高三上2022-2023学年第一学期四川省对口升学加工制造类专业专项总复习第三部分 金属加工与实训

第三部分 金属加工与实训 目录 CONTENTS + + 金属材料及热处理 专题一 热加工基础 专题二 冷加工基础 专题三 专题一 金属材料及热处理 考纲要求 （１）了解金属材料的强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等力学性能，理解金属材料工艺性能的概念； （２）了解常用金属材料的分类，能正确识读常用金属材料的牌号，了解常用金属材料的性能及用途； （３）了解金属材料热处理的概念，了解退火、正火、淬火、回火及表面热处理的目的、方法及应用范围。 1 2 3 知识框架 一、金属材料的力学性能 金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。金属材料因有优良的性能而获得广泛的应用。力学 性能是机械制造中最重要的使用性能，它是材料在力作用下所显示的性能，常用的有强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等。 一、金属材料的力学性能 金属材料在载荷的作用下抵抗弹性变形、塑性变形和断裂的能力称为强度。根据载荷的不同作 用方式，强度可分为屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。各种强度之间有一定的 关系，通过拉伸试验可测定材料强度指标。 １．强度 一、金属材料的力学性能 一、金属材料的力学性能 试验时，在拉伸试验机上缓慢增加载荷（静载荷），随着载荷的不断增加，试样的伸长量也逐渐增加，记录拉伸试验过程中的载荷大小和对应的伸长量关系，直至试样拉断为止，便可获得图３-１-２所示的载荷与变形量之间的关系曲线，即拉伸曲线。 一、金属材料的力学性能 一、金属材料的力学性能 一、金属材料的力学性能 一、金属材料的力学性能 ２．塑性 一、金属材料的力学性能 一、金属材料的力学性能 ３．硬度 硬度是指金属材料抵抗比它更硬的物体压入其表面的能力，即抵抗局部塑性变形的能力。一般 来说，硬度越高，耐磨性越好，强度也比较高。最常用的测定硬度的方法是压入测试法。生产中广泛应用的有布氏硬度测试法和洛氏硬度测试法。 一、金属材料的力学性能 一、金属材料的力学性能 试验时用刻度放大镜测出压痕平均直径d后，就可以通过计算或查布氏硬度表（表３-１-１）得出相应的硬度值。 一、金属材料的力学性能 （２）洛氏硬度测试法。洛氏硬度试验也是一种压入硬度试验，它是测量压痕的深度，以深度大小表示材料的硬度值。如图３-１-４所示为洛氏硬度试验原理。 一、金属材料的力学性能 一、金属材料的力学性能 常用洛氏硬度的试验条件和应用范围见表３-１-２。 一、金属材料的力学性能 金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力称为冲击韧性。测量冲击韧性最普通的方法是摆锤 一次冲击试验。将材料制成带缺口的标准试样，如图３-１-５所示。 ４．冲击韧性 一、金属材料的力学性能 一、金属材料的力学性能 冲击韧性值大小与温度有关。如图３-１-７所示，冲击韧性值随温度的降低而减小，在某一温度范 围内显著降低，使试样呈现脆性，这个温度范围称为韧脆转变温度范围。韧脆转变温度越低，材料的低温冲击韧性越好。 冲击韧性值的大小还受试样的形状、表面粗糙度和内部组织等因素的影响。 一、金属材料的力学性能 一些机器零件，如齿轮、连杆、轴、弹簧等，在交变载荷长期作用下，往往在工作应力低于屈服强度 的情况下突然破坏，这种现象称为疲劳破坏。金属在交变应力作用下产生疲劳裂纹并使其扩展而导 致的断裂称为疲劳断裂。交变应力是指大小、方向随时间呈周期性变化的应力，疲劳强度是指材料经 受无数次的应力循环仍不断裂的最大应力。 ５．疲劳强度 一、金属材料的力学性能 金属材料的疲劳曲线如图３-１-８所示。其中的曲线１表示在该应力作用下，材料经无数次应力循 环也不会发生断裂。 二、常用金属材料 金属加工中所用的金属材料多种多样，有的重、有的轻、有的硬、有的软、有的脆、有的韧，为了能 选用合适的金属材料制造合格的零件，需要了解金属材料的种类及其应用。 在金属加工中，人们把金属材料分为钢铁材料（黑色金属）和非铁金属（有色金属），如图３-１-９所示。 二、常用金属材料 二、常用金属材料 １．钢的分类 二、常用金属材料 ２．碳钢的牌号、性能和用途 二、常用金属材料 （２）优质碳素结构钢。 优质碳素结构钢中磷、硫有害杂质的含量较低，广泛用来制造较重要的机器零件，其牌号用两位数字 表示，这两位数字表示钢中平均含碳万分之几。例如，４５钢表示钢中平均碳的质量分数为０．４５％。 中碳钢的综合力学性能较好，可用于制造受力较大的零件，如主轴、曲轴、齿轮、链杆、活塞销等。 高碳钢有较高的强度、弹性和耐磨性，主要用于制造凸轮、车轮、板弹簧、螺旋弹簧和钢丝绳等。 渗碳钢一般常用的有１５钢和２０钢。这些低碳优质碳素结构钢经渗碳淬火后，导致心部强度、韧性不足，因此只能用来制造承受载荷较小、形状简单、不太重要，但要求耐磨的小型零件。 二、常用金属材料 （３）碳素工具钢。碳素工具钢中碳的质量分数一般