1.4 金属材料的性能.ppt

1 4金属材料的性能 1 4金属材料的性能PerformanceofMetalMaterial 金属材料的力学性能金属材料的其他性能 1 4 1金属材料的力学性能 1 定义 力学性能是指材料在力的作用下抵抗变形和开裂的性能 2 指标 弹性 塑性 韧性 强度 硬度和疲劳强度等 3 拉伸试验 拉伸试样 拉伸试验机 拉伸试样的颈缩现象 4 拉伸图 弹性 elasticity 金属材料受外力作用时产生变形 当外力去掉后能恢复到原来形状及尺寸的性能 弹性变形 elasticdeformation 随载荷撤除而消失的变形 强度 strength 材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力 种类 抗拉强度 抗压强度 抗弯强度 抗剪强度 抗扭强度等 屈服强度 yieldstrength 屈服点S 条件屈服强度 塑性变形量为0 2 抗拉强度 tensilestrength 试样在断裂前所能承受的最大应力 塑性 plasticity 是指材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力 断面收缩率 percentagereductioninarea 是指试样拉断处横截面积Sk的收缩量与原始横截面积S0之比 伸长率 延伸率 specificelongation 是指试样拉断后的标距伸长量Lk与原始标距L0之比 10 属塑性材料 硬度 hardness 是指材料抵抗其他硬物体压入其表面的能力 布氏硬度HB洛氏硬度HR维氏硬度HV肖氏硬度HS锉刀法 常用测量硬度的方法 布氏硬度HB Brinell hardness 布氏硬度HB Brinell hardness 适用范围 450HBS 650HBW 布氏硬度HB Brinell hardness 符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值 符号后面的数字按顺序分别表示球体直径 载荷及载荷保持时间 如 120HBS10 1000 30表示直径为10mm的钢球在1000kgf 9 807kN 载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120 洛氏硬度HR Rockwllhardness 10HRC HBS 维氏硬度HV diamondpenetratorhardness 适用范围 测量薄板类 HV HBS 肖氏硬度HS drophardness h 锉刀法 一组硬度差为5HRC的锉刀 例如 10HRC 15HRC 20HRC等 冲击韧性 notchtoughness 材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力 冲击试验机 冲击试样和冲击试验示意图 试样冲断时所消耗的冲击功Ak为 Ak mgH mgh J 冲击韧性值ak就是试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击功 疲劳强度 fatiguestrength 表示材料经无数次交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力值 钢材的循环次数一般取N 107 有色金属的循环次数一般取N 108 钢材的疲劳强度与抗拉强度之间的关系 1 0 45 0 55 b 1943年美国T 2油轮发生断裂 比强度 specificstrength 材料的强度值与密度值之比 1 4 2金属材料的其他性能 物理性能 声 光 电 磁 热等 化学性能 耐蚀 抗高温氧化性等 工艺性能 铸造性能 锻造性能 焊接性能 切削加工性能 热处理性能 工艺性能对金属材料零件的制造工艺过程与方法有着重要的影响 直接关系到零件加工后的质量 是选材和制定零件加工工艺路线的重要依据 铸造性能 金属材料铸造成型获得优良铸件的能力 合金铸造时的工艺性能 即 流动性 熔融金属的流动能力 流动性好的金属容易充满铸型 从而获得外形完整 尺寸精确 轮廓清晰的铸件 且有利于气体和夹杂物在凝固中向液面上浮和排除 有利于补缩 有效减少冷隔 浇不足 气孔 夹渣和缩孔等缺陷 影响因素 化学成分 浇铸温度和铸型填充条件等 收缩性 凝固和冷却中 体积和尺寸减少的现象 铸件收缩不仅影响尺寸 还可能产生缩孔 疏松 内应力 变形和开裂等缺陷 铸造性能 S P O N H降低钢的抗裂性 适量的Si Mn提高抗裂性 对钢进行微合金化和变质处理 可大大提高铸钢件的抗裂强度 V Ti Nb Zr 铈 Ce Ca B等 特别是Re元素 碳 铬 镍等提高强度 但降低导热系数 增大钢的冷裂倾向 偏析 金属凝固后 铸件化学成分和组织的不均匀现象 如果铸件各部分的力学性能有很大差异 则降低铸件的质量和性能 锻造性能 金属材料用锻压加工方法成形的适应性能 锻造性能主要取决于金属材料的塑性和变形抗力 塑性越好 变形抗力越小 则锻造性能越好 如 铜合金 铝合金室温下就有良好的锻造性能 碳钢在加热状态下锻造性能较好 以低碳钢优 中碳钢次之 高碳钢较差 低合金钢的锻造性接近于中碳钢 高合金钢的较差 铸铁的锻造性能差 不能锻造 焊接性能 金属材料对焊接加工的适应性 即在一定焊接工艺条件下 获得优质焊接接头的难易程度 低碳钢的焊接性最好 在各种焊接方法下均可获得优良的焊接接头 中高碳随含碳量的增加 焊接性变差 通常要采取焊前预热和焊后热处理的措施 对于厚板或更高含碳量的构件 焊前需在150 200 或250 400 之间预热 A不锈钢有良好的焊接性 但如果焊接材料选用不当或焊接工艺不正确 会产生晶间腐蚀 热裂纹和气泡等缺陷 F不锈钢焊接时 易在热影响区产生裂纹 为此应采取焊前预热 用焊后加热到730 840 空冷 消除残余应力 避免开裂 Note 加热 冷却要尽量避开430 480 温区 抑制475 脆性 475 脆性 由于 相析出 使接头塑性 韧性降低而脆化 且增大冷裂倾向 可通过焊后热处理消除 焊接性能 铜合金 铝合金 钛合金的焊接性能较差 应注意焊接工艺方法和采取相应的工艺措施 切削加工性能 在切削加工时的难易程度 铜 铝合金 易切削 碳钢