一工程材料的基本知识文档格式.docx
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非金属复合材料·
1.1金属材料材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的物质。
材料的主要性能是指:
(1)力学性能强度、塑性、硬度1.使用性能
(2)物理性能密度、熔点、导电性(3)化学性能耐酸碱性、抗氧化性。
2.工艺性能——加工成形的性能
第一节材料的力学性能一、外力作用下材料的变形力学性能——材料在外力作用下所表现出的特性。
作用在机件上的外力——载荷FFF’静载荷动载荷FF=F’F&
#39;
F?
?
?
SSσ=F’/S(MPa)外力——内力——应力
1.两种基本变形
(1)弹性变形:
材料受外力作用时产生变形,当外力去除后恢复其原来形状,这种随外力消失而消失的变形,称为弹性变形。
FFF
(2)塑性变形:
材料在外力作用下产生永久的不可恢复的变形,称为塑性变形。
第一节材料的力学性能FFb拉伸实验bFl0d0dkFF0?
FsSsekFeLo缩颈拉伸曲线K—断裂点b—极限载荷点?
llke—弹性极限点S—屈服点l0?
l应力—应变曲线
第一节材料的力学性能1.强度:
材料在外力作用下,抵抗塑性变形和断裂的能力。
(1)屈服强度(σS)指材料在外力作用下,产生屈服现象时的应力。
σS=Fs/S0(MPa)当σe&
lt;
σ&
σs时,只产生微量的塑性变形。
当σ&
gt;
σs时,材料将产生明显的塑性变形。
条件屈服强度:
σ0.2=F0.2/S0(MPa)屈服强度—是塑性材料选材和评定的依据。
第一节材料的力学性能
(2)抗拉强度(σb)Fs0.2F?
S0抗拉强度是材料在拉断前F0.2bs承受最大载荷时的应力。
σb=Fb/S0(MPa)它表征了材料在拉伸条件下所能承受的最大应力。
bek0.2%?
ll0?
l抗拉强度—是脆性材料选材的依据。
第一节材料的力学性能2.塑性材料在外力作用下,产生永久变形而不引起破坏的能力。
lk?
l0?
100%伸长率:
l0常用δ和ψ作为衡量塑性的指标。
PF0Pl0Ls?
s0k断面收缩率:
100%s0良好的塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件。
F1l1
第一节材料的力学性能4.硬度是材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。
(1)布氏硬度(HB):
F压入载荷(N)HB?
压痕的表面积(mm)DDd
第一节材料的力学性能FFF1200布氏硬度适用HB&
450
(2)洛氏硬度(HRC)h洛氏硬度一般用于HB&
450HRC:
HB=1:
10
第一节材料的力学性能硬度σb与强度HB的关系低碳钢:
σb≈3.6HB高碳钢:
σb≈3.4HB调质合金钢:
σb≈3.25HB5.冲击韧性(Ak)材料抵抗冲击载荷作用下断裂的能力。
AK=G(H1–H2)(J)ak=AK/S(J/m2)H1H2在冲击载荷下工作的零件,往往是受小能量多次重复冲击而破坏的。
第一节材料的力学性能6.疲劳强度(σ-1)材料在无数次重复或交变载荷作用下不引起破坏的最大应力。
据统计,约80%的机件失效为疲劳破坏。
1n0—循环基数钢:
n0?
1078有色金属:
n0?
10n0n
第一节材料的力学性能7、几种常用金属材料的力学性能牌号力σb/MPa400610570310σs/学性HBS能HRCαk/J/Cm2δ%应用MPa235261615229Q235-A45钢ZG310570工程结构55(淬火)3轴、杆铸钢件ZAlSi2HT250QT700-2143250700420450活塞气缸体曲轴2270
三、力学性能与失效形式的关系力学性能?
b强度?
s塑性刚度断裂塑性变形过量弹变磨损失效形式硬度韧性疲劳强度
第二节铁碳合金状态图一、什么是状态图状态图——表示合金系的成分、温度、组织、状态之间关系的图表。
温度℃1538℃1538℃体心1394℃1394℃二、状态图的作用912℃面心912℃体心是研究合金的成分、温度、组织、状态之间变化规律的工具。
时间(成分)
第二节铁碳合金状态图三、铁碳合金状态图温度℃1.状态图上点的意义A—纯铁的熔点。
D—Fe3C的熔点。
1538℃AE1147℃727℃LCDFE—C在γ-Fe中的最大溶解度点。
1147℃2.06%C钢和铁的分界点。
A912℃LeGQSFPP4.3Fe3CK6.670.020.772.06C%
第二节铁碳合金状态图C—共晶点,1147℃4.3%C共晶点—发生共晶反应的点。
共晶反应—在一定的温度下,由一定成分的液体同时结晶出一定成分的两个固相的反应。
共晶反应的产物——共晶体——机械混合物1147℃L(4.3%C)A(2.06%C)+Fe3C(6.67%C)LeG—纯铁的同素异晶转变点。
912℃P—C在α-Fe中的最大溶解度点。
727℃0.02%C
第二节铁碳合金状态图S—共析点。
727℃0.77%℃共析反应—在一定的温度下,由一定成分的固相同时结晶出不同成分的另外两个固相的反应。
共析反应的产物—共析体—机械混合物727℃A(0.77%C)F(0.002%C)+Fe3C(6.67%C)P
第二节铁碳合金状态图2.状态图上线的意义ACD线—液相线AC—析出ACD—析出Fe3CAECF线—固相线AE—A析出终了线912℃温度℃1538℃AE1147℃LL+ACDAGFPQF+ASL+Fe3CFA+LeLe+FeC3Fe3CⅡLeA+Fe3727℃KC4.36.67PECF—共晶线1147℃0.020.772.06C%
第二节铁碳合金状态图ES线—C在γ-Fe中的溶解度曲线。
析出二次Fe3CⅡGS线—溶解度曲线A—FGP线—F析出终了线。
PQ线—碳在α-Fe中的溶解度曲线。
PSK线—共析线727℃
(1)单相区:
L、F、A、Fe3C
(2)两相区:
L+A、L+Fe3C、A+F、F+Fe3C(3)三相区:
L+A+Fe3C、A+F+Fe3C
第二节铁碳合金状态图四铁碳合金状态图分析1亚共析钢的结晶过程1点以上1~22~33~44~55点5点以下LL+δA+LAA+FA→PP+F室温组织:
F+P亚共析钢的结晶过程
第二节铁碳合金状态图2共析钢(T8钢)1点以上L1~2L+A2~3A3点A→P3点以下P室温组织:
P共析钢的结晶过程
第二节铁碳合金状态图3过共析钢(T10)1点以上1~22~33~44点4点以下LL+AAA+Fe3CIIA→PP+Fe3CIIAAAAAFAFA室温组织:
P+Fe3C(网状)过共析钢的结晶过程
第二节铁碳合金状态图4亚共晶铸铁
第二节铁碳合金状态图1点以上1~22点2~33点LA+L共晶反应A+Fe3CII+Le共析反应3点以下P+Fe3CII+Le’注明:
Fe3CII—二次渗碳体Le—高温莱氏体Le’—低温莱氏体室温组织P+Fe3CII+Le’
第二节铁碳合金状态图温度℃A1538℃122②①③1⑤1L+A2L⑥1111147℃④CDA912℃33F+AL+Fe3CⅠ2EFe3CⅡ2FLe2GFPQ0.02S3727℃344Fe3C+Le3Fe3CKP0.77P+Fe3C+Le’F+PP+Fe3C2.06Le’Fe3C+Le’6.674.3C%2Fe22Le’3341124CP+F1L+233①④③123C+Le’②LL+LeACFFeAAAA+L+P⑥L⑤LL+FeC+LeFe3LL+A3A+Le3A+LeCP+Fe3C+Le’3+Fe3P+Fe3C
第二节铁碳合金状态图五、铁碳合金的结晶过程及组织转变1.钢共析钢:
L111L+AL+AL+ALe2222AA333PA+F4亚共析钢:
L过共析钢:
L2.生铁共晶生铁:
L亚共晶生铁:
L过共晶生铁:
LP+F4ALe’A+Fe3CP+Fe3C111L+A2A+Le2A+Le+Fe3C33P+Fe3C+Le’L+Fe3CFe3C+LeFe3C+Le’
第二节铁碳合金状态图?
b?
HBHB?
0.9~1.0C%六.状态图的作用1.选择材料2.确定各种工艺参数