金属材料的性能改

金属材料的性能改第一页，共五十三页，2022年，8月28日材料的性能使用性能工艺性能力学性能物理性能化学性能铸造性能锻压性能热处理性能焊接性能第二页，共五十三页，2022年，8月28日力学性能定义:

是指金属材料在外力的作用下所表现出来的抵抗能力。第三页，共五十三页，2022年，8月28日力学性能强度硬度断裂韧度疲劳主要指标：塑性韧性第四页，共五十三页，2022年，8月28日强度塑性拉伸试验第五页，共五十三页，2022年，8月28日拉伸试验拉伸试验机第六页，共五十三页，2022年，8月28日液压式万能电子材料试验机第七页，共五十三页，2022年，8月28日*拉伸试样：长试样：L0=10d0短试样：L0=5d0d0L0第八页，共五十三页，2022年，8月28日力—伸长曲线FesbkLFsFbO屈服弹性变形缩颈断裂塑性变形塑性变形:外力去除后不能消失的变形第九页，共五十三页，2022年，8月28日弹性(elasticity):金属材料受外力作用时产生变形,当外力去掉后能恢复到原来形状及尺寸的性能。弹性变形(elasticdeformation):随载荷撤除而消失的变形。弹性极限(elasticlimit):

Fe弹性极限载荷(N)

σe

=

(Mpa)

S0

试样原始横截面积(mm2)第十页，共五十三页，2022年，8月28日拉伸试样的颈缩现象第十一页，共五十三页，2022年，8月28日力—伸长曲线FesbkLFsFbO屈服弹性变形缩颈断裂塑性变形第十二页，共五十三页，2022年，8月28日强度(strength):

材料在力的作用下抵抗变形和破坏的能力。种类:

抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度、抗扭强度等。

(2)屈服强度(yieldstrength):屈服点S

Fs

σs

=

(Mpa)

S0试样屈服时的载荷(N)试样原始横截面积(mm2)第十三页，共五十三页，2022年，8月28日规定残余伸长应力：

r0.2=Fr0.2/S0slF0.20.2%l0o第十四页，共五十三页，2022年，8月28日(3)抗拉强度(tensilestrength):试样在断裂前所能承受的最大应力。Fb试样断裂前的最大载荷(N)

σb=

(Mpa)

S0试样原始横截面积(mm2)第十五页，共五十三页，2022年，8月28日力学性能强度硬度韧性断裂韧度疲劳主要指标：塑性第十六页，共五十三页，2022年，8月28日塑性(plasticity):是指材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。(1)断面收缩率(percentagereductioninarea):是指试样拉断处横截面积S1的收缩量与原始横截面积S0之比。

S0-S1

ψ=×100%S0

第十七页，共五十三页，2022年，8月28日(2)断后伸长率(延伸率)specificelongation:

是指试样拉断后的标距伸长量L1与原始标距L0之比。L1–L0δ=×100%L0

δ<2~5%属脆性材科δ≈5~10%属韧性材料δ>10%属塑性材料第十八页，共五十三页，2022年，8月28日长试样：δ10简写为δ

短试样：δ5

同一种材料的δ5>δ10第十九页，共五十三页，2022年，8月28日硬度(hardness)1.定义：

是指材料抵抗其它更硬物体压入其表面的能力。第二十页，共五十三页，2022年，8月28日2.硬度试验方法：（1）压入法（2）划痕法（3）回跳法第二十一页，共五十三页，2022年，8月28日

布氏硬度HB洛氏硬度HR维氏硬度HV压入法第二十二页，共五十三页，2022年，8月28日(一)布氏硬度HB(Brinell-hardness)布氏硬度计

第二十三页，共五十三页，2022年，8月28日观看布氏硬度第二十四页，共五十三页，2022年，8月28日1.压头：淬火钢球HBS硬质合金钢球HBW第二十五页，共五十三页，2022年，8月28日2.试验原理：

用一定直径的压头（球体），以相应试验力压入待测表面，保持规定时间卸载后，测量材料表面压痕直径，以此计算出硬度值。第二十六页，共五十三页，2022年，8月28日第二十七页，共五十三页，2022年，8月28日

FFHB=——=————SDh

Dh=———2Dd——–——22

22第二十八页，共五十三页，2022年，8月28日布氏硬度值450的材料

选用淬火钢球压头例如：200HBS350HBS第二十九页，共五十三页，2022年，8月28日布氏硬度值450~650的材料

选用硬质合金球压头例如：550HBW600HBW第三十页，共五十三页，2022年，8月28日3.标注：符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值，符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。如:120HBS10/1000/30表示直径为10mm的钢球在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。第三十一页，共五十三页，2022年，8月28日4.特点：优点：测量误差小（因压痕大），数据稳定，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、有色金属、退火正火钢材的硬度。不适于测量成品零件或薄件的硬度。第三十二页，共五十三页，2022年，8月28日(二)洛氏硬度HR(Rockwllhardness)第三十三页，共五十三页，2022年，8月28日观看洛氏硬度第三十四页，共五十三页，2022年，8月28日1.压头：120º金刚石圆锥体钢球钢球HRAHRCHRB第三十五页，共五十三页，2022年，8月28日2.试验原理：

用锥顶角为120°的金刚石圆锥或直径1.588mm的淬火钢球，以相应试验力压入待测表面，保持规定时间卸载后卸除主试验力，以测量的残余压痕深度增量来计算出硬度值。第三十六页，共五十三页，2022年，8月28日00112332h1h2h3h1-1初载10kgh12-2总载150kgh23-3卸载140kgh3最后测得：残余压痕深度增量hHR=C-h/0.002h=h3-h1HR=h/0.002第三十七页，共五十三页，2022年，8月28日洛氏硬度值的表示：70~85HRA25~100HRB20~70HRC第三十八页，共五十三页，2022年，8月28日HRA、HRB、HRC分别测得的硬度，不可直接比较大小例如：50HRC<70HRA〤50HRB>40HRC〤第三十九页，共五十三页，2022年，8月28日3.特点：优点：测量操作简单，方便快捷，压痕小；测量范围大，能测较薄工件。缺点：测量精度较低，可比性差，不同标尺的硬度值不能比较。第四十页，共五十三页，2022年，8月28日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硬度检验。不适于测量组织不均匀材料。应用：第四十一页，共五十三页，2022年，8月28日(三)维氏硬度HV

(diamondpenetratorhardness)维氏硬度计第四十二页，共五十三页，2022年，8月28日1.压头：锥面夹角为136º的金刚石正四棱锥体第四十三页，共五十三页，2022年，8月28日2.试验原理：

与布氏硬度试验原理基本相同。只是压头改用了金刚石四棱锥体。第四十四页，共五十三页，2022年，8月28日

以一定的试验力将压头压入试样表面，保持规定时间卸载后，在试样表面留下一个四方锥形的压痕，测量压痕两对角线长度，以此计算出硬度值。2.试验原理：第四十五页，共五十三页，2022年，8月28日用压痕两对角线的平均长度来计算。HV=F/Saad第四十六页，共五十三页，2022年，8月28日3.标注：

与布氏硬度基本相同，在后面要标注试验条件—试验力和保持时间（10~15S不标）。

例：580HV30表示用30kgf(294.2N)试验力保持10~15S测定的维氏硬度值为580。第四十七页，共五十三页，2022年，8月28日4.特点：优点：适用范围广，从极软到极硬材料都可测量;测量精度高，可比性强；能测较薄工件。缺点：测量操作较麻烦，测量效率低。应用：广泛用于科研单位和高校，以及薄件表面硬度检验。不适于大批生产和测量组织不均匀材料。第四十八页，共五十三页，2022年，8月28日四、工艺性能材料工艺性能的好坏，直接影响到制造零件的工艺方法和质量以及制造成本。所以，选材时必须充分考虑工艺性能。4.切削加工性3.可焊性2.可锻性1.铸造性第四十九页，共五十三页，2022年，8月28日铸造性是指浇注铸件时，材料能充满比较复杂的铸型并获得优质铸件的能力。

对金属材料而言，铸造性主要包括流动性、收缩率、偏析倾向等指标。流动性好、收缩率小、偏析倾向小的材料其铸造性也好。

对某些工程塑料而言，在其成型工艺方法中，也要求有较好的流动性和小的收缩率。1.铸造性第五十页，共五十三页，2022年，8月28日可锻性是指材料是否易于进行压力加工的性能。可锻性好坏主要以材料的塑性和变形抗力来衡量。一般来说，钢的可锻性较好，而铸铁不能进行任何压力加工。

热塑性塑料可经过挤压和压塑成型。

2.可锻性第五十一页，共五十三页，2022年，8月28日可焊性是指材料是否易于焊接在一起并能保证焊缝