《金属材料的性能》PPT课件
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《金属材料学》课件
在金属表面电镀一层耐 腐蚀的金属，提高耐蚀
性。
合金化
通过改变金属的成分， 提高其耐蚀性。
缓蚀剂
添加缓蚀剂抑制金属腐 蚀的化学反应速度。
金属材料在特定环境下的耐腐蚀性
01
02
03
04
酸性环境
钢铁、不锈钢等对酸有一定的 耐蚀性，但不同金属差异较大
。
碱性环境
铝、镁等金属在碱性环境中容 易发生腐蚀。
海洋环境
04 金属材料的腐蚀与防护
CHAPTER
金属材料的腐蚀机理
电化学腐蚀
金属与电解质溶液接触，通过电极反应发生的腐 蚀。
化学腐蚀
金属与非电解质直接反应，生成金属氧化物的腐 蚀。
生物腐蚀
金属在有微生物的环境下发生的腐蚀。
金属材料的防腐蚀方法
涂层保护
在金属表面涂覆防腐蚀 涂层，隔离金属与腐蚀
介质。
电镀
金属材料的化学性能是指其在各种环 境中的稳定性，包括耐腐蚀性、抗氧 化性、耐候性等。
耐腐蚀性是指金属材料抵抗腐蚀的能 力，抗氧化性是指金属材料在高温下 抵抗氧化的能力，耐候性是指金属材 料在自然环境中抵抗光、热、水、大 气等因子的作用的能力。
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能是指其在受力作用下的行为表现，包括强度、塑性、韧性、 硬度等。
详细描述
金属材料主要是指由金属元素或以金属元素为主构成的具有 金属特性的工程材料，如铁、铝、铜等。根据成分和用途， 金属材料可以分为钢铁、有色金属、贵金属等类型。
金属材料的特性与用途
总结词
金属材料具有导电性、导热性、延展性等特性，广泛应用于建筑、机械、电子 等领域。
详细描述
金属材料具有良好的导电性、导热性和延展性，这些特性使得金属在建筑、机 械、电子等领域得到广泛应用。例如，钢铁用于制造桥梁和建筑结构，铜用于 电线和电缆，铝用于包装和航空航天领域。
性。
合金化
通过改变金属的成分， 提高其耐蚀性。
缓蚀剂
添加缓蚀剂抑制金属腐 蚀的化学反应速度。
金属材料在特定环境下的耐腐蚀性
01
02
03
04
酸性环境
钢铁、不锈钢等对酸有一定的 耐蚀性，但不同金属差异较大
。
碱性环境
铝、镁等金属在碱性环境中容 易发生腐蚀。
海洋环境
04 金属材料的腐蚀与防护
CHAPTER
金属材料的腐蚀机理
电化学腐蚀
金属与电解质溶液接触，通过电极反应发生的腐 蚀。
化学腐蚀
金属与非电解质直接反应，生成金属氧化物的腐 蚀。
生物腐蚀
金属在有微生物的环境下发生的腐蚀。
金属材料的防腐蚀方法
涂层保护
在金属表面涂覆防腐蚀 涂层，隔离金属与腐蚀
介质。
电镀
金属材料的化学性能是指其在各种环 境中的稳定性，包括耐腐蚀性、抗氧 化性、耐候性等。
耐腐蚀性是指金属材料抵抗腐蚀的能 力，抗氧化性是指金属材料在高温下 抵抗氧化的能力，耐候性是指金属材 料在自然环境中抵抗光、热、水、大 气等因子的作用的能力。
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能是指其在受力作用下的行为表现，包括强度、塑性、韧性、 硬度等。
详细描述
金属材料主要是指由金属元素或以金属元素为主构成的具有 金属特性的工程材料，如铁、铝、铜等。根据成分和用途， 金属材料可以分为钢铁、有色金属、贵金属等类型。
金属材料的特性与用途
总结词
金属材料具有导电性、导热性、延展性等特性，广泛应用于建筑、机械、电子 等领域。
详细描述
金属材料具有良好的导电性、导热性和延展性，这些特性使得金属在建筑、机 械、电子等领域得到广泛应用。例如，钢铁用于制造桥梁和建筑结构，铜用于 电线和电缆，铝用于包装和航空航天领域。
金属的力学性能ppt课件
采用顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为 1.588mm的淬火钢球作为压头,直接测量压痕深度 来表示材料的硬度值。
试验时先施加初载荷，使压头与试样表面接 触良好，保证测量准确，再施加主载荷，保持到 规定的时间后再卸除主载荷，依据压痕的深度来 确定材料的硬度值。
15
2.洛氏硬度（HR）——生产上应用较广泛
8
二、塑性
定义： 材料受力后在断裂之前产生塑性变形的能力。
(1)断后伸长率
公式：A = （Lu- L0）/L0 ×100% 式中： L0—试样原标距的长度（mm）
Lu—试样拉断后的标距长度（mm）
(2)断面收缩率
公式： Z = （S0 - Su）/S0 ×100% 式中： S0—试样原始横截面面积（mm2）
2
一、强度
1）定义 金属在静载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能
力。 2）分类
根据载荷作用方式不同： a）抗拉强度——主要的常用强度指标； b）抗压强度； c）抗剪强度； d）抗扭强度； e）抗弯强度。
3
1.拉伸试样
形状：根据国家标准（GB/T228——2002） 有：圆形、矩形、六方形。
强度指标一般可以通过金属拉伸试验来测定。 把标准试样装夹在试验机上，然后对试样缓慢施 加拉力，使之不断变形直到拉断为止。
压痕直径（d）越小，数值越大，表示硬度 越高。
8
11
2)布氏硬度的符号及表示方法 布氏硬度的符号用 HBS或HBW表示。
① HBS表示压头为淬火 钢球，用于测定布氏 硬度值在450N/mm2（MPa）以下的金属材料，如 软钢、灰铸铁和有色金属等。对于较硬的钢或较薄 的板材不适用。
在钢管标准中，布氏硬度用途最广，往往以压 痕直径d来表示该材料的硬度，既直观，又方便。
试验时先施加初载荷，使压头与试样表面接 触良好，保证测量准确，再施加主载荷，保持到 规定的时间后再卸除主载荷，依据压痕的深度来 确定材料的硬度值。
15
2.洛氏硬度（HR）——生产上应用较广泛
8
二、塑性
定义： 材料受力后在断裂之前产生塑性变形的能力。
(1)断后伸长率
公式：A = （Lu- L0）/L0 ×100% 式中： L0—试样原标距的长度（mm）
Lu—试样拉断后的标距长度（mm）
(2)断面收缩率
公式： Z = （S0 - Su）/S0 ×100% 式中： S0—试样原始横截面面积（mm2）
2
一、强度
1）定义 金属在静载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能
力。 2）分类
根据载荷作用方式不同： a）抗拉强度——主要的常用强度指标； b）抗压强度； c）抗剪强度； d）抗扭强度； e）抗弯强度。
3
1.拉伸试样
形状：根据国家标准（GB/T228——2002） 有：圆形、矩形、六方形。
强度指标一般可以通过金属拉伸试验来测定。 把标准试样装夹在试验机上，然后对试样缓慢施 加拉力，使之不断变形直到拉断为止。
压痕直径（d）越小，数值越大，表示硬度 越高。
8
11
2)布氏硬度的符号及表示方法 布氏硬度的符号用 HBS或HBW表示。
① HBS表示压头为淬火 钢球，用于测定布氏 硬度值在450N/mm2（MPa）以下的金属材料，如 软钢、灰铸铁和有色金属等。对于较硬的钢或较薄 的板材不适用。
在钢管标准中，布氏硬度用途最广，往往以压 痕直径d来表示该材料的硬度，既直观，又方便。
第1节 金属材料(课件 32张ppt).ppt
合金的特性：
根据以上实验可得到合金与组成它们的纯金属的性质有何异同？
1、 一般地，合金的硬度和强度高于组成它们的纯金属。
2、 合金的熔点低于组成它们的纯金属。
3、 一般地，合金的抗腐蚀性能强于组成它们的纯金属。
合作探究
延展性
导电性
导热性
密度
硬度
金属
良好
良好
良好
大多密度较大
一般较大
非金属
不具有延展性
大多较差（石墨较好）
大多为热的不良导体（石墨较好）
大多密度较小
一般较小，但差异很大（金刚石硬度极大，而石墨硬度就较小）
金属一定能导电、导热，但能导电导热的单质不一定 是金属。如非金属石墨也能导电，也能导热。
为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬？如果镀金怎么样？
用来铸造硬币的金属材料需要具有什么性质？
资源丰富无毒轻便耐磨耐腐蚀美观、易加工
金称为形状记忆合金。
记忆合金
1932年,瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到“记忆”效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。
状态
固态
铝、锌、铁、碳、硫、磷
汞、溴
液态
金属都有特殊的金属光泽，非金属大多无光泽
金属大多呈银白色或灰色，非金属大多外表暗淡
金属常温下呈固态，汞除外，非金属常温下大多是气态或固态，溴除外
总结一下
金属
非金属
光泽
特殊的金属光泽
大多数无金属光泽
颜色
大多数银白色或灰色（铜：紫红色，金：金黄色）
多种颜色，大多外表暗淡
钢
(1)成分
常用金属材料ppt课件
表1-3 碳素结构钢部分牌号、成分与力学性能
化学成分(质量分数,%)
力学性能
牌号
质量 等级
C
Si
S
P
Mn
σsห้องสมุดไป่ตู้
σb δ(%)
不大于
/MPa /MPa
Q195
——
0.06~0 .12
0.25~ 0.50
0.03
0.050
0.0 45
195
315~ 430
33
Q215
A
0.09~0 0.25~ .15 0.55
(1)白口铸铁
白口铸铁：碳以游离碳化物的 形式析出的铸铁，断口呈白色。 白口铸铁硬而脆，难以加工， 很少用来制造零件，有时利用 其硬而耐磨的特点制造某些耐 磨零件，如球磨机的衬板、磨 球等。
耐热性能的钢称作耐热钢。
3.钢的牌号和应用
(1)非合金钢
1)普通碳素结构钢（p28） 牌号： 例如 Q235F
“Q” 表示屈服点， “235” 表示屈服点值为235MPa, “F” 表示脱氧方法（沸腾钢）。 用途 ： 碳素结构钢w(C)为0.06%~0.38%。 主要用来制造一般工程结构和普通机床零件， 通常轧制成各种型材、板材和线材等。
如钻头、绞刀、量块和冲模等。
(4)铸钢
将熔炼好的钢液直接铸成零件毛坯，不再进行锻造的钢件称 铸钢件。 性能特点：铸钢的综合性能和焊接性能均优于铸铁， 用途：主要用于制造承受重载荷及冲击载荷的构件。 如锻锤机架、齿轮、轧辊等。 在各类铸造合金中， 铸钢的应用仅次于铸铁。
主要分为：铸造碳钢和 铸造合金钢。
铁素体 +石墨
铸铁组织
铁素体 +珠光体 +石墨
金属材料的力学性能课件
南山学院
第一章 金属的力学性能
第一节 强度与塑性
一、材料的拉伸曲线
1、oe段：直线、弹性变性 oe段 直线、 2、es段：曲线、弹性变形+塑性变形 es段 曲线、弹性变形+ 3、s s 段：水平线（略有波动）明显 s’段 水平线（略有波动） 的塑性变形屈服现象， 的塑性变形屈服现象，作用的力基本不 试样连续伸长。 变，试样连续伸长。 4、s’b曲线：弹性变形+均匀塑性变形 b曲线：弹性变形+ 5、b点：出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低， 出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低， 拉伸力达到最大值，试样即将断裂。 拉伸力达到最大值，试样即将断裂。
南山学院
§1-1 强度与塑性
一、强度的指标
强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力 。 1、屈服点
σs = Fs/S0 符号： 符号： σs 材料产生屈服现象时的最小应力
Fs：试样屈服时所承受的拉伸力（N） S0 ：试样原始横截面积（mm） 试样屈服时所承受的拉伸力（ ） 试样原始横截面积（ ）
2、抗拉强度
4、测量范围
用于测量灰铸铁 结构钢、非铁金属及非金属材料等. 灰铸铁、 用于测量灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等.
南山学院
§1-2 硬度
二、洛氏硬度
1、洛氏硬度试验（洛氏硬度计） 洛氏硬度试验
原理: 用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的作用下压入试样表面， 原理: 用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的作用下压入试样表面， 经规定时间后卸除试验力， 经规定时间后卸除试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一 种压痕硬度试验。 种压痕硬度试验。
南山学院
§1-2 硬度
一、布氏硬度
金属材料及其热处理ppt课件
1. 体心立方晶格（BCC）：
晶胞是一个立方体，原子位于立方体的八个顶点和立方体的中心。
具有体心立方晶格结构的金属有α-Fe、W、Mo、V、β-Ti等。 晶胞所包含原子数为： 8×1/8+. 1=2 个。
金属的晶格类型
2. 面心立方晶格（FCC） ：
晶胞是一个立方体，原子位于立方体的八个顶点和立方体六个面的 中心。
表面热处理 (表面淬火和化学热处 理等)；
特殊热处理 (形变热处理、磁场热 处理等)。
根据热处理在零件生产工艺流程 中的位置和作用，热处理又可分 为预备热处理和最终热处理。
A1、A3、Acm为钢在平衡条件下的临界点。在实际热处理会产生不同程度的滞 后。实际转变温度与平衡临界温度之差称为过热度(加热时)或过冷度(冷却时)。 通常把加热时的临界温度加注下标“c. ” 。
4. 在热处理工艺上的应用。
了解加热、冷却时相变的规律，确 定合适的热处理制度。
.
相图的应用
综上所述，相图是材料状态与成分、温度之间关系的图解， 是研究合金的重要工具：
1. 作为选材的依据。
2. 在铸造生产中的应用。
不同成分合金的熔点，确定合适的 冶炼和浇注温度。
3. 在锻造工艺上的应用。
.
合金及其组织结构
2. 相
合金中成分、结构及性能相同的组成部分称为相。相与相之间有明显的 界面－相界。
3. 组织
所谓合金的组织，是指合金中不同相之间相互组合配置的状态。数量、 大小和分布方式不同的相构成了合金不. 同的组织。单相组织、多相组织。
合金的晶体结构
根据合金中各组元之间结合方式的不同，合金的组织可分 为固溶体、金属化合物和混合物三类。
单晶体与多晶体
金属是由很多大小、外形和晶格排列方向均不相同的 小晶体组成，小晶体称为晶粒，晶粒之间交界的地方称为 晶界。
晶胞是一个立方体，原子位于立方体的八个顶点和立方体的中心。
具有体心立方晶格结构的金属有α-Fe、W、Mo、V、β-Ti等。 晶胞所包含原子数为： 8×1/8+. 1=2 个。
金属的晶格类型
2. 面心立方晶格（FCC） ：
晶胞是一个立方体，原子位于立方体的八个顶点和立方体六个面的 中心。
表面热处理 (表面淬火和化学热处 理等)；
特殊热处理 (形变热处理、磁场热 处理等)。
根据热处理在零件生产工艺流程 中的位置和作用，热处理又可分 为预备热处理和最终热处理。
A1、A3、Acm为钢在平衡条件下的临界点。在实际热处理会产生不同程度的滞 后。实际转变温度与平衡临界温度之差称为过热度(加热时)或过冷度(冷却时)。 通常把加热时的临界温度加注下标“c. ” 。
4. 在热处理工艺上的应用。
了解加热、冷却时相变的规律，确 定合适的热处理制度。
.
相图的应用
综上所述，相图是材料状态与成分、温度之间关系的图解， 是研究合金的重要工具：
1. 作为选材的依据。
2. 在铸造生产中的应用。
不同成分合金的熔点，确定合适的 冶炼和浇注温度。
3. 在锻造工艺上的应用。
.
合金及其组织结构
2. 相
合金中成分、结构及性能相同的组成部分称为相。相与相之间有明显的 界面－相界。
3. 组织
所谓合金的组织，是指合金中不同相之间相互组合配置的状态。数量、 大小和分布方式不同的相构成了合金不. 同的组织。单相组织、多相组织。
合金的晶体结构
根据合金中各组元之间结合方式的不同，合金的组织可分 为固溶体、金属化合物和混合物三类。
单晶体与多晶体
金属是由很多大小、外形和晶格排列方向均不相同的 小晶体组成，小晶体称为晶粒，晶粒之间交界的地方称为 晶界。
金属材料的主要性能指标ppt课件
53
此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！
缺点： 压痕面积较大，测量费时。
应用： 常用于测量较软材料、灰铸铁、有色
金属、退火正火钢材的硬度。 不适于测量成品零件或薄件的硬度。
35
（2）洛氏硬度 HR
36
①试验原理：
钢球压头与金 刚石压头
用锥顶角为120°的金 刚石圆锥或直径1.588mm的 淬火钢球，以相应试验力 压入待测表面，保持规定 时间卸载后卸除主试验力， 以测量的残余压痕深度增 量来计算出硬度值。
3、该试验中可测得哪些性能指标？
23
万能拉伸试验机
24
圆形拉伸试样
25
1、强度
—— 指金属抵抗永久变形（塑性变形）和断裂 破坏的能力。
（1）试样
圆形
矩形
长试样：L0=10d0； 短试样：L0=5d0
（2）拉伸曲线
26
低碳钢应力-应变图
强度极限B
颈缩阶段
屈服极限S 屈服阶段 弹性极限P 弹性阶段
❖ 铁器时代
铁器
3
石器
材料的发展水平和利用程度已成为人类文明进步的 标志。
➢材料的发展与人类社会简图
4
❖ 没有半导体材料的工业化生产，就不可能有目前 的计算机技术。
龙芯
联想计算机
5
没有高温高强度的结构材料，就不可能有今天的 航空工业和宇航工业。
飞机发动机叶片
在航天飞机表面装陶瓷防护瓦片
波音客机
不适于大批生产和测量组织不均
匀材料。
43
冲击韧度试验
1、该试验中采用了什么试样？
2、该试验的原理是什么？
3、该试验可测得什么性能指标？
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缺点： 压痕面积较大，测量费时。
应用： 常用于测量较软材料、灰铸铁、有色
金属、退火正火钢材的硬度。 不适于测量成品零件或薄件的硬度。
35
（2）洛氏硬度 HR
36
①试验原理：
钢球压头与金 刚石压头
用锥顶角为120°的金 刚石圆锥或直径1.588mm的 淬火钢球，以相应试验力 压入待测表面，保持规定 时间卸载后卸除主试验力， 以测量的残余压痕深度增 量来计算出硬度值。
3、该试验中可测得哪些性能指标？
23
万能拉伸试验机
24
圆形拉伸试样
25
1、强度
—— 指金属抵抗永久变形（塑性变形）和断裂 破坏的能力。
（1）试样
圆形
矩形
长试样：L0=10d0； 短试样：L0=5d0
（2）拉伸曲线
26
低碳钢应力-应变图
强度极限B
颈缩阶段
屈服极限S 屈服阶段 弹性极限P 弹性阶段
❖ 铁器时代
铁器
3
石器
材料的发展水平和利用程度已成为人类文明进步的 标志。
➢材料的发展与人类社会简图
4
❖ 没有半导体材料的工业化生产，就不可能有目前 的计算机技术。
龙芯
联想计算机
5
没有高温高强度的结构材料，就不可能有今天的 航空工业和宇航工业。
飞机发动机叶片
在航天飞机表面装陶瓷防护瓦片
波音客机
不适于大批生产和测量组织不均
匀材料。
43
冲击韧度试验
1、该试验中采用了什么试样？
2、该试验的原理是什么？
3、该试验可测得什么性能指标？
金属材料的力学性能
• •
ae =1/2×ζ e× ε e 弹簧是典型的弹性零件，要求有较大 的弹性比功。弹簧在实际工作中起缓冲和 存储能量作用。 • 实际设计时通过提高弹性极限ζ e ，提 高弹簧的弹性比功。
• 三、强度 • 强度是金属材料在外力的作用下，抵
抗变形和断裂的能力。根据零件的工作状 态不同分为:抗拉强度、抗压强度、抗弯强 度和抗剪强度等。 • 1、屈服强度和条件屈服强度 • 拉伸试样产生屈服现象（塑变）时的 应力。 ζ s=Fs/A0 • 对于许多没有明显屈服现象的金属材 料，工程中常以产生0.2%塑性变形时的应 力，作为该材料的条件屈服强度，用ζ 表示。
• §1—4 断裂韧度 • 机械零件的传统设计一般为强度设计、
刚度校核。强度设计标准为屈服强度。 • 零件在许用应力的条件下工作，不会发 生塑性变形和断裂。 • 实际工作情况往往不同。某些零件在远 远低于屈服强度条件下工作时会发生脆性 断裂，这种情况非常危险，称为低应力脆 断。 • 研究表明低应力脆断是由宏观裂纹扩展 引起的。
• 一、裂纹扩展的基本形式 • 裂纹扩展一般分为张开型、滑开型、撕
开性三种。其中以张开型最为危险。 • 二、应力场强度因子KI • 零件表面是凹凸不平的，在凸点和凹点 最容易引起应力集中，形成应力场。裂纹 的扩展与应力场有直接的关系。衡量应力 场的大小用应力场强度因子KI。
• 三、断裂韧度KIC及其应用 • KI随着和a的增大而增大。达到一定值
• §1—1 强度、刚度、弹性及塑性 • 金属材料的强度、刚度、弹性及塑性用
拉伸试验来测量。 • 一、拉伸曲线与 应力-应变曲线 • 1、拉伸曲线 • 拉伸过程分为 弹性变形、塑性变形和 断裂三个阶段。
• 几点说明：（书中图1-2） • 试件总伸长of，其中gf为弹性变形，og