第2章 材料的性能讲解

机械制造基础工程材料篇第2章材料的性能

2.1材料的力学性能2.2材料的理化性能2.3材料的工艺性能使用性能：材料在使用过程中所表现的性能。包括力学性能、物理性能和化学性能。工艺性能：材料在加工过程中所表现的性能。包括铸造、锻压、焊接、热处理和切削性能等。神舟一号飞船一、强度1、强度定义：材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为强度。2、强度分类：抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度。3、应力的定义：材料受外力时，其内部产生了大小相等方向相反的内

力，单位截面上的内力称为应力。（用σ表示）弹性极限σe屈服强度σs抗拉强度σb2.1材料的力学性能4、变形的测量拉伸试验二、塑性断面收缩率伸长率定义：指金属材料在载荷作用下，产生塑形变形而不破坏的能力。分为：伸长率和断面收缩率硬度：是衡量材料软硬程度的指标，指材料抵抗表面局部塑性变形或破坏的能力。通过硬度试验测得的。HBHRCHV布氏硬度洛氏硬度维氏硬度三、硬度热处理国家标准JB/T8555-2008规定，以常规热处理作为最终热处理状态的零件一般标注硬度，通常以布氏硬度或洛氏硬度表示。1、布氏硬度（HB）用实验力F除以压痕表面积S的值为布氏硬度值，用符号HB。使用钢球压头，用于布氏硬度值≤450的材料HBS使用硬质合金球压头，用于布氏硬度值≤650的材料HBW布氏硬度的测量特点优点：测量误差小，数据稳定。缺点：压痕大，不能测量薄壁零件、成品件及比压头还硬的材料。而且试验过程比较麻烦。洛氏硬度的测量（压入法）钢球压头与金刚石压头洛氏硬度压痕2、洛氏硬度（HR）

20-88HRA用圆锥金刚石压头，测量高硬度材料。

20-100HRB用钢球压头，测量低硬度材料。

20-70HRC用圆锥金刚石压头，测量中等硬度材料。洛氏硬度的测量操作简便迅速，可直接从硬度机的表盘上读出硬度值压痕小，适用范围广。由于压很小，测得数据不够准确。通常在试样不同部位测定三点取其算术平均值维氏硬度的测量原理与布氏硬度相同，不同的是它们的压头不同。四棱锥压头维氏硬度压痕3、维氏硬度（HV）优点：测量范围：5-1000HV，可以测量从软到硬的各种材料。其结果精确可靠。缺点：测量较麻烦，工作效率不如洛氏硬度。定义：材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称冲击韧性。指标为冲击韧性值ak四、冲击韧性ak愈大，表明材料的韧性愈好。疲劳断裂：材料在低于

s的重复交变应力作用下发生断裂的现象称疲劳断裂。疲劳强度：材料经受无数次应力循环而不破坏的最大应力称为疲劳强度。交变应力五、疲劳强度钢铁107次材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的最大应力称疲劳极限，用-1表示。有色金属108次六、断裂韧性定义：材料抵抗内部裂纹失稳扩展的能力称为断裂韧性。断裂力学认为：材料中存在缺陷是绝对的，常见的缺陷是裂纹。在应力的作用下，为扩展，发生断裂。

σb---抗拉强度2.2材料的理化性能一、物理性能1、密度：指的是单位体积中材料的质量，常用符号“ρ”，抗拉强度与密度

ρ的比称为比强度，弹性模量E与密度ρ称为比弹性模量。航空航

天的材料都要求高的比强度和高的比弹性模量。2、熔点：指材料的熔化温度。熔点：金属、合金晶体、陶瓷有固定的熔点；陶瓷的熔点较高；高分子材料没有固定的熔点。3、热膨胀性：材料随温度变化而出现膨胀和收缩的现象。

用线性膨胀系数表示4、导电性：材料导电的能力。5、导热性：材料传导热量的能力，一般用导热系数表示。6、磁性：材料的导磁的性能。

分为软磁材料（容易磁化）：工业纯铁、硅钢片

硬磁材料（永磁材料）：淬火的钴钢、稀土钴二、化学性能：1、耐腐蚀性能：是指材料抵抗空气、水蒸气及其它各种化学介质腐蚀

能力。

非金属材料的抗腐蚀性能远高于金属材料；2、抗氧化性能：材料在加热时抵抗氧化作用的能力。

在材料的表面形成一层氧化薄膜。3、化学稳定性：是材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。

高温下有称为热稳定性。2.3材料的工艺性能工艺性能：是指材料在成形过程中，对某种加工工艺的适应能力。

如：铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、切削加工性能等。1、铸造性能：衡量材料铸造性能的指标，流动性、收缩性、偏析倾向；2、锻造性能：是指材料是否容易进行压力加工的性能。3、焊接性能：是指材料是否容易易于焊接并能获得优质焊缝的能力。与材料的化学成分有关，特别是钢中含碳量影响较大。

低碳钢的焊接性能好，高碳钢、铸铁的焊接性能较差。4、热处理性能：是指材料进行热处理的难易程度。5、切削加工性能：是指材料接受切削加工的难易程度。练一练——还缺点啥？下列情况分别是因为哪一个力学性能指标达不到要求？1）紧固螺栓使用后发生塑性变形。 （）2）齿轮正常负荷条件下工作中发生断裂。（）3）汽车紧急刹车时，发动机曲轴发生断裂。（）4）不锈钢圆板冲压加工成圆柱杯的过程中发生裂纹。 （）5）齿轮工作在寿命期内发生严重磨损。 （）屈服强度疲劳强度冲击韧度塑性硬度练一练——还缺点啥？1）金属材料的性能包括

和

。2）力学性能包括

、

、

、

及

等。3）用于制造工程构件和机械零件的材料为

材料。4）强度是指金属材料在

作用下，抵抗＿＿＿

和

的能力。使用性能工艺性能强度塑性硬度冲击韧性疲劳强度工程外力破坏塑性变形练一练——还缺点啥？5）

能力称为塑性。常用

和断面收缩率表示。6）材料硬度常用的有

硬度、

硬度、

硬度三种，其符号分别是

、

、

。7）

能力称为冲击韧性。冲击韧性越小，表示材料的

越

。8）硬度是指材料抵抗局部

的能力。

金属材料在载荷作用下产生塑性变形而不破坏的伸长率布氏维氏洛氏HBHVHR金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的韧性差破坏练一练——说错了没有？1）金属材料越软，越好切削加工。 （）2）材料抵抗局部变形特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度。

（）3）使用性能是指金属材料在加工条件下所表现出来的性能。

（）4）切削加工性与材料的硬度、韧性无关。（）5）金属材料的力学性能可以理解为金属材料的失效抗力。（）

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√×

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×练一练——这次该选谁？1）机械零件失效中大约有80%以上属于