1-ch1金屬材料的性能

1、王孝義王孝義 二二九年九月九年九月 機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院 副教授、博士副教授、博士 緒論緒論 為什么要學(xué)習(xí)工程材料及成形技術(shù)為什么要學(xué)習(xí)工程材料及成形技術(shù)? 工程材料（鋼鐵）生產(chǎn)過程及機(jī)器制工程材料（鋼鐵）生產(chǎn)過程及機(jī)器制 造過程造過程 本課程的基本內(nèi)容和任務(wù)本課程的基本內(nèi)容和任務(wù) 本課程的性質(zhì)和要求本課程的性質(zhì)和要求 為什么要學(xué)習(xí)工程材料及成形技術(shù)為什么要學(xué)習(xí)工程材料及成形技術(shù)? ? 材料是現(xiàn)代文明三大支柱（材料、能源和信息）之一材料是現(xiàn)代文明三大支柱（材料、能源和信息）之一, 是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)特別是機(jī)械工業(yè)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)特別是機(jī)械工業(yè)的重要物質(zhì)基礎(chǔ);是生產(chǎn)活是生產(chǎn)活 動的基

2、本投入。材料的利用標(biāo)志著人類生活的進(jìn)展，歷史上動的基本投入。材料的利用標(biāo)志著人類生活的進(jìn)展，歷史上 有有“石器時代石器時代 ”、“青銅器時代青銅器時代”和和“鐵器時代鐵器時代”。 當(dāng)前，材料總數(shù)有當(dāng)前，材料總數(shù)有50萬余種萬余種之多，而且新材料每年以之多，而且新材料每年以 5%左右的速度遞增。左右的速度遞增。 材料的質(zhì)量、品種和數(shù)量已成為衡量一個國家科技、經(jīng)材料的質(zhì)量、品種和數(shù)量已成為衡量一個國家科技、經(jīng) 濟(jì)水平和國防力量的重要標(biāo)志之一。濟(jì)水平和國防力量的重要標(biāo)志之一。 以汽車工業(yè)為例：一輛轎車，需用以汽車工業(yè)為例：一輛轎車，需用800多種材料多種材料，下面動畫，下面動畫 是轎是轎車車身部分所

3、采用的材料。車車身部分所采用的材料。 動畫動畫 轎車車身部分的材料轎車車身部分的材料 2 人類早在人類早在6000年以前就掌握了金屬冶煉。公元前年以前就掌握了金屬冶煉。公元前4000年，年， 古埃及人便掌握了煉銅技術(shù)。我國青銅冶煉始于公元前古埃及人便掌握了煉銅技術(shù)。我國青銅冶煉始于公元前2000年年 （夏代早期）。古埃及在（夏代早期）。古埃及在5000年以前，就用含鎳年以前，就用含鎳7.5%的隕石鐵的隕石鐵 做成鐵球。我國春秋戰(zhàn)國時期，已經(jīng)大量使用鐵器。做成鐵球。我國春秋戰(zhàn)國時期，已經(jīng)大量使用鐵器。 鑄鐵的發(fā)展經(jīng)歷了鑄鐵的發(fā)展經(jīng)歷了5000年的漫長歲月，只是到了蒸汽機(jī)的年的漫長歲月，只是到了蒸

4、汽機(jī)的 發(fā)明以后，由于在鐵軌、鑄鐵管制造中的大量應(yīng)用，才走上工發(fā)明以后，由于在鐵軌、鑄鐵管制造中的大量應(yīng)用，才走上工 業(yè)生產(chǎn)的道路。業(yè)生產(chǎn)的道路。15世紀(jì)到世紀(jì)到18世紀(jì)，從高爐煉鋼到電弧爐煉鋼，世紀(jì)，從高爐煉鋼到電弧爐煉鋼， 奠定了近代鋼鐵工業(yè)的基礎(chǔ)。奠定了近代鋼鐵工業(yè)的基礎(chǔ)。 金屬材料的發(fā)展金屬材料的發(fā)展 4 19世紀(jì)后半葉，歐洲社會生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，推動世紀(jì)后半葉，歐洲社會生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，推動 了鋼鐵工業(yè)的大步發(fā)展，擴(kuò)大了鋼鐵生產(chǎn)規(guī)模，提高了產(chǎn)品質(zhì)了鋼鐵工業(yè)的大步發(fā)展，擴(kuò)大了鋼鐵生產(chǎn)規(guī)模，提高了產(chǎn)品質(zhì) 量。量。 從從1949年到年到2008年，全世界的鋼產(chǎn)量由年，全世界的鋼

5、產(chǎn)量由1.58億噸增加到億噸增加到 1 3 . 2 9 7 億 噸 。 而 我 國億 噸 。 而 我 國 ( 不 包 括 臺 灣 省不 包 括 臺 灣 省 2 0 2 1 萬 噸萬 噸 )2008年鋼產(chǎn)量達(dá)到年鋼產(chǎn)量達(dá)到5.02億噸，居全球鋼產(chǎn)量首位。億噸，居全球鋼產(chǎn)量首位。 在鋼鐵材料發(fā)展的同時，有色金屬也得到發(fā)展。人類自在鋼鐵材料發(fā)展的同時，有色金屬也得到發(fā)展。人類自 1866年發(fā)明電解鋁生產(chǎn)工藝以來，鋁已成為用量僅次于鋼鐵的年發(fā)明電解鋁生產(chǎn)工藝以來，鋁已成為用量僅次于鋼鐵的 金屬。金屬。1910年純鈦的制取，滿足了航空工業(yè)發(fā)展的需求年純鈦的制取，滿足了航空工業(yè)發(fā)展的需求。 鋼鐵材料的發(fā)展

6、鋼鐵材料的發(fā)展 5 2008年，亞洲地區(qū)生產(chǎn)年，亞洲地區(qū)生產(chǎn)7.7億噸，億噸， 占世界鋼總量占世界鋼總量57.9 ；中國鋼；中國鋼 產(chǎn)量占世界總量產(chǎn)量占世界總量37.75 ，占亞，占亞 洲總量洲總量65.19。 馬鋼馬鋼股份股份(600808)是國內(nèi)九家千是國內(nèi)九家千 萬噸級鋼鐵生產(chǎn)廠商之一萬噸級鋼鐵生產(chǎn)廠商之一,2008年年 粗粗鋼產(chǎn)量鋼產(chǎn)量1503萬噸萬噸,名列國內(nèi)第名列國內(nèi)第7、 全球第全球第19名名。 非金屬材料及復(fù)合材料的發(fā)展非金屬材料及復(fù)合材料的發(fā)展 非金屬材料如陶瓷、橡膠等的發(fā)展歷史也十分悠久。進(jìn)非金屬材料如陶瓷、橡膠等的發(fā)展歷史也十分悠久。進(jìn) 入到入到20世紀(jì)后，更是取得了重大

7、的進(jìn)展。人工合成高分子材世紀(jì)后，更是取得了重大的進(jìn)展。人工合成高分子材 料從料從20世紀(jì)世紀(jì)20年代至今年代至今,發(fā)展最快、產(chǎn)量之大、應(yīng)用之廣可發(fā)展最快、產(chǎn)量之大、應(yīng)用之廣可 與鋼鐵材料相比。與鋼鐵材料相比。20世紀(jì)世紀(jì)60年代到年代到70年代，有機(jī)合成材料生年代，有機(jī)合成材料生 產(chǎn)量每年以產(chǎn)量每年以14%的速度增長，而金屬材料年生產(chǎn)增長率僅的速度增長，而金屬材料年生產(chǎn)增長率僅 4%。1986年世界高分子材料年產(chǎn)量為年世界高分子材料年產(chǎn)量為9840萬噸，其中萬噸，其中5850 萬噸為塑料，合成橡膠為萬噸為塑料，合成橡膠為540萬噸，合成纖維萬噸，合成纖維1140萬噸。萬噸。20 世紀(jì)世紀(jì)90年

8、代，塑料產(chǎn)量已逾億噸。年代，塑料產(chǎn)量已逾億噸。2002年我國塑料產(chǎn)量達(dá)到年我國塑料產(chǎn)量達(dá)到 2200萬噸，出口量達(dá)到萬噸，出口量達(dá)到1228萬噸。萬噸。 6 陶瓷材料近幾十年的發(fā)展也十分引人注目。陶瓷材料近幾十年的發(fā)展也十分引人注目。 陶瓷材料在冶金、建筑、化工和尖端技術(shù)領(lǐng)域已成為耐高陶瓷材料在冶金、建筑、化工和尖端技術(shù)領(lǐng)域已成為耐高 溫、耐腐蝕的結(jié)構(gòu)材料和多種功能材料的主要用材。溫、耐腐蝕的結(jié)構(gòu)材料和多種功能材料的主要用材。 隨著航空、航天、電子、通信、機(jī)械、化工、能源等工業(yè)隨著航空、航天、電子、通信、機(jī)械、化工、能源等工業(yè) 的發(fā)展，對材料的性能提出了越來越高的要求。傳統(tǒng)的單一材的發(fā)展，對材

9、料的性能提出了越來越高的要求。傳統(tǒng)的單一材 料已不能滿足使用要求，復(fù)合材料的研究和應(yīng)用引起了人們的料已不能滿足使用要求，復(fù)合材料的研究和應(yīng)用引起了人們的 重視。玻璃纖維樹脂復(fù)合材料、碳纖維樹脂復(fù)合材料等已在航重視。玻璃纖維樹脂復(fù)合材料、碳纖維樹脂復(fù)合材料等已在航 空航天工業(yè)和交通運(yùn)輸、石油化工等工業(yè)中廣泛應(yīng)用?？蘸教旃I(yè)和交通運(yùn)輸、石油化工等工業(yè)中廣泛應(yīng)用。 7 隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，新材料的研究、制備隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，新材料的研究、制備 和加工應(yīng)用層出不窮。每一種重要的新材料的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，都和加工應(yīng)用層出不窮。每一種重要的新材料的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，都 把人類改造自然的能力提

10、高到一個新的水平。把人類改造自然的能力提高到一個新的水平。 新材料的發(fā)展趨勢新材料的發(fā)展趨勢 動畫2 材料比強(qiáng)度的進(jìn)展 工程材料目前正朝工程材料目前正朝高高比強(qiáng)比強(qiáng) 度度（單位密度的強(qiáng)度）、（單位密度的強(qiáng)度）、高高比模比模 量（單位密度的模量）、耐高溫、量（單位密度的模量）、耐高溫、 耐腐蝕的方向發(fā)展。動畫耐腐蝕的方向發(fā)展。動畫2為材為材 料比強(qiáng)度（強(qiáng)度與密度之比）隨料比強(qiáng)度（強(qiáng)度與密度之比）隨 時間的進(jìn)展，由圖可知當(dāng)代先進(jìn)時間的進(jìn)展，由圖可知當(dāng)代先進(jìn) 材料強(qiáng)度比早期材料增長材料強(qiáng)度比早期材料增長50倍。倍。 8 新材料主要在以下幾方面獲得發(fā)展：新材料主要在以下幾方面獲得發(fā)展： 9 (1) (

11、1)先進(jìn)復(fù)合材料。由基體材料（高分子材料、金屬或陶先進(jìn)復(fù)合材料。由基體材料（高分子材料、金屬或陶 瓷）和增強(qiáng)材料（纖維、晶須、顆粒）復(fù)合而成的具有優(yōu)異瓷）和增強(qiáng)材料（纖維、晶須、顆粒）復(fù)合而成的具有優(yōu)異 性能的新型材料。性能的新型材料。 (2)(2)光電子信息材料。包括量子材料、生物光電子材料、光電子信息材料。包括量子材料、生物光電子材料、 非線性光電子材料等。非線性光電子材料等。 (3)(3)新型金屬材料。如鎳基高溫合金、非晶態(tài)合金、微晶新型金屬材料。如鎳基高溫合金、非晶態(tài)合金、微晶 合金、合金、Al-Li合金金屬間化合物等。合金金屬間化合物等。 (4)(4)納米材料。又稱超微細(xì)材料，指至少

12、在一維方向上受納米材料。又稱超微細(xì)材料，指至少在一維方向上受 納米尺度（納米尺度（0.1100nm）調(diào)制的各種固體超細(xì)材料。）調(diào)制的各種固體超細(xì)材料。 工業(yè)生產(chǎn)中所使用的材料屬于工業(yè)生產(chǎn)中所使用的材料屬于工程材工程材 料料，主要包括：，主要包括： 金屬材料金屬材料是現(xiàn)代機(jī)械制造的最主要材是現(xiàn)代機(jī)械制造的最主要材 料，被稱為現(xiàn)代工業(yè)的骨架。料，被稱為現(xiàn)代工業(yè)的骨架。 金屬材料金屬材料 無機(jī)非金屬材料無機(jī)非金屬材料 有機(jī)高分子材料有機(jī)高分子材料 復(fù)合材料復(fù)合材料 從工程技能培養(yǎng)角度來看：從工程技能培養(yǎng)角度來看： 在今后的設(shè)計(jì)和制造活動中，保證未來的工程在今后的設(shè)計(jì)和制造活動中，保證未來的工程 師們

13、能夠合理地選擇工程材料及其加工方法。師們能夠合理地選擇工程材料及其加工方法。 為什么要學(xué)習(xí)工程材料及成形技術(shù)為什么要學(xué)習(xí)工程材料及成形技術(shù)? ? 從課程學(xué)習(xí)階段連續(xù)性角度來看：從課程學(xué)習(xí)階段連續(xù)性角度來看： 是材料力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)是材料力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì) 等教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。等教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。 工程材料（鋼鐵）生產(chǎn)過程及機(jī)工程材料（鋼鐵）生產(chǎn)過程及機(jī) 器制造過程器制造過程 鋼鐵鋼鐵是怎樣煉成的是怎樣煉成的 熱加 工 采礦 礦石 煉鐵煉鋼軋鋼 鑄造 生鐵 煉鋼 生鐵 鋼錠 鋼坯 鋼材 鑄造鍛造沖壓焊接 鑄鋼件鑄鐵件 鍛件 沖壓件 機(jī)械零件 熱處

14、理熱處理 機(jī)械加工機(jī)械加工 裝配機(jī)器 焊接件 機(jī) 器 是 怎 樣 造 成 的 ? 機(jī)械加工工藝方法機(jī)械加工工藝方法 常用：常用： 熱加工熱加工鑄、鍛（軋）、焊、熱處理、粉末冶金鑄、鍛（軋）、焊、熱處理、粉末冶金 冷加工冷加工切削加工（車、銑、刨、鏜、磨、鉆、插等）切削加工（車、銑、刨、鏜、磨、鉆、插等） 鑄造鑄造 鍛造鍛造 焊接焊接 軋制軋制 粉末冶金粉末冶金 金屬材料金屬材料毛坯毛坯熱處理熱處理切削加工切削加工零件零件 本課程的基本內(nèi)容和任務(wù)本課程的基本內(nèi)容和任務(wù) 基基 本本 內(nèi)內(nèi) 容容 工程材料工程材料 成形技術(shù)成形技術(shù) 工程材料基礎(chǔ)理論工程材料基礎(chǔ)理論 工業(yè)常用工程材料工業(yè)常用工程材料

15、鑄造鑄造 壓加壓加 焊接焊接 熱處理熱處理 熱加工熱加工 鑄造鑄造 鍛鍛 造造 板板 料料 沖沖 壓壓 焊接焊接 本課程的主要任務(wù)本課程的主要任務(wù)： 1、建立工程材料和材料成形工藝的完整概、建立工程材料和材料成形工藝的完整概 念，培養(yǎng)良好的念，培養(yǎng)良好的工程意識工程意識； 2、掌握必要的材料科學(xué)及相關(guān)的成形技術(shù)、掌握必要的材料科學(xué)及相關(guān)的成形技術(shù) 的的基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)理論； 3、掌握選擇零件材料及成形工藝的、掌握選擇零件材料及成形工藝的基本原基本原 則和方法步驟則和方法步驟； 4、掌握零件的、掌握零件的結(jié)構(gòu)工藝性結(jié)構(gòu)工藝性； 5、了解相關(guān)的新材料、新技術(shù)、新工藝。、了解相關(guān)的新材料、新技術(shù)、新工藝

16、。 本課程的性質(zhì)和要求本課程的性質(zhì)和要求 本課程性質(zhì)：本課程性質(zhì)： 內(nèi)容廣內(nèi)容廣、實(shí)踐性強(qiáng)實(shí)踐性強(qiáng)、技術(shù)基礎(chǔ)課技術(shù)基礎(chǔ)課。 因此，在學(xué)習(xí)中要多聯(lián)系自己在金屬因此，在學(xué)習(xí)中要多聯(lián)系自己在金屬 材料及成形方面的感性知識，結(jié)合金工材料及成形方面的感性知識，結(jié)合金工 實(shí)習(xí)時的所見、所聞、所做，注重理論實(shí)習(xí)時的所見、所聞、所做，注重理論 聯(lián)系實(shí)際，這樣才能學(xué)好書中的有關(guān)理聯(lián)系實(shí)際，這樣才能學(xué)好書中的有關(guān)理 論知識。論知識。 本課程的性質(zhì)和要求本課程的性質(zhì)和要求 考核方式：閉卷閉卷 參考書目： 1 1、鄧文英、鄧文英. .金屬工藝學(xué)金屬工藝學(xué)（第三版）上冊（第三版）上冊. .北京：高等教育出版社北京：高等

17、教育出版社 2 2、崔忠圻、崔忠圻. .金屬學(xué)與熱處理金屬學(xué)與熱處理. .北京：高等教育出版社北京：高等教育出版社 3 3、詹武、詹武. .工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ). .北京：機(jī)械工業(yè)出版社北京：機(jī)械工業(yè)出版社 4 4、任福東、任福東. .工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ). .北京：機(jī)械工業(yè)出版社北京：機(jī)械工業(yè)出版社 第一章第一章 工程材料主要性能工程材料主要性能 金屬材料具有許多的可貴的性能，一般分為兩大類：金屬材料具有許多的可貴的性能，一般分為兩大類： 使用性能使用性能 工藝性能工藝性能 1.使用性能使用性能 反映金屬材料在使用過程中所表現(xiàn)出的特性。反映金屬

18、材料在使用過程中所表現(xiàn)出的特性。 包括：包括： 力學(xué)性能力學(xué)性能 （強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、疲勞強(qiáng)度等）（強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、疲勞強(qiáng)度等） 物理性能物理性能 （密度、熔點(diǎn)、熱膨脹性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、（密度、熔點(diǎn)、熱膨脹性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、 磁性等）磁性等） 化學(xué)性能化學(xué)性能 （抗大氣、海水及其它介質(zhì)腐蝕、抗高溫氧（抗大氣、海水及其它介質(zhì)腐蝕、抗高溫氧 化等化等 2. 工藝性能工藝性能 反映金屬材料在加工制造過程中所表現(xiàn)出來的特性。反映金屬材料在加工制造過程中所表現(xiàn)出來的特性。 包括：鑄造性、壓力加工性、焊接性、熱處理性、切包括：鑄造性、壓力加工性、焊接性、熱處理性、切 削加工性等。削加工性

19、等。 在選擇和應(yīng)用金屬材料時，一般無特殊要求時，首在選擇和應(yīng)用金屬材料時，一般無特殊要求時，首 先考慮金屬材料的使用性能，而在使用性能中，又主要先考慮金屬材料的使用性能，而在使用性能中，又主要 以力學(xué)性能（機(jī)械性能）為主。作為本章討論的重點(diǎn)。以力學(xué)性能（機(jī)械性能）為主。作為本章討論的重點(diǎn)。 金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能 力學(xué)性能是指金屬材料在受外力學(xué)性能是指金屬材料在受外力力（靜、沖擊、（靜、沖擊、 交變）作用時所反映出來的性能。交變）作用時所反映出來的性能。 力學(xué)性能指標(biāo)，是選擇、使用金屬材料的重力學(xué)性能指標(biāo)，是選擇、使用金屬材料的重 要要依據(jù)依據(jù)。 金屬材料的力學(xué)性能主要有：強(qiáng)度、

20、塑性、金屬材料的力學(xué)性能主要有：強(qiáng)度、塑性、 硬度、沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度等。硬度、沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度等。 一、強(qiáng)度和塑性（靜）一、強(qiáng)度和塑性（靜） 塑性：塑性：金屬在斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力金屬在斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力 強(qiáng)度：強(qiáng)度：金屬抵抗永久變形和斷裂的能力金屬抵抗永久變形和斷裂的能力 強(qiáng)度指標(biāo)有：強(qiáng)度指標(biāo)有：屈服強(qiáng)度（屈服強(qiáng)度（S S） 、抗拉強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度（b b ） ） 塑性指標(biāo)有：塑性指標(biāo)有：伸長率伸長率 、斷面收縮率、斷面收縮率 強(qiáng)度和塑性通過拉伸試驗(yàn)方法測得 19 動畫4 低碳鋼的應(yīng)力應(yīng)變圖 拉伸試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變圖拉伸試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變圖 拉伸曲線圖（FL曲線圖） 式中：式中：

21、Fs Fs 試樣產(chǎn)生明顯塑性變形時所受的最小載荷試樣產(chǎn)生明顯塑性變形時所受的最小載荷 F Fb b 指試樣被拉斷前所承受的最大外力指試樣被拉斷前所承受的最大外力 A A0 0 試樣的原始截面積（試樣的原始截面積（mmmm2 2） 0 A Fs s 0A Fb b（1 1）屈服強(qiáng)度）屈服強(qiáng)度：（2 2）抗拉強(qiáng)度）抗拉強(qiáng)度： 單位：單位：MPaMPa 金屬材料的塑性通常用伸長率和斷面收縮率來表示金屬材料的塑性通常用伸長率和斷面收縮率來表示 （1 1）伸長率）伸長率 = （L1-L0）/L0 100% 式中：式中： L0試樣原標(biāo)距的長度（試樣原標(biāo)距的長度（mm） L1試樣拉斷后的標(biāo)距長度（試樣拉斷后

22、的標(biāo)距長度（mm） （2 2）斷面收縮率）斷面收縮率 = = （A0-A1）/A0 100% 式中：式中： A0試樣的原始截面積（試樣的原始截面積（mm2） A1試樣斷面處的最小截面積（試樣斷面處的最小截面積（mm2） 良好的塑性是金屬材料進(jìn)行塑性加工的必要條件。良好的塑性是金屬材料進(jìn)行塑性加工的必要條件。 二、硬度二、硬度 金屬材料抵抗其它更硬的物體壓入其內(nèi)的金屬材料抵抗其它更硬的物體壓入其內(nèi)的 能力，叫硬度。能力，叫硬度。 金屬材料的硬度可用專門儀器來測試，常用金屬材料的硬度可用專門儀器來測試，常用 的有布氏硬度機(jī)、洛氏硬度機(jī)等。的有布氏硬度機(jī)、洛氏硬度機(jī)等。 常用硬度指標(biāo)：布氏硬度（常用

23、硬度指標(biāo)：布氏硬度（HBHB）、洛氏硬度（）、洛氏硬度（HRHR） （1 1）布氏硬度）布氏硬度 布氏硬度的特點(diǎn)：（布氏硬度的特點(diǎn)：（HBSHBS HBW HBW） 布氏硬度因壓痕面積較大，布氏硬度因壓痕面積較大，HBHB值的代表性較全值的代表性較全 面，而且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性也好，但由于淬火鋼球面，而且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重復(fù)性也好，但由于淬火鋼球 本身的變形問題，不能試驗(yàn)太硬的材料，一般在本身的變形問題，不能試驗(yàn)太硬的材料，一般在 HB450HB450以上的就不能使用。以上的就不能使用。 由于壓痕較大，成品檢驗(yàn)也有困難。由于壓痕較大，成品檢驗(yàn)也有困難。 布氏硬度一般適用于硬度較低的材料。如：鑄布氏硬度

24、一般適用于硬度較低的材料。如：鑄 鐵、有色金屬、低合金結(jié)構(gòu)鋼等材料。鐵、有色金屬、低合金結(jié)構(gòu)鋼等材料。 注意：一般用于注意：一般用于HBS450HBS 220HBS 220時：時：HBS/HRC10HBS/HRC101 1 低碳鋼：低碳鋼： b b 0.36 HBS 0.36 HBS 高碳鋼：高碳鋼： b b 0.34 HBS 0.34 HBS 調(diào)質(zhì)鋼（中碳鋼）：調(diào)質(zhì)鋼（中碳鋼）： b b 0.325 HBS 0.325 HBS （3 3）維氏硬度（）維氏硬度（HVHV） 特點(diǎn)：加載負(fù)荷小特點(diǎn)：加載負(fù)荷小 原理：將方錐形金剛石壓入材料表面原理：將方錐形金剛石壓入材料表面,保持保持 規(guī)定時間后，

25、用測量壓痕對角線長度，再規(guī)定時間后，用測量壓痕對角線長度，再 按公式來計(jì)算硬度的大小。按公式來計(jì)算硬度的大小。 適用范圍：維氏硬度有小負(fù)荷維氏硬度，適用范圍：維氏硬度有小負(fù)荷維氏硬度， 試驗(yàn)負(fù)荷試驗(yàn)負(fù)荷1.96149.03N，它適用于，它適用于較薄工較薄工 件件、工具表面或、工具表面或鍍層鍍層的硬度測定；的硬度測定； 三、韌性三、韌性 （動載荷）（動載荷） 常用韌性指標(biāo)：沖擊韌度（常用韌性指標(biāo)：沖擊韌度（a ak k） 沖擊韌度沖擊韌度: :金屬材料抵抗金屬材料抵抗沖擊載荷沖擊載荷作用而不破壞作用而不破壞 的能力。的能力。 金屬材料的沖擊韌度常用一次擺錘沖擊金屬材料的沖擊韌度常用一次擺錘沖擊 試驗(yàn)來測定金屬材料的沖擊韌度。試驗(yàn)來測定金屬材料的沖擊韌度。 將帶有缺口的標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣，將帶有缺口的標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣， 安放在沖擊試驗(yàn)機(jī)的支座上安放在沖擊試驗(yàn)機(jī)的支座上,把重把重 量為量為G的擺錘從一定高度的擺錘從一定高度H 落下，落下， 將試樣沖斷，之后擺錘仍繼續(xù)擺動將試樣沖斷，之后擺錘仍繼續(xù)擺動 升至高度升至高度h，設(shè)，設(shè) ：