03第3章节金属材料的性能.pptVIP

第三章 金属材料的性能(The properties of metal Materials) 一、定义 金属材料在使用和加工过程中所表现出的特性,称为金属材料的性能。 二、分类 ★机械性能(Mechanical properties)，船机、轮机人员关心的。 ★工艺性能(workability) 是制造人员关心的。 ★理化性能(physical and chemical properties) 船机、轮机人员关心的。 §2-1 金属材料的机械性能（也称力学性能） 一、概述 1.定义:金属在各种外力作用下抵抗变形和断裂的能力,称为金属的机械性能(又称为金属的力学性能)。或金属材料对外界载荷的反应能力。 作用： 机械性能是设计机件和选用材料的依据。 ２.分类 根据使用温度不同分： 1室温下的机械性能指标 ①刚度 ；②强度 ③塑性 ④硬度 ⑤疲劳强度；⑥冲击韧性 2高温下的机械性能指标： ① 高温强度； ② 热硬性 3.维氏硬度 方法： 用（相邻平面）夹角为１３６°的金刚石四棱锥体（也称四方角锥体）做压头，载荷范围５～１２００ Ｎ，（根据需要选择），保持一定时间，根据压痕投影的两对角线的平均长度，计算出压痕的面积，再求出压痕上的平均压力，以此作为硬度的大小，并称为维氏硬度。用ＨＶ表示。 HV＝P/F=1.8544P/d d—压痕的对角线长度。 以上：强度、硬度、塑性和冲击韧性称为传统的“四大强度指标”。 二、高温下金属的机械性能 问题的提出： 很多零件在高温下长期工作，（如柴油机进（400～500℃）、排气阀（650～800℃））温度对金属的机械性能有很大的影响；其次在高温下工作的时间也有很大的影响。 §3-2 金属的工艺性能 一、概述 1．定义: 把金属材料在加工过程中表现出的特性称为工艺性能。 2．分类: 铸造性 ；锻造性 ；焊接性 ；切削性 ；热处理性；冷变形性 等。 3. 工艺性能的重要性：实例如：某厂用24SiMnWV作为20CrMnTi的代用材料，性能好，但因正火后，硬度高，切削加工困难，不能满足大批量生产的要求而被否决。 轮机工程材料-chapter3 * 二、室温下的 机械性能 拉伸试验方法是测定室温下机械性能的重要方法,通过这些试验, 可以得到σ━ε曲线(应力━━应变曲线)。 （一） 刚度 ⑴定 义: 金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力，称为～。 ⑵衡量指标: 弹性模量:E=σ/ε(σ、ε分别为弹性变形时的应力与应变)。 ⑶刚度的影响因素 E=?/?=（P/F）/（?L/L0）? ?L=（PL0）/（EF） 在P、L0一定的情况下，?L取决于EF（刚度）。 ★??? 材料的弹性模量E: 对热处理与合金化、及冷热加工方法不敏感（主要取决于材料分子间作用力的强弱），故从刚度出发， 选用一般钢材即可，不必选用合金钢。 ★??? 零件的截面大小：设计时，如果要增大刚度，主要通过增大截面积来实现。 ★ 结构设计：采用支承、改善应力分布等方法。 （二）强度 ⑴定义:在外力作用下,材料抵抗产生塑性变形和断裂的能力，称为～。 ⑵衡量指标:主要有: 1．屈服强度（σｓ ）：材料抵抗微量塑性变形的能力，称为～。 绝大多数机械零件（如：紧固螺栓等），在工作中不允许产生明显的塑性变形，因此，屈服极限是设计和选材的主要依据之一。 工作应力：?????＝?s/n n—安全系数 2.抗拉强度（σb）（强度极限） 抗拉强度表示材料对发生最大均匀变形的抗力，当零件承受的应力大于σb时，零件就会断裂，用σb表示。 材料抵抗断裂的能力，称为～。（断裂前的最大应力） 3.屈强比（σs/σb)：屈强比小，可靠性高，但材料性能的浪费大。 影响因素: 热处理、合金化、细晶强化冷热加工方法都会对上述指标产生很大的影响。 （三）塑性指标 ⑴定义:在外力作用下,材料产生塑性变形而不破坏的能力,称为塑性. ⑵衡量指标: 1.延伸率（δ＝(l1-l0)/l0*100％） 应用：工程上按延伸率的大小将材料分成两类： δ〉５％的材料──塑性材料； δ〈５％的材料──脆性材料； 2.断面收缩率 ψ＝(F0-F1)/F0*100％）。其中：F0为试样原始截面积；F1为拉断后的截面积。 3.塑