金属材料性能ppt课件
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项目4 任务1钢铁材料认识 (一)
2007-3-12
1
机械材料分类 （按化学成分分类）
金属材料 (综合性能好，用量最大、应用范围最广) 高分子材料 (质轻、 耐腐蚀，常用于化工、机械、航
空航天等)
陶瓷材料 （高电强、高硬度、耐腐蚀、绝缘，用于
电器、化工、航空航天等等）
复合材料 （轻、高的比强度、比刚度，结合两种材
18
(1)布氏硬度
布氏硬度计
19
2019/10/302007-312
(1)布氏硬度
• 当压头为钢球时,硬度 符号为HBS；当压头 为硬质合金球时,硬度 符号为HBW
适用范围: ＜450HBS; 450-650HBW;
20
(2)洛氏硬度 HR
洛氏硬度测试示意图
洛氏硬度计
h1-h0
10HRC≈HBS
31
（2）各性能的含义 ① 铸造性:常用材料: 灰铸铁 有优良的铸造性能。 ②锻压性:塑性好的 低碳钢 容易锻造成型 ③焊接性:你碳钢有较好的可焊性，高碳钢（较差）铸铁 （更差） ④可加工性: 一般认为，硬度过高或过低的金属材料，
其切削加工性能较差。
32
机械零件的失效形式
2007-3-12
填空题:
指标 :
弹性 、刚度、强度、塑性 、 硬度、 冲击韧性 、断裂韧度和疲劳强度等。
2007-3-12
10
《第3章 机械工程材料基础》—
金属的力学性能 拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
2007-3-12 拉伸试验
11
12
13
屈服强度 — 是塑性材料选材和评定的依据。
14
15
2. 塑性
16
17
4
原因: 锡在温度低于-18℃时,体积就会骤然 膨胀,原子间空隙加大.如果温度下降到-33℃, 这种变化就像传染病一样迅速蔓延.这种现象
人们称为锡疫,使整块 的锡很快变成粉末.
故事启发:学习金属材料的性能,才能很好
的选择和应用金属,尤其是在机械构件材料
的合理的选择.本次课我们就来学习金属材
2007-3-12wk.baidu.com料的性能.
5
一、 金属材料的常用性能
2007-3-12
力学性能（强度、塑性韧性等）
材料使用性能
物理性能（光、热、电、磁等）
包 括
化学性能（氧化、腐蚀等）
两
方
面
加工性能（切削、锻造等）
材料工艺性能
铸造性能（适合铸造与否） 焊接性能（容易焊接与否）
热处理性能（可热处理强化）
6
思考问题:图片中的金属制品用途能反应出它们哪些物理性
有色金属的循环次数一般取 N = 108
钢材的疲劳强度与抗拉强度之间的关系: σ-1 = (0.45～0.55)σ b
2019/10/302007-3-12
28
1943年美国T-2油轮发生断裂
2019/10/302007-3-12
29
30
金属的工艺性能
（1）定义 --- 指各种加工条件下表现出来的性能。
8
金属的化学性能
【提问】为什么图片中的自行车表面
层总是要进行喷漆处理,而淋雨后置久了 却会生锈呢? （1）耐腐蚀性 ---- 常见如钢铁生锈，（腐蚀现象） （2）耐氧化性 --- 焊接等 （3）化学稳定性
9
金属的力学性能
定义 :
金属材料的力学性能是指金属材料在 不同环境（温度、介质）下，承受各种外 加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、 交变应力等）时所表现出的力学特征。
料的性能优点，用于航空航天等领域）
2007-3-12
2
学习金属材料的目的
（1） 获得常用的金属材料、非金属材 料的基本知识，了解各种机械工程材料的 基本特性和应用范围；
（2）为以后正确设计和合理选材打下基 础。
2007-3-12
3
《第3章 机械工程材料基础》—
2007-3-12
读读小故事:
1867年冬天,俄国彼得堡海军仓库 的大批锡砖,一夜之间不翼而飞,留 下了泥土一样的灰色粉末.1992年, 俄国斯科特探险队的船只,在去南 极的途中,天气十分寒冷,可是用于 取暖的煤油却漏光了,以致探险队 员全部冻死在南极冰原.原来装煤 油的铁桶是用锡焊接的,而锡却莫 名其妙地化为了灰尘.这是怎么回 事呢?
能?
7
金属的物理性能
（1）密度 ---- 密度的大小 ---- 分轻重金属，轻金属 -- 铝（应用广） （2）熔点 ---- 对冶炼、铸造、焊接、配制合金很重要。 （3）导热性 ----最好是银 → 铜→ 铝，导热性好的 金属散热性也好。 （4）热膨胀性 --- 实际工作中，铺铁轨、桥梁。 （5）导电性 ----最好是银→ 铜→ 铝，（工业上用铜、 铝作导电材料）。 （6）磁性 ---- 具有导磁能力的金属都能被磁铁吸引
21
22
(3)维氏硬度 HV
适用范围: 测量薄板类 ; HV≈HBS ;
23
六.冲击韧性( notch toughness ):
材料在冲击载荷作用下抵抗 破坏的能力。
2019/10/302007-3-
24
12
《第3章 机械工程材料基础》—
25
试样冲断时所消耗的冲击功A k为:
A k = m g H – m g h (J)
1、
：零件丧失工作能力或达不到要求的性能时，称
为
。
2、 零件不发生失效的安全工作限度称为
。
3、 机械零件失效的形式有断裂、 、
等形式。
33
谢谢大家
34
3.2 铁碳合金基础知识
• 钢铁是机械工业应用最广泛的 金属材料，它主要是由铁和碳 两种元素组成，统称为铁碳合 金。
• 不同的钢铁材料其力学性能差 别很大，这是由金属内部成分 和组织结构决定的。
冲击韧性值a k 就是试样缺口处单位 截
面积上所消耗的冲击功，称为冲击
韧度。
AK
a k=
(J/cm²)
S0
26
七.疲劳强度( fatigue strength ): 表示材料经无数次交变载荷作
用而不致引起断裂的最大应力值σ-1 。
2019/10/302007-3-
27
12
钢材的循环次数一般取 N = 107
2019/10/302007-3-
35
12
《第3章 机械工程材料基础》—
3.2.1 铁碳合金的组织及性能
• 基本组织： [含碳量、性能、工艺] • 1.铁素体 ( F )--碳溶于α–Fe中的间隙固溶体。
• 2.奥氏体 ( A )--碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体。 • 3. 渗碳体 ( Fe3C )--铁与碳形成的金属化合物。 • 4.珠光体 ( P )--铁素体和渗碳体组成的机械混合物。 • 5.莱氏体 ( Ld ) --奥氏体和渗碳体组成的机械混合物 。
2007-3-12
1
机械材料分类 （按化学成分分类）
金属材料 (综合性能好，用量最大、应用范围最广) 高分子材料 (质轻、 耐腐蚀，常用于化工、机械、航
空航天等)
陶瓷材料 （高电强、高硬度、耐腐蚀、绝缘，用于
电器、化工、航空航天等等）
复合材料 （轻、高的比强度、比刚度，结合两种材
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(1)布氏硬度
布氏硬度计
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2019/10/302007-312
(1)布氏硬度
• 当压头为钢球时,硬度 符号为HBS；当压头 为硬质合金球时,硬度 符号为HBW
适用范围: ＜450HBS; 450-650HBW;
20
(2)洛氏硬度 HR
洛氏硬度测试示意图
洛氏硬度计
h1-h0
10HRC≈HBS
31
（2）各性能的含义 ① 铸造性:常用材料: 灰铸铁 有优良的铸造性能。 ②锻压性:塑性好的 低碳钢 容易锻造成型 ③焊接性:你碳钢有较好的可焊性，高碳钢（较差）铸铁 （更差） ④可加工性: 一般认为，硬度过高或过低的金属材料，
其切削加工性能较差。
32
机械零件的失效形式
2007-3-12
填空题:
指标 :
弹性 、刚度、强度、塑性 、 硬度、 冲击韧性 、断裂韧度和疲劳强度等。
2007-3-12
10
《第3章 机械工程材料基础》—
金属的力学性能 拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
2007-3-12 拉伸试验
11
12
13
屈服强度 — 是塑性材料选材和评定的依据。
14
15
2. 塑性
16
17
4
原因: 锡在温度低于-18℃时,体积就会骤然 膨胀,原子间空隙加大.如果温度下降到-33℃, 这种变化就像传染病一样迅速蔓延.这种现象
人们称为锡疫,使整块 的锡很快变成粉末.
故事启发:学习金属材料的性能,才能很好
的选择和应用金属,尤其是在机械构件材料
的合理的选择.本次课我们就来学习金属材
2007-3-12wk.baidu.com料的性能.
5
一、 金属材料的常用性能
2007-3-12
力学性能（强度、塑性韧性等）
材料使用性能
物理性能（光、热、电、磁等）
包 括
化学性能（氧化、腐蚀等）
两
方
面
加工性能（切削、锻造等）
材料工艺性能
铸造性能（适合铸造与否） 焊接性能（容易焊接与否）
热处理性能（可热处理强化）
6
思考问题:图片中的金属制品用途能反应出它们哪些物理性
有色金属的循环次数一般取 N = 108
钢材的疲劳强度与抗拉强度之间的关系: σ-1 = (0.45～0.55)σ b
2019/10/302007-3-12
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1943年美国T-2油轮发生断裂
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金属的工艺性能
（1）定义 --- 指各种加工条件下表现出来的性能。
8
金属的化学性能
【提问】为什么图片中的自行车表面
层总是要进行喷漆处理,而淋雨后置久了 却会生锈呢? （1）耐腐蚀性 ---- 常见如钢铁生锈，（腐蚀现象） （2）耐氧化性 --- 焊接等 （3）化学稳定性
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金属的力学性能
定义 :
金属材料的力学性能是指金属材料在 不同环境（温度、介质）下，承受各种外 加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、 交变应力等）时所表现出的力学特征。
料的性能优点，用于航空航天等领域）
2007-3-12
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学习金属材料的目的
（1） 获得常用的金属材料、非金属材 料的基本知识，了解各种机械工程材料的 基本特性和应用范围；
（2）为以后正确设计和合理选材打下基 础。
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《第3章 机械工程材料基础》—
2007-3-12
读读小故事:
1867年冬天,俄国彼得堡海军仓库 的大批锡砖,一夜之间不翼而飞,留 下了泥土一样的灰色粉末.1992年, 俄国斯科特探险队的船只,在去南 极的途中,天气十分寒冷,可是用于 取暖的煤油却漏光了,以致探险队 员全部冻死在南极冰原.原来装煤 油的铁桶是用锡焊接的,而锡却莫 名其妙地化为了灰尘.这是怎么回 事呢?
能?
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金属的物理性能
（1）密度 ---- 密度的大小 ---- 分轻重金属，轻金属 -- 铝（应用广） （2）熔点 ---- 对冶炼、铸造、焊接、配制合金很重要。 （3）导热性 ----最好是银 → 铜→ 铝，导热性好的 金属散热性也好。 （4）热膨胀性 --- 实际工作中，铺铁轨、桥梁。 （5）导电性 ----最好是银→ 铜→ 铝，（工业上用铜、 铝作导电材料）。 （6）磁性 ---- 具有导磁能力的金属都能被磁铁吸引
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(3)维氏硬度 HV
适用范围: 测量薄板类 ; HV≈HBS ;
23
六.冲击韧性( notch toughness ):
材料在冲击载荷作用下抵抗 破坏的能力。
2019/10/302007-3-
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《第3章 机械工程材料基础》—
25
试样冲断时所消耗的冲击功A k为:
A k = m g H – m g h (J)
1、
：零件丧失工作能力或达不到要求的性能时，称
为
。
2、 零件不发生失效的安全工作限度称为
。
3、 机械零件失效的形式有断裂、 、
等形式。
33
谢谢大家
34
3.2 铁碳合金基础知识
• 钢铁是机械工业应用最广泛的 金属材料，它主要是由铁和碳 两种元素组成，统称为铁碳合 金。
• 不同的钢铁材料其力学性能差 别很大，这是由金属内部成分 和组织结构决定的。
冲击韧性值a k 就是试样缺口处单位 截
面积上所消耗的冲击功，称为冲击
韧度。
AK
a k=
(J/cm²)
S0
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七.疲劳强度( fatigue strength ): 表示材料经无数次交变载荷作
用而不致引起断裂的最大应力值σ-1 。
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钢材的循环次数一般取 N = 107
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《第3章 机械工程材料基础》—
3.2.1 铁碳合金的组织及性能
• 基本组织： [含碳量、性能、工艺] • 1.铁素体 ( F )--碳溶于α–Fe中的间隙固溶体。
• 2.奥氏体 ( A )--碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体。 • 3. 渗碳体 ( Fe3C )--铁与碳形成的金属化合物。 • 4.珠光体 ( P )--铁素体和渗碳体组成的机械混合物。 • 5.莱氏体 ( Ld ) --奥氏体和渗碳体组成的机械混合物 。