材料工艺性能.doc

材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。 （一）、机械性能 机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的特性。 1、强度：材料在外力（载荷）作用下，抵抗变形和断裂的能力。材料单位面积受载荷称应力。 2、屈服点（s）：称屈服强度，指材料在拉抻过程中，材料所受应力达到某一临界值时，载荷不再增加变形却继续增加，单位用牛顿/毫米2（N/mm2）表示。 3、抗拉强度（b）也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值。单位用牛顿/毫米2（N/mm2）表示。 4、延伸率（）：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比。 5、断面收缩率（）：材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比。 6、硬度：指材料抵抗其它更硬物压力其表面的能力，常用硬度按其范围测定分布氏硬度（HBS、HBW）和洛氏硬度（HKA、HKB、HRC） 7、冲击韧性（Ak）：材料抵抗冲击载荷的能力，单位为焦耳/厘米2（J/cm2）. （二）、工艺性能 指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。 8、铸造性能：指金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能，主要包括流性能、充满铸模能力；收缩性、铸件凝固时体积收缩的能力；偏析指化学成分不均性。 9、焊接性能：指金属材料通过加热或加热和加压焊接方法，把两个或两个以上金属材料焊接到一起，接口处能满足使用目的的特性。 10、顶气段性能：指金属材料能承授予顶锻而不破裂的性能。 11、冷弯性能：指金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。弯曲程度一般用弯曲角度（外角）或弯心直径d对材料厚度a的比值表示，a愈大或d/a愈小，则材料的冷弯性愈好。 12、冲压性能：金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。在常温进行冲压叫冷冲压。检验方法用杯突试验进行检验。 13、锻造性能：金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不破裂的能力。 （三）、化学性能 指金属材料与周围介质扫触时抵抗发生化学或电化学反应的性能。 14、耐腐蚀性：指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。 15、抗氧化性：指金属材料在高温下，抵抗产生氧化皮能力。硬度硬度就是指金属抵抗硬的物体压入其表面的能力硬度性能指标布氏硬度(HB)一般用于材料较软的时候，如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。洛氏硬度(HRC)一般用于硬度较高的材料，如热处理后的硬度等等HBSHBV兆帕斯卡MPa式中 F 钢球上的载荷kgf（N） S 压痕表面积(mm2) D钢球直径(mm) d压痕直径(mm)布氏硬度机用淬硬小钢球或硬质合金球压人金属表面，以其压痕面积除加在钢球上的载荷，所得之商，以相应的试验压力，经规定保持时间后即为金属的布氏硬度数值。使用钢球测定硬度小于等于450HBS。使用硬质合金球测定硬度小于等于650HBW。当试验力单位为N时，布氏硬度值见图14规定时间：黑色金属10-15秒，有色金属30秒，HRC标尺用于测试淬火钢、回火钢、调质钢和部分不锈钢HRB标尺用于测试各种退火钢、正火钢、软钢、部分不锈钢及较硬的铜合金硬度标尺硬度符号1式中 K 常数，HRC及HRA的K值=100，HRB的K值=130压痕深度(mm)0.002试验机刻度盘上每一小格所代表的压痕深度(mm)，每一小格既表示洛氏硬度一度洛氏硬度机压头类型总试验力F洛氏硬度范围AHRA金刚石圆锥588.4N2088HRABHRB1.5875mm钢球980.7N20100HRBCHRC金刚石圆锥1.471kN2070HRCDHRD金刚石圆锥980.7N4077HRDEHRE3.175mm钢球980.7N70100HREFHRF1.5875mm钢球588.4N60100HRFGHRG1.5875mm钢球1.471kN3094HRGHHRH3.175mm钢球588.4N80100HRHKHRK3.175mm钢球1.471kN40100HRK维氏硬度（GB/T 4340）HV兆帕斯卡MPa式中 压头上的载荷（N）压痕表面积(mm2)压痕对角线长度(mm)维氏硬度机用49.03980.7N以内的载荷，将顶角为136的金刚石四方角锥体压头压入金属的表面，以其压痕面积除载荷所得之商，即为维氏硬度值，HV只适用于测定很薄（0.3mm0.5mm）的金属材料，或厚度为0.03mm0.05mm的零件表面硬化层（如镀铬、渗碳、氮化、碳氮共渗层等）的硬度；维氏硬度机测得的压痕，轮廓清晰，数值比较准确肖氏硬度（GB/T 4341）HSCHSD回跳高度h按仪器刻度尺上的刻度（140格）表示肖氏硬度机利用一定重量（2.5g）的钢球或金刚石球，自一定的高度（一般为254mm）落下，撞击金属后，球又回跳到某一高度h，此高度为肖氏硬度值，其优点是在金属表面上不留下伤痕，故适用于测定表面光滑的一些精密量具或精密零件，也常用来测定大型零件。缺点是测定数值不够准确，现在很少使用HSC（目测型），HSD（指示型）表示法塑性所谓塑性是指金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致破裂的能力塑性指标伸长率L0=5dL010d510百分率式中 试样拉断后的长度试样原来的长度拉伸试验机或万能材料试验机金属受外力作用被拉断以后，在标距内总伸长长度同原来标距长度相比的百分数，称为伸长率。根据试样长度的不同，通常用符号5或10来表示；5是试样标距长度为其直径5倍时的伸长率，10是试样标距长度为其直径10倍时的伸长率 510断面收缩率百分率 式中 F1试样断裂处的横截面积 F0试样原来的横截面积拉伸试验机或万能材料试验机金属受外力作用被拉断以后，其横截面的缩小量与原来横截面积相比的百分数，称为断面收缩率。、的数值愈高，表明这种材料的塑性愈好，易于进行压力加工韧性所谓韧性是指金属材料在冲击力（动力载荷）的作用下而不破坏的能力韧性指标大能量一次冲击冲击韧度aKU或aKV焦耳每平方厘米J/cm2 式中 夏比U形缺口试样冲击值夏比V形缺口试样冲击值夏比U形缺口试样冲断时所消耗的冲击功 (J)夏比V形缺口试样冲断时所消耗的冲击功(J)F试样缺口处的横截面积(cm2)摆锤式一次冲击试验机 冲击韧度是评定金属材料于动载荷下承受冲击抗力的力学性能指标，通常都是以大能量的一次冲击值（aKU或aKV）作为标准的。它是采用一定尺寸和形状的标准试样，在摆锤式一次冲击试验机上来进行试验，试验结果，以冲断试样上所消耗的功（AKU或AKV）与断口处横截面积（F）之比值大小来衡量。冲击试样的基本类型有：梅氏、夏氏、艾氏、DVM等数种，由于aK值的大小，不仅取决于材料本身，同时还随试样尺寸、形状的改变及试验温度的不同而变化，因而aK值只是一个相对指标。目前国际上许多国家直接采用冲击功AK作为冲击韧度的指标冲击吸收功AKU或AKV焦耳J韧性指标小能量多次冲击抗力试验证明：材料的多次冲击抗力是一项以材料强度为主、仅要求一定冲击韧性的综合性能指标，目前在这方面的试验方法和指标表示方法尚未标准化多次冲击试验机工程上很多承受冲击载荷的机件，在使用中很少，因受大能量一次冲击而破坏的，大多数是经千百万次的小能量多次重复冲击，最后导致破断。因此，用aK值来衡量材料的冲击抗力，不符合实际情况，所以，有人建议用“小能量多次重复冲击试验”来测定材料承受冲击抗力的能力疲劳金属材料在极限强度以下，长期承受交变负荷（即大小、方向反复变化的载荷）的作用，在不发生显著塑性变形的情况下而突然断裂的现象，称为疲劳疲劳性能指标疲劳极限或称疲劳强度11n兆帕斯卡MPa按试验测绘出来的-N（即应力-循环次数）曲线图表来确定疲劳试验机金属材料在交变负荷的作用下，经过无限次应力循环而不致引起断裂的最大循环应力，称为疲劳极限或称极限疲劳强度1表示光滑试样的对称弯曲疲劳极限。1n表示缺口试样的对称弯曲疲劳极限。按我国国家标准，一般钢铁材料采用107循环次数而不断裂的最大应力来确定其疲劳极限。对于有色金属材料，则规定应力循环次数在108或更多周次，才能确定其疲劳极限断裂韧度断裂韧度性能指标平面应变断裂韧度KICN/mm3/2参见“断裂力学”有关文献断裂韧性是衡量金属材料在裂纹存在情况下抵抗脆性开裂能力的指标，它是现代断裂力学在分析高强度材料使用过程中，发生一系列技术事故的基础上而提出的一个新的重要的力学性能指标。根据材料的断裂韧性和用无损探伤方法确定的内部缺陷存在的情况，可以预知零件在工作过程中有无脆性断裂的危险，从而采取合金化与热处理等措施，以满足使用性能的要求条件断裂韧度KON/mm3/2平面应变断裂韧度KICN/mm3/2断裂韧性是强度和塑性的综合指标，它是在裂纹试样上测得的；而传统的五大力学指标中的强度指标s、b与塑性指标、以及韧性指标K是分开的，它们都是由光滑或带缺口的试样上测得的。两者各代表不同条件下的材料性能，其应用场合也不同。前者主要适用于高强度材料、或者即使是普通强度的材料，但具体的服役条件有可能促使零件脆断的场合，对一般机械零件使用的具有普通强度和足够塑性、韧性的材料，当断面尺寸不是太大，破坏形式主要是韧性断裂时，仍可沿用传统的五大力学性能指标，无须提出断裂韧度的要求条件断裂韧度KON/mm3/2金属材料的工艺性能时间：08-11-26 衡量金属材料热处理工艺性能的主要指标名称、含义和评定方法名 称含 义评 定 方 法说 明淬硬性淬硬性，是指钢在正常淬火条件下，以超过临界冷却速度所形成的马氏体组织能够达到的最高硬度以淬火加热时固溶于钢的高温奥氏体中的含碳量及淬火后所得到的马氏体组织的数量来具体确定 一般用HRC硬度值来表示淬硬性主要与钢中的含碳量有关，固溶在奥氏体中的含碳量愈多，淬火后的硬度值也愈高，但实际操作中由于工件尺寸、冷却介质的冷却速度以及加热时所形成的奥氏体晶粒度的不同影响淬硬性淬透性淬透性，是指钢在淬火时能够得到的淬硬层深度。它是衡量各个不同钢种接受淬火能力的重要指标之一 淬硬层深度，也叫淬透层深度，是指由钢的表面量到钢的半马氏体区(组织中马氏体占50、其余50为珠光体类型组织)组织处的深度(也有个别钢种如工具钢、轴承钢需要量到90或95的马氏体区组织处)。钢的淬硬层深度越大，就表明这种钢的淬透性越好(1)测定钢的淬透性方法很多，在我国通常采用以下三种方法 1)结构钢末端淬透性试验法 2)碳素工具钢淬透性试验法 3)计算法 (2)淬透性的表示方法主要有：1)用淬透性值J=HRC/d来表示。HRC指钢中半马氏体区域的硬度值，d指淬透性曲线中半马氏体硬度值区距水冷端处的距离(mm)。2)用淬硬层深度h来表示。h指钢件表面至半马氏体区组织的距离(mm)。3)用临界(淬透)直径DI或DC来表示。DC指冷却强度H=时，中心获得半马氏体组织的直径(mm)。通常称为理想临界直径。DC指冷却强度H时，即在水、油或其他冷却介质中冷却时，中心获得半马氏体组织的直径(mm)，通常称为实际临界直径淬透性主要与钢的临界冷却速度有关，临界冷却速度愈低，淬透性一般也愈高。值得注意的是：淬透性好的钢，淬硬性不一定高，而淬透性低的钢也可能具有高的淬硬性 钢的淬透性指标在实际生产中具有十分重要的意义，一方面可以供机械设计人员作考核钢件经热处理后的综合力学性能，能否满足使用性能的要求，另一方面供热处理工艺人员在淬火过程中，能否保证不形成裂纹及减少变形等方面，提供理论根据淬火变形或开裂趋势钢件的内应力(包括机械加工应力和热处理应力)达到或超过钢的屈服强度时，钢件将发生变形(包括尺寸和形状的改变)；而钢件的内应力达到或超过钢的破断抗力时，钢件将发生裂纹或导致钢件破断热处理变形程度，常常采用特制的环形试样或圆柱形试样来测量或比较 钢件的裂纹分布及深度，一般采用特制的仪器(如磁粉探伤仪或超声波探伤仪)来测量或判断淬火变形是热处理的必然趋势，而开裂则往往是可能趋势。如果钢材原始成分及组织质量良好、工件形状设计合理、热处理工艺得当，则可减少变形及避免开裂氧化及脱碳趋势钢件在炉中加热时，炉内的氧、二氧化碳或水蒸气与钢件表面发生化学反应而生成氧化铁皮的现象，叫氧化，同样，在这些炉气的作用下，钢件表面的碳量比内层降低的现象，叫脱碳。在热处理过程中，氧化与脱碳往往都是同时发生的钢件表面氧化层的评定，尚无具体规定，而脱碳层的深度一般都采用金相法，按GB/T 2241987规定执行钢件氧化使钢材表面粗糙不平，增加热处理后的清理工作量，而且又影响淬火时冷却速度的均匀性；钢件脱碳不仅降低淬火硬度，而且容易产生淬火裂纹。所以，进行热处理时应对钢件采取保护措施，以防止氧化及脱碳过热及过烧敏感趋势钢件在高温加热时，引起奥氏体晶粒粗大的现象，叫过热，同样，在更高的温度下加热，不仅使奥氏体晶粒粗大，而且晶粒间界因氧化而出现氧化物或局部熔化的现象，叫过烧钢件的过烧无需评定 过热趋势则用奥氏体晶粒度的大小来评定，粗于1号以上晶粒度的钢属于过热钢过热与过烧都是钢在超过正常加热温度情况下形成的缺陷，钢件热处理时的过热不仅增加淬火裂纹的可能性，而且又会显著降低钢的力学性能。所以对过热的钢，必需通过适当的热处理加以挽救，但过烧的钢件无法再挽救，只能报废回火稳定性淬火钢进行回火时，合金钢与碳钢相比，随着回火温度的升高、硬度值下降缓慢，这种现象称为回火稳定性回火稳定性可用不同回火温度的硬