金属工艺学知识点总结(2)

第一篇金属材料的基本知识

第一章金属材料的主要性能

金属材料的力学性能又称机械性能，是金属材料在力的作用所表现出来的性能。

零件的受力情况有静载荷，动载荷和交变载荷之分。用于衡量在静载荷作用下的力学性能指

标有强度，塑性和硬度等；在动载荷和作用下的力学性能指标有冲击韧度等；在交变载荷作用下的力学性能指标有疲劳强度等。

金属材料的强度和塑性是通过拉伸试验测定的。

P6低碳钢的拉伸曲线图

1，强度

强度是金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。

强度有多种指标，工程上以屈服点和强度最为常用。

屈服点：δs是拉伸产生屈服时的应力。

产生屈服时的应力=屈服时所承受的最大载荷/原始截面积

对于没有明显屈服现象的金属材料，工程上规定以席位产生0.2%变形时的应力，作为该材

料的屈服点。

抗拉强度：δb是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力。

拉断前所能承受的最大应力=拉断前所承受的最大载荷/原始截面积

2，塑性

塑性是金属材料在力的作用下，产生不可逆永久变形的能力。

常用的塑性指标是伸长率和断面收缩率。

伸长率：δ试样拉断后，其标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。

伸长率=（原始标距长度－拉断后的标距长度）÷拉断后的标距长度×100%

伸长率的数值与试样尺寸有关，因而试验时应对所选定的试样尺寸作出规定，以便进行比较。同一种材料的δ5 比δ10要大一些。

断面收缩率：试样拉断后，缩颈处截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比称为断面收

缩率，以ψ表示。

收缩率=（原始横截面积－断口处横截面积）÷原始横截面积×100%

伸长率和断面收缩率的数值愈大，表示材料的塑性愈好。

3，硬度

金属材料表面抵抗局部变形（特别是塑性变形、压痕、划痕）的能力称为硬度。

金属材料的硬度是在硬度计上测出的。常用的有布氏硬度法和洛氏硬度法。

1，布氏硬度（HB）

是以直径为D的淬火钢球HBS或硬质合金球HBW为压头，在载荷的静压力下，将压头压

入被测材料的表面，停留若干秒后卸去载荷，然后采用带刻度的专用放大镜测出压痕直径d，并依据d的数值从专门的表格中查出相应的HB值。

布氏硬度法测试值较稳定，准确度较洛氏法高。是测量费时，且压痕较大，不适于成品检验。2，洛氏硬度(HR)

是将压头（金刚石圆锥体、淬火钢球或合金球）施以100N的初始压力，使压头与试样始终

保持紧密接触。然后，向压头施加主载荷，保持数秒后卸除主载荷，以残余压痕尝试计算其

硬度值。实际测量时，由刻度盘上的指针直接指示出HR值。

洛氏硬度法测试简便、迅速，因压痕小、不损伤零件，可用于成品检验。其缺点是测得的硬

度值重复性较差，需在不同部位测量数次。

3，韧性

金属材料断裂前吸收的变形能量的能力称为韧性。韧性的常用指标为冲击韧度。

金属材料的韧度通常采用摆锤冲击弯曲试验机来测定。

冲击韧度=冲断试样所消耗的冲击功/试样缺口处的横截面积

冲击值的大小与很多因素有关。它不公受试样开关、表面粗糙度及内部组织的影响，还与试验时的环境温度有关。因此，冲击值的大小一般公作为选择材料时的参考，不直接用于强度计算。

4，疲劳强度

承受循环应力或交变应力的零件在工作一段时间后，有时突然发生断裂，而其所承受的应力往往低于该材料的屈服点，这种断裂称为疲劳断裂。

一般认为产生疲劳断裂的原因，是由于材料有内部缺陷、表面划痕驻其他能引起应力食品的

缺陷，导致产生微裂纹。

下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么？

δb抗拉强度

δs屈服强度或屈服点

δ0.2工程规定屈服点

δ-1按正弦曲线变化的对称循环应力的疲劳强度

δ伸长率

αk冲击韧度

HRC 120°金刚石圆锥体

HBS 布氏硬度计以淬火钢球为压头

HBW 布氏硬度计以合金球为压头

第二章铁碳合金

金属的结晶就是金属液态转变为晶体的过程，亦即金属原子由无序到有序的排列过程。

液态金属的结晶过程是遵循“晶核不断形成和长大”这个结晶基本规律进行的。

金属的冷却速度愈快，自发晶核愈多。

金属晶粒的粗细对其力学性能影响很大。

一般来说，同一成分的金属，晶粒愈细，其强度、硬度愈高，而且塑性和韧性也愈好。影响

晶粒粗细的因素很多，但主要取决于晶核的数目。

细化铸态金属晶粒的主要途径是：提高冷却速度，以增加晶核的数目。在金属浇铸之前，向金属液内加入变质剂（孕育剂）进行变质处理，以增加外来晶核。此外，还可采用招牌理或

塑性加工方法，使固态金属晶粒细化。

钝铁的晶格有体心立方和面心立方两种。

铁及锡、钛，锰等金属在结晶之后，在不同温度范围内将呈现出不同的晶格。这种随着温度

的改变，固态金属的晶格也随之改变的现象称为同素异晶转变。

两种或两种以上的金属元素，或金属与非金属元素熔合在一起，构成具有金属特性的物质称为合金。组成合金的元素称为组元，简称元。

按照铁和碳相互作用形式的不同，铁碳合金的组织可分为固溶体、金属人物和机械混合物三种类型。

固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格而仍保持溶剂晶格类型的金属晶体，称为固溶体。

铁素体F：碳溶解于α-Fe中形成的固溶体称为铁素体，呈体心立方晶格。力学性能与纯铁

相近。铁素体在显微镜下为明亮的多边形晶粒，得晶界曲折。

奥氏体A：碳溶入γ-Fe中形成的固溶体称为奥氏体，呈面心立方晶格。力学性能与其溶碳