材料科学基础知识

材料科学基础知识第一页，共一百二十二页，2022年，8月28日材料科学概论第一章材料科学基础知识第二页，共一百二十二页，2022年，8月28日本章主要内容：一、材料中的晶体结构

1.1晶体学基础

1.2实际材料中的晶体结构与缺陷二、金属的结晶三、材料中的相结构四、材料的力学性能第三页，共一百二十二页，2022年，8月28日材料科学与工程是关于材料成分、结构、制备工艺与材料性能和用途之间相互关系的知识开发和应用的学科。换言之，材料科学与工程是研究材料组成、结构、生产过程、材料性能与使用性能以及它们之间的关系。材料科学与工程第四页，共一百二十二页，2022年，8月28日基本要素组成与结构CompositionandStructure

合成与生产过程SynthesisandProcessing

性质Properties

使用效能Performance材料的四要素第五页，共一百二十二页，2022年，8月28日材料的成分与结构是指材料的原子类型和排列方式；合成与加工是指实现特定原子排列的演变过程；材料的性质是指对材料功能特性和效用的定量度量和描述；使用效能是指材料性质在使用条件下的表现。材料的四要素第六页，共一百二十二页，2022年，8月28日15周的作业-课堂汇报分别从概念（历史）、特点（性能）和应用（举例）进行汇报，时间10分钟1纳米材料（土木10-7班）2形状记忆合金（土木10-8班）3超导材料（土木10-9班）4钛合金及应用（建筑环境与设备10-1班）5生物材料（建筑环境与设备10-2班）第七页，共一百二十二页，2022年，8月28日材料的四要素及其关系成分/结构合成工艺效能材料性能材料的四要素材料的使用依赖于材料的性能，而其性能都是由其化学组成和结构决定的。只有从微观上了解材料的组成、结构与性能的关系，才能有效地制备、选择和使用材料。第八页，共一百二十二页，2022年，8月28日材料的结构材料的结构是指材料的组元及其排列和运动方式。包含形貌、化学成分、相组成、晶体结构和缺陷等内涵。材料结构的描述：1.宏观组织结构:>1000,000nm2.微观显微结构:

10～1000nm3.纳米结构:<100nm4.键合结构:原子/离子间的化学键5.原子结构:原子的电子结构第九页，共一百二十二页，2022年，8月28日材料表面的显微结构（原子力显微镜）材料的显微结构对材料的性能具有相当大的影响。硅表面原子排列金的(111)晶面结构第十页，共一百二十二页，2022年，8月28日胶原纤维Micro-circleDNA红血球细胞微观结构第十一页，共一百二十二页，2022年，8月28日SiO2nano-wire第12条染色体微观结构第十二页，共一百二十二页，2022年，8月28日材料的组成结构与性能的关系

材料的性能是决定一种材料应用的重要因素。例如金属材料如铜有很强的延展性、导电性等。一些非金属材料如陶瓷有很高的硬度等。不同的材料其性能是不同的，那么材料的性能与什么因素有关呢？第十三页，共一百二十二页，2022年，8月28日总的来说一种材料或一种物质其性能取决于它本身的二个属性。一个是它的化学成分，如铁与铜、闪锌矿（ZnS）。另一个是它内部的组织结构。所谓内部的组织结构，对单晶体来说就是它的晶体结构，即晶体中原子的排列。结构决定性能是自然界永恒的规律。

第十四页，共一百二十二页，2022年，8月28日金刚石大家知道金刚石吗？第十五页，共一百二十二页，2022年，8月28日金刚石，（真实姓名）笔名恐先生，四川成都人，1969生于马边茶叶世家，大学中文硕士，长篇小说家，导演，工笔画家，茶道大师，茶艺研究员。1982年（12岁）正式登陆中国文坛，时为中国十佳少年作家，1988年从事茶道文化研究，1991年开始受父命专门从事中国绿茶的传播。金刚石第十六页，共一百二十二页，2022年，8月28日1998年在成都市各文化机构创建四川长嘴壶茶艺表演艺术资源平台，并组建四川省峨眉派茶艺表演队。2001年出版西部大长篇《奔生》，获郭沫若文学奖，2002年创办四川省峨眉派茶艺学校。金刚小石、金刚玉石（龙凤胎），生于1993年农历12月30日，成都市凉水井小学学生，成都市琴台路形象大使、成都市十大活力宝贝；四川省旅游形象大使，2005年9月被世界华人联合会授予“促进世界和谐友好使者”称号。

金刚石第十七页，共一百二十二页，2022年，8月28日金刚一家人第十八页，共一百二十二页，2022年，8月28日在香港表演茶艺的龙凤兄妹第十九页，共一百二十二页，2022年，8月28日第二十页，共一百二十二页，2022年，8月28日在天津卫视表演

金刚小石&金刚玉石第二十一页，共一百二十二页，2022年，8月28日金刚石俗称“金刚钻”。也就是我们常说的钻石，它是一种由纯碳组成的矿物。金刚石是自然界中最坚硬的物质，因此也就具有了许多重要的工业用途，如精细研磨材料、高硬切割工具、各类钻头、拉丝模。金刚石还被作为很多精密仪器的部件。金刚石第二十二页，共一百二十二页，2022年，8月28日金刚石的折射率非常高，色散性能也很强，这就是金刚石为什么会反射出五彩缤纷闪光的原因。1977年山东省临沭县岌山乡常林的一名村民在地里发现了中国最大的金刚石。金刚石第二十三页，共一百二十二页，2022年，8月28日世界上最大的工业用金刚石和宝石级金刚石均产于南非，都超过3100克拉（1克拉=200毫克）。金刚石晶体的键角为109°28′，是一种具有超硬、耐磨、热敏、传热导、半导体及透远等优异的物理性能，素有“硬度之王”和宝石之王的美称，金刚石的结晶体的角度是54度44分8秒。习惯上人们常将加工过的称为钻石，而未加工过的称为金刚石。金刚石第二十四页，共一百二十二页，2022年，8月28日金刚石与石墨的结构第二十五页，共一百二十二页，2022年，8月28日

金刚石与石墨的性能晶体结构等轴晶系，立方面心晶胞，共价键结合的六方晶系，呈层状结构，层之间为分子键结合第二十六页，共一百二十二页，2022年，8月28日晶体微观结构与性能

（碳的同素异构转变）富勒烯(C60)石墨金刚石材料中原子和离子的排列显著影响材料的性质第二十七页，共一百二十二页，2022年，8月28日一、晶体与非晶体

晶体常用金属及多数无机物简单分子固体物质非晶体橡胶、玻璃、松香等复杂分子区别：晶体中原子或分子在空间呈一定规律整齐排列；非晶体原子紊乱排列。晶体具有一定的熔点；非晶体逐渐软化，没有固定的熔点。一、材料中的晶体结构1.1晶体学基础---1、晶体与非晶体第二十八页，共一百二十二页，2022年，8月28日晶体单晶在性能上呈各向异性；非晶体呈各向同性。许多晶体具有天然的晶形。晶体处于低能状态稳定；而非晶体处于能量较高的状态，亚稳结构，在一定条件下可转变为晶体。金属的结构晶态非晶态SiO2的结构非晶态晶态第二十九页，共一百二十二页，2022年，8月28日二、常见金属的晶体结构1、晶体学基础

为方便描述晶体中原子排列的对称性和周期性，进行以下简化处理并归类。晶格—

将晶体中的原子或分子，抽象成为一个几何点

(格点)，各点用线连接起来，形成一个三维的空间格子。晶胞—

将晶格中，能够代表晶体排列方式的最小单元（平行六面体）抽出。晶格常数—

描述晶胞的六个基本参数a、b、c、α、

β、γ。第三十页，共一百二十二页，2022年，8月28日晶体中的原子排列可能有无限多种方式第三十一页，共一百二十二页，2022年，8月28日晶格：描述原子在晶体中排列形式的空间格子晶胞：晶格中，反映晶格特征的最小几何单元晶体中原子排列空间点阵（晶格）晶胞2、晶格和晶胞第三十二页，共一百二十二页，2022年，8月28日晶格常数：描述晶胞的基本参数abcαβγ晶胞参数描述晶胞的参数第三十三页，共一百二十二页，2022年，8月28日晶向：空间点阵中各阵点列的方向，代表原子列的方向不同晶向上，原子排列方式不同，是晶体具有各向异性的本质原因晶面：通过空间点阵的任意一组阵点的平面，代表晶体中的原子平面晶面和晶向第三十四页，共一百二十二页，2022年，8月28日晶面指数为了便于确定和区别晶体中不同方位的晶面，国际上通用密勒（Miller）指数来统一标定晶面指数,记为（hkl)晶面指数所代表的不仅是某一晶面，而是代表着一组相互平行的晶面。第三十五页，共一百二十二页，2022年，8月28日1）建立坐标系，如图。（原点不能在待定晶面上）2）求待定晶面在三个坐标轴上的截距。

1、∞、∞3）取三个截距的倒数

1、0、04）化为最小整数，加圆括号，（100）例如：求下列晶面的晶面指数(a=b=c)ZYXcba（100）即：建坐标→求截距→取倒数→化整数→加（）第三十六页，共一百二十二页，2022年，8月28日d)c)b)a)练习：求出下面晶面的晶面指数(111)(120)(110)(112)第三十七页，共一百二十二页，2022年，8月28日•

晶向:在晶格中,任意两原子之间的连接矢量。

•

晶向指数:

用Miller指数对晶格中某一原子排列方向进行标定。晶向指数第三十八页，共一百二十二页，2022年，8月28日ZYXcba使用方法:•设置坐标•求截距•整数化[]OEF晶向指数[111][110][121]D第三十九页，共一百二十二页，2022年，8月28日四方 a=bc α=β=γ=90

立方 a=b=c α=β=γ=90

布拉非点阵和晶系第四十页，共一百二十二页，2022年，8月28日六方a=bc

α=β=90γ=120

abc90°90°90正交 abc α=β=γ=90布拉非点阵和晶系第四十一页，共一百二十二页，2022年，8月28日菱方

a=b=c

α=β=γ<120

90,60

单斜abc

αβ=γ=90

三斜abc

αβγ90

abc布拉非点阵和晶系第四十二页，共一百二十二页，2022年，8月28日常见的金属晶体结构有:面心立方（fcc）face-centredcubic密排六方（hcp）hexagonalclosed-packed体心立方（bcc）body-centredcubic常见的晶体结构3、纯金属的晶体结构第四十三页，共一百二十二页，2022年，8月28日（1）体心立方b.c.c.结构

α-Fe、Cr、Mo、W

单胞原子数：n=8×1/8+1=2，致密度(按刚性球计)nv/a3=0.68第四十四页，共一百二十二页，2022年，8月28日（2）面心立方f.c.c.结构

γ-Fe、Ni、Ag、Pb

单胞原子数：n=8×1/8+6×1/2=4

致密度nv/a3=0.74第四十五页，共一百二十二页，2022年，8月28日（3）密排六方h.c.p.结构

Mg、Zn、Ti、Be等单胞原子数：n=12×1/6+2×1/2+3=6

致密度=0.74第四十六页，共一百二十二页，2022年，8月28日3、纯金属的晶体结构a.体心立方晶格bbcCr、Mo、W、V、-Fe*晶胞的特征参数:a=b=c,α=β=γ=90°;

体心立方晶胞第四十七页，共一百二十二页，2022年，8月28日b.面心立方晶格fccAl、Cu、Ni、Pb、Ag、Au、-Fe

面心立方晶胞*晶胞的特征参数:a=b=c,α=β=γ=90°;第四十八页，共一百二十二页，2022年，8月28日c.密排六方晶格hcpMg、Zn、Be、-Ti、Cd*晶胞的特征参数:a=bc,α=β=90°,γ=120°第四十九页，共一百二十二页，2022年，8月28日面心立方的四面体和八面体间隙体心立方的四面体和八面体间隙间隙第五十页，共一百二十二页，2022年，8月28日其他三种常见的晶体结构决定性能离子晶体共价晶体分子晶体第五十一页，共一百二十二页，2022年，8月28日晶体类型离子晶体分子晶体原子晶体离子键范德华力共价键离子分子原子较高较低很高NaCl、CsCl干冰金刚石微粒结合力熔沸点典型实例１．三种晶体的比较第五十二页，共一百二十二页，2022年，8月28日4、陶瓷（无机非金属）的晶体结构硬度高、强度大、熔点和沸点较高、热膨胀系数较小，但脆性大良好的绝缘体Al2O3

CaF2

Fe3O4

SnS2

--离子键结合NaCl1）离子晶体结构第五十三页，共一百二十二页，2022年，8月28日离子晶体的一些常识1)、离子键的概念

电负性较小的金属元素原子和电负性较大的非金属元素原子相互接近到一定程度而发生电子得失，形成阴阳离子，阴阳离子之间通过静电作用而形成的化学键叫离子键。第五十四页，共一百二十二页，2022年，8月28日2)、离子键成键原因

活泼金属最外层电子数少于4个，容易失去最外层电子而使次外层达8个电子稳定结构；活泼非金属最外层电子数多于4个，易获得电子而使最外层达8电子稳定结构。两者化合时，通过电子的转移形成结构相对稳定、电性相反的阴、阳离子，阴、阳离子因电性性相反之间有强烈的静电作用，形成离子键。第五十五页，共一百二十二页，2022年，8月28日3)、离子键的实质离子键的实质是静电作用，它包括阴、阳离子之间的引力和两种离子的核之间以及它们的电子之间的斥力两个方面，当引力与斥力之间达到平衡时，就形成了稳定的离子化合物，它不再显电性。第五十六页，共一百二十二页，2022年，8月28日关于离子键的一些补充①离子化合物中不一定含金属元素，如NH4NO3是离子化合物，但全部由非金属元素组成；含金属元素的化合物不一定是离子化合物，如AlCl3、BeCl2等是共价化合物。②离子键只存在于离子化合物中，离子化合物中一定含离子键，也可能含共价键，如NaOH、ZnSO4、Na2O2等。第五十七页，共一百二十二页，2022年，8月28日③离子化合物受热熔化时会破坏离子键，从水溶液中结晶形成离子化合物时会形成离子键，但两个过程均属物理变化。因此，破坏化学键或形成化学键不一定发生化学变化，但化学变化过程一定有旧化学键的断裂和新化学键的形成。第五十八页，共一百二十二页，2022年，8月28日六种基本类型NaCl晶型：MgO、CaO、FeO、NiO;CsCl晶型：CsBr、CsI;闪锌矿（立方ZnS）晶型：GaAs、AlP；纤锌矿（六方ZnS）晶型：ZnO、SiC；萤石（CaF2）晶型：Mg2Si、CuMgSb;金红石（TiO2）晶型：VO2、NbO2、MnO2、SnO2离子晶体第五十九页，共一百二十二页，2022年，8月28日典型离子晶体结构CsCI型结构的立方晶胞

NaCl晶体结构

NaCl晶体结构示意图第六十页，共一百二十二页，2022年，8月28日立方ZnS型结构(a)晶胞结构(b)(001)面上的投影图(c)多面体图

典型的离子晶体结构第六十一页，共一百二十二页，2022年，8月28日六方ZnS型结构典型的离子晶体结构第六十二页，共一百二十二页，2022年，8月28日莹石(CaF2)型结构

(a)晶胞图(b)[CaF8]多面体图(c)[FCa4]多面体图

典型的离子晶体结构第六十三页，共一百二十二页，2022年，8月28日金红石(TiO2)型结构

(a)负离子多面体图(b)晶胞图

方石英型结构

典型的离子晶体结构第六十四页，共一百二十二页，2022年，8月28日离子晶体第六十五页，共一百二十二页，2022年，8月28日离子晶体纳离子氯离子第六十六页，共一百二十二页，2022年，8月28日第六十七页，共一百二十二页，2022年，8月28日2）共价晶体的结构由同种非金属元素的原子或异种元素的原子以共价键结合而成的无限大分子强度高、硬度高、脆性大、熔点高、沸点高和挥发性低，结构比较稳定，导电能力较差陶瓷（无机非金属）的晶体结构金刚石型（单质型）、ZnS型（AB型）和SiO2型（AB2型）ZnSSiO2金刚石第六十八页，共一百二十二页，2022年，8月28日分子晶体第六十九页，共一百二十二页，2022年，8月28日分子晶体第七十页，共一百二十二页，2022年，8月28日分子晶体第七十一页，共一百二十二页，2022年，8月28日分子晶体第七十二页，共一百二十二页，2022年，8月28日1、单晶体与多晶体单晶体：内部原子排列规律相同、晶格位向一致的晶体纯铁内部结构示意图多晶体：由位向不同的多晶粒组成的晶体结构晶粒：实际使用的金属材料是由许多彼此方位不同、外形不规则的小晶体组成，这些小晶体称为晶粒。1.2实际材料中的晶体结构与缺陷第七十三页，共一百二十二页，2022年，8月28日沿晶断口铅锭宏观组织晶粒的尺寸，钢铁材料一般为10－1～10－3mm左右，所以必须在显微镜下才能观察到，因此也叫“显微组织”。有色金属如铜、铝、锡、锌等晶粒，一般都比钢铁的晶粒大些，通常肉眼可以看见。第七十四页，共一百二十二页，2022年，8月28日点缺陷线缺陷面缺陷按晶体缺陷的几何特征可分为：理想晶体：原子排列是完全规则的。实际晶体：由于有杂质、原子的热振动，晶体内部的原子在局部一定尺寸范围内存在着不规则排列的现象，即晶体缺陷。2、晶体缺陷第七十五页，共一百二十二页，2022年，8月28日（1）点缺陷

因杂质、原子热运动、形变或高能辐射等造成。间隙原子空位置换原子点缺陷示意图第七十六页，共一百二十二页，2022年，8月28日（2）线缺陷---位错

因位错的存在，实际晶体的强度比理论强度低3～4个数量级。几乎无晶体缺陷的晶须，实际强度与理想晶体强度接近。位错的基本形式：刃型位错螺型位错第七十七页，共一百二十二页，2022年，8月28日材料的塑性变形是通过位错的运动来实现的。位错滑移的阻力越小，材料的塑性越好，强度越低。相反，设法提高位错滑移的阻力，是强化材料的基本途径。★金属塑性变形与位错运动的关系第七十八页，共一百二十二页，2022年，8月28日退火软钢---104〜106/cm2冷变形或淬火钢

---1010〜1012/cm2晶须---理想晶体(没有位错)

拉伸强度＝14000MPa实际金属拉伸强度=400MPaρoσ材料强度与位错密度的关系位错密度ρ:

材料单位体积中位错的总长度。第七十九页，共一百二十二页，2022年，8月28日（3）面缺陷

晶界：多晶体中晶粒与晶粒之间的过渡区，晶界处原子排列呈不规则的排列，使晶界处于高能量状态，即不稳定状态。是杂质原子的集散地。第八十页，共一百二十二页，2022年，8月28日大角度晶界---晶界小角度晶界---亚晶界晶界与亚晶界结构示意图第八十一页，共一百二十二页，2022年，8月28日晶体缺陷破坏了晶体的完整性，晶格畸变，能量增高，使晶体处于不稳定状态。没有晶体缺陷的晶体（理想晶体），强度最高。晶须是人工合成的强度最高的材料。一般材料中，晶体缺陷越多，强度、硬度越高，塑性、韧性下降。晶体缺陷的存在，使材料的耐腐蚀性下降。（4）晶体缺陷对材料性能的影响第八十二页，共一百二十二页，2022年，8月28日L→S过程包括：

形核和长大

形核和长大交替进行。获得大小不等的多晶组织，位向不同。只有一个晶核时形成单晶。金属凝固过程二、金属的结晶（1）金属的结晶过程第八十三页，共一百二十二页，2022年，8月28日形核

变质处理：在液态金属中加入变质剂作为活性质点，促进非均匀形核，提高形核率，以细化组织，提高材料性能。实际应用（1）自发成核（均匀成核）当液态金属很纯净时，在相当大的过冷度下，固态晶核依靠液相内部的结构起伏直接从液相中自发形成。

（2）非自发成核（非均匀成核）金属液中存在固体夹杂物，晶胚依靠这些固体夹杂物的现成界面而成核，称为非均匀形核。成核方式第八十四页，共一百二十二页，2022年，8月28日金属的树枝晶金属的树枝晶金属的树枝晶冰的树枝晶第八十五页，共一百二十二页，2022年，8月28日（2）晶粒尺寸的控制晶粒度对材料力学性能影响的一般规律：晶粒越细小，强度、硬度越高，同时塑性、韧性也越好。

细晶强化通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化第八十六页，共一百二十二页，2022年，8月28日（2）晶粒尺寸的控制a.提高冷却速度b.化学变质法c.振动和搅拌第八十七页，共一百二十二页，2022年，8月28日三、合金的晶体结构-材料中的相结构单组元材料性能有局限，实际使用的材料大多为多组元的合金。合金：在单组元的基础上，人为加入其它组元，使之成为性能更加优异的材料。组元：构成合金的纯物质。由两个组元组成的材料称为二元合金；三个组元称为三元合金；三个以上称多元合金。第八十八页，共一百二十二页，2022年，8月28日合金中各种组元之间存在复杂的物理和化学作用，会出现众多成份、结构各异的相。合金中的相是指具有同一化学成分、同一聚集状态、同一结构且以界面互相分开的各个均匀的组成部分。Al-Cu两相合金金属固溶体金属化合物（中间相）陶瓷晶体相玻璃相气相高分子晶相非晶相第八十九页，共一百二十二页，2022年，8月28日1、固溶体以合金中某一组元作为溶剂，其他组元为溶质，所形成的与溶剂有相同晶体结构、晶格常数稍有变化的固相称为固溶体。固溶体可在一定成分范围内存在，性能随成分变化而连续变化。置换固溶体间隙固溶体合金中的相结构可以分为两大类：第九十页，共一百二十二页，2022年，8月28日固溶体的性能导致固溶强化：通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象16Mn钢：低碳钢中加入1%左右的Mn，屈服强度可提高50%。

第九十一页，共一百二十二页，2022年，8月28日2、中间相(金属化合物)固溶体的溶解有一个限度，当溶质含量超过这一限度后便会形成一种新相，称为中间相，也叫金属间化合物。定义：金属与金属或类金属之间形成的化合物，统称为金属化合物。一般以AmBn表示。中间相的晶体结构和性能完全不同于其构成组元中的任一组元。第九十二页，共一百二十二页，2022年，8月28日结构特点：晶格类型与组成组元不同，两原子相间呈规则分布。例如:3Fe+C=Fe3C

体心六方复杂结构

高熔点、高硬度、高脆性第九十三页，共一百二十二页，2022年，8月28日二元相图相图是描述系统的状态、温度、压力和成分之间关系的一种图形。利用相图可以知道不同成分的材料在不同温度下存在哪些相、各相的相对量、成分及温度变化时所可能发生的变化。典型的二元合金基本相图第九十四页，共一百二十二页，2022年，8月28日相图与性能的关系第九十五页，共一百二十二页，2022年，8月28日材料的力学性能是指材料抵抗外力的能力，指标包括：强度、硬度、弹性、塑性、韧性等。四、材料的力学性能常见的工程载荷第九十六页，共一百二十二页，2022年，8月28日材料的受力行为:

基本过程:

弹性变形→塑性变形→断裂变形类型:

•

弹性变形:

外力去除后,变形消失,材料恢复原来形状的变形

•

塑性变形:

外力去除后,材料不能恢复原来形状的永久变形变形+断裂第九十七页，共一百二十二页，2022年，8月28日拉伸实验拉伸曲线一、静载下的力学性能指标第九十八页，共一百二十二页，2022年，8月28日A0A1εσ塑性变形弹性变形断裂oesbk拉伸缩颈拉伸试验第九十九页，共一百二十二页，2022年，8月28日1、强度指标

材料抵抗变形和断裂的能力。σS

--屈服强度

明显塑变的最小抗力σb--抗拉强度(强度极限)

材料能承受的最大抗力εσbsk塑性变形弹性变形断裂o一、静载下的力学性能指标第一百页，共一百二十二页，2022年，8月28日2、塑性指标:

产生塑性变形而不被破坏的能力。δ

---延伸率

δ<5%脆性材科

δ≈5～10%韧性材料

δ>10%塑性材料ψ

---

断面收缩率:

A0A1拉伸试样的颈缩现象一、静载下的力学性能指标第一百零一页，共一百二十二页，2022年，8月28日3、硬度:

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锉刀法测量硬度的方法一、静载下的力学性能指标第一百零二页，共一百二十二页，2022年，8月28日1、布氏硬度HB

布氏硬度计

适用范围:＜450HBS＜650HBW第一百零三页，共一百二十二页，2022年，8月28日表示方法HBS---钢球HBW---硬质合金如:120HBS10/1000/30表示:

钢球直径10mm

载荷1000kgf（9.807kN）保压30s

布氏硬度值为120。第一百零四页，共一百二十二页，2022年，8月28日2、洛氏硬度HRh1-h0洛氏硬度测试示意图洛氏硬度计10HRC≈HBS

金刚石锥头或直径为1.588mm钢球,两次加载压入试样表面,以压痕深度确定硬度。适用范围:中及高硬度材料第一百零五页，共一百二十二页，2022年，8月28日3、维氏硬度HV适用范围:

测量薄板类

HV≈HBS

HV＝18.18·P/d2

第一百零六页，共一百二十二页，2022年，8月28日工件4、肖氏硬度HS(drophardness)254mmh第一百零七页，共一百二十二页，2022年，8月28日冲击韧性断裂韧度疲劳强度二、动载下的力学性能指标第一百零八页，共一百二十二页，2022年，8月28日1、冲击韧性材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。指标为冲击韧性值ak第一百零九页，共一百二十二页，2022年，8月28日试样冲断时所消耗的能量:冲击功：Ak=mgH–mgh(J)

冲击韧性值ak：

试样缺口处单位截面积所消耗的冲击功。

AK

ak

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(J/mm²)S0第一百一十页，共一百二十二页，2022年，8月28日韧韧脆转变温度范围韧性与温度有关——韧脆性转变温度TK第一百一十一页，共一百二十二页，2022年，8月28日工程上常用的结构钢在一定的温度TT以下均会产生脆性断裂。温度TT称为材料的冷脆转变温度，或称韧脆转变温度。冷脆现象TTAK（J）T（oC）用材料的脆性转变温度TT作为防止脆断发生的安全判据，设计时根据构件的工作温度来选取具有合适脆化温度TT的材料。第一百一十二页，共一百二十二页，2022年，8月28日WhatReallySankTheTitanic?

1912年4月15日，20世纪初最大最豪华的远洋客轮“泰坦尼克”号，4．6万吨载重量，长269米，16个密封舱，双重钢壳，牢固无比，号称“不沉之城”。载有2224名乘客和船员，首航沉没于冰海，除了登上救生艇的711人幸存外，共有1513人葬身冰海。第