金属材料的常温机械性能

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1、第一章：金属学基本知识金属材料的性能金属的晶体结构金属的结晶金属的塑性变形铁碳合金相图内容金属材料的性能Content:1、金属材料的常温力学性能强度、塑性；硬度；冲击韧性；疲劳强度；断裂韧性2、金属材料的工艺性能Request:1、掌握常温力学性能指标及其意义2、掌握硬度的测定方法3、了解工艺性能指标金属材料的常温力学性能力学性能：金属材料在外力作用下表现出来的抵抗变形和破坏的能力-----金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力一、强度(strength)——金属材料开始产生屈服现象时的应力抵抗塑性变形的能力sSbz•屈服极限yie

2、ldstrength（s）•强度极限tensilestrength（b）:材料在拉断前能承受的最大应力：抵抗断裂的能力Sbzsb•条件屈服极限（0.2）：塑性应变量为0.2%时的应力二、塑性plasticity——金属材料在外力作用下能产生塑性变形而不破坏的能力1、延伸率：试样拉断后，伸长的长度与原始长度之比的百分率2、断面收缩率：试样拉断后，断面缩小的面积与原截面面积之比的百分率或越大，材料的塑性越好通常以来区别塑性的好坏:25%的材料为塑性材料25%的材料为脆性材料三、硬度hardness——金属表面抵抗其它更

3、硬物体压入的能力1、布氏硬度（HB）原理：在直径D的球体上施加一定负荷F使钢球压入被测金属表层，经一定时间后卸除载荷，测定压痕直径d，球冠形压痕单位面积所承受的平均负荷即为布氏硬度值HB=0.102×金属种类布氏硬度值范围试样厚度（mm）负荷F（kgf）与钢球直径D的相互关系钢球直径D（mm）负荷F（N（kgf））负荷保持时间（秒）钢铁140~4506~34~2<2F=30D210.05.02.529420(3000)7355(750)1839(187.5)10<140>66~3<3F=10D210.05.02.59807(1000)2452(2

4、50)613(62.5)10非铁金属>1306~34~2<2F=30D210.05.02.529420(3000)7355(750)1839(187.5)3036~1309~33~6<3F=10D210.05.02.59807(1000)2452(250)613(62.5)308~35>66~3<3F=2.5D210.05.02.52452(250)613(62.5)153(15.2)60表1-1测定布氏硬度应遵守的条件布氏硬度的书写表示方法①硬度数据；②布氏硬度符号；③球体直径；④试验力；⑤试验力保持时间（1015s不标注）。压头为钢球（用于

5、HB≤450的材料）HBS；压头为硬质合金球（用于HB=450650的材料）HBW。例如，120HBS10/1000/30，表示直径10mm的钢球在1000kg(9.807kN)试验力的作用下，保持了30s测得的布氏硬度值为120。布氏硬度的特点测值准确；操作麻烦；不能测HBS>450、成品、大量需逐件检验的材料硬度一般用于原材料的硬度测定2、洛氏硬度用压痕凹陷的深度h确定硬度值HR=(K-h)/0.002金刚石圆锥压头：K=0.2钢球压头：K=0.26原理：洛氏硬度的特点：操作简便；测值离散性大。一般用于热处理后材料硬度的测定表1-2常用洛氏

6、硬度值符号及试验条件标尺硬度符号压头型号初载+主载=总载荷（N（kgf））常用范围应用举例AHRA金钢石圆锥98.07+490.3=588.4(10+50=60)70~85碳化物、硬质合金、表面淬火钢BHRB钢球1.588mm98.07+882.6=980.7(10+90=100)25~100软钢、退火钢、铜合金等CHRC金钢石圆锥98.07+1373=1471(10+140=150)20~67淬火钢、调质钢等HL=3、里氏硬度特点：精度高；体积小，易于操作；可以从任何方向测试工件，可测试复杂的大型工件；但对于小、轻、薄或形状特殊复杂的工件，测

7、试有一定的困难或测试误差较大。原理：在一定试验力的作用下，使装有碳化钨球的冲击测头冲击被测金属表面，测量冲击测头距试样表面1mm处的冲击速度与回跳速度。Va——冲击测头冲击速度Vb—冲击测头回跳速度四、冲击韧性impacttoughness——材料抵抗冲击载荷作用的能力冲击功Ak=G(h1-h2)（J）冲击韧性k=Ak/S0(J/cm2)脆性转变温度（Tr或tQ）——材料由韧性状态转变为脆性状态的温度TkTr影响脆性转变温度的因素1、合金的成分：C脆性转变温度Mn、Ni脆性转变温度2、晶粒度：晶粒越细小脆性转变温度五、疲劳强度（

8、疲劳极限）fatiguelimit金属的疲劳——金属材料在远低于其屈服极限的交变应力的作用下发生的断裂现象疲劳破坏过程：表面产生疲劳裂纹