金属工艺学全套课件
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◆抗拉强度
概念：试样拉断前所承受的最大拉应力。用符号：b表示
b
Fb A0
MPa
补充：bb 表示抗弯强度
注：s 、 b 是设计与选材的重要依据
另：e 表示弹性极限。在外力作用下产生弹性变形时所承受的最大拉应力。
9
补充资料： GB/T228—2002《金属材料 室温拉伸试
验方法》 规定：断后伸长率 A 表示； 断面收缩率 Z 表示； 屈服强度 Re 表示； 抗拉强度 Rm 表示；
4、不宜测量薄件、成品件。因压痕大。
12
二、洛氏硬度 Rockwell Hardness
原理是用120°的金刚石圆锥或尺寸很小的淬火钢球作为压 头，在一定的压力作用下，压入材料表面，在指示盘上显示出 硬度值大小。 常用的是用符号 HRC 表示。没有单位。
注：GB/T230—91规定 有九种表示硬度方法，常见的有A、B、 C三种，如HRA、HRB、HRC、HRD、HRE等，因施加压力 和压头材料不同而出现了不同的标尺A、B、C、D、E等
本课学习方法是：预习 、笔记 、复习、讨论问题 本教材的重点：常见的材料牌号及应用，钢的热处理
6
第一章
金属材料的力学性能
Mechanics properties of metals
〈 使用性能—力学、物理、化学
金属材料的性能 工艺性能—铸造、锻压、焊接、切削加工
力学性能：受外力作用下所表现出的性能。不能说：机械性能 判据 如： 强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等
铜器时代：司母戊鼎（公元前11—16世纪） 1战13国0×编7钟80（×1前104075—221年）65个 总重
2500Kg
铁器时代 沧州大狮（公元953年 ）重50T ,长5.3m,宽3m
人工复合材 料 塑料、橡胶、陶瓷、钛合金、碳纤维、纳米等 ▲ 《天工开物》—明朝科学家：宋应星 箸
《本草纲目》 —李时珍 《农政全书》—徐光启 4
此规定代替GB228---87，从2002年7月执行。
10
二、塑性 plasticity
概念：在外力作用下产生永久变形而不破坏的能力。
判据：断后伸长率 、断后断面收缩率
◆断后伸长率 Percentage elongation after fracture
概念：试样断后标准的伸长量与标准的百分比。
用符号 表示，读作 [代儿特]
说明：1、数字在前、字母在后，如45HRC；35HRC～38HRC 2、HRC适用范围数值20～70；小于或大于这个范围均 为标注错误！如17HRC；75HRC；HRC=15～19等。 3、在图纸标注时注意数值差应≯5，否则为标注错误。 4、适用于测量硬度较高的材料，如淬火钢件；测量成 品件或半成品件。因压痕较小。压头直径1.587mm。
度 Hardness
硬度—是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕
或 划痕的能力。硬度是衡量材料软硬程度的判据。 F
一、布氏硬度 Brinell Hardness
压头：钢球或 硬质合金
用符号：HB 表示
D
HB F N/mm2 (Kgf/mm2)。
工件
A凹
d
说明：1、压头为淬火钢球用 HBS 表示，数值∠450
(如生产一根“轴”)
2
★ 材料按物质结构不同分：
金属材料、非金属材料（有机高分子材料和陶瓷 料)、复合材料
★ 材料按用途不同分：
机械工程材料、土木工程材料、电工材料、电子材 料
★ 材料按功能不同分：
结构材料、功能材料、磁性材料等
3
材料发展概括 ▲ 石器时代 天然石，兽骨，树枝
★ 智能材料
陶器时代 泥巴（日晒→原始陶器；火烧→瓷器用具）
L0
LK
拉断后试样
b
ห้องสมุดไป่ตู้
Fb A0
拉伸力 F
b
s
e
k
Fb Fs Fe
s
Fs A0
O
伸长量 △L
8
低碳钢的力—伸长曲线
说明： —单位面积上的内力称应力。读[sigm] L—长度 Length 单位：mm
A—截面积 Area 单位：mm2 F—外力 Force 单位：N ◆屈服点
概念：力不增加仍能继续伸长时的应力。用符号：s 表示 s—屈服点的值 单位 ：MPa（兆帕）mega pascal
第一节 强 度 与 塑 性
一、强度 strength
概念：强度是指金属抵抗永久变形（塑性变形） 和断裂 的能力。通过拉伸试验测得大小。见教材P5
强度判据：屈服点 （屈服强度）、 抗拉强度
7
说明： 试样按GB6397—86制取，
d0
分长试样L0=10d0
F
F
短试样 L0=5d0
L0
拉断前试样
Lk L0 100%
Lk Lo X100% Lo
◆断后断面收缩率
其中：Lk—断后试样长度 Lo—试样原始长度
概念：断后截面处面积的最大缩减量与原始截面面积百分比。
用符号Ψ 表示， 读作[扑洒哎]
说明：伸长率和收缩率在实际应用中，一般是用表示塑性大小。
、 Ψ越大，材料的塑性越好。通常认为<5%脆性材料。
11
第二节 硬
用于测量有色金属、退火或正火钢件 、灰铸铁材料。
2、压头为硬质合金用 HBW 表示，数值450—650
生产中一般不用HBW来测量材料的硬度。
3、表示法：数字在前、字母在后。如 200HBS
I50HBS～175HBS；
S—steel （钢）
标注时不要写成HBS=200，或 HBS=150～175，
或500HBS ， 不要出现单位；数值差不要超过30。
金属工艺学
实习学时：60 实验学时：6 讲课学时：26
山东建筑大学 工程训练中心
1
绪论
★材料分：金属材料、非金属材料、复合材料
金属材料—指钢铁、有色金属等材料 非金属材料—无机高分子材料（陶瓷、水泥、
木材等），有机高分子材料（如塑料、橡胶），
复合材料---玻璃钢、碳纤维复合材料、硼纤维材
料。
★现在新材料----纳米材料、智能材料 ★世界四大材料： 钢铁、木材、塑料、水泥
沧州铁 狮铸造于
公 元953年。 铁狮子通 高5.78米， 身长6.5 米，体宽 3.17米， 重约40吨
5
本课程的性质和目的
1、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。 特点：杂，多，广，逻辑性差。
2、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。
概念：试样拉断前所承受的最大拉应力。用符号：b表示
b
Fb A0
MPa
补充：bb 表示抗弯强度
注：s 、 b 是设计与选材的重要依据
另：e 表示弹性极限。在外力作用下产生弹性变形时所承受的最大拉应力。
9
补充资料： GB/T228—2002《金属材料 室温拉伸试
验方法》 规定：断后伸长率 A 表示； 断面收缩率 Z 表示； 屈服强度 Re 表示； 抗拉强度 Rm 表示；
4、不宜测量薄件、成品件。因压痕大。
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二、洛氏硬度 Rockwell Hardness
原理是用120°的金刚石圆锥或尺寸很小的淬火钢球作为压 头，在一定的压力作用下，压入材料表面，在指示盘上显示出 硬度值大小。 常用的是用符号 HRC 表示。没有单位。
注：GB/T230—91规定 有九种表示硬度方法，常见的有A、B、 C三种，如HRA、HRB、HRC、HRD、HRE等，因施加压力 和压头材料不同而出现了不同的标尺A、B、C、D、E等
本课学习方法是：预习 、笔记 、复习、讨论问题 本教材的重点：常见的材料牌号及应用，钢的热处理
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第一章
金属材料的力学性能
Mechanics properties of metals
〈 使用性能—力学、物理、化学
金属材料的性能 工艺性能—铸造、锻压、焊接、切削加工
力学性能：受外力作用下所表现出的性能。不能说：机械性能 判据 如： 强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等
铜器时代：司母戊鼎（公元前11—16世纪） 1战13国0×编7钟80（×1前104075—221年）65个 总重
2500Kg
铁器时代 沧州大狮（公元953年 ）重50T ,长5.3m,宽3m
人工复合材 料 塑料、橡胶、陶瓷、钛合金、碳纤维、纳米等 ▲ 《天工开物》—明朝科学家：宋应星 箸
《本草纲目》 —李时珍 《农政全书》—徐光启 4
此规定代替GB228---87，从2002年7月执行。
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二、塑性 plasticity
概念：在外力作用下产生永久变形而不破坏的能力。
判据：断后伸长率 、断后断面收缩率
◆断后伸长率 Percentage elongation after fracture
概念：试样断后标准的伸长量与标准的百分比。
用符号 表示，读作 [代儿特]
说明：1、数字在前、字母在后，如45HRC；35HRC～38HRC 2、HRC适用范围数值20～70；小于或大于这个范围均 为标注错误！如17HRC；75HRC；HRC=15～19等。 3、在图纸标注时注意数值差应≯5，否则为标注错误。 4、适用于测量硬度较高的材料，如淬火钢件；测量成 品件或半成品件。因压痕较小。压头直径1.587mm。
度 Hardness
硬度—是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕
或 划痕的能力。硬度是衡量材料软硬程度的判据。 F
一、布氏硬度 Brinell Hardness
压头：钢球或 硬质合金
用符号：HB 表示
D
HB F N/mm2 (Kgf/mm2)。
工件
A凹
d
说明：1、压头为淬火钢球用 HBS 表示，数值∠450
(如生产一根“轴”)
2
★ 材料按物质结构不同分：
金属材料、非金属材料（有机高分子材料和陶瓷 料)、复合材料
★ 材料按用途不同分：
机械工程材料、土木工程材料、电工材料、电子材 料
★ 材料按功能不同分：
结构材料、功能材料、磁性材料等
3
材料发展概括 ▲ 石器时代 天然石，兽骨，树枝
★ 智能材料
陶器时代 泥巴（日晒→原始陶器；火烧→瓷器用具）
L0
LK
拉断后试样
b
ห้องสมุดไป่ตู้
Fb A0
拉伸力 F
b
s
e
k
Fb Fs Fe
s
Fs A0
O
伸长量 △L
8
低碳钢的力—伸长曲线
说明： —单位面积上的内力称应力。读[sigm] L—长度 Length 单位：mm
A—截面积 Area 单位：mm2 F—外力 Force 单位：N ◆屈服点
概念：力不增加仍能继续伸长时的应力。用符号：s 表示 s—屈服点的值 单位 ：MPa（兆帕）mega pascal
第一节 强 度 与 塑 性
一、强度 strength
概念：强度是指金属抵抗永久变形（塑性变形） 和断裂 的能力。通过拉伸试验测得大小。见教材P5
强度判据：屈服点 （屈服强度）、 抗拉强度
7
说明： 试样按GB6397—86制取，
d0
分长试样L0=10d0
F
F
短试样 L0=5d0
L0
拉断前试样
Lk L0 100%
Lk Lo X100% Lo
◆断后断面收缩率
其中：Lk—断后试样长度 Lo—试样原始长度
概念：断后截面处面积的最大缩减量与原始截面面积百分比。
用符号Ψ 表示， 读作[扑洒哎]
说明：伸长率和收缩率在实际应用中，一般是用表示塑性大小。
、 Ψ越大，材料的塑性越好。通常认为<5%脆性材料。
11
第二节 硬
用于测量有色金属、退火或正火钢件 、灰铸铁材料。
2、压头为硬质合金用 HBW 表示，数值450—650
生产中一般不用HBW来测量材料的硬度。
3、表示法：数字在前、字母在后。如 200HBS
I50HBS～175HBS；
S—steel （钢）
标注时不要写成HBS=200，或 HBS=150～175，
或500HBS ， 不要出现单位；数值差不要超过30。
金属工艺学
实习学时：60 实验学时：6 讲课学时：26
山东建筑大学 工程训练中心
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绪论
★材料分：金属材料、非金属材料、复合材料
金属材料—指钢铁、有色金属等材料 非金属材料—无机高分子材料（陶瓷、水泥、
木材等），有机高分子材料（如塑料、橡胶），
复合材料---玻璃钢、碳纤维复合材料、硼纤维材
料。
★现在新材料----纳米材料、智能材料 ★世界四大材料： 钢铁、木材、塑料、水泥
沧州铁 狮铸造于
公 元953年。 铁狮子通 高5.78米， 身长6.5 米，体宽 3.17米， 重约40吨
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本课程的性质和目的
1、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。 特点：杂，多，广，逻辑性差。
2、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。