金屬材料的分類及其性能教案課件

金屬材料的分類及其性能金屬材料的分類及其性能11.金屬的定義：凡是具有特殊的光澤、良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，并具有一定的強(qiáng)度和塑性的物質(zhì)稱為金屬材料。2.從不同角度對(duì)金屬材料進(jìn)行分類：組成成分：純金屬、合金。實(shí)用性：黑色金屬材料和有色金屬材料。合金純金屬有色金屬黑色金屬第1頁/共30頁1.金屬的定義：凡是具有特殊的光澤、良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，并第2頁/共30頁第2頁/共30頁鋼鐵的定義鋼鐵是工業(yè)生產(chǎn)中使用量最大、種類最多的金屬材料。其中，除鐵外，碳含量對(duì)鋼鐵的機(jī)械性能起著重要的作用，故統(tǒng)稱為鐵碳合金。鋼鐵是鐵與碳、硅、錳、磷、硫及少量的其他元素所組成的合金。第3頁/共30頁鋼鐵的定義鋼鐵是工業(yè)生產(chǎn)中使用量最大、種類最多的金屬材料。其工程結(jié)構(gòu)鋼工具鋼刃具鋼機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼工程結(jié)構(gòu)鋼用于船舶、建筑、橋梁等工程結(jié)構(gòu)，可進(jìn)一步劃分為以下兩種：（2）低合金結(jié)構(gòu)鋼（含有少量合金元素）。（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（碳含量為0.06%～0.38%）；第4頁/共30頁工程結(jié)構(gòu)鋼工具鋼刃具鋼機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼工程結(jié)構(gòu)鋼用于船舶、建筑、橋機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼工具鋼刃具鋼工程結(jié)構(gòu)鋼（1）低淬透性調(diào)質(zhì)鋼（2）中淬透性調(diào)質(zhì)鋼（3）高淬透性調(diào)質(zhì)鋼機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼用于機(jī)械設(shè)備的軸件、連桿、齒輪等制造，需要普通鋼材經(jīng)過一定的調(diào)質(zhì)處理得到，可分為以下三種：第5頁/共30頁機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼工具鋼刃具鋼工程結(jié)構(gòu)鋼（1）低淬透性調(diào)質(zhì)鋼機(jī)械結(jié)構(gòu)工具鋼機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼刃具鋼工程結(jié)構(gòu)鋼（1）高速切削刃具鋼（2）冷模具鋼（3）熱模具鋼工具鋼用于制造具有高硬度與高耐磨性的工具的鋼種，可分為以下三種：右兩圖均為模具鋼。第6頁/共30頁工具鋼機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼刃具鋼工程結(jié)構(gòu)鋼（1）高速切削刃具鋼工具鋼用刃具鋼機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼工具鋼工程結(jié)構(gòu)鋼（1）高速刃具鋼（2）碳素刃具鋼（3）低合金刃具鋼刃具鋼一種特殊的工具鋼，用于制造機(jī)床刀具等各種刃具，可進(jìn)一步劃分為以下三種：右上圖為鉆刀，右下圖為齒輪銑刀。第7頁/共30頁刃具鋼機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼工具鋼工程結(jié)構(gòu)鋼（1）高速刃具鋼刃具鋼一種特量具鋼鑄鐵特殊性能鋼量具鋼用于制造各種量具的鋼種。如：游標(biāo)卡尺、千分尺等。右上圖為游標(biāo)卡尺，右下圖為千分尺。第8頁/共30頁量具鋼鑄鐵特殊性能鋼量具鋼用于制造各種量具的鋼種。如：游標(biāo)卡量具鋼鑄鐵特殊性能鋼特殊性能鋼特殊性能鋼包括不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、超高強(qiáng)度鋼、磁鋼等特種鋼，前三種為常用特種鋼。右上圖為耐熱鋼，右下圖為不銹鋼。第9頁/共30頁量具鋼鑄鐵特殊性能鋼特殊性能鋼特殊性能鋼包括不銹鋼、耐熱鋼量具鋼鑄鐵特殊性能鋼鑄鐵鑄鐵可分為灰口鑄鐵、白口鑄鐵、麻口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵等。右上圖為灰口鑄鐵，右下圖為白口鑄鐵。第10頁/共30頁量具鋼鑄鐵特殊性能鋼鑄鐵鑄鐵可分為灰口鑄鐵、白口鑄鐵、麻口鑄普通型鋼專用鋼板鋼帶普通鋼板普通鋼材普通鋼板包括熱板、熱卷、冷板、酸洗板、酸洗卷、熱連軋鋼板、碳素結(jié)構(gòu)鋼和地合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板、控軋鋼板等。右上圖為酸洗板，右下圖為熱連軋鋼板。第11頁/共30頁普通型鋼專用鋼板鋼帶普通鋼板普通鋼材普通鋼板包括熱板、熱卷、12普通型鋼專用鋼板鋼帶普通鋼板專用鋼板專用鋼板包括船體用結(jié)構(gòu)鋼板、焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼板、高耐候結(jié)構(gòu)鋼板、彈簧鋼熱軋薄鋼板、鍋爐用鋼板、日用搪瓷用冷軋薄鋼板等。右圖為某型船的船體結(jié)構(gòu)。第12頁/共30頁普通型鋼專用鋼板鋼帶普通鋼板專用鋼板專用鋼板包括船體用結(jié)構(gòu)鋼13普通型鋼專用鋼板鋼帶普通鋼板普通型鋼鋼帶第13頁/共30頁普通型鋼專用鋼板鋼帶普通鋼板普通型鋼鋼帶第13頁/共30頁14不銹鋼線材無縫鋼管專用型鋼線材專用型鋼第14頁/共30頁不銹鋼線材無縫鋼管專用型鋼線材專用型鋼第14頁/共30頁15不銹鋼線材無縫鋼管專用型鋼不銹鋼無縫鋼管第15頁/共30頁不銹鋼線材無縫鋼管專用型鋼不銹鋼無縫鋼管第15頁/共30頁16工藝性能機(jī)械性能1.金屬材料的機(jī)械性能：機(jī)械性能又稱力學(xué)性能，是金屬材料在外力作用下所表現(xiàn)的抵抗能力。2.機(jī)械性能五大指標(biāo)：強(qiáng)度；塑性；硬度；沖擊韌性；疲勞強(qiáng)度。第16頁/共30頁工藝性能機(jī)械性能1.金屬材料的機(jī)械性能：機(jī)械性能又稱力學(xué)性能工藝性能機(jī)械性能強(qiáng)度是指金屬材料在載荷作用下抵抗塑性變形與斷裂的能力。金屬材料在載荷作用下，發(fā)生尺寸和形狀的變化，稱為變形。變形可分為拉伸、壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲五種形式。生產(chǎn)中常用抗拉強(qiáng)度作為確定金屬強(qiáng)度高低的指標(biāo)。

右視頻為拉伸試驗(yàn)。強(qiáng)度第17頁/共30頁工藝性能機(jī)械性能強(qiáng)度是指金屬材料在載荷作用下抵抗塑性變形與斷工藝性能機(jī)械性能塑性是金屬材料在載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的能力。金屬材料在靜載荷作用下的強(qiáng)指標(biāo)和塑性指標(biāo)都是通過拉伸試驗(yàn)來測定的。

右圖為拉伸試驗(yàn)機(jī)。塑性第18頁/共30頁工藝性能機(jī)械性能塑性是金屬材料在載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不被工藝性能機(jī)械性能硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一種性能指標(biāo)。生產(chǎn)中常用的硬度試驗(yàn)方法有布氏硬度測試法、洛氏硬度測試法和維氏硬度硬度測試法。其中，布氏硬度測試法和洛氏硬度測試法應(yīng)用最為廣泛。右圖為布氏硬度試驗(yàn)機(jī)。硬度第19頁/共30頁工藝性能機(jī)械性能硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一種性能指標(biāo)。布氏硬度的原理是將一直徑為D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球在規(guī)定的試驗(yàn)力F的作用下壓入被測材料表面，保持一定時(shí)間后卸除載荷，測量被測材料表面的壓痕直徑，計(jì)算出壓痕面積，然后計(jì)算出單位面積壓痕所受的壓力，即為布氏硬度值，實(shí)際使用時(shí)用符號(hào)HB表示。布氏硬度洛氏硬度布氏硬度右圖為布氏硬度法原理示意圖。第20頁/共30頁布氏硬度的原理是將一直徑為D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球在規(guī)定的試圓錐體或直徑為1.3洛氏硬度法的原理和布氏硬度法大致相同。只是把壓頭換成了金剛石圓錐體或直徑為1.588mm的淬火鋼球。洛氏硬度洛氏硬度布氏硬度

右圖為洛氏硬度法原理示意圖。第21頁/共30頁圓錐體或直徑為1.3洛氏硬度法的原理和布氏硬度法大致相同。只工藝性能機(jī)械性能金屬材料在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力叫做沖擊韌性。評(píng)定沖擊韌性最常用的方法是一次沖擊試驗(yàn)。該試驗(yàn)是在擺錘式試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的。右圖為一次沖擊試驗(yàn)原理示意圖。沖擊韌性第22頁/共30頁工藝性能機(jī)械性能金屬材料在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力叫做沖工藝性能機(jī)械性能零件盡管在工作中所受的應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料的強(qiáng)度極限，甚至低于屈服強(qiáng)度，但經(jīng)過一定時(shí)間的工作后仍然會(huì)發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞或疲勞斷裂。金屬抵抗疲勞的能力，即為在重復(fù)應(yīng)力或交變應(yīng)力作用下不斷裂的最大應(yīng)力，稱為疲勞強(qiáng)度。右圖為疲勞強(qiáng)度曲線。疲勞強(qiáng)度第23頁/共30頁工藝性能機(jī)械性能零件盡管在工作中所受的應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料的強(qiáng)度極工藝性能機(jī)械性能1.金屬材料的工藝性能：工藝性能是指金屬材料在加工過程中，在一定冷熱條件下的適應(yīng)能力。2.機(jī)械性能四大指標(biāo)：鑄造性；可鍛性；可焊性；切削加工性；第24頁/共30頁工藝性能機(jī)械性能1.金屬材料的工藝性能：工藝性能是指金屬材料工藝性能機(jī)械性能鑄造性指金屬材料能否用鑄造方法，生產(chǎn)優(yōu)良鑄件的性能。液態(tài)金屬的流動(dòng)性好，凝固時(shí)收縮性小，偏析傾向小的金屬則鑄造性好。鑄鐵的鑄造性優(yōu)于鋼的鑄造性。右圖為鑄造車間現(xiàn)場。鑄造性第25頁/共30頁工藝性能機(jī)械性能鑄造性指金屬材料能否用鑄造方法，生產(chǎn)優(yōu)良工藝性能機(jī)械性能金屬的可鍛性是指金屬材料在壓力加工過程可以獲得優(yōu)良鍛件的性能?？慑懶耘c它的塑性和變形抗力有關(guān)。變形抗力越小，塑性越高，可鍛性越好。鑄鐵的可鍛性很差，一般不能鍛造。右圖為鍛造車間現(xiàn)場?？慑懶缘?6頁/共30頁工藝性能機(jī)械性能金屬的可鍛性是指金屬材料在壓力加工過程可以工藝性能機(jī)械性能

可焊性指是否可用焊接方法焊成優(yōu)良接頭的性能。金屬的可焊性好壞，與金屬的化學(xué)成分、焊接方法、焊接工藝有關(guān)。右圖為焊接現(xiàn)場?？珊感缘?7頁/共30頁工藝性能機(jī)械性能可焊性指是否可用焊接方法焊成優(yōu)良接頭的性工藝性能機(jī)械性能切削加工性指金屬是否可用各種切削方法獲得優(yōu)良工件的性能。切削加工性好的金屬，在切削加工時(shí)，對(duì)刀具磨損小、切削量大、加工后的工件表面質(zhì)量高。右圖為數(shù)控車床工作現(xiàn)場。切削加工性第28頁/共30頁工藝性能機(jī)械性能切削加工性指金屬是否可用各種切削方法獲得優(yōu)良課件制作：王臻謝謝觀看第29頁/共30頁課件制作：王臻謝謝觀看第29頁/共30頁30感謝您的觀看。第30頁/共30頁感謝您的觀看。第30頁/共30頁31金屬材料的分類及其性能金屬材料的分類及其性能321.金屬的定義：凡是具有特殊的光澤、良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，并具有一定的強(qiáng)度和塑性的物質(zhì)稱為金屬材料。2.從不同角度對(duì)金屬材料進(jìn)行分類：組成成分：純金屬、合金。實(shí)用性：黑色金屬材料和有色金屬材料。合金純金屬有色金屬黑色金屬第1頁/共30頁1.金屬的定義：凡是具有特殊的光澤、良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，并第2頁/共30頁第2頁/共30頁鋼鐵的定義鋼鐵是工業(yè)生產(chǎn)中使用量最大、種類最多的金屬材料。其中，除鐵外，碳含量對(duì)鋼鐵的機(jī)械性能起著重要的作用，故統(tǒng)稱為鐵碳合金。鋼鐵是鐵與碳、硅、錳、磷、硫及少量的其他元素所組成的合金。第3頁/共30頁鋼鐵的定義鋼鐵是工業(yè)生產(chǎn)中使用量最大、種類最多的金屬材料。其工程結(jié)構(gòu)鋼工具鋼刃具鋼機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼工程結(jié)構(gòu)鋼用于船舶、建筑、橋梁等工程結(jié)構(gòu)，可進(jìn)一步劃分為以下兩種：（2）低合金結(jié)構(gòu)鋼（含有少量合金元素）。（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（碳含量為0.06%～0.38%）；第4頁/共30頁工程結(jié)構(gòu)鋼工具鋼刃具鋼機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼工程結(jié)構(gòu)鋼用于船舶、建筑、橋機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼工具鋼刃具鋼工程結(jié)構(gòu)鋼（1）低淬透性調(diào)質(zhì)鋼（2）中淬透性調(diào)質(zhì)鋼（3）高淬透性調(diào)質(zhì)鋼機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼用于機(jī)械設(shè)備的軸件、連桿、齒輪等制造，需要普通鋼材經(jīng)過一定的調(diào)質(zhì)處理得到，可分為以下三種：第5頁/共30頁機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼工具鋼刃具鋼工程結(jié)構(gòu)鋼（1）低淬透性調(diào)質(zhì)鋼機(jī)械結(jié)構(gòu)工具鋼機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼刃具鋼工程結(jié)構(gòu)鋼（1）高速切削刃具鋼（2）冷模具鋼（3）熱模具鋼工具鋼用于制造具有高硬度與高耐磨性的工具的鋼種，可分為以下三種：右兩圖均為模具鋼。第6頁/共30頁工具鋼機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼刃具鋼工程結(jié)構(gòu)鋼（1）高速切削刃具鋼工具鋼用刃具鋼機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼工具鋼工程結(jié)構(gòu)鋼（1）高速刃具鋼（2）碳素刃具鋼（3）低合金刃具鋼刃具鋼一種特殊的工具鋼，用于制造機(jī)床刀具等各種刃具，可進(jìn)一步劃分為以下三種：右上圖為鉆刀，右下圖為齒輪銑刀。第7頁/共30頁刃具鋼機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼工具鋼工程結(jié)構(gòu)鋼（1）高速刃具鋼刃具鋼一種特量具鋼鑄鐵特殊性能鋼量具鋼用于制造各種量具的鋼種。如：游標(biāo)卡尺、千分尺等。右上圖為游標(biāo)卡尺，右下圖為千分尺。第8頁/共30頁量具鋼鑄鐵特殊性能鋼量具鋼用于制造各種量具的鋼種。如：游標(biāo)卡量具鋼鑄鐵特殊性能鋼特殊性能鋼特殊性能鋼包括不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、超高強(qiáng)度鋼、磁鋼等特種鋼，前三種為常用特種鋼。右上圖為耐熱鋼，右下圖為不銹鋼。第9頁/共30頁量具鋼鑄鐵特殊性能鋼特殊性能鋼特殊性能鋼包括不銹鋼、耐熱鋼量具鋼鑄鐵特殊性能鋼鑄鐵鑄鐵可分為灰口鑄鐵、白口鑄鐵、麻口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵等。右上圖為灰口鑄鐵，右下圖為白口鑄鐵。第10頁/共30頁量具鋼鑄鐵特殊性能鋼鑄鐵鑄鐵可分為灰口鑄鐵、白口鑄鐵、麻口鑄普通型鋼專用鋼板鋼帶普通鋼板普通鋼材普通鋼板包括熱板、熱卷、冷板、酸洗板、酸洗卷、熱連軋鋼板、碳素結(jié)構(gòu)鋼和地合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板、控軋鋼板等。右上圖為酸洗板，右下圖為熱連軋鋼板。第11頁/共30頁普通型鋼專用鋼板鋼帶普通鋼板普通鋼材普通鋼板包括熱板、熱卷、43普通型鋼專用鋼板鋼帶普通鋼板專用鋼板專用鋼板包括船體用結(jié)構(gòu)鋼板、焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼板、高耐候結(jié)構(gòu)鋼板、彈簧鋼熱軋薄鋼板、鍋爐用鋼板、日用搪瓷用冷軋薄鋼板等。右圖為某型船的船體結(jié)構(gòu)。第12頁/共30頁普通型鋼專用鋼板鋼帶普通鋼板專用鋼板專用鋼板包括船體用結(jié)構(gòu)鋼44普通型鋼專用鋼板鋼帶普通鋼板普通型鋼鋼帶第13頁/共30頁普通型鋼專用鋼板鋼帶普通鋼板普通型鋼鋼帶第13頁/共30頁45不銹鋼線材無縫鋼管專用型鋼線材專用型鋼第14頁/共30頁不銹鋼線材無縫鋼管專用型鋼線材專用型鋼第14頁/共30頁46不銹鋼線材無縫鋼管專用型鋼不銹鋼無縫鋼管第15頁/共30頁不銹鋼線材無縫鋼管專用型鋼不銹鋼無縫鋼管第15頁/共30頁47工藝性能機(jī)械性能1.金屬材料的機(jī)械性能：機(jī)械性能又稱力學(xué)性能，是金屬材料在外力作用下所表現(xiàn)的抵抗能力。2.機(jī)械性能五大指標(biāo)：強(qiáng)度；塑性；硬度；沖擊韌性；疲勞強(qiáng)度。第16頁/共30頁工藝性能機(jī)械性能1.金屬材料的機(jī)械性能：機(jī)械性能又稱力學(xué)性能工藝性能機(jī)械性能強(qiáng)度是指金屬材料在載荷作用下抵抗塑性變形與斷裂的能力。金屬材料在載荷作用下，發(fā)生尺寸和形狀的變化，稱為變形。變形可分為拉伸、壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲五種形式。生產(chǎn)中常用抗拉強(qiáng)度作為確定金屬強(qiáng)度高低的指標(biāo)。

右視頻為拉伸試驗(yàn)。強(qiáng)度第17頁/共30頁工藝性能機(jī)械性能強(qiáng)度是指金屬材料在載荷作用下抵抗塑性變形與斷工藝性能機(jī)械性能塑性是金屬材料在載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的能力。金屬材料在靜載荷作用下的強(qiáng)指標(biāo)和塑性指標(biāo)都是通過拉伸試驗(yàn)來測定的。

右圖為拉伸試驗(yàn)機(jī)。塑性第18頁/共30頁工藝性能機(jī)械性能塑性是金屬材料在載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不被工藝性能機(jī)械性能硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一種性能指標(biāo)。生產(chǎn)中常用的硬度試驗(yàn)方法有布氏硬度測試法、洛氏硬度測試法和維氏硬度硬度測試法。其中，布氏硬度測試法和洛氏硬度測試法應(yīng)用最為廣泛。右圖為布氏硬度試驗(yàn)機(jī)。硬度第19頁/共30頁工藝性能機(jī)械性能硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一種性能指標(biāo)。布氏硬度的原理是將一直徑為D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球在規(guī)定的試驗(yàn)力F的作用下壓入被測材料表面，保持一定時(shí)間后卸除載荷，測量被測材料表面的壓痕直徑，計(jì)算出壓痕面積，然后計(jì)算出單位面積壓痕所受的壓力，即為布氏硬度值，實(shí)際使用時(shí)用符號(hào)HB表示。布氏硬度洛氏硬度布氏硬度右圖為布氏硬度法原理示意圖。第20頁/共30頁布氏硬度的原理是將一直徑為D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球在規(guī)定的試圓錐體或直徑為1.3洛氏硬度法的原理和布氏硬度法大致相同。只是把壓頭換成了金剛石圓錐體或直徑為1.588mm的淬火鋼球。洛氏硬度洛氏硬度布氏硬度

右圖為洛氏硬度法原理示意圖。第21頁/共30頁圓錐體或直徑為1.3洛氏硬度法的原理和布氏硬度法大致相同。只工藝性能機(jī)械性能金屬材料在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力叫做沖擊韌性。評(píng)定沖擊韌性最常用的方法是一次沖擊試驗(yàn)。該試驗(yàn)是在擺錘式試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的。右圖為一次沖擊試驗(yàn)原理示意圖。沖擊韌性第22頁/共30頁工藝性能機(jī)械性能金屬材料在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力叫做沖工藝性能機(jī)械性能零件盡管在工作中所受的應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料的強(qiáng)度極限，甚至低于屈服強(qiáng)度，但經(jīng)過一定時(shí)間的工作后仍然會(huì)發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞或疲勞斷裂。金屬抵抗疲勞的能力，即為在重復(fù)應(yīng)力或交變應(yīng)力作用下不斷裂的最大應(yīng)力，稱為疲勞強(qiáng)度。右圖為疲勞強(qiáng)度曲線。疲勞強(qiáng)度第23頁/共30頁工藝性能機(jī)械性能零件盡管在工作中所受的應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料的強(qiáng)度極工藝性能機(jī)械性能1.金屬材料的工藝性能：工藝性能是指金屬材料在加工過程中，在一定冷熱條件