碳钢力学性能

1、项目一项目一 常用金属材料常用金属材料课题一课题一 碳钢碳钢二、碳钢的性能性性能能1.物理性能 (1) 密度 金属的密度即是单位体积金属的质量，其单位为3。 根据密度的大小，金属材料可分为轻金属和重金属。密度小于4.53 的金属叫做轻金属， 如铝，钛等。 (2)熔点金属从固体状态向液体状态转变时的温度称为熔点。熔点一般用摄氏温度（）表示。各种金属都有 其固定熔点。如铅的熔点为323 ，钢的熔点为。熔点对于冶炼、铸造、焊接和配制合 金等都很重要。 熔点低于 的金属称为低熔点金属，熔点在的金属称为中熔点金属，熔点 高于的金属称为高熔点金属。 (3)导热性金属材料传导热量的能力称为导热性。一般用热导

2、率（导热系数）表示金属材料导热性能的优劣。 热导率大的金属材料的导热性好。在一般情况下，金属材料的导热性比非金属材料好。金属的导热性 以银为最好，铜、铝次之。导热性好的金属散热也好，可用来制造散热器零件，如冰箱、空调的散热片。 (4)热膨胀性 金属材料在受热时体积会增大，冷却时则收缩，这种现象称为热膨胀性。各种金属的热膨胀性能不同。 在实际工作中有时必须考虑热膨胀的影响。例如，一些精密测量工具就要选用膨胀系数较小的金属材料来制造；铺设铁轨、架设桥梁、金属工件加工过程中测量尺寸等都要考虑到热膨胀的因素。 (5)导电性 金属材料传导电流的性能称为导电性。但各种金属材料的导电性各不相同，其中以银为最

3、好，铜、铝次之，工业上用铜、铝做导电的材料。导电性差的高电阻金属材料，如铁铬合金、镍铬铝、康铜和锰铜等用于制造仪表零件或电热元件，如电炉丝。 (6)磁性 金属导磁的性能称为磁性。具有导磁能力的金属材料都能被磁铁吸引。铁、钴等为铁磁性材料，锰、铬、铜、锌为无磁性或顺磁性材料。但对某些金属来说，磁性也不是固定不变的，如铁在以上就表现为没有磁性或顺磁性。 铁磁性材料可用于制作变压器、电机的铁心和测量仪表零件等；无（顺）磁性材料可用做要求避免磁场干扰的零件。2.化学性能 金属材料的化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。1耐腐蚀性金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他化学介质腐蚀作用的能力，称为耐腐蚀

4、 性。常见的钢铁生锈，就是腐蚀现象。 2抗氧化性金属材料抵抗氧化作用的能力，称为抗氧化性。金属材料在加热时，氧化作用加速，如钢材在锻造、热处理、焊接等加热作业时，会 发生氧化和脱碳，造成材料的损耗和各种缺陷。因此，在加热坯件或材料时，常在其 周围形成一种还原气体或保护气体，以避免金属材料的氧化。3化学稳定性化学稳定性是金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。金属材料在高温下的化学 稳定性叫做热稳定性。用于制造在高温下工作的零件的金属材料，要有良好的热稳定性。 3.力学性能力学性能是指材料在力作用下所表现出来的性能，主要有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。(1)强度强度是指金属抵抗永久变形（塑性变

5、形）和断裂的能力。常用的强度判据是屈服强度s和抗拉强度b。 （2）塑性指金属材料产生永久变形而不被破坏的能力。塑性判据是断后伸长率和断面收缩率。测定强度和塑性的方法是拉伸试验。拉伸试验拉伸曲线：拉伸力（F）和伸长量（l-lo）的关系曲线。整个拉伸变形过程可分为四个阶段整个拉伸变形过程可分为四个阶段u。弹性阶段（oe+es）：力消失了，工件还能恢复。 弹性极限e ：是指材料 由弹性过渡到弹-塑性变 形的最大应力。u屈服阶段（sc）：应力几乎不增加，变形急剧增加。u强化阶段（cb）：材料又恢复了对变形的抵抗能力。u局部变形阶段（bk）：产生缩颈现象，直到k点试件被拉断1.屈服强度s s ：是指材料

6、产生明显塑性变形时的应力。2.抗拉强度b b ：是指材料拉伸时所能承受的最大应力。强度指标：强度指标：2）屈服点定义：是指试样在试验过程中力不增加还能继续伸长时的应力。式中 Fs 试样产生屈服现象时的拉伸力，单位N。Ao试样原始横截面积，单位mm2条件屈服强度ossAFMPaor0.2rAF2 . 0MPa3）抗拉强度定义：是指试样拉断前所能承受的最大拉应力。式中 Fb 试样拉断前所能承受的最大拉伸力，单位N。Ao试样原始横截面积，单位mm2obbAFMPa塑性指标塑性指标1、断后伸长率：试样拉断后的伸长与原始标距的百分比。100%lllook 2、断后收缩率：试样拉断后，缩颈处横截面积的最大

7、缩减量与原始横截面积的百分比。100%AAAkko3、 硬度硬度是材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。它衡量材料软硬的判据。 目前最常用的硬度试验法是布氏硬度试验法、洛氏硬度试验法和维氏硬度试验法。1）布氏硬度压AFHBWHBS)(kgf/mm2式中A压压痕球形表面积，mm2 压头直径，mm2 压痕平均直径，mm。）（22dDDDFHBWHBS2)(kgf/mm2 (试验力F单位用kgf)1）布氏硬度布氏硬度的表示方法： 140HBS101000030 500HBW57500一般在零件图或工艺文件上标柱材料要求的布氏硬度值时，不规定试验条件，只标出要求的硬度范围和硬度符号，例如

8、200230HBS。HBS用于测试硬度值小于450的材料；HBW用于测量硬度值在450650范围的材料。布氏硬度主要用来测定铸铁、有色金属、以及退火、正布氏硬度主要用来测定铸铁、有色金属、以及退火、正火和调质处理的钢材的硬度，如半成品和原材料。火和调质处理的钢材的硬度，如半成品和原材料。2）洛氏硬度002. 0hCHR式中，C为常数，压头是金刚石圆锥时，C100；压头为淬火钢球时,C130。2）洛氏硬度2）洛氏硬度洛氏硬度无单位，需标明硬度标尺符号，在符号前面写出硬度值，如60HRC、80HRA、90HRB。洛氏硬度各标尺之间没有对应关系，不能直接比较硬度值的高低。洛氏硬度试验操作简单、迅速、

9、压痕小，主要用于测试洛氏硬度试验操作简单、迅速、压痕小，主要用于测试热处理后硬度较高的成品零件及较薄的工件，对于组织和硬热处理后硬度较高的成品零件及较薄的工件，对于组织和硬度不均匀的材料，硬度值波动较大，准确性不如布氏硬度值。度不均匀的材料，硬度值波动较大，准确性不如布氏硬度值。3）维氏硬度2189. 0102. 0dFAFHVoKgf/mm2式中 F试验力，N Ao压痕面积，mm2 d压痕对角线的算术平均值，mm。3）维氏硬度维氏硬度值一般不标单位，在符号HV前写出硬度值。维氏硬度试验因试验力小（常用49.03N），压痕浅，轮廓清晰，数值准确，试验力选择范围大（49.03980.7N），所以可测量从很软到很硬材料的硬度，维氏硬度值之间能直接进行比较。维氏硬度常用来测试薄片材料、金属镀层及零件表面硬维氏硬度常用来测试薄片材料、金属镀层及零件表面硬化层的硬度，但试验麻烦，不宜用于成批生产的常规检验。化层的硬度，但试验麻烦，不宜用于成批生产的常规检验。特别说明：各种硬度试验法测得的硬度值不能进行直接比较，必须通过