ch1金属材料的机械性能.ppt

第一章 金属材料的性能 轮机机械基础 第二篇 轮机工程材料 第一章 金属材料的性能 第二章 金属的晶体结构与结晶 第三章 合金的构造与铁碳合金状态图 第四章 金属的塑性变形与再结晶 第五章 钢的热处理 第六章 工业用钢 第七章 船用铸铁 第八章 有色金属及其合金 第九章 船用非金属材料 第十章 轮机主要零件的材料及热处理 第一章 金属材料的性能 轮机机械基础 工程材料分类 金属材料 非金属材料 黑色金属：铁和以铁为基的合金 有色金属：黑色金属以外的所有金属及其合金 陶瓷材料 高分子材料 复合材料 陶瓷 塑料 橡胶 合成纤维 玻璃 玻璃陶瓷 第一章 金属材料的性能 轮机机械基础 金属材料：纯金属、合金 金属材料的性能 使用性能：机械性能、物理性能、 化学性能 工艺性能 第一章 金属材料的性能 第一章 金属材料的性能 轮机机械基础 一、室温下的机械性能指标 第一节 金属的机械性能 机械性能（力学性能）：金属材料在载荷作用下抵抗 破坏的性能。 第一章 金属材料的性能 轮机机械基础 2、强度 强度：抵抗产生塑性变形或断裂的能力。 1、刚度 刚刚度：金属材料在外力作用下抵抗 弹弹性变变形的能力。 指标：E 取决于材料金属本性，晶 格类型和原子间距，而与 显微组织关系不大。 除与E有关外，还与构件截面积 大小有关 第一章 金属材料的性能 轮机机械基础 （常用参数） 指标：屈服强度s 抗拉强度 b 有明显屈服：s 无明显屈服：0.2 越小可靠性越大，但潜力发挥小 第一章 金属材料的性能 轮机机械基础 4、硬度 指标：延伸率 断面收缩率 3、塑性 塑性：指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形而 不破坏的能力。 注意： 5和10不可比， 更合理些 硬度：金属表面抵抗局部塑性变形的能力。 压入法: 布氏硬度（HB） 洛氏硬度（HRA、HRB、HRC） 维氏硬度（HV） 显微硬度（HM） 第一章 金属材料的性能 轮机机械基础 布氏硬度(HB) l 以一定的压力F把一定直径的淬火钢球 或硬质合金球压入金属表面， 经规定时 间后卸除试验力，测压痕直径。 l HBS450：淬火钢球 HBW450：硬质合金球 l 优点：精度高；可近似换算抗拉强度 缺点：不能测高硬度金属；不宜测成品或薄件 （多测普通碳钢、铸铁及有色金属等） 第一章 金属材料的性能 轮机机械基础 洛氏硬度（HR） l 先施加F0，再施加主试验力F1，把压头垂直压入 表面，保持规定时间后，卸除F1，测压痕深度来计 算硬度值。 l 优点：操作简单迅速，直接从刻盘上读数；压痕小， 可测成品薄件 缺点：材质不均时有误差；不宜测硬脆薄层 l HRA极硬（金刚石圆锥体硬质合金） HRB较软（淬火钢球退火钢、有色金属） HRC较硬（金刚石圆锥体淬火钢、白口铸铁） 第一章 金属材料的性能 轮机机械基础 维氏硬度（HV） l 用夹角为136的正四棱锥体金刚 石施压，测压痕对角线的长度，以此测 量单位压痕面积上的压力大小。（实际 查表） l 优点：较布氏、洛氏精确；测试范围广（极软到极硬）； 压入深度浅；适用于薄件 缺点：操作较麻烦 显微硬度（HM） 利用显微硬度计可测定材料内部的组织或相组成物的硬度。 第一章 金属材料的性能 轮机机械基础 5、冲击韧性 冲击韧性：金属在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。 指标：k 冷脆：某温度范围内，k显著降低 脆性转变温度 和含P量有关，形成Fe3P（脆性大） 脆性转变温度越低，材料的低温冲击韧性越好 另：多冲抗力（小能量多次重复冲击） 第一章 金属材料的性能 轮机机械基础 二、高温下的机械性能指标 1、热强度 蠕变强度：金属材料长期在高温和应力作用下抵抗 塑性变形的能力。 6、疲劳强度 疲劳断裂：受交变应力作用，工作应力b的情况下发生的 断裂 疲劳强度：金属材料经无限次交变应力循环后，不致引起疲 劳断裂的最大应力。 黑色金属：107；其他：108 l 蠕变材料长时间在高温和一定应力作用下，s也 会发生缓慢的塑性变形 第一章 金属材料的性能 轮机机械基础 2、热硬性（红硬性/高温硬度） 金属材料在高温下仍具有较高硬度的性能。 持久强度：金属材料长期在高温应力作用下抵抗断裂的能力 在一定温度T（）下，工作一定的时间t（h）后， 产生断裂的应力。 l 例：汽轮机叶片 在一定温度T（）下，一定的时间t（h）内，产生 一定的塑性变形量（%）时所能 承受的最大应力。 l 例：汽轮机叶片 第一章 金属材料的性能 轮机机械基础 第二节 金属材料的工艺性能和物理、 化学性能 一、工艺性能 1、铸造性 2、可锻性 流动性：液态金属充满铸模的能力 收缩性：铸件凝固时，体积收缩的程度 偏析：金属在冷却凝固过程中，因结晶先后差异 而造成金属内部化学成分组织的不均匀性。 取决于金属材料的塑性和变形抗力（强度） 第一章 金属材料的性能 轮机机械基础 3、焊接性（可焊性） 4、切削加工性（可切削性，机械加工性） 5、热处理工艺性能 和含碳量有关（含碳量越少，可焊性越好） HB160230 指钢的淬硬性、淬透性、晶粒长大倾向及回火脆性等 从切削后的表面粗糙度，刀具寿命等方面衡量 影响因素：材料的种类、成分、硬度、组织、塑性等 第一章 金属材料的性能 轮机机械基础 二、物理、化学性能 1、物理性能 密