常用金属材料的知识
41页1、第三节 常用金属材料的知识,使用性能:材料在使用过程中所表现的性能。包括力学性能、物理性能和化学性能。工艺性能:材料在加工过程中所表现的性能。包括铸造、锻压、焊接、热处理和切削性能等。,神舟一号飞船,1、弹性和刚度2、强度与塑性3、冲击韧性4、疲劳5、硬度6、断裂韧性,一、 金属材料的力学性能,材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化,称为变形。外力去处后能够恢复的变形称为弹性变形。外力去处后不能恢复的变形称为塑性变形。,五万吨水压机,1、弹性和刚度,弹性:即材料承受最大弹性变形时的应力。指标为弹性极限e。刚度:材料受力时抵抗弹性变形的能力。指标为弹性模量E:,弹性模量的大小主要取决于材料的本性,除随温度升高而逐渐降低外,其他强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金化等对弹性模量的影响很小。可以通过增加横截面积或改变截面形状来提高零件的刚度。,2、强度与塑性,强度:材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。屈服强度s:材料发生微量塑性变形时的应力值。,条件屈服强度0.2:残余变形量为0.2%时的应力值。抗拉强度b:材料断裂前所承受的最大应力值。,塑性:材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。指
2、标为:,断面收缩率 :,拉伸试样的颈缩现象,伸长率 :,3、冲击韧性,是指材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。,指标为冲击韧性值ak(通过冲击实验测得)。,4、疲劳,材料在低于s重复交变应力作用下发生断裂的现象.材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的最大应力称为疲劳极限。用-1表示。钢铁材料规定次数为107,有色金属合金为108。,疲劳断口,通过改善材料形状结构,减少表面缺陷,提高表面光洁度,进行表面强化等方法可提高材料疲劳抗力.,5、硬度,材料抵抗表面局部塑性变形的能力。1、布氏硬度HB,压头为钢球时,布氏硬度用符号HBS表示,适用于布氏硬度值在450以下的材料。压头为硬质合金球时,用符号HBW表示,适用于布氏硬度在650以下的材料。,符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值,之后的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间, 如120HBS10/1000/30,表示直径为10mm的钢球在1000kgf(9.807kN)载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。,布氏硬度压痕,2、洛氏硬度,洛氏硬度计,洛氏硬度用符号HR表示,HR=k-(h1-h0)/0.002根据压头类型和
3、主载荷不同, 分为九个标尺, 常用的标尺为A、B、C。,洛氏硬度测试示意图,3、维氏硬度,二、金属材料的工艺性能,1、切削加工性能 HB180-200切削性好2、铸造性能 流动性、收缩性、偏析,3、 金属的可焊性,是指被焊金属材料在一定条件下获得优质焊接接头的难易程度。,金属的可焊性主要与下列因素有关: 1、材料本身的成分组织; 2、焊接方法; 3、焊接工艺条件; 碳当量CE =C+Mn/6+(Cr+Mo+ V) /5+ (Ni+Cu)/15,碳当量CE =C+Mn/6+(Cr+Mo+ V) /5+ (Ni+Cu)/15,用于对碳钢和低合金钢淬硬及冷裂倾向的估算根据经验:碳当量CE 0.6时,钢材塑性较低,淬硬倾向很强,焊接性不好。,三、 钢的分类及编号,(一)、钢的分类1、按化学成分分,2、按质量分钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。分普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢.根据现行标准,各质量等级钢的磷、硫含量如下:,3、按冶炼方法分,4、按金相组织分,电弧炉炼钢,5、按用途分,(二)、钢的编号我国钢材的编号是采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法。采用汉语拼音字
4、母表示钢产品的名称、用途、特性和工艺方法时,一般从代表钢产品名称的汉字的汉语拼音中选取第一个字母.,常用钢产品的名称、用途、特性和工艺方法表示符号(GB/T 2212000),1、碳素结构钢和低合金高强度钢Q+最低屈服强度值+质量等级符号+脱氧方法符号Q表示“屈服强度”;屈服强度值单位是MPa;质量等级符号为A、B、C、D、E。由A到E,其P、S含量依次下降,质量提高。,脱氧方法符号: 沸腾钢F;镇静钢Z;半镇静钢b;特殊镇静钢TZ。如碳素结构钢牌号表示为Q235AF、Q235BZ。,钢板,低合金高强度结构钢都是镇静钢或特殊镇静钢,其牌号中没有表示脱氧方法的符号。如Q345C。根据需要,低合金高强度结构钢的牌号也可以采用两位阿拉伯数字 (表示平均含碳量的万分之几) 和化学元素符号,按顺序表示,如16Mn。,* 说明: 通常情况下, 屈服强度值小于300MPa时为碳素结构钢,大于300MPa时为低合金高强度钢。,热连轧钢板,2、优质碳素结构钢牌号用两位数字表示。这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几。如45钢平均含碳量为万分之四十五(即0.45%) 的优质碳素结构钢。,3、不锈钢和耐热钢含
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