ch1金属材料的机械性能.ppt

1、,第二篇 轮机工程材料,第一章 金属材料的性能 第二章 金属的晶体结构与结晶 第三章 合金的构造与铁碳合金状态图 第四章 金属的塑性变形与再结晶 第五章 钢的热处理 第六章 工业用钢 第七章 船用铸铁 第八章 有色金属及其合金 第九章 船用非金属材料 第十章 轮机主要零件的材料及热处理,工程材料分类,金属材料,非金属材料,黑色金属：铁和以铁为基的合金,有色金属：黑色金属以外的所有金属及其合金,陶瓷材料,高分子材料,复合材料,陶瓷,塑料,橡胶,合成纤维,玻璃,玻璃陶瓷,金属材料：纯金属、合金,金属材料的性能,使用性能：机械性能、物理性能、 化学性能,工艺性能,第一章 金属材料的性能,一、室温下的

2、机械性能指标,第一节 金属的机械性能,机械性能（力学性能）：金属材料在载荷作用下抵抗 破坏的性能。,2、强度,强度：抵抗产生塑性变形或断裂的能力。,1、刚度,刚度：金属材料在外力作用下抵抗 弹性变形的能力。,指标：E,取决于材料金属本性，晶格类型和原子间距，而与显微组织关系不大。,除与E有关外，还与构件截面积大小有关,（常用参数）,指标：屈服强度s,抗拉强度 b,有明显屈服：s,无明显屈服：0.2,越小可靠性越大，但潜力发挥小,4、硬度,指标：延伸率 ,断面收缩率,3、塑性,塑性：指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形而 不破坏的能力。,注意： 5和10不可比， 更合理些,硬度：金属表面抵抗局部

3、塑性变形的能力。,压入法:,布氏硬度（HB） 洛氏硬度（HRA、HRB、HRC） 维氏硬度（HV） 显微硬度（HM）,布氏硬度(HB),以一定的压力F把一定直径的淬火钢球或硬质合金球压入金属表面， 经规定时间后卸除试验力，测压痕直径。,HBS450：淬火钢球 HBW450：硬质合金球,优点：精度高；可近似换算抗拉强度 缺点：不能测高硬度金属；不宜测成品或薄件,（多测普通碳钢、铸铁及有色金属等）,洛氏硬度（HR）,先施加F0，再施加主试验力F1，把压头垂直压入表面，保持规定时间后，卸除F1，测压痕深度来计算硬度值。,优点：操作简单迅速，直接从刻盘上读数；压痕小， 可测成品薄件 缺点：材质不均时有

4、误差；不宜测硬脆薄层,HRA极硬（金刚石圆锥体硬质合金） HRB较软（淬火钢球退火钢、有色金属） HRC较硬（金刚石圆锥体淬火钢、白口铸铁）,维氏硬度（HV）,用夹角为136的正四棱锥体金刚石施压，测压痕对角线的长度，以此测量单位压痕面积上的压力大小。（实际查表）,优点：较布氏、洛氏精确；测试范围广（极软到极硬）； 压入深度浅；适用于薄件 缺点：操作较麻烦,显微硬度（HM）,利用显微硬度计可测定材料内部的组织或相组成物的硬度。,5、冲击韧性,冲击韧性：金属在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。,指标：k,冷脆：某温度范围内，k显著降低,脆性转变温度,和含P量有关，形成Fe3P（脆性大）,脆性转变温度

5、越低，材料的低温冲击韧性越好,另：多冲抗力（小能量多次重复冲击）,二、高温下的机械性能指标,1、热强度,蠕变强度：金属材料长期在高温和应力作用下抵抗 塑性变形的能力。,6、疲劳强度,疲劳断裂：受交变应力作用，工作应力b的情况下发生的 断裂 疲劳强度：金属材料经无限次交变应力循环后，不致引起疲 劳断裂的最大应力。,黑色金属：107；其他：108,蠕变材料长时间在高温和一定应力作用下，s也 会发生缓慢的塑性变形,2、热硬性（红硬性/高温硬度）,金属材料在高温下仍具有较高硬度的性能。,持久强度：金属材料长期在高温应力作用下抵抗断裂的能力,例：汽轮机叶片,例：汽轮机叶片,第二节 金属材料的工艺性能和物

6、理、 化学性能,一、工艺性能,1、铸造性,2、可锻性,流动性：液态金属充满铸模的能力 收缩性：铸件凝固时，体积收缩的程度 偏析：金属在冷却凝固过程中，因结晶先后差异 而造成金属内部化学成分组织的不均匀性。,取决于金属材料的塑性和变形抗力（强度）,3、焊接性（可焊性）,4、切削加工性（可切削性，机械加工性）,5、热处理工艺性能,和含碳量有关（含碳量越少，可焊性越好）,HB160230,指钢的淬硬性、淬透性、晶粒长大倾向及回火脆性等,从切削后的表面粗糙度，刀具寿命等方面衡量,影响因素：材料的种类、成分、硬度、组织、塑性等,二、物理、化学性能,1、物理性能 密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性等,2、化