第一章 金属材料的主要性能.pptVIP

Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果 Titanic 近代船用钢板 五、断裂韧性 油轮断裂和北极星导弹发动机壳体爆炸与材料中存在缺陷有关 1943年美国T-2油轮发生断裂 北极星导弹 裂纹扩展的基本形式 应力强度因子ＫＩ：描述裂纹尖端附近应力场强度的指标。 断裂韧性ＫＩＣ：材料抵抗内部裂纹失稳扩展的能力。 ?C为断裂应力，aC为临界裂纹半长，ＫＩＣ单位为 第二节 金属材料的物理、化学及工艺性能 物理性能：密度、熔点、热膨胀性、磁性、导热性、导电性等。 化学性能： ⑴ 耐蚀性：材料在介质中抵抗腐蚀的能力。 ⑵ 抗氧化性：材料在高温下抵抗氧化作用的能力。 耐磨性：材料抵抗磨损的能力。 ㈡ 工艺性能 1、铸造性能：液态金属的流动性、填充性、收缩率、偏析倾向。 2、锻造性能：取决于塑性与变形抗力。 3、焊接性能：产生焊接缺陷的倾向。 ４、热处理性能：淬透性、耐回火性、二次硬化、回火脆性。 ５、切削性能：对刀具的磨损、断屑能力及导热性。 本章结束 * * * 第一篇 金属材料的基本知识 材料是人类技术进步的标志 材料导论 机械工程领域中，广泛应用着各种材料, 按属性可分类： 金属材料 非金属材料 复合材料 机械制造最主要的材料： 广泛应用于机床、矿山、 冶金、动力、交通等机械中 塑料、陶瓷、橡胶等 具有金属材料所没有的性能，如绝缘性、耐磨性、廉价性等 将两种或两种以上的材料组合在一起，既保原单种材料的性能又具备单种材料不具的性能。如双金属复合材料、金属塑料涂覆材料等） 材料类别不同，则性能不同、用途不同、成型的技术也不同 以金属元素为主要成分、原子通过金属键结合而成的一类固体材料。 第一章 金属材料的主要性能 两方面 材料使用性能 材料工艺性能 力学性能（强度、塑性韧性等） 物理性能（光、热、电、磁等） 化学性能（氧化、腐蚀等） 生物性能（相容性、自恢复性等） 加工性能（切削、锻造等） 铸造性能（适合铸造与否） 焊接性能（容易焊接与否） 热处理性能（可热处理强化） 第一章 金属材料的主要性能 第一节 金属材料的力学性能 力学性能: 金属材料在受外力作用时所反映出来的固有性能。 金属材料的力学性能主要有：强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。 力学性能指标是选择、使用金属材料的重要依据。 材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为变形。 外力去处后能够恢复的变形称为弹性变形。 外力去处后不能恢复的变形称为塑性变形。 低碳钢的应力-应变曲线 拉伸试样 拉伸试验机 应力? = P/F0 应变? = (l-l0)/l0 低碳钢的拉伸曲线 四个阶段： 弹性阶段 屈服阶段 强化阶段 缩颈阶段 塑性变形 弹性变形 屈服变形 断裂 一、强度１.弹性和刚度 弹性：指标为弹性极限?e，即材料承受最大弹性变形时的应力。 刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能力。指标为弹性模量E。 ? e 弹性模量的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高而逐渐降低外，其他强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金化等对弹性模量的影响很小。 2.强度 强度：材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。 １）屈服强度?s：材料发生微量塑性变形时的应力值。 条件屈服强度?0.2：残余变形量为0.2%时的应力值。 ２）抗拉强度?b：材料断裂前所承受的最大应力值。 ?0.2 ? ? ３.疲劳强度（疲劳极限） 材料在低于?s的重复交变应力作用下发生断裂的现象。 材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的最大应力 称为疲劳极限。用?-1表示。 钢铁材料（黑色金属）周次为107，有色金属合金为108。 疲劳应力示意图 疲劳曲线示意图 分散带/水平台 疲劳强度 疲劳断口 通过改善材料的形状结构，减少表面缺陷，提高表面光洁度，进行表面强化等方法可提高材料疲劳抗力。 轴的疲劳断口 疲劳辉纹（扫描电镜照片） 三区：疲劳源、疲劳区及瞬断区 二、硬度 材料抵抗另一硬物压入其内而表面产生局部塑性变形的能力。 １.布氏硬度HB： 布氏硬度计 压头为淬火钢球时，布氏硬度用符号HBS表示，适用于布氏硬度值在450以下的材料。 压头为硬质合金球时，用符号HBW表示，适用于布氏硬度在650以下的材料。 符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值, 符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。 如 120HBS10/1000/30 表示直径为10mm的钢球在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。 布氏硬度压痕 布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定。 缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。 适于测量退火、正火、调质钢