1.2 金属材料的工艺性能
基础知识试题选择判断新习题集 4 (1)
一、是非题1.1 所有金属物质都具有一定的光泽和优良的延展性、传热性及导电等特性1.2 金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。
1.3金属材料的工艺性能是指：为保证构件能正常工作所用的金属材料应具备的性能1.4金属材料工艺性能包括力学性能、物理性能和化学性能1.5 金属材料使用性能决定了材料的应用范围，使用安全可靠性和使用寿命。
1.6材料强度越高，其塑性就越好1.7 材料在外力作用下所表现出的力学指标有强度，硬度、塑性、韧性等。
1.8 评价金属材料的强度指标有抗拉强度，屈服强度，伸长率和断面收缩率1.9 评价材料塑性的指标是伸长率和断面收缩率，而断面收缩率能更可靠地反映材料的塑性。
1.10 塑性优良的材料冷压成型的性能好，不容易发生脆性破坏，安全性好。
因此要求材料的塑性越大越好1.11金属的强度是指金属抵抗断裂的能力。
1.12 一般说来，钢材硬度越高，其强度也越高。
1.13洛氏硬度方法的特点是压痕很小，可用来测定焊缝、熔合线和热影响区的硬度1.14 里氏硬度计的测量原理是利用电磁感应原理中速度与电压成正比的关系，其体积小，重量轻，操作简便，特别适合现场使用。
1.15 材料冲击韧度值的高低，取决于材料有无迅速塑性变形的能力。
1.16冲击韧性AK越高的材料，抗拉强度值σb也越高1.17冲击韧性高的材料一般都有较好的塑性。
1.18 塑性高的材料，其冲击韧性必然也高1.19一般说来，塑性指标较高的材料制成的元件比脆性材料制成的元件有更大的安全性。
1.20承压类特种设备的冲击试验的试样缺口规定采用Ｖ型缺口而不用Ｕ型缺口，是因为前者容易加工，且试验值稳定1.21 一般说来，焊接接头咬边缺陷引起的应力集中，比气孔缺陷严重得多。
1.22 材料屈强比越高，对应力集中就越敏感。
1.23材料的冲击值不仅与试样的尺寸和缺口形式有关，而且与试验温度有关。
1.24如果环境条件不利或使用条件不当，塑性材料也可能变为脆性材料。
1.25只要容器和管道的使用温度高于-20℃，就不会发生低温脆断1.26 发生热脆的钢材，其金相组织没有明显变化。
金属材料的力学性能
使用性能
力学性能 强度、硬度、塑性、韧性等 物理性能 指熔点、导热性、导电性、磁性等 化学性能 抗氧化性、抗腐蚀性等 其它性能 耐磨性、热硬性、消振性等
工艺性能——加工成形的性能
1.1 金属材料的力学性能
是指金属材料在外加载荷作用下所表现出来的抵抗能 力,
静载荷
根据载荷作用性质不同 冲击载荷
疲劳载荷 静载荷是指外力的大小和方向不变或变化很缓慢的载荷； 冲击载荷是指突然增加的载荷； 疲劳载荷则是指大小和方向随时间作（ZHOU）期性变化
在一定条件下,HB与HRC可以查表互换，其心算公式可大概记 为：1HRC≈1/10HB，
3 .维氏硬度 HV
维氏硬度试验原理 维氏硬度压痕
维氏硬度计
维氏硬度 HV 测试计
小
负
荷
显微维氏硬度计
维
氏
硬
度
计
1 维氏硬度测量原理
用压头为锥面夹角为136º的金刚石四棱锥体,以一定的试验 力将压头压入试样表面,保持规定时间卸载后,在试样表面留 下一个四方锥形的压痕,测量压痕两对角线长度,以此计算出 硬度值，
成形工艺的应用
重要环节： 热处理
1.3 金属材料的工艺性能
金属材料的工艺性能：是指用不同的加工手段所 表现出来的难易程度,
铸造性能 流动性、收缩、偏析等
锻压性能 切削加工性 焊接性 热处理性能
小 结：
本单元了解了金属材料的类型和性能,重点学 习了金属材料的力学性能的指标：强度、塑 性、韧性、硬度以及疲劳强度，
屈强比 ReL/ Rm ： 0.6~0.85 屈强比高,材料利用率越高； 屈强比低,零件的可靠性越高
—— 综合考虑材料利用率和安全性
1. 1. 2 塑 性
金属材料的性能
1金属材料的性能金属材料的性能分为使用性能和工艺性能。
使用性能是指金属材料在使用过程中反映出来的特性，它决定金属材料的应用范围、安全可靠性和使用寿命。
使用性能又分为机械性能、物理性能和化学性能。
工艺性能是指金属材料在制造加工过程中反映出来的各种特性，是决定它是否易于加工或如何进行加工的重要因素。
在选用金属材料和制造机械零件时，主要考虑机械性能和工艺性能。
在某些特定条件下工作的零件，还要考虑物理性能和化学性能。
金属材料的机械性能1.1各种机械零件或者工具，在使用时都将承受不同的外力，如拉力、压力、弯曲、扭转、冲击或摩擦等等的作用。
为了保证零件能长期正常的使用，金属材料必须具备抵抗外力而不破坏或变形的性能，这种性能称为机械性能。
即金属材料在外力作用下所反映出来的力学性能。
金属材料的机械性能是零件设计计算、选择材料、工艺评定以及材料检验的主要依据。
不同的金属材料表现出来的机械性能是不一样的。
衡量金属材料机械性能的主要指标有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。
1.1.1强度金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为强度。
按外力作用的方式不同，可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗扭强度等。
一般所说的强度是指抗拉强度。
它是用金属拉伸试验方法测出来的。
1.1.2刚性与弹性金属材料在外力作用下，抵抗弹性变形的能力称为刚性。
刚性的大小可用材料的弹性模量（E）表示。
弹性模量是金属材料在弹性变形范围内的规定非比例伸长应力（σρ）与规定非比例伸长率（ερ）的比值。
所以材料的弹性模量（E）愈大，刚性愈大，材料愈不易发生弹性变形。
但必须注意的是：材料的刚性与零件的刚度是不同的，零件的刚度除与材料的弹性模量有关外，还与零件的断面形状和尺寸有关。
例如，同一种材料的两个零件，弹性模量E虽然相同，但断面尺寸大的零件不易发生弹性变形，而断面尺寸小的零件则易发生弹性变形。
零件在使用过程中，一般处于弹性变形状态。
对于要求弹性变形小的零件，如泵类主轴、往复机的曲轴等，应选用刚性较大的金属材料。
第1章金属材料的性能与结构
1．晶体结构的基本知识
由于晶体原子排列呈周期性，因此， 可以从晶格中选取一个能够完全反应晶 格中原子排列特征的最小的几何单元， 来分析晶体中原子排列的规律性，这个 最小的几何单元称为晶胞 。
1．晶体结构的基本知识
晶格
晶胞
1．晶体结构的基本知识
Z c
α
β a
X a γ
b
Y
图1-9 晶胞的晶格常数和轴间夹角的表示法
（）
MPa
b
s
e
b
s
e
应变（%）
图1-2 单轴拉伸曲线示意图
2、金属的力学性能的指标一般有哪些？ 怎样获得这些指标？ 塑性是指金属材料在外力作用下，发生 永久变形而不破坏的能力。在工程中常用 塑性指标来判断金属材料的可成形性，常 用伸长率和断面收缩率来表征。 伸长率指试样在拉伸过程中，拉断标距长 度的延长值（见图1-1）与原始标距长度的 比值，即：
1.2.1 金属
在固态金属中，吸引力与排斥力的大 小以及它们的结合能量都随原子间距离 的变化而发生改变。这样就存在一个原 子间距，此时原子间相互排斥力与吸引 力相等，原子处于稳定平衡状态，该原 子间距即为平衡距离，这时原子之间的 结合能为最低，系统此时最稳定。
1.2.2 金属的晶体结构
1．晶体结构的基本知识 2. 常见金属的晶体结构 3. 晶面指数和晶向指数
第1章 金属材料的性能与结构
§1.1 金属材料的性能 §1.2金属的晶体结构
§1.3合金的相结构
1.1 金属材料的性能
金属材料是金属元素或以金属元素为 主构成的具有金属特性的材料的统称。 金属材料一般分为：黑色金属和有色 金属，黑色金属有钢、铸铁、铬、锰； 其他的金属，如铝、镁、铜、锌等及其 合金都为有色金属。 金属材料的性能包括：力学性能、物 理化学性能、工艺性能、经济性能等。
1-2金属材料的性能
1.2 金属材料的性能[课题]金属材料的性能[教学目标]一、知识目标了解金属材料的性能。
二、能力目标通过了解金属材料的性能，了解常用金属材料的使用范围、加工方法。
三、素质目标提高学生对金属材料基本知识的了解，了解机器零件选材的主要依据，能合理选择零件材料。
[教学重点]1.金属材料的使用性能。
2.金属材料的工艺性能。
[教学难点]1.金属材料的力学性能。
2.金属材料的工艺性能。
[教学方法]讲授法、互动法。
[学生分析]金属材料的使用性能决定了它的使用范围，学生对机械了解得很少，讲课时要注意联系学生常见的机器，分析零件性能，对材料的要求，引起学生的兴趣和爱好。
[教学安排]2学时[教学过程]一、导入新课材料是机器的物质基础。
零件有强度和使用寿命的要求，不同的零件需要选用不同的材料。
金属材料的性能是选择材料的主要依据。
二、讲授新课（一）概述1.金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能。
2.工艺性能指金属材料从冶炼到成品的生产过程中，在各种加工条件下表现出来的性能。
3.使用性能指金属零件在使用条件下金属材料表现出来的性能。
使用性能包括物理性能、化学性能和力学性能。
（二）金属材料的物理性能是金属所固有的属性，包括密度、熔点、导热性、热膨胀性、导电性和磁性等。
1.密度金属的密度是单位体积金属的质量，单位为kg/m3。
根据密度的大小，金属材料可分为轻金属和重金属。
（1）轻金属：密度小于4.5g/cm3的金属，如铝、钛等。
（2）重金属：密度大于4.5g/cm3的金属，如铁、铜等。
密度是金属材料的一个重要物理性能，与材料的使用和检测等都有关系。
例如在航空工业和汽车工业中，为了增加有效载重量，密度是需要考虑的重要因素。
2.熔点金属从固态向液态转变时的温度称为熔点，单位为℃。
各种金属都有其固定熔点，如钢的熔点为1538℃，铅的熔点为323℃。
熔点对于冶炼、铸造、焊接和配制合金等都很重要。
易熔金属及合金可用来制造熔断器和防火安全阀等零件；难熔金属及合金则用来制造要求耐高温的零件，广泛用于飞船外壳、火箭、导弹、燃气轮机和喷气飞机等耐高温零件。
金属材料的主要性能
① HRA 硬、薄试件，如硬质合金、表面淬火层和渗碳层。 ② HRB 轻金属，未淬火钢，如有色金属和退火、正火钢等 ③ HRC 较硬，淬硬钢制品；如调质钢、淬火钢等。 洛氏硬度的优点：操作简便，压痕小，适用范围广。
②弹性：材料不产生塑性变形的情况下，所能承受的最 大应力。
弹性极限：σe=Fe/So 不产永久变形的最大抗力。
2）屈服强度s：材料发生微量塑性变形时的应力值。即 在拉伸试验过程中，载荷不增加，
试样仍能继续伸长时的应力。
s = Fs/So
s
条件屈服强度0.2：高碳钢等无屈服点， 国家标准规定以残余变形量为0.2%时的 应力值作为它的条件屈服强度，以0.2 来表示。
影响因素：循环应力特征、温度、材料成分和组织、夹 杂物、表面状态、残余应力等。
二、塑性 金属材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。
1.延伸率
延伸率与试样尺寸有关：δ5、δ10 (L0=5d,10d)
2.断面收缩率 ψ=△S/So=(So-Sk)/So x 100%
> 时，无颈缩，为脆性材料表征； < 时，有颈缩，为塑性材料表征。
0.2
3)抗拉强度b：材料断裂前所承受的最大 应力值。（材料抵抗外力而不致断裂的极 限应力值）。
b = Fb/So
（5）灰铸铁拉伸时的力学性能 灰口铸铁是典型的脆性材料,其σ-曲线是一段微弯曲 线,如图a)所示,没有明显的直线部分,没有屈服和颈 缩现象,拉断前的应变很小,延伸率也很小。强度极限 σb是其唯一的强度指标。 铸铁等脆性材料的抗拉强度 很低,所以不宜作为受拉零 件的材料。
无论是塑性材料还是脆性材料,断裂时都不产生明显的 塑性变形,而是突然发生,具有很大的危险性,有相当多 零件的破坏属于疲劳破坏,对此必须引起足够的重视。
金属力学性能
钢材的循环次数一般取 N = 107 有色金属的循环次数一般取 N = 108
钢材的疲劳强度与抗拉强度之间的关系: σ-1 = (0.45～0.55)σ b
1943年美国T-2油轮发生断裂
1.2 金属的工艺性能
• 金属工艺性能是指金属材料在加工过程中是否易于加 工成形的能力。
1、铸造性能：金属及合金在铸造工艺中获得优良铸件 的能力称为铸造性能。主要指标有流动性、收缩性和 偏析倾向等。
塑性指标不直接用于计算，但任何零件都需要一定
塑性。防止过载断裂；塑性变形可以缓解应力集中、 削减应力峰值。
硬度
硬度 是指材料抵抗其他硬物体压入其表面的能力
布氏硬度HB • 常用测量硬度的方法 洛氏硬度HR
维氏硬度HV
(1)布氏硬度 HB
布氏硬度计
(1)布氏硬度 HB
适用范围: ❖ ＜450HBS; ❖ ＜650HBW;
应 力
• 定义 : 单位面积上的内力。 • 金属受拉伸载荷或压缩载荷作用时，其横截面
积上的应力按下式计算：
式中 σ——应σ力= F（/SMP a） ；FS
F——外力（N）；
S ——横截面积（mm2）。
拉伸图
• 拉伸试样
按照国家标准（GB/T 228－2002）常用的拉 伸试样图：
这一 晚，有 约。 从茶 山行开 始，她 隐约觉 得，他 选择这 一组， 是因为 她。 而 晚 上 他 约 的人， 是她？ 她有一 个瞬间 ，闪过 不去的 念头， 实在是 很累很 累了。 不 去 ， 就 不 会再遇 ，缘分 也就生 出间隙 ，擦肩 而过。 但是， 她也很 想知道 ，那是 不 是完完 全全的 一种错 觉。 事实 上，当 然是去 了。 她才 下车就 吐了一 地， 她 都 还 坚 持 。她有 什么理 由拒绝 。大家 对他的 印象， 自然都 极好。 他 绅 士 的 为 她们打 开车门 ，发动 车子对 她们说 ，开始 想带她 们喝茶 ，后来 因为还 有朋友 约， 所 以 ， 带 他 们到了 歌厅， 都好， 是她们 都喜欢 的。 她 不 能 喝酒 ，还是 喝了很 多 ， 热 热 闹 闹的性 格，总 是担心 冷场， 有时候 ，有事 没事的 热闹。 还好， 他一直 坐 在 她 身 边 ，对她 的关心 ，一点 没有掩 饰。 那 一 刻 ，总 觉得， 在他的 眼里， 只 有 她 ， 这 难道真 的是， 一种错 觉。 他 给 她 倒了 牛奶， 她第一 时间递 给了同 伴 ， 爱 的 传 递不过 如此， 你关心 我，我 关心着 身边的 伙伴， 因为关 心，像 了半个 主 人。 呵护 ，因为 懂得。 总 之，感 觉不同 。不然 ，早走 的人， 应该是 她， 很 累 很 累 。 事 实 上 ， 玩高兴 了。 当 那 个 女子 ，唱《 相见恨 晚》， 她就觉 得 ， 她 们 会 喜欢同 样的歌 ，约那 个女子 同唱一 曲，那 个女子 说，唱 《趁早 》吧，
金属材料的工艺性能
金属材料的工艺性能金属材料的工艺性能是指金属材料在加工过程中所具有的性能特点，包括可塑性、可锻性、可切削性、可焊性、可锻性、可热处理性等。
这些性能特点对金属材料的加工、成形、焊接等工艺过程起到重要的影响，决定了材料在各种工艺中的适用性和实际应用价值。
首先，可塑性是金属材料工艺性能中最重要的特点之一。
金属材料的可塑性是指在外力作用下，金属能够发生塑性变形而不导致断裂的能力。
金属材料的可塑性反映了材料内部晶体结构的强度和变形能力。
具有良好可塑性的金属材料，可以通过压延、拉伸、挤压等加工工艺来实现各种复杂的形状和尺寸。
适当的变形条件下，可塑性可以得到提高，但过大的变形会导致晶粒的破坏和拉伸。
其次，可锻性也是金属材料工艺性能的一个重要指标。
金属材料的可锻性是指在一定加热条件下，材料能够经过冷、热锻造等锻造工艺而获得所需形状和性能的能力。
可锻性和可塑性有一定的关联性，但可锻性更关注材料在高温条件下的变形能力。
一般情况下，高熔点金属具有较好的可锻性，而低熔点金属则可塑性更好。
可切削性也是金属材料工艺性能的重要指标之一。
可切削性是指金属材料在切削过程中能够保持良好的切削性能。
切削性能是衡量金属材料切削性能好坏的关键因素，直接影响着金属材料的加工效率和加工质量。
较好的可切削性可以使金属材料在切削过程中实现高速切削，提高加工效率，减少刀具磨损和工件表面质量。
可焊性是金属材料工艺性能中的另一个重要指标。
可焊性是指金属材料在焊接过程中能够保持良好的焊接性能。
具有良好可焊性的金属材料在焊接过程中能够良好地与其他金属进行结合，形成可靠的焊接接头。
可焊性好的金属材料有利于实现先进的焊接技术，如激光焊接、电子束焊接等，提高焊接质量和自动化程度。
此外，可热处理性也是金属材料工艺性能中的一个重要特点。
金属材料的热处理是指通过加热和冷却过程来改变材料的组织结构和性能的过程。
可热处理性决定了金属材料在加工过程中是否能够经历热处理来改善材料的性能。
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《金属材料与热处理》导学案主备人：栾义审核人：栾义编号：002
§1.2 金属材料的工艺性能
【使用说明】
1、依据学习目标，全体同学积极主动的根据教材内容认真预习并完成导学案，
小组长做好监督与检查，确保每位同学都能认真及时的预习相关知识。
2、结合导学案中的问题提示，认真研读教材，回答相关问题。
3、要求每位同学认真预习、研读课本，找出不明白的问题，用红笔做好标记。
【学习目标】
1、知识与技能：掌握工艺性能的定义，并熟知金属材料工艺性能的分类。
2、学习与方法：通过研读课本，积极讨论，踊跃展示，牢记各种工艺性能。
3、情感态度价值观：激情投入，大胆质疑，快乐学习。
【重点难点】
工艺性能的定义
工艺性能的分类
【自主学习】
铸造性重要级别：★★★★★
可锻性重要级别：★★★
焊接性重要级别：★★★
冷弯性重要级别：★★★
切削加工性重要级别：★★★
【合作探究】
1、工艺性能的定义：
2、工艺性能的内容：
①铸造性——定义及内容：
班级：姓名：使用时间：年月日②可锻性——定义及内容：
③焊接性——定义及影响因素：
④冷弯性——定义及如何测定：
⑤切削加工性——定义及衡量因素：
【当堂巩固】
1、低碳钢的焊接性较差，高碳钢、铸铁的焊接性较好。
（）
2、碳钢的铸造性比铸铁好，故常用来铸造形状复杂的工件。
（）
3、一般认为金属材料的硬度为 HBW时，具有良好的切削加工性。
4、可锻性的好坏主要与金属材料的塑性有关，塑性越好，可锻性越好。
（）
5、流动性是指液态金属充满铸模的能力，其影响因素主要是、
和。
【课后作业】(自己默写，组长监督)
1、理解掌握本导学案内容，并完成习题册第一章第二节相关题目。
【学后反思】。