第四章-金属的热处理

登云科技职业学院

——机电系第二章金属材料的主要性能金属材料的性能可分为：机械性能：金属材料在不同性质外力作用下表现的抵抗能力，也称力学性能。物理性能：如导电性、导热性、热膨胀性、熔点、磁性、密度等。化学性能：如耐酸碱、耐腐蚀、抗氧化。工艺性能：材料在加工制造中表现出的性能，显示了加工制造的难易程度。

金属材料的主要力学性能有：强度、塑性、刚度、硬度、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性等。一、弹性和塑性

1、弹性：受外力作用时产生变形，除去外力后恢复原来形状的性能，其大小与外力成正比。

2、塑性：受外力作用时产生永久变形而不致于断裂的性能，除去外力不能恢复的变形，其大小不与外力成正比。第二章金属材料的主要性能§2-1静载下金属材料的力学性能

一、试验目的与要求1．观察分析低碳钢拉伸过程及实验现象；2．掌握材料力学性能测试的基本实验方法；3．测定低碳钢拉伸时的屈服极限，强度极限，延伸率δ和截面收缩率ψ；4．掌握万能材料试验机的基本操作；5.认识典型塑性材料力学性能特点和断裂特征。二、试验设备及试样1．万能材料试验机，电子万能试验机2．游标卡尺，YJY-12引伸计3．低碳钢拉伸试样（图2-1），l0=10d=100mm，将l0十等分，用画线机刻划圆周等分线，或用打点机打上等分点。图1-1低4碳钢拉伸试样图

图2-1拉伸试样图2-2低碳钢拉伸时的σ-ε曲线（a）原试样

（b）偶数格数

（c）奇数格数

应变ε°应力σ

1.弹性阶段（OE）：σe：弹性极限：材料所能承受的、不变形的最大应力。

2.屈服极限（ES）：σs:屈服强度：材料出现明显塑性变形的应力。

3.强化阶段（SB）：σb:强度极限（也称抗拉强度）：材料在拉断前所能承受的最大应力。

σ0.2：条件屈服强度（产生0。2%残余塑性变形时的应力值）

4.缩颈阶段（BK）：试样出现局部截面减小现象。一、塑性

塑性：是指金属材料产生塑性变形而不被破坏的能力。其表征参数为伸长率和断面收缩率。伸长率断面收缩率:试样原始标距长度，mm:试样拉断后，断口处截面积，:试样的原始截面积，:试样拉断后的标距长度，mm二、强度

强度：是金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。用屈服强度和抗拉强度表示

屈服强度：试样发生屈服时所承受的最大载荷，N

:试样原始截面积，

抗拉强度

：试样在拉断前所承受的最大载荷，N：试样原始截面积，

三、刚度

刚度：金属材料受外力作用时，抵抗弹性变形的能力称为刚度。

弹性模量：应力σ和应变ε的比值称为弹性模量，用E表示，即E=σ/ε，E越大，表示在一定应力作用下，能发生弹性变形越小、刚度越大。弹性模量取决于材料内部原子的结合力，同一种材料E相同，但截面小的易发生弹性变形，所以考虑零件刚度时要注意材料的E，还需注意零件形状和尺寸大小。四、硬度硬度—金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕的能力。硬度直接影响到材料的耐磨性和切削加工性。常用的硬度有：

1.布氏硬度HB

见图2-3布氏硬度法用钢球为压头：HBS,常用范围HBS﹤450布氏硬度压痕大，硬度值较稳定，测试数据重复性好，但较费时，不宜成品检验。图2-3布氏硬度测试原理和方法用硬质合金为压头：HBW表示，较少用。

2.洛氏硬度HR

见图2-4洛氏硬度的测量。

HRC应用最广，范围是20～67，还有HRA、HRB见表1-1

图2-4洛氏硬度的测试原理和方法

3.维氏硬度：维氏硬度实验采用锥面夹角为136º的金刚石棱锥体压头，用HV表示，如图2-5其测定从极软到极硬的薄金属材料、表面淬火层、渗碳层等的硬度。

图2-5维氏硬度的原理及方法注：三种硬度试验条件不同，其间没有相互换算关系，但从试验结果可得以下大致换算关系：1HRC≈10HBS≈10HV

动载主要有两种形式：一是载荷以较高的速度施加到零件上形成冲击载荷；二是载荷的大小和方向呈周期性变化，形成交变载荷。一、冲击韧性：金属材料在冲击载荷作用下，抵抗断裂的能力称冲击韧性，用ak表示。（一次摆锤冲击弯曲试验来测定）

ak=（GH1-GH2）×9.8(J/cm2)AG:摆锤重量H1：摆锤初始高度H2：摆锤冲击后高度A：试件截面面积§2-2动载和高温下金属材料的力学性能二、疲劳强度疲劳强度—机械零件在周期性或非周期性动载荷（称为疲劳载荷）的作用下工作发生断裂时的应力，用表示。（如弹簧、齿轮、轴等零件承受交变载荷，当交变载荷远小于屈服强度时，零件就发生断裂）。§2-2