工业生产技术基础 教学课件 刘群山 等主编 第一章　材料学基础.pdfVIP

工业生产技术基础 第一章　材料学基础 第一节　材料的性能 第二节　金属的结构与结晶 第三节　合金的结构及二元合金相图 第四节　铁碳合金相图 第一节　材料的性能 一、金属材料的力学性能 二、金属材料的物理、化学及工艺性能 一、金属材料的力学性能 1.强度 2.塑性 3.硬度 4.冲击韧度 5.疲劳强度 1.强度 强度是金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。 按照作用力性质的不同，强度可分为屈服点(屈服强度)、抗拉 强度、抗压强度、抗弯强度等。工程上常用的强度指标是屈服 点和抗拉强度，它们都由拉伸试验测定。 图1-1　拉伸试样 　 a)标准拉伸试样 b)拉断后 1.强度 图1-1　拉伸试样 　 a)标准拉伸试样 b)拉断后 2.塑性 金属材料在外力作用下，断裂前发生不可逆永久变形的能力称 为塑性。通常用伸长率δ和断面收缩率ψ来表示，即 δ=(L1-L0)/L0×100% ψ=(A0-A1)/A0×100% 　 式中 L0——试样的原始长度(mm)； L1——试样拉断后的长度(mm)； A0——试样的原始横截面积(m2)； A1——试样拉断后断口处的截面积(m2) 。 δ或ψ越大，材料的塑性越好。良好的塑性是金属材料进行塑性 成形的必要条件。 3.硬度 (1)布氏硬度　布氏硬度测定时，通常用一定直径的淬火钢球或 硬质合金球作压头，在一定的静载荷下压入试件表面(图1-3)， 保持压力至规定的时间后卸载。 (2)洛氏硬度　洛氏硬度与布氏硬度的测定原理基本相同，所不 同的是，它不测压痕的面积大小，而是根据压痕的深度来衡量 硬度。 3.硬度 图1-3　布氏硬度试验 示意图 (1)布氏硬度　 表1-1　布氏硬度试验规范 (2)洛氏硬度　 图1-4　洛氏硬度试验原理 (2)洛氏硬度　 表1-2　洛氏硬度试验规范 4.冲击韧度 图1-5　冲击试验的试样 　 a)标准试样 b)试样安放 4.冲击韧度 图1-6　摆锤冲击试验原理 5.疲劳强度 许多机械零件，如曲轴、齿轮、连杆、弹簧等，是在大小或方 向反复改变的交变载荷下工作的。虽然零件所受的应力远低于 材料的抗拉强度，甚至远低于屈服点，但在使用中往往会发生 突然断裂，这种现象称为疲劳破坏。据统计，约有80%的机械 零件的失效是属于疲劳造成的。 产生疲劳破坏的原因，一般认为是由于材料有杂质、表面划痕 及其他能引起应力集中的缺陷，而导致微裂纹的产生。这种微 裂纹随应力循环次数的增加而逐渐扩展，致使零件不能承受所 加载荷而突然断裂。 金属材料在无数次重复交变载荷作用下不致引起断裂的最大应 力称为疲劳强度。 二、金属材料的物理、化学及工艺性能 1.物理性能 2.化学性能 3.工艺性能 1.物理性能 金属材料的物理性能主要有密度、熔点、热膨胀性、导电性和 导热性等。由于机械零件的用途不同，对其物理性能的要求也 有所不同，例如飞机零件要选用密度小的铝合金来制造；制造 内燃机活塞的金属材料应具备较小的热膨胀系数；设计电机电 器的零件时，常要考虑金属材料的导电性等。 金属材料的一些物理性能，对于热加工也有一定的影响。例如 高速钢的导热性较差，在热处理和锻造时就应该用较低