第一章 金属材料的强度与塑性

1、第二节第二节 材料的性能材料的性能乐都职业技术学校乐都职业技术学校祝增美祝增美一. 材料的性能 材料的性能包括材料的性能包括使用性能使用性能和和工艺性能。工艺性能。 u使 用 性 能 ：使 用 性 能 ： 是 指 零 部 件 在 正 常 使 用 条 件 下 材 料 所 表是 指 零 部 件 在 正 常 使 用 条 件 下 材 料 所 表 现出来的性能。现出来的性能。 主要包括主要包括力学性能、物理性能和化学性能力学性能、物理性能和化学性能。u工艺性能：是指材料在被制成各种零部件的过程中是指材料在被制成各种零部件的过程中 ， 适应加工的适应加工的性能。性能。 对于金属材料来讲，工艺性能主要包括了

2、对于金属材料来讲，工艺性能主要包括了铸造性能、锻造性能、铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理工艺性能焊接性能、切削加工性能和热处理工艺性能。一. 材料的力学性能u材料的力学性能材料的力学性能：是指材料在是指材料在外加载荷外加载荷作用作用 下所表现下所表现出来的性能。出来的性能。 包括包括强度强度、塑性塑性、硬度硬度、韧度韧度、疲劳强度疲劳强度及及断裂韧度断裂韧度等；等；u力学性能指标力学性能指标：用来表征材料力学性能的各种临界值或规用来表征材料力学性能的各种临界值或规定值定值. .可通过可通过试验测定试验测定. .二二. .材料的理化性能材料的理化性能 指材料的固有属性，指材料的

3、固有属性，如如密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性和色泽磁性和色泽等。等。 1 1材料的物理性能材料的物理性能名称定义表示符号单位意义密度单位体积物质的质量 kg/m3 材料的密度关系到产品的重量和效能。熔点材料由固态向液态转变的温度。 制定冶炼、铸造、锻造和焊接等热加工工艺规范的一个重要的参数。导热性指材料传导热量的能力。 瓦特每米开尔文 W/(mK) 材料的热导率越大，导热性就越好。 导电性材料传导电流的能力称为导电性。 .cm1/(.cm)1 1材料的物理性能材料的物理性能名称名称定义定义表示符表示符号号单位单位意义意义热膨胀热膨胀性性材料随着

4、温度的变化产生膨胀、收缩的特性。 线膨胀系数L和体膨胀系数v 生产中，在热加工和热处理时要考虑材料的热膨胀性的影响，可减少工件的变形和开裂。磁性磁性材料能被磁场吸引或被磁化的性能称为磁性或导磁性。 磁导率 亨利每米 /m 1 1材料的物理性能材料的物理性能 化学性能化学性能: :是指材料抵抗周围介质侵蚀的是指材料抵抗周围介质侵蚀的能力。能力。 对于金属材料来说，指对于金属材料来说，指耐蚀性耐蚀性和和抗氧化抗氧化性性。 对于非金属材料，还存在着对于非金属材料，还存在着化学稳定性、化学稳定性、抗老化能力和耐热性抗老化能力和耐热性等问题。等问题。三三. .材料的化学性能材料的化学性能材料的化学性能材

5、料在常温下抵抗周围介质（如大气、燃气、水、酸、碱、盐等）材料在常温下抵抗周围介质（如大气、燃气、水、酸、碱、盐等）腐蚀的能力。腐蚀的能力。 化学腐蚀化学腐蚀 电化学腐蚀。电化学腐蚀。腐蚀防护途径腐蚀防护途径： 1 1、采用耐蚀性好的不锈钢、铝合金等，、采用耐蚀性好的不锈钢、铝合金等， 2 2、采用适当的涂料进行涂覆；、采用适当的涂料进行涂覆； 3 3、结构设计（防行成闭合回路），、结构设计（防行成闭合回路）， 4 4、阴极保护。、阴极保护。1)耐蚀性耐蚀性2.2.材料的化学性能材料的化学性能2) 2) 抗氧化性抗氧化性 指材料在高温下抵抗氧化的能力，又称为指材料在高温下抵抗氧化的能力，又称为热

6、热稳定性稳定性。 在钢中加入在钢中加入CrCr、SiSi等元素，可大大提高钢等元素，可大大提高钢的抗氧化性。的抗氧化性。2.2.材料的化学性能材料的化学性能铸造性能：铸造性能：流动性、收缩性、偏析流动性、收缩性、偏析热处理性能：热处理性能：淬透性淬透性锻造性能：锻造性能：塑性、变形抗力塑性、变形抗力焊接性能：焊接性能：焊接性、碳当量焊接性、碳当量切削性能：切削性能：表面粗糙度、刀具寿命表面粗糙度、刀具寿命四四. . 材料的工艺性能材料的工艺性能 是指材料在被制成各种零部件的过程中适应加工是指材料在被制成各种零部件的过程中适应加工的性能。包括的性能。包括: :强度金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形

7、和断裂的能力称为强度常用强度指标是屈服强度、抗拉强度塑性金属材料产生塑性变形而不被破坏的最大能力常用塑性值的指标是伸长率和断面收缩率。强度强度、塑性塑性根据根据外加载荷外加载荷的性质，载荷分为：的性质，载荷分为： 1 1、静载荷、静载荷 2 2、冲击载荷、冲击载荷 3 3、交变载荷。、交变载荷。 金属材料金属材料 （受载）（受载）- -变形变形, ,分：分： 弹性变形弹性变形：载荷卸除后恢复原状：载荷卸除后恢复原状 塑性变形塑性变形：载荷卸除后不能恢复：载荷卸除后不能恢复, ,也叫永也叫永久变形。久变形。1 1. . 载荷静载荷静载荷是指大小、方向不变或变动很慢的载荷。是指大小、方向不变或变动

8、很慢的载荷。拉伸试验拉伸试验机机3)3)拉伸过程拉伸过程拉伸试样的颈缩现象拉伸试样的颈缩现象退火低碳钢高碳钢铸铁中碳调质钢不同材料的拉伸曲线不同材料的拉伸曲线脆性材料脆性材料塑性材料塑性材料 塑性材料塑性材料：断裂前有明显的塑性变形，称为塑性断裂,塑性断裂的断口呈“杯锥”状。如低碳钢。 脆性材料：脆性材料：在断裂前未发生明显的塑性变形，为脆性断裂，断口是平整的。如铸铁、玻璃等。 不同类型的材料，其-曲线有很大差异。反映出其所具有不同的抗拉性能特点。( (一一) )材料的拉压试验材料的拉压试验 (1) (1) 屈服点屈服点是指拉伸试样在拉伸试是指拉伸试样在拉伸试验过程中力不增加（保持恒定）仍验过

9、程中力不增加（保持恒定）仍然能继续伸长（变形）时的应力。然能继续伸长（变形）时的应力。2.2. 强度指标强度指标试样屈服时的载荷试样屈服时的载荷( N )( N )试样原始横截面积试样原始横截面积( mm( mm2 2) )SF0S 0SsFSs=s屈服点，屈服点，MPaMPa 2 2，材料的，材料的强度强度指标指标 （1 1）屈服点屈服点ss ：表示材料产生屈服时对应的应力。：表示材料产生屈服时对应的应力。屈服点也称为屈服强度。屈服点也称为屈服强度。 s= Fs/Ao s= Fs/Ao （MPaMPa） 式中，式中，FsFs为试样发生屈服变形时的载荷（为试样发生屈服变形时的载荷（N N），）

10、，A A0 0为试样原始横截面积（为试样原始横截面积（mmmm2 2）。）。 （2 2）抗拉强度抗拉强度b b 指试样在拉伸过程中所能承受的最指试样在拉伸过程中所能承受的最大应力值。大应力值。 b b=F=Fb b/A/Ao o （MPaMPa） 式中，式中，F Fb b是试样断裂前所承受的最大载荷是试样断裂前所承受的最大载荷(N),A(N),Ao o是是试样的原始横截面积试样的原始横截面积( (2 2) )。 塑性塑性1 1）定义）定义： 是指金属材料在断裂前发生不可逆永久变是指金属材料在断裂前发生不可逆永久变 形的能力。形的能力。 2 2） 测量方法测量方法拉伸试验拉伸试验塑性变形：是物体在力作用下产生的形状和尺寸的改变，塑性变形：是物体在力作用下产生的形状和尺寸的改变， 外力去除后塑性变形不能恢复到原来的形状和外力去除后塑性变形不能恢复到原来的形状和 尺寸。尺寸。l1-l0l0100%=l1试样拉断后的标距试样拉断后的标距,mm;l0试样的原始标距试样的原始标距,mm。断后伸长率断后伸长率：试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比。试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比。长试样：长试样：10短试样：短试样：5S0-S1S0=100%S0试样原始横截面积试样原始横截面积,mm2；S1颈缩处的横截面积颈缩处的横截面积,mm2 。断面收缩率