棒材工艺教程(第二章第一节金属材料1).ppt

点滴做起 之争第一,第二章 基础知识,技术处品种室,一 基本名词及概念,二 金属材料的组织,三 金属的性能,五 金属的结晶,第一节 金属材料的基础理论知识,六 铁碳合金,七 钢的普通热处理,八 合金在铁碳合金中的作用,九 碳钢的成分和分类,晶体和非晶体,一 基本名词及概念,物质的质点（分子、原子、离子）在三维空间作有规律的周期性重复排列所形成的物质，有固定的熔点，金属是一种晶体。,在有限的小范围内有一定规律，也靠化学键结合，但在整体上是无序的，并且没有固定的熔点。如玻璃、松香等。,晶胞和晶格,不同晶体在空间的排列方式是多种多样的，为了研究晶体，从其中取出一个仍能保持晶体特征的最基本单元叫晶胞。多个晶胞组成晶格。,晶格有多种排列最常用的有三种,体心立方晶格 如：-Fe、Cr、W、Mo等,面心立方晶格如：-Fe、Al、Cu、Au等,密排六方晶格如：渗碳体（Fe3C）,一 基本名词及概念,晶向和晶面,一 基本名词及概念,晶向就是通过晶体中原子中心的不同方向的原子列。,在晶体学中，通过晶体中原子中心的平面叫作晶面。,一 基本名词及概念,金属晶体缺陷,点缺陷,线缺陷,面缺陷,点缺陷的特点是在空间三维方向上的尺寸都很小，约为几个原子间距，又称零维缺陷空位 间隙原子 置换原子，,一 基本名词及概念,点缺陷,一 基本名词及概念,金属晶体缺陷,点缺陷,线缺陷,面缺陷,线缺陷就是各种类型的位错。它是指晶体中的原子发生了有规律的错排现象。其特点是原子发生错排的范围只在一维方向上很大，是一个直径为35个原子间距，长数百个原子间距以上的管状原子畸变区。,一 基本名词及概念,线缺陷,一 基本名词及概念,金属晶体缺陷,点缺陷,线缺陷,面缺陷,晶体的面缺陷包括晶体的外表面（表面或自由界面）和内界面两类，其中的内界面又有晶界、亚晶界、孪晶界、堆垛层错和相界等。,一 基本名词及概念,面缺陷,一 基本名词及概念,合 金,由两种或两种以上金属元素、或金属元素与非金属元素组成并具有金属特性的物质。如黄铜是 铜锌合金，钢、铸铁是铁碳合金,组元,相,组成合金最基本的独立的物质，通常组元就是组成合金的元素。,固态合金中由于合金组元之间互相作用，生成的物质往往不止含有一种组元的晶粒。在物质中，凡是成分相同，结构相似，并与其他部分以界面分开的均匀部分称为相。合金结晶后可以是一种相也可以由若干种相所组成。固态合金相的相可以分为固溶体和化合物。,一 基本名词及概念,固溶体,置换固溶体溶质原子位于溶剂晶格的某些结点位置而形成的固溶体。,间隙固溶体溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体。,一 基本名词及概念,化合物,化合物由两种或两种以上元素的原子（指不同元素的原子种类）组成的纯净物。是指从化学反应之中所产生的纯净物（区别于单质）。化合物分为正常价化合物、电子化合物、间隙相化合物、间隙化合物。,间隙化合物,间隙相化合物,当非金属原子半径与金属原子半径的比值小于0.59时，将形成具有简单晶体结构的金属间化合物,当非金属原子半径与金属原子半径的比值大于0.59时，将形成具有复杂晶体结构的金属间化合物。,二 金属材料的组织,组织的概念,将一小块金属材料用金相砂纸磨光后进行抛光,然后用侵蚀剂侵蚀,即获得一块金相样品。在金相显微镜下观察，可以看到金属材料内部的微观形貌。这种微观形貌称做显微组织(简称组织)。组织由数量、形态、大小和分布方式不同的各种相组成。金属材料的组织可以由单相组成，也可以由多相组成。,温馨提示：金属材料的组织取决于它的化学成分和工艺过程。不同碳含量的铁碳合金在平衡结晶后获得的室温组织不一样。金属材料的化学成分一定时,工艺过程则是其组织的最重要的影响因素。,上图为纯铁的室温平衡组织。这种组织叫铁素体，由颗粒状的单相相(也称铁素体相)组成。,上图是碳含量为0.77%的铁碳合金的室温平衡组织,叫珠光体。它是由粗片状的相和细片状的Fe3C相两相相间所组成。,二 金属材料的组织,三 组织与性能的关系,(a)的组织为铁素体和片状石墨,(b)的组织为铁素体和团絮状石墨,(c)的组织为铁素体和球状石墨,温馨提示：金属的组织结构由材料的成分、工艺所决定。金属材料的性能由金属内部的组织结构所决定。不同组织结构的材料具有不同的性能。,四 金属材料的性能,金属材料的性能,是指制造工艺过程中材料适应加工的性能,铸造性能,是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能,工艺性能,使用性能,锻造性能,焊接性能,热处理性能,切削加工性能,力学性能,化学性能,物理性能,四 金属材料的性能,金属材料铸造成形获得优良铸件的能力称为铸造性能。用流动性、收缩性和偏析来衡量。,流动性：熔融金属的流动能力称为流动性。,收缩性：铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减少的现象称为收缩性。,偏析：金属凝固后，铸锭或铸件化学成分和组织的不均匀现象称为偏析。,四 金属材料的性能,金属材料用锻压加工方法成形的适应能力称锻造性。锻造性能主要取决于金属材料的塑性和变形抗力。塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。,锻造包含锻、拉、挤、轧、弯等加工工艺,四 金属材料的性能,金属材料对焊接加工的适应性称焊接性。也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。,钢材的碳含量是焊接性好坏的主要因素。低碳钢和碳的质量分数低于0.18%的合金钢有较好的焊接性能。碳含量和合金元素含量越高,焊接性能越差。,四 金属材料的性能,切削加工性能一般用切削加工（如车、铣、钳、刨、镗、磨等）使固态材料成型通常用材料的硬度来衡量其切削加工性能。,通过对材料加热(加热温度通常在熔点以下)、保温和冷却来调整其性能的工艺方法。,四 金属材料的性能,金属材料的机械性能，即是指金属材料在外力（载荷）作用时表现出来的性能，包括强度、塑性、硬度、韧性等。,强度,硬度,塑性,冲击韧性,金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。按外力作用的性质不同，主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等,四 金属材料的性能,弹性极限（e）表示材料保持弹性变形,不产生永久变形的最大应力,是弹性零件的设计依据。,屈服点（s）表示金属开始发生明显塑性变形的抗力,铸铁等材料没有明显的屈服现象,则用条件屈服点（0.2）来表示:产生0.2%残余应变时的应力值。,强度极限(抗拉强度b)表示金属受拉时所能承受的最大应力。,四 金属材料的性能,金属材料的机械性能，即是指金属材料在外力（载荷）作用时表现出来的性能，包括强度、塑性、硬度、韧性等。,强度,硬度,塑性,冲击韧性,断裂前材料产生永久变形的能力称为塑性,用伸长率和断面收缩率来表示。,伸长率（）在拉伸试验中,试样拉断后,标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。,断面收缩率（）试样拉断后,缩颈处截面积的最大缩减量与原横断面积的百分比称为断面收缩率。,四 金属材料的性能,金属材料的机械性能，即是指金属材料在外力（载荷）作用时表现出来的性能，包括强度、塑性、硬度、韧性等。,强度,硬度,塑性,冲击韧性,材料抵抗另一硬物体压入其内的能力叫硬度，即受压时抵抗局部塑性变形的能力。有两种方法车顶；1.布氏硬度（HB)。2.洛氏硬度(HRA、HRB、HRC),就是材料在受到外力的打击或是冲撞时它所能抵抗破坏的能力,四 金属材料的性能,密度,熔点,导热性,导电性,金属材料的物理性能,热膨胀性,磁性,单位体积物质的质量称为该物质的密度,金属从固态向液态转变时的温度称为熔点,指金属材料传导热量的能力通常用热导率来衡量,金属材料传导电流的能力叫材料的导电性用电阻率来衡量,金属材料随着温度变化而膨胀、收缩的特性称为热膨胀性,金属被磁化或被磁力吸引的性能称为磁性。,四 金属材料的性能,主要指耐腐蚀性和抗氧化性。金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性统称化学稳定性。在高温下的化学稳定性称为热稳定性。,耐腐蚀性,抗氧化性,金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其它化学介质腐蚀破坏作用的能力称耐腐蚀性,金属材料在加热时抵抗氧化作用的能力称抗氧化性。,谢谢,