工程材料第1章

第一章材料的力學(xué)性能工藝性能使用性能物理性能化學(xué)性能力學(xué)性能鑄造性能鍛造性能切削加工性能焊接性能熱處理性能彈性塑性強(qiáng)度硬度韌性疲勞強(qiáng)度材料在外加載荷作用時(shí)所表現(xiàn)出的性能。評(píng)價(jià)材料力學(xué)性能最簡(jiǎn)單有效的方法就是進(jìn)行靜態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)-測(cè)定材料的拉伸曲線應(yīng)力-應(yīng)變曲線σsσeseσp

σσbbpOε塑性變形彈性變形——材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度——材料在應(yīng)力幾乎不增加時(shí)應(yīng)變?cè)黾拥默F(xiàn)象，稱為屈服。對(duì)應(yīng)的應(yīng)力σs稱為屈服強(qiáng)度，是反映材料抵抗永久變形的能力的指標(biāo)。——材料斷裂前所承受的最大應(yīng)力稱為抗拉強(qiáng)度。反映材料抵抗斷裂破壞的能力。強(qiáng)度斷裂強(qiáng)度——材料斷裂時(shí)所承受的應(yīng)力稱為斷裂強(qiáng)度。反映材料抵抗斷裂的能力?！牧显谑芰ζ茐那爱a(chǎn)生最大塑性變形的能力。斷后伸長(zhǎng)率斷面收縮率——試樣被拉斷后，標(biāo)距部分的殘余伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距之比的百分率?！嚇訑嗔押螅瑱M截面積最大縮減量與原始橫截面積之比的百分率。塑性僅在金屬表面產(chǎn)生很小壓痕，可在成品上試驗(yàn)不需專門加工試樣；易于檢查金屬表面層的質(zhì)量；設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便迅速。

硬度測(cè)量方法布氏硬度HB洛氏硬度HR維氏硬度HV彈性回跳法—肖氏硬度壓入法劃痕法—莫氏硬度硬度——材料抵抗局部塑性變形的能力，是表現(xiàn)材料軟硬程度的一個(gè)指標(biāo)。（1）布氏硬度（HB）D=10、5、2.5的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球壓入試樣表面保持一定時(shí)間后卸除試驗(yàn)力測(cè)量壓痕平均直徑，求出球形面積用試驗(yàn)力除以球冠面積

壓痕面積大，硬度值能反映金屬在較大范圍內(nèi)各組成相的平均性能，而不受個(gè)別組成相及微小不均勻性的影響，試驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性強(qiáng)。缺點(diǎn)是壓痕大，不能用于太薄件、成品件及硬度大于650HBW的材料。特點(diǎn)：——測(cè)面積（2）洛氏硬度（HR）主試驗(yàn)力預(yù)試驗(yàn)力F1F0h0表盤壓頭試樣F1F0h1F1F0h1200特點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便迅速，硬度值可直接讀出，壓痕較小，可在工件上進(jìn)行試驗(yàn)；缺點(diǎn)是壓痕小，代表性差，所測(cè)硬度值重復(fù)性差，分散度大。應(yīng)用：廣泛用于熱處理質(zhì)量的檢驗(yàn)——測(cè)深度HRA是采用60Kg載荷和鉆石錐壓入器求的硬度，用于硬度較高的材料。HRB是采用100Kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球求得的硬度，用于硬度較低的材料。HRC是采用150Kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料。（3）維氏硬度（HV）

測(cè)試原理與布氏相同，根據(jù)壓痕面積計(jì)算硬度值。壓頭為兩對(duì)面夾角為136o的金剛石四棱錐體，測(cè)定壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度進(jìn)行查表。

維氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的優(yōu)點(diǎn)，既可測(cè)量由極軟到極硬的材料的硬度，又能互相比較。既可測(cè)量大塊材料、表面硬化層的硬度，又可測(cè)量金相組織中不同相的硬度。但是，要測(cè)量對(duì)角線，工作效率低。d1d2TEMofAl85Ni10Ce5HV的特點(diǎn)及應(yīng)用：不同材料、不同標(biāo)尺下的轉(zhuǎn)換機(jī)制不同受沖擊載荷的構(gòu)件沖擊韌性——材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。

擺錘式一次沖擊試驗(yàn)——沖斷試樣時(shí)，在試樣橫截面的單位面積上所消耗的功。小能量多次沖擊試驗(yàn)——以某種沖擊吸收功A作用下開始出現(xiàn)裂紋和最后斷裂的沖擊次數(shù)表示。

材料的沖擊韌性隨溫度下降而下降。在某一溫度范圍內(nèi)Ak值發(fā)生急劇下降的現(xiàn)象稱為韌脆轉(zhuǎn)變。發(fā)生韌脆轉(zhuǎn)變的溫度范圍稱為韌脆轉(zhuǎn)變溫度。韌脆轉(zhuǎn)變溫度對(duì)組織和成分很敏感，如細(xì)化鋼的晶粒和降低鋼的含碳量可降低其韌脆轉(zhuǎn)變溫度。耗資7500萬(wàn)英鎊，噸位46328噸的“夢(mèng)幻之船”Titanic號(hào)鋼板和近代船用鋼板的沖擊試驗(yàn)結(jié)果20世紀(jì)初由英國(guó)白星航運(yùn)公司制造的一艘世界上最大的超一流豪華客輪，被稱為永不沉沒(méi)的船。長(zhǎng)883ft，寬93ft，高度相當(dāng)于11層樓。1912年4月10日，從南安普頓出發(fā)至紐約，開始處女航。4月14日晚11時(shí)40分，在北大西洋撞上冰山，兩小時(shí)40分鐘后沉沒(méi)，1503人葬身海底。電影中泰坦尼克被撞出92m長(zhǎng)的裂縫，實(shí)際上當(dāng)時(shí)冰山只是擦傷了船體，造成6個(gè)小傷口，受損面積不到4平米。斷裂韌性測(cè)試方法1943年美國(guó)T-2油輪發(fā)生斷裂1950年，美國(guó)北極星A-1導(dǎo)彈實(shí)驗(yàn)發(fā)射時(shí)，固體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)殼體發(fā)生爆炸。該發(fā)動(dòng)機(jī)殼體所用材料是超高強(qiáng)度鋼。北極星A-3導(dǎo)彈全長(zhǎng)9.85米，直徑1.37米，最大射程4600公里，起飛重量16.4噸，投擲重量0.5噸。于1960年9月開始研制。先后裝備28艘導(dǎo)彈核潛艇，每艘潛艇裝備16枚A-3導(dǎo)彈。此外，還裝備4艘英國(guó)核潛艇共64枚每枚北極星A-3導(dǎo)彈的價(jià)格是198萬(wàn)美元(1964年)，北極星A-3導(dǎo)彈服役至1964年為新的海神導(dǎo)彈所汰換。北極星A-1導(dǎo)彈疲勞是低應(yīng)力循環(huán)延