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金属材料知识培训课件_图文

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金属材料知识 金属材料 (用量占80%) 非金属材料 (用量占20%) 黑色金 属 有色金属材料 陶瓷材料 高分子材料 复合材料 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) 材 料 化学性能(氧化、腐蚀等) 的 性 能 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) 几种常见的力学性能 强度:指材料抵抗塑性变形和断裂的能力,对于结构材料来说,它是最重 要的力学性能。 塑性:表示材料断裂前发生的永久变形(塑性变形)的能力。 塑性指标:延伸率? 和断面收缩率 ? 韧性:反映材料抵抗裂纹扩展能力的大小,是单位体积材料在断裂前所吸 收的能量,也就是外力使材料断裂所做的功。 硬度:指材料抵抗外物压入能力,硬度测量简单快速,不破坏零件。硬度 与强度之间有一定关系,可用硬度来估计强度。 P 载荷 (N) s pe b Pp :保持直线关系的最大载荷 过P点曲线开始偏离直线 k Pe:变形开始阶段 卸载后立刻恢复原状(弹变 ) Pp Pk 变 Ps )屈:服屈:服载超时荷过的不,最增伸小加长变或只形反部而分减恢少复,(塑 试 样还继续伸长的现 0 象。 ?lb ? lu ? lk (低碳钢的拉伸曲线) ?l伸长(mm明形) 显变塑强化(变 塑加变形工增必屈硬变大须服化,,不后)表变断,:面形增材屈滑抗载料服移,力出后带增随现欲。大。 变形 三阶段 弹性变形 弹塑性变形 断裂 Pb :强度极限的载荷 试样某一部位截面开始急降 颈缩——导致载荷下降。 Pk :断裂载荷 ? (MPa) ?p :比例强度极限 保持直线关系的最大应力 ?p ?k ?e :弹性强度极限 p-e 弹性变形阶段 过e ,弹变+微量塑变 0 ?b ?u ? ?k (低碳钢的应力-应变曲线) (%) ?s :屈服强度极限 ? 达一定值时,不增或降低, 上l屈增服点:屈服阶段的最大应力。 (对试样局部应力集中极为敏感) 一般选下屈服点作为材料屈服强度 形变强化:欲继续变形,必须不断增加应力,达?b后,形变强化效应已不能 补偿横截面积的减小而引起的承载能力的降低。 (b 点后颈缩) ?k :断裂强度 此时试样断裂。 2. 弹性极限?e和屈服强度?s : ? 弹性极限是表征开始塑性变形的抗力。 ? 严格说:是表征微量塑性变形的抗力。 ? 测出的弹性极限受测量精度影响,为便 于比较,规定残余伸长应力。 ? 规定以残余伸长为0.01%的应力作为规 定残余伸长应力,记作?0.01 ? 除退火或热轧的低碳钢和中碳钢等少数 合金有屈服现象外,大多数金属合金 都 没有屈服点。 ? 规定产生0.2%残余伸长的应力作为屈服 强度,以?0.2表示。 ? ?0.2的测量方法同上,采用图解法。 固态相变 ? 固态相变是热处理的基础 ? 相变:构成物质的原子(分子)的聚合状态(相状态)发 生变化的过程。 ? 固态相变:固态材料在温度和压力改变时,其内部组织或 结构会发生变化,即发生从一种相状态到另一种相状态的 转变。 ? 母相或旧相:相变前的相状态 ? 新相:相变后的相状态 相图与相变 ACM A3 A1 铁碳相图 Fe-C Phase Diagram Fe-C相图、冷却过程中的组织变化及产物 1.1固态相变的分类 1. 按平衡状态图分类 ? 平衡相变和非平衡相变 ? 平衡相变 ?缓慢加热或冷却时发生的能获得符合平衡 状态图的平衡组织的相变 –: ? 非平衡相变 ?加热或冷却速度很快,上述平衡相将被 抑制,固态材料可能发生某些平衡状态图上 不能反映的转变并获得被称为不平衡或亚稳 的组织 平衡相变 ①同素异构转变/多形性转 变 – 纯金属在温度和压力改变 时,由一种晶体结构转变 为另一种晶体结构的过程 称为同素异构转变。 –在固溶体中发生的同素异 构转变称为多形性转变。 钢中铁素体?奥氏体的转变 奥氏体?铁素体的转变 平衡相变 ②平衡脱溶沉淀 ? 在缓慢冷却条件下,由过 饱和固溶体中析出过剩相 的过程称为平衡脱溶沉淀 ? 特点:母相?不消失,随着 新相?析出,母相的成分和 体积分数不断变化(结构 不变),新相的结构和成 分与旧相不同 平衡相变 ③共析相变 ? 合金在冷却时由一个固 相分解为两个不同固相 的转变称为共析相变 (或珠光体型转变) ? 其两个生成相的结构和 成分均与母相不同 ? 加热时也可发生 α+?→?转变,称为逆 共析相变 平衡相变 ④调幅分解 ? 某些合金在高温下具有均匀单相固溶体,但冷 却到某一温度范围时可分解成为与原固溶体结 构相同但成分不同的两个微区,这种转变称为 调幅分解。 ⑤有序化转变 ? 固溶体中,各组元原子在晶体点阵中的相对位 置由无序到有序(指长程有序)的转变称为有序 化转变。如Cu-Zn,Cu-Au,Mn-Ni,Ti-Ni等合 金。 非平衡相变 ? (2)非平衡相变 –非平衡相变:加热或冷却速度很快, 上述平衡相将被抑制,固态材料可 能发生某些平衡状态图上不能反映 的转变并获得被称为不平衡或亚稳 的组织 –①伪共析相变: ? 由成分偏离共析成分的过冷固溶 体形成的貌似共析体的组织转变 ? 组成相的相对量由A的碳含量而 变。 非平衡相变 –②马氏体相变 ? 进一步提高冷却速度,使 伪共析相变也来不及进行 而将奥氏体过冷到更低温 度,则由于在低温下铁原 子和碳原子都己不能或不 易扩散,故奥氏体只能以 不发生原子扩散、不引起 成分改变的方式,通过切 变由?点阵改组为α点阵, 这种转变称为马氏体相变 Fe-C合金 非平衡相变 –③贝氏体相变 ? 当奥氏体被冷却至珠光体转变和马氏体相变之 间的温度范围时,由于温度较低,铁原子已不 能扩散,但碳原子尚具有一定的扩散能力,因 此出现了一种独特的



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