第一章金屬材料的強度與塑性

1、第二節(jié)第二節(jié) 材料的性能材料的性能樂都職業(yè)技術(shù)學(xué)校樂都職業(yè)技術(shù)學(xué)校祝增美祝增美一. 材料的性能 材料的性能包括材料的性能包括使用性能使用性能和和工藝性能。工藝性能。 u使 用 性 能 ：使 用 性 能 ： 是 指 零 部 件 在 正 常 使 用 條 件 下 材 料 所 表是 指 零 部 件 在 正 常 使 用 條 件 下 材 料 所 表 現(xiàn)出來的性能?，F(xiàn)出來的性能。 主要包括主要包括力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能。u工藝性能：是指材料在被制成各種零部件的過程中是指材料在被制成各種零部件的過程中 ， 適應(yīng)加工的適應(yīng)加工的性能。性能。 對于金屬材料來講，工藝性能主要包括了

2、對于金屬材料來講，工藝性能主要包括了鑄造性能、鍛造性能、鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能和熱處理工藝性能焊接性能、切削加工性能和熱處理工藝性能。一. 材料的力學(xué)性能u材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能：是指材料在是指材料在外加載荷外加載荷作用作用 下所表現(xiàn)下所表現(xiàn)出來的性能。出來的性能。 包括包括強度強度、塑性塑性、硬度硬度、韌度韌度、疲勞強度疲勞強度及及斷裂韌度斷裂韌度等；等；u力學(xué)性能指標(biāo)力學(xué)性能指標(biāo)：用來表征材料力學(xué)性能的各種臨界值或規(guī)用來表征材料力學(xué)性能的各種臨界值或規(guī)定值定值. .可通過可通過試驗測定試驗測定. .二二. .材料的理化性能材料的理化性能 指材料的固有屬性，指材料的

3、固有屬性，如如密度、熔點、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性、密度、熔點、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性、磁性和色澤磁性和色澤等。等。 1 1材料的物理性能材料的物理性能1 1材料的物理性能材料的物理性能 1 1材料的物理性能材料的物理性能 化學(xué)性能化學(xué)性能: :是指材料抵抗周圍介質(zhì)侵蝕的是指材料抵抗周圍介質(zhì)侵蝕的能力。能力。 對于金屬材料來說，指對于金屬材料來說，指耐蝕性耐蝕性和和抗氧化抗氧化性性。 對于非金屬材料，還存在著對于非金屬材料，還存在著化學(xué)穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、抗老化能力和耐熱性抗老化能力和耐熱性等問題。等問題。三三. .材料的化學(xué)性能材料的化學(xué)性能材料的化學(xué)性能材料在常溫下抵抗周圍介質(zhì)（如大氣、

4、燃?xì)?、水、酸、堿、鹽等）材料在常溫下抵抗周圍介質(zhì)（如大氣、燃?xì)?、水、酸、堿、鹽等）腐蝕的能力。腐蝕的能力。 化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕。腐蝕防護(hù)途徑腐蝕防護(hù)途徑： 1 1、采用耐蝕性好的不銹鋼、鋁合金等，、采用耐蝕性好的不銹鋼、鋁合金等， 2 2、采用適當(dāng)?shù)耐苛线M(jìn)行涂覆；、采用適當(dāng)?shù)耐苛线M(jìn)行涂覆； 3 3、結(jié)構(gòu)設(shè)計（防行成閉合回路），、結(jié)構(gòu)設(shè)計（防行成閉合回路）， 4 4、陰極保護(hù)。、陰極保護(hù)。1)耐蝕性耐蝕性2.2.材料的化學(xué)性能材料的化學(xué)性能2) 2) 抗氧化性抗氧化性 指材料在高溫下抵抗氧化的能力，又稱為指材料在高溫下抵抗氧化的能力，又稱為熱熱穩(wěn)定性穩(wěn)定性。 在鋼中加入在鋼

5、中加入CrCr、SiSi等元素，可大大提高鋼等元素，可大大提高鋼的抗氧化性。的抗氧化性。2.2.材料的化學(xué)性能材料的化學(xué)性能鑄造性能：鑄造性能：流動性、收縮性、偏析流動性、收縮性、偏析熱處理性能：熱處理性能：淬透性淬透性鍛造性能：鍛造性能：塑性、變形抗力塑性、變形抗力焊接性能：焊接性能：焊接性、碳當(dāng)量焊接性、碳當(dāng)量切削性能：切削性能：表面粗糙度、刀具壽命表面粗糙度、刀具壽命四四. . 材料的工藝性能材料的工藝性能 是指材料在被制成各種零部件的過程中適應(yīng)加工是指材料在被制成各種零部件的過程中適應(yīng)加工的性能。包括的性能。包括: :強度金屬材料在載荷作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力稱為強度常用強度指標(biāo)

6、是屈服強度、抗拉強度塑性金屬材料產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的最大能力常用塑性值的指標(biāo)是伸長率和斷面收縮率。強度強度、塑性塑性根據(jù)根據(jù)外加載荷外加載荷的性質(zhì)，載荷分為：的性質(zhì)，載荷分為： 1 1、靜載荷、靜載荷 2 2、沖擊載荷、沖擊載荷 3 3、交變載荷。、交變載荷。 金屬材料金屬材料 （受載）（受載）- -變形變形, ,分：分： 彈性變形彈性變形：載荷卸除后恢復(fù)原狀：載荷卸除后恢復(fù)原狀 塑性變形塑性變形：載荷卸除后不能恢復(fù)：載荷卸除后不能恢復(fù), ,也叫永也叫永久變形。久變形。1 1. . 載荷靜載荷靜載荷是指大小、方向不變或變動很慢的載荷。是指大小、方向不變或變動很慢的載荷。拉伸試驗拉伸試驗機機

7、3)3)拉伸過程拉伸過程拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象退火低碳鋼高碳鋼鑄鐵中碳調(diào)質(zhì)鋼不同材料的拉伸曲線不同材料的拉伸曲線脆性材料脆性材料塑性材料塑性材料 塑性材料塑性材料：斷裂前有明顯的塑性變形，稱為塑性斷裂,塑性斷裂的斷口呈“杯錐”狀。如低碳鋼。 脆性材料：脆性材料：在斷裂前未發(fā)生明顯的塑性變形，為脆性斷裂，斷口是平整的。如鑄鐵、玻璃等。 不同類型的材料，其-曲線有很大差異。反映出其所具有不同的抗拉性能特點。( (一一) )材料的拉壓試驗材料的拉壓試驗 (1) (1) 屈服點屈服點是指拉伸試樣在拉伸試是指拉伸試樣在拉伸試驗過程中力不增加（保持恒定）仍驗過程中力不增加（保持恒定）仍然能繼

8、續(xù)伸長（變形）時的應(yīng)力。然能繼續(xù)伸長（變形）時的應(yīng)力。2.2. 強度指標(biāo)強度指標(biāo)試樣屈服時的載荷試樣屈服時的載荷( N )( N )試樣原始橫截面積試樣原始橫截面積( mm( mm2 2) )SF0S 0SsFSs=s屈服點，屈服點，MPaMPa 2 2，材料的材料的強度強度指標(biāo)指標(biāo) （1 1）屈服點屈服點ss ：表示材料產(chǎn)生屈服時對應(yīng)的應(yīng)力。：表示材料產(chǎn)生屈服時對應(yīng)的應(yīng)力。屈服點也稱為屈服強度。屈服點也稱為屈服強度。 s= Fs/Ao s= Fs/Ao （MPaMPa） 式中，式中，F(xiàn)sFs為試樣發(fā)生屈服變形時的載荷（為試樣發(fā)生屈服變形時的載荷（N N），），A A0 0為試樣原始橫截面積（

9、為試樣原始橫截面積（mmmm2 2）。）。 （2 2）抗拉強度抗拉強度b b 指試樣在拉伸過程中所能承受的最指試樣在拉伸過程中所能承受的最大應(yīng)力值。大應(yīng)力值。 b b=F=Fb b/A/Ao o （MPaMPa） 式中，式中，F(xiàn) Fb b是試樣斷裂前所承受的最大載荷是試樣斷裂前所承受的最大載荷(N),A(N),Ao o是是試樣的原始橫截面積試樣的原始橫截面積( (2 2) )。 塑性塑性1 1）定義）定義： 是指金屬材料在斷裂前發(fā)生不可逆永久變是指金屬材料在斷裂前發(fā)生不可逆永久變 形的能力。形的能力。 2 2） 測量方法測量方法拉伸試驗拉伸試驗塑性變形：是物體在力作用下產(chǎn)生的形狀和尺寸的改變，塑性變形：是物體在力作用下產(chǎn)生的形狀和尺寸的改變， 外力去除后塑性變形不能恢復(fù)到原來的形狀和外力去除后塑性變形不能恢復(fù)到原來的形狀和 尺寸。尺寸。l1-l0l0100%=l1試樣拉斷后的標(biāo)距試樣拉斷后的標(biāo)距,mm;l0試樣的原始標(biāo)距試樣的原始標(biāo)距,mm。斷后伸長率斷后伸長率：試樣拉斷后，標(biāo)距的伸長與原始標(biāo)距的百分比。試樣拉斷后，標(biāo)距的伸長與原始標(biāo)距的百分比。長試樣：長試樣：10短試樣：短試樣：5S0-S1S0=100%S0試樣原始橫截面積試樣原始橫截面積,mm2；S1頸縮處的橫截面積頸縮處的橫截面積,mm2 。斷面收縮率：斷面收縮率：試樣拉斷后，頸縮處