金属材料与热处理司卫华

1、会计学1金属材料与热处理司卫华金属材料与热处理司卫华概 述概 述1. 拉伸试样拉伸试样2. 力力伸长曲线伸长曲线（以低碳钢试样为例）（以低碳钢试样为例）3. 脆性材料的拉伸曲线脆性材料的拉伸曲线返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页1. 拉伸试样（拉伸试样（GB6397-86）长试样：长试样：L0=10d0短试样：短试样：L0=5d0返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页 万能材料试验机 a) WE系列液压式 b) WDW系列电子式2. 力伸长曲线力伸长曲线弹性变形阶段弹性变形阶段屈服阶段屈服阶段颈缩现象颈缩现象拉伸试验拉伸试验中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线。中得出的拉伸力与

2、伸长量的关系曲线。强化阶段强化阶段返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页 (a)试样 (b)伸长 (c)产生缩颈 (d)断裂拉伸试样的颈缩现象拉伸试样的颈缩现象LF0 0返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页应力应力 = P/F0应变应变 = (l-l0)/l0）（MPatgE弹性模量的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高而逐渐降低外，其他强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金化等对弹性模量的影响很小。可以通过增加横截面积或改变截面形状来提高零件的刚度。 材 料弹性模量E/105MPa弹性极限e/MPa中 碳 钢2.1310弹 簧 钢2.1965硬 铝0.724125铜1.1

3、27.5铍 青 铜1.2588磷 青 铜1.01450式中式中FeFe试样完全弹性变形时所能承受的最大载荷，试样完全弹性变形时所能承受的最大载荷，N N ； AoAo试样原始截面积，试样原始截面积，mmmm2 2。oeeAF 在实际工程应用中，在最大许用应力条件下是在实际工程应用中，在最大许用应力条件下是否产生或产生多大微量塑性变形是重要的，具有实否产生或产生多大微量塑性变形是重要的，具有实际意义。际意义。0eLeL0HHSFRSFRee F0.2S0Rr0.2=抗拉强度抗拉强度 材料在断裂前所能承受的最大应力，用符号材料在断裂前所能承受的最大应力，用符号Rm m表表示。示。Rm=FbS0计算

4、公式计算公式 （二）衡量指标（二）衡量指标金属材料断裂前发生永久变形的能力。金属材料断裂前发生永久变形的能力。断面收缩率：断面收缩率：伸长率：伸长率：试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比。试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比。试样拉断后，颈缩处的横截面积的缩减量与试样拉断后，颈缩处的横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比。原始横截面积的百分比。返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页（一）（一） 定义定义断后伸长率（断后伸长率（ A ）l1-l0l0100%A=l1试样拉断后的标距试样拉断后的标距,mm;l0试样的原始标距试样的原始标距,mm。返返 回回上一页上一页下一页下一页回

5、主页回主页断面收缩率（断面收缩率（ Z ）S0-S1S0Z=100%S0试样原始横截面积试样原始横截面积,mm2；S1颈缩处的横截面积颈缩处的横截面积,mm2 。返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页通常情况下金属的伸长率不超过90% ，而有些金属及其合金在某些特定的条件下，最大伸长率可高达1000%2000% ，个别的可达6000% ，这种现象称为超塑性。由于超塑性状态具有异常高的塑性，极小的流动应力，极大的活性及扩散能力，在压力加工、热处理、焊接、铸造、甚至切削加工等很多领域被中应用。 GB/T 228-2002新标准 GB/T 228-1987旧标准名称符号名称符号屈服强度屈服点

6、s上屈服强度ReH上屈服点sU下屈服强度ReL下屈服点sL规定残余延伸强度Rr规定残余延伸应力r抗拉强度Rm抗拉强度b断后伸长率A或A11.3断后伸长率5或10断面收缩率Z断面收缩率v材料抵抗表面局部塑性变形的能力。材料抵抗表面局部塑性变形的能力。（一）布氏硬度（一）布氏硬度（二）洛氏硬度（二）洛氏硬度1. 原理原理2. 应用应用3. 优缺点优缺点 1. 原理原理2. 应用应用3. 优缺点优缺点4. 实验（录像）实验（录像）4. 实验（录像）实验（录像）返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页 布氏硬度试验是指用一定直径的 硬质合金球以相应的试验力压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力

7、，用测量的表面压痕直径计算硬度的一种压痕硬度试验。返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页1. 原理原理布氏硬度布氏硬度= F S凹凹=2FDD-（D-d ）（一）布氏硬度（一）布氏硬度返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页 测量比较软的材料。测量比较软的材料。测量范围测量范围 650650HBW的金的金属材料。属材料。3. 优缺点优缺点2. 应用应用 压痕大，测量准确，压痕大，测量准确，但不能测量成品件。但不能测量成品件。返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页4. 实验（录像）实验（录像）返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页1. 原理原理 （二）洛氏硬度（二）

8、洛氏硬度返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页加初载荷加初载荷加主载荷加主载荷卸除主载荷卸除主载荷读硬度值读硬度值返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页2. 应用范围应用范围20671500N120金刚石圆锥体HRC251001000N1.588mm钢球HRB7085600N120金刚石圆锥体HRA返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页常用洛氏硬度标度的试验范围常用洛氏硬度标度的试验范围优点：操作简便、迅速，效率优点：操作简便、迅速，效率 高，可直接测量成品件高，可直接测量成品件 及高硬度及高硬度 的材料。的材料。3. 优缺点优缺点缺点：压痕小，测量不准确，缺点：压痕小

9、，测量不准确， 需多次测量。需多次测量。返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页4. 实验（录像）实验（录像）返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页维氏硬度测试原理示意维氏硬度测试原理示意【小资料小资料】GB/T 2292007与GB/T 2291994相比，在金属冲击韧性的名称和符号等方面有较大变化，为方便读者学习，将关于金属材料冲击韧性的新、旧标准名称和符号对照列于下表中。新标准GB/T2292007旧标准GB/T2291994名称符号名称符号冲击吸收能量K冲击吸收功AKU型缺口试样在2mm锤刃下的冲击吸收能量KU 2U型缺口冲击吸收功(2mm锤刃)AKUU型缺口试样在8mm

10、锤刃下的冲击吸收能量KU 8V型缺口试样在2mm锤刃下的冲击吸收能量KV 2V型缺口冲击吸收功(2mm锤刃)AKVV型缺口试样在2mm锤刃下的冲击吸收能量KV 8转变温度Tt韧脆转变温度TC体心立方金属具有韧脆转变体心立方金属具有韧脆转变温度，而大多数面心立方金温度，而大多数面心立方金属没有。属没有。建造中的建造中的Titanic 号号TITANIC的沉没的沉没与船体材料的质量与船体材料的质量直接有关直接有关1912年4月号称永不沉没的泰坦尼克号（Titanic）首航沉没于冰海，成了20世纪令人难以忘怀的悲惨海难。20世纪80年代后，材料科学家通过对打捞上来的泰坦尼克号船板进行研究，回答了80

11、年的未解之谜。由于Titanic 号采用了含硫高的钢板，韧性很差，特别是在低温呈脆性。所以，当船在冰水中撞击冰山时，脆性船板使船体产生很长的裂纹，海水大量涌入使船迅速沉没。下图中左面的试样取自海底的Titanic号，冲击试样是典型的脆性断口，右面的是近代船用钢板的冲击试样。 想想 一一 想想想想 一一 想想人工作久了就会感到疲劳，难道金属工作久了也会疲劳吗？金属的疲劳能得到恢复吗？金属材料在受到交变应力或重复循环应力时，往往在工作应力小于屈服强度的情况下突然断裂，这种现象称为疲劳。金属疲劳产生的原因a)应力大小变化 b)c）应力大小和方向都变化 d) 应力大小和方向无规则变化 2.应力幅应力幅2minmaxm2minmaxat一个应力循环一个应力循环mamaxmin 2.疲劳断裂疲劳断裂 零件在循环应力作用下零件在循环应力作用下,在一处或几处产生在一处或几处产生局部永久性累积损伤局部永久性累积损伤,经一定循环次数后突然产经一定循环次数后突然产生断裂的过程生断裂的过程,称为疲劳断裂称为疲劳断裂. 疲劳断裂由疲劳裂纹产生疲劳断裂由疲劳裂纹产生扩展扩展瞬时断瞬时断裂三个阶段组成。裂三个阶段组成。 轴的疲劳断口轴的疲劳断口疲劳辉纹（扫描电镜照片）疲劳辉纹（扫描电镜照片）5.5.提高疲劳极限的途径提高疲劳极限的途径(1)(1)在零件结构设计中尽量