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第一章 工程材料的性能 [表征材料在给定外界条件下的行为――材料的性能] 1.? 使用性能 力学性能 —— 材料在受力时的性质。 物理性能 —— 相对密度；熔点；热膨胀性；磁性；导热性；导电性；相对介电常数。 化学性能 —— 耐腐蚀性；高温抗氧化性（氧化膜）。 2.? 工艺性能 ??????? 铸造、锻、焊、切削等 [学习要点] [重点掌握] 各种机械性能指标（强度, 塑性；冲击韧性；硬度HB，HRC，HV；疲劳强度，断裂韧性。）的物理意义和单位。 [一般要求] 材料的工艺性能及物理化学性能 [本章内容] § 1-1 静载时材料的机械性能 § 1-2 动载时材料的机械性能 § 1-3 高温下的机械性能 § 1-4 断裂韧性 1.5 ?? 工程材料的其它性能 “材料的力学性能” 练习题 §1-1 ?静载时材料的机械性能 一、静拉伸试验 二、刚度和弹性 三、材料的强度? 四、塑性 五、硬度 一、静拉伸试验 应力σ：单位面积上的内力 σ=F/S0 单位MPa 应变ε：单位长度的伸长量 ε=ΔL/L0 1.应力-应变 曲线（分为四阶段） ● 弹性变形 ● 屈服变形 ● 均匀塑性变形阶段 ● 局部集中塑性变形 —— 颈缩 铸铁、陶瓷：只有第I阶段 中、高碳钢：没有第II阶段 二、刚度和弹性 1．刚度? （材料在受力时，抵抗弹性变形的能力） E=σ/ε 杨氏弹性模量? GPa, MPa 本质是：反映了材料内部原子结应力的大小，组织不敏感的力系指标。 2．弹性：材料不产生塑性变形的情况下，所能承受的最大应力。 比例极限：σp=Fp/S0?? 应力――应变保持线性关系的极限应力值 弹性极限：σe=Fe/S0???? 不产永久变形的最大抗力。 工程上，σp、σe视为同一值，通常也可用σ0.01 三、材料的强度? σ=P/Fo?表示材料抵抗变形和断裂的能力单位: MPa 1．抗拉强度 σb=Fb/So 材料被拉断前所承受的最大应力值（材料抵抗外力而不致断裂的极限应力值）。 2．屈服强度σs和条件屈服强度σ0.2 a:? σs=Ps/Fo ? ????????? （σs代表材料开始明显塑性变形的抗力,是设计和选材的主要依据之一。） b:?? σ0.2条件屈服强度 ???? （中高碳钢、无屈服点，国家标准，以产生一定的微量塑性变形的抗力的极限应力值来表示。） 脆性材料：σb=σs 灰口铸铁 3.屈强比： σs/ σb 四、塑性 1．延伸率 Lk:试样拉断后最终标距长度 延伸率与试样尺寸有关， δ5 ,?? δ10 (Lo=5do, 10do) 2．断面收缩率 ψ =△S/So=(So-Sk)/So x 100% δ ,ψ 越大，塑性愈好 δ5%, 脆性材料 五、硬度 抵抗外物压入的能力，称为硬度――综合性能指标。 1．布氏硬度 适用于未经淬火的钢、铸铁、有色金属或质地轻软的轴承合金 HB = P/F（ MPa 或 kgf/mm2 ） ， F —— 压头表面积 ? ● 特点： ? ? ? ▲ 平均、重复性好； ? ? ? ▲ 压痕面积大，不适合于成品检验； ? ? ? ▲ HBS -- 钢球压头（＜450）； HBW -- 硬质合金钢球压头（＞450）。 1．布氏硬度 布洛维硬度计 读数显微镜 2．洛氏硬度HR 定义：每0.002mm相当于洛氏1度 —— 操作简便、可直读；压痕小；适于各种硬度值的测量；但重复率低。 洛氏硬度常用标尺有：B、C、A三种 ? ? ? ▲ HRB（钢球压头，980N载荷）—— 测量未淬火钢，有色金属。 ? ? ? ▲ HRC（圆锥压头，1470N载荷）—— 测量调质钢、淬硬钢制品。 ? ? ? ▲ HRA（圆锥压头，588N载荷） —— 测量硬、薄试件、硬质合金。 洛氏硬度 洛氏硬度 洛氏硬度计算公式： ?????? 式中: h1：为预加载荷压入试样的深度（mm）。 h3：为卸除主载荷后压入试样的深度（mm)。 k：为常数（1200金刚石圆锥k=0.2；钢球时HRB k=0.26） 3．维氏硬度HV—— 金刚石正四棱锥压头，精确，但操作复杂，用于科学试验。 ? ● 压力可选5～120kg间的特定值；适于各种硬度值的测量；压痕小，可测表面硬化层 4．显微硬度（HM） ――测组成相的硬度。 §1-2 ?动载时材料的机械性能 一、冲击韧性 二、疲劳强度 一、冲击韧性 韧性：材料断裂前吸收变形能量的能力----韧度 冲击韧性：冲击载荷下材料抵抗变形和断裂的能力。 ak=冲击破坏所消耗的功Ak/标准试样断口截面积F ??????? (J/cm2) ak值低的材料叫做脆性材料，断裂时无明显变形，金属光泽，呈结晶状。 ak值高，