第七章制冷空調(diào)設(shè)備常用材料第二部分金屬材料的性能ppt

第七章制冷空調(diào)設(shè)備第一節(jié)金屬材料的性能一金屬材料的物理性能密度熔點(diǎn)導(dǎo)電性導(dǎo)熱性熱膨脹性磁性二材料的化學(xué)性能化學(xué)性能：材料在室溫或高溫時抵抗各種化學(xué)介質(zhì)的能力。耐腐蝕性：金屬及合金在常溫下抵抗氧、水以及制冷介質(zhì)的侵蝕破壞的能力。抗氧化性：金屬材料在加熱時抵抗氧化作用的能力?；瘜W(xué)穩(wěn)定性：耐腐性和抗氧化性的總稱。1

強(qiáng)度與塑性2

硬度3

沖擊韌性4

疲勞強(qiáng)度5斷裂韌度[重點(diǎn)掌握]

各種力學(xué)性能指標(biāo)（強(qiáng)度,塑性；沖擊韌性；硬度HB，HRC，HV；疲勞強(qiáng)度，斷裂韌性。）的物理意義和單位。三金屬材料的力學(xué)性能一、靜載單向靜拉伸應(yīng)力――應(yīng)變曲線

1.拉伸試樣：長試樣：L0=10d0短試樣：L0=5d0§1材料的強(qiáng)度與塑性

ΔLF0

低碳鋼拉伸曲線

脆性材料拉伸曲線2.拉伸機(jī)上，低碳鋼緩慢加載單向靜拉伸曲線：3.曲線分為四階段：

1）階段I（ope）――彈性變形階段

p:Fp

，e:Fe（不產(chǎn)生永久變形的最大抗力）

op段：△L∝P

直線階段

pe段：極微量塑性變形（0.001--0.005%)2）階段II（ess’）段――屈服變形

S:屈服點(diǎn)

Fs3）階段III（s’b）段――均勻塑性變形階段

b:

Fb

材料所能承受的最大載荷

4）階段IV(bK)段――局部集中塑性變形－－頸縮鑄鐵、陶瓷：只有第I階段中、高碳鋼：沒有第II階段二、拉伸曲線所確定的力學(xué)性能指標(biāo)及意義1．剛度和彈性

剛度:材料在受力時，抵抗彈性變形的能力。

E=σ/ε

楊氏彈性模量

GPa,MPa

本質(zhì)是：反映了材料內(nèi)部原子結(jié)應(yīng)力的大小，組織不敏感的力系指標(biāo)。

彈性：材料不產(chǎn)生塑性變形的情況下，所能承受的最大應(yīng)力。比例極限：σp=Fp/Ao

應(yīng)力――應(yīng)變保持線性關(guān)系的極限應(yīng)力值

彈性極限：σe=Fe/Ao

不產(chǎn)永久變形的最大抗力。2.強(qiáng)度：材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。

屈服強(qiáng)度s：材料發(fā)生微量塑性變形時的應(yīng)力值。即在拉伸試驗(yàn)過程中，載荷不增加，試樣仍能繼續(xù)伸長時的應(yīng)力。

條件屈服強(qiáng)度0.2：高碳鋼等無屈服點(diǎn)，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以殘余變形量為0.2%時的應(yīng)力值作為它的條件屈服強(qiáng)度，以σ0.2來表示

抗拉強(qiáng)度b：材料斷裂前所承受的最大應(yīng)力值。（材料抵抗外力而不致斷裂的極限應(yīng)力值）。

s0.23.塑性：材料受力破壞前可承受最大塑性變形的能力。

延伸率

延伸率與試樣尺寸有關(guān)；δ5、δ10(L0=5d,10d)

斷面收縮率ψ=△A/Ao=(Ao-Ak)/Aox100%

>時，無頸縮，為脆性材料表征；

<時，有頸縮，為塑性材料表征。斷裂后拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象§2材料的硬度抵抗外物壓入的能力，稱為硬度――綜合性能指標(biāo)。

1．布氏硬度2．洛氏硬度3.

維氏硬度1．布氏硬度：載荷淬火鋼球或硬質(zhì)合金壓入試樣的表面，保持一定時間后卸載，試樣表面出現(xiàn)壓痕

。壓頭為鋼球時，布氏硬度用符號HBS表示，適用于布氏硬度值在450以下的材料。壓頭為硬質(zhì)合金時，用符號HBW表示，適用于布氏硬度在650以下的材料。符號HBS或HBW之前的數(shù)字表示硬度值，符號后面的數(shù)字按順序分別表示球體直徑、載荷及載荷保持時間。如120HBS10/1000/30表示直徑為10mm的鋼球在1000kgf（9.807kN）載荷作用下保持30s測得的布氏硬度值為120。布氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：測量誤差小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

缺點(diǎn)：壓痕大，不能用于太薄件、成品件及比壓頭還硬的材料。適于測量退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼,鑄鐵及有色金屬的硬度。材料的b與HB之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系：

對于低碳鋼:b(MPa)≈3.6HB

對于高碳鋼：b(MPa)≈3.4HB

對于鑄鐵：b(MPa)≈1HB或0.6(HB-40)2．洛氏硬度用一個頂角為120度的金剛石圓錐體或直徑為1.588的淬火鋼球作為壓頭，先施加一個初載荷，然后在規(guī)定的主載荷作用下將壓頭壓入被測材料的表面。卸載后，根據(jù)壓痕深度，可確定材料的洛氏硬度，該值從表上可直接讀出。常用標(biāo)尺有：B、C、A三種。①HRA硬、薄試件，如硬質(zhì)合金、表面淬火層和滲碳層。②HRB輕金屬，未淬火鋼，如有色金屬和退火、正火鋼等。③HRC較硬，淬硬鋼制品；如調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等。洛氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：操作簡便，壓痕小，適用范圍廣。缺點(diǎn)：測量結(jié)果分散度大。h1-h0洛氏硬度測試示意圖洛氏硬度計維氏硬度試驗(yàn)原理維氏硬度計3.維氏硬度與布氏同，錐面夾角136度金剛石維氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：既可測量由極軟到極硬的材料的硬度，又能互相比較。既可測量大塊材料、表面硬化層的硬度，又可測量金相組織中不同相的硬度。

§3沖擊韌性是指材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。指標(biāo)為沖擊韌性值ak

。ak=沖擊破壞所消耗的功Ak/標(biāo)準(zhǔn)試樣斷口截面積S(J/cm)ak值低的材料叫做脆性材料；ak值高，韌性材料。材料的沖擊韌性隨溫度下降而下降。疲勞：承受載荷的大小和方同隨時間作周期性變化，交變應(yīng)力作用下，往往在遠(yuǎn)小于強(qiáng)度極限，甚至小于屈服極限的應(yīng)力下發(fā)生斷裂。§4疲勞強(qiáng)度（80%的斷裂由疲勞造成）周次§5材料的斷裂韌性斷裂韌性是量度材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展阻力的物理量,是材料抵抗應(yīng)力脆性斷裂的韌性參數(shù).

鑄造性能：鑄造成形獲得優(yōu)良鑄件的能力。一、流動性流動性是指熔融金屬的流動能力。在實(shí)際生產(chǎn)中，為了評定金屬的流動性，通常將金屬澆注成螺旋形試樣，如右圖所示。澆注的試樣越長，則其流動性越好。

四金屬的工藝性能返回金屬材料在制造機(jī)械零件的過程中，適應(yīng)各種冷熱加工的性能。

１、影響流動性的因素

（1）化學(xué)成分

化學(xué)成分是影響合金流動性的本質(zhì)因素。實(shí)踐證明，凝固溫度范圍小的合金流動性較好，凝固溫度范圍大的合金流動性較差。在常用的鑄造合金中，鑄鐵的流動性較好，鑄鋼的流動性較差。（2）工藝條件較高的澆注溫度能使金屬保持液態(tài)的時間延長，并且能降低金屬液的粘度,從而提高流動性；澆注時澆注壓力越大，流速就越大，也可以達(dá)到提高流動性的目的；鑄型對液態(tài)金屬的流動性也有一定的影響，金屬在干砂型中的流動性優(yōu)于濕砂型，在濕砂型中的流動性優(yōu)于金屬型。返回2、

流動性對鑄件質(zhì)量的影響金屬液的流動性好，充型能力就強(qiáng)，容易獲得尺寸準(zhǔn)確、外形完整和輪廓清晰的鑄件；若流動性不好將出現(xiàn)鑄件缺陷。（1）澆不到與冷隔

澆不到是指鑄件殘缺或可能輪廓不完整，或可能鑄件完整，但邊角圓且光亮，這種缺陷常出現(xiàn)在遠(yuǎn)離澆口的部位以及薄壁處。冷隔是指在鑄件上穿透或不穿透，邊沿成圓角狀縫隙的缺陷。冷隔多出現(xiàn)在薄壁處、金屬流匯合處、激冷部位等。（2）氣孔與夾雜物合金的流動性差，則粘度大，熔融金屬中的氣體和夾雜物不便上浮和排除，容易形成氣孔、夾雜物一類鑄件缺陷.氣孔是指內(nèi)表面比較光滑，一般為圓形、橢圓形的孔洞。通常不露出鑄件表面。夾雜物是指在鑄件內(nèi)或表面上存在的與基體金屬成分不同的質(zhì)點(diǎn)類缺陷，常見的有砂、渣、氧化物、硫化物等。返回二、金屬的收縮性

收縮性是指液態(tài)金屬在凝固并冷卻到室溫過程中，產(chǎn)生的體積和尺寸減小的特性固態(tài)收縮是產(chǎn)生變形和裂紋的根本原因。返回１、

影響收縮性的因素（1）化學(xué)成分

化學(xué)成分是影響收縮性的根本原因，灰鑄鐵的收縮率最小。這是因?yàn)楹辖鹪诶鋮s過程中結(jié)晶出密度較小的石墨時，產(chǎn)生的體積膨脹抵消了部分收縮。

幾種常見合金的收縮率體收縮率約等于收縮率的3倍體收縮率1.4~2.30.9~1.52.0~2.40.9~1.3線收縮率銅鑄鐵鋁鑄鐵球墨鑄鐵灰鑄鐵合金種類返回（2）工藝條件

合金的澆注溫度超高，液態(tài)收縮越大，為減少收縮，澆注溫度不宜過高。2、

收縮性對鑄件質(zhì)量的影響（1）縮孔和縮松

縮孔是指鑄件在凝固過程中，由于補(bǔ)縮不良產(chǎn)生的孔洞?？s松是指鑄件斷面上出現(xiàn)的分散而細(xì)小的縮孔鑄件。有縮松的部位，在氣密性試驗(yàn)時可能滲漏。

縮孔和縮松降低了鑄件的力學(xué)性能。（2）變形和裂紋

鑄件在固態(tài)收縮的過程中，由于各部分冷卻速度不同，將引起不均衡收縮，不均衡收縮產(chǎn)生的應(yīng)力稱為鑄造熱應(yīng)力。鑄造熱應(yīng)力是鑄件產(chǎn)生變形和裂紋的主要原因。返回縮孔縮孔金屬材料用鍛壓加工方法成形的適應(yīng)能力稱鍛造性。鍛造性能主要取決于金屬材料的塑性和變形抗力。塑性越好，變形抗力越小，金屬的鍛造性能越好。黃銅和鋁合金在室溫下具有良好的鍛造性能，碳鋼在加熱時鍛造性能好，鑄鐵、鑄鋁、鑄銅等幾乎不能鍛造。

鍛造性能

鍛造焊接性能

金屬材料對焊接加工的適應(yīng)性稱焊接性。也就是在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。焊接性能好的金屬能獲得沒有裂縫，氣孔等缺陷的焊縫，并且焊接接頭具有一定的力學(xué)性能。導(dǎo)熱性好，收縮小的