金屬的力學(xué)性能

第2講

金屬材料的性能

金屬材料的性能

金屬材料的性能力學(xué)性能物理性能化學(xué)性能金屬材料的性能使用性能工藝性能力學(xué)性能物理性能化學(xué)性能鑄造性能鍛壓性能熱處理性能焊接性能一、力學(xué)性能定義：是指金屬材料在外力的作用下所顯示的抵抗能力。強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、疲勞

拉伸試驗(yàn)拉伸試驗(yàn)機(jī)液壓式萬(wàn)能電子材料試驗(yàn)機(jī)點(diǎn)擊錄像*拉伸試樣：長(zhǎng)試樣：L0=10d0短試樣：L0=5d0d0L0力—伸長(zhǎng)曲線FesbkLFsFbO屈服彈性變形縮頸斷裂塑性變形塑性變形:外力去除后不能消失的變形拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象屈服點(diǎn)σs

：Fs

σs

=

(Mpa)

S0試樣屈服時(shí)的拉力(N)試樣拉斷前承受的最大拉力(N)原始橫截面積(mm2)原始橫截面積(mm2)強(qiáng)度：材料在力的作用下抵抗永久變形和斷裂的能力?？估瓘?qiáng)度σb：Fb

σb=

(Mpa)

S0

S0-S1

ψ=×100%S0塑性：材料斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力。斷后伸長(zhǎng)率δ：斷面收縮率ψ：L1–L0δ=×100%L0

硬度：材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力。布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度

布氏硬度計(jì)洛氏硬度計(jì)維氏硬度計(jì)壓頭：淬火鋼球HBS硬質(zhì)合金球HBW布氏硬度HB

實(shí)驗(yàn)原理：用一定直徑的壓頭（球體），以規(guī)定的壓力F壓入材料的表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，測(cè)量壓痕平均直徑d，以此計(jì)算布氏硬度值。

FFHB=——=————SDh

Dh=———2Dd——–——22

22例如:120HBS10/1000/30表示用直徑為10mm的淬火鋼球、在1000kgf（9.807kN）的壓力作用下保持30s，測(cè)得的布氏硬度值為120。標(biāo)注：特點(diǎn)：壓痕面積大，測(cè)量數(shù)據(jù)穩(wěn)定；適合測(cè)量組織粗大或組織不均勻的材料，如鑄鐵；不宜測(cè)量成品或薄片金屬的硬度。常用于測(cè)量退火、正火、調(diào)質(zhì)處理的鋼、鑄鐵、鋁合金材的硬度。壓頭：120o金剛石圓錐HRAHRC淬火鋼球HRB洛氏硬度HR

實(shí)驗(yàn)原理：

用頂角為120°的金剛石圓錐或直徑1.588mm的淬火鋼球作壓頭，在試驗(yàn)力的作用下，將壓頭壓入材料表面，保持規(guī)定時(shí)間后去除主試驗(yàn)力，保持初始試驗(yàn)力，用測(cè)量的殘余壓痕深度增量來(lái)計(jì)算硬度值。001123321-1初載10kgh12-2總載150kgh23-3卸載140kgh3最后測(cè)得：殘余壓痕深度增量h=h3-h1HR=h/0.002HR=C-h/0.002HRA、HRB、HRC分別測(cè)得的硬度，不可直接比較大小例如：50HRC<70HRA〤

50HRB>40HRC〤特點(diǎn)：測(cè)量操作簡(jiǎn)單，方便快捷，壓痕??；硬度測(cè)量范圍大；可用于成品檢驗(yàn)和較薄工件的測(cè)量。但數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不如布氏硬度，不宜測(cè)量組織不均勻材料。不同標(biāo)尺的硬度值不能比較。壓頭：相對(duì)面夾角為136o的金剛石正四棱錐維氏硬度HV

實(shí)驗(yàn)原理：以一定的試驗(yàn)力將壓頭壓入材料表面，保持規(guī)定時(shí)間卸除試驗(yàn)力，根據(jù)壓痕兩對(duì)角線長(zhǎng)度的算術(shù)平均值來(lái)計(jì)算硬度，其測(cè)量原理與布氏硬度相似。HV=F/S特點(diǎn)：可以測(cè)量從軟到硬的各種金屬材料，測(cè)量壓痕小，可測(cè)量較薄的材料和滲碳、滲氮等表面硬化層。韌性：材料抵抗沖擊破壞的能力。Aku

（Akv）=mgH–mgh韌脆轉(zhuǎn)變溫度:-40-20020204060akT(oc)T↓，ak急劇↓韌性→脆性疲勞：零件在循環(huán)應(yīng)力的作用，即使工作時(shí)承受的應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料的屈服點(diǎn)，但經(jīng)受一定循環(huán)次數(shù)后，也會(huì)發(fā)生突然斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞。疲勞：零件在循環(huán)應(yīng)力的作用，即使工作時(shí)承受的應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料的屈服點(diǎn)，但經(jīng)受一定循環(huán)次數(shù)后，也會(huì)發(fā)生突然斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞。疲勞極限σ-1:

提高疲勞極限途徑：改善零件的結(jié)構(gòu)形狀降低表面粗糙度值采