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金属材料与热处理复习第二章金属材料的性能【学习要求】1、 掌握金属材料的机械性能的衡量指标，了解强度、塑性、硬度的测定方法；2、 能识读相关符号和代号；3、 能进行强度、塑性指标的计算；【知识要点】21 金属材料的损坏与塑性变形常见的损坏形式：变形 ； ：随载荷的卸除而消失的变形 ：不随载荷卸除而消失的变形断裂 ；磨损 ；一、 与变形相关的几个概念1、 载荷定义： 。根据载荷的作用和性质不同，载荷分： 大小不变化或变化缓慢的载荷； 在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷； 大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷；根据作用形式不同，载荷分： 、 、 、 、 等2、 内力定义： ， ，称内力。3、 应力 应力 = (单位： )二、 金属的变形注意：弹性变形后，外力消除后变形 ，金属 ，因此，金属弹性变形后其 和 将 发生变化；塑性变形后，金属的 和 发生变化；金属塑性变形的影响因素：1、 2、 3、 4、 金属材料的冷塑性变形与加工硬化金属材料的冷塑性变形是 ， 。冷塑性变形除了使晶粒的 发生变化外，还会使晶粒内部的 增加， 加剧，从而使金属随着变形量的增加，其 、 提高，而 、 下降，这种想象称为“形变强化”或“ ”。22 金属的力学性能 使用性能：指金属材料在 表现出来的性能。 金属的性能 包括： 、 、 。 工艺性能：指金属在 反映出来的性能。 包括： 、 、 、 。力学性能：指金属在外力作用下所表现出来的性能。 包括： 、 、 、 、 一、 强度1、 概念： 称强度。强度的大小用 表示。根据载荷的作用方式不同，强度可分为 、 、 、 、 等。 通常以 作为判别金属强度的指标。2、 拉伸式样：拉伸试样的形状一般有圆形和矩形。 d0：直径； Lo：标准长度 长试样： （k=5.65） Lo=kS0 短试样： （k=11.3）3、 力伸长曲线：（以低碳钢为例）纵坐标表示F，单位N；横坐标表示伸长量L，单位为mm；（1） oe： 阶段试样变形是完全是弹性的；Fe为试样能恢复到 和 的最大拉伸力。（2） es： 在载荷 情况下，试样还 的现象叫做屈服。屈服后，材料出现明显的 。Fel为 。（3） sb： 随塑性变形的增大，试样变形抗力也逐渐增加，这种现象称 （或 ）；Fm试样在屈服阶段后所能抵抗的最大力（试样拉伸的最大载荷）（4） bz： （局部塑性变形阶段）当外力达到Fm后试样的某一直径处发生局部收缩，称为“缩颈”。工程上使用的金属材料，多数没有明显的屈服现象，有些脆性材料，不但没有屈服现象，而且也不产生“缩颈”。如“铸铁”4、 屈服指标：（ Rel、 Rm）（1） Rel：当金属材料 时，在实验期间发生 。分： ReH和 ReL;一般用下屈服强度代表其屈服强度。 计算公式： 对于无明显屈服强度的金属材料可用规定的残余伸长应力表示【产生2%残余伸长时的应力作为条件屈服强度Rp0.2替代ReL，称为条件（名义）屈服强度】 计算公式：Rp0.2=FeL0.2So屈服强度Rel和规定残余伸长应力Rp0.2都是衡量金属材料塑性变形抗力的指标，是机械零件设计的主要依据，也是评定金属材料性能的重要指标。机械零件工作时所受到的应力低于材料的屈服强度Rel和规定残余伸长应力Rp0.2时，则不产生过量的塑性变形。 （2） Rm: 称为 。 计算公式： 零件在工作中所受的应力，不允许超过Rm否则会断裂， 它也是 的重要依据。二、 塑性1、 概念： 。2、 塑性指标：（ ）塑性由 测得；（1） 断后伸长率 百分率。计算公式： （2）断后收缩率 的百分率。计算公式： 金属材料的断后伸长率A和断后收缩率Z数值越大，表示材料的塑性就越好。三、硬度概念： 称硬度。硬度是通过在专用的硬度试验机上试验测得的；根据硬度的试验方法可把硬度分为： 、 、 。（一） 布氏硬度1、 原理：使用一定直径的硬质合金球体，以规定的实验力压入试样表面，并保持规定时间后，然后用测量表面压痕直径来计算硬度。符号： ( ) S表示钢球；W表示硬质合金球；当F、D一定时，布氏硬度与d有关，d越小，布氏硬度值 ，硬度 。2、 表示方法：例如：170HBS10/1000/30 530HBW5/750 注：试样保持时间为10-15s不标注。3、 应用范围：主要用于测定铸铁、有色金属及退火、正火、调质处理后的硬度不高的材料。缺点：耗时，测量高硬度材料压痕较大，只适宜对毛坯和半成品进行测试，不适宜对成品及薄壁件进行测试。（二） 洛氏硬度1、 原理： 。符号： 标尺及其范围常用的洛氏硬度标尺是 三种；其中 标尺应用最广。P2表2-2不同标尺的洛氏硬度值不能直接进行比较，可换算。2、 表示方法例如：45HRC .3、 优点 操作简单迅速，能直接从刻度盘上读出刻度值； 压痕小，可测成品及较薄工件； 测硬度范围大；（三）维氏硬度1、 测量原理： ，可从表中查出。符号： 2、 表示方法：例如：640HV30 .3、 应用：可测较薄的材料，也可测量表面渗碳、渗碳层的硬度，可测定很软到很硬的各种金属材料的硬度，准确。三、 冲击韧性1、 概念： 称为冲击韧性。2、 测试方法： 3、 衡量指标： k： 。 计算公式： 单位：J/cm2 AK= = k值越大，表示材料的冲击韧性 。注：金属材料受大能量的冲击载荷作用