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1、第1章金属资料基本知识1.1金属资料的力学性能力学性能是指资料在各样载荷作用下表现出来的抵挡力。主要的力学性能指标有强度、塑性、硬度、冲击韧度、疲惫强度等。1.1.1强度强度是金属资料在载荷作用下抵挡塑性变形或断裂的能力。依据载荷作用方式的不一样，强度可分为抗拉强度（b）、抗压强度（bc）、抗弯强度（bb）和抗剪强度（t）等抗拉强度指标是经过金属拉伸试验测定。1)拉伸曲线弹性变形阶段。折服阶段。均匀塑性变形阶段。缩颈阶段。强度指标常用的强度指标有折服点和抗拉强度。折服点它是拉伸过程中，载荷不增添，试样还持续发生变形的最小应力。抗拉强度它是金属资料在拉断前所能承受的最大应力。?当零件在工作时所受
2、应力时，资料只产生弹性变形；当eS时，e资料除产生弹性变形外，还产生微量塑性变形；当b时，零件产生裂纹，甚至断裂。1.1.2塑性塑性是金属资料在载荷作用下产生塑性变形而不停裂的能力，指标也是经过拉伸试验测定。常用塑性指标是断后伸长率和断面缩短率断后伸长率是指拉伸试验拉断后，标距长度的相对伸长值。断面缩短率是指拉伸试样拉断后试样截面积的缩短率。1.1.3硬度硬度是指金属资料抵挡外物压入其表面的能力，即金属资料抵挡局部塑性变形或破环的能力。1）布氏硬度将必定直径的压头，在必定的载荷下垂直压入试样表面，保持规定的时间卸载，压痕表面所承受的均匀应力值称为布氏硬度。以HB表示。当试验压头为淬硬钢球时，硬
3、度符号为HBS，适于丈量布氏硬度小于450的资料。当试验压头为硬质合金钢球时，硬度符号为HBW，适于丈量布氏硬度小于650的资料。HBS或HBW以前的数字为硬度值。2）洛氏硬度用规定的载荷，将顶角为120o的圆锥形金刚石压头或直径为1.588的粹火钢球压入金属表面，取其压痕深度计算硬度的大小，这和硬度称为烙氏硬度HR。HRA主要用于丈量硬质合金，表面淬火钢等。HRB主要用于丈量软钢、退火钢、铜合金等。HRC主要用于丈量一般淬火钢件。3）维氏硬度用49981N的载荷，将顶角为136o的金刚石四方角锥体压头压入金属表面，以其压痕面积除载荷所得的商称为维氏硬度HV。1.1.4冲击韧度冲击韧度是金属资
4、料抵挡冲击载荷作用而不破环的能力，往常用一次摆锤冲击试验来测定1.1.5疲惫强度很多机械零件，比如轴、齿轮、轴承、弹簧等，在工作中承受的是交变载荷。在这种载荷作用下，固然零件所受应力远低于资料的折服点，但在长久使用中常常会忽然发生断裂，这种破环过程称为疲惫强度。1.2金属与合金的晶体结构和结晶1.2.1金属的晶体结构）晶体与非晶体自然界的固态物质，依据原子在部的摆列特色可分为晶体与非晶体。固态下原子在物质部作有规则摆列，即为晶体固态下物质部原子呈无序聚积状况，即为非晶体）晶格与晶胞为了形象地描绘晶体部原子摆列的规律，将原子抽象为几何点，并用一些设想连线将几何点在三维方向连结起来，这样构成的空间
5、格子称为晶格。晶格中原子摆列拥有周期性变化的特色，往常从晶格中选用一个能够完好反应格特色的最小几何单元，称为晶胞。4）三种典型的金属晶格种类体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格1.2.2金属的结晶金属的结晶一般是指金属由液态转变成固态的过程。）纯金属的冷却曲线。原理的在液态纯金属的迟缓冷却过程中，每隔一准时间丈量一次温度，直到冷却至室温。将丈量结果绘制在温度一时间坐标上，便获取纯金属的冷却曲线，即温度随时间而变化的曲线。）结晶过程晶核的形成在过冷度存在的条件下，依赖产生微渺小晶体形成晶体过程，称为自觉形核。在实质金属中常有杂质的存在，这种依赖于杂质或型壁而形成晶核的过程，称为非自觉形核。自觉形
6、核和非自觉形核在金属结晶时是同时进行的，但非自觉形核常起优先和主导作用。晶核的长大晶核形后，会吸附其四周液态中的原子，不停长大。晶核长大使液态金属的相对量渐渐减少。）晶体缺点晶体缺点按其几何形态特色分为三类：点缺点：最常有的点缺点有空位、空隙原子、置换原子等。线缺点：线缺点主要指的是位错。面缺点：往常指的是晶界和亚晶界。）晶粒大小及其控制为了细化晶体粒，改良其性能，常采纳以下方法。增添过冷度。形核率和长大速率都随过冷度增大而增大。变质办理。在液态金属结晶前加入一此渺小变质剂，使结晶时形核率N增添，而长大速率G降低，这种细化晶粒方法称为变质办理。1.2.3合金的晶体结构）合金的基本观点合金：一种
7、金属元素与其余金属或非金属元素，经熔练、烧结或与其余方法联合拥有金属特征的物质，称为合金。组元：构成合金的最基本的独立物质称为组元。合金系：由两个或两个以上组元按不一样比率配制成一系列不一样成分的合金，称为合金系。相：合金中拥有同一齐集状态、同一结构和性质的均匀构成部分称为相。组织：用肉眼或借助显微镜观擦到资料拥有独到微观容貌特色的部分称为组织。）合金的组织往常固态时合金中形成固溶体、金属化合物、机械混淆物三类组织。固溶体合金由液态结晶为固态时，一组元溶解在另一组元中，形成均匀的相当为固溶体。固溶体可分为置换固溶体和空隙固溶体。溶剂结点上的部分原子被溶质原子所代替而形成的固溶体，称为置换固溶体
8、。溶质原子溶入溶剂晶格之中而形成的固溶体，称为空隙固溶体。不论是置换固溶体仍是空隙固溶体，都是均匀的单相组织，晶格种类保持溶剂的晶格种类。但因为溶质原子的溶入使晶格畸变。畸变的存在使位借运动阻力增添，进而提升了合金的强度和硬度，而塑性降落，这种现象称为固溶增强。金属化合物：合金组元间发生相互作用而形成一种拥有金属特征的物质，称为金属化合物。机械混淆物：两种以上按必定质量分数组合成的物质称为机械混淆物。1.2.4铁碳合金）铁碳合金基本组织纯铁的同素异构转变：金属这种在固态下晶格种类随温度(压力)变化的特征称为同素异构转变铁碳合金的组本组织铁碳合金中含有质量分数为0.100.20杂质的称之为工业纯
9、铁。由铁和碳的交互作用，可形成以下五种基本组织：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体。铁素体：铁素体是碳溶于-Fe中所形成的空隙固溶体，用符号F表示，它仍保持-Fe的体心立方晶格结构。奥氏体：奥氏体是碳溶于-Fe中所形成的空隙固溶体。用符呈A表示，它保持-Fe的面心立方晶格结构渗碳体：渗碳体是铁和碳构成的拥有复杂斜方结构的空隙化合物，用化学式Fe3C表示，渗碳体中碳的质量分数为6.69。珠光体：珠光体是铁素体和渗碳体构成的机械混淆物，用符号P表示莱氏体：莱氏体是C为4.3的合金，迟缓冷却到1148时从液相中同时结晶出奥氏体和渗碳体的共晶组织，用符号Ld表示。）含碳量对铁碳合金组和力性能的影响
10、规律是。含碳量对均衡组织的影响铁碳合金在室温的组织都是由铁素体和渗碳体构成。含碳量对力学性能的影响跟着钢中含碳量增添，钢的强度、硬度高升，而塑性和韧性下降。这是因为组织中渗碳体量不停增加，铁素体不停减少的缘由。第2章钢的热办理钢的热办理是将钢在固态下进加热、保平和冷却。以改变其部组织，进而获取所需要性能的一种工艺方法。钢的热办理方法主要有退火、正火、淬火、回火和表面热办理等多种。2.1钢在加热和冷却时的组织转变2.1.1钢在加热时的组织转变。热办理加热的最主要目的就是为了获取奥氏体，所以这种加热转变过程称为钢的奥氏体化。但跟着加热温度的高升和保温时间的延伸，奥氏体晶粒就会自觉地长大。奥氏体晶粒
11、愈粗大，冷却转变产物的组织愈粗大，冷却后钢的力学性能愈差，特别是冲击韧度显然降低，所以在粹火加热时老是希望获取渺小的奥氏体晶粒。在加热温度同样时，加热速度愈快，保温时间愈短，奥氏体晶粒愈小。2.1.2钢在冷却时的组织转变冷却过程是热办理的要点工序，其冷却转变温度决定了冷却后的组织和性能。1）过冷奥氏体的等温冷却转变。在不一样的过冷度下，反应过冷奥氏体转变产物与时间关系的曲线称为过冷奥氏体等温转变的动力学曲线。称为C曲线。3种不一样的转变，即珠光体转变(550度以上)，贝氏本转变（220度以上）和马氏体转变（220度以下）2）过冷奥氏体的连续却转变。在共析碳钢的连续冷却转变过程中，只发生珠光体和马氏体转变而不发生贝氏体转变。过冷奥氏体在连续却过程中不发生疏解而所有过冷到马氏体区的最小冷却速度，称为马氏体临界冷却速度，用uK表示。2.2钢的退火和正火退火和正火常常作为钢的早先热办理工序，安排在锻造和焊接以后或粗加工以前。2.2.1钢的退火退火是将钢材（或钢件）加热到适合温度，保温一准时间，随后迟缓冷却，以获取靠近均衡状态组织的热办理工艺。退火的主要目的是：1）降低或调整硬度，以便于切削加工。2）
