工程材料-過控-5-金屬材料的主要性能綜述

1、工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)第第5 5章章 金屬材料的主要性能金屬材料的主要性能* 主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容*l金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能 力學(xué)性能 服役條件對(duì)力學(xué)性能的影響 l金屬材料的加工工藝性能金屬材料的加工工藝性能 焊接性能 鑄造性能 壓力加工性能 機(jī)加工性能 熱處理性能 l金屬材料的物理性能與耐腐蝕性能金屬材料的物理性能與耐腐蝕性能 物理性能 耐腐蝕性能 材料的性能材料的性能 使用性能：使用性能：材料在正常使用條件材料在正常使用條件下能保證安全可靠工作所必備的下能保證安全可靠工作所必備的性能。性能。包括包括力學(xué)性能、物理性能力學(xué)性能、物理性能和和化學(xué)性能化學(xué)性

2、能。 工藝性能：工藝性能：材料在加工過程中所材料在加工過程中所表現(xiàn)的性能。表現(xiàn)的性能。包括包括鑄造、鍛壓、鑄造、鍛壓、焊接、熱處理焊接、熱處理和和切削性能切削性能等等。神舟一號(hào)飛船* 金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能 力學(xué)性能：力學(xué)性能： 指材料在指材料在力或能量力或能量的作用下所表現(xiàn)出的的作用下所表現(xiàn)出的行為行為。 影響材料力學(xué)性能的因素：影響材料力學(xué)性能的因素：作用力特點(diǎn)作用力特點(diǎn)：如力的種類（靜態(tài)力、動(dòng)態(tài)力、磨蝕力等）；：如力的種類（靜態(tài)力、動(dòng)態(tài)力、磨蝕力等）；施力方式施力方式：速度、方向及大小的變化，局部或全面施力等；：速度、方向及大小的變化，局部或全面施力等；應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)：簡(jiǎn)

3、單應(yīng)力：簡(jiǎn)單應(yīng)力拉、壓、剪、扭、彎，復(fù)雜應(yīng)拉、壓、剪、扭、彎，復(fù)雜應(yīng)力力兩種以上簡(jiǎn)單應(yīng)力的復(fù)合；兩種以上簡(jiǎn)單應(yīng)力的復(fù)合；受力狀態(tài)下所處的環(huán)境受力狀態(tài)下所處的環(huán)境：溫度、壓力、介質(zhì)、特殊空間等。：溫度、壓力、介質(zhì)、特殊空間等。*金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能力學(xué)試驗(yàn)力學(xué)試驗(yàn)是公特定的加載條件下探討材料的性態(tài)的，金屬材料的力學(xué)試驗(yàn)大致分成兩類：一類稱作力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)專門測(cè)試材料的強(qiáng)度特性、變形特性和斷裂特性，是力學(xué)試驗(yàn)的基礎(chǔ)部分；一類稱作工藝性質(zhì)試驗(yàn)諸如冷彎試驗(yàn)、深沖試驗(yàn)、可鍛性試驗(yàn)、切削性試驗(yàn)等，用來檢查材料對(duì)某種變形工藝的適應(yīng)能力。雖然這些試驗(yàn)也反映金屬在某個(gè)方面的件質(zhì)，但試驗(yàn)結(jié)果多數(shù)不具

4、行明確的內(nèi)涵，具應(yīng)用的針對(duì)性較強(qiáng)。（這是測(cè)試材料的加工工藝性能）* 力學(xué)試驗(yàn)的力學(xué)試驗(yàn)的對(duì)象對(duì)象，可以是，可以是構(gòu)件、零部件或材料。構(gòu)件、零部件或材料。 構(gòu)件或零部件構(gòu)件或零部件的試驗(yàn)，主要是考驗(yàn)它在的試驗(yàn)，主要是考驗(yàn)它在類似服役條件類似服役條件下下的行為，試驗(yàn)時(shí)的的行為，試驗(yàn)時(shí)的外載分布、溫度變化、介質(zhì)條件外載分布、溫度變化、介質(zhì)條件等都盡可能復(fù)現(xiàn)其實(shí)際使用的狀態(tài)，以考核其等都盡可能復(fù)現(xiàn)其實(shí)際使用的狀態(tài)，以考核其結(jié)構(gòu)強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、使用壽命、失效形式度、使用壽命、失效形式。 一些一些大型構(gòu)件大型構(gòu)件不便于用實(shí)物直接試驗(yàn)時(shí)，也可以采用不便于用實(shí)物直接試驗(yàn)時(shí)，也可以采用模型或模擬模型或模擬的試驗(yàn)方法

5、。這些試驗(yàn)多半是在復(fù)雜的加的試驗(yàn)方法。這些試驗(yàn)多半是在復(fù)雜的加載條件下進(jìn)行的，載條件下進(jìn)行的，不能以材料的基本力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)來不能以材料的基本力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)來代替，甚至零部件的試驗(yàn)也不能代替整機(jī)的試驗(yàn)代替，甚至零部件的試驗(yàn)也不能代替整機(jī)的試驗(yàn)。金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能* 材料材料的力學(xué)試驗(yàn)的力學(xué)試驗(yàn)則是在從金屬材料中加工出的試樣上則是在從金屬材料中加工出的試樣上進(jìn)行的，是力學(xué)試驗(yàn)的基礎(chǔ)工作。進(jìn)行的，是力學(xué)試驗(yàn)的基礎(chǔ)工作。 力學(xué)試驗(yàn)的目的力學(xué)試驗(yàn)的目的： 確定材料在確定材料在各種受載條件下的行為各種受載條件下的行為，為工程設(shè)計(jì)，為工程設(shè)計(jì)提提供依據(jù)供依據(jù)。 材質(zhì)的比較性檢驗(yàn)材質(zhì)的比較性檢

6、驗(yàn)。如具有持定用途的。如具有持定用途的材料的篩選材料的篩選，企業(yè)中原材料、半成品或產(chǎn)品的企業(yè)中原材料、半成品或產(chǎn)品的質(zhì)量控制質(zhì)量控制等。等。 通過力學(xué)行為與金屬內(nèi)部狀態(tài)研究的配合，通過力學(xué)行為與金屬內(nèi)部狀態(tài)研究的配合，掌握力掌握力學(xué)性質(zhì)變化的學(xué)性質(zhì)變化的基本原理基本原理，各種因素影響各種因素影響的的本質(zhì)本質(zhì)，為，為高高性能材料的研制性能材料的研制提供指導(dǎo)提供指導(dǎo)。金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能* 力學(xué)性質(zhì)既由材料內(nèi)在狀態(tài)所決定，亦隨著試驗(yàn)的外力學(xué)性質(zhì)既由材料內(nèi)在狀態(tài)所決定，亦隨著試驗(yàn)的外界條件而變化。外界因素可以直接影響材料的性質(zhì)，界條件而變化。外界因素可以直接影響材料的性質(zhì)，也可能通過

7、改變其內(nèi)部組織而影響它的力學(xué)行為。也可能通過改變其內(nèi)部組織而影響它的力學(xué)行為。 在力學(xué)件質(zhì)的研究中，僅依靠力學(xué)試驗(yàn)的結(jié)果是不夠在力學(xué)件質(zhì)的研究中，僅依靠力學(xué)試驗(yàn)的結(jié)果是不夠的。為了把金屬的性質(zhì)與它的冶金質(zhì)量、組織狀態(tài)、的。為了把金屬的性質(zhì)與它的冶金質(zhì)量、組織狀態(tài)、點(diǎn)點(diǎn) 陣類型、缺陷分布等關(guān)系發(fā)掘出來，就必須配合陣類型、缺陷分布等關(guān)系發(fā)掘出來，就必須配合進(jìn)行各種組織檢驗(yàn)、結(jié)構(gòu)分析、斷口研究、應(yīng)力分析、進(jìn)行各種組織檢驗(yàn)、結(jié)構(gòu)分析、斷口研究、應(yīng)力分析、物理性質(zhì)測(cè)試等多種試驗(yàn)工作，這些試驗(yàn)與力學(xué)試驗(yàn)物理性質(zhì)測(cè)試等多種試驗(yàn)工作，這些試驗(yàn)與力學(xué)試驗(yàn)相配合，可以有效地揭示材料行為的內(nèi)在本質(zhì)。相配合，可以有效

8、地揭示材料行為的內(nèi)在本質(zhì)。金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能*（一）拉伸試驗(yàn)與拉伸曲線（一）拉伸試驗(yàn)與拉伸曲線（二）應(yīng)力（二）應(yīng)力-應(yīng)變曲線和強(qiáng)度、塑性指標(biāo)應(yīng)變曲線和強(qiáng)度、塑性指標(biāo)強(qiáng)度和塑性強(qiáng)度和塑性金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能* 強(qiáng)度的測(cè)定強(qiáng)度的測(cè)定- -拉伸實(shí)驗(yàn)拉伸實(shí)驗(yàn)拉伸試樣（拉伸試樣（GB6397-86）長(zhǎng)試樣：長(zhǎng)試樣：L0=10d0短試樣：短試樣：L0=5d0* 強(qiáng)度的測(cè)定強(qiáng)度的測(cè)定- -拉伸實(shí)驗(yàn)拉伸實(shí)驗(yàn)力力伸長(zhǎng)曲線伸長(zhǎng)曲線彈性變形階段彈性變形階段屈服階段屈服階段頸縮現(xiàn)象頸縮現(xiàn)象拉伸試驗(yàn)拉伸試驗(yàn)中得出的拉伸力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系曲線。中得出的拉伸力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系曲線。強(qiáng)化階段強(qiáng)化

9、階段 拉伸試驗(yàn)機(jī)拉伸試驗(yàn)機(jī)低碳鋼拉伸力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系曲線。低碳鋼拉伸力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系曲線。* 強(qiáng)度的測(cè)定強(qiáng)度的測(cè)定- -拉伸實(shí)驗(yàn)拉伸實(shí)驗(yàn)力力伸長(zhǎng)曲線伸長(zhǎng)曲線彈性變形階段彈性變形階段 外力不超過外力不超過Fe，材料只產(chǎn)生可恢復(fù)的彈性，材料只產(chǎn)生可恢復(fù)的彈性變形。變形。彈性彈性 金屬材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后能金屬材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后能恢復(fù)其原來形狀的性能?；謴?fù)其原來形狀的性能。彈性變形彈性變形 隨外力消失而消失的變形，稱為彈性變形，其隨外力消失而消失的變形，稱為彈性變形，其大小與外力成正比。大小與外力成正比。塑性變形階段塑性變形階段 外力超過外力超過Fe后，試樣開始

10、產(chǎn)生永久變形后，試樣開始產(chǎn)生永久變形（在外力去除后保留下來的不能恢復(fù)的變形），即塑性（在外力去除后保留下來的不能恢復(fù)的變形），即塑性變形。變形。* 強(qiáng)度的測(cè)定強(qiáng)度的測(cè)定- -拉伸實(shí)驗(yàn)拉伸實(shí)驗(yàn)L LF F0 0脆性材料的拉伸曲線（與低碳鋼試樣相對(duì)比）脆性材料的拉伸曲線（與低碳鋼試樣相對(duì)比）脆性材料在斷裂前沒有明顯的屈服現(xiàn)象。脆性材料在斷裂前沒有明顯的屈服現(xiàn)象。 *低碳鋼的應(yīng)力低碳鋼的應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線拉伸試樣拉伸試樣拉伸試驗(yàn)機(jī)拉伸試驗(yàn)機(jī)應(yīng)力應(yīng)力 = F/A0應(yīng)變應(yīng)變 = (l-l0)/l0 強(qiáng)度的測(cè)定強(qiáng)度的測(cè)定- -拉伸實(shí)驗(yàn)拉伸實(shí)驗(yàn)* 彈性和剛度彈性和剛度 彈性彈性：指標(biāo)為彈性極限指標(biāo)為

11、彈性極限 e e，即即材料承受最大彈性變形時(shí)材料承受最大彈性變形時(shí)的應(yīng)力。的應(yīng)力。 剛度剛度：材料受力時(shí)抵抗彈性材料受力時(shí)抵抗彈性變形的能力。變形的能力。指標(biāo)為彈性模指標(biāo)為彈性模量量E E。 ）（MPatgE e彈性模量的大小主要取決于材料的本性，除隨溫度升彈性模量的大小主要取決于材料的本性，除隨溫度升高而逐漸降低外，其他強(qiáng)化材料的手段如熱處理、冷高而逐漸降低外，其他強(qiáng)化材料的手段如熱處理、冷熱加工、合金化等對(duì)彈性模量的影響很小?？梢酝ㄟ^熱加工、合金化等對(duì)彈性模量的影響很小?？梢酝ㄟ^增加橫截面積或改變截面形狀來提高零件的剛度。增加橫截面積或改變截面形狀來提高零件的剛度。 * 強(qiáng)度與塑性強(qiáng)度與塑

12、性 材料在靜載荷的作用下抵抗塑性變形或斷裂的能力。材料在靜載荷的作用下抵抗塑性變形或斷裂的能力。應(yīng)用應(yīng)用 強(qiáng)度是機(jī)械零件強(qiáng)度是機(jī)械零件（或工程構(gòu)件）在設(shè)計(jì)、（或工程構(gòu)件）在設(shè)計(jì)、加工、使用過程中的主加工、使用過程中的主要性能指標(biāo)，特別是選要性能指標(biāo)，特別是選材和設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。材和設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。強(qiáng)度的概念強(qiáng)度的概念* 強(qiáng)度指標(biāo)強(qiáng)度指標(biāo) 屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 s：是金屬材是金屬材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時(shí)的屈料發(fā)生屈服現(xiàn)象時(shí)的屈服極限，即材料發(fā)生微服極限，即材料發(fā)生微量塑性變形時(shí)的應(yīng)力值。量塑性變形時(shí)的應(yīng)力值。屈服點(diǎn)屈服點(diǎn) 在拉伸試驗(yàn)過程中，載荷不增加，試樣仍能繼續(xù)在拉伸試驗(yàn)過程中，載荷不增加，試樣仍能繼續(xù)

13、伸長(zhǎng)時(shí)的應(yīng)力。伸長(zhǎng)時(shí)的應(yīng)力。FsA0s=計(jì)算公式計(jì)算公式* 強(qiáng)度指標(biāo)強(qiáng)度指標(biāo) 條件屈服強(qiáng)度條件屈服強(qiáng)度 0.2： 殘余變形量為殘余變形量為0.2%時(shí)的時(shí)的應(yīng)力值。應(yīng)力值。脆性材料的屈服點(diǎn)：脆性材料的屈服點(diǎn)： 試樣卸除載荷后，其標(biāo)距部分的殘余伸長(zhǎng)率達(dá)到試試樣卸除載荷后，其標(biāo)距部分的殘余伸長(zhǎng)率達(dá)到試樣標(biāo)距長(zhǎng)度的樣標(biāo)距長(zhǎng)度的0.2%0.2%時(shí)的應(yīng)力。時(shí)的應(yīng)力。 LF0F0.20.2%L0應(yīng)用應(yīng)用：s和和0.2常作為零件常作為零件選材和設(shè)計(jì)的依據(jù)。選材和設(shè)計(jì)的依據(jù)。F0.2A00.2=計(jì)算公式計(jì)算公式* 強(qiáng)度指標(biāo)強(qiáng)度指標(biāo) 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 b：材料斷裂前所承受的最大應(yīng)力值。材料斷裂前所承受的最大應(yīng)力值

14、。b=FbA0 應(yīng)用：脆性材料制作應(yīng)用：脆性材料制作機(jī)械零件和工程構(gòu)件時(shí)的機(jī)械零件和工程構(gòu)件時(shí)的選材和設(shè)計(jì)的依據(jù)。選材和設(shè)計(jì)的依據(jù)。計(jì)算公式計(jì)算公式* 塑性塑性衡量指標(biāo)衡量指標(biāo)金屬材料斷裂前發(fā)生永久變形的能力。金屬材料斷裂前發(fā)生永久變形的能力。斷面收縮率斷面收縮率：伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率： 試樣拉斷后，標(biāo)距的伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距的百試樣拉斷后，標(biāo)距的伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距的百分比。分比。試樣拉斷后，頸縮處的橫截面積的縮試樣拉斷后，頸縮處的橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比。減量與原始橫截面積的百分比。塑性：塑性：* 塑性指標(biāo)塑性指標(biāo) 伸長(zhǎng)率：伸長(zhǎng)率：%100001lll%100010SSS斷面收縮率：斷面收縮率：

15、斷裂后拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象* 塑性指標(biāo)塑性指標(biāo) 說明：說明： 用斷面縮率表示塑性比伸長(zhǎng)率更接近真用斷面縮率表示塑性比伸長(zhǎng)率更接近真實(shí)變形。實(shí)變形。 直徑直徑d0 相同時(shí)，相同時(shí)，l0 ， 。只有當(dāng)。只有當(dāng)l0/d0 為為常數(shù)時(shí)，塑性值才有可比性。常數(shù)時(shí)，塑性值才有可比性。 當(dāng)當(dāng)l0=10d0 時(shí)，伸長(zhǎng)率用時(shí)，伸長(zhǎng)率用 10表示；表示； 當(dāng)當(dāng)l0=5d0 時(shí)，伸長(zhǎng)率用時(shí)，伸長(zhǎng)率用 5 表示。顯然表示。顯然 5 10 時(shí)，無頸縮，為脆性材料表征時(shí)，無頸縮，為脆性材料表征 時(shí)，有頸縮，為塑性材料表征時(shí)，有頸縮，為塑性材料表征* 塑性指標(biāo)塑性指標(biāo) 屈強(qiáng)比屈強(qiáng)比 用用s/b表示，可反映材

16、料屈服后強(qiáng)化能力的高低，其表示，可反映材料屈服后強(qiáng)化能力的高低，其值一般在值一般在0.650.75之間。之間。 屈強(qiáng)比越小，表示材料屈服極限與強(qiáng)度極限的差距越屈強(qiáng)比越小，表示材料屈服極限與強(qiáng)度極限的差距越大，塑性越好，發(fā)生脆性破壞的可能性越小，工程構(gòu)大，塑性越好，發(fā)生脆性破壞的可能性越小，工程構(gòu)件的可靠性越高，萬一超載也不會(huì)馬上斷裂。但屈強(qiáng)件的可靠性越高，萬一超載也不會(huì)馬上斷裂。但屈強(qiáng)比太小，也使材料在彈性變形范圍內(nèi)承受載荷小，強(qiáng)比太小，也使材料在彈性變形范圍內(nèi)承受載荷小，強(qiáng)度水平就不能充分發(fā)揮。度水平就不能充分發(fā)揮。 屈強(qiáng)比越大，屈服極限接近強(qiáng)度極限，承載能力越強(qiáng)，屈強(qiáng)比越大，屈服極限接近強(qiáng)

17、度極限，承載能力越強(qiáng)，材料在斷裂前塑性材料在斷裂前塑性“儲(chǔ)備儲(chǔ)備”太少，對(duì)應(yīng)力集中敏感，太少，對(duì)應(yīng)力集中敏感，耐疲勞抗力下降，并容易發(fā)生脆性破壞。耐疲勞抗力下降，并容易發(fā)生脆性破壞。*金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能 硬度硬度 是衡量材料是衡量材料軟硬程度軟硬程度的一種性能指標(biāo)，反映材料的一種性能指標(biāo)，反映材料抵抗抵抗硬物壓入表面硬物壓入表面的能力，也可看作是材料表面抵抗外物的能力，也可看作是材料表面抵抗外物壓入時(shí)所引起壓入時(shí)所引起局部塑性變形局部塑性變形的能力。的能力。測(cè)量硬度的試驗(yàn)方法很多，主要有測(cè)量硬度的試驗(yàn)方法很多，主要有壓入法壓入法、回跳法回跳法和和刻畫法刻畫法三大類。三大類。生

18、產(chǎn)中應(yīng)用最多的是生產(chǎn)中應(yīng)用最多的是壓入法壓入法測(cè)得的硬度，主要有測(cè)得的硬度，主要有布氏布氏硬度硬度、洛氏硬度洛氏硬度和和維氏硬度維氏硬度等幾種不同的測(cè)定方法。等幾種不同的測(cè)定方法。*硬度硬度*布氏硬度計(jì)布氏硬度計(jì) 布氏硬度布氏硬度HB: HB: 采用一定直徑的鋼球或硬質(zhì)合金壓頭，采用一定直徑的鋼球或硬質(zhì)合金壓頭，以相應(yīng)的試驗(yàn)力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后卸以相應(yīng)的試驗(yàn)力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后卸載，得到一直徑的壓痕，載荷除以壓痕表面積的值。載，得到一直徑的壓痕，載荷除以壓痕表面積的值。)(2102. 022dDDDPHB 硬度硬度* 壓頭為鋼球時(shí)壓頭為鋼球時(shí)，布氏硬度用符號(hào)，布氏硬度用

19、符號(hào)HBS表示，適用于表示，適用于布氏硬度值在布氏硬度值在450以下以下的材料。的材料。 壓頭為硬質(zhì)合金球時(shí)壓頭為硬質(zhì)合金球時(shí)，用符號(hào)，用符號(hào)HBW表示，適用于布表示，適用于布氏硬度在氏硬度在650以下以下的材料。的材料。l符號(hào)符號(hào)HBS或或HBW之前的數(shù)字表示之前的數(shù)字表示硬度值硬度值, 符號(hào)后面的數(shù)字符號(hào)后面的數(shù)字按順序分按順序分別表示別表示球體直徑球體直徑、載荷載荷及及載荷保載荷保持時(shí)間持時(shí)間。如。如 120HBS10/1000/30 表表 示直徑為示直徑為10mm的鋼球的鋼球在在1000kgf（9.807kN）載荷載荷作用下作用下保持保持30s測(cè)得的測(cè)得的布氏硬度值為布氏硬度值為120

20、。布氏硬度壓痕布氏硬度壓痕布氏硬度布氏硬度* 布氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：布氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量誤差小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。測(cè)量誤差小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：壓痕大，不能用于太薄件、成品件及比壓頭壓痕大，不能用于太薄件、成品件及比壓頭還硬的材料。還硬的材料。 適于測(cè)量適于測(cè)量退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼, 鑄鐵及有色金屬的硬度鑄鐵及有色金屬的硬度。 材料的材料的 b與與HB之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系：之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系： 對(duì)于低碳鋼對(duì)于低碳鋼: b(MPa)3.6HB 對(duì)于高碳鋼：對(duì)于高碳鋼： b(MPa)3.4HB 對(duì)于鑄鐵：對(duì)于鑄鐵： b(MPa)1HB或或 b(MPa) 0.6(HB-40)HB b(MPa)鋼黃銅球

21、墨鑄鐵布氏硬度布氏硬度*布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范金屬類型金屬類型布氏硬度值布氏硬度值/HBS或或HBW試樣厚度試樣厚度/mm試驗(yàn)力與壓頭試驗(yàn)力與壓頭直徑的關(guān)系直徑的關(guān)系0.102F/D2壓頭直徑壓頭直徑D/mm試驗(yàn)力試驗(yàn)力F/N持續(xù)時(shí)間持續(xù)時(shí)間t/s黑色金屬黑色金屬14063422301052.529.421037.3551031.83910310151406633101052.59.8071032.452103612.41015有色金屬有色金屬13063422301052.529.421037.3551031.839103302351309363310（5或或15）1052.59.8

22、071032.452103612.43023566335（2.5或或1.5）1052.52.452103612.4153.2602*硬度硬度 洛氏硬度洛氏硬度 把具有標(biāo)準(zhǔn)形狀和尺寸的壓頭（金剛石圓把具有標(biāo)準(zhǔn)形狀和尺寸的壓頭（金剛石圓錐或大鋼球），先用一初載荷錐或大鋼球），先用一初載荷F0壓入材料，壓到位置壓入材料，壓到位置1-1，壓入深度為，壓入深度為h1。再加一主載荷，壓到位置。再加一主載荷，壓到位置2-2。最后撤去主載荷（初載荷不撤掉），壓痕彈回至位置最后撤去主載荷（初載荷不撤掉），壓痕彈回至位置3-3，其深度為，其深度為h3。用兩次載荷作用后的深度差。用兩次載荷作用后的深度差h=h3-h

23、1表示洛氏硬度。表示洛氏硬度。 洛氏硬度洛氏硬度用符號(hào)用符號(hào)HR表示，表示，HR=k-(h1-h0)/0.002 根據(jù)根據(jù)壓頭類型壓頭類型和和主載荷主載荷不同，分為九個(gè)標(biāo)尺，常用不同，分為九個(gè)標(biāo)尺，常用的標(biāo)尺為的標(biāo)尺為A、B、C。 *h1-h0洛氏硬度測(cè)試示意圖洛氏硬度測(cè)試示意圖洛氏硬度計(jì)洛氏硬度計(jì)洛氏硬度洛氏硬度* 符號(hào)符號(hào)HR前面的數(shù)字為硬度值，前面的數(shù)字為硬度值，后面為使用的標(biāo)尺。后面為使用的標(biāo)尺。lHRA用于測(cè)量高硬度材料用于測(cè)量高硬度材料, 如如硬質(zhì)合金、表淬層和滲碳層硬質(zhì)合金、表淬層和滲碳層。lHRB用于測(cè)量低硬度材料用于測(cè)量低硬度材料, 如如有色金屬和退火有色金屬和退火、正火鋼等

24、。正火鋼等。lHRC用于測(cè)量中等硬度材料，用于測(cè)量中等硬度材料，如調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等。如調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等。l洛氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：洛氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便，操作簡(jiǎn)便，壓痕小，適用范圍廣。壓痕小，適用范圍廣。l缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：測(cè)量結(jié)果分散度大。測(cè)量結(jié)果分散度大。鋼球壓頭與鋼球壓頭與金剛石壓頭金剛石壓頭洛氏硬度壓痕洛氏硬度壓痕洛氏硬度洛氏硬度*洛氏硬度試驗(yàn)適用范圍洛氏硬度試驗(yàn)適用范圍硬度符號(hào)硬度符號(hào)壓頭類型壓頭類型初始試驗(yàn)力初始試驗(yàn)力F0/N主試驗(yàn)力主試驗(yàn)力F1/N硬度范圍硬度范圍HRA120金剛石圓錐金剛石圓錐98.07490.32088HRAHRB直徑直徑1.588mm鋼鋼球球98.07882.62010

25、0HRBHRC120金剛石圓錐金剛石圓錐98.071373.02070HRC*硬度硬度 維氏硬度維氏硬度 原理基本上和布氏硬度相同，壓頭是原理基本上和布氏硬度相同，壓頭是金剛金剛石的正四棱錐體石的正四棱錐體。在試驗(yàn)力。在試驗(yàn)力F的作用下，試樣表面上的作用下，試樣表面上壓出一個(gè)四方錐形的壓痕，測(cè)量壓出一個(gè)四方錐形的壓痕，測(cè)量壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度d，計(jì)算壓痕的表面積計(jì)算壓痕的表面積A，以壓痕，以壓痕單位面積上的力單位面積上的力表示試表示試樣的硬度值，用符號(hào)樣的硬度值，用符號(hào)HV表示。表示。 金剛石壓頭上兩相對(duì)面間夾角為金剛石壓頭上兩相對(duì)面間夾角為136，這是為了在，這是為了在較低硬度時(shí)，其

26、硬度值與布氏硬度值相等或接近。較低硬度時(shí)，其硬度值與布氏硬度值相等或接近。*維氏硬度計(jì)維氏硬度計(jì)維氏硬度試驗(yàn)原理維氏硬度試驗(yàn)原理維氏硬度壓痕維氏硬度壓痕維氏硬度維氏硬度* 維氏硬度符號(hào)維氏硬度符號(hào)HV，符號(hào)前的數(shù)字為，符號(hào)前的數(shù)字為硬度值硬度值，后面的，后面的數(shù)字按順序分別表示數(shù)字按順序分別表示載荷值載荷值及及載荷保持時(shí)間載荷保持時(shí)間。 根據(jù)載荷范圍不同，規(guī)定了三種測(cè)定方法根據(jù)載荷范圍不同，規(guī)定了三種測(cè)定方法維氏硬維氏硬度試驗(yàn)度試驗(yàn) 、小負(fù)荷維氏硬度試驗(yàn)小負(fù)荷維氏硬度試驗(yàn)、顯微維氏硬度試驗(yàn)顯微維氏硬度試驗(yàn)。 維氏硬度保留了布氏硬度和維氏硬度保留了布氏硬度和 洛氏硬度的優(yōu)點(diǎn)。洛氏硬度的優(yōu)點(diǎn)。 小

27、負(fù)荷維氏硬度小負(fù)荷維氏硬度計(jì)計(jì)顯微維氏硬度計(jì)顯微維氏硬度計(jì)硬度硬度*維氏硬度試驗(yàn)適用范圍維氏硬度試驗(yàn)適用范圍試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)硬度符號(hào)硬度符號(hào)試驗(yàn)力試驗(yàn)力F/N試樣或試驗(yàn)層厚度試樣或試驗(yàn)層厚度試樣要求試樣要求GB/T 4340-84金屬維氏硬度試驗(yàn)金屬維氏硬度試驗(yàn)方法方法HV5HV10049.03980.7至少為壓痕對(duì)角線平至少為壓痕對(duì)角線平均長(zhǎng)度的均長(zhǎng)度的1.5倍，即倍，即1.5d試驗(yàn)面為平面，表面粗糙試驗(yàn)面為平面，表面粗糙度度Ra=0.2；從曲面上測(cè)得；從曲面上測(cè)得硬度值按標(biāo)準(zhǔn)附錄修正硬度值按標(biāo)準(zhǔn)附錄修正GB/T 5030-85金屬小負(fù)荷維氏硬金屬小負(fù)荷維氏硬度試驗(yàn)方法度試驗(yàn)方法HV0.2H

28、V31.96149.031.5d試驗(yàn)面為平面，表面粗糙試驗(yàn)面為平面，表面粗糙度度Ra=0.1；從曲面上測(cè)得；從曲面上測(cè)得硬度值按標(biāo)準(zhǔn)附錄修正硬度值按標(biāo)準(zhǔn)附錄修正GB/T 4342-91金屬顯微維氏硬度金屬顯微維氏硬度試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法HV0.01HV0.198.0710-31.9611.5d試驗(yàn)后支撐背面不應(yīng)試驗(yàn)后支撐背面不應(yīng)出現(xiàn)變形痕跡出現(xiàn)變形痕跡試驗(yàn)面為光滑平面，表面試驗(yàn)面為光滑平面，表面粗糙度粗糙度Ra不大于不大于0.1m各種硬度各種硬度大致的換算關(guān)系如下：大致的換算關(guān)系如下：1HBS10HRC；1HBS1Hv。*金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能 韌性韌性 是材料在斷裂前吸收變形能量的

29、能力。金屬的是材料在斷裂前吸收變形能量的能力。金屬的韌性通常隨韌性通常隨加載速度的提高加載速度的提高、溫度的降低溫度的降低、應(yīng)力集中的應(yīng)力集中的加劇加劇而而減少減少。韌性高的材料韌性高的材料在斷裂前要發(fā)生明顯的塑性變形，能引在斷裂前要發(fā)生明顯的塑性變形，能引起注意，一般不會(huì)造成嚴(yán)重事故；起注意，一般不會(huì)造成嚴(yán)重事故；韌性低的材料，韌性低的材料，斷裂前沒有明顯的征兆，危險(xiǎn)性大。斷裂前沒有明顯的征兆，危險(xiǎn)性大。 韌度韌度 是度量材料韌性的力學(xué)性能指標(biāo)，又分是度量材料韌性的力學(xué)性能指標(biāo)，又分靜力韌靜力韌度度、沖擊韌度沖擊韌度和和斷裂韌度斷裂韌度。 靜力韌度靜力韌度 是金屬材料在靜拉伸時(shí)是金屬材料在靜

30、拉伸時(shí)單位體積材料斷裂單位體積材料斷裂前所吸收的功前所吸收的功，它是強(qiáng)度和塑性的綜合指標(biāo)，用，它是強(qiáng)度和塑性的綜合指標(biāo)，用真實(shí)應(yīng)真實(shí)應(yīng)力力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線所包圍的面積表征。所包圍的面積表征。* 韌性韌性 沖擊韌性沖擊韌性 是材料在沖擊載荷作用下吸收是材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功塑性變形功和和斷裂功的能力斷裂功的能力，常用標(biāo)準(zhǔn)試樣的，常用標(biāo)準(zhǔn)試樣的沖擊吸收功沖擊吸收功AK表示。表示。 沖擊吸收功沖擊吸收功 由沖擊試驗(yàn)測(cè)得，它是將規(guī)定形狀和尺由沖擊試驗(yàn)測(cè)得，它是將規(guī)定形狀和尺寸的試樣放在沖擊試驗(yàn)機(jī)上。用擺錘沖擊試樣，試樣寸的試樣放在沖擊試驗(yàn)機(jī)上。用擺錘沖擊試樣，試樣在在沖擊試驗(yàn)力一次作用下

31、折斷時(shí)所吸收的功沖擊試驗(yàn)力一次作用下折斷時(shí)所吸收的功即為沖擊即為沖擊吸收功，單位為吸收功，單位為J。 沖擊韌度沖擊韌度 沖擊試樣缺口底部單位橫截面積上的沖擊沖擊試樣缺口底部單位橫截面積上的沖擊吸收功。吸收功。* 沖擊韌性沖擊韌性*韌脆轉(zhuǎn)變溫度韌脆轉(zhuǎn)變溫度 材料的沖擊韌性隨溫材料的沖擊韌性隨溫度下降而下降。度下降而下降。在某在某一溫度范圍內(nèi)沖擊韌一溫度范圍內(nèi)沖擊韌性值急劇下降的現(xiàn)象性值急劇下降的現(xiàn)象稱稱韌脆轉(zhuǎn)變韌脆轉(zhuǎn)變。 發(fā)生韌脆轉(zhuǎn)變的溫度發(fā)生韌脆轉(zhuǎn)變的溫度范圍稱范圍稱韌脆轉(zhuǎn)變韌脆轉(zhuǎn)變溫度溫度。材料的使用溫度應(yīng)高材料的使用溫度應(yīng)高于韌脆轉(zhuǎn)變溫度。于韌脆轉(zhuǎn)變溫度。韌體心立方金屬具有韌脆轉(zhuǎn)體心立方金

32、屬具有韌脆轉(zhuǎn)變溫度，而大多數(shù)面心立變溫度，而大多數(shù)面心立方金屬?zèng)]有。方金屬?zèng)]有。沖擊韌性沖擊韌性*TITANIC建造中的建造中的Titanic 號(hào)號(hào)TITANIC的沉沒的沉沒與船體材料的質(zhì)量與船體材料的質(zhì)量直接有關(guān)直接有關(guān)沖擊韌性沖擊韌性*Titanic 號(hào)鋼板號(hào)鋼板（左圖）和（左圖）和近代船用鋼板近代船用鋼板（右圖）（右圖）的沖擊試驗(yàn)結(jié)果的沖擊試驗(yàn)結(jié)果Titanic近代船用鋼板近代船用鋼板沖擊韌性沖擊韌性*油輪斷裂和北極星導(dǎo)油輪斷裂和北極星導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)殼體爆炸與彈發(fā)動(dòng)機(jī)殼體爆炸與材料中存在缺陷有關(guān)材料中存在缺陷有關(guān)1943年美國(guó)年美國(guó)T-2油輪發(fā)生斷油輪發(fā)生斷裂裂北極星導(dǎo)彈北極星導(dǎo)彈裂紋擴(kuò)展的

33、基本形式裂紋擴(kuò)展的基本形式斷裂韌性斷裂韌性*l應(yīng)力強(qiáng)度因子：應(yīng)力強(qiáng)度因子： 描述裂紋尖端附近應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度的指標(biāo)。描述裂紋尖端附近應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度的指標(biāo)。aYKI斷裂韌性：斷裂韌性：材料抵抗內(nèi)部材料抵抗內(nèi)部裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力。裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力。 C為斷裂應(yīng)力，為斷裂應(yīng)力，aC為臨界為臨界裂紋半長(zhǎng)，單位為裂紋半長(zhǎng)，單位為 CCICaYK23/mMN斷裂韌性斷裂韌性*疲勞疲勞 材料在材料在低于低于 s的的重復(fù)交變應(yīng)力重復(fù)交變應(yīng)力作用下發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。作用下發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能*疲勞斷口疲勞斷口通過改善材料的通過改善材料的形狀結(jié)構(gòu)形狀結(jié)構(gòu)，減少表面缺陷減少表面缺陷，提高表面提

34、高表面光潔度光潔度，進(jìn)行表面強(qiáng)化進(jìn)行表面強(qiáng)化等方法可提高材料疲勞抗力。等方法可提高材料疲勞抗力。軸的疲勞斷口軸的疲勞斷口疲勞輝紋（掃描電鏡照片）疲勞輝紋（掃描電鏡照片）疲勞疲勞*疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度 材料在材料在規(guī)定次數(shù)應(yīng)力循環(huán)規(guī)定次數(shù)應(yīng)力循環(huán)后仍不發(fā)生斷裂時(shí)的最大應(yīng)后仍不發(fā)生斷裂時(shí)的最大應(yīng)力稱為力稱為疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度或或疲勞極限疲勞極限。用。用 -1表示。表示。金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能 鋼鐵材料規(guī)定次數(shù)為鋼鐵材料規(guī)定次數(shù)為107， 有色金屬合金為有色金屬合金為108。*溫度對(duì)金屬力學(xué)性能的影響溫度對(duì)金屬力學(xué)性能的影響 溫度對(duì)力學(xué)性能的影響是最大的。一般認(rèn)為溫度對(duì)力學(xué)性能的影響是最大的

35、。一般認(rèn)為t200為常溫考慮，為常溫考慮，200t400為中溫考慮，為中溫考慮，溫度再高溫度再高為高溫。為高溫。低于低于0則為低溫則為低溫。 以鋼材為例，在以鋼材為例，在常、中溫條件下常、中溫條件下，抗拉強(qiáng)度在，抗拉強(qiáng)度在250300前隨溫度增加而逐漸升高，以后逐漸下降；前隨溫度增加而逐漸升高，以后逐漸下降；屈服點(diǎn)隨溫度升高而下降；延伸率和斷面收縮率在屈服點(diǎn)隨溫度升高而下降；延伸率和斷面收縮率在300前略有下降，隨后很快提高。前略有下降，隨后很快提高。 鋼材隨溫度升高力學(xué)性能變化的總趨勢(shì)是：鋼材隨溫度升高力學(xué)性能變化的總趨勢(shì)是：強(qiáng)度下降強(qiáng)度下降、塑性提高塑性提高、韌性變化不大韌性變化不大。金屬

36、材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能*蠕變?nèi)渥?進(jìn)入高溫工作狀態(tài)，材料的力學(xué)性能不僅與溫度有關(guān)進(jìn)入高溫工作狀態(tài)，材料的力學(xué)性能不僅與溫度有關(guān)系，與負(fù)載持續(xù)時(shí)間也密切相關(guān)。系，與負(fù)載持續(xù)時(shí)間也密切相關(guān)。金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能 蠕變?nèi)渥?是指金屬材料在是指金屬材料在高溫長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)力高溫長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)力作用下，作用下，即使所加即使所加應(yīng)力小于該溫應(yīng)力小于該溫度下的屈服強(qiáng)度度下的屈服強(qiáng)度，也會(huì)，也會(huì)逐漸產(chǎn)生明顯的塑性變逐漸產(chǎn)生明顯的塑性變形形，直至斷裂。，直至斷裂。*工藝性能工藝性能 材料的加工工藝性能是指保證加工質(zhì)量的前提下，加材料的加工工藝性能是指保證加工質(zhì)量的前提下，加工過程的難易程度。工過程

37、的難易程度。 金屬材料的加工分為冷加工和熱加工。金屬材料的加工分為冷加工和熱加工。 冷加工包括冷冷加工包括冷沖壓、冷鍛、冷擠壓、冷軋與機(jī)械加工沖壓、冷鍛、冷擠壓、冷軋與機(jī)械加工；而熱加工包括而熱加工包括鑄造、熱鍛、熱壓、焊接與熱處理鑄造、熱鍛、熱壓、焊接與熱處理。 以以壓力容器壓力容器為例，其加工工藝包括為例，其加工工藝包括軋制鋼板彎圓或滾軋制鋼板彎圓或滾圓圓、壓制封頭壓制封頭、鍛制法蘭鍛制法蘭及及連接件的壓力加工連接件的壓力加工，支座支座的鑄造的鑄造，配合零件的機(jī)加工配合零件的機(jī)加工，筒體、封頭及接管的焊筒體、封頭及接管的焊接及熱處理等接及熱處理等。 金屬材料的加工工藝性能金屬材料的加工工藝

38、性能*焊接性能焊接性能 焊接焊接 也稱作也稱作熔接、镕接熔接、镕接，是一種以，是一種以加熱、高溫加熱、高溫或者或者高壓高壓的方式接合金屬或其他熱塑性材料（如塑料）的的方式接合金屬或其他熱塑性材料（如塑料）的制造工藝及技術(shù)。制造工藝及技術(shù)。 焊接性焊接性 是指金屬材料在采用一定的焊接工藝包括焊是指金屬材料在采用一定的焊接工藝包括焊接方法、焊接材料、焊接規(guī)范及焊接結(jié)構(gòu)形式等條件接方法、焊接材料、焊接規(guī)范及焊接結(jié)構(gòu)形式等條件下，獲得優(yōu)良焊接接頭的難易程度。下，獲得優(yōu)良焊接接頭的難易程度。 一種金屬，如果能用較多普通又簡(jiǎn)便的焊接工藝獲得一種金屬，如果能用較多普通又簡(jiǎn)便的焊接工藝獲得優(yōu)質(zhì)接頭，則認(rèn)為這種

39、金屬具有良好的焊接性能。優(yōu)質(zhì)接頭，則認(rèn)為這種金屬具有良好的焊接性能。工藝性能工藝性能* 焊接性能包括兩方面的內(nèi)容：焊接性能包括兩方面的內(nèi)容： 接合性能：接合性能：金屬材料在一定焊接工藝條件下，形成金屬材料在一定焊接工藝條件下，形成焊接缺陷的敏感性焊接缺陷的敏感性。決定接合性能的因素有：。決定接合性能的因素有：工件材工件材料的物理性能料的物理性能，如熔點(diǎn)、導(dǎo)熱率和膨脹率，如熔點(diǎn)、導(dǎo)熱率和膨脹率，工件和焊工件和焊接材料接材料在焊接時(shí)的化學(xué)性能和冶金作用等。在焊接時(shí)的化學(xué)性能和冶金作用等。 使用性能：使用性能：某金屬材料在一定的焊接工藝條件下其某金屬材料在一定的焊接工藝條件下其焊接接頭對(duì)焊接接頭對(duì)使

40、用要求的適應(yīng)性使用要求的適應(yīng)性，也就是，也就是焊接接頭承受焊接接頭承受載荷的能力載荷的能力，如承受靜載荷、沖擊載荷和疲勞載荷等，如承受靜載荷、沖擊載荷和疲勞載荷等，以及焊接接頭的抗低溫性能、高溫性能和抗氧化、抗以及焊接接頭的抗低溫性能、高溫性能和抗氧化、抗腐蝕性能等。腐蝕性能等。焊接性能焊接性能* 手工電弧焊手工電弧焊的原理手工電弧焊的原理1焊件； 2焊縫； 3熔池； 4電??； 5焊條； 6焊鉗； 7焊機(jī)； 8渣殼；9熔渣； 10氣體； 11熔滴焊接性能焊接性能 常見的焊接缺陷常見的焊接缺陷 （一）裂紋（一）裂紋焊接性能焊接性能 （二）氣孔（二）氣孔 （三）夾渣（三）夾渣 （四）未熔合（四）未

41、熔合 未焊透未焊透常見的焊接缺陷常見的焊接缺陷 （五）形狀缺陷（五）形狀缺陷 咬邊咬邊 焊瘤焊瘤 燒穿和下塌燒穿和下塌 常見的焊接缺陷常見的焊接缺陷 錯(cuò)邊和角變形錯(cuò)邊和角變形 焊縫尺寸不合要求焊縫尺寸不合要求 （六）其它缺陷（六）其它缺陷 電弧擦傷、嚴(yán)重飛濺、母材表面撕裂、磨鑿痕、打磨過量等。電弧擦傷、嚴(yán)重飛濺、母材表面撕裂、磨鑿痕、打磨過量等。常見的焊接缺陷常見的焊接缺陷 鋼材焊接性能 主要取決于它的化學(xué)組成。而其中影響最大的是碳元素，也就是說金屬含碳量的多少?zèng)Q定了它的可焊性。鋼中的其他合金元素大部分也不利于焊接，但其影響程度一般都比碳小得多。鋼中含碳量增加，淬硬傾向就增大，塑性則下降，容易

42、產(chǎn)生焊接裂紋。 通常，把金屬材料在焊接時(shí)產(chǎn)生裂紋的敏感性及焊接接頭區(qū)力學(xué)性能的變化作為評(píng)價(jià)材料可焊性的主要指標(biāo)。所以含碳量越高，可焊性越差。所以，常把鋼中含碳量的多少作為判別鋼材焊接性的主要標(biāo)志。含碳量小于0.25%的低碳鋼和低合金鋼，塑性和沖擊韌性優(yōu)良，焊后的焊接接頭塑性和沖擊韌性也很好。焊接時(shí)不需要預(yù)熱和焊后熱處理，焊接過程普通簡(jiǎn)便，因此具有良好的焊接性。 隨著含碳量增加，大大增加焊接的裂紋傾向，所以，含碳量大于0.25%的鋼材不應(yīng)用于制造鍋爐、壓力容器的承壓元件。*焊接性能焊接性能 由于碳的影響最為明顯，其他元素的影響可折合成碳由于碳的影響最為明顯，其他元素的影響可折合成碳的影響。的影響

43、。 碳鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼的碳當(dāng)量經(jīng)驗(yàn)公式：碳鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼的碳當(dāng)量經(jīng)驗(yàn)公式： w=w(C)+1/6w(Mn)+1/5w(Cr)+w(Mo)+w(V) w=w(C)+1/6w(Mn)+1/5w(Cr)+w(Mo)+w(V) +1/15w(Ni)+w(Cu)+1/15w(Ni)+w(Cu) 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)： 當(dāng)當(dāng)w0.4%0.6%w0.4%0.6%w0.4%0.6%時(shí)，焊接性很不好，必須預(yù)熱到較時(shí)，焊接性很不好，必須預(yù)熱到較高溫度。高溫度。*焊接性能焊接性能* 冷裂紋敏感指數(shù)：冷裂紋敏感指數(shù)：PcmPcm Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+Pcm=C+

44、Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5BV/10+5B 使用化學(xué)成分范圍（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：使用化學(xué)成分范圍（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：C=0.07-0.22%,Si=0-C=0.07-0.22%,Si=0-0.6%,Mn=0.4-1.4%,Cu=0-0.5%,Ni=0-1.2%,Cr=0-0.6%,Mn=0.4-1.4%,Cu=0-0.5%,Ni=0-1.2%,Cr=0-1.2%,Mo=0-0.7%,V=0-0.12%,Nb=0-0.04%,Ti=0-1.2%,Mo=0-0.7%,V=0-0.12%,Nb=0-0.04%,Ti=0-0.05%,B=0-0.005%.0.05

45、%,B=0-0.005%.焊接性能焊接性能 冷裂紋敏感性冷裂紋敏感性PwPw Pw=Pcm+H/60+h/600Pw=Pcm+H/60+h/600或或Pw=Pcm+H/60+R/40000 Pw=Pcm+H/60+R/40000 H:H:熔敷金屬中擴(kuò)散氫含量（熔敷金屬中擴(kuò)散氫含量（ml/100gml/100g） R: R:焊縫拉伸拘束度焊縫拉伸拘束度 h: h:板厚（板厚（mmmm） 當(dāng)當(dāng)Pw0Pw0時(shí)，即有產(chǎn)生裂紋的可能性。時(shí)，即有產(chǎn)生裂紋的可能性。 適用條件：擴(kuò)散氫含量適用條件：擴(kuò)散氫含量H=(1-5)ml/100gH=(1-5)ml/100g，h=19-50mmh=19-50mm，線能量

46、為線能量為17-30kJ/cm.17-30kJ/cm.*常見的焊接缺陷常見的焊接缺陷鑄造性能鑄造性能 是指金屬材料是否適于鑄造及所鑄構(gòu)件質(zhì)量的好壞。是指金屬材料是否適于鑄造及所鑄構(gòu)件質(zhì)量的好壞。 金屬材料的鑄造性能包括流動(dòng)性、收縮性和偏析等方金屬材料的鑄造性能包括流動(dòng)性、收縮性和偏析等方面。面。流動(dòng)性流動(dòng)性 是指液態(tài)金屬充滿鑄模的能力，流動(dòng)性愈好，是指液態(tài)金屬充滿鑄模的能力，流動(dòng)性愈好，愈易鑄造細(xì)薄精致的鑄件；愈易鑄造細(xì)薄精致的鑄件；收縮性收縮性 是指鑄件凝固時(shí)體積收縮的程度，收縮愈小，是指鑄件凝固時(shí)體積收縮的程度，收縮愈小，鑄件凝固時(shí)變形愈小；鑄件凝固時(shí)變形愈?。黄銎?是指化學(xué)成分不均勻

47、，偏析愈嚴(yán)重，鑄件各部是指化學(xué)成分不均勻，偏析愈嚴(yán)重，鑄件各部位的性能愈不均勻，鑄件可靠性愈小。位的性能愈不均勻，鑄件可靠性愈小。工藝性能工藝性能*壓力加工性能壓力加工性能 在冷或熱狀態(tài)的壓力作用下，材料產(chǎn)生塑性變形的在冷或熱狀態(tài)的壓力作用下，材料產(chǎn)生塑性變形的能力。能力。 壓力加工是使材料產(chǎn)生塑性變形的加工方法。變形量壓力加工是使材料產(chǎn)生塑性變形的加工方法。變形量小可用冷加工，變形量大要用熱加工。小可用冷加工，變形量大要用熱加工。 既要有足夠的塑性變形能力，又不能產(chǎn)生不允許的塑既要有足夠的塑性變形能力，又不能產(chǎn)生不允許的塑性裂紋。性裂紋。 壓力加工性能要包括有必需的固態(tài)活動(dòng)性，較低的對(duì)壓力加

48、工性能要包括有必需的固態(tài)活動(dòng)性，較低的對(duì)模具壁的摩擦阻力，強(qiáng)的抵抗氧化氧化起皮及熱裂能模具壁的摩擦阻力，強(qiáng)的抵抗氧化氧化起皮及熱裂能力，低的冷作硬化及皺折、開裂傾向等。力，低的冷作硬化及皺折、開裂傾向等。 壓力加工性能，常用塑性和變形抗力來綜合衡量。壓力加工性能，常用塑性和變形抗力來綜合衡量。工藝性能工藝性能*切削加工性能切削加工性能 切削加工金屬材料的難易程度。一般由工件切削后的切削加工金屬材料的難易程度。一般由工件切削后的表面粗糙度及刀具壽命等方面來衡量。表面粗糙度及刀具壽命等方面來衡量。 影響切削加工性能的因素影響切削加工性能的因素 主要有工件的化學(xué)成分、主要有工件的化學(xué)成分、金相組織、

49、物理性能、力學(xué)性能等。金相組織、物理性能、力學(xué)性能等。 通常用以下通常用以下四個(gè)指標(biāo)四個(gè)指標(biāo)來綜合評(píng)定：切削時(shí)的切削抗力、來綜合評(píng)定：切削時(shí)的切削抗力、刀具的使用壽命、切削后的表面粗糙度及斷屑情況。刀具的使用壽命、切削后的表面粗糙度及斷屑情況。 硬度在硬度在170230HBW，并有，并有足夠脆性的金屬材料足夠脆性的金屬材料，其，其切削加工性良好；切削加工性良好；硬度和韌性過低或過高硬度和韌性過低或過高，切削加工，切削加工性均不理想。性均不理想。工藝性能工藝性能*物理性能物理性能 金屬材料的物理性能主要有金屬材料的物理性能主要有密度密度、熔點(diǎn)熔點(diǎn)、熱膨脹性熱膨脹性、導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性導(dǎo)電性和和

50、磁性磁性等。等。 機(jī)器零件的機(jī)器零件的用途不同用途不同，對(duì)材料，對(duì)材料物理性能的要求物理性能的要求也不同。也不同。 金屬材料的物理性能對(duì)金屬材料的物理性能對(duì)熱加工工藝熱加工工藝也有一定的影響。也有一定的影響。 材料的物理性能也是材料的物理性能也是過程裝備選材過程裝備選材要考慮的。要考慮的。 過程裝備用材過程裝備用材要考慮的物理性能參數(shù)通常是要考慮的物理性能參數(shù)通常是彈性模量彈性模量、密度密度、熔點(diǎn)熔點(diǎn)、比熱容比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)、線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù)等。等。 金屬材料的物理與耐腐蝕性能金屬材料的物理與耐腐蝕性能* 耐腐蝕性能耐腐蝕性能 金屬材料的化學(xué)性能金屬材料的化學(xué)性能 主要指其在主要指其在常溫或高溫常溫或高溫時(shí)，抵時(shí)，抵抗各種抗各種活性介質(zhì)侵蝕活性介質(zhì)侵蝕的能力，如的能力，如耐酸性耐酸性、耐堿性耐堿性、抗抗氧化性氧化性等。等。 腐蝕腐蝕 金屬材料以及由它們制成的結(jié)構(gòu)物，在金屬材料以及由它們制成的結(jié)構(gòu)物，在自然環(huán)自然環(huán)境中或者在工況條件下境中或者在工況條件下，由于與其所處，由于與其所處環(huán)境介質(zhì)發(fā)生環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或者電化學(xué)作用化學(xué)或者電化學(xué)作用而引起的變質(zhì)和破壞。而引起的變質(zhì)和破壞。 耐腐蝕性能耐腐蝕性能 是材料在使用工藝條件下抵抗腐蝕性介是材料在使用工藝條件下抵抗腐蝕性介質(zhì)侵蝕的能力。質(zhì)侵蝕的能力。 金屬材料的物理與耐腐蝕性能金屬材料的物理與耐腐蝕性能*金屬腐金屬腐蝕