金属材料与热处理-项目一

金属材料材料的性能分类1、使用性能（1）物理性能：溶点、密度、导热性、导电性、磁性、热膨胀性等。（2）化学性能：耐蚀性、抗氧化性等（3）力学性能：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性等2、工艺性能包括铸造、锻压、焊接、热处理、机械加工等性能。

第一节金属材料的力学性能一.定义:

力学性能是指材料在力的作用下抵抗变形和开裂的性能。二.指标:

弹性、塑性、韧性、强度、硬度、疲劳强度和断裂韧度等。三.拉伸试验拉伸试样拉伸试验机拉伸试样的颈缩现象四.拉伸图bse1.弹性:金属材料受外力作用时产生变形,当外力去掉后能恢复到原来形状及尺寸的性能。2.弹性变形:

随载荷撤除而消失的变形。3.弹性极限:

弹性极限载荷(N)

Fe

σe

=(Mpa)S0

试样原始横截面积(mm2)4.强度(strength):

材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。种类:

抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度、抗扭强度等。

(2)屈服强度(yieldstrength):屈服点S

Fsσs

=(Mpa)

S0试样屈服时的载荷(N)试样原始横截面积(mm2)

(3)条件屈服强度(塑性变形量为0.2%)(4)抗拉强度(tensilestrength):

试样在断裂前所能承受的最大应力。

Fb

试样断裂前的最大载荷(N)σb=(Mpa)

S0试样原始横截面积(mm2)

F0.2σ0.2=(Mpa)

S0试样原始横截面(mm2)试样产生0.2%残余塑性变

形时的载荷(N)四.塑性(plasticity):是指材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。(1)断面收缩率:是指试样拉断处横截面积Sk的收缩量与原始横截面积S0之比。

S0-Skψ=×100%S0

(2)伸长率(延伸率)specificelongation:

是指试样拉断后的标距伸长量Lk与原始标距L0之比。

Lk–L0δ=×100%L0

δ<2~5%属脆性材科δ≈5~10%属韧性材料δ>10%属塑性材料五.硬度(hardness):是指材料抵抗其他硬物体压入其表面的能力。

布氏硬度HB

洛氏硬度HR

维氏硬度HV

肖氏硬度HS锉刀法常用测量硬度的方法(1)布氏硬度HB(Brinell-hardness)布氏硬度计

(1)布氏硬度HB(Brinell-hardness)适用范围:

＜450HBS;

＜650HBW;用于退火、正火、调制处理的工件，或有色金属工件(1)布氏硬度HB(Brinell-hardness)

符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值，符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。如:120HBS10/1000/30表示直径为10mm的钢球在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。(2)洛氏硬度HR(Rockwll-hardness)h1-h0洛氏硬度测试示意图洛氏硬度计10HRC≈HBS(3)维氏硬度HV

(diamondpenetratorhardness)适用范围:

测量薄板类;

HV≈HBS;工件(4)肖氏硬度HS(drophardness)254mm2.5gh(5)锉刀法:

一组硬度差为5HRC的锉刀。例如:10HRC、15HRC、20HRC等。六.冲击韧性:

材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。冲击试验机冲击试样和冲击试验示意图试样冲断时所消耗的冲击功Ak为:

Ak=mgH–mgh(J)

冲击韧性值ak就是试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击功。

AK

ak

=(J/cm²)S0TITANIC建造中的Titanic号TITANIC的沉没与船体材料的质量直接有关Titanic号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果Titanic近代船用钢板七.疲劳强度:

表示材料经无数次交变载荷作

用而不致引起断裂的最大应力值。钢材的循环次数一般取

N=107有色金属的循环次数一般取

N=108钢材的疲劳强度与抗拉强度之间的关系:

σ-1

=(0.45～0.55)σb1943年美国T-2油轮发生断裂八、断裂韧度◆一些构件在工作应力远低于材料的屈服强度，而且具有足够