課題一 金屬材料性能(基礎(chǔ))

課題一金屬材料的性能§1－1金屬材料的分類§1－2金屬的力學(xué)性能§1－3金屬的工藝性能黑色金屬——以鐵及以鐵碳為主的合金（鋼鐵）。有色金屬——其他金屬及其合金。

§1－1金屬材料的分類§1－1金屬材料的分類§1－2金屬的力學(xué)性能一、強(qiáng)度二、塑性三、硬度四、沖擊韌性*五、疲勞強(qiáng)度

任何機(jī)械零件或工具，在使用過程中，往往要受到各種形式外力的作用，這就要求金屬材料必須具有一種承受機(jī)械載荷而不超過許可變形或不破壞的能力，這種能力就是材料的力學(xué)性能。一、強(qiáng)度

強(qiáng)度——金屬在靜載荷作用下抵抗塑性變形或斷裂的能力。其大小用應(yīng)力表示。

抗拉強(qiáng)度——拉伸實(shí)驗(yàn)測定抗壓強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度抗扭強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度

§1－2金屬的力學(xué)性能1．拉伸試樣

d——試樣直徑

Lo——標(biāo)距長度拉伸試驗(yàn)拉伸（壓縮）試驗(yàn)機(jī)壓縮試驗(yàn)自動繪圖裝置負(fù)荷指示器拉伸夾頭2．力－伸長曲線

oe彈性變形階段

es微量塑性變形階段

ssˊ屈服階段

sˊb強(qiáng)化階段

bz縮頸階段3．強(qiáng)度指標(biāo)

（1）屈服強(qiáng)度——當(dāng)金屬材料出現(xiàn)屈服現(xiàn)象時，在實(shí)驗(yàn)期間發(fā)生塑性變形而力不增加的應(yīng)力點(diǎn)。屈服強(qiáng)度分為上屈服強(qiáng)度ReH和下屈服強(qiáng)度ReL。ReL——試樣的下屈服強(qiáng)度，N/mm2；FeL——試樣屈服時的最小載荷，N；So——試樣原始橫截面面積，mm2。

規(guī)定產(chǎn)生0.2殘余伸長時的應(yīng)力為條件屈服強(qiáng)度Rp0.2，替代ReL，稱為條件（名義）屈服強(qiáng)度。(2)抗拉強(qiáng)度Rm

抗拉強(qiáng)度——材料在斷裂前所能承受的最大的應(yīng)力。

Rm——抗拉強(qiáng)度，MPa；

Fm——試樣在屈服階段后所能抵抗的最大力（無明顯屈服的材料，為試驗(yàn)期間的最大力），N；So——試樣原始橫截面面積，mm2。二、塑性塑性——材料受力后在斷裂前產(chǎn)生塑性變形的能力。1．?dāng)嗪笊扉L率A

試樣拉斷后，標(biāo)距的伸長量與原始標(biāo)距之比的百分率。2．?dāng)嗝媸湛s率Z試樣拉斷后，縮頸處面積變化量與原始橫截面面積比值的百分率。三、硬度

硬度——材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力。硬度是通過在專用的硬度試驗(yàn)機(jī)上實(shí)驗(yàn)測得的。1．布氏硬度布氏硬度試驗(yàn)機(jī)表示方法：

布氏硬度用硬度值、硬度符號、壓頭直徑、實(shí)驗(yàn)力及實(shí)驗(yàn)力保持時間表示。當(dāng)保持時間為10～15s時可不標(biāo)。例：170HBW10/1000/30：直徑10mm的壓頭，在9807N（1000kg）的試驗(yàn)力作用下，保持30s時測得的布氏硬度值為170。應(yīng)用范圍：

主要用于測定鑄鐵、有色金屬及退火、正火、調(diào)質(zhì)處理后的各種軟鋼等硬度較低的材料。2．洛氏硬度

洛氏硬度計(jì)表盤洛氏硬度試驗(yàn)機(jī)表示方法：

符號HR前面的數(shù)字表示硬度值。HR后面的字母表示不同的洛氏硬度標(biāo)尺，最常用有A、C、B三種標(biāo)尺。

例：45HRC表示用C標(biāo)尺測定的洛氏硬度值為45。

常用的三種洛氏硬度標(biāo)尺的試驗(yàn)條件和適用范圍硬度標(biāo)尺壓頭類型總測試力(N)硬度值有效范圍應(yīng)用舉例HRC120°金剛石圓錐體1471.020～67HRC一般淬火鋼HRBφ1.5875mm硬質(zhì)合金球980.725～100HRB軟鋼、退火鋼、銅合金等HRA120°金剛石圓錐體588.460～85HRA硬質(zhì)合金、表面淬火鋼等維氏硬度試驗(yàn)機(jī)表示方法

維氏硬度以HV表示。

適用范圍

常用于金屬鍍層、薄片金屬及化學(xué)熱處理后金屬材料的表面硬度測試。理解：對測量薄型或滲層件優(yōu)先選用維氏。3．維氏硬度

四、沖擊韌性

沖擊韌性——金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。材料的沖擊韌性用夏比擺錘沖擊彎曲試驗(yàn)來測定。沖擊試樣一次擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)*五、疲勞強(qiáng)度

由于所承受的載荷為交變載荷，零件承受的應(yīng)力雖低于材料的屈服強(qiáng)度，但經(jīng)過長時間的工作后，仍會產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生斷裂。金屬這樣的斷裂現(xiàn)象稱為疲勞斷裂。金屬材料抵抗交變載荷作用而不產(chǎn)生破壞的能力稱為疲勞強(qiáng)度。疲勞極限用符號R－1表示。

§1－3金屬的工藝性能金屬材料的一般加工過程

金屬材料的工藝性能——金屬材料對不同加工工藝方法的適應(yīng)能力。它包括鑄造性能、鍛造性能、切削加工性能和焊接性能、熱處理性能等。冶煉→鑄造鑄件鑄錠熱鍛熱軋→焊接機(jī)加工冷軋、冷拔、冷沖板料、棒材、型材、管材機(jī)加工機(jī)加工零件一、鑄造性能二、鍛壓性能三、焊接性能四、切削加工性能五、熱處理性能一、鑄造性能

鑄造成形過程中獲得外形準(zhǔn)確、內(nèi)部健全鑄件的能力，主要取決于金屬的流動性、收縮性和偏析傾向等。

二、鍛壓性能

用鍛壓成形方法得優(yōu)良鍛件的難易程度。常用塑性和變形抗力兩個指標(biāo)來綜合衡量。

三、焊接性能

金屬材料對焊接加工的適應(yīng)性，也就是在一定焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。對碳鋼和低合金鋼而言，焊接性能主要與其化學(xué)成分有關(guān)（其中碳的影響最大）。

四、切削加工性能

切削加工性能——切削金屬材料的難易程度。一般用工件切削時的切削速度、切削抗力的大小、斷屑能力、刀具的