金属工艺学教学课件PPT培训金属材料基础.pptx

课程体系
讲授金属零件工艺方法的技术基础课。
热加工,是在较高的温度下将金属软化或熔化处理后再冷却至常温的成形技术(再结晶温度)
对金属进行加热和冷却的过程可人为干预或控制,称为热处理。热加工常见的分类有:凝固成形(铸造)、连接技术(焊接)、塑性成形(锻造和冲压)。
热加工成形过程中,模具起着极其重要的作用,从而又衍生出了模具设计和加工技术。
冷加工,通常指金属的切削加工:
即用切削工具从金属材料(毛坯)或工件上切除多余的金属层,从而使工件获得一定形状、尺寸精度和表面粗糙度的加工方法。
车削、铣削、刨削、磨削、镗削、拉削、钻削和插削等加工方法。
欲讲授的知识
1、金属材料基本知识
2、热加工:
铸造
塑性加工:锻、冲、轧等。
焊接
3、冷加工(切削加工):
切削、机床、常用切削方法
特种加工
典型表面加工
工艺过程及零件结构工艺性分析
第一部分
金属材料基本知识
金属材料的主要性能
力学性能(机械性能)
强度与塑性(衡量材料的静载荷作用下力学性能)
硬度(衡量材料的静载荷作用下力学性能)
韧性(衡量材料的动载荷作用下力学性能)
疲劳强度(衡量材料的交变载荷作用下力学性能)
物理性能
密度、熔点、热膨胀、导热、导电、导磁性等
化学性能
耐酸、耐碱、耐腐蚀、耐高温
工艺性能
加工中的综合反应:铸造性、可锻性、焊接性、切削加工性等
——金属材料的力学性能
静载时材料的力学性能
静拉伸试验(弹性和刚度、也就是强度与塑性)
硬度(布氏硬度、洛氏硬度)
动载时材料的力学性能
冲击韧性(αK)
疲劳强度
高温力学性能(蠕变、其它力学性能)
断裂韧性
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1)力学性能之——弹性和刚度(反之则塑性)
标准拉伸试样
——金属材料的力学性能
[1]线弹性阶段:拉伸曲线中OA段表示材料的线弹性阶段。
试样的变形随着载荷的增大而增大,两者成线性关系。
该阶段变形是完全弹性变形,无任何残余变形(塑性变形)
此阶段中材料的应力与应变关系呈线性关系。
[2]屈服阶段:当载荷增加到一定数值时,在低碳钢拉伸曲线上出现水平平台或锯齿现象。
这种载荷保持不变或在一定范围内波动,而变形继续增加的现象称为屈服现象。
一些低碳钢材料存在上屈服极限和下屈服极限。一般屈服极限都是指下屈服极限。下屈服极限是屈服阶段中应力的最小值。
材料屈服时将产生不能消失的塑性变形,因此工程中将此定义为材料的破坏。
屈服应力称为屈服极限,用σs表示,是表征材料抵抗破坏能力的重要强度指标。
金属材料的力学性能
工程中利用冷作硬化工艺的例子很多(利弊参半,合理利用),把钢筋预拉超过屈服极限、构件表面进行喷丸处理等,均能提高材料屈服极限,亦即提高材料抵抗破坏的能力。
拉伸曲线最高点C点对应的载荷为材料的强度载荷,用b表示,此时对应的应力称为强度极限或抗拉极限。
[4]颈缩阶段:拉伸曲线中的CD段表示材料的颈缩阶段。
载荷达到最大值后,变形多集中在局部,此处伸长和横向收缩的速度比其他地方要快,成为颈缩。
由于颈缩使横截面积减小,试样承载能力下降,最后导致断裂。
断裂后试样的弹性变形消失,塑性变形将永远保留在断裂的试样上。
材料的塑性性能通常用伸长率δ和面积收缩率ψ来表示。
金属材料的力学性能
[3]强化阶段:拉伸曲线中的BC段表示材料的强化阶段。
材料屈服后,抵抗变形的能力有所增强。因此若使材料继续变形,就要不断增加载荷。
在强化阶段如果卸载,弹性变形会随之消失,但塑性变形将永久保留下来。若卸载后重新加载,材料的比例极限、屈服极限明显提高,而塑性性能会相应下降。这种现象称之为形变硬化或冷作硬化。
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弹性 E=/
Elastic Modulus,
又称 Young 's Modulus(杨氏模量)
材料在弹性变形阶段,其应力和应变成正比例关系(即符合胡克定律),
应力与应变的比例称为弹性模量
强度 Strength
s、屈服点(yeild strength)
b、抗拉强度(tensile strength)
塑性 Plasticity 越大相对越好
=(L1-L0)/L0(伸长率)
=(F0-F1)/F0(断面收缩率)
金属材料的力学性能




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布氏硬度试验
金属材料力学性能—硬度
硬度:材料表面抵抗局部变形,特别是塑性变形、压痕、划痕的能力
硬度直接影响材料的耐磨性,所以***、量具、模具等要求高硬度。
硬度过高则切削困难,所以一般都是“先加工,后热处理提高最终硬度”工艺。
传统的布氏硬度计:
淬火钢球压头、HBS、450HBS以下材料;
新型布氏硬度