金属工艺学教案
                         金属工艺学
绪论
金属工艺学的性质
是高等工科院校机械类专业必修的一门专业技术基础课。
基础课→（桥梁）→ 专业课 
金属材料工艺学是一门技术基础课，对专业课和基础课起着桥梁的作用。
2.为什么要学金属工艺学？(目的)
a.获得有关金属热处理、金属材料的基本知识。
b.熟悉常见金属材料的牌号、性能特点及应用；了解它们之间成分、组织、性能、热处理的关系。
c.具有选择零件材料的能力，确定加工工艺路线的能力。
d.为后续课程和从事技术工作打下基础。 
3.金属工艺学的研究对象（主要内容）：常用的工程材料、材料的各种加工处理工艺。
例如：钢铁、铝合金、铜合金、塑料等材料及热处理工艺、焊接工艺、铸造工艺、切削加工工艺等加工处理工艺。
4.工程材料是国家工业发展的物质基础。
a.国家工业发展的三大支柱：材料、信息、微机。
b.工业和日常生活都离不开工程材料的使用，研究材料最终是为人类的文明进步而服务。
5.金属材料工艺学的特点：
a. 综合性强：系统介绍了从工程材料到成形加工的机械产品生产的全过程
b. 本课程同实践紧密相联系，是一门实践性很强的学科。通过生产实践才能融会贯通地学习掌握（钳工、金工实习）。
6.怎样才能学好机械工程材料工艺学？
a.注意各章节的联系、学习、复习、巩固、应用、总结。
b.要理解、要提问题、不能累计问题。
c.抓住主要内容：金属材料及热处理基本知识，铸造、锻造、焊接、切削加工基本常识。
材料的力学性能
1.材料的性能：
使用性能：物理性能、化学性能、力学性能（机械性能）。
工艺性能：热处理性能、铸造性能、焊接性能、锻造性能、切削加工性能。
2.力学性能的定义：材料在外力作用下，表现出的性能。主要有强度、塑性、硬度、韧性、疲劳极限等。
力学性能是判定材料优劣的主要指标，主要通过实验测定
第一节 强度与塑性
1.强度：
定义：是指材料抵抗塑性变形和断裂的能力。
强度大小通常用应力表示。
应力是作用力除以式样原始横截面积的商，用符号σ表示，单位为MPa。
衡量指标：屈服强度、抗拉强度。
（1） 屈服点：
定义：发生屈服现象时的应力。
公式：σs＝Fs/So  （MPa）
Fs－材料发生屈服现象时的力。
So－材料的原始横截面面积。
条件屈服强度规定：σr0.2＝F0.2/Ao  (无明显的屈服现象的材料)
应用：汽缸盖和汽缸体之间的密封性（螺栓联接）超过螺栓材料本身的屈服强度。
（2）抗拉强度：
定义：是指试样拉断过程中最大拉力所对应的最大应力值。
公式：σb＝Fb/So
Fb－最大的载荷。
So－材料的原始截面面积。
应用：汽缸的密封、钢绳吊重物、机车的牵引等。
σs/σb 屈强比：越小，可靠性越高；越大，可靠性越低。
2.塑性：
定义：断裂前材料发生不可逆永久变形能力称为塑性。
衡量指标：断后伸长率、断面收缩率。
（1）断后伸长率：
定义：是指试样拉断后标距地伸长量与原标距长度的百分比，符号δ
公式：δ＝（L1－L0）/L0 ×100％
L1－拉断后的长度。
L0－原来的试样长度。
注意：长、短试样测出的δ值不相等（比较大小，要同样的试样）。
L0＝5d0                 δ5 
L0＝10d0          δ10＝δ
δ5 5% －塑性材料、δ5 5％－脆性材料。
45：δ5≈18.7%   δ1 δ5
（2）断面收缩率：
定义：
公式：Ψ＝（A0－A1）/A0×100％
S0－原截面面积。
S1－断口处断面面积。
Ψ5         Ψ10
Ψ值越大，塑性越好。
总结：δ Ψ越大，塑性越好，越易变形但不会断裂。
。
二、 硬度
硬度：
定义：抵抗更硬物体压入的能力。
衡量：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。
1.布氏硬度：HB
试验：GB84。一定直径的钢球HBS（硬质合金HBW），规定的载荷及时间后。	
HB＝F/S  (N/mm2)     650
举例：钢球直径：10mm，载荷：30KN（F＝30D2），时间：规定10（s）。
材料：压痕直径：d0＝3.92mm   查表： HBS＝239
 （1）应用范围：铸铁、有色金属、非金属材料。
（2）优缺点： 精确、方便、材料限制、非成品检验和薄片。
2.洛氏硬度：HR、（HRA、HRB、HRC）
试验：GB83。一定锥形的金刚石（淬火钢球），在规定载荷和时间后，测出的压痕深度差即硬度的大小（表盘表示）。
HRA、HRB、HRC。一般通常习惯用HRC（无单位）。
（1）应用范围：钢及合金钢。
（2）优缺点：测成品、薄的工件，无材料限制，但不精确。
三、 韧性
1.定义：金属在断裂前吸收变形能量的能力。
判据：冲击吸收功，断裂韧度
2冲击吸收功：规定形状和尺寸的式样在冲击试验力一次性作用折断时所吸收的功。
测定：通过夏比缺口冲击实验测定。
衡量指标：Akv=mgh1-mgh2
摆锤一次冲断式样所失去的位能称为冲击吸收功。
冲击吸收功表示了材料抵抗冲击力而不破坏的能力，是评定材料韧性好坏的重要指标。
3多冲抗力：
4.断裂韧度
低应力脆断：在材料所承受的应力远低于许用应力的情况下，突然发生无明显塑性变形的脆性断裂。
低应力脆断是由材料中的宏观裂纹的扩展引起的。
断裂韧度：是指材料抵抗裂纹扩展的能力，用Klc表示。
是度量材料韧性好坏的一个定量指标。
四、 疲劳强度
1．疲劳：材料在循环应力和变应力作用下产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程称为材料的疲劳。
2.在机械零件断裂中有80%是由于疲劳引起的
3.疲劳强度：当金属材料在无数次重复或交变载荷作用下而不致引起断裂的最大应力，叫做疲劳强度。
材料疲劳的判据：疲劳极限σD
疲劳极限值在旋转弯曲疲劳试验机上测得。
                 第二节 金属材料的物理、化学及工艺性能
一、物理性能：
1.比重：单位体积内物体的重量。
密度：单位体积内物体的质量。
铁：7.8克/厘米3、铜：8.9克/厘米3、铝：2.7克/厘米3、钛：4.51克/厘米3	
γ 5g/cm3→轻金属、γ 5g/cm3→重金属。
应用：飞机制造业、子弹头、检验材料、炼铁、炼钢、铅球等。
2.熔点：固体→液体的温度点。
 凝固点：液体→固体的温度点。
铁：1538℃、铜：1083℃、铝：660℃、钛：1660℃。
应用：耐高温材料（飞机、导弹、航天）、防火安全阀、熔断器（保险丝）等。
3.热涨性：一般而言，金属材料具有热胀冷缩的性能。
材料不同，热胀冷缩的大小也不同。
应用：电线的形态、桥梁的架设、钢轨的铺设、精密的测量工具、电冰箱、电饭锅等。
4. 导热性：金属具有传导热能的性质。
导热材料的顺序：银、铜、铝等。
金属材料的杂质越多、导热性越差。高速钢导热性差，加热要缓慢，以防开裂。
应用：陶瓷、水壶的水垢等。
5.
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