第二周-第1章1.2金属材料性能

金属材料的性能特工艺性能：指金属材料在加工过程中所具备的性能，它决定了金属材料的加工方法。包括铸造性能、锻造性能焊接性能和切削加工性能和热处理性能。使用性能：指金属材料在正常工作时所具备的性能，它决定了金属材料的应用范围、使用的可靠性和。包括力学性能、物理性能、。金属材料的工艺冶 金属材料的工艺铸造性能：指利用金属的可溶性将其熔化后，注入铸型制成的难易程度，包括金属材料的流动性、收缩性和偏析倾向。铸造铝、铜合金灰口铸铁铸钢 锻造性能：指金属材料在锻造过程中承受压力加工而具有的塑变形 要取决于金属材料的塑性和变形抗。低碳钢中碳高碳钢合金钢铸焊接性能：金属材料被焊接的难易程度。钢材中碳含量是焊接好坏的主要因素低碳钢>中碳钢>高碳>合金钢>铜、铝合铸铁的焊接铸锻金属材料的工艺切削加工性能的表面质量和刀具来衡量。硬度和脆性)热处理工艺性能：表示对材料进行热处理的难易程度及产生金属的力学性力学性能：指金属材料在外力作用时表现出来的性能，包括强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。外力即载荷，其形式如图：研究力学性能意义 作 静载荷：指大小不变或变化过程缓慢的载荷冲击载荷：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6、变形：材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化 力学拉伸试验（GB6397-WE系 式b)WDW系列电子力学拉伸试验（GB6397- 应力－应变曲 强 缩 断变 屈变 脆性材料的拉伸曲线（与低碳钢试样相对比F0F0低碳 铸脆性材料在断裂前没有明显的屈服和颈缩现强度的意一般钢材的屈服强度在200～1000MPa之间。(钢牌——金属材料在断裂前承受最大塑性变形的能力。常用的塑性判据拉伸时的断后伸长率和断面收缩1、断后伸长

试样拉断后的标距Lo试样原始标距2、断面收缩S0

S1

试样断裂后缩颈处的最小横截面积So试样原始截面积金属材料的伸长率金属材料的伸长率（δ）和断面收缩率（ψ）数值越大，表示材料的塑性越好。强度与塑性是一对相互的性能指标。在金属材——材料抵抗外物压入其表面的能力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）硬度是各种零件和工具必须具备的力学性能指标根据试验方法和适应范围的不同,硬度单位分为布氏硬度硬度试验方法:压入

维氏硬度布氏硬度HB(Brinell-试验原理用一定直径的试验力压入待FFHB=—S=———Dh=———

—— — 淬火钢淬火钢硬质合金钢特点优点测量误差小（因压痕大），数据定，重复性强缺点：压痕面积较大，测量费时应用常用于测量较软材料、灰铸铁、有金属、退火正火钢材的硬度洛氏硬度HRRockwllhardness试验原理 1-初载2-1-初载2-总载3-卸载最后测得残余压痕深

试验时，根据被测的材料不同，压头的类型、试验力及按表12选择，对应的洛氏硬度标尺为、HRB、三种常用的三种洛氏硬度的试验条件及应用范硬符压头型总验硬度值有效范 应用范石表面淬硬层或渗碳圆锥直径适用于测量非铁金属,退火火钢m钢石适用于调质钢、淬火钢圆锥表示 硬度值例如： 特点优点：测量操作简单，方便快捷，压痕小；缺点测量精度较低，可比性差，不同标应用是生产中应用最广泛的硬度试验方法。可用于成品检验和薄件表面冲击韧性：材料抵抗冲击载荷作用的能力冲击试试样冲断时所消耗的冲击功Ak为Ak=mgH–mgh冲击韧就是试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击吸收ak= c韧脆转变温

T↓，ak急剧↓韧性→脆0c随之降低。当低于某一温度时材料的韧剧下降，变温度（Tt）。转变温度（Tt）越低，表明材料的低温韧性越好，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。

建造中的Titanic1912年4月号称永不沉没的泰坦 （Titanic）首航沉没于冰海，成20世纪令人难以忘怀的悲惨海难。20世纪80年代后，材料科学家通过对捞上来的泰坦尼 船板进行研究，回答80年的未解之谜由于Tac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，当船在冰水撞击冰山时脆性船板使体产生很长的裂纹，海水量涌入使船迅速沉没。下图中左面的试样取自海底Titanic号，冲击试样是典型的脆性断口，右面的是近代船用钢板的冲击试样。 ，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，造成100多人遇难。事故的原因已经查清，是因为一节车厢的车轮“疲劳断裂”引起的。首先是一个车轮的轮箍发生断裂，导致车轮脱轨，从而致了这场近50年来德国最惨重的铁路事故疲劳断疲劳断裂由疲劳裂纹产生—扩展—瞬时断裂三个阶段组疲劳强度（σ-材料经无数次（107）疲劳曲线一般钢铁材料所受交变应力最大值σmax与其失效前的应力循环次（疲 ）N的曲线关系金属的物理性能和化学 1、导热金属的导热性常用导热系数λ（W/(m*K)）来评价，λ值愈大，导热性愈好材料的导热性对加工和使用都有很大的影响2、热胀冷缩材料的热胀冷缩性用线膨