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– 孙红婵 –
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第一章 钢铁材料及热处理
金属或合金具有性能： 1、优良
2、较好的使用性能：
物理性能、化学性能、 力学性能等。
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第一章 钢铁材料及热处理
第一节 金属及合金的性能 1.力学性能：
金属材料在外力作用下表现出来的特征，
如强度、塑性、弹性、硬度和冲击韧性等
1.1 强度与拉伸试验
强度：金属抵抗变形和断裂的能力；
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第一章 钢铁材料及热处理
第一节 金属及合金的性能
1.1 强度与拉伸试验
20 《 国
02 金 家 年属标
颁材准
GB/T -
布料
实 施
室 温
22
拉8
伸 试 验
20 02
方
法
》
F与ΔL关系曲线
—— 拉伸曲线
图1-2所示
金属工艺学 —绪论
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绪论
• 金属工艺学:
研究金属材料性质及其加工工艺为 主的综合性技术基础课程。 • 主要研究内容：
– 各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系； – 金属机件的加工工艺过程和结构工艺性； – 常用金属材料性能对加工工艺的影响；
– 工艺方法的综合比较等.
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绪论
在机械制造中需要了解以下内容：
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第一章 钢铁材料及热处理
第二节 铁碳合金及其状态图
1.2 碳钢的分类、编号、性能和用途
（1）分类
碳含量:
钢的质量
用途不同
低碳钢
普通质量碳钢
碳素结构钢
Wc< 0.25% 中碳钢
Ws ,Wp ≥ 0.045% 优质碳钢
碳素工具钢
Wc=0.25%~0.60% Ws,Wp ≤ 0.035%
高碳钢
特殊优质碳钢
金属材料在外力作用下产生塑性变 形而不破坏能力。
（1）伸长率： 试样拉断后标距伸长量 与原始标距之比。
L1L0 10% 0
L0
（2）断面收缩率： 试样拉断处横截面积收缩量
与原始截面积之比。
A0 Ak 10% 0
A0
，越大，材料塑性越好，良好
的塑性是金属材料塑性加工的必要条件。
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第一章 钢铁材料及热处理
• 现代先进加工工艺：
– 采用物化知识职能来代替人， 使人从直接参加生产劳动变为负责控制生产。
– 采用先进工艺和高效专用设备，使工艺专业化。 – 机械加工技术柔性化，大量采用信息技术和计算机技术。
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绪论
• 学习目的：
– 获得机械制造基本理论和基础工艺知识； – 初步具有工艺分析、工艺实践能力； – 培养创新意识，施展才华； – 培养综合素质。
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第一章 钢铁材料及热处理
第一节 金属及合金的性能
1.5 疲劳强度
材料在多次交变载荷作用下而不引起断裂 的最大应力。疲劳破坏是机械零件失效的主要 原因之一。
据统计，机械零件失效中大约有80%以上属于疲 劳破坏，而且疲劳破坏前没有明显的变形，所以疲劳 破坏经常造成重大事故，所以对于轴、齿轮、轴承、 叶片、弹簧等承受交变载荷的零件要选择疲劳强度较 好的材料来制造。
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第一章 钢铁材料及热处理
第二节 铁碳合金及其状态图
沸腾钢（F）为脱氧不完全的钢。 浇注时钢液在钢锭模内产生沸腾现象（气体逸出），钢 锭凝固后，蜂窝气泡分布在钢锭中，在轧制过程中这种 气泡空腔会被粘合起来。这类钢的特点是钢中含硅量很 低，通常注成不带保温帽的上小下大的钢锭。
Wc> 0.60%
Ws,Wp ≤ 0.020%
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第一章 钢铁材料及热处理
第二节 铁碳合金及其状态图
1.2 碳钢的分类、编号、性能和用途 （2）编号
碳素结构钢：以钢材厚度（或直径）不大于 16mm钢的屈服强度数值表示。
Q+屈服强度数值+质量等级符号+脱氧方法
Q---钢的屈服强度； A,B,C,D---质量等级； F---沸腾钢； Z---镇静钢；b---半镇静钢；TZ---特殊镇静钢。
第一节 金属及合金的性能
1.1 强度与拉伸试验
应力：金属强度指标 应力
应变
F A0
L L0
（1）屈服强度：材料产生塑性变形的最低应力； s （2）抗拉强度：材料在拉断前所承受最大应力。 b
☻抗拉强度、屈服强度等表征金属材料的性能
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第一章 钢铁材料及热处理
第一节 金属及合金的性能
1.2 塑性
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第一章 钢铁材料及热处理
第一节 金属及合金的性能 2. 物理性能和化学性能
物理性能：密度、熔点、热膨胀性、导电性和磁性等； 化学性能：耐腐性能（酸、氧化、电）； 耐 蚀 性：金属材料对周围介质（大气、水汽及各种
电介质）侵蚀的抵抗能力
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第一章 钢铁材料及热处理
第一节 金属及合金的性能
3. 工艺性能
1、工艺准备：决定生产方案；制定工艺规程与工艺卡： 设计制造工艺装备。
2、毛坯生产：铸件、锻件、冲压件、焊接件、棒料、 非金属材料、毛坯等。
3、切削加工：粗加工、半精加工、精加工、外构件、 外协件等。
4、装配与调试：组件装配、部件装配、总装、调试等。 5、装箱出厂
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绪论
• 机械制造的经济性原则：
– 材料成本、工时成本； – 直接成本、间接成本； – 生产成本、利润、税金；
第一节 金属及合金的性能
1.3 硬度：金属材料抵抗其他更硬的物体压入其内的能力。
表示金属材料在一个小的体积范围内抵抗弹性变形、塑性变 形或破断的能力。
布氏硬度
HBS或HBW
洛氏硬度
HRC、HRB、HRA
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第一章 钢铁材料及热处理
第一节 金属及合金的性能
1.4 冲击韧性：材料抵抗冲击载荷的能力。
Ak v
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第一章 钢铁材料及热处理
第一节 金属及合金的性能
1.1 强度与拉伸试验
拉伸曲线
oe段：弹性变形阶段； es段：平台或锯齿,屈服阶段； sb段：均匀塑性变形,强化阶段。
b 点：形成了“缩颈”。
bk段：非均匀变形阶段， 承载下降，到k点断裂。
Fe
Fs b
eS
k
g
f
ΔLu
ΔLb
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第一章 钢铁材料及热处理
金属材料适应加工工艺要求的能力。
铸造性能 锻压性能 焊接性能 切削性能
等
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第一章 钢铁材料及热处理
第二节 铁碳合金及其状态图
碳钢、铸铁——
资源丰富、冶炼简单、价格低廉、 较好的力学性能、工艺性能. 1. 碳钢
碳钢主要是由铁和碳两种元素组成的合金； 含碳量<2.11%，硅、锰、硫、磷等杂质.
1.1 碳及杂质对碳钢的影响 碳 --- 强度、硬度提高，塑性、韧性下降； 硅 --- 强度、硬度、弹性提高，塑性、韧性下降； 磷 --- 强度、硬度提高，塑性、韧性下降，冷脆； 锰 --- 强度、硬度提高，对性能影响不大。