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金属材料与热处理PPT课件

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金属材料与热处理PPT课件的内容简介:

一、金属材料的历史地位
二、金属材料的分类
三、金属结构材料的应用情况
四、金属材料发展的历史
五、金属材料的发展热点
六、关于本课程

金属材料的历史地位
1.材料发展与社会进步有着密切关系,它是衡量人类社会文明程度的标志之一,金属材料是现代文明的基础。
石器时代→青铜器时代→铁器时代
2.目前,人类还处在金属器时期。虽然无机非金属材料、高分子材料的使用量与日俱增,但在可预见的时期内,仍不会改变这种状况。

金属材料的晶体结构
晶体与非晶体
非晶体:在物质内部,凡原子呈无序堆积状况的,称为非晶体。如:普通玻璃、松香、树脂等。
晶体:凡原子呈有序、有规则排列的物质,金属的固态、金刚石、明矾晶体等。
性能:晶体有固定的熔、沸点,呈各向异性,非晶体没有固定熔点,而且表现为各向同性。

金属材料的实际晶体结构
点缺陷:晶体中呈点状的缺陷,即在三维空间上尺寸都很小的晶体缺陷
线缺陷:三维空间的两个方向上尺寸很小的晶体缺陷
面缺陷:在二维方向上尺寸很大,在第三个方向上尺寸很小,呈面状分布的缺陷

表面热处理与化学热处理
概述:
在机械设备中,有许多零件(如齿轮、活塞销、曲轴等)是在冲击载荷及表面摩擦条件下工作的。这类零件表面必须具有高硬度和耐磨性,而心部要有足够的塑性和韧性。这类零件要进行表面热处理
常用的表面热处理方法有:表面淬火及化学热处理。
表面淬火
对工件表面进行淬火的工艺称为表面淬火。
火焰加热表面淬火
感应加热表面淬火

合金元素对钢的热处理的影响
(1)对高温转变(珠光体转变)的影响
除Co外,几乎所有的合金元素使C曲线右移(即增大过冷奥氏体的稳定性,推迟珠光体型的转变)。C曲线右移的结果,降低了钢的临界冷却速度,提高了钢的淬透性。
Me的加入对钢还有固溶强化的作用;
合金元素只有当淬火加热溶入奥氏体中时,才能起到提高淬透性的作用。
如果淬火加热温度不高,保温时间较短,Cr、Mo、W、V等强碳化物未溶解时,非但不能提高淬透性,反而会由于未溶碳化物粒子能成为珠光体转变的核心,使淬透性下降。
两种或多种合金元素同时加入对淬透性的影响要比两单个元素影响的总和强得多,例如铬锰钢、铬镍钢等。合金钢采用多元少量合金化原则,可最有效地发挥各种合金元素提高钢的淬透性的作用。
合金元素的加入推迟珠光体型转变的同时还可在连续冷却过程中得到贝氏体型组织的钢。
(2)对中温转变(贝氏体转变)的影响
合金元素对贝氏体转变的作用是通过对γ→α转变和碳原子的扩散的影响而起作用。
首先表现在对贝氏体转变上限温度BS点的影响。碳、锰、镍、铬、钼、钒、钛等元素都降低BS点,使得在贝氏体和珠光体转变温度之间出现过冷奥氏体的中温稳定区,形成两个转变的C曲线。
合金元素还改变贝氏体转变动力学过程,增长转变孕育期,减慢长大速度。
碳、硅、锰、镍、铬的作用较强,钨、钼、钒、钛的作用较小。
(3)对低温转变(马氏体转变)的影响
合金元素的作用表现在对马氏体点Ms~Mf温度的影响,并影响钢中残留奥氏体含量及马氏体的精细结构。
除Co、Al以外,绝大多数合金元素都使Ms和Mf下降(图1-15)。

金属材料的选用原则与程序
(一)机械零件失效形式分析
1、失效:是指机械零件在使用过程中失去规定功能的现象。机械零件失效的具体表现是:完全破坏,不能工作;虽然能工作,但达不到设计的规定功能;零件损坏严重,但继续工作,不能保证安全性和可靠性。即过量弹性变形失效、断裂失效和表面损坏失效三大类。
2、应注意及时收集失效零件的残骸,了解失效的部位、特征、特征、环境、时间等,并查阅有关原始资料和记录,进行综合分析,有些还需要利用各种测试手段或模拟实验进行辅助分析。
(二)金属材料选用的一般原则:金属材料的选用应考虑其使用性能、工艺性能、经济性三方面,对这方面进行综合权衡,以金属材料满足使用性能为出发点,才能使金属材料发挥出最佳的社会效益和经济效益。
(三)金属材料选择的一般程序
1、对零件的工作特性和使用条件进行周密分析,找出其失效形式,从而合理地确定金属材料的主要力学性能要求;
2、根据零件工作条件和使用环境,对零件的设计和制造提出相应的技术要求、加工工艺和加工成本等指标;
3、根据所提出的技术要求、加工工艺和加工成本等方面的指标,借助于各种金属材料选择手册,对金属材料进行预选;
4、对预选金属材料进行核算,以确定是否满足使用性能要求;
5、对金属材料进行二次选择,分析其工艺性能是否良好,经济性是否合理;
6、通过试验、试生产和检验,最终确定合理的选材方案。

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