工程材料及热处理模具

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,工程技术系,*,工程材料及热处理（模具）,1,绪 论,世界四大材料,：,钢铁、木材、塑料、水泥,材料分：金属材料、非金属材料、复合材料,金属材料,指钢铁、有色金属等材料,非金属材料,无机,高分子材料（陶瓷、水泥、,木材等），,有机,高分子材料（如塑料、橡胶），,复合材料,-,玻璃钢、碳纤维复合材料、硼纤维材料,。,现在新材料,-,-,纳米材料、智能材料,2,工程技术系,材料按,物质结构,不同分,：,金属材料、非金属材料（有机高分子材料和陶瓷料,),、复合材料,材料按,用途,不同分,：,机械工程材料、土木工程材料、电工材料、电子材料,材料按,功能,不同分,：,结构材料、功能材料、磁性材料等,3,工程技术系,材料分类,复合材料,金属材料,陶瓷材料,高分子材料,4,工程技术系,材料发展概括,石器时代,铜器时代：,司母戊鼎,（公元前,1116,世纪）,11307801100,战国编钟（,前,475221,年）,65,个 总重,2500Kg,天然石，兽骨，树枝,泥巴（日晒原始陶器；火烧瓷器用具,）,铁器时代,沧州大狮,（,公元,953,年）重,50T,长,5.3m,宽,3m,人工复合材 料,塑料、橡胶、陶瓷、钛合金、碳纤维、纳米等,陶器时代,5,工程技术系,本课程的性质和目的,是机械类专业必修的一门专业技术基础课,2,、目的：,a,获得有关金属热处理、金属材料的基本知识。,b,熟悉常见金属材料的牌号、性能特点及应用；了解它,们之间成分、组织、性能、热处理的关系。,c,具有选择零件材料的能力，确定加工工艺路线的能力。,d,为后续课程和从事技术工作打下基础。,1,、性质：,本教材的重点,：常见的材料牌号及应用，钢的热处理,6,工程技术系,第一章 工程材料的性能,金属材料的性能,使用性能,力学、物理、化学,力学性能,：,受外力作用下所表现出的性能,。,不能说：机械性能,判据 如：强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等,第一节 金属的力学性能,工艺性能,铸造、锻压、焊接、切削加工,一、基本概念,1,、弹性：指物体在外力作用下改变基本形状和尺寸，当外力卸除后物体又恢复到其原始形状和尺寸的特性。,研究力学性能意义,：是选择和使用金属材料的重要依据,7,工程技术系,2,、内力：金属受到外力时为保其不变形，在材料内部作用者与外力相对抗的力称为内力。,3,、应力：单位面积上的内力。,4,、应变：指由外力所引起的物体原始尺寸或形状的相对变化；通常以百分比（,%,）表示,5,、载荷：金属材料在加工及使用过程中所受的外力。,按作用性质分：,静载荷：指大小不变或变化过程缓慢的载荷。,。,8,工程技术系,冲击载荷：在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。,循环载荷：指大小、方向随时间发生周期性变化的载荷,9,工程技术系,按作用形式不同分：,10,工程技术系,6,、变形,：,：,材料在,外,外力的,作,作用下,将,将发生,形,形状和,尺,尺寸变,化,化，,称为变,形,形。,分为弹,性,性变形,与,与塑性,变,变形,外力去,处,处后能,够,够恢复,的,的变形,称,称为弹,性,性变形,。,。,外力去,处,处后不,能,能恢复,的,的变形,称,称为塑,性,性变形,。,。,11,工程技,术,术系,一、强,度,度,概念：,强度是,指,指金属,材,材料在,外,外力作,用,用下抵,抗,抗永久,变,变形（,塑,塑性变,形,形,）,和断裂的能力,。通过,拉,拉伸试,验,验测得,大,大小。,强,强度的,大,大小通,常,常用应,力,力来表,示,示。,=F/S,-,应力,Pa1Pa=1N/m,2,1MPa=10,6,Pa,按载荷,的,的作用,方,方式不,同,同，强,度,度可分,为,为：抗,拉,拉强度,、,、抗压,强,强度、,抗,抗弯强,度,度、抗,剪,剪强度,、,、和抗,扭,扭强度,。,。,注意：,一,一般多,以,以抗拉,强,强度作,为,为判别,金,金属强,度,度高低,的,的指标,。,。,12,工程技,术,术系,力伸,长,长曲线,弹性变,形,形阶段,屈服阶,段,段,颈缩现,象,象,拉伸试,验,验中得出,的,的拉伸,力,力与伸,长,长量的,关,关系曲,线,线。,强化阶,段,段,13,工程技,术,术系,(a),试样,(b),伸长,(c),产生缩颈,(d),断裂,14,工程技,术,术系,L,F,0,3.,脆性材,料,料的拉,伸,伸曲线,（,（与低,碳,碳钢试,样,样相对,比,比）,脆性材,料,料在断,裂,裂前没,有,有明显,的,的屈服,现,现象。,15,工程技,术,术系,工程上,常,常用的,金,金属材,料,料的强,度,度指标,：,：,屈服点,（,（,R,el,）,抗拉强,度,度,(R,m,),16,工程技,术,术系,强度的,意,意义,强,度,度,是,是,指,指,金,金,属,属,材,材,料,料,抵,抵,抗,抗,塑,塑,性,性,变,变,形,形,和,和,断,断,裂,裂,的,的,能,能,力,力,，,，,一,一,般,般,钢,钢,材,材,的,的,屈,屈,服,服,强,强,度,度,在,在,200,1000MPa,之,间,间,。,。,强,度,度,越,越,高,高,，,，,表,表,明,明,材,材,料,料,在,在,工,工,作,作,时,时,越,越,可,可,以,以,承,承,受,受,较,较,高,高,的,的,载,载,荷,荷,。,。,当,当,载,载,荷,荷,一,一,定,定,时,时,，,，,选,选,用,用,高,高,强,强,度,度,的,的,材,材,料,料,，,，,可,可,以,以,减,减,小,小,构,构,件,件,或,或,零,零,件,件,的,的,尺,尺,寸,寸,，,，,从,从,而,而,减,减,小,小,其,其,自,自,重,重,。,。,因,此,此,，,，,提,提,高,高,材,材,料,料,的,的,强,强,度,度,是,是,材,材,料,料,科,科,学,学,中,中,的,的,重,重,要,要,课,课,题,题,，,，,称,称,之,之,为,为,材,材,料,料,的,的,强,强,化,化,。,。,17,工,程,程,技,技,术,术,系,系,二,、,、,塑,塑,性,性,在,外,外,力,力,作,作,用,用,下,下,金,金,属,属,材,材,料,料,在,在,断,断,裂,裂,前,前,产,产,生,生,不,不,可,可,逆,逆,永,永,久,久,变,变,形,形,的,的,能,能,力,力,常,用,用,的,的,塑,塑,性,性,判,判,据,据,：,：,拉,伸,伸,时,时,的,的,断,后,后,伸,伸,长,长,率,率,和,断,面,面,收,收,缩,缩,率,率,18,工,程,程,技,技,术,术,系,系,1,、,、,断,断,后,后,伸,伸,长,长,率,率,由,于,于,同,同,一,一,材,材,料,料,用,用,不,不,同,同,长,长,度,度,的,的,试,试,样,样,测,测,得,得,的,的,断,断,后,后,伸,伸,长,长,率,率,数,值,值,不,不,同,同,，,，,因,因,此,此,应,应,注,注,明,明,试,试,样,样,尺,尺,寸,寸,比,比,例,例,。,。,如,如,:,10,试,样,样,L,0,=10d,0,5,试,样,样,L,0,=5d,0,试样拉断后的标距（,mm）,试样原始标距（,mm）,19,工,程,程,技,技,术,术,系,系,2,、,、,断,断,面,面,收,收,缩,缩,率,率,试样断裂后缩颈处的最小横截面积（,mm,2,）,试样原始截面积（,mm,2,）,一,般,般,认,认,为,为,5,的,的,材,材,料,料,为,为,塑,塑,性,性,材,材,料,料,，,，,如,如,低,低,碳,碳,钢,钢,；,；,5,的,的,为,为,脆,脆,性,性,材,材,料,料,，,，,如,如,灰,灰,铸,铸,铁,铁,.,和,是,用,用,来,来,判,判,断,断,材,材,料,料,在,在,断,断,裂,裂,前,前,所,所,能,能,产,产,生,生,的,的,最,最,大,大,塑,塑,性,性,变,变,形,形,量,量,大,大,小,小,。,。,20,强,度,度,与,与,塑,塑,性,性,是,是,一,一,对,对,相,相,互,互,矛,矛,盾,盾,的,的,性,性,能,能,指,指,标,标,。,。,在,在,金,金,属,属,材,材,料,料,的,的,工,工,程,程,应,应,用,用,中,中,，,，,要,要,提,提,高,高,强,强,度,度,，,，,就,就,要,要,牺,牺,牲,牲,一,一,部,部,分,分,塑,塑,性,性,。,。,反,反,之,之,，,，,要,要,改,改,善,善,塑,塑,性,性,，,，,就,就,必,必,须,须,牺,牺,牲,牲,一,一,部,部,分,分,强,强,度,度,。,。,正所谓“,鱼,鱼和熊掌,二,二者不能,兼,兼得”。,但,但通过细,化,化金属材,料,料的显微,组,组织，可,以,以同时提,高,高材料的,强,强度和塑,性,性。,21,工程技术,系,系,三、硬,度,度,硬度,:,硬度试验,方,方法,:,压入法,它是材料,性,性能的一,个,个综合的,物,物理量。,(,表示金属,材,材料在一,个,个小的体,积,积范围内,金,金属材料,抵,抵抗局部,变,变形，特,别,别是塑性,变,变形、压,痕,痕或划痕,的,的能力）,硬度是各,种,种零件和,工,工具必须,具,具备的力,学,学性能指,标,标。,布氏硬度,（,（,HB）,洛氏硬度,（,（,HR）,维氏硬度,（,（,HV）,22,布氏硬度,试,试验原理,图,图,23,工程技术,系,系,2、计算,公,公式,HBS：,淬火钢球,作,作压头；,适,适用于,450HBS,HBW：,硬质合金,作,作压头；,适,适用于,650HBW,24,工程技术,系,系,试验时，,根,根据被测,的,的材料不,同,同，球直,径,径、试验,力,力及试验,力,力保持时,间,间按表,1-1,选择,材料种类,布氏硬度范围,HBS（HBW）,试样厚度/,mm,0.102,球的直径/,mm,试验力,F/KN（k g f),试验力保持时间/,s,钢、铸铁,140-450,63,42,2,30,10.0,5.0,2.5,29.42(3000),7.355(750),1.839(187.5),12,6,63,10,10.0,5.0,9.807(1000),2.452(250),12,非铁金属,130,63,42,6,2.5,10.0,2.452(250),60,表1-1,布,布,氏,氏硬度试,验,验规范,25,工程技术,系,系,3、表示,方,方法,XXXHBS(W)XX/XXX/XX,硬度值,压头直径（,mm）,试验力保持,时间,（s）,500HBW5/750/15,例：,表示用直,径,径5,mm,硬质合金,球,球在7355,N,试验力作,用,用下保持1015,s,测得的布,氏,氏硬度值,为,为500,120HBS10/1000/30,表示用直,径,径10,mm,钢球压头,在,在9807,N,试验力作,用,用下保持30,s,测得的布,氏,氏硬度值,为,为120,习惯上布,氏,氏硬度值,不,不标出试,验,验规范，,如,如,170HBS,。,26,二、洛氏,硬,硬度,27,工程技术,系,系,硬度,符号,压头类型,总实验力,F/N,硬度值有效范围,应用范围,HRA,金刚石圆锥体,588,7,085,适用于测量硬质合金、表面淬硬层或渗碳层,HRB,直径为1.588,mm,钢球,980,25,100,适用于测量非铁金属,退火、,正,火钢等,HRC,金刚石圆锥体,1470,20,67,适用于调质钢、淬火钢等,试验时，,根,根据被测,的,的材料不,同,同，压头,的,的类型、,试,试验力及,按,按表,1-2,选择，对,应,应的洛氏,硬,硬度标尺,为,为,HRA、HRB、HRC,三种,表1-2,常,常,用,用的三种,洛,洛氏硬度,的,的试验条,件,件及应用,范,范围,2、符号,28,工程技术,系,系,3、表示,方,方法,硬度值+,HR,52HRC,70,HRA,例：,洛氏硬度,HRC,可以用于,硬,硬度很高,的,的材料，,在,在钢件热,处,处理质量,检,检查中应,用,用最多。,