上海理工大学机械工程材料基础A王艳PPT推荐.pptx
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3、维氏硬度、维氏硬度HV测量硬质合金测量硬质合金等高硬度材料;
等高硬度材料;
洛氏硬度试洛氏硬度试验机验机五、冲击韧性五、冲击韧性ak材料抵抗冲击载荷的能力材料抵抗冲击载荷的能力冲击韧性试验机冲击韧性试验机1、疲劳机理:
应力集中、表面状态、内部缺陷等导致显微裂纹、疲劳机理:
应力集中、表面状态、内部缺陷等导致显微裂纹裂纹扩张裂纹扩张零件有效截面减小零件有效截面减小断裂断裂2、提高材料疲劳强度的措施:
、提高材料疲劳强度的措施:
六、疲劳强度六、疲劳强度-1材料承材料承受受N次应次应力循环力循环而不断而不断裂的最裂的最大应力。
大应力。
2材料的物理和化学性能材料的物理和化学性能比重、熔点、热膨胀性、导电性、导热性、磁性等。
比重、熔点、热膨胀性、导电性、导热性、磁性等。
二、化学性能二、化学性能耐腐蚀性、抗氧化性等。
耐腐蚀性、抗氧化性等。
一、物理性能一、物理性能比强度比强度:
材料的强度值与密度值之比。
名称名称密度密度(g/cm3)强度强度(Mpa)比强度比强度纯铝纯铝2.7801003037纯铁纯铁7.871802802336纯钛纯钛4.5405500901113材料的工艺性能材料的工艺性能一、铸造性能一、铸造性能二、可锻性二、可锻性三、可焊性三、可焊性四、切削加工性四、切削加工性材料对各种加工方法的适合性材料对各种加工方法的适合性思考题:
思考题:
1.1.在测定强度上在测定强度上ss和和0.20.2有什么不同有什么不同?
2.2.在设计机械时多用哪两种强度指标在设计机械时多用哪两种强度指标?
为什么为什么?
3.3.设计刚度好的零件设计刚度好的零件,应根据何种指标选择材料应根据何种指标选择材料?
采采用何种材料为宜用何种材料为宜?
材料的材料的EE越大,其塑性越差越大,其塑性越差,这种说这种说法是否正确法是否正确?
为什么?
4.4.常用的硬度方法有几种常用的硬度方法有几种?
其应用范围如何?
这些其应用范围如何?
这些方法测出的硬度值能否进行比较方法测出的硬度值能否进行比较?
5.5.反映材料受冲击载荷的性能指标是什么反映材料受冲击载荷的性能指标是什么?
不同条件不同条件下测定的这种指标能否比较?
下测定的这种指标能否比较?
比较各种材料拉伸曲线图的比较各种材料拉伸曲线图的s、b、E第二章第二章材料的结构材料的结构1金属的晶体结构金属的晶体结构一、金属的晶格一、金属的晶格晶体、非晶体、晶格、晶胞、晶体、非晶体、晶格、晶胞、1、体心立方晶格:
体心立方晶格:
22、面心立方晶格:
、面心立方晶格:
(BCC;
Body-CenteredCubic)(FCC;
Face-CenteredCubic)二、常用金属的晶体结构二、常用金属的晶体结构33、密排六方晶格:
、密排六方晶格:
(HCP;
HexagonalClose-packed)晶格类型不同,致密度不同,同素异晶转变时有体积变化。
晶格类型不同,致密度不同,同素异晶转变时有体积变化。
三、金属晶体结构的致密度三、金属晶体结构的致密度1.1.晶格尺寸晶格尺寸aaa,c2.2.晶胞原子数晶胞原子数224466BCCBCCFCCFCCHCPHCP3.3.原子半径原子半径4.4.配位数配位数88121212125.5.致密度致密度68%74%74%68%74%74%四、晶面与晶向四、晶面与晶向1、晶面指数、晶面指数求晶面指数:
求晶面指数:
(1)建立坐标系;
)建立坐标系;
(坐标轴不在平(坐标轴不在平面上)面上)
(2)求截距;
)求截距;
(3)取倒数;
)取倒数;
金属晶体中,通过一系列原子所构成的平面。
(4)标定)标定(xyz);
2、晶向指数、晶向指数通过两个以上原子的直线表示原子列的位向。
通过两个以上原子的直线表示原子列的位向。
求晶向指数:
(原)建立坐标系;
(原点定在矢尾)点定在矢尾)
(2)求另一点的坐标值;
)求另一点的坐标值;
(3)化简,标定)化简,标定xyz;
3、晶面族、晶向族、晶面族、晶向族晶面族指数晶面族指数xyz晶向族指数晶向族指数在立方晶系中,晶面指数与晶向指数相同时,则晶面与晶向互相垂在立方晶系中,晶面指数与晶向指数相同时,则晶面与晶向互相垂直。
直。
实际金属的晶体结构n点缺陷:
空位,间隙原子,置换原子n线缺陷:
位错n面缺陷:
晶界,亚晶界金属的晶粒越细,晶界总面积就越大,金属的强度就越高,因而实际使用中的金属材料力求获得细晶粒。
22合金的晶体结构合金的晶体结构合金的概念合金的概念工程上广泛使用合金的原因工程上广泛使用合金的原因一、合金的相结构一、合金的相结构组元:
组成合金的最基本的、独立的物质。
纯金属、稳定的化合物组元:
纯金属、稳定的化合物相:
合金中具有相同的化学成分、相同的结构、能够与其他部分区相:
合金中具有相同的化学成分、相同的结构、能够与其他部分区分的部分。
分的部分。
1、固溶体、固溶体间隙固溶体间隙固溶体置换固溶体置换固溶体有限置换固溶体有限置换固溶体无限置换固溶体无限置换固溶体2、金属化合物、金属化合物两个组元相互作用形成的新的相。
两个组元相互作用形成的新的相。
固溶强化:
通过溶入溶质原固溶强化:
通过溶入溶质原子使溶剂原子的晶格发生畸子使溶剂原子的晶格发生畸变,从而使金属材料的强度、变,从而使金属材料的强度、硬度升高的现象。
硬度升高的现象。
金属化合物的晶格与其组元的晶格完全不同,因此其性能也金属化合物的晶格与其组元的晶格完全不同,因此其性能也不同与组元。
不同与组元。
3金属的结晶金属的结晶一一.纯金属结晶的条件纯金属结晶的条件11、过冷度(、过冷度(TT)TT00为金属的晶体与液体平衡共存的温度。
称为理论结晶温度。
显为金属的晶体与液体平衡共存的温度。
显然,在这一温度时,金属的结晶速度与熔化速度相等,所以只有然,在这一温度时,金属的结晶速度与熔化速度相等,所以只有进一步冷却,使金属的实际结晶温度(进一步冷却,使金属的实际结晶温度(Tn)Tn)低于低于TT00时,结晶才能时,结晶才能进行。
结晶时进行。
结晶时TnTn低于低于TT00的现象称为过冷。
其相差的度数,称为过的现象称为过冷。
其相差的度数,称为过冷度(冷度(T=TT=T00TnTn)。
纯金属的冷却曲线出现一个水平线段,)。
纯金属的冷却曲线出现一个水平线段,说明其结晶过程是一个恒温过程。
这是由于放出的结晶潜热与散说明其结晶过程是一个恒温过程。
这是由于放出的结晶潜热与散热损失相抵消的缘故。
直到结晶完了温度才继续下降。
热损失相抵消的缘故。
二二.纯金属的结晶过程纯金属的结晶过程生核生核:
自发形核自发形核非自发形核非自发形核长大长大:
均匀长大均匀长大树枝状长大树枝状长大金属结晶速度,决定于形成晶核的速度、数量(形核率金属结晶速度,决定于形成晶核的速度、数量(形核率N)及)及晶核的长大速度(晶核的长大速度(V)生核和长大)生核和长大形核率越高,获得的晶粒越细,材料的强度、硬度越高,其形核率越高,获得的晶粒越细,材料的强度、硬度越高,其塑性、韧性也好塑性、韧性也好三、同素异构转变金属在金属在固态下固态下固态下固态下随温度的改变,由一种晶格转变为另一种晶随温度的改变,由一种晶格转变为另一种晶格的现象。
格的现象。
1.1.增大过冷度增大过冷度金属结晶时过冷度增大,晶粒细化。
因此可用低温浇注金属结晶时过冷度增大,晶粒细化。
因此可用低温浇注及增大冷却速度的方法使晶粒细化。
但对大型铸件不容易获及增大冷却速度的方法使晶粒细化。
但对大型铸件不容易获得较大的过冷度,对精密复杂件过冷度大时会产生较大应力得较大的过冷度,对精密复杂件过冷度大时会产生较大应力而造成缺陷或开裂。
而造成缺陷或开裂。
浇注时,向金属液中加入一定量的变质剂,可以在整个浇注时,向金属液中加入一定量的变质剂,可以在整个体积内同时得到大量的非自发形核,从而使整个铸件获得均体积内同时得到大量的非自发形核,从而使整个铸件获得均匀细小的晶粒。
匀细小的晶粒。
22、变质处理、变质处理3.3.振动振动4.4.电磁搅拌电磁搅拌四、细化金属晶粒的措施四、细化金属晶粒的措施五、铸锭的结构五、铸锭的结构11、铸锭结构、铸锭结构细等轴晶区;
柱状晶区;
粗等轴晶区;
细等轴晶区;
22、铸锭的缺陷、铸锭的缺陷缩孔;
缩松;
气孔;
缩孔;
11、什么是过冷度?
为什么金属结晶时一定要有过冷度?
、什么是过冷度?
22、过冷度与冷却速度有什么关系?
它对金属结晶后的晶粒大小有什、过冷度与冷却速度有什么关系?
它对金属结晶后的晶粒大小有什么影响?
么影响?
33、液体金属进行变质处理时,变质剂的作用是什么?
、液体金属进行变质处理时,变质剂的作用是什么?
44、晶粒大小对金属机械性能的影响是什么?
简述晶粒细化的途径。
、晶粒大小对金属机械性能的影响是什么?
比较下列情况晶粒的粗细:
(11)金属模浇注与砂模浇注)金属模浇注与砂模浇注(22)较高温度下浇注与较低温度下浇注)较高温度下浇注与较低温度下浇注(33)薄壁铸件与厚壁铸件)薄壁铸件与厚壁铸件(44)浇注时振动与不振动)浇注时振动与不振动55、何谓同素异构现象?
以铁为例阐述之。
试分析何谓同素异构现象?
试分析-Fe-Fe向向FeFe转变时的体积变化情况。
转变时的体积变化情况。
习题与思考题习题与思考题55二元合金的相图二元合金的相图一、二元合金的结晶一、二元合金的结晶相图相图平衡图平衡图状态图状态图1、发生匀晶反应的合金的结晶、发生匀晶反应的合金的结晶Gu-Ni匀晶相图分析匀晶相图分析结晶过程:
形核;
结晶过程:
晶核长大;
结晶在一个温度区间结晶在一个温度区间内进行:
变温结晶过程;
内进行:
两相区内:
温度一定两相区内:
温度一定时,两相的成分是确定的;
时,两相的成分是确定的;
温度一定时,两相区内:
温度一定时,两相的质量比是一
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- 上海 理工大学 机械工程 材料 基础 王艳