金屬材料的常溫機械性能ppt課件

1、金屬材料的性能金屬材料的性能 金屬的晶體結(jié)構(gòu)金屬的晶體結(jié)構(gòu) 金屬的結(jié)晶金屬的結(jié)晶 金屬的塑性變形金屬的塑性變形 鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖內(nèi)容內(nèi)容1、金屬材料的常溫力學性能、金屬材料的常溫力學性能 強度、塑性；硬度；沖擊韌性；疲勞強度；強度、塑性；硬度；沖擊韌性；疲勞強度；斷裂韌性斷裂韌性 2、金屬材料的工藝性能、金屬材料的工藝性能Request:1、掌握常溫力學性能指標及其意義、掌握常溫力學性能指標及其意義 2、掌握硬度的測定方法、掌握硬度的測定方法 3、了解工藝性能指標、了解工藝性能指標力學性能：金屬材料在外力作用下表現(xiàn)出來的抵抗變形力學性能：金屬材料在外力作用下表現(xiàn)出來的抵抗變形 和破壞的

2、能力和破壞的能力-金屬材料在外力作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力金屬材料在外力作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力一、強度一、強度(strength)金屬材料開始產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的應力金屬材料開始產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的應力抵抗塑性變形的能力抵抗塑性變形的能力 s Sbz 屈服極限屈服極限yield strength（ s ）強度極限強度極限 tensile strength（ b）: 材料在拉斷前能材料在拉斷前能 承受的最大應力：承受的最大應力：抵抗斷裂的能力抵抗斷裂的能力 Sbz s b 條件屈服極限（條件屈服極限（ 0.2）：塑性應變量為）：塑性應變量為0.2%時的應力時的應力金屬材料在外力作用下能產(chǎn)生塑

3、性變形而不金屬材料在外力作用下能產(chǎn)生塑性變形而不 破壞的能力破壞的能力1、延伸率：試樣拉斷后，伸長的長度與原始長度之比、延伸率：試樣拉斷后，伸長的長度與原始長度之比 的百分率的百分率2、斷面收縮率：試樣拉斷后，斷面縮小的面積與原截、斷面收縮率：試樣拉斷后，斷面縮小的面積與原截 面面積之比的百分率面面積之比的百分率 或或 越大，材料的塑性越好越大，材料的塑性越好通常以通常以來區(qū)別塑性的好壞來區(qū)別塑性的好壞:2 5%的材料為塑性材料的材料為塑性材料 2 5%的材料為脆性材料的材料為脆性材料%10000lll%10000SSS金屬表面抵抗其它更硬物體壓入的能力金屬表面抵抗其它更硬物體壓入的能力1、布

4、氏硬度、布氏硬度HB）原理：在直徑原理：在直徑D的球體上的球體上施加一定負荷施加一定負荷F使鋼球壓使鋼球壓入被測金屬表層，經(jīng)一定入被測金屬表層，經(jīng)一定時間后卸除載荷，測定壓時間后卸除載荷，測定壓痕直徑痕直徑d，球冠形壓痕單，球冠形壓痕單位面積所承受的平均負荷位面積所承受的平均負荷即為布氏硬度值即為布氏硬度值HB=)(222dDDDF0.102金屬種類布氏硬度值范圍 試樣厚度 （mm）負荷F（kgf）與鋼球直徑D 的 相 互 關 系鋼球直徑D（mm）負荷F（N（kgf）負荷保持時間 （秒）鋼鐵140 4506 34 2 2F=30D210.05.02.529420 (3000)7355 (750

5、)1839 (187.5)10 66 3 1306 34 2 2F=30D210.05.02.529420 (3000)7355 (750)1839 (187.5)3036 1309 33 6 66 3 3F=2.5D210.05.02.52452 (250)613 (62.5)153 (15.2)60 表表1-1 測測 定定 布布 氏氏 硬硬 度度 應應 遵遵 守守 的的 條條 件件一般用于原材料的硬度測定一般用于原材料的硬度測定2、洛氏硬度、洛氏硬度 用壓痕凹陷的深度用壓痕凹陷的深度h確定硬度值確定硬度值HR=(K-h)/0.002金剛石圓錐壓頭：金剛石圓錐壓頭：K=0.2鋼球壓頭：鋼球壓

6、頭：K=0.26原理：原理：洛氏硬度的特點：操作簡便；測值離散性大。洛氏硬度的特點：操作簡便；測值離散性大。一般用于熱處理后材料硬度的測定一般用于熱處理后材料硬度的測定表表1-2 常常 用用 洛洛 氏氏 硬硬 度度 值值 符符 號及號及 試試 驗驗 條條 件件 標尺標尺硬度硬度符號符號壓頭型號壓頭型號初載初載+主載主載=總載荷總載荷（N（kgf）常用范常用范圍圍應用舉例應用舉例AHRA金鋼石圓錐金鋼石圓錐98.07 + 490.3 = 588.4 (10 + 50 = 60)7085碳化物、硬質(zhì)合金、碳化物、硬質(zhì)合金、表面淬火鋼表面淬火鋼BHRB鋼球鋼球1.588mm98.07 + 882.6

7、 =980.7 (10 + 90 =100)25100軟鋼、退火鋼、銅合軟鋼、退火鋼、銅合金等金等CHRC金鋼石圓錐金鋼石圓錐98.07 + 1373 =1471 (10 + 140 =150)2067淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等HL=3 3、里氏硬度、里氏硬度特點：精度高；體積小，易于操作；可以從任何方特點：精度高；體積小，易于操作；可以從任何方向測試工件，可測試復雜的大型工件；但對于小、向測試工件，可測試復雜的大型工件；但對于小、輕、薄或形狀特殊復雜的工件，測試有一定的困難輕、薄或形狀特殊復雜的工件，測試有一定的困難或測試誤差較大?；驕y試誤差較大。abVV1000原理：在一定試驗力的作

8、用下，使裝有碳化鎢球的原理：在一定試驗力的作用下，使裝有碳化鎢球的沖擊測頭沖擊被測金屬表面，測量沖擊測頭距試樣沖擊測頭沖擊被測金屬表面，測量沖擊測頭距試樣表面表面1mm處的沖擊速度與回跳速度。處的沖擊速度與回跳速度。VaVa沖擊測頭沖擊速度沖擊測頭沖擊速度VbVb沖擊測頭回跳速度沖擊測頭回跳速度材料抵抗沖擊載荷作用的能力材料抵抗沖擊載荷作用的能力沖擊功沖擊功 Ak=G(h1-h2)（J）沖擊韌性沖擊韌性 k=Ak/S0 (J/cm2)k=Ak/S0 (J/cm2)脆性轉(zhuǎn)變溫度脆性轉(zhuǎn)變溫度Tr或或tQ） 材料由韌性材料由韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)的溫度溫度T k kTr 1、合金

9、的成分：、合金的成分：C脆性轉(zhuǎn)變溫度脆性轉(zhuǎn)變溫度 Mn、Ni 脆性轉(zhuǎn)變溫度脆性轉(zhuǎn)變溫度 2、晶粒度：晶粒越細小、晶粒度：晶粒越細小脆性轉(zhuǎn)變溫度脆性轉(zhuǎn)變溫度五、疲勞強度疲勞極限五、疲勞強度疲勞極限fatigue limit 金屬的疲勞金屬的疲勞金屬材料在遠低于其屈服極限的交金屬材料在遠低于其屈服極限的交 變應力的作用下發(fā)生的斷裂現(xiàn)象變應力的作用下發(fā)生的斷裂現(xiàn)象疲勞破壞過程：表面產(chǎn)生疲勞裂紋應力集中嚴重或疲勞破壞過程：表面產(chǎn)生疲勞裂紋應力集中嚴重或 強度低的部位）強度低的部位）裂紋擴展裂紋擴展突然斷突然斷裂裂疲勞斷口特征疲勞斷口特征疲勞曲線疲勞曲線 Ln N r影響疲勞強度的因素：影響疲勞強度的因

10、素：內(nèi)因：強度、塑性強度和塑性好，疲勞強度高）、內(nèi)因：強度、塑性強度和塑性好，疲勞強度高）、組織結(jié)構(gòu)淬火及回火后的組織結(jié)構(gòu)，疲勞強度高）、組織結(jié)構(gòu)淬火及回火后的組織結(jié)構(gòu)，疲勞強度高）、材質(zhì)有夾雜物等使疲勞強度降低）材質(zhì)有夾雜物等使疲勞強度降低）外因：零件的幾何形狀及表面質(zhì)量表面粗糙、結(jié)構(gòu)外因：零件的幾何形狀及表面質(zhì)量表面粗糙、結(jié)構(gòu)上有應力集中均使疲勞強度降低）、工作環(huán)境在腐上有應力集中均使疲勞強度降低）、工作環(huán)境在腐蝕性介質(zhì)中工作，腐蝕介質(zhì)加速裂紋的形成和擴展）蝕性介質(zhì)中工作，腐蝕介質(zhì)加速裂紋的形成和擴展）提高疲勞強度的措施提高疲勞強度的措施表面強化處理表面淬火、表面強化處理表面淬火、 噴丸、

11、滾壓）噴丸、滾壓）Y流動性好、收縮率小和偏析金屬材料凝固后化學流動性好、收縮率小和偏析金屬材料凝固后化學成分不均勻的現(xiàn)象小的材料鑄造性能好。成分不均勻的現(xiàn)象小的材料鑄造性能好?？慑懶阅埽航饘俨牧显趬毫庸r，能承受一定程度可鍛性能：金屬材料在壓力加工時，能承受一定程度 的變形而不產(chǎn)生裂紋的能力的變形而不產(chǎn)生裂紋的能力鑄造性能：液體金屬澆鑄成型的能力鑄造性能：液體金屬澆鑄成型的能力鋼能承受鍛造、軋制、拉拔、擠壓等加工，可鍛性好鋼能承受鍛造、軋制、拉拔、擠壓等加工，可鍛性好焊接性：金屬材料獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的能力焊接性：金屬材料獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的能力以焊接有無裂紋、氣孔等缺陷以及焊接接頭的力學以焊接有無裂紋、氣孔等缺陷以及焊接接頭的力學性能來衡量焊接性好壞性能來衡量焊接性好壞（）1556CuNiVMoCrMnCCe碳當量碳當量當當Ce0.4時，焊接性優(yōu)良，焊接時可不預熱時，焊接性優(yōu)良，焊接時可不預熱當當Ce0.40.6時，焊接性較差，焊接時需采用時，焊接性較差，焊接時需采用適當預熱等工藝措施適當預熱等工藝措施當當Ce0.6時，焊接性很差，焊接時需采用較高預時，焊接性很差，焊接時需采用較高預熱溫度和較嚴格的工藝措施熱溫度和較嚴格的