《工程训练》教学课件-1.金材与热处理

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金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。
通常情况下,以材料的力学性能作为主要依据 来选用金属材料。
一、力学性能
金属的力学性能是指金属在力的作用下所显 示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力-应变 关系的性能。
金属力学性能所用的指标和依据称为金属的 力学性能判据。
主要力学性能有强度、塑性、硬度、韧性等。
2.AECF线—固相线；合金至此全部结晶为固体。
在液—固两线之间为液—固两相区。
Байду номын сангаас
在C点产生共晶反应，其反应式： Lc1148℃ Ld(A+Fe3C)
3.GS线—自A中析出F线。以：A3线表示。
4.ES线—C在A中的溶解度曲线.以：Acm表示。
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抗拉强度是指拉伸试样拉断前所承受的最大
拉应力,用符号Rm表示,单位为N/mm2=1MPa 。
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Rm=Fm/S0 (MPa)
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式中：Fm—最大外力(N) S0—试样横截面积(mm2)
上述两指标是按照GB/T228-2002标准将待 测试材料制成标准拉伸试样,在拉伸试验机上通 过拉伸试验法测得.
铁和碳可以形成一系列化合物,考虑到使用价
值,目前应用的铁碳合金状态图是Fe-Fe3C部分
(Wc﹤6.69%),下图所示为简化的Fe-Fe3C状态
图。 2020/10/29
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(一)铁碳合金的基本组织
1.铁素体(F)
其强度和硬度比铁素体高,塑性、韧性也好。 因此,钢材多数加热到奥氏体状态进行锻造。
高温显微镜下(727℃以上)才能观察到奥氏体 组织。其晶粒呈多边形，且晶界较铁素体平直。
3.渗碳体(Fe3C) 渗碳体是晶体结构属于正交系,化学式为 Fe3C的金属化合物,是钢和铸铁中常见的固相。
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其中HBW(HBS)值和HRC值在生产中常用来 表示材料(或零部件)的硬度。
硬度值的大小在硬度计上通过硬度实验法测 得。
HBW适用于测量较软的金属或未经淬火的钢
2件020/1,0布/29 氏硬度值有工效程训练范-第1围章 金小属材于料及热6处5理0HBW；
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二、铁碳合金状态图
铁碳合金状态图是表示平衡状态下,不同成分 的铁碳合金在不同温度时具有的状态或组织的图 形,是研究钢和生铁的基础,它对于了解钢铁材料 的性能、加工、应用等具有重要的指导意义。
组织特征为：白亮的渗碳体为基体，上面分 布着许多粒状、条状或不规则形状的黑色珠光体。
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(二)Fe-Fe3C状态图中的特性点
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(三)Fe-Fe3C状态图中特性线的意义 1.ACD线—液相相；液体到此开始结晶。
普通高等教育“十二五”规划教材
工程训练
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第1章 金属材料及金属热处理
教学基本要求： 1.了解常用金属材料和工程塑料的种类、牌
号、性能和用途。 2.了解退火、正火、淬火、回火及材料表面
处理的目的和方法。 3.进行几种常见热处理操作。
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5.PSK线—共析反应线，常以：A1表示。 6.PQ线—碳在铁素体中溶解度曲线。产生 Fe3CⅢ 按含碳量不同,将铁碳合金分为：钢和铸铁
式中：S0—原始横截面积； Su—断后最小横截面积。
3.硬度
硬度是指材料抵抗局部变形,特别是塑性变形、
压痕或划痕的能力。 2020/10/29
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硬度是衡量金属软硬的性能指标,常用的硬度判 据有布氏硬度和洛氏硬度两种。
布氏硬度用符号HBW表示。 洛氏硬度用符号HRA、HRB和HRC等表示;
可用符号Re表示: Re=Fe/S0 (MPa)
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式中：Fe—外力 (N) S0—试样横截面积 (mm2) 国标规定,应区分为上屈服强度ReH和下屈服
强度ReL,单位为N/mm2,=1MPa。 有些金属材料(铸铁)没有明显的屈服现象。
(2)抗拉强度(Rm )
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其硬度高，塑性、韧性差,脆性大。
渗碳体在钢和铸铁中可呈片状、球状和网状 分布，主要起强化作用,它的形态、大小、数量 和分布对钢和铸铁的性能有很大影响。
4.珠光体(P)
珠光体是铁素体薄层(片)与碳化物(包括渗碳 体)薄层(片)交替重叠组成的共析组织。
其性能介于铁素体和渗碳体之间,强度较高,硬 度适中,有一定的塑性。
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5.莱氏体(Ld) 莱氏体是铸铁或高碳高合金钢中由A(或其转 变的产物)与碳化物(渗碳体)组成的共晶组织。
莱氏体冷却到727℃以下时,其中的奥氏体又 转变成珠光体,莱氏体成为珠光体和渗碳体的复 合物,称为“变态莱氏体”(Ld′)。
其力学性能与渗碳体相近。
铁素体是α铁中溶入一种或多种溶质元素构成 的固溶体。
其性能与纯铁相似,即强度、硬度低,塑性、韧 性好。正常浸蚀后在显微镜下呈白亮色,在钢中 的形态多为不规则的多边形块,在接近共析成分 的钢中,往往呈网状或断续网状。
2.奥氏体(A)
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奥氏体是γ铁中溶入碳和(或)其他元素构成的 固溶体。
2.塑性
塑性,指断裂前材料发生不可逆永久变形的能 力.
塑性判据是通过拉伸试验时,以拉伸试样断裂
时的最大相对塑性变形量表示的。 2020/10/29
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常用的塑性判据是断后伸长率(A)和断面收缩率 (Z).
A=(Lu-L0)/L0×100％ 式中：Lu—断后标距；
L0—原始标距。 Z=(S0-Su)/S0×100％
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1.强度
强度是指金属抵抗永久变形(塑性变形)和断裂的 能力。
工程上常用的强度判据是在拉伸试验中所测 得拉伸曲线及试样测得的屈服强度和抗拉强度。
(1)屈服强度 [Re]
屈服强度是拉伸试样在试验过程中力不增加 (保持恒定)仍能继续伸长(变形)时的应力。