金属的力学性能

第2讲

金属材料的性能

金属材料的性能

金属材料的性能力学性能物理性能化学性能金属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一、力学性能定义：是指金属材料在外力的作用下所显示的抵抗能力。强度、塑性、硬度、韧性、疲劳

拉伸试验拉伸试验机液压式万能电子材料试验机点击录像*拉伸试样：长试样：L0=10d0短试样：L0=5d0d0L0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拉伸试样的颈缩现象屈服点σs

：Fs

σs

=

(Mpa)

S0试样屈服时的拉力(N)试样拉断前承受的最大拉力(N)原始横截面积(mm2)原始横截面积(mm2)强度：材料在力的作用下抵抗永久变形和断裂的能力。抗拉强度σb：Fb

σb=

(Mpa)

S0

S0-S1

ψ=×100%S0塑性：材料断裂前发生不可逆永久变形的能力。断后伸长率δ：断面收缩率ψ：L1–L0δ=×100%L0

硬度：材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度

布氏硬度计洛氏硬度计维氏硬度计压头：淬火钢球HBS硬质合金球HBW布氏硬度HB

实验原理：用一定直径的压头（球体），以规定的压力F压入材料的表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量压痕平均直径d，以此计算布氏硬度值。

FFHB=——=————SDh

Dh=———2Dd——–——22

22例如:120HBS10/1000/30表示用直径为10mm的淬火钢球、在1000kgf（9.807kN）的压力作用下保持30s，测得的布氏硬度值为120。标注：特点：压痕面积大，测量数据稳定；适合测量组织粗大或组织不均匀的材料，如铸铁；不宜测量成品或薄片金属的硬度。常用于测量退火、正火、调质处理的钢、铸铁、铝合金材的硬度。压头：120º金刚石圆锥HRAHRC淬火钢球HRB洛氏硬度HR

实验原理：

用顶角为120°的金刚石圆锥或直径1.588mm的淬火钢球作压头，在试验力的作用下，将压头压入材料表面，保持规定时间后去除主试验力，保持初始试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度值。001123321-1初载10kgh12-2总载150kgh23-3卸载140kgh3最后测得：残余压痕深度增量h=h3-h1HR=h/0.002HR=C-h/0.002HRA、HRB、HRC分别测得的硬度，不可直接比较大小例如：50HRC<70HRA〤

50HRB>40HRC〤特点：测量操作简单，方便快捷，压痕小；硬度测量范围大；可用于成品检验和较薄工件的测量。但数据准确性不如布氏硬度，不宜测量组织不均匀材料。不同标尺的硬度值不能比较。压头：相对面夹角为136º的金刚石正四棱锥维氏硬度HV

实验原理：以一定的试验力将压头压入材料表面，保持规定时间卸除试验力，根据压痕两对角线长度的算术平均值来计算硬度，其测量原理与布氏硬度相似。HV=F/S特点：可以测量从软到硬的各种金属材料，测量压痕小，可测量较薄的材料和渗碳、渗氮等表面硬化层。韧性：材料抵抗冲击破坏的能力。Aku

（Akv）=mgH–mgh韧脆转变温度:-40-20020204060akT(ºc)T↓，ak急剧↓韧性→脆性疲劳：零件在循环应力的作用，即使工作时承受的应力远低于材料的屈服点，但经受一定循环次数后，也会发生突然断裂，这种现象称为疲劳。疲劳：零件在循环应力的作用，即使工作时承受的应力远低于材料的屈服点，但经受一定循环次数后，也会发生突然断裂，这种现象称为疲劳。疲劳极限σ-1:

提高疲劳极限途径：改善零件的结构形状降低表面粗糙度值采