線。,PSK線 共析線 727,PQ線 碳在-Fe中的溶解度曲線。,第二節(jié) 鐵碳合金狀態(tài)圖,.,室溫組織：F+P,四 鐵碳合金狀態(tài)圖分析 1 亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程 1點(diǎn)以上 L 12 L 23 A+L 3

9、4 A 45 A+F 5點(diǎn) AP 5點(diǎn)以下 P+F,亞共析鋼的結(jié)晶過(guò)程,第二節(jié) 鐵碳合金狀態(tài)圖,.,室溫組織: P,2 共析鋼（T8鋼） 1點(diǎn)以上 L 12 LA 23 A 3點(diǎn) AP 3點(diǎn)以下 P,共析鋼的結(jié)晶過(guò)程,第二節(jié) 鐵碳合金狀態(tài)圖,.,室溫組織：P+Fe3C（網(wǎng)狀）,過(guò)共析鋼的結(jié)晶過(guò)程,3 過(guò)共析鋼（T10) 1點(diǎn)以上 L 12 L+A 23 A 34 A+Fe3CII 4點(diǎn) AP 4點(diǎn)以下 P+Fe3CII,第二節(jié) 鐵碳合金狀態(tài)圖,.,4 亞共晶鑄鐵,第二節(jié) 鐵碳合金狀態(tài)圖,.,室溫組織 P+Fe3CII+Le,1點(diǎn)以上 L 12 A+L 2點(diǎn) 共晶反應(yīng) 23 A+Fe3CII+Le 3點(diǎn) 共析反應(yīng) 3點(diǎn)以下 P+Fe3CII+Le 注明： Fe3CII二次滲碳體 Le 高溫萊氏體 Le低溫萊氏體,第二節(jié) 鐵碳合金狀態(tài)圖,.,1,1,1,1,1,1,2,2,2,2,2,3,3,3,3,4,4,F+P,P+Fe3C,3,Le,P+Fe3C+Le,2