材料及热加工复习资料2
工程材料及热加工工艺
绪论 一. 课程的任务及内容
工艺方法 工程材料 ———加工工艺 ——— 产品件 装配试车 工艺过程 基本知识 热加工 冷加工
成分.组织.性能 铸.锻.焊.热 （切削加工） 关系.应用
性质：机械类各专业必修的一门综合的技术基础课。
任务：使学生获得有关金属学.钢的热处理.常用的金属材料及加工的基础 知识，培养学生合理选材.确定热处理方法及安排工件加工工艺路线的初步 能力。
先修课：物理.化学.机械制图.金工实习等，与材料力学. 机械设计等关系
密切。
作用：打基础 为后续课 为专业课 为工作实践
二．材料及发展趋势
钢： 碳钢. 合金钢. 铸钢…. 黑色金属
金属材料 铁： HT. QT. 合金铸铁… Cu及Cu合金 有色金属 AI及AI合金
工程材料 其它：轴承…
普通
无机非金属材料 陶瓷材料 例 特种
非 金
属 热塑性
材 工程塑料
料 工程塑料 通用塑料 热固性 有机高 特种塑料 分子 材料
橡胶
金属材料 + 非金属材料 = 复合材料 结构材料 机性. 物性. 化性 工程材料（应用）
功能材料 特异物化性能. 超导.激光材料……
三. 金属材料的应用.特点
.陶瓷. 高分子材料发展速度很快，但还不能全面代替传统的金属材料。金属
材料各行各业应用广泛。原因：金属材料可满足各种各样的性能。 具体： 1. 一般均具有优良的机械性能； 2. 具有优良的物理性能； 3. 具有优良的工艺性能；
热处理较大范围改变金属材料的性能。 四. 影响金属材料性能的因素
1. 化学成分 决定组织. 性能 2. 处理工艺 内部组织变化
性能与微观组织有关。
第一章 金属材料的力学性能
物理性能 导电.热.磁.密度.熔点 化学性能 耐蚀.热.酸.抗氧化
使用性能 其它性能 耐磨性.承受磨损耐久程度.综合性 机械性能 外力作用下表现的性能，变形.失效 性能 （力学性能） 铸造性能 流动性.收缩性.吸气性… 工艺性能 塑性成形性 可锻性.冲压性 （加工性能） 焊接性
热处理工艺性
切削加工性 根据使用性 选择材料用途
选材.选工艺性能是基础 根据加工性 选择加工方法
机械性能（力学性能）是设计零件选材的依据，控制材料质量的重要参考。 六大性能 九大指标
强度 σb σS σ0.2 塑性 δ ψ 刚度 E
力学性能指标 布氏 HBS HBW
硬度 洛氏 HRA HRB HRC 维氏 HV
冲击韧性 Aku aku ( Ak ak ) 疲劳强度 σ-1
§1 刚度.强度.塑性
作拉伸试验 GB228-87 低碳钢拉伸试样
OE 弹性阶段 符合虎克定律 呈线形关系 E 弹变点 S 平台 屈服阶段（流动阶段） S点 屈服点 拉伸图（拉伸曲线） 载荷和变形量（伸长量）F-ΔL 或应力-应变图 σ(F/S0)-ε(ΔL/L0)
拉伸过程 瞬间自动记录 F与ΔL
塑性材料 >σb 不均匀变形 缩颈→断裂
脆性材料 >σb 断裂
一.刚度 抵抗弹变的能力 指标 弹性模量 E
σ
E=——─ (N/mm2 ) 弹性范围内. 应力与应变的比值 （或线形关系.正比）
ε E↑ 刚度↑ 弹性变形小
二. 强度 材料在外力作用下抵抗塑性变形和破坏的能力。 常温静载 1. 屈服点S 屈服强度 表征材料对产生明显塑性变形的抗力 有明显的屈服现象
屈服点：产生屈服时的应力 屈服强度（屈服极限）
FS
σS =----- (N/mm2)
S0 2. 名义屈服强度 （条件屈服强度）σ0.2
无明显屈服现象的材料 高碳钢.铝.铜
F0.2 --产生0.2%残余塑性变形时的载荷 σ0.2=------- S0 规定： 残余伸长为0.2%的应力 σr0.2 或者
非比例伸长为0.2%的应力 σp0.2
0.2%是条件屈服强度的“条件” 3. 抗拉强度 σb 拉断前承受的最大应力
Fb
σb = -------- (N/mm2) S0
表征了材料抵抗最大均匀变形的能力 Fb 即 断裂载荷
σb. σS（σr0.2σp0.2） 两个重要力学性能指标，是零件选材强度设计主要依据。
屈强比 σS / σb↓ 可靠性↑ 利用率↓
三. 塑性 外力作用下产生永久变形而不破坏的能力
两个衡量指标 δ ψ
1.断后伸长率 （相对延伸率） δ
L1 - L0.
δ =----------╳ 100% 与标距长度有关 L0↑ δ↓ L0
短试样 L0.=5 d0 δ5 长试样 L0.=10 d0 δ10 同一材料 δ5≠δ10 δ5>δ10 不能比较 2.断面收缩率 ψ S0 – S1
ψ =----------╳ 100% 不受标距尺寸影响，可靠反映材料塑性 S0 δ↑ ψ↑ 塑性↑ 与负荷无关 一般 塑材 δ > 2~5 % 低碳钢
脆材 δ < 2~5 % HT
注意：塑性好处 （1）零件一旦超载，不致突然断裂破坏
（2）是压力加工的必要条件
§2. 冲击韧性 （韧性） 抵抗冲击载荷下断裂的能力 应变速度 >1%/S为冲击； <1%/S为静载荷 冲击试验法 GB229-84 冲击试样 试验机
冲击吸收功 AKU = W( H-h) 单位J或 Kgf .m ( 1 Kgf .m =9.8 J) 从表盘读出
AKU
aku =-------------- J/cm2 或Kgf/cm2 冲击韧度
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