1.1金属材料的主要性能

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1.1金属材料的主要性能 1.1金属材料的主要性能机械零件在使用过程中，要受到诸如拉伸、 机械零件在使用过程中，要受到诸如拉伸、压 拉伸 缩、扭转、剪切、摩擦、冲击以及温度和化学介质 扭转、剪切、摩擦、冲击以及温度和化学介质 等作用，并且还要传递力和能。 等作用，并且还要传递力和能。 因此，作为构成机械零件的金属材料， 因此，作为构成机械零件的金属材料，应具备 良好的力学性能、物理性能、和化学性能以防止零 良好的力学性能、物理性能、和化学性能以防止零 力学性能 件早期失效，同时还要有良好的工艺性能 件早期失效，同时还要有良好的工艺性能 。

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1.1.1金属的力学性能 1.1.1金属的力学性能金属的力学性能： 金属的力学性能：材料在 外力作用下表现出来的特 性，如弹性、塑性、强度、 弹性、塑性、强度、 硬度和韧性等 硬度和韧性等。 表征和判定金属力学性 能所用的指标和依据称为 金属力学性能的判据。 金属力学性能的判据。强度 韧性 弹性 金属 力学性能 硬度 塑性 刚度

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1.弹性弹性： 即物体在外力作 用 下改变其形状和 尺寸， 尺寸，当外力卸除后 物体又回复到原始形 状和尺寸的特性。 状和尺寸的特性。弹 性的判据可通过拉伸 试验来测定。 试验来测定。图1-1 拉伸曲线及拉伸试样

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(1)拉伸试验 动画演示) (1)拉伸试验(动画演示)拉伸试验： 即静拉伸力对试样轴向拉伸,测量力和相应 即静拉伸力对试样轴向拉伸, 的伸长,一般拉至断裂以测定其力学性能的试验。 的伸长,一般拉至断裂以测定其力学性能的试验。

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σ σ σ

σ(F)b s e kb s e

ε图1-2 低碳钢拉伸曲线

(L)

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(2)弹性极限即金属材料不产生塑性变形时所能承受的最大 应力。拉伸曲线e点对应的应力σ 为弹性极限： 应力。拉伸曲线e点对应的应力σe为弹性极限： σe= Fe/S0 式中 σe ——弹性极限(MPa); 弹性极限( 弹性极限 ); F e ——试样产生完全弹性变形时的最大外(N); 试样产生完全弹性变形时的最大外( ); 试样产生完全弹性变形时的最大外 S0 ——试样原始横截面积(mm 2)。 试样原始横截面积( 试样原始横截面积

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2.刚度 2.刚度即材料抵抗弹性变形的能力。 即材料抵抗弹性变形的能力。 刚度的大小以弹性模量来衡量， 弹性模量来衡量 刚度的大小以弹性模量来衡量，弹性模量在拉伸 曲线上表现为oe段的斜率， oe段的斜率 曲线上表现为oe段的斜率，即： E=σ/ε 式中 弹性模量( E——弹性模量(MPa); 弹性模量 应力( σ——应力(MPa); 应力 应变。 ε——应变。 应变

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3. 强度即金属抵抗永久变形和断裂的能力。 即

金属抵抗永久变形和断裂的能力。 (1)屈服点 屈服点：即试样在拉伸过程中力不断增加( 屈服点：即试样在拉伸过程中力不断增加(保持 恒定)仍能继续伸长(变形)时的应力。 恒定)仍能继续伸长(变形)时的应力。在拉伸 曲线上s点对应的应力为屈服点。 曲线上s点对应的应力为屈服点。 σs=Fs/S0 式中 屈服点( σs——屈服点( MPa ); 屈服点 试样开始产生屈服现象时的( Fs——试样开始产生屈服现象时的(N); 试样开始产生屈服现象时的 S0——试样原始横截面积( mm 2)。 试样原始横截面积( 试样原始横截面积

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(2)抗拉强度即试样拉断前承受的最大标称拉应力。 即试样拉断前承受的最大标称拉应力。 如图1 所示，拉伸曲线上b 如图1-2所示，拉伸曲线上b点对应的应力为抗 拉强度。 拉强度。 σb=Fb/S0 抗拉强度( 式中 σb——抗拉强度(MPa); 抗拉强度 MPa); 试样断裂前所能承受的最大拉( Fb——试样断裂前所能承受的最大拉(N); 试样断裂前所能承受的最大拉 试样原始横截面积( S0——试样原始横截面积(mm2 )。 试样原始横截面积

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4.塑性 4.塑性即断裂前材料发生不可逆永久变形的能力。 即断裂前材料发生不可逆永久变形的能力。 常用的塑性判据是伸长率和断面收缩率。 常用的塑性判据是伸长率和断面收缩率。 伸长率

塑性 压缩率 断面收缩率

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(1)伸长率即试样拉断后标距的伸长与原始标距的百分比。 即试样拉断后标距的伸长与原始标距的百分比。 δ=(L1 - L0)/ L0 ×100% 式中 伸长率( δ——伸长率(%); 伸长率 试样拉断后标距( L1——试样拉断后标距(mm); 试样拉断后标距 mm); 试样原始标距( L0 ——试样原始标距(mm)。 试样原始标距 mm)。

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(2)断面收缩率即试样拉断后， 即试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量 与原始的横截面积的百分比。 与原始的横截面积的百分比。 Ψ=( Ψ=(S0-S1)/S0×100% 式中 断面收缩率( Ψ——断面收缩率(%); 断面收缩率 试样的原始截面积( S1——试样的原始截面积( mm2) 试样的原始截面积 试样拉断后缩颈处的最小横截面积( S0——试样拉断后缩颈处的最小横截面积(mm2 ) 试样拉断后缩颈处的最小横截面积

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5.硬度 5.硬度即材料抵抗局部变形的能力。 即材料抵抗局部变形的能力。 硬度是材料抵抗塑性变形、压痕的能力， 硬度是材料抵抗塑性变形、压痕的能力，是衡 量金属软硬的判据，也是表征力学性能的一项综合 量金属软硬的判据， 指标。 指标。洛氏硬度 布氏硬度 莫氏硬度

硬度 试验方法

维氏硬度

肖氏硬度

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(1)布氏硬度试验 动画演示布氏硬度试验： 用

一定直径 的球体(钢球或 硬质合金球)以 相应的实验力压 入试样表面，经 规定时间后卸除 实验力，用测量 的表面压痕直径 计算硬度的一种 压痕硬度试验。 布氏硬度的

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(2)洛氏硬度试验(动画演示) 洛氏硬度试验(动画演示)

即在初始试验力及总试验力先后作用下，将压 即在初始试验力及总试验力先后作用下， 头压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力， 头压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力， 用测量的残余压痕深度增量计算硬度的一种压痕硬 度试验。 度试验。

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6.韧性 6.韧性即金属在断裂前吸收变形能量的能力。 即金属在断裂前吸收变形能量的能力。 常采用夏比冲击试验来测定材料的韧性。 常采用夏比冲击试验来测定材料的韧性。αK=AK/A=G 1-h2)/A /A=G(h 式中 冲击韧度( αK——冲击韧度(J/cm2) 冲击韧度 试样的冲击吸收功( AK——试样的冲击吸收功(J) 试样的冲击吸收功 缺口底部横截面积(mm A——缺口底部横截面积(mm2 ) 缺口底部横截面积 摆锤重量(Kg) G——摆锤重量(Kg) 摆锤重量 摆锤举起高度(m) h1——摆锤举起高度(m) 摆锤举起高度 击断试样后升起高度(m) h2——击断试样后升起高度(m) 击断试样后升起高度 图1-3 夏比冲击试验

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1.1.2 金属材料的物理、化学性能 金属材料的物理、金属材料的物理、 金属材料的物理、化 学性能包括密度、熔点、 学性能包括密度、熔点、 导电性、导热性、磁性、 导电性、导热性、磁性、 热膨胀性、 热膨胀性、耐热性和耐 蚀性等。 蚀性等。 机械零件的用途不同， 机械零件的用途不同， 对材料的物理、化学性 对材料的物理、 能要求也不同 。导热性 密度金属的 物理、 物理、化学性能

磁性

熔点

耐热性< …… 此处隐藏：2240字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……