金属工讲义艺学第二章铸造

(MPa)
式中：Fs—试样屈服时的载荷，N
A0—试样原始横截面积，mm2。
2．
抗拉强度是指试样拉断前承受的最大应力
值，用符号σb表示，单位为Mpa，
σb= Fb / A0
(Mpa )
式中：Fb—试样承受的最大载荷，N
A0—试样原始横截面积，mm2。
屈服点应力（屈服强度）和抗拉强度在设 计机械和选择、评定金属材料时有重要意 义 。 机械零件多以σs作为强度设计的依 据。
拉伸试验
标准试件
低碳钢拉伸曲线
F——Δl：载荷伸长量拉伸曲线 σ——ε：应力应变曲线
铸铁拉伸曲线
σ= F/Ao ε= △L / L0
分别以σ和ε 为纵坐标和横坐 标，绘出应力-应 变曲线。应力-应 变曲线的形状与 拉伸曲线完全相 似，只是坐标与 数值不同。
退火低碳钢力-伸长曲线
oe——弹性变形阶段；es——屈服阶段； sb——强化阶段；bk——缩颈阶段
s-屈服点 b-开始发生缩颈现象
强度极限B
颈缩阶段
屈服极限S 屈服阶段 弹性极限P 弹性阶段
强化阶段
强度指标
1.屈服点
在拉伸试验过程中，外力不增加(保持恒定)，但试样
仍然能继续伸长(变形)，这种现象称屈服。S点称屈服点，
S点对应的应力称屈服点应力。用符号σs表示。屈服点应力 σs可按下式计算：
σs = Fs / A0
金属工艺学第二章铸造
精品jin
绪
论
什么叫金属工艺学？
是一门研究有关制造金属零件工艺方法 的综合性技术基础课。
它主要研究：
（1）各种工艺方法本身的规律性及其在机械 制造中的应用和相互联系；
（2）金属机件的加工工艺过程和结构工艺性； （3）常用金属材料性能对加工工艺的影响等。
金属工艺学中涉及到的知识点在机械制造工 程中的地位。
金属材料的硬度可用专门仪器来测试， 常用的有布氏硬度机、洛氏硬度机等。
布氏硬度
H(B HS B )0 W .10 2 2F
Nm2
D (D D 2d2)
式中：F—试验力，N D—压头的直径,mm
布氏硬度试验原理图
单位面积所受的 力值即为硬度
HBS表示用淬火钢球作为压头 测出的硬度值。
HBW表示用硬质合金球作为 压头测出的硬度值。
标准冲击试样有两种，一种是夏比Ｕ形缺口试样， 另一种是夏比Ｖ形缺口试样
同一条件下同一材料制作的两种试样，其Ｕ形试样
的a 值a
kk值 不明 能显 相大 互于 比Ｖ较形。试对于样脆的性a材k，料所试样以一这般两不种开试缺样口。的
四、疲劳强度
疲劳的概念:
工程上一些机件工作时受交变应力或循环 应力作用，即使工作应力低于材料的屈服 强度，但经过一定循环周次后仍会发生断 裂，这样的断裂现象称之为疲劳 。
由于压痕较大，成品检验也有困难 。
通常用于测定铸铁、有色金属、低 合金结构钢等材料的硬度。
洛氏硬度的特点：
洛氏硬度HR可以用于硬度很高的材料 ，而且压痕很小，几乎不损伤工件表面， 故在钢件热处理质量检查中应用最多。
但洛氏硬度由于压痕较小，硬度代表 性就差些，如果材料中有偏析或组织不均 的情况，则所测硬度值的重复性也差。
式中：A0—试样的原始截面积（mm2）
A1—试样断面处的最小截面积（mm2）
δ和φ愈大，则塑性愈好。良好的塑性是金
属材料进行塑性加工的必要条件。
二Байду номын сангаас硬度
固体材料抵抗塑性变形、压入或压痕 的能力。
硬度是衡量金属材料软硬程度的一种 性能指标。它直接影响到材料的耐磨 性及切削加工性。
硬度测定方法有压入法、划痕法、回 弹高度法等。
零件的疲劳断裂过程可分为裂纹产生、裂 纹扩展和瞬间断裂三个阶段 。
疲劳强度的概念
金属材料在无数次重复或交变载荷作 用下而不致引起断裂的最大应力，叫做疲 劳强度。
洛氏硬度
洛氏硬度试验原理图
试验时，先加初试验 力，然后加主试验力， 压入试样表面之后， 去除主试验力，在保 留初试验力的情况下， 根据试样残余压痕深 度增量来衡量试样的 硬度大小。
布氏硬度与洛氏硬度的特点比较
布氏硬度的特点： 布氏硬度因压痕面积较大，HB值的
代表性较全面，而且实验数据的重复性 也好，但由于淬火钢球本身的变形问题 ，不能试验太硬的材料，一般在HB450 以上的就不能使用。
试验表明，在冲击载荷不太大的情况下，金属 材料承受多次重复冲击的能力，主要取决于强 度。
冲击值对组织缺陷很敏感，因此冲击试验是生 产上用来检验冶炼、热加工、热处理等工艺质 量的有效方法。
夏比冲击试验 试验原理
冲击韧度：
ak = AK/A （J·cm-2）
式中：Ak—折断试样所消耗的冲击功（J） A—试样断口处的原始截面积（mm2）
对于脆性材料，在强度计算时，则以σb为 依据。
塑性指标
(1)伸长率δ δ= （L1-L0）/L0 ×100%
式中： L0—试样原标距的长度（mm） L1—试样拉断后的标距长度（mm）
(2) 断面收缩率φ
断面收缩率是指试样拉断后断面处横截面积 的相对收缩值。
φ= （A0-A1）/A0 ×100%
三、冲击韧度（ak）
➢有些机件在工作时要受到高速作用的载荷 冲击，如锻压机的锤杆、冲床的冲头、汽车 变速齿轮、飞机的起落架等。 ➢瞬时冲击引起的应力和应变要比静载荷引 起的应力和应变大得多，因此在选择制造该 类机件的材料时，必须考虑材料的抗冲击能 力，即冲击韧度。
金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力叫 做冲击韧度。常用一次摆锤冲击试验来测定金 属材料的冲击韧度(大能量、一次冲断）。
课程的性质、任务和要求
性质：
➢ 研究常用工程材料及其成形方法的综合性课程 ➢ 体现理论教学与实践环节密切结合的技术基础课程
任务和要求：
➢了解产品的制造过程 ➢掌握常用工程材料的种类与性能，能初步选用 ➢掌握材料成形的基本原理和工艺特点，能初步运用
第一篇 金属材料的基础知识
第一节 金属材料的力学性能
力学性能是指金属材料在受外力作用时所 反映出来的固有性能。
金属材料的力学性能主要有：强度、塑性、 硬度、冲击韧度和疲劳强度等。
力学性能指标，是选择、使用金属材料的 重要依据。
一、强度与塑性
强度:材料抵抗由外力载荷所引起的应变或 断裂的能力。
塑性:材料在外力作用下产生不可逆永久 变形而不破坏的能力。