第一章 工程材料基础

1、 材料按材料按结合键结合键不同分不同分： 金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料 材料按材料按用途用途不同分不同分： 机械工程材料、土木工程材料、电工材料、电子机械工程材料、土木工程材料、电工材料、电子 材料材料 材料按材料按功能功能不同分不同分： 结构材料、功能材料、磁性材料等结构材料、功能材料、磁性材料等 材料分类材料分类 复合材料复合材料 金属材料金属材料 陶瓷材料陶瓷材料 高分子材料高分子材料 材料发展概括材料发展概括 石器时代石器时代 铜器时代：铜器时代：司母戊鼎司母戊鼎（公元前（公元前11161116世纪）世纪）11301130780780

2、11001100 战国编钟战国编钟（前前475221475221年）年）6565个个 总重总重2500Kg2500Kg 天然石，兽骨，树枝天然石，兽骨，树枝 泥巴（日晒泥巴（日晒原始陶器；火烧原始陶器；火烧瓷器用具瓷器用具） 铁器时代铁器时代 沧州大狮沧州大狮（公元公元953953年年 ）重）重50T ,50T ,长长5.3m,5.3m,宽宽3m3m 人工复合材人工复合材 料料 塑料、橡胶、陶瓷、钛合金、碳纤维、纳米等塑料、橡胶、陶瓷、钛合金、碳纤维、纳米等 陶器时代陶器时代 沧州铁沧州铁 狮狮铸造于铸造于 公公 元元953953年。年。 铁狮子通铁狮子通 高高5.785.78米，米， 身长身

3、长6.56.5 米，体宽米，体宽 3.173.17米，米， 重约重约4040吨吨 1.2 1.2 工程材料的性能工程材料的性能 工程材料的性能工程材料的性能 使用性能使用性能力学、物理、化学力学、物理、化学 力学性能力学性能：指工程材料在不同环境下，承受各种外加载荷时所表指工程材料在不同环境下，承受各种外加载荷时所表 现出的性能现出的性能。不能说：机械性能不能说：机械性能 如：如： 强度、塑性、弹性、硬度、韧性、疲劳强度等强度、塑性、弹性、硬度、韧性、疲劳强度等 在静载荷作用下：强度、塑性、弹性、硬度在静载荷作用下：强度、塑性、弹性、硬度 在动载荷作用下：韧性在动载荷作用下：韧性 在交变载荷作

4、用下：疲劳强度在交变载荷作用下：疲劳强度 工艺性能工艺性能铸造、锻压、焊接、切削加工铸造、锻压、焊接、切削加工 研究力学性能意义研究力学性能意义：是选择和使用金属材料的重要依 据 载荷：金属材料在加工及使用过程中所受的外力。载荷：金属材料在加工及使用过程中所受的外力。 按作用性质分：按作用性质分： 静载荷：指力大小不变或变化过程缓慢的载荷。如静拉力、静压力静载荷：指力大小不变或变化过程缓慢的载荷。如静拉力、静压力 动载荷：指力的大小和方向随时间而发生改变，如冲击载荷、交变动载荷：指力的大小和方向随时间而发生改变，如冲击载荷、交变 载荷、循环载荷等载荷、循环载荷等 冲击载荷：在短时间内以较高速度

5、作用于零件上的载荷。冲击载荷：在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。 循环载荷：指大小、方向随时间发生周期性变化的载荷循环载荷：指大小、方向随时间发生周期性变化的载荷 按作用形式不同分：按作用形式不同分： 1.3 金属材料的力学性能金属材料的力学性能 1.拉伸实验拉伸实验 （金属的强度和塑性都是通过拉伸试验测定）（金属的强度和塑性都是通过拉伸试验测定） （GB/T228-2002） 拉伸试样（拉伸试样（GB6397-86） 长试样：长试样：L0=10d0 短试样：短试样：L0=5d0 万能材料试验机 a) WE系列液压式 b) WDW系列电子式 力伸长曲线力伸长曲线 弹性变形阶段弹性变形阶段

6、 屈服阶段屈服阶段 颈缩现象颈缩现象 拉伸试验拉伸试验中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线。中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线。 强化阶段强化阶段 (a)试样 (b)伸长 (c)产生缩颈 (d)断裂 拉伸试样的颈缩现象拉伸试样的颈缩现象 L F 0 0 脆性材料的拉伸曲线（与低碳钢试样相对比）脆性材料的拉伸曲线（与低碳钢试样相对比） 脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象。脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象。 2.应力应力-应变曲线应变曲线 应力应力 = F/S0 应变应变 = (l-l0)/l0 3.强度强度 概念：强度是指金属材料抵抗永久变形（塑性变形强度是指金属材料抵抗永久变形（塑性变形）或断裂或

7、断裂 的的 能力能力。通过拉伸试验测得大小。强度的大小通常用应力来表示 1)弹性极限弹性极限 e e=Fe/S0 e-应力 应力 Pa 1 Pa=1N/m2 1M Pa=106Pa Fe材料开始产生塑性变形时所承受的最大应力值。材料开始产生塑性变形时所承受的最大应力值。 按载荷的作用方式不同，强度可分为：抗拉强度、抗压强度、按载荷的作用方式不同，强度可分为：抗拉强度、抗压强度、 抗弯强度、抗剪强度、和抗扭强度。抗弯强度、抗剪强度、和抗扭强度。 注意：一般多以抗拉强度作为判别金属强度高低的指标。注意：一般多以抗拉强度作为判别金属强度高低的指标。 工程上工程上常用常用的金属材料的的金属材料的强度强

8、度 指标指标： 屈服点（屈服点（ s ）或规定残余）或规定残余 伸长应力（伸长应力（ r） 抗拉强度抗拉强度(b) 2）屈服点）屈服点（ s ）: 指材料产生屈服时的应力指材料产生屈服时的应力 0.2 : r 规定残余伸长率为0.2%时的应力 0 s s F S 材料屈服时的拉力（N） 屈服点 （屈服极限） 0.2 原标准（GB228-76）： 屈服强度 屈服强度 对有明显屈服现对有明显屈服现 象的材料象的材料 3）抗拉强度）抗拉强度:材料在拉伸条件下所能承受最大 力的应力值 0 b b F S 拉伸过程中最大的拉力（N） 4）强度的意义）强度的意义 强度强度是指金属材料抵抗塑性变形和断裂的能

9、力，一是指金属材料抵抗塑性变形和断裂的能力，一 般钢材的屈服强度在般钢材的屈服强度在2001000MPa 之间。之间。 强度越高，表明材料在工作时越可以承受较高的载强度越高，表明材料在工作时越可以承受较高的载 荷。当载荷一定时，选用高强度的材料，可以减小荷。当载荷一定时，选用高强度的材料，可以减小 构件或零件的尺寸，从而减小其自重。构件或零件的尺寸，从而减小其自重。 因此，提高材料的强度是材料科学中的重要课题，因此，提高材料的强度是材料科学中的重要课题， 称之为材料的强化。称之为材料的强化。 4.刚度 刚度是指金属材料或构件抵抗弹性变 形的能力 用弹性模量用弹性模量E表示，单位表示，单位Mpa

10、 E= / E越大，刚度越大越大，刚度越大 5、塑性、塑性 在外力作用下金属材料在断裂前产生不在外力作用下金属材料在断裂前产生不 可逆永久变形的能力可逆永久变形的能力 常用的塑性判据常用的塑性判据： 拉伸时的拉伸时的断后伸长率断后伸长率和和断面收缩率断面收缩率 1）断后伸长率）断后伸长率 由于同一材料用不同长度的试样测得的断后伸长率由于同一材料用不同长度的试样测得的断后伸长率数值不数值不 同，因此应注明试样尺寸比例。如同，因此应注明试样尺寸比例。如: 10试样试样 L0=10d0 5 试样试样 L0=5d0 1 0 100% o LL L 试样拉断后的标距（mm） 1 L o L 试样原始标距

11、（mm） 2)断面收缩率断面收缩率 01 0 100% SS L 试样断裂后缩颈处的最小横截面积（mm2） 1 S o S 试样原始截面积（mm2） . 塑性对材料的意义塑性对材料的意义: 1.是金属材料进行压力加工的必要条件是金属材料进行压力加工的必要条件; 2.提高安全性提高安全性:因为零件在工作时万一超因为零件在工作时万一超 载，也会由于塑性变形使材料强化而避载，也会由于塑性变形使材料强化而避 免突然断裂免突然断裂 强度与塑性是一对相互矛盾的性能指标。在金属材强度与塑性是一对相互矛盾的性能指标。在金属材 料的工程应用中，要提高强度，就要牺牲一部分塑料的工程应用中，要提高强度，就要牺牲一部

12、分塑 性。反之，要改善塑性，就必须牺牲一部分强度。性。反之，要改善塑性，就必须牺牲一部分强度。 正所谓正所谓“鱼和熊掌二者不能兼得鱼和熊掌二者不能兼得”。但通过细化金。但通过细化金 属材料的显微组织，可以同时提高材料的强度和塑属材料的显微组织，可以同时提高材料的强度和塑 性。性。 通常情况下金属的伸长率不超过通常情况下金属的伸长率不超过90% 90% ，而有些金属，而有些金属 及其合金在某些特定的条件下，最大伸长率可高达及其合金在某些特定的条件下，最大伸长率可高达 1000%1000%2000% 2000% ，个别的可达，个别的可达6000% 6000% ，这种现象称，这种现象称 为超塑性。由

13、于超塑性状态具有异常高的塑性，极为超塑性。由于超塑性状态具有异常高的塑性，极 小的流动应力，极大的活性及扩散能力，在压力加小的流动应力，极大的活性及扩散能力，在压力加 工、热处理、焊接、铸造、甚至切削加工等很多领工、热处理、焊接、铸造、甚至切削加工等很多领 域被中应用。域被中应用。 6、硬、硬 度度 硬度：硬度： 硬度试验方法硬度试验方法:压入法压入法 它是材料性能的一个综合的物理量。它是材料性能的一个综合的物理量。 (表示金属材料在一个小的体积范围内金属材料抵抗表示金属材料在一个小的体积范围内金属材料抵抗 局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力）局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力

14、） 硬度是各种零件和工具必须具备的力学性能指标。硬度是各种零件和工具必须具备的力学性能指标。 布氏硬度（布氏硬度（HB） 洛氏硬度（洛氏硬度（HR） 维氏硬度（维氏硬度（HV） 材料抵抗表面局部塑性变形的能力。材料抵抗表面局部塑性变形的能力。 1)布氏硬度 (1)测定原理 布氏硬度计布氏硬度计 布氏硬度试验原理图 )/( )( 2102. 0 102. 0)( 2 22 mmN dDDD F S F WHBS 压 (2)计算公式 HBS：淬火钢球作压头；适用于450HBS HBW：硬质合金作压头；适用于650HBW 试验时，根据被测的材料不同，球直径、试验力及试试验时，根据被测的材料不同，球直

15、径、试验力及试 验力保持时间按表验力保持时间按表1-1选择选择 材料材料 种类种类 布氏硬度范布氏硬度范 围围HBSHBS（HBWHBW ） 试样厚试样厚 度度/ /mmmm 0.1020.102球的直球的直 径径/ /mmmm 试验力试验力F/KNF/KN（k k g f)g f) 试验力试验力 保持时保持时 间间/ /s s 钢、钢、 铸铁铸铁 140-450140-4506 63 3 4 42 2 22 303010.010.0 5.05.0 2.52.5 29.42(3000)29.42(3000) 7.355(750)7.355(750) 1.839(187.5)1.839(187.

16、5) 1212 14066 6 63 3 101010.010.0 5.05.0 9.807(1000)9.807(1000) 2.452(250)2.452(250) 1212 非铁非铁 金属金属 1301306 63 3 4 42 2 2662.52.510.010.02.452(250)2.452(250)6060 表表1-1 布氏硬度试验规范布氏硬度试验规范 (3)表示方法 XXX HBS(W) XX / XXX / XX 硬度值 压头直径 （mm） 试验力保持 时间（s） 500HBW5/750 例： 表示用直径5mm硬质合金球在7355N试验力 作用下保持1015s测得的布氏硬度值

17、为500 120HBS10/1000/30表示用直径10mm钢球压头在9807N试验力 作用下保持30s测得的布氏硬度值为120 习惯上布氏硬度值不标出试验规范，如 170HBS。 (4)适用范围 常用于测小于450HBS的原材料或零件毛坯的 硬度，不能测淬火钢件的硬度。 优点：测值重复优点：测值重复 性强、测量结果性强、测量结果 准确准确 缺点：压痕大，不缺点：压痕大，不 适合成品检验适合成品检验 2)洛氏硬度 测 定 原 理 硬度硬度 符号符号 压头类压头类 型型 总实总实 验力验力 F/N 硬度值有效范围硬度值有效范围应用范围应用范围 HRA金刚石金刚石 圆锥体圆锥体 58870 085

18、85适用于测量硬质合金、表面淬硬适用于测量硬质合金、表面淬硬 层或渗碳层层或渗碳层 HRB直径为直径为 1.588m m钢球钢球 98025100100适用于测量非铁金属适用于测量非铁金属,退火、退火、正正 火钢等火钢等 HRC金刚石金刚石 圆锥体圆锥体 1470206767适用于调质钢、淬火钢等适用于调质钢、淬火钢等 试验时，根据被测的材料不同，压头的类型、试验力及按表试验时，根据被测的材料不同，压头的类型、试验力及按表1-2 选择，对应的洛氏硬度标尺为选择，对应的洛氏硬度标尺为HRA、HRB、HRC三种三种 表表1-2 常用的三种洛氏硬度的试验条件及应用范围常用的三种洛氏硬度的试验条件及应

19、用范围 (2)符号 002. 0 hk HR (3)表示方法 硬度值+HR 52HRC 70HRA 例： 洛氏硬度洛氏硬度HRC可以可以 用于硬度很高的材料用于硬度很高的材料 ，在钢件热处理质量，在钢件热处理质量 检查中应用最多。检查中应用最多。 (4)适用范围 优点：测量迅速简便 ，压痕小，可在成品 零件上检测 。 3)维氏硬度 (1)测定原理 用一定的试验力F，将顶角为 1360的金刚石四棱锥压入金属 表面，保持一定时间后卸去试 验力，然后测出压痕对角线长 度d1、d2（mm），并求出压痕 对角线的平均值d。 (2)计算公式 2 1891. 0 d F HV (3)表示方法 硬度值+HV+

20、试验力/保持时间 如：640HV30/20 (4)适用范围 适用于测量零件薄的表面硬化层的硬度。 7、冲击韧性 强度、硬度、塑性等力学性能指标都是材料在静载荷作 用下的表现。 材料在工作时还经常受到动载荷的作用，冲击载荷就 是常见的一种。 在设计和制造受冲击载荷的零件和工具（如锻锤、冲床 、铆钉枪等）时，必须考虑所用材料除具有足够的静载荷 作用下得力学性能指标外，还必须具有足够的抵抗冲击载 荷的能力。 冲击载荷与静载荷的主要区别在于加载时间短、加 载速率高、应力集中。由于加载速率提高，金属形 变速率也随之增加。 冲击载荷对材料的作用效果或破坏效应大于静载荷 。 材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能

21、力，称为冲击 韧性。 示例：玻璃在冲击载荷作用下非常容易破裂，说明 其冲击韧性很低。 1)冲击试验 冲击试样 冲击试验原理 一次摆锤冲击试验 冲击韧性的表示方法 2) 原理 冲击韧性可以通过一次摆锤冲击试验来测定，试验 时将带有U型或V型缺口的冲击试样放在试验机架 的支座上，将摆锤升至高度H1，使其具有势能 mgH1；然后使摆锤由此高度自由下落将试样冲断 ，并向另一方向升高至H2，这时摆锤的势能为 mgH2。 所以，摆锤用于冲断试样的能量 AK=mg（H1-H2），即为冲击功（焦耳/J）。 1、试样冲断时所消耗的、试样冲断时所消耗的冲击功冲击功A k为为: A k = m g H m g h

22、(J) 2、冲击韧度冲击韧度a k AK a k = (J/cm) Sk 冲击吸收功和冲击韧度 就是试样缺口处单位截面积上就是试样缺口处单位截面积上 所消耗的冲击功。所消耗的冲击功。 冲击吸收功 Ak 作为材料韧性判据，与温度、试样形状、尺寸、 表面粗糙度、内部组织和缺陷有关。 1.冲击韧度对材料内部缺陷反映很敏感冲击韧度对材料内部缺陷反映很敏感 能够灵敏地显示材料的宏观缺陷和组织微小变化，因 此在生产中可用来检验材料的冶金质量,热加工质量 冲击韧度对材料的 意义: 2.冲击韧度随温度下降越冲击韧度随温度下降越 来越低来越低冷脆现象冷脆现象 在韧脆转变温度以下，材料由 韧性状态转变为脆性状态。

23、材 料的韧脆转变温度越低，说明 低温冲击性能越好 低温脆性随温度降低，材料由韧性状态转变为 脆性状态的现象 。 冷脆：材料因温度降低导致冲击韧性的急剧下降并 引起脆性破坏的现象。 对压力容器、桥梁、汽车、船舶的影响较大。 体心立方金属具有韧脆转变体心立方金属具有韧脆转变 温度，而大多数面心立方金温度，而大多数面心立方金 属没有。属没有。 冲击韧性与温度有密切的关系，温度降低，冲 击韧性随之降低。当低于某一温度时材料的韧 性急剧下降，材料将由韧性状态转变为脆性状 态。这一温度称为转变温度（ Tt ）。 转变温度（ Tt ）越低，表明材料的低温韧性 越好，对于在寒冷地区使用的材料要十分重要 。 金

24、属材料的成分对韧脆转变温度的影响很 大，一般的碳素钢，其韧脆转变温度（ Tt ）大约为-20，某些合金钢的韧脆转变温 度（ Tt ）可达-40以下。 1912年4月号称永不沉没的泰坦尼克号（Titanic）首航沉没于冰海，成了 20世纪令人难以忘怀的悲惨海难。20世纪80年代后，材料科学家通过对打 捞上来的泰坦尼克号船板进行研究，回答了80年的未解之谜。由于Titanic 号采用了含硫高的钢板，韧性很差，特别是在低温呈脆性。所以，当船在 冰水中撞击冰山时，脆性船板使船体产生很长的裂纹，海水大量涌入使船 迅速沉没。下图中左面的试样取自海底的Titanic号，冲击试样是典型的脆 性断口，右面的是近

25、代船用钢板的冲击试样。 想想 一一 想想想想 一一 想想 人工作久了就会感人工作久了就会感 到疲劳，难道金属到疲劳，难道金属 工作久了也会疲劳工作久了也会疲劳 吗？吗？ 金属的疲劳能得到金属的疲劳能得到 恢复吗？恢复吗？ 金属材料在受到交变应力或重复循环应力时，往往在金属材料在受到交变应力或重复循环应力时，往往在 工作应力小于屈服强度的情况下突然断裂，这种现象称工作应力小于屈服强度的情况下突然断裂，这种现象称 为疲劳。为疲劳。 8、疲劳强度、疲劳强度 1)疲劳现象疲劳现象 1998年年6月月3日，德国发生了战后最惨重的一起铁路交通日，德国发生了战后最惨重的一起铁路交通 事故。一列高速列车脱轨，

26、造成事故。一列高速列车脱轨，造成100多人遇难。多人遇难。 事故的原因已经查清，是因为一节车厢的车轮事故的原因已经查清，是因为一节车厢的车轮“内部疲内部疲 劳断裂劳断裂”引起的。首先是一个车轮的轮箍发生断裂，导引起的。首先是一个车轮的轮箍发生断裂，导 致车轮脱轨，进而造成车厢横摆，此时列车正好过桥，致车轮脱轨，进而造成车厢横摆，此时列车正好过桥， 横摆的车厢以其巨大的力量将桥墩撞断，造成桥梁坍塌横摆的车厢以其巨大的力量将桥墩撞断，造成桥梁坍塌 ，压住了通过的列车车厢，并使已通过桥洞的车头及前，压住了通过的列车车厢，并使已通过桥洞的车头及前5 节车厢断开，而后面的几节车厢则在巨大惯性的推动下节车

27、厢断开，而后面的几节车厢则在巨大惯性的推动下 接二连三地撞在坍塌的桥体上，从而导致了这场近接二连三地撞在坍塌的桥体上，从而导致了这场近50年年 来德国最惨重的铁路事故。来德国最惨重的铁路事故。 （1）交变载荷 引起疲劳破坏的外力，指载荷大小、甚至方 向均随时间变化的载荷，其在单位面积上的平均 值即为变动应力。 变动应力可分为规则周期变动应力(也称循环应力 )和无规则随机变动应力两种。 金属疲劳产生的原因 （ 2）疲劳断裂）疲劳断裂 零件在循环应力作用下零件在循环应力作用下,在一处或几处产生在一处或几处产生 局部永久性累积损伤局部永久性累积损伤,经一定循环次数后突然产经一定循环次数后突然产 生断

28、裂的过程生断裂的过程,称为疲劳断裂称为疲劳断裂. 疲劳断裂由疲劳裂纹产生疲劳断裂由疲劳裂纹产生扩展扩展瞬时断瞬时断 裂三个阶段组成。裂三个阶段组成。 尽管疲劳失效的最终结果是部 件的突然断裂,但实际上它们是 一个逐渐失效的过程，从开始 出现裂纹到最后破断需要经过 很长的时间。 疲劳断裂的宏观断口一般由三 个区域组成，即疲劳裂纹产生 区（裂纹源）、裂纹扩展区和 最后断裂区。 （3）疲劳断口）疲劳断口 （3）疲劳断口）疲劳断口 轴的疲劳断口轴的疲劳断口疲劳辉纹（扫描电镜照片）疲劳辉纹（扫描电镜照片） 2）疲劳曲线：）疲劳曲线：实验证明，一般钢铁材料所受交变应力最大值实验证明，一般钢铁材料所受交变应

29、力最大值 max与其失效前的应力循环次数（疲劳寿命）与其失效前的应力循环次数（疲劳寿命） N的曲线关系。的曲线关系。 当应力低于某值时，材料经受无限次循环 应力也不发生疲劳断裂，此应力称为材料 的疲劳极限，记作R（R为应力比），就 是S-N曲线中的平台位置对应的应力。 通常，材料的疲劳极限是在对称弯曲疲劳 条件下（R1）测定的，对称弯曲疲 劳极限记作-1。 疲劳极限疲劳极限 若疲劳曲线上没有水平部分，常以规定断 裂循环次数对应的应力为条件疲劳极限。 对一般低、中强度钢：107周次 对高强度钢：108周次 对铝合金，不锈钢：108周次 对钛合金：107周次 在工程中，有时根据零件寿命的要求， 在

30、规定的某一循环周次下，测出max，并 称之为疲劳强度，实际上就是条件疲劳 极限。 3)3)提高疲劳极限的途径提高疲劳极限的途径 (1)(1)在零件结构设计中尽量避免尖角、缺口在零件结构设计中尽量避免尖角、缺口 和截面突变。和截面突变。 (2) (2) 提高零件表面加工质量。提高零件表面加工质量。 (3) (3) 对材料表面进行强化处理。对材料表面进行强化处理。 1.4 金属的工艺性能 金属材料对加工工艺的适应性称为工艺金属材料对加工工艺的适应性称为工艺 性能性能 。 一、铸造性能 二、锻压性能 三、焊接性能 四、切削加工性能 金属（材料）及合金在铸造工艺中获得优良铸 件的能力称为铸造性能。 1

31、、流动性：熔融金属的流动能力称为流动性。 主要受金属化学成份和浇注温度等的影响。 2、收缩性：铸件在凝固和冷却过程中，其体积 和尺寸减小的现象称为收缩性。 3、偏析倾向：金属凝固后，内部化学成分和组 织的不均匀现象称为偏析。 铸造性能： 锻造性能： 用锻压成形方法获得优良锻件的 难易程度称为锻造性能。 铸铁不能锻压 。 焊接性能： 焊接性能是指金属材料对焊接加工 的适应性。 切削加工性能：切削加工（性能） 金属材料的难易程度称为切削加工 性能。 1.断裂韧度断裂韧度 低应力脆断低应力脆断工作应力远低于屈服点时工作应力远低于屈服点时 发生脆性断裂发生脆性断裂 由由裂纹裂纹引起引起 形式有张开型、

32、滑开型、撕开型形式有张开型、滑开型、撕开型 其中其中张开型张开型最危险最危险 断裂韧度断裂韧度K c表示金属材料抵抗脆性断裂 表示金属材料抵抗脆性断裂 的能力的能力 q1.5 金属材料的其他性能金属材料的其他性能 2.高温下的力学性能高温下的力学性能 特点特点 （1）强度温度升高而降低，钢铁材料工）强度温度升高而降低，钢铁材料工 作温度一般不超过作温度一般不超过550 （2）发生蠕变现象）发生蠕变现象 材料高温力学性能的表示方法材料高温力学性能的表示方法 蠕变极限蠕变极限T/t 持久强度持久强度Tt 3.3.金属的物理性能金属的物理性能 指金属在重力、电磁指金属在重力、电磁 场、热力（温度）等

33、物理因素作用下，所表现出场、热力（温度）等物理因素作用下，所表现出 的性能或固有属性。的性能或固有属性。 包括包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和 磁性磁性等等 1 1）密度密度指在一定温度下单位体积金属的质量指在一定温度下单位体积金属的质量 2 2）熔点熔点金属和合金从固态向液态转变时的温金属和合金从固态向液态转变时的温 度。度。 纯金属有固定的熔点，合金的熔点决定于它的化纯金属有固定的熔点，合金的熔点决定于它的化 学成分。学成分。 3）导热性导热性金属传导热量的能力。金属传导热量的能力。 常用热导率表示常用热导率表示 4）导电性导电性金属能够传导

34、电流的性能。金属能够传导电流的性能。 常用电阻率表示常用电阻率表示 5）热膨胀率热膨胀率金属随着温度的变化而膨胀、金属随着温度的变化而膨胀、 收缩的特性。收缩的特性。 热胀冷缩热胀冷缩 6）磁性磁性金属在磁场中被磁化而呈现磁性强金属在磁场中被磁化而呈现磁性强 弱的性能。弱的性能。 分为铁磁性、顺磁性、抗磁性金属分为铁磁性、顺磁性、抗磁性金属 4、金属的化学性能、金属的化学性能 1）耐腐蚀性耐腐蚀性金属在常温下抵抗氧、水及其金属在常温下抵抗氧、水及其 他化学介质腐蚀破坏作用的能力。他化学介质腐蚀破坏作用的能力。 2）抗氧化性抗氧化性金属在加热时抵抗氧化作用的金属在加热时抵抗氧化作用的 能力。能力

35、。 3）化学稳定性化学稳定性是金属的耐腐蚀性与抗氧化是金属的耐腐蚀性与抗氧化 性的总称。性的总称。 一、判断题一、判断题 1.1.有些没有明显屈服现象的金属材料其屈服点可用符号有些没有明显屈服现象的金属材料其屈服点可用符号r0.2 r0.2表 表 示示 2.2.一般来说硬度高的金属材料耐磨性也好。一般来说硬度高的金属材料耐磨性也好。 3.3.压痕直径越大，材料硬度越高。压痕直径越大，材料硬度越高。 4.4.甲零件的硬度为甲零件的硬度为250HBS250HBS，乙零件的硬度为，乙零件的硬度为52HRC52HRC，则甲比乙的，则甲比乙的 硬度高。硬度高。 5.5.材料在受力时抵抗弹性变形的能力称为

36、刚度。材料在受力时抵抗弹性变形的能力称为刚度。 6.6.材料在多次交变载荷作用下的破坏现象称为疲劳。材料在多次交变载荷作用下的破坏现象称为疲劳。 7.7.强度高的材料，韧性都低。强度高的材料，韧性都低。 8.8.冲击吸收功是机械零件设计选材的主要依据。冲击吸收功是机械零件设计选材的主要依据。 9.9.某些机械零件工作时承受应力远小于材料的屈服点，也能发某些机械零件工作时承受应力远小于材料的屈服点，也能发 生突然性断裂。生突然性断裂。 10.10.拉伸试验时，试样的伸长量与拉伸力总成正比。拉伸试验时，试样的伸长量与拉伸力总成正比。 11.11.屈服点代表试样在试验过程中力不增加，而仍能继续伸长（屈服点代表试样在试验过程中力不增加，而仍能继续伸长（ 变形）时的应力。变形）时的应力。 12.12.金属材料的硬度越高，其抵抗局部弹性变形能力越强。金属材料的硬度越高，其抵抗局部弹性变形能力越强。 二、选择题二、选择题 1 1、拉伸试验可测定材料的（、拉伸试验可测定材料的（ ）。）。 A.A.强度强度 B.B.硬度硬度 C.C.塑性塑性 D.D.韧性韧性 2 2、材料在动