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1、1 1. .金属材料导论金属材料导论 1.5 1.5 铁碳合金铁碳合金 1.1 1.1 金属材料的主要性能金属材料的主要性能 1.2 1.2 金属及合金的晶体结构金属及合金的晶体结构 1.3 1.3 合金的结构合金的结构 1.4 1.4 二元合金状态图二元合金状态图 零件的生产工艺过程零件的生产工艺过程 选材选材 选毛坯选毛坯 预先热处理预先热处理 机械加工机械加工 最终热处理最终热处理 检验检验 应根据零件的性能要求、受载情况、服役条应根据零件的性能要求、受载情况、服役条 件、件、工作环境等：工作环境等： 其中选材：其中选材：金属材料种类繁多，性能不一，而且材料的发展日金属材料种类繁多，性能

2、不一，而且材料的发展日新月异，而零件的性能要求、服役条件各不相同，再加上材料的新月异，而零件的性能要求、服役条件各不相同，再加上材料的资源、价格等多方面考虑。资源、价格等多方面考虑。 毛坯选择毛坯选择 机械加工方法机械加工方法 轴轴 车削车削 传统的有传统的有 现代的有现代的有 有液态成形毛坯有液态成形毛坯 塑性成形毛坯塑性成形毛坯 连接成形毛坯连接成形毛坯 粉末冶金成形粉末冶金成形 型材等毛坯型材等毛坯 车削、刨车削、刨 削、铣削削、铣削 拉削、镗削、磨削等拉削、镗削、磨削等 数控加工、电火花数控加工、电火花加工、激光加工等加工、激光加工等特种加工方法特种加工方法 一个具体零件的加工往往可用

3、多种不同的加工方一个具体零件的加工往往可用多种不同的加工方法，而每种加工方法所能达到的加工精度、加工质量法，而每种加工方法所能达到的加工精度、加工质量、加工范围、加工效率是不同的。、加工范围、加工效率是不同的。 预先热处理预先热处理： 为使切削加工能顺利进行，为使切削加工能顺利进行，可可通过预先热处理调整硬度，为切削加工做好通过预先热处理调整硬度，为切削加工做好组织准备。组织准备。 最终热处理：最终热处理： 使材料的性能达到要求。使材料的性能达到要求。 第第1章章 金属材料导论金属材料导论 材料、信息、能源称为现代技术的三大支柱。材料、信息、能源称为现代技术的三大支柱。 复合材料复合材料 工程

4、材料工程材料 金属材料金属材料 陶瓷材料陶瓷材料 高分子材料高分子材料 1.1 金属材料的主要性能金属材料的主要性能 本节重点：本节重点：金属材料的力学性能金属材料的力学性能 主要内容：主要内容：金属材料的力学性能金属材料的力学性能, ,包括材料的强包括材料的强 度度 、硬度、塑性、冲击韧性、疲劳、硬度、塑性、冲击韧性、疲劳 强度等。强度等。 本节难点：本节难点：各性能指标的物理意义和测定方法各性能指标的物理意义和测定方法 1.1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能 在低碳钢拉伸曲线中，把在低碳钢拉伸曲线中，把F-l坐标换成坐标换成 -（应力（应力应变）就可应变）就可以直接在图上读出力学

5、性能指标，以直接在图上读出力学性能指标，并且不需要做成标准试样。并且不需要做成标准试样。 强度强度 材料在外力作用，抵抗塑性变形和断裂的材料在外力作用，抵抗塑性变形和断裂的 能力。工程上常用的金属材料的强度指标能力。工程上常用的金属材料的强度指标 有有屈服强度屈服强度(s)和和抗拉强度抗拉强度(b)等；等； 塑性塑性 材料在外力作用下产生永久变形而不破材料在外力作用下产生永久变形而不破 坏的性能。表示材料的塑性指标是：坏的性能。表示材料的塑性指标是：伸伸 长率长率和和断面收缩率断面收缩率；对于塑性差的；对于塑性差的 材料，用材料，用0.2来代替来代替s； 1）使材料具有良好的成形性；）使材料具

6、有良好的成形性； 2）受到外力变形时，有强化作用。）受到外力变形时，有强化作用。 硬度硬度 材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。最材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。最 常用的硬度指标有：常用的硬度指标有：布氏硬度（布氏硬度（HB)和和 洛氏硬度洛氏硬度 (HRA-C)。布氏硬度和洛氏硬。布氏硬度和洛氏硬 度试验原理和使用范围均不相同；度试验原理和使用范围均不相同； 零件发生疲劳破坏是没有预兆而零件发生疲劳破坏是没有预兆而突然断裂突然断裂，此，此时发生疲劳破坏的应力远远小于抗拉强度，甚至比时发生疲劳破坏的应力远远小于抗拉强度，甚至比屈服强度还小，非常危险。屈服强度还小，非常危险。 小结：金属材料的

7、力学性能是在外力作用下表小结：金属材料的力学性能是在外力作用下表现出的力学性能，在实际生产中应用相当广泛。现出的力学性能，在实际生产中应用相当广泛。 1.1.2 金属材料的物理、化学性能（略）金属材料的物理、化学性能（略） 冲击韧度冲击韧度 金属材料抵抗冲击载荷的作用而不破坏的金属材料抵抗冲击载荷的作用而不破坏的 能力。常用的指标有能力。常用的指标有冲击韧度冲击韧度(Ak)。 疲劳强度疲劳强度 金属材料抵抗交变载荷的作用而不金属材料抵抗交变载荷的作用而不 破坏破坏 的能力。常用的指标有的能力。常用的指标有疲劳强度疲劳强度(-1) 。 思思 考考 题题 1 将钟表发条拉成一直线，问这是弹将钟表发

8、条拉成一直线，问这是弹性变形还是塑性变形？怎样判断它的性变形还是塑性变形？怎样判断它的变形性质？变形性质？ 2 2 疲劳破坏有什么危害？在什么情疲劳破坏有什么危害？在什么情况下发生疲劳破坏，产生原因是什况下发生疲劳破坏，产生原因是什么？如何提高零件的疲劳强度？么？如何提高零件的疲劳强度？ 1.2 金属及合金的晶体结构金属及合金的晶体结构 2. 2. 金属的结晶：原子由无序状态向金属的结晶：原子由无序状态向有序状态转变的过程。有晶体形成。有序状态转变的过程。有晶体形成。 本节重点：本节重点：金属结晶的概念、结晶过程金属结晶的概念、结晶过程 本节难点：本节难点：合金的结构合金的结构 1. 1. 三

9、种常见的金属的晶格三种常见的金属的晶格类型：类型： 体心立方体心立方 面心立方面心立方 密排六方密排六方 基本概念基本概念 凝固：凝固：一般非晶体由液态向固态转变的过程一般非晶体由液态向固态转变的过程 。 结晶：结晶：由液态金属转变为固态晶体的过程。由液态金属转变为固态晶体的过程。 晶体：晶体： 原子排列时有序的，原子在三维空间做规则原子排列时有序的，原子在三维空间做规则 的、周期性的、重复排列。有一定的熔点和的、周期性的、重复排列。有一定的熔点和 凝固点，性能趋向各向异性。凝固点，性能趋向各向异性。 非晶体非晶体: 原子排列杂乱无章呈无序状态，没原子排列杂乱无章呈无序状态，没 有一有一 定的

10、熔点和凝固点，性能趋向定的熔点和凝固点，性能趋向 各向同性。各向同性。 晶体中的原子排列晶体中的原子排列 金金 属属 的的 结结 晶晶 纯金属的冷却曲线（理想状态）纯金属的冷却曲线（理想状态） C T L a b S 0 a：结晶开始点结晶开始点 b：结晶终了点：结晶终了点 金金 属属 的的 结结 晶晶 纯金属的冷却曲线（实际）纯金属的冷却曲线（实际） C L T0 T1 S 0 T0T0：理论结晶温度：理论结晶温度 T1T1：实际结晶温度：实际结晶温度 T=T0T=T0-T1T1（过冷度）（过冷度） 金金 属属 的的 结结 晶晶 合金的冷却曲线合金的冷却曲线 C a b L s L+s 0