第二章材料的性能.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,*,第二章 材料的性能,材料在加工过程中反映出的性能，包括切削加工性、铸造性、塑性加工性、焊接性、热处理性能等,材料在使用条件下表现出的性能，包括,力学性能,、,物理性能,、,化学性能,等,使用性能,工艺性能,第一节 静态力学性能,一、拉伸试验,拉伸试验机,、弹性和刚度,刚度：弹性范围内，,/,的值，衡量材料抵抗弹性变形能力的指标。,低碳钢,曲线,弹性极限,（不产生永久变形的最大应力）,在外力作用下材料抵抗变形和断裂的能力。,、强度,屈服点,s,材料发生微量塑性变形时的应力值。,条件屈服强度,0.2,：对无明显屈服点的材料以产生,0.2%,变形量时的应力值。,(,高碳钢等,),抗拉强度,b,：材料断裂前所承受的最大应力值。,二、硬度：,材料表面局部区域抵抗变形或破坏的能力。,直接影响到材料的耐磨性和切削加工性。,特点：,硬度试验方法简单,硬度与其他力学性能有一定的关系,b,=1/3HB,-1,=1/6HB,工件可大可小，性质可脆可韧，不破坏零件,1,、布氏硬度（,HB,）,布氏硬度计,以一定压力,P,将直径为,D,的压头压入被测材料的表层，保压一段时间后卸载，得到直径为,d,的压痕。,HB=P/S,优点：测定结果较准确,缺点：压痕大，不适用于成品检验,用途：主要用于测量较软的金属材料,HBS,钢球压头,450,HBW,硬质合金压头,450650,硬度符号,压头类型,总压力,/kg,硬度值有效范围,应用举例,HRA,120,金刚石圆锥,60,70HRA,以上（相当,350HBS,以上）,硬质合金、表面淬火钢,HRB,1.588,淬火钢球,100,25,100HRB,（相当,60,230HBS,）,软钢、退火钢、铜合金,HRC,120,金刚石圆锥,150,20,67HRC,（相当,225HBS,以上）,淬火钢件,载荷小，压痕浅，适用于测定零件表面的薄硬化层、镀层及薄片材料,载荷可调范围大，对软硬材料均适用,缺点：测定麻烦，工作效率较低,3,、维氏硬度（,HV,）,维氏硬度计,维氏硬度压痕,原理与布氏基本相同，压头为,136,金刚石正四棱锥体，以压痕的对角线长度衡量硬度值。,第二节 动态力学性能,冲击韧性,a,k,：材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力，以单位面积承受的冲击吸收功来衡量。,一、冲击韧性,冲击吸收功,断口处的原始截面积,疲劳断裂,：在交变载荷作用下，经过较长时间材料发生断裂的现象（低应力脆断）,疲劳强度,：材料经无数次的应力循环仍不断裂的最大应力，表征材料抵抗疲劳断裂的能力,-1,二、疲劳强度,指对称循环交变应力,测量：旋转弯曲疲劳实验,钢,10,6,10,7,次，有色金属,10,7,10,8,次,疲劳断口,轴的疲劳断口,疲劳辉纹（扫描电镜照片）,第三节 断裂韧性,裂纹扩展的基本形式,1943,年美国,T-2,油轮发生断裂,缺陷裂纹应力集中,断裂,裂纹扩展的基本形式,根据应力与裂纹扩展面的取向不同：,应力场强度因子：,描述裂纹尖端附近应力场强度的指标。,裂纹半长,与裂纹形状、加载方式及试样几何尺寸有关的量,断裂应力,临界裂纹半长,断裂韧性,K,C,：,外力增大或裂纹增长时，材料发生快速脆断的临界值，反映材料抵抗内部裂纹扩展的能力。材料本身的特性。单位为,第四节 高低温性能,1,、高温性能,以,再结晶温度,分界,蠕变,：恒温、恒应力下，随着时间的延长，材料发生缓慢塑变的现象。,低熔点金属（如,Pb,、,Zn,等）室温蠕变,碳钢,300,，合金钢,400,2,、低温性能,冲击吸收功,韧脆转变温度,t,k,：,材料由韧性状态转变为脆性状态的温度。,Tk,值越低，表明材料的低温性能越好。,工程材料的物理性能,密度,轻金属,5,10,3,kg/m,3,重金属,5,10,3,kg/m,3,熔点,金属：晶体 固定熔点,陶瓷：,Tm,金属,高分子材料：非晶体 无固定熔点,材料的物理性能多数取决于材料的原子结构、原子排列和晶体结构。,热膨胀性,（与原子键的强度有关）,陶瓷,金属,高分子,磁性,导热性,：导热系数,导电性,电阻率,金属,T,，电阻率,非金属,T,，电阻率,一般，金属 良好的导电性,高分子材料 绝缘体,陶瓷 绝缘体,+,半导体,Fe-Cu,电池示意图,提高抗腐蚀能力的途径：,1,、尽可能保持均匀的单相组织；,2,、提高电极电位,3,、不与电介质溶液接触,第五节 材料的工艺性能,铸造性能,：流动性、收缩性,锻造性能,：外力作用下发生塑性变形的难易程度,焊接性能,：焊接工艺下获得优质焊接接头的难易程度,切削加工性,：进行切削加工的难易程度,热处理性能,：热处理的难易程度、产生热处理缺陷的倾向,