機(jī)械工程材料電子ppt課件

1、第第1章章 金屬資料的性能金屬資料的性能1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能1.2 1.2 金屬資料的物理、化學(xué)性能金屬資料的物理、化學(xué)性能1.3 1.3 金屬資料的工藝性能金屬資料的工藝性能1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能力學(xué)性能是指資料在各種外力作用下抵抗變形或破壞的某些力學(xué)性能是指資料在各種外力作用下抵抗變形或破壞的某些才干才干 , ,是機(jī)械制造領(lǐng)域選用金屬資料的主要根據(jù)是機(jī)械制造領(lǐng)域選用金屬資料的主要根據(jù), , 而且它與而且它與各種加工工藝也有親密的關(guān)系。各種加工工藝也有親密的關(guān)系。 力學(xué)性能范圍較廣，力學(xué)性能范圍較廣， 以實(shí)以實(shí)驗(yàn)溫度區(qū)分，驗(yàn)溫度區(qū)

2、分， 力學(xué)性能可分為高溫力學(xué)性能、力學(xué)性能可分為高溫力學(xué)性能、 常溫力學(xué)性常溫力學(xué)性能和低溫力學(xué)性。能和低溫力學(xué)性。 本書主要引見常溫力學(xué)性能。本書主要引見常溫力學(xué)性能。力學(xué)性能包括強(qiáng)度、力學(xué)性能包括強(qiáng)度、 塑性、塑性、 硬度、硬度、 沖擊韌性及疲勞強(qiáng)度等。沖擊韌性及疲勞強(qiáng)度等。金屬資料在加工及運(yùn)用過程中所受的外力稱為載荷。金屬資料在加工及運(yùn)用過程中所受的外力稱為載荷。 根據(jù)載根據(jù)載荷作用性質(zhì)的不同，荷作用性質(zhì)的不同， 對(duì)金屬資料的力學(xué)性能要求也不同。對(duì)金屬資料的力學(xué)性能要求也不同。 載荷按其作用性質(zhì)的不同可分為以下載荷按其作用性質(zhì)的不同可分為以下3 3種。種。下一頁 前往1.1 1.1 金屬

3、資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能 靜載荷：靜載荷： 是指大小不變或變化過程緩慢的載荷。是指大小不變或變化過程緩慢的載荷。 沖擊載荷：沖擊載荷： 在短時(shí)間內(nèi)以較高速度作用于零件上的載荷。在短時(shí)間內(nèi)以較高速度作用于零件上的載荷。 交變載荷：交變載荷： 是指大小是指大小 方向或大小和方向隨時(shí)間作周期性方向或大小和方向隨時(shí)間作周期性變化的載荷。變化的載荷。機(jī)械零件在運(yùn)用過程或加工過程中，機(jī)械零件在運(yùn)用過程或加工過程中， 會(huì)遭到不同方式外力的會(huì)遭到不同方式外力的作用作用 如柴油機(jī)的連桿在任務(wù)時(shí)不僅遭到拉力和壓力的作用，如柴油機(jī)的連桿在任務(wù)時(shí)不僅遭到拉力和壓力的作用， 還要受沖擊力的作用；還要受沖擊力的作

4、用； 起重機(jī)上的鋼絲繩遭到懸吊物體的重起重機(jī)上的鋼絲繩遭到懸吊物體的重力作用。力作用。 根據(jù)作用方式的不同，根據(jù)作用方式的不同， 載荷可分為拉伸載荷、載荷可分為拉伸載荷、 緊緊縮載荷、縮載荷、 彎曲載荷、彎曲載荷、 剪切載荷和改動(dòng)載荷等，剪切載荷和改動(dòng)載荷等， 如圖如圖1-11-1所所示。示。下一頁上一頁前往圖圖1-1 載荷的作用方式載荷的作用方式前往1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能下一頁上一頁前往1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能下一頁上一頁前往式中：式中：應(yīng)力，應(yīng)力，MPa； F外力，外力，N； S橫街面積，橫街面積，mm2。1.1 1.1 金屬資料的

5、力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能下一頁上一頁前往1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能1.1.拉伸試樣拉伸試樣拉伸試樣的外形普通有圓形和矩形兩類。拉伸試樣的外形普通有圓形和矩形兩類。 在國家規(guī)范在國家規(guī)范GB/T397-1986GB/T397-1986中，中， 對(duì)試對(duì)試樣的外形、樣的外形、 尺寸及加工要求均有明確的尺寸及加工要求均有明確的規(guī)定。規(guī)定。 如圖如圖1212所示為圓形拉伸試樣。所示為圓形拉伸試樣。圖中圖中 是試樣的直徑，是試樣的直徑，l0l0為標(biāo)距長度。為標(biāo)距長度。 根據(jù)標(biāo)距長度與直之間的關(guān)系，根據(jù)標(biāo)距長度與直之間的關(guān)系， 試樣可試樣可分為長試樣分為長試樣 和短試樣和短試樣

6、兩種。兩種。下一頁上一頁前往圖圖12 12 圓形拉伸試樣圓形拉伸試樣前往1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能下一頁上一頁前往圖圖1-3 1-3 低碳鋼的力低碳鋼的力伸長曲線伸長曲線 前往1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能 彈性變形階段。彈性變形階段。 當(dāng)給資料施加載荷后，當(dāng)給資料施加載荷后， 試樣產(chǎn)生試樣產(chǎn)生伸長變形。伸長變形。 試樣的變形完全是彈性的，試樣的變形完全是彈性的， 假設(shè)載荷卸載，假設(shè)載荷卸載， 試試樣可恢復(fù)原狀。樣可恢復(fù)原狀。 在在p p點(diǎn)以下，點(diǎn)以下， 載荷和變形量呈線性關(guān)系。當(dāng)載荷和變形量呈線性關(guān)系。當(dāng)施加力超越比例伸長力施加力超越比例伸長力

7、 后，力和變形不成線性關(guān)系，后，力和變形不成線性關(guān)系， 直直至最大彈性伸長力至最大彈性伸長力 。 為試樣能恢復(fù)到原始外形和尺寸為試樣能恢復(fù)到原始外形和尺寸的最大拉伸力，普通來說的最大拉伸力，普通來說 與與 非常接近。非常接近。下一頁上一頁前往1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能 es es 屈服階段。屈服階段。 當(dāng)載荷超越當(dāng)載荷超越 后再卸載時(shí)，后再卸載時(shí)， 試樣試樣的伸長只能部分地恢復(fù)，的伸長只能部分地恢復(fù)， 而保管了一部分剩余變形。而保管了一部分剩余變形。 當(dāng)載當(dāng)載荷添加到荷添加到 時(shí)時(shí), ,力力- -伸長曲線圖上出現(xiàn)平臺(tái)或鋸齒狀，伸長曲線圖上出現(xiàn)平臺(tái)或鋸齒狀， 這種這種在

8、載荷不添加或略有減小的情況下，在載荷不添加或略有減小的情況下， 試樣還繼續(xù)伸長的景試樣還繼續(xù)伸長的景象叫做屈服。象叫做屈服。 稱為屈服載荷。稱為屈服載荷。 屈服后，屈服后， 資料開場出現(xiàn)資料開場出現(xiàn)明顯的塑性變形，明顯的塑性變形， 資料完全喪失了抵抗變形的才干。資料完全喪失了抵抗變形的才干。 在試在試樣外表開場出現(xiàn)與軸線成約樣外表開場出現(xiàn)與軸線成約 的滑移線。的滑移線。下一頁上一頁前往1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能 sb sb 強(qiáng)化階段。強(qiáng)化階段。 在屈服階段以后在屈服階段以后 ，欲使試樣繼續(xù)伸，欲使試樣繼續(xù)伸長，長， 必需不斷加載。必需不斷加載。 隨著塑性變形的增大，隨

9、著塑性變形的增大， 試樣變形抗力試樣變形抗力也在不成比例地逐漸添加，也在不成比例地逐漸添加， 這種景象稱為形變強(qiáng)化這種景象稱為形變強(qiáng)化 或稱或稱加工硬化，加工硬化， 此階段試樣的變形是均勻發(fā)生的。此階段試樣的變形是均勻發(fā)生的。 為試樣為試樣拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)的最大載荷。拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)的最大載荷。下一頁上一頁前往1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能 bz bz 縮頸階段縮頸階段( ( 部分塑性變形階段部分塑性變形階段) )。 當(dāng)載荷到達(dá)最當(dāng)載荷到達(dá)最大值大值 后，后， 試樣的直徑發(fā)生部分收縮，試樣的直徑發(fā)生部分收縮， 稱為稱為“ 縮頸?？s頸。 隨隨著試樣縮頸處橫截面積的減小，著試樣縮頸處橫截

10、面積的減小， 試樣變形所需的載荷也隨之試樣變形所需的載荷也隨之降低，降低， 而變形繼續(xù)添加，而變形繼續(xù)添加， 這時(shí)伸長主要集中于縮頸部位。這時(shí)伸長主要集中于縮頸部位。 當(dāng)?shù)竭_(dá)當(dāng)?shù)竭_(dá) z z點(diǎn)時(shí)試樣發(fā)生斷裂。點(diǎn)時(shí)試樣發(fā)生斷裂。工程上運(yùn)用的金屬資料，工程上運(yùn)用的金屬資料， 并不是都有明顯的四個(gè)階段，并不是都有明顯的四個(gè)階段， 有有的沒有明顯的屈服景象，的沒有明顯的屈服景象， 如退火的輕金屬、如退火的輕金屬、 退火及調(diào)質(zhì)的退火及調(diào)質(zhì)的合金鋼等合金鋼等 。有些脆性資料，。有些脆性資料， 不僅沒有屈服景象，不僅沒有屈服景象， 而且也不而且也不產(chǎn)生產(chǎn)生“縮頸，縮頸， 如鑄鐵等。如鑄鐵等。 圖圖1-4 1-

11、4 為鑄鐵的力為鑄鐵的力- -伸長曲線。伸長曲線。下一頁上一頁前往圖圖1-4 1-4 鑄鐵的力鑄鐵的力- -伸長曲線伸長曲線 前往1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能3.3.應(yīng)力應(yīng)力- -應(yīng)變應(yīng)變假設(shè)用試樣的原始橫截面積假設(shè)用試樣的原始橫截面積S0S0去除拉力去除拉力F, F, 那么得到試樣所受的應(yīng)力那么得到試樣所受的應(yīng)力 即即用試樣相應(yīng)的變形量用試樣相應(yīng)的變形量 除以試樣的原始除以試樣的原始標(biāo)距長度標(biāo)距長度 即得其相對(duì)變形即得其相對(duì)變形 ( (即應(yīng)變即應(yīng)變), ), 即即下一頁上一頁前往1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能4.4.強(qiáng)度目的及其意義強(qiáng)度目的及其意

12、義在拉伸的各個(gè)階段，在拉伸的各個(gè)階段， 都分別對(duì)應(yīng)有典型都分別對(duì)應(yīng)有典型的應(yīng)力。的應(yīng)力。 常用的強(qiáng)度目的有屈服強(qiáng)度和常用的強(qiáng)度目的有屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度， 應(yīng)重點(diǎn)掌握。應(yīng)重點(diǎn)掌握。屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度ss?？估瓘?qiáng)度抗拉強(qiáng)度bb。 下一頁上一頁前往1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能下一頁上一頁前往1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能下一頁上一頁前往1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能下一頁上一頁前往1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能1.1.布氏硬度布氏硬度測試原理。運(yùn)用直徑為測試原理。運(yùn)用直徑為D D的球體的球體 鋼球鋼球或

13、硬質(zhì)合金球，或硬質(zhì)合金球， 以規(guī)定的實(shí)驗(yàn)力以規(guī)定的實(shí)驗(yàn)力F F壓入壓入試樣外表，試樣外表， 經(jīng)規(guī)定堅(jiān)持時(shí)間后卸除實(shí)驗(yàn)經(jīng)規(guī)定堅(jiān)持時(shí)間后卸除實(shí)驗(yàn)力，力， 然后丈量外表壓痕直徑然后丈量外表壓痕直徑d d， 用壓痕用壓痕外表積外表積S S除載荷除載荷F F所得的商即為布氏硬度，所得的商即為布氏硬度， 如圖如圖1-51-5所示。所示。下一頁上一頁前往圖圖1-5 1-5 布氏硬度實(shí)驗(yàn)原理圖布氏硬度實(shí)驗(yàn)原理圖前往1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能布氏硬度的表示方法。布氏硬度的表示符號(hào)為布氏硬度的表示方法。布氏硬度的表示符號(hào)為HBSHBS和和 HBW HBW 兩種。兩種。 壓頭為淬火鋼球時(shí)用

14、壓頭為淬火鋼球時(shí)用HBSHBS表示，表示， 普通適用于丈量軟灰普通適用于丈量軟灰鑄鐵、鑄鐵、 有色金屬等布氏硬度值在有色金屬等布氏硬度值在450450以下的資料。以下的資料。壓頭為硬質(zhì)合金球時(shí)，壓頭為硬質(zhì)合金球時(shí)， 用用HBWHBW表示，表示， 適用于布氏硬度值在適用于布氏硬度值在650650以下的資料。以下的資料。 符號(hào)符號(hào) HBS HBS或或HBWHBW之前的數(shù)字為硬度值之前的數(shù)字為硬度值 符號(hào)符號(hào)后面按以下順序用數(shù)字表示實(shí)驗(yàn)條件：后面按以下順序用數(shù)字表示實(shí)驗(yàn)條件：球體直徑。球體直徑。實(shí)驗(yàn)力。實(shí)驗(yàn)力。實(shí)驗(yàn)力堅(jiān)持的時(shí)間實(shí)驗(yàn)力堅(jiān)持的時(shí)間1050s1050s，不標(biāo)注。，不標(biāo)注。下一頁上一頁前往1

15、.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能下一頁上一頁前往表表1-1 1-1 根據(jù)資料和布氏硬度范圍選根據(jù)資料和布氏硬度范圍選擇實(shí)驗(yàn)條件擇實(shí)驗(yàn)條件前往1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能特點(diǎn)及運(yùn)用范圍。布氏硬度是運(yùn)用最早、特點(diǎn)及運(yùn)用范圍。布氏硬度是運(yùn)用最早、 運(yùn)用最廣的硬度運(yùn)用最廣的硬度實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)方法， 主要適用于測定灰鑄鐵、主要適用于測定灰鑄鐵、 有色金屬、有色金屬、 各種軟鋼各種軟鋼等硬度不是很高的資料。丈量布氏硬度采用的實(shí)驗(yàn)力大，等硬度不是很高的資料。丈量布氏硬度采用的實(shí)驗(yàn)力大， 球球體直徑也大，體直徑也大， 因此壓痕直徑也大，因此壓痕直徑也大， 因此能較準(zhǔn)確

16、地反映出因此能較準(zhǔn)確地反映出金屬資料的平均性能。金屬資料的平均性能。 另外，另外， 由于布氏硬度與其他力學(xué)性由于布氏硬度與其他力學(xué)性能能 如抗拉強(qiáng)度如抗拉強(qiáng)度 之間存在著一定的近似關(guān)系，之間存在著一定的近似關(guān)系， 因此在工因此在工程上得到了廣泛的運(yùn)用。程上得到了廣泛的運(yùn)用。下一頁上一頁前往1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能2.2.洛氏硬度洛氏硬度洛氏硬度測試原理。洛氏硬度測試原理。 洛氏硬度實(shí)驗(yàn)采洛氏硬度實(shí)驗(yàn)采用金剛石圓錐體或淬火鋼球壓頭，用金剛石圓錐體或淬火鋼球壓頭， 壓入壓入金屬外表后，金屬外表后， 經(jīng)規(guī)定堅(jiān)持時(shí)間后卸除主經(jīng)規(guī)定堅(jiān)持時(shí)間后卸除主實(shí)驗(yàn)力，實(shí)驗(yàn)力， 以丈量的壓

17、痕深度來計(jì)算洛氏以丈量的壓痕深度來計(jì)算洛氏硬度值。丈量的表示圖如圖硬度值。丈量的表示圖如圖1-61-6所示。所示。下一頁上一頁前往圖圖1-6 1-6 洛氏硬度測試過程表示圖洛氏硬度測試過程表示圖前往1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能常用洛氏硬度標(biāo)尺及其適用范圍。常用洛氏硬度標(biāo)尺及其適用范圍。 為了用一臺(tái)硬度計(jì)測定為了用一臺(tái)硬度計(jì)測定從軟到硬不同金屬資料的硬度，從軟到硬不同金屬資料的硬度， 可采用不同的壓頭和總實(shí)驗(yàn)可采用不同的壓頭和總實(shí)驗(yàn)力組成幾種不同的洛氏硬度標(biāo)尺，力組成幾種不同的洛氏硬度標(biāo)尺， 每一種標(biāo)尺用一個(gè)字母每一種標(biāo)尺用一個(gè)字母在洛氏硬度符號(hào)在洛氏硬度符號(hào)HRHR后面

18、加以注明。常用的洛氏硬度標(biāo)尺是后面加以注明。常用的洛氏硬度標(biāo)尺是A A，B B，C3C3種，其中種，其中C C標(biāo)尺運(yùn)用最為廣泛。標(biāo)尺運(yùn)用最為廣泛。3 3種洛氏硬度標(biāo)尺的實(shí)驗(yàn)種洛氏硬度標(biāo)尺的實(shí)驗(yàn)條件和適用范圍見表?xiàng)l件和適用范圍見表1-21-2。如圖如圖1-71-7所示為所示為HR-150HR-150型洛氏硬度計(jì)構(gòu)造圖。型洛氏硬度計(jì)構(gòu)造圖。 硬度計(jì)由載荷硬度計(jì)由載荷機(jī)構(gòu)、機(jī)構(gòu)、 加卸載荷控制機(jī)構(gòu)、加卸載荷控制機(jī)構(gòu)、 丈量指示機(jī)構(gòu)、丈量指示機(jī)構(gòu)、 試樣支承機(jī)構(gòu)試樣支承機(jī)構(gòu)和機(jī)架等部分組成。和機(jī)架等部分組成。下一頁上一頁前往表表1-2 1-2 常用洛氏硬度標(biāo)尺的實(shí)驗(yàn)條常用洛氏硬度標(biāo)尺的實(shí)驗(yàn)條件和適用范

19、圍件和適用范圍前往圖圖1-7 HR-1501-7 HR-150型硬度計(jì)構(gòu)造表示圖型硬度計(jì)構(gòu)造表示圖前往1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能特點(diǎn)。特點(diǎn)。 洛氏硬度實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，洛氏硬度實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單， 非常方便，非常方便， 能能直接從刻度盤上讀出硬度值；直接從刻度盤上讀出硬度值； 壓痕較小，壓痕較小， 幾乎不傷及工件幾乎不傷及工件外表，外表， 故可用來測定廢品及較薄的工件；測試的硬度值范圍故可用來測定廢品及較薄的工件；測試的硬度值范圍大，大， 可測從很軟到很硬的金屬資料?？蓽y從很軟到很硬的金屬資料。 其缺陷是：其缺陷是： 壓痕較小，壓痕較小， 當(dāng)資料的內(nèi)部組織不均勻

20、時(shí)，硬度數(shù)據(jù)動(dòng)搖較大，當(dāng)資料的內(nèi)部組織不均勻時(shí)，硬度數(shù)據(jù)動(dòng)搖較大， 丈量值的丈量值的代表性差，代表性差， 通常需求在不同部位測試數(shù)次，通常需求在不同部位測試數(shù)次， 取其平均值來取其平均值來代表金屬資料的硬度。代表金屬資料的硬度。下一頁上一頁前往1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能1.1.41.1.4沖擊韌性沖擊韌性1.1.沖擊試樣沖擊試樣沖擊實(shí)驗(yàn)是一種動(dòng)態(tài)力學(xué)實(shí)驗(yàn)。沖擊實(shí)驗(yàn)是一種動(dòng)態(tài)力學(xué)實(shí)驗(yàn)。 為了使為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以相互比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以相互比較， 必需采用規(guī)范必需采用規(guī)范試樣。試樣。 沖擊試樣的類型很多，沖擊試樣的類型很多， 可根據(jù)國可根據(jù)國家規(guī)范有關(guān)規(guī)定來選擇。家規(guī)范有關(guān)

21、規(guī)定來選擇。 常用的試樣有常用的試樣有10mm10mm 10mm 10mm55mm55mm的的U U形缺口和形缺口和V V形缺口試形缺口試樣樣, , 其尺寸如圖其尺寸如圖1-81-8和圖和圖1-91-9所示。所示。下一頁上一頁前往圖圖1-8 U1-8 U性缺口沖擊試樣性缺口沖擊試樣前往圖圖1-9 V1-9 V形缺口沖擊試樣形缺口沖擊試樣前往1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能下一頁上一頁前往圖圖1-10 1-10 沖擊實(shí)驗(yàn)表示圖沖擊實(shí)驗(yàn)表示圖前往1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能下一頁上一頁前往圖圖1-11 1-11 小能量多次沖擊任務(wù)圖小能量多次沖擊任務(wù)圖前

22、往1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能1.1.51.1.5疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度1.1.疲勞破壞的特征疲勞破壞的特征雖然交變載荷有各種不同的類型雖然交變載荷有各種不同的類型, , 但疲勞但疲勞破壞仍有以下共同的特點(diǎn)破壞仍有以下共同的特點(diǎn): :疲勞斷裂時(shí)并沒有明顯的宏觀塑性變形疲勞斷裂時(shí)并沒有明顯的宏觀塑性變形, , 斷裂前沒有征兆斷裂前沒有征兆, , 而是忽然破壞。而是忽然破壞。引起疲勞斷裂的應(yīng)力很低，引起疲勞斷裂的應(yīng)力很低， 普通情況普通情況下低于資料的屈服點(diǎn)。下低于資料的屈服點(diǎn)。疲勞破壞的宏觀斷口由兩部分組成，疲勞破壞的宏觀斷口由兩部分組成， 即疲勞裂紋的產(chǎn)生及擴(kuò)展區(qū)和最后斷裂區(qū)

23、。即疲勞裂紋的產(chǎn)生及擴(kuò)展區(qū)和最后斷裂區(qū)。下一頁上一頁前往1.1 1.1 金屬資料的力學(xué)性能金屬資料的力學(xué)性能2.2.疲勞強(qiáng)度和疲勞曲線疲勞強(qiáng)度和疲勞曲線資料的疲勞極限通常都是在旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞資料的疲勞極限通常都是在旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)機(jī)上測定的。實(shí)驗(yàn)機(jī)上測定的。 在交變載荷的作用下，在交變載荷的作用下， 資料接受的交變應(yīng)力值資料接受的交變應(yīng)力值 與斷裂前的應(yīng)力與斷裂前的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù)N N之間的關(guān)系稱為疲勞曲線，之間的關(guān)系稱為疲勞曲線， 如如圖圖1-121-12所示。所示。工程上規(guī)定，工程上規(guī)定， 資料在無限多次交變應(yīng)力資料在無限多次交變應(yīng)力作用下而不破壞的最大應(yīng)力稱為疲勞極限。作用下而不破壞

24、的最大應(yīng)力稱為疲勞極限。 顯然疲勞極限的數(shù)值愈大，顯然疲勞極限的數(shù)值愈大， 資料抵抗疲資料抵抗疲勞破壞的才干愈強(qiáng)。勞破壞的才干愈強(qiáng)。 當(dāng)應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)當(dāng)應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)時(shí)，時(shí)， 如圖如圖1-131-13所示，所示， 疲勞極限用符號(hào)疲勞極限用符號(hào)-1 1 表示。表示。上一頁前往圖圖1-12 1-12 疲勞曲線表示圖疲勞曲線表示圖前往圖圖1-13 1-13 對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力圖對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力圖前往1.2 1.2 金屬資料的物理、化學(xué)性能金屬資料的物理、化學(xué)性能1.2.11.2.1物理性能物理性能密度。密度。 表示某種金屬單位體積的質(zhì)量。表示某種金屬單位體積的質(zhì)量。 密度是金屬資料的特性之一密度是金屬資料的特

25、性之一 ，工程上通，工程上通常用密度來計(jì)算零件毛坯的質(zhì)量。密度直常用密度來計(jì)算零件毛坯的質(zhì)量。密度直接關(guān)系到由它所制成的零件或構(gòu)件的分量接關(guān)系到由它所制成的零件或構(gòu)件的分量或緊湊程度，這點(diǎn)對(duì)于要求減輕機(jī)械自重或緊湊程度，這點(diǎn)對(duì)于要求減輕機(jī)械自重的航空和宇航工業(yè)制件具有特別重要的意的航空和宇航工業(yè)制件具有特別重要的意義。義。下一頁 前往1.2 1.2 金屬資料的物理、化學(xué)性能金屬資料的物理、化學(xué)性能 熔點(diǎn)。熔點(diǎn)。 金屬資料由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)的熔化溫度。金屬資料由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)的熔化溫度。 金屬金屬都有固定的熔點(diǎn)，都有固定的熔點(diǎn)， 合金的熔點(diǎn)取決于成分，合金的熔點(diǎn)取決于成分， 例如鋼是鐵和例如鋼

26、是鐵和碳組成的合金，碳組成的合金， 含碳量不同，含碳量不同， 熔點(diǎn)也不同。熔點(diǎn)也不同。 根據(jù)熔點(diǎn)的不根據(jù)熔點(diǎn)的不同，金屬資料可分為低熔點(diǎn)金屬和高熔點(diǎn)金屬兩大類。同，金屬資料可分為低熔點(diǎn)金屬和高熔點(diǎn)金屬兩大類。 熔點(diǎn)熔點(diǎn)高的金屬稱為難熔金屬高的金屬稱為難熔金屬 如如W W、MOMO、V V等，等， 可用來制造耐可用來制造耐高溫零件，高溫零件， 例如，例如， 噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的熄滅室需用高熔點(diǎn)合金來噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的熄滅室需用高熔點(diǎn)合金來制造。制造。下一頁上一頁前往1.2 1.2 金屬資料的物理、化學(xué)性能金屬資料的物理、化學(xué)性能導(dǎo)熱性。導(dǎo)熱性。 金屬資料傳導(dǎo)熱量的才干。金屬資料傳導(dǎo)熱量的才干。 衡量金屬資料導(dǎo)

27、熱衡量金屬資料導(dǎo)熱性能好壞的主要性能目的是熱導(dǎo)率，性能好壞的主要性能目的是熱導(dǎo)率， 熱導(dǎo)率大的資料，熱導(dǎo)率大的資料， 導(dǎo)導(dǎo)熱性就好。熱性就好。 合金的導(dǎo)熱性比純金屬差，合金的導(dǎo)熱性比純金屬差， 例如，例如， 合金鋼的導(dǎo)合金鋼的導(dǎo)熱性較差，熱性較差， 當(dāng)其進(jìn)展鍛造或熱處置時(shí)，當(dāng)其進(jìn)展鍛造或熱處置時(shí)， 加熱速度應(yīng)慢一些，加熱速度應(yīng)慢一些， 否那么會(huì)構(gòu)成較大的內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋。否那么會(huì)構(gòu)成較大的內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋。下一頁上一頁前往1.2 1.2 金屬資料的物理、化學(xué)性能金屬資料的物理、化學(xué)性能導(dǎo)電性。導(dǎo)電性。 金屬資料傳導(dǎo)電流的才干。金屬資料傳導(dǎo)電流的才干。 電導(dǎo)率是表示資料電導(dǎo)率是表示資料導(dǎo)電才干的

28、性能目的。導(dǎo)電才干的性能目的。 在金屬中，在金屬中， 以銀的導(dǎo)電性為最好，以銀的導(dǎo)電性為最好， 其次是銅和鋁，其次是銅和鋁， 合金的導(dǎo)電性比純金屬差。合金的導(dǎo)電性比純金屬差。 導(dǎo)電性好的金導(dǎo)電性好的金屬適于制造導(dǎo)電資料屬適于制造導(dǎo)電資料 純鋁純鋁 、純銅等；、純銅等； 導(dǎo)電性差的資料導(dǎo)電性差的資料適于制造電熱元件。適于制造電熱元件。下一頁上一頁前往1.2 1.2 金屬資料的物理、化學(xué)性能金屬資料的物理、化學(xué)性能熱膨脹性。熱膨脹性。 金屬資料隨溫度變化體積發(fā)生膨脹或收縮的特金屬資料隨溫度變化體積發(fā)生膨脹或收縮的特性。性。 普通資料都具有熱脹冷縮的特點(diǎn)普通資料都具有熱脹冷縮的特點(diǎn) 。在工程實(shí)踐中，

29、。在工程實(shí)踐中， 許許多場所要思索熱膨脹性。多場所要思索熱膨脹性。 例如，例如， 制造內(nèi)燃機(jī)活塞的資料，制造內(nèi)燃機(jī)活塞的資料， 熱膨脹系數(shù)要小；熱膨脹系數(shù)要?。?鋪設(shè)鐵軌時(shí)，鋪設(shè)鐵軌時(shí)， 兩根鋼軌銜接處應(yīng)留有一兩根鋼軌銜接處應(yīng)留有一定空隙定空隙 ，使鋼軌在長度方向有伸縮的余地；，使鋼軌在長度方向有伸縮的余地； 制定熱加工工制定熱加工工藝時(shí)，藝時(shí)， 應(yīng)思索資料的熱膨脹影響，應(yīng)思索資料的熱膨脹影響， 盡量減小工件的變形和盡量減小工件的變形和開裂等。開裂等。下一頁上一頁前往1.2 1.2 金屬資料的物理、化學(xué)性能金屬資料的物理、化學(xué)性能1.2.21.2.2化學(xué)性能化學(xué)性能耐腐蝕性。耐腐蝕性。 金屬資

30、料在常溫下抵抗氧、金屬資料在常溫下抵抗氧、 水蒸氣等化學(xué)介質(zhì)腐蝕破壞作用的才干。水蒸氣等化學(xué)介質(zhì)腐蝕破壞作用的才干。 腐蝕對(duì)金屬的危害很大，腐蝕對(duì)金屬的危害很大， 每年因腐蝕而每年因腐蝕而損耗掉大量的金屬資料，損耗掉大量的金屬資料， 這種景象在制這種景象在制藥、藥、 化肥、化肥、 制酸、制酸、 制堿等部門更為嚴(yán)制堿等部門更為嚴(yán)重。重。 因此提高金屬資料的耐腐蝕性，因此提高金屬資料的耐腐蝕性， 對(duì)對(duì)于節(jié)約金屬、于節(jié)約金屬、 延伸零件運(yùn)用壽命具有積延伸零件運(yùn)用壽命具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。極的現(xiàn)實(shí)意義。下一頁上一頁前往1.2 1.2 金屬資料的物理、化學(xué)性能金屬資料的物理、化學(xué)性能抗氧化性?？寡趸?。

31、金屬資料在高溫抵抗氧化作用的才干。金屬資料在高溫抵抗氧化作用的才干。 鋼鐵鋼鐵資料在高溫下資料在高溫下570570以上外表易氧化，以上外表易氧化， 主要緣由是生成主要緣由是生成了疏松多孔的了疏松多孔的FeOFeO，氧原子易經(jīng)過，氧原子易經(jīng)過FeOFeO進(jìn)展分散，進(jìn)展分散， 使鋼內(nèi)部不使鋼內(nèi)部不斷氧化，斷氧化， 溫度越高，溫度越高， 氧化速度越快。氧化速度越快。 氧化使得在鑄、氧化使得在鑄、 鍛、鍛、 焊等熱加工時(shí)，焊等熱加工時(shí)， 鋼鐵資料損耗嚴(yán)重，鋼鐵資料損耗嚴(yán)重， 也容易出現(xiàn)加工缺陷。也容易出現(xiàn)加工缺陷。 經(jīng)過合金化在資料外表構(gòu)成維護(hù)膜，經(jīng)過合金化在資料外表構(gòu)成維護(hù)膜， 或在工件周圍呵斥一種或在工件周圍呵斥一種維護(hù)氣氛，維護(hù)氣氛， 均能提高資料的抗氧化性。均能提高資料的抗氧化性。下一頁上一頁前往1.2 1.2 金屬資料的物理、化學(xué)性能金屬資料的物理、化學(xué)性能 化學(xué)穩(wěn)定性?；瘜W(xué)穩(wěn)定性。 金屬資料的耐腐蝕性和抗氧化性的總稱。金屬資料的耐腐蝕