《工程材料》课件 项目二：常用金属材料的性能测试

项目一常用金属材料的性能测试一金属材料的力学性能二金属材料的物理、化学及工艺性能工程材料主要是指工业生产中所使用的材料，主要包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料四大类。金属材料：包括金属和以金属为基的合金，它具有良好的导电性、导热性、延展性和金属光泽，是目前用量最大、用途最广泛的工程材料。无机非金属材料：包括水泥、玻璃、陶瓷和耐火材料等，它具有不可燃性、高耐热性、高化学稳定性、不易老化等特点，在建筑、医疗等行业应用广泛。高分子材料：又称有机合成材料，主要包括塑料、橡胶和纤维等，在传统工业和新兴工业中均有广泛应用。复合材料：是由两种或两种以上不同材料复合而成，它具有密度低、弹性好和强度高等特点，主要用于电子信息、航空航天等新兴产业。第一节

金属材料的力学性能一、强度强度是金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。按照作用力性质的不同，强度可分为屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。（一）拉伸试验和拉伸曲线拉伸试验根据《金属材料拉伸试验第一部分：室温试验方法》（GB/T228.1—2010）进行。（a）标准拉伸试样b）拉伸

（c）出现缩颈（d）拉断后图1-1拉伸试样低碳钢试样的拉伸过程可以分为弹性变形阶段、屈服阶段、均匀塑性变形阶段和缩颈阶段。弹性变形阶段（ob阶段）屈服阶段（be阶段）均匀塑性变形阶段（ef阶段）缩颈阶段（fg阶段）图1-2低碳钢的拉伸曲线（二）抗拉强度（三）屈服强度图1-3常规平行线法测Fp二、塑性金属材料在外力作用下，产生不可逆永久变形而不被破坏的能力称为塑性。常用的塑性指标有断面收缩率和断后伸长率。（一）断面收缩率（二）断后伸长率三、硬度工程上常用的硬度指标有布氏硬度和洛氏硬度等。图1-4布氏硬度试验原理图布氏硬度测量稳定、准确，可用于测量铸铁、有色金属以及退火、正火和调质处理后的钢材。（一）布氏硬度（二）洛氏硬度X—时间；Y—压头位置；1—在初试验力F0下的压入深度；2—由主试验力F1引起的压入深度；3—卸除主试验力F1后的弹性回复深度；4—残余压入深度h；5—试样表面；6—测量基准面；7—压头位置；8—压头深度相对时间的曲线图1-5洛氏硬度试验原理图表1-1洛氏硬度标尺表1-2表面洛氏硬度标尺四、冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷而不被破坏的能力称为冲击韧性，它反映了材料在冲击载荷作用下发生弹性变形、塑性变形和断裂的过程中吸收能量的能力，常用指标是冲击吸收能量。（一）冲击吸收能量冲击吸收能量采用夏比摆锤冲击试验测定。（a）标准试样

（b）试样安放图1-6冲击试验的试样图1-7夏比摆锤冲击试验原理（二）材料的韧脆转变图1-8韧脆转变温度示意图一般把冲击吸收能量低的材料称为脆性材料，冲击吸收能量高的材料称为韧性材料。多数材料的冲击韧性会随温度的下降而下降。（三）多次冲击实际生产中，零件经过一次冲击就发生断裂的情况极少，许多零件都是在多次冲击后才断裂的，而且所承受的冲击能量也远小于一次冲断的能量，这种冲击称为多次冲击。五、疲劳强度许多零件（如轴、齿轮、连杆及弹簧等）都是在交变应力（循环应力）作用下工作的。在交变应力作用下，虽然零件所承受的最大应力通常都低于材料的屈服强度，但经过一定时间的工作后，零件会产生裂纹或突然发生完全断裂，这种现象称为疲劳断裂。图1-9疲劳曲线第二节

金属材料的物理、化学及工艺性能一、物理性能金属材料的物理性能主要有密度、熔点、热膨胀性、导电性和导热性等。金属材料的物理性能对热加工也有一定的影响。二、化学性能金属材料与其他化学物质发生化学反应时所显示出的性能称为化学性能，如耐腐蚀性、高温抗氧化性等。耐腐蚀性是指金属材料在常温下抵抗氧气、水蒸气及其他化学介质腐蚀的能力。抗氧化性是指金属材料在加热时抵抗氧