碳鋼力學(xué)性能

1、項(xiàng)目一項(xiàng)目一 常用金屬材料常用金屬材料課題一課題一 碳鋼碳鋼二、碳鋼的性能性性能能1.物理性能 (1) 密度 金屬的密度即是單位體積金屬的質(zhì)量，其單位為3。 根據(jù)密度的大小，金屬材料可分為輕金屬和重金屬。密度小于4.53 的金屬叫做輕金屬， 如鋁，鈦等。 (2)熔點(diǎn)金屬?gòu)墓腆w狀態(tài)向液體狀態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度稱為熔點(diǎn)。熔點(diǎn)一般用攝氏溫度（）表示。各種金屬都有 其固定熔點(diǎn)。如鉛的熔點(diǎn)為323 ，鋼的熔點(diǎn)為。熔點(diǎn)對(duì)于冶煉、鑄造、焊接和配制合 金等都很重要。 熔點(diǎn)低于 的金屬稱為低熔點(diǎn)金屬，熔點(diǎn)在的金屬稱為中熔點(diǎn)金屬，熔點(diǎn) 高于的金屬稱為高熔點(diǎn)金屬。 (3)導(dǎo)熱性金屬材料傳導(dǎo)熱量的能力稱為導(dǎo)熱性。一般用熱導(dǎo)

2、率（導(dǎo)熱系數(shù)）表示金屬材料導(dǎo)熱性能的優(yōu)劣。 熱導(dǎo)率大的金屬材料的導(dǎo)熱性好。在一般情況下，金屬材料的導(dǎo)熱性比非金屬材料好。金屬的導(dǎo)熱性 以銀為最好，銅、鋁次之。導(dǎo)熱性好的金屬散熱也好，可用來(lái)制造散熱器零件，如冰箱、空調(diào)的散熱片。 (4)熱膨脹性 金屬材料在受熱時(shí)體積會(huì)增大，冷卻時(shí)則收縮，這種現(xiàn)象稱為熱膨脹性。各種金屬的熱膨脹性能不同。 在實(shí)際工作中有時(shí)必須考慮熱膨脹的影響。例如，一些精密測(cè)量工具就要選用膨脹系數(shù)較小的金屬材料來(lái)制造；鋪設(shè)鐵軌、架設(shè)橋梁、金屬工件加工過(guò)程中測(cè)量尺寸等都要考慮到熱膨脹的因素。 (5)導(dǎo)電性 金屬材料傳導(dǎo)電流的性能稱為導(dǎo)電性。但各種金屬材料的導(dǎo)電性各不相同，其中以銀為最

3、好，銅、鋁次之，工業(yè)上用銅、鋁做導(dǎo)電的材料。導(dǎo)電性差的高電阻金屬材料，如鐵鉻合金、鎳鉻鋁、康銅和錳銅等用于制造儀表零件或電熱元件，如電爐絲。 (6)磁性 金屬導(dǎo)磁的性能稱為磁性。具有導(dǎo)磁能力的金屬材料都能被磁鐵吸引。鐵、鈷等為鐵磁性材料，錳、鉻、銅、鋅為無(wú)磁性或順磁性材料。但對(duì)某些金屬來(lái)說(shuō)，磁性也不是固定不變的，如鐵在以上就表現(xiàn)為沒(méi)有磁性或順磁性。 鐵磁性材料可用于制作變壓器、電機(jī)的鐵心和測(cè)量?jī)x表零件等；無(wú)（順）磁性材料可用做要求避免磁場(chǎng)干擾的零件。2.化學(xué)性能 金屬材料的化學(xué)性能是指金屬在化學(xué)作用下所表現(xiàn)的性能。1耐腐蝕性金屬材料在常溫下抵抗氧、水蒸氣及其他化學(xué)介質(zhì)腐蝕作用的能力，稱為耐腐蝕

4、 性。常見(jiàn)的鋼鐵生銹，就是腐蝕現(xiàn)象。 2抗氧化性金屬材料抵抗氧化作用的能力，稱為抗氧化性。金屬材料在加熱時(shí)，氧化作用加速，如鋼材在鍛造、熱處理、焊接等加熱作業(yè)時(shí)，會(huì) 發(fā)生氧化和脫碳，造成材料的損耗和各種缺陷。因此，在加熱坯件或材料時(shí)，常在其 周圍形成一種還原氣體或保護(hù)氣體，以避免金屬材料的氧化。3化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性是金屬材料的耐腐蝕性和抗氧化性的總稱。金屬材料在高溫下的化學(xué) 穩(wěn)定性叫做熱穩(wěn)定性。用于制造在高溫下工作的零件的金屬材料，要有良好的熱穩(wěn)定性。 3.力學(xué)性能力學(xué)性能是指材料在力作用下所表現(xiàn)出來(lái)的性能，主要有強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性和疲勞強(qiáng)度等。(1)強(qiáng)度強(qiáng)度是指金屬抵抗永久變形（塑性變

5、形）和斷裂的能力。常用的強(qiáng)度判據(jù)是屈服強(qiáng)度s和抗拉強(qiáng)度b。 （2）塑性指金屬材料產(chǎn)生永久變形而不被破壞的能力。塑性判據(jù)是斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率。測(cè)定強(qiáng)度和塑性的方法是拉伸試驗(yàn)。拉伸試驗(yàn)拉伸曲線：拉伸力（F）和伸長(zhǎng)量（l-lo）的關(guān)系曲線。整個(gè)拉伸變形過(guò)程可分為四個(gè)階段整個(gè)拉伸變形過(guò)程可分為四個(gè)階段u。彈性階段（oe+es）：力消失了，工件還能恢復(fù)。 彈性極限e ：是指材料 由彈性過(guò)渡到彈-塑性變 形的最大應(yīng)力。u屈服階段（sc）：應(yīng)力幾乎不增加，變形急劇增加。u強(qiáng)化階段（cb）：材料又恢復(fù)了對(duì)變形的抵抗能力。u局部變形階段（bk）：產(chǎn)生縮頸現(xiàn)象，直到k點(diǎn)試件被拉斷1.屈服強(qiáng)度s s ：是指材料

6、產(chǎn)生明顯塑性變形時(shí)的應(yīng)力。2.抗拉強(qiáng)度b b ：是指材料拉伸時(shí)所能承受的最大應(yīng)力。強(qiáng)度指標(biāo)：強(qiáng)度指標(biāo)：2）屈服點(diǎn)定義：是指試樣在試驗(yàn)過(guò)程中力不增加還能繼續(xù)伸長(zhǎng)時(shí)的應(yīng)力。式中 Fs 試樣產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的拉伸力，單位N。Ao試樣原始橫截面積，單位mm2條件屈服強(qiáng)度ossAFMPaor0.2rAF2 . 0MPa3）抗拉強(qiáng)度定義：是指試樣拉斷前所能承受的最大拉應(yīng)力。式中 Fb 試樣拉斷前所能承受的最大拉伸力，單位N。Ao試樣原始橫截面積，單位mm2obbAFMPa塑性指標(biāo)塑性指標(biāo)1、斷后伸長(zhǎng)率：試樣拉斷后的伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距的百分比。100%lllook 2、斷后收縮率：試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的最大

7、縮減量與原始橫截面積的百分比。100%AAAkko3、 硬度硬度是材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力。它衡量材料軟硬的判據(jù)。 目前最常用的硬度試驗(yàn)法是布氏硬度試驗(yàn)法、洛氏硬度試驗(yàn)法和維氏硬度試驗(yàn)法。1）布氏硬度壓AFHBWHBS)(kgf/mm2式中A壓壓痕球形表面積，mm2 壓頭直徑，mm2 壓痕平均直徑，mm。）（22dDDDFHBWHBS2)(kgf/mm2 (試驗(yàn)力F單位用kgf)1）布氏硬度布氏硬度的表示方法： 140HBS101000030 500HBW57500一般在零件圖或工藝文件上標(biāo)柱材料要求的布氏硬度值時(shí)，不規(guī)定試驗(yàn)條件，只標(biāo)出要求的硬度范圍和硬度符號(hào)，例如

8、200230HBS。HBS用于測(cè)試硬度值小于450的材料；HBW用于測(cè)量硬度值在450650范圍的材料。布氏硬度主要用來(lái)測(cè)定鑄鐵、有色金屬、以及退火、正布氏硬度主要用來(lái)測(cè)定鑄鐵、有色金屬、以及退火、正火和調(diào)質(zhì)處理的鋼材的硬度，如半成品和原材料?；鸷驼{(diào)質(zhì)處理的鋼材的硬度，如半成品和原材料。2）洛氏硬度002. 0hCHR式中，C為常數(shù)，壓頭是金剛石圓錐時(shí)，C100；壓頭為淬火鋼球時(shí),C130。2）洛氏硬度2）洛氏硬度洛氏硬度無(wú)單位，需標(biāo)明硬度標(biāo)尺符號(hào)，在符號(hào)前面寫出硬度值，如60HRC、80HRA、90HRB。洛氏硬度各標(biāo)尺之間沒(méi)有對(duì)應(yīng)關(guān)系，不能直接比較硬度值的高低。洛氏硬度試驗(yàn)操作簡(jiǎn)單、迅速、

9、壓痕小，主要用于測(cè)試洛氏硬度試驗(yàn)操作簡(jiǎn)單、迅速、壓痕小，主要用于測(cè)試熱處理后硬度較高的成品零件及較薄的工件，對(duì)于組織和硬熱處理后硬度較高的成品零件及較薄的工件，對(duì)于組織和硬度不均勻的材料，硬度值波動(dòng)較大，準(zhǔn)確性不如布氏硬度值。度不均勻的材料，硬度值波動(dòng)較大，準(zhǔn)確性不如布氏硬度值。3）維氏硬度2189. 0102. 0dFAFHVoKgf/mm2式中 F試驗(yàn)力，N Ao壓痕面積，mm2 d壓痕對(duì)角線的算術(shù)平均值，mm。3）維氏硬度維氏硬度值一般不標(biāo)單位，在符號(hào)HV前寫出硬度值。維氏硬度試驗(yàn)因試驗(yàn)力?。ǔＳ?9.03N），壓痕淺，輪廓清晰，數(shù)值準(zhǔn)確，試驗(yàn)力選擇范圍大（49.03980.7N），所以可測(cè)量從很軟到很硬材料的硬度，維氏硬度值之間能直接進(jìn)行比較。維氏硬度常用來(lái)測(cè)試薄片材料、金屬鍍層及零件表面硬維氏硬度常用來(lái)測(cè)試薄片材料、金屬鍍層及零件表面硬化層的硬度，但試驗(yàn)麻煩，不宜用于成批生產(chǎn)的常規(guī)檢驗(yàn)。化層的硬度，但試驗(yàn)麻煩，不宜用于成批生產(chǎn)的常規(guī)檢驗(yàn)。特別說(shuō)明：各種硬度試驗(yàn)法測(cè)得的硬度值不能進(jìn)行直接比較，必須通過(guò)