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1、金属材料的主要性能第一页，本课件共有11页一、绪论：一、绪论：材料的分类：材料的分类：按按成成分分分分类类黑色金属（黑色金属（Fe、Mn、Cr)有色金属（有色金属（Al、Cu、Mg金属材料金属材料非金属材料非金属材料复合材料复合材料有机合成高分子材料有机合成高分子材料无机非金属材料（陶瓷无机非金属材料（陶瓷指两种或两种以上不同材料的组合材料，指两种或两种以上不同材料的组合材料，可由多种结合键组成可由多种结合键组成按按用用途途分分类类用于制造各种结构件的材料（机械、工程）用于制造各种结构件的材料（机械、工程）具有某些特殊物理性能或功能的材料具有某些特殊物理性能或功能的材料（电、磁、热、光等）（电
2、、磁、热、光等）结构材料结构材料功能材料功能材料第二页，本课件共有11页材料的性能材料的性能使用性能使用性能工艺性能工艺性能强度强度 硬度硬度 塑性塑性 韧性韧性 刚度刚度 弹性弹性 疲劳强度疲劳强度机械（力学）机械（力学）物理物理 化学化学 机械（力学）机械（力学）铸铸 锻锻 焊焊 切削加工切削加工 热处理热处理1、强度、强度 strength强度是指金属抵抗永久变形（塑性变形）和断裂强度是指金属抵抗永久变形（塑性变形）和断裂 的能力的能力。通过通过拉伸试验测得大小。拉伸试验测得大小。屈服强度屈服强度抗拉强度抗拉强度一、金属材料的力学性能一、金属材料的力学性能第三页，本课件共有11页强度与塑
3、性是由拉伸试验获得强度与塑性是由拉伸试验获得试样按试样按GB639786制取，制取，分长试样分长试样L0=10d0 短试样短试样 L0=5d0应力应力:应变应变:第四页，本课件共有11页应变应变应应力力拉断拉断后后试样试样Fl0l1拉断拉断前前试样试样FS0屈服强度（屈服极限）抗拉强度（强度极限）金属材料在拉断前所金属材料在拉断前所能承受的最大应力能承受的最大应力试样产生屈服现试样产生屈服现象时的应力象时的应力第五页，本课件共有11页2、塑性、塑性 plasticityplasticity塑性塑性在外力作用下金属材料产生塑性变形而不破坏的能力。在外力作用下金属材料产生塑性变形而不破坏的能力。伸
4、长率伸长率()Percentage elongation after fracture断面收缩率断面收缩率、越大，材料的塑性越好。通常当越大，材料的塑性越好。通常当5%时脆性材料时脆性材料。伸长率和收缩率在实际应用中，一般是用伸长率和收缩率在实际应用中，一般是用表示塑性大小。表示塑性大小。伸长率伸长率断面收缩率断面收缩率其中：其中：分别为试样拉断后标距长度、试样分别为试样拉断后标距长度、试样 原始标距长度原始标距长度其中：其中：分别为试样的原始截面积、拉断后分别为试样的原始截面积、拉断后断面处截面积，断面处截面积，(mm2)第六页，本课件共有11页3、硬度硬度 Hardness硬度硬度是指材料
5、抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或 划痕的能力。划痕的能力。硬硬度是衡量材料软硬程度的依据度是衡量材料软硬程度的依据。布氏硬度布氏硬度 Brinell Hardness Brinell Hardness（HB）1、压头为淬火钢球用、压头为淬火钢球用,HBS 表示，通常用于表示，通常用于HB值小于值小于450的材料；一般的材料；一般 用于测量有色金属、退火或正火钢件用于测量有色金属、退火或正火钢件 、灰铸铁材料、灰铸铁材料。2、压头为硬质合金用、压头为硬质合金用 HBW 表示，通常用于硬度较高的材料，表示，通常用于硬度较高的材料，HB值大于值大于45
6、0650但生产中一般不用但生产中一般不用HBW来测量材料的硬度。来测量材料的硬度。3、表示法：数字在前、字母在后。如、表示法：数字在前、字母在后。如 200HBS，150HBS175HBS；数数值差不要超过值差不要超过300300。4、HB不宜测量薄件、成品件。因压痕大。不宜测量薄件、成品件。因压痕大。N/mm2 (Kgf/mm2)。FD工件工件压头：钢球或压头：钢球或硬质合金硬质合金 d HB HB30003000布氏硬度计布氏硬度计11指示灯指示灯 2 2压头压头 3 3工作台工作台 4 4立柱立柱55丝杠丝杠 6 6手轮手轮 7 7载荷砝码载荷砝码 8 8压紧螺钉压紧螺钉 9 9时间定位
7、器时间定位器 1010加载按钮加载按钮第七页，本课件共有11页洛氏硬度洛氏硬度 Rockwell Hardness (HR)原理是用顶角为原理是用顶角为120120的金刚石圆锥或尺寸很小的淬火钢球作为压头，在规定的载荷压力的金刚石圆锥或尺寸很小的淬火钢球作为压头，在规定的载荷压力作用下，压入材料表面，在指示盘上显示出硬度值大小。作用下，压入材料表面，在指示盘上显示出硬度值大小。常用的是用符号常用的是用符号 HRC HRC 表示表示。注：注：1、数字在前、字母在后，如、数字在前、字母在后，如45HRC；35HRC38HRC 2、HRC适用范围数值适用范围数值2070；小于或大于这个范围均；小于或
8、大于这个范围均 为标注错误！如为标注错误！如17HRC；75HRC；HRC=1519等。等。3、在图纸标注时注意数值差应大于、在图纸标注时注意数值差应大于5（5），），否则为标注错误。否则为标注错误。4、适用于测量硬度较高的材料（如淬火钢件）、成、适用于测量硬度较高的材料（如淬火钢件）、成 品件或半成品件。因压痕较小。压头直径品件或半成品件。因压痕较小。压头直径1.587mm。洛氏硬度计适用范围：适用范围：HRA 硬质合金、表面淬火层或渗碳层；硬质合金、表面淬火层或渗碳层；HRB 有色金属和退火、正火钢等有色金属和退火、正火钢等；HRC 调质钢、淬火钢等。调质钢、淬火钢等。第八页，本课件共有1
9、1页4、韧性、韧性 Impact hardness 韧性韧性金属在断裂前吸收变形能量的能力。韧性的判断依据是通过冲击实验来测定，金属在断裂前吸收变形能量的能力。韧性的判断依据是通过冲击实验来测定，通常采用摆锤式冲击试验机测定。通常采用摆锤式冲击试验机测定。摆锤式一次冲击实验摆锤式一次冲击实验GB22994规定：将材料制成带有规定：将材料制成带有V型缺口标准冲击试样。型缺口标准冲击试样。注：冲击值大小受诸多因素的影响，比较复杂，所注：冲击值大小受诸多因素的影响，比较复杂，所以冲击值一般只作为选择材料的参考，不直接用于以冲击值一般只作为选择材料的参考，不直接用于强度计算。强度计算。疲劳强度（疲劳极
10、限）疲劳强度（疲劳极限）在周期性或非周期性动载荷在周期性或非周期性动载荷（疲劳载荷）作用下，零件材料在无数次循环载荷作用（疲劳载荷）作用下，零件材料在无数次循环载荷作用下不致引起断裂的最大应力。下不致引起断裂的最大应力。疲劳应力值往往大大低于材料的强度极限值。疲劳应力值往往大大低于材料的强度极限值。5、疲劳强度、疲劳强度 fatigue strength第九页，本课件共有11页二、金属材料的物理性能：二、金属材料的物理性能：（一）（一）密度密度（二）（二）热学性能热学性能 熔点；熔点；热容；热容；热膨胀；热膨胀；热传导热传导（三）（三）电学性能电学性能 电阻率电阻率；电阻温度系数；电阻温度系数
11、；介电性介电性（四）（四）磁学性能磁学性能 磁导率磁导率；饱和磁化强度饱和磁化强度M Ms s和磁矫顽力和磁矫顽力c c物理性能不仅对工程材料的选用来说，有着重要的意义；而且也会物理性能不仅对工程材料的选用来说，有着重要的意义；而且也会对材料的加工工艺产生一定的影响。对材料的加工工艺产生一定的影响。第十页，本课件共有11页（一）（一）化学腐蚀化学腐蚀（二）（二）电化学腐蚀电化学腐蚀三、金属材料的化学性能三、金属材料的化学性能抵抗各种介质侵蚀的能力。如：耐酸性、抵抗各种介质侵蚀的能力。如：耐酸性、耐碱性、抗氧化性等。耐碱性、抗氧化性等。四、金属材料的工艺性四、金属材料的工艺性铸造、锻造、焊接、切削加工、热处理性。铸造、锻造、焊接、切削加工、热处理性。第十一页，本课件共有11页