工程材料的主要性能課件

分類：工程材料種類繁多，常見分類方法按成分分類金屬材料復(fù)合材料陶瓷材料高分子材料第1頁/共35頁分類：工程材料種類繁多，常見分類方法按成分分類金屬材料復(fù)合材1本章重點內(nèi)容學(xué)習(xí)目的

通過本章的學(xué)習(xí)，掌握材料常用的力學(xué)性能指標(biāo)及力學(xué)性能指標(biāo)在選材中的應(yīng)用1.常用的力學(xué)性能指標(biāo)2.力學(xué)性能指標(biāo)在選材中的意義第2頁/共35頁本章重點內(nèi)容學(xué)習(xí)目的通過本章的學(xué)習(xí)，掌握材料常用的2思考：

材料的性能有哪些？材料的性能是由什么決定的？如何衡量這些性能？不同服役條件下應(yīng)具備哪些性能？第3頁/共35頁思考：材料的性能有哪些？第3頁/共35頁3第1節(jié)材料的性能

使用性能材料的性能工藝性能力學(xué)性能物理性能化學(xué)性能鑄造性可鍛性可焊性切削加工性熱處理性第4頁/共35頁第1節(jié)材料的性能使用性能材料工藝性能力學(xué)性4材料的性能有哪些？

材料的性能包含使用性能和工藝性能。

使用性能：是指材料在服役條件下，為保證安全可靠地工作，材料所必須具備的性能。如：力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能。工程材料使用性能的好壞，決定了它的使用壽命和應(yīng)用范圍。

工藝性能：是指制造工藝過程中材料適應(yīng)某種成形加工的性能。如：鑄造性、鍛造性、焊接性、切削加工性、熱處理工藝性。工程材料工藝性能好壞，直接影響零件或構(gòu)件的制造方法和制造成本。第5頁/共35頁材料的性能有哪些？材料的性能包含使用性能和工藝性能。第51.1.1材料的力學(xué)性能力學(xué)性能：是指金屬材料在外力作用時表現(xiàn)出來的性能。外力形式：拉伸、壓縮、彎曲、剪切、扭轉(zhuǎn)等。載荷形式：靜載荷、沖擊載荷、交變載荷等。第6頁/共35頁1.1.1材料的力學(xué)性能力學(xué)性能：是指金屬材料在外力作用時6第7頁/共35頁第7頁/共35頁7一、低碳鋼常溫靜載拉伸實驗

標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣：長試樣L0=10d0

短試樣L0=5d0

應(yīng)力(σ)：單位橫截面積的內(nèi)力第8頁/共35頁一、低碳鋼常溫靜載拉伸實驗標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣：第8頁/共35頁81.拉伸曲線分析

oe彈性變形階段

csd屈服階段

db強化階段

bk縮頸階段

k試樣斷裂第9頁/共35頁1.拉伸曲線分析oe彈性變形階段第9頁/共35頁91.拉伸曲線分析

彈性變形階段

①e點以前產(chǎn)生的變形是可以恢復(fù)的彈性變形，e點對應(yīng)了彈性變形階段的極限值，稱為彈性極限，以σe表示（單位為Mpa）。

②oe段近似為一直線，直線的斜率代表彈性模量E，彈性模量E是衡量材料產(chǎn)生彈性變形難易程度的指標(biāo)。E愈大，使其產(chǎn)生一定量彈性變形的應(yīng)力也應(yīng)愈大。彈性模量的大小主要取決于金屬的本性（晶格類型和原子結(jié)構(gòu)），而與金屬的顯微組織無關(guān)。工程上稱為材料的剛度，表示材料彈性變形抗力的大小。第10頁/共35頁1.拉伸曲線分析彈性變形階段①e點以前產(chǎn)生的變形是可101.拉伸曲線分析

屈服階段

②圖形上出現(xiàn)平臺，即載荷無明顯增加，試樣繼續(xù)伸長，材料喪失了抵抗變形的能力，這種現(xiàn)象叫屈服。①當(dāng)應(yīng)力超過σe時，試樣開始出現(xiàn)塑性變形。

③σs為屈服階段的最小應(yīng)力，稱為屈服強度（屈服點）。

式中Fs——屈服時的最小載荷（N）；

S0——試樣原始截面積（mm2）其含義是：當(dāng)σ>=σs時，認(rèn)為材料開始產(chǎn)生塑性變形；當(dāng)σ<σs時，認(rèn)為材料不產(chǎn)生塑性變形。零件發(fā)生塑性變形，意味著零件散失了對尺寸和公差的控制，因此工程中常根據(jù)σs確定材料的許用應(yīng)力。

第11頁/共35頁1.拉伸曲線分析屈服階段②圖形上出現(xiàn)平臺，即載荷111.拉伸曲線分析

屈服階段

④對于鑄鐵等脆性材料，無明顯屈服階段，可用規(guī)定殘余伸長應(yīng)力σ0.2表示。σ0.2表示試樣卸除載荷后，其標(biāo)距部分的殘余伸長率達(dá)到0.2%時的應(yīng)力，也稱為名義屈服強度。第12頁/共35頁1.拉伸曲線分析屈服階段④對于鑄鐵等脆性材料，無明121.拉伸曲線分析

強化階段①在屈服階段以后，欲使試樣繼續(xù)伸長，必須不斷加載。即隨著試樣塑性變形增大，試樣變形抗力也逐漸增加，這種現(xiàn)象稱為變形強化（或稱加工硬化）。

②材料在拉斷前所承受的最大應(yīng)力稱為抗拉強度σb。式中Fb——試樣斷裂前所承受的最大載荷

（N）；

S0——試樣原始截面積（mm2）其含義是：當(dāng)σ>=σb時，材料將會斷裂，當(dāng)σ<σb時，材料不會斷裂。

第13頁/共35頁1.拉伸曲線分析強化階段①在屈服階段以后，欲使試樣繼131.拉伸曲線分析

縮頸階段

當(dāng)應(yīng)力達(dá)到σb時，試樣就在某個薄弱部位形成縮頸。由于試樣局部截面的逐漸減小，故應(yīng)力也逐漸降低，當(dāng)達(dá)到曲線上的k點時，試樣發(fā)生斷裂。第14頁/共35頁1.拉伸曲線分析縮頸階段當(dāng)應(yīng)力達(dá)到σb時，試樣就在某142.強度指標(biāo)

強度是指材料在靜載荷作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力。

其中抵抗塑性變形的能力，用屈服強度σs表示，無明顯屈服階段，可用規(guī)定殘余伸長應(yīng)力σ0.2表示；抵抗斷裂的能力，用抗拉強度σb表示。

σs與σb的比值叫做屈強比，屈強比愈小，工程構(gòu)件的可靠性愈高，屈強比太小，則材料強度的有效利用率太低，一般取值在0.65～0.75。第15頁/共35頁2.強度指標(biāo)強度是指材料在靜載荷作用下抵抗塑性變形和斷裂的15

②斷面收縮率塑性是指材料斷裂前發(fā)生最大變形的能力。

3.塑性指標(biāo)

①斷后伸長率式中L0，L1——分別為試樣原始標(biāo)距和被拉斷后的標(biāo)距（mm）。

式中S0，S1——分別為試樣原始截面積和斷裂后縮頸處的最小截面積（mm2）。③塑性對材料的意義

a.提高安全性：塑性好的材料，在受力過大時，首先產(chǎn)生塑性變形而不突然斷裂，因此比較安全。

b.便于壓力加工成型：塑性好的材料可以發(fā)生大量塑性變形而不破壞，易于通過塑性變形加工成形狀復(fù)雜的零件。第16頁/共35頁②斷面收縮率塑性是指材料斷裂前發(fā)生最大變形的16加工硬化：材料經(jīng)過加工產(chǎn)生塑性變形后，強度、硬度上升，而韌性、塑性下降的現(xiàn)象。4.加工硬化

第17頁/共35頁加工硬化：材料經(jīng)過加工產(chǎn)生塑性變形后，強度、硬度上升，而韌性17二、硬度實驗

材料抵抗另一硬物體壓入其內(nèi)的能力叫硬度，即受壓時抵抗局部塑性變形的能力。硬度測量能夠給出金屬材料軟硬程度的數(shù)量概念。硬度試驗簡單易行，又無損于零件，而且可以近似的推算出材料的其他機械性能，因此在生產(chǎn)和科研中應(yīng)用廣泛。硬度試驗方法很多，機械工業(yè)普遍采用壓入法來測定硬度，壓入法又分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等。第18頁/共35頁二、硬度實驗材料抵抗另一硬物體壓入其內(nèi)的能力叫硬度，即受壓181.布氏硬度實驗過程

一定直徑的球體(鋼球或硬質(zhì)合金球)在一定載荷作用下壓入試樣表面，保持一定時間后卸除載荷，測量其壓痕直徑,計算硬度值。布氏硬度值用球面壓痕單位表面積上所承受的平均壓力來表示。用符號HBS(當(dāng)用鋼球壓頭時)或HBW(當(dāng)用硬質(zhì)合金球時)來表示。HBS（HBW）=F/A=2F/πD[D-(D2-d2)1/2]第19頁/共35頁1.布氏硬度實驗過程一定直徑的球體(鋼球或硬質(zhì)合金球191.布氏硬度布氏硬度表示方法

標(biāo)注：如120HBS10/1000/10，即表示用直徑D=10mm的淬火鋼球壓頭在1000kgf(9.8KN)的試驗載荷作用下，保持10秒所測得布氏硬度值為120。HBS只可用來測定硬度值小于450的金屬材料。

500HBW5/750表示用直徑D=5mm的硬質(zhì)合金球壓頭在750kgf(7.35KN)的試驗載荷作用下，保持10-15秒(不標(biāo)注)所測得布氏硬度值為500。HBW可用來測定硬度值450-650的金屬材料。第20頁/共35頁1.布氏硬度布氏硬度表示方法標(biāo)注：如120HBS10201.布氏硬度布氏硬度特點

布氏硬度試驗的壓痕較大，測量數(shù)值穩(wěn)定，準(zhǔn)確，能很好的反應(yīng)材料的硬度；但操作時間較長，對不同材料需要不同的壓頭和試驗力，壓痕直徑測量費時，因此不適用批量生產(chǎn)、成品及薄件；在進(jìn)行高硬度材料試驗時，由于球體本身的變形會使測量結(jié)果不準(zhǔn)確，因此，用淬火鋼球壓頭測量時，材料硬度值必須小于450；用硬質(zhì)合金球壓頭時，材料硬度值必須小于650。布氏硬度應(yīng)用

布氏硬度測定主要適用于各種未經(jīng)淬火的鋼、退火、正火狀態(tài)的鋼；結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)件；鑄鐵、有色金屬、質(zhì)地輕軟的軸承合金等原材料。第21頁/共35頁1.布氏硬度布氏硬度特點布氏硬度試驗的壓痕較大，測量212.洛氏硬度實驗過程

將金剛石壓頭(或鋼球壓頭),在先后施加兩個載荷(預(yù)載荷F0和主載荷F1)的作用下壓入金屬表面。總載荷F為預(yù)載荷F0和主載荷F1之和。卸去主載荷F1后,測量其殘余壓入深度h,用h與h0之差△h來計算洛氏硬度值。

預(yù)加載荷的目的是使壓頭與試樣表面接觸良好,以保證測量結(jié)果準(zhǔn)確。硬度值的大小直接由硬度計表盤上讀出。第22頁/共35頁2.洛氏硬度實驗過程將金剛石壓頭(或鋼球壓頭),在22布氏硬度表示方法2.洛氏硬度

標(biāo)注：如40-45HRC常見洛氏硬度標(biāo)尺的實驗條件及應(yīng)用硬度符號壓頭總載荷（kgf）表盤上刻度顏色常用硬度值范圍使用范圍HRA金鋼石圓錐60黑

色20~85碳化物、硬質(zhì)合金、表面淬火層等HRBφ1.5875mm鋼球100紅

色25~100有色金屬、退火及正火鋼等HRC金鋼石圓錐150黑

色20~67調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等第23頁/共35頁布氏硬度表示方法2.洛氏硬度標(biāo)注：如40-45HRC232.洛氏硬度洛氏硬度特點

操作簡便迅速，能直接從刻度盤上讀出硬度值；壓痕小，可以測定成品及較薄零件；測試的硬度值范圍大，從很軟到很硬的金屬材料均可測量。缺點是：壓痕小，測量數(shù)值代表性差，通常需要在不同部位測試數(shù)次，取平均值。第24頁/共35頁2.洛氏硬度洛氏硬度特點操作簡便迅速，能直接從刻度盤243.維氏硬度實驗過程

是用一種頂角為136°的正四棱錐體金鋼壓頭，在載荷F(kgf)作用下，試樣表面壓出一個四方錐形壓痕，測量壓痕對角線長度d(mm)供以計算試樣的硬度值?！鶕?jù)d值查表即可得到硬度值。

為了從軟到硬的各種金屬材料有一個連續(xù)一致的硬度標(biāo)度，因而制定了維氏硬度試驗法。第25頁/共35頁3.維氏硬度實驗過程是用一種頂角為136°的正四棱錐253.維氏硬度維氏硬度表示方法

維氏硬度用符號HV表示，HV前面為硬度值，HV后面的數(shù)字按試驗載荷、試驗載荷保持時間(10～15s不標(biāo)注)的順序表示試驗條件。例如：

640HV30表示用294.2N(30kgf)的試驗載荷，保持10～15s(不標(biāo)出)測定的維氏硬度值為640；

640HV30/20表示用294.2N(30kgf)的試驗載荷，保持20s測定的維氏硬度值為640。維氏硬度應(yīng)用

維氏硬度試驗主要用來測定金屬鍍層、薄片金屬以及化學(xué)熱處理(如氮化、滲碳等)后的表面硬度。第26頁/共35頁3.維氏硬度維氏硬度表示方法維氏硬度用符號HV表示，26三、夏比沖擊實驗

材料斷裂前吸收變形能量的能力。韌性沖擊韌性

沖擊載荷下材料抵抗變形和斷裂的能力。第27頁/共35頁三、夏比沖擊實驗材料斷裂前吸收變形能量的能力。韌性27三、夏比沖擊實驗實驗過程Ak=mg(h1-h2)單位為焦耳沖擊吸收功Ak沖擊韌度akak=沖擊破壞所消耗的功Ak/標(biāo)準(zhǔn)試樣斷口截面積F,單位為焦耳/厘米2（J/cm2）第28頁/共35頁三、夏比沖擊實驗實驗過程Ak=mg(h1-h2)28三、夏比沖擊實驗

ak值低的材料叫做脆性材料，斷裂時無明顯變形；ak值高，明顯塑變，斷口呈灰色纖維狀，無光澤，韌性材料。韌脆轉(zhuǎn)變溫度

沖擊吸收功急劇變化或斷口韌性急劇轉(zhuǎn)變的溫度區(qū)域。第29頁/共35頁三、夏比沖擊實驗ak值低的材料叫做脆性材料，斷裂時無29四、疲勞強度機械零件的斷裂80%由疲勞造成。承受周期性循環(huán)應(yīng)力或交變應(yīng)力作用。應(yīng)力往往遠(yuǎn)小于強度極限甚至屈服極限。突然斷裂。疲勞斷裂過程：疲勞裂紋萌生、疲勞裂紋擴展、斷裂三個階段。第30頁/共35頁四、疲勞強度機械零件的斷裂80%由疲勞造成。第30頁/共3530四、疲勞強度疲勞強度影響因素

循環(huán)應(yīng)力特征、溫度、材料成分和組織、夾雜物、表面狀態(tài)、殘余應(yīng)力等。

材料經(jīng)無數(shù)次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生疲勞斷裂的最高應(yīng)力值。

循環(huán)基數(shù)：鋼鐵材料107；非鐵金屬108；腐蝕介質(zhì)作用下106。

陶瓷、高分子材料的疲勞抗力很低，金屬材料疲勞強度較高，

纖維增強復(fù)合材料也有較好的抗疲勞性能。第31頁/共35頁四、疲勞強度疲勞強度影響因素循環(huán)應(yīng)力特征、溫度、材料311.1.2材料的物理、化學(xué)性能

材料的物理性能■密度■熔點■導(dǎo)熱性■導(dǎo)電性■熱膨脹性■磁性第32頁/共35頁1.1.2材料的物理、化學(xué)性能材料的物理性能第32頁/321.1.2材料的物理、化學(xué)性能材料的化學(xué)性能

金屬材料與周圍介質(zhì)接觸時抵抗發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)的性能。(1)耐腐蝕性——指金屬材料抵抗各種介質(zhì)侵蝕的能力。(2)抗氧化性——指金屬材料在高溫下，抵抗產(chǎn)生氧化皮的能力。耐腐蝕性材料如：不銹鋼、塑料、陶瓷、鈦及其合金等等。如：耐熱鋼、鉻鎳合金、鐵鉻合金等。第33頁/共35頁1.1.2材料的物理、化學(xué)性能材料的化學(xué)性能金屬材331.2材料的工藝性能

工藝性能是指材料適應(yīng)加工工藝要求的能力?！鲨T造性能■鍛造性能■焊接性能■切削加工性能■熱處理工藝性能第34頁/共35頁1.2材料的工藝性能工藝性能是指材料適應(yīng)加工工藝要求的34感謝觀看！第35頁/共35頁感謝觀看！第35頁/共35頁35分類：工程材料種類繁多，常見分類方法按成分分類金屬材料復(fù)合材料陶瓷材料高分子材料第1頁/共35頁分類：工程材料種類繁多，常見分類方法按成分分類金屬材料復(fù)合材36本章重點內(nèi)容學(xué)習(xí)目的

通過本章的學(xué)習(xí)，掌握材料常用的力學(xué)性能指標(biāo)及力學(xué)性能指標(biāo)在選材中的應(yīng)用1.常用的力學(xué)性能指標(biāo)2.力學(xué)性能指標(biāo)在選材中的意義第2頁/共35頁本章重點內(nèi)容學(xué)習(xí)目的通過本章的學(xué)習(xí)，掌握材料常用的37思考：

材料的性能有哪些？材料的性能是由什么決定的？如何衡量這些性能？不同服役條件下應(yīng)具備哪些性能？第3頁/共35頁思考：材料的性能有哪些？第3頁/共35頁38第1節(jié)材料的性能

使用性能材料的性能工藝性能力學(xué)性能物理性能化學(xué)性能鑄造性可鍛性可焊性切削加工性熱處理性第4頁/共35頁第1節(jié)材料的性能使用性能材料工藝性能力學(xué)性39材料的性能有哪些？

材料的性能包含使用性能和工藝性能。

使用性能：是指材料在服役條件下，為保證安全可靠地工作，材料所必須具備的性能。如：力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能。工程材料使用性能的好壞，決定了它的使用壽命和應(yīng)用范圍。

工藝性能：是指制造工藝過程中材料適應(yīng)某種成形加工的性能。如：鑄造性、鍛造性、焊接性、切削加工性、熱處理工藝性。工程材料工藝性能好壞，直接影響零件或構(gòu)件的制造方法和制造成本。第5頁/共35頁材料的性能有哪些？材料的性能包含使用性能和工藝性能。第401.1.1材料的力學(xué)性能力學(xué)性能：是指金屬材料在外力作用時表現(xiàn)出來的性能。外力形式：拉伸、壓縮、彎曲、剪切、扭轉(zhuǎn)等。載荷形式：靜載荷、沖擊載荷、交變載荷等。第6頁/共35頁1.1.1材料的力學(xué)性能力學(xué)性能：是指金屬材料在外力作用時41第7頁/共35頁第7頁/共35頁42一、低碳鋼常溫靜載拉伸實驗

標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣：長試樣L0=10d0

短試樣L0=5d0

應(yīng)力(σ)：單位橫截面積的內(nèi)力第8頁/共35頁一、低碳鋼常溫靜載拉伸實驗標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣：第8頁/共35頁431.拉伸曲線分析

oe彈性變形階段

csd屈服階段

db強化階段

bk縮頸階段

k試樣斷裂第9頁/共35頁1.拉伸曲線分析oe彈性變形階段第9頁/共35頁441.拉伸曲線分析

彈性變形階段

①e點以前產(chǎn)生的變形是可以恢復(fù)的彈性變形，e點對應(yīng)了彈性變形階段的極限值，稱為彈性極限，以σe表示（單位為Mpa）。

②oe段近似為一直線，直線的斜率代表彈性模量E，彈性模量E是衡量材料產(chǎn)生彈性變形難易程度的指標(biāo)。E愈大，使其產(chǎn)生一定量彈性變形的應(yīng)力也應(yīng)愈大。彈性模量的大小主要取決于金屬的本性（晶格類型和原子結(jié)構(gòu)），而與金屬的顯微組織無關(guān)。工程上稱為材料的剛度，表示材料彈性變形抗力的大小。第10頁/共35頁1.拉伸曲線分析彈性變形階段①e點以前產(chǎn)生的變形是可451.拉伸曲線分析

屈服階段

②圖形上出現(xiàn)平臺，即載荷無明顯增加，試樣繼續(xù)伸長，材料喪失了抵抗變形的能力，這種現(xiàn)象叫屈服。①當(dāng)應(yīng)力超過σe時，試樣開始出現(xiàn)塑性變形。

③σs為屈服階段的最小應(yīng)力，稱為屈服強度（屈服點）。

式中Fs——屈服時的最小載荷（N）；

S0——試樣原始截面積（mm2）其含義是：當(dāng)σ>=σs時，認(rèn)為材料開始產(chǎn)生塑性變形；當(dāng)σ<σs時，認(rèn)為材料不產(chǎn)生塑性變形。零件發(fā)生塑性變形，意味著零件散失了對尺寸和公差的控制，因此工程中常根據(jù)σs確定材料的許用應(yīng)力。

第11頁/共35頁1.拉伸曲線分析屈服階段②圖形上出現(xiàn)平臺，即載荷461.拉伸曲線分析

屈服階段

④對于鑄鐵等脆性材料，無明顯屈服階段，可用規(guī)定殘余伸長應(yīng)力σ0.2表示。σ0.2表示試樣卸除載荷后，其標(biāo)距部分的殘余伸長率達(dá)到0.2%時的應(yīng)力，也稱為名義屈服強度。第12頁/共35頁1.拉伸曲線分析屈服階段④對于鑄鐵等脆性材料，無明471.拉伸曲線分析

強化階段①在屈服階段以后，欲使試樣繼續(xù)伸長，必須不斷加載。即隨著試樣塑性變形增大，試樣變形抗力也逐漸增加，這種現(xiàn)象稱為變形強化（或稱加工硬化）。

②材料在拉斷前所承受的最大應(yīng)力稱為抗拉強度σb。式中Fb——試樣斷裂前所承受的最大載荷

（N）；

S0——試樣原始截面積（mm2）其含義是：當(dāng)σ>=σb時，材料將會斷裂，當(dāng)σ<σb時，材料不會斷裂。

第13頁/共35頁1.拉伸曲線分析強化階段①在屈服階段以后，欲使試樣繼481.拉伸曲線分析

縮頸階段

當(dāng)應(yīng)力達(dá)到σb時，試樣就在某個薄弱部位形成縮頸。由于試樣局部截面的逐漸減小，故應(yīng)力也逐漸降低，當(dāng)達(dá)到曲線上的k點時，試樣發(fā)生斷裂。第14頁/共35頁1.拉伸曲線分析縮頸階段當(dāng)應(yīng)力達(dá)到σb時，試樣就在某492.強度指標(biāo)

強度是指材料在靜載荷作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力。

其中抵抗塑性變形的能力，用屈服強度σs表示，無明顯屈服階段，可用規(guī)定殘余伸長應(yīng)力σ0.2表示；抵抗斷裂的能力，用抗拉強度σb表示。

σs與σb的比值叫做屈強比，屈強比愈小，工程構(gòu)件的可靠性愈高，屈強比太小，則材料強度的有效利用率太低，一般取值在0.65～0.75。第15頁/共35頁2.強度指標(biāo)強度是指材料在靜載荷作用下抵抗塑性變形和斷裂的50

②斷面收縮率塑性是指材料斷裂前發(fā)生最大變形的能力。

3.塑性指標(biāo)

①斷后伸長率式中L0，L1——分別為試樣原始標(biāo)距和被拉斷后的標(biāo)距（mm）。

式中S0，S1——分別為試樣原始截面積和斷裂后縮頸處的最小截面積（mm2）。③塑性對材料的意義

a.提高安全性：塑性好的材料，在受力過大時，首先產(chǎn)生塑性變形而不突然斷裂，因此比較安全。

b.便于壓力加工成型：塑性好的材料可以發(fā)生大量塑性變形而不破壞，易于通過塑性變形加工成形狀復(fù)雜的零件。第16頁/共35頁②斷面收縮率塑性是指材料斷裂前發(fā)生最大變形的51加工硬化：材料經(jīng)過加工產(chǎn)生塑性變形后，強度、硬度上升，而韌性、塑性下降的現(xiàn)象。4.加工硬化

第17頁/共35頁加工硬化：材料經(jīng)過加工產(chǎn)生塑性變形后，強度、硬度上升，而韌性52二、硬度實驗

材料抵抗另一硬物體壓入其內(nèi)的能力叫硬度，即受壓時抵抗局部塑性變形的能力。硬度測量能夠給出金屬材料軟硬程度的數(shù)量概念。硬度試驗簡單易行，又無損于零件，而且可以近似的推算出材料的其他機械性能，因此在生產(chǎn)和科研中應(yīng)用廣泛。硬度試驗方法很多，機械工業(yè)普遍采用壓入法來測定硬度，壓入法又分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等。第18頁/共35頁二、硬度實驗材料抵抗另一硬物體壓入其內(nèi)的能力叫硬度，即受壓531.布氏硬度實驗過程

一定直徑的球體(鋼球或硬質(zhì)合金球)在一定載荷作用下壓入試樣表面，保持一定時間后卸除載荷，測量其壓痕直徑,計算硬度值。布氏硬度值用球面壓痕單位表面積上所承受的平均壓力來表示。用符號HBS(當(dāng)用鋼球壓頭時)或HBW(當(dāng)用硬質(zhì)合金球時)來表示。HBS（HBW）=F/A=2F/πD[D-(D2-d2)1/2]第19頁/共35頁1.布氏硬度實驗過程一定直徑的球體(鋼球或硬質(zhì)合金球541.布氏硬度布氏硬度表示方法

標(biāo)注：如120HBS10/1000/10，即表示用直徑D=10mm的淬火鋼球壓頭在1000kgf(9.8KN)的試驗載荷作用下，保持10秒所測得布氏硬度值為120。HBS只可用來測定硬度值小于450的金屬材料。

500HBW5/750表示用直徑D=5mm的硬質(zhì)合金球壓頭在750kgf(7.35KN)的試驗載荷作用下，保持10-15秒(不標(biāo)注)所測得布氏硬度值為500。HBW可用來測定硬度值450-650的金屬材料。第20頁/共35頁1.布氏硬度布氏硬度表示方法標(biāo)注：如120HBS10551.布氏硬度布氏硬度特點

布氏硬度試驗的壓痕較大，測量數(shù)值穩(wěn)定，準(zhǔn)確，能很好的反應(yīng)材料的硬度；但操作時間較長，對不同材料需要不同的壓頭和試驗力，壓痕直徑測量費時，因此不適用批量生產(chǎn)、成品及薄件；在進(jìn)行高硬度材料試驗時，由于球體本身的變形會使測量結(jié)果不準(zhǔn)確，因此，用淬火鋼球壓頭測量時，材料硬度值必須小于450；用硬質(zhì)合金球壓頭時，材料硬度值必須小于650。布氏硬度應(yīng)用

布氏硬度測定主要適用于各種未經(jīng)淬火的鋼、退火、正火狀態(tài)的鋼；結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)件；鑄鐵、有色金屬、質(zhì)地輕軟的軸承合金等原材料。第21頁/共35頁1.布氏硬度布氏硬度特點布氏硬度試驗的壓痕較大，測量562.洛氏硬度實驗過程

將金剛石壓頭(或鋼球壓頭),在先后施加兩個載荷(預(yù)載荷F0和主載荷F1)的作用下壓入金屬表面?？傒d荷F為預(yù)載荷F0和主載荷F1之和。卸去主載荷F1后,測量其殘余壓入深度h,用h與h0之差△h來計算洛氏硬度值。

預(yù)加載荷的目的是使壓頭與試樣表面接觸良好,以保證測量結(jié)果準(zhǔn)確。硬度值的大小直接由硬度計表盤上讀出。第22頁/共35頁2.洛氏硬度實驗過程將金剛石壓頭(或鋼球壓頭),在57布氏硬度表示方法2.洛氏硬度

標(biāo)注：如40-45HRC常見洛氏硬度標(biāo)尺的實驗條件及應(yīng)用硬度符號壓頭總載荷（kgf）表盤上刻度顏色常用硬度值范圍使用范圍HRA金鋼石圓錐60黑

色20~85碳化物、硬質(zhì)合金、表面淬火層等HRBφ1.5875mm鋼球100紅

色25~100有色金屬、退火及正火鋼等HRC金鋼石圓錐150黑

色20~67調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等第23頁/共35頁布氏硬度表示方法2.洛氏硬度標(biāo)注：如40-45HRC582.洛氏硬度洛氏硬度特點

操作簡便迅速，能直接從刻度盤上讀出硬度值；壓痕小，可以測定成品及較薄零件；測試的硬度值范圍大，從很軟到很硬的金屬材料均可測量。缺點是：壓痕小，測量數(shù)值代表性差，通常需要在不同部位測試數(shù)次，取平均值。第24頁/共35頁2.洛氏硬度洛氏硬度特點操作簡便迅速，能直接從刻度盤593.維氏硬度實驗過程

是用一種頂角為136°的正四棱錐體金鋼壓頭，在載荷F(kgf)作用下，試樣表面壓出一個四方錐形壓痕，測量壓痕對角線長度d(mm)供以計算試樣的硬度值?！鶕?jù)d值查表即可得到硬度值。

為了從軟到硬的各種金屬材料有一個連續(xù)一致的硬度標(biāo)度，因而制定了維氏硬度試驗法。第25頁/共35頁3.維氏硬度實驗過程是用一種頂角為136°的正四棱錐603.維氏硬度維氏硬度表示方法

維氏硬度用符號HV表示，HV前面為硬度值，HV后面的數(shù)字按試驗載荷、試驗載荷保持時間(10～15s不標(biāo)注)的順序表示試驗條件。例如：

640HV30表示用294.2N(30kgf)的試驗載荷，保持10～15s(不標(biāo)出)測定的維氏硬度值為640；

640HV30/20表示用294.2N(30kgf)的試驗載荷，保持20s測定的維氏硬度值為640。維氏硬度應(yīng)用

維氏硬度試驗主要用來測定金屬鍍層、薄片金屬以及化學(xué)熱處理(如氮化、滲碳等)后的表面硬度。第26頁/共35頁3.維氏硬度維氏硬度表示方法維氏硬度用符號H