【正文】 2/2/2023 25 ? 在循環(huán)載荷作用下，材料承受一定的循環(huán)應(yīng)力 σ和斷裂時(shí)相應(yīng)的循環(huán)次數(shù) N之間的關(guān)系可以用曲線來描述，即 σ－Ｎ之間的關(guān)系曲線，稱 疲勞曲線 σ N 曲線 疲勞曲線 ? 當(dāng)零件所受的應(yīng)力按正弦曲線對稱循環(huán)時(shí)，疲勞強(qiáng)度以符號 σ1表示，即當(dāng)應(yīng)力低于 σ1值，既使循環(huán)周次無窮多也不發(fā)生斷裂 。 2/2/2023 23 四、疲勞強(qiáng)度 ? 工程上一些機(jī)件工作時(shí)受交變應(yīng)力或循環(huán)應(yīng)力作用，即使工作應(yīng)力低于材料的屈服強(qiáng)度，但經(jīng)過一定循環(huán)周次后仍會發(fā)生斷裂，這樣的斷裂現(xiàn)象稱之為 疲勞 。 ? 沖擊值對組織缺陷很敏感，因此沖擊試驗(yàn)是生產(chǎn)上用來檢驗(yàn)冶煉、熱加工、熱處理等工藝質(zhì)量的有效方法。 ?瞬時(shí)沖擊引起的應(yīng)力和應(yīng)變要比靜載荷引起的應(yīng)力和應(yīng)變大得多，因此在選擇制造該類機(jī)件的材料時(shí)，必須考慮材料的抗沖擊能力，即沖擊韌度。 ? 通常用于測定鑄鐵、有色金屬、低合金結(jié)構(gòu)鋼等材料的硬度。 HBW表示用 硬質(zhì)合金球 作為壓頭測出的硬度值。 它直接影響到材料的耐磨性及切削加工性 。 ? φ= （ A0A1） /A0 100% ? 式中： A0— 試樣的原始截面積（ mm2） ? A1— 試樣斷面處的最小截面積（ mm2） ? δ和 φ愈大，則塑性愈好。 2/2/2023 11 ? 屈服點(diǎn)應(yīng)力（屈服強(qiáng)度）和抗拉強(qiáng)度在設(shè)計(jì)機(jī)械和選擇、評定金屬材料時(shí)有重要意義 。 S點(diǎn)稱屈服點(diǎn) ， S點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力稱屈服點(diǎn)應(yīng)力 。 ? 塑性 :材料在外力作用下產(chǎn)生不可逆永久變形而不破壞的能力。 2/2/2023 2 課程的性質(zhì)、任務(wù)和要求 性質(zhì)： ? 研究常用工程材料及其成形方法的綜合性課程 ? 體現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)密切結(jié)合的技術(shù)基礎(chǔ)課程 任務(wù)和要求： ?了解產(chǎn)品的制造過程 ?掌握常用工程材料的種類與性能，能初步選用 ?掌握材料成形的基本原理和工藝特點(diǎn)，能初步運(yùn)用 2/2/2023 3 第一篇 金屬材料 的基礎(chǔ)知識 2/2/2023 4 第一節(jié) 金屬材料的力學(xué)性能 ? 力學(xué)性能是指金屬材料在受外力作用時(shí)所反映出來的固有性能。金屬工藝學(xué) 2/2/2023 1 緒 論 ? 什么叫金屬工藝學(xué)？ 是一門研究有關(guān)制造金屬零件工藝方法的綜合 性 技術(shù)基礎(chǔ)課。 ? 金屬材料的力學(xué)性能主要有：強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度等。 ? 拉伸試驗(yàn) 標(biāo)準(zhǔn)試件 2/2/2023 6 低碳鋼拉伸曲線 鑄鐵拉伸曲線 F—— Δl：載荷伸長量拉伸曲線 σ—— ε：應(yīng)力應(yīng)變曲線 2/2/2023 7 σ= F/Ao ε= △ L / L0 分別以 σ和 ε為縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo) ， 繪出應(yīng)力 應(yīng)變曲線 。 用符號 σs表示 。 機(jī)械零件多以 σs作為強(qiáng)度設(shè)計(jì)的依據(jù)。良好的塑性是金屬材料進(jìn)行塑性加工的必要條件。 ? 硬度測定方法有壓入法、劃痕法、回彈高度法等。 單位面積所受的力值即為硬度 2/2/2023 16 洛氏硬度 洛氏硬度試驗(yàn)原理圖 試驗(yàn)時(shí)，先加初試驗(yàn)力，然后加主試驗(yàn)力，壓入試樣表面之后，去除主試驗(yàn)力，在保留初試驗(yàn)力的情況下，根據(jù)試樣殘余壓痕深度增量來衡量試樣的硬度大小。 2/2/2023 18 ? 洛氏硬度的特點(diǎn)： 洛氏硬度 HR可以用于硬度很高的材料，而且壓痕很小，幾乎不損傷工件表面，故在鋼件熱處理質(zhì)量檢查中應(yīng)用最多。 2/2/2023 20 ? 金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力叫做沖擊韌度。 2/2/2023 21 ? 夏比沖擊試驗(yàn) 試驗(yàn)原理 ak = AK/A （ J ? 零件的疲勞斷裂過程可分為裂紋產(chǎn)生、裂紋擴(kuò)展和瞬間斷裂三個階段 。 2/2/2023 26 無數(shù)次應(yīng)力循環(huán)： ? 對于鋼材為 107， ? 有色金屬和某些超高強(qiáng)度鋼常取 108。 但是： 抗拉強(qiáng)度和沖擊韌性不如鍛、焊件。 二、 充型能力的影響因素 ： １、合金的流動性 （ 常用螺旋形試樣長度來衡量 ）：流動性愈好，充型能力愈好，愈便于澆鑄出輪廓清晰、薄而復(fù)雜的鑄件。 液相線與固相線間的距離（ T液 － T固 ）稱為結(jié)晶間隔 。 由于充型能力低而引起的缺陷有： 冷隔、澆不足 。 2/2/2023 34 三、鑄件中的縮孔與縮松： １、縮孔和縮松的形成： 液態(tài)合金在冷凝過程中，若其液態(tài)收縮和凝固收縮所縮減的容積得不到補(bǔ)足，則在鑄件最后凝固部位形成一些孔洞，按孔洞的大小和分布，分為縮孔和縮松。 2/2/2023 35 ２）、 縮松 ：分散在鑄件某區(qū)域內(nèi)的細(xì)小縮孔，稱為縮松。 明集中縮孔 暗集中縮孔 分散縮孔 縮松 2/2/2023 36 ２、縮孔和縮松的防止： １）、適當(dāng)?shù)亟档蜐沧囟群蜐沧⑺俣取? 2/2/2023 37 縮孔 縮松 2/2/2023 38 ? ⑵偏析： 合金中各部分化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為偏析 。鑄件中出現(xiàn)氣孔則只能報(bào)廢。 按內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的原因分為：機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力。 １）、熱應(yīng)力的形成 再結(jié)晶溫度（ t臨 ）：產(chǎn)生了加工硬化的工件，在加熱至某一溫度后能發(fā)生再結(jié)晶現(xiàn)象，此溫度叫再結(jié)晶溫度。因此鑄件的厚壁或心部受拉，薄壁或表層受壓 。通過應(yīng)變來減小應(yīng)力，因此其變形方向是：受拉應(yīng)力的部分向內(nèi)凹，而受壓應(yīng)力部分向外凸，即 受拉部分產(chǎn)生壓縮變形，受壓部分產(chǎn)生拉伸變形 。 ２、 熱裂 ：鑄件在高溫下產(chǎn)生的裂紋。 控制Ｐ、Ｓ含量 Ｃ、防止措施：提高鑄型退讓性 2/2/2023 47 ３、 冷裂 ：是在低溫下形成的（主要由于熱應(yīng)力） 合金性質(zhì)（塑性差的材料易產(chǎn)生） Ａ、影響因素：含Ｐ量 鑄件結(jié)構(gòu) Ｂ、特征：裂紋細(xì)小、呈連續(xù)直線狀，有時(shí)縫內(nèi)呈輕微氧化色。它是鑄件中最常見的缺陷。它與其它基體的鑄鐵相比強(qiáng)度、硬度高，用來制造較為重要的機(jī)件。強(qiáng)度、硬度低，機(jī)性差，很少應(yīng)用。 ① 、 Ｃ、 Si：Ｃ是形成石墨和促進(jìn)石墨化元素； Si：強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化和改善鑄造性能的元素。 Ｍ n：抵消Ｓ的有害作用，提高基體強(qiáng)、硬度，但阻礙石墨化（常為 ~%）。 孕育鑄鐵特點(diǎn) ： 1)、強(qiáng)、硬度比普通 HT顯著提高； 2)、塑、韌性仍很低； 3)、冷速對組織性能影響小。石墨成團(tuán)絮狀，使 ζb↑ 、塑性和韌性 ↑ 。一般用于制造形狀復(fù)雜，承受沖擊，并且壁厚 25mm的鑄件 2/2/2023 63 可鍛鑄鐵 應(yīng)用 2/2/2023 64 ３ 、 球墨鑄鐵 （ QT）：向出爐的鐵水中加入球化劑和孕育劑。 2/2/2023 65 2/2/2023 66 球墨鑄鐵件 剎車片 2/2/2023 67 五、鑄鐵牌號的含義： HT（為普通灰口鑄鐵），其后的三位數(shù)表示最低抗拉強(qiáng)度。 蠕墨鑄鐵的組織介于灰口鑄鐵與球墨鑄鐵之間，機(jī)械性能也介于兩者之間。 ３、應(yīng)用： A、適于制造形狀復(fù)雜、強(qiáng)度和韌性要求都高的零件，如火車輪、鍛錘機(jī)架、軋輥等。 2/2/2023 72 第三節(jié) 銅、鋁合金鑄件生產(chǎn) 一、 鑄造銅合金 純銅也稱紫銅。 ２）、 ZQ：有好的機(jī)性、耐磨、耐蝕優(yōu)于 ZH，但結(jié)晶間隔寬，易產(chǎn)生縮松，用于重要的耐磨、耐蝕件。 三、鑄造鋁合金 ： １、鋁合金分類 ：分為形變鋁合金和鑄造鋁合金。 2）、 AlCu合金：鑄造性較差，熱裂傾向大、氣密性、耐蝕性較差，但耐熱性較好，常作活塞、氣缸頭等。 2/2/2023 75 第三章 砂型鑄造 一、砂型鑄造是傳統(tǒng)的鑄造