金属材料损坏与变形.docx
《金属材料损坏与变形.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属材料损坏与变形.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
金属材料损坏与变形
金属材料与热处理
陈健
晶体的缺陷第二章金属材料的性能
⑴了解金属材料的失效形式，
⑵了解塑性变形的基本原理，
⑶提高对金属材料的性能的认识。
正确理解载荷，内力、应力的含义。
应力的应用意义。
⑴与变形相关的概念
⑵金属的变形
讲授、提问引导、图片展示、举例分析、
一，晶体的缺陷：
1点缺陷：
间隙原子，空位原子，置代原子，在材料上表现为：
使材料强度，硬度和电阻增加。
2线缺陷：
刃位错（如图：
P-6），在材料上表现为：
使得金属材料的塑性变形更加容易。
3面缺陷：
有晶界面缺陷和亚晶界面缺陷，表现为金属的塑性变形阻力增大，内部具有更高的强度和硬度。
因此晶界越多，金属材料的力学性能越好。
第二章金属材料的性能
导入新课：
我们经常见到一些机械零件因受力过大被破坏，而失去了工作能力。
大家能否举些身边的例子呢？
——如：
弯曲的自行车辐条，断掉的锯条、滑牙的螺栓等。
机械零件常见的损坏形式有三种：
变形：
如铁钉的弯曲。
断裂：
如刀具的断崩。
磨损：
如螺栓的滑扣。
本次课给大家介绍金属材料损坏的形式、变形概念与本质等等，首先我们来了解一些基本概念。
§2-1 金属材料的损坏与塑性变形
一、与变形相关的概念
㈠、载荷
1、概念
金属材料在加工及使用过程中所受的外力。
2、分类
根据载荷作用性质分，载荷分三种：
⑴、静载荷：
大小不变或变化过程缓慢的载荷。
——如：
桌上粉笔盒的受力，用双手拉住一根粉笔两端慢慢施力等。
⑵、冲击载荷：
突然增加的载荷。
——如：
用一只手捏住粉笔的一端，然后用手去弹击粉笔。
⑶、变交载荷：
大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷。
——如：
通过在黑板上绘图分析自行车轮转动时辐条的受力。
根据载荷作用形式分，载荷又可以分为拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷和扭曲载荷等。
拉伸载荷 压缩载荷 弯曲载荷
剪切载荷 扭曲载荷
一、与变形相关的概念
㈠、载荷
1、概念
金属材料在加工及使用过程中所受的外力。
2、分类：
根据载荷作用性质分，三种：
⑴、静载荷：
大小不变或变化过程缓慢的载荷。
——如：
桌上粉笔盒的受力，用双手拉住一根粉笔两端慢慢施力等。
⑵、冲击载荷：
突然增加的载荷。
——如：
用一只手捏住粉笔的一端，然后用手去弹击粉笔。
⑶、变交载荷：
大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷。
——如：
通过在黑板上绘图分析自行车轮转动时辐条的受力。
根据载荷作用形式分，载荷又可以分为拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷和扭曲载荷等。
拉伸载荷 压缩载荷 弯曲载荷
剪切载荷 扭曲载荷
㈡、内力
1、概念
材料受外力作用时，为保持其不变形，在材料内部产生的与外力相对抗的力。
注意：
内力一定是在外力的作用下，材料内部所产生的相互作用力。
2、特点
⑴、内力的大小：
外力增加时内力也增加，其数值大小与外力相等，当内力达到其极限值时，外力再增加，材料将被破坏。
⑵、内力的方向：
与外力相反。
⑶、内力的作用方式：
随外力的作用方式而变化。
㈢、应力
1、概念
假设作用在零件横截面上的内力大小均匀分布，
单位横截面积上的内力。
即：
R=F/S
（R——应力，Pa； F——外力，N； S——横截面面积，m2）
思考 公式中的内力为什么用外力代替？
答：
内力=外力
2、意义
用“应力”可以表示不同材料的承载能力（见各种手册中的强度指标），也可以在现有外力下材料内部单位面积的受力。
——如：
相同截面的粉笔和铁棒，在相同外力的作用下的结果。
（粉笔先断，说明铁棒的应力比粉笔大，即承载能力较强。
）
——如：
相同截面的同一粉笔在不同的外力的作用下的结果。
（作用力大的粉笔先断，说明先断的粉笔内部单位面积的受力较大）
二、金属的变形
㈠ 、变形阶段
弹性变形→弹—塑性变形→断裂
1、弹性变形：
当外力消除后变形消失，金属恢复到原来的形状。
性能和组织不发生变化。
——如：
当铁丝受力较小时产生微量变形，松手后铁丝恢复原状，为弹性变形。
2、塑性变形：
当外力消除后，金属变形不能恢复原来的形状。
性能和组织发生变化。
——如：
当铁丝受力较大而产生弯曲，松手不能恢复原状，为塑性变形。
——如：
晶体的滑移与位错。
㈡、金属塑性变形的影响因素
1、晶粒位向的影响：
提高了塑性变形的抗力。
2、晶界的作用：
晶界越多，则晶体的塑性变形抗力越大。
3、晶粒大小的影响：
晶粒越细，塑性变形抗力就越大。
细晶粒的多晶体不仅强度较高，而且塑性和韧性也较好。
小结：
细晶粒的金属具有较高的强度、塑性及韧性。
三、金属材料的冷塑性变形与加工硬化
冷塑性变形对金属组织结构的影响主要有两个方面：
1、产生纤维组织
金属的塑性变形，在外形变化的同时，晶粒的形状也会发生变化。
通常晶粒会沿变形方向压扁或拉长。
如下图。
2、形变强化（加工硬化）
冷塑性变形除了使晶粒的外形发生变化外，还会使晶粒内部的位错密度增加，晶格畸变加剧，从而使金属随着变形量的增加，使其强度、硬度提高，而塑性、韧性下降。
见车工工艺书P32，
图2—20
车削一般轴类工件，尤其是较重的工件时，可将工件的一端用三爪卡盘或四爪单动卡盘夹紧，另一端用后顶尖支顶（见图1），这种装夹方法为一夹一顶装夹。
有两装夹方法如下：
1为防止进给力的作用使工件产生轴向位移，在主轴前锥孔内装限位。
2利用工件的台阶进行限位。
4、两顶尖装夹
图2
这种装夹方法适用于较长的工件或必须经过多次装夹才能加工好的工件。
优点：
装夹方便，不需找正，装夹精度高。
缺点：
刚度低，影响切削用量的提高。
使用一夹一顶装夹和用两顶尖装夹工件时应注意事项：
（1）轴线要一至。
（2）尾座套筒尽量缩短
（3）中心孔形状要正确，粗糙度小
（4）用死顶尖时要用黄油润滑。
（5）配合松紧合适。
（6）
见车工工艺书P33
图2——22
.
.
二中心钻及顶尖
1、中心孔的形状和作用
A型圆锥孔和圆柱孔组成，锥角为60度
B型在A型上加一个120度护锥。
C型在B型上加一个螺孔。
R型A型相似，把圆锥面改成60度圆弧面。
中心孔折断的原因和预防：
①轴线与旋转中心不一致。
②工件端面不平。
③切削用量选用不合适
④中心钻磨钝
⑤没有充分浇注切削液或排屑不及时。
2、顶尖
常用的顶尖有死顶尖和活顶尖两种，如图3所示。
（固定顶尖）图3（回转顶尖）
①前顶尖工作时前顶尖随同工件一起旋转，与中心孔无相对运动，因此不产生摩擦。
②后顶尖有固定和回转两种，固定顶尖适用低加工精度较高的工件。
回转顶尖能高速工作，但有积累误差。
.
车工工艺
陈健
08数控
（1），
（2）
2
轴类工件的检测
1.掌握游标卡尺和千分尺的使用。
2.了解游标卡尺和千分尺的结构。
1.游标卡尺的读数方法。
2.分千尺的读数方法。
读数的三个步骤
游标卡尺和千分尺
习题集P17—19
1.游标卡尺和千分尺的检测要求。
2.游标卡尺上量爪和下量爪的应用。
3.读数主法。
讲授与示范
.
一长度单位
国家标准规定，在机械工程图样中所标注的线性尺寸一般以毫米（mm）为单位..
二游标卡尺
游标卡尺是车工最常用的中等精度的通用量具，其结构简单，使用方便。
游标卡尺可分为三用游标尺和双面游标卡尺。
1、游标卡尺的结构：
①由上量爪、下量爪、紧固螺钉、游标、尺身、深度尺、微调查装置、等组成的。
②使用范围：
使用时，旋松紧固螺钉即可测量。
下量爪测量外径和长度，上量爪测量孔径和槽宽，深度尺是测量工件的深度和台阶。
.
2、游标卡尺的读数方法
测量范围分为0～125；0～150；0～200；0～300等，以游标的“0”线为基准进行读数的。
分为三个步骤：
1首先读出尺身上游标“0”线左边的整数毫米值。
2用与尺身某刻线对齐的游标上的刻线格数乘以游标的读数值。
3整数加小数既为被测表面的尺寸。
三千分尺
1、千分尺的结构：
它是由尺架、固定测砧、测微螺杆、测力装置和锁紧装置组成的。
2、千分尺的读数方法
.
千分尺的固定套管上刻基准线，在基准线的上下侧有两排刻线，上下两条相邻刻线的间距为每格0.5mm。
微分筒的外圆锥面上刻有50格刻度，微分筒每转动一格，测微螺杆移动0.01mm,所以千分尺的分度值为0.01mm。
千分尺的读数分为三个步骤：
1读出固定套筒上露出刻线的整数毫米数和半毫米数。
2读出与固定套管基准线对准的微分筒上的格数，并乘以分度值0.01mm.
3两项相加即为被测量表面的尺寸。
升级会员 