01材料的性能工程材料机械专业.pptx

第第1章章 材料的性能材料的性能材材料料的的性性能能使使 用用 性性 能能材材料料制制成成零零件件或或构构件件后后，为为保保证证其其正正常常工工作作和和一一定定的的工工作作寿寿命命所必须具备的性能。所必须具备的性能。工工 艺艺 性性 能能材材料料在在冷冷、热热加加工工过过程程中中，为为保保证证加加工工过过程程的的顺顺利利进进行行材材料料所所必须具备的性能。必须具备的性能。力学性能力学性能物理性能物理性能化学性能化学性能铸造性能铸造性能锻造性能锻造性能焊接性能焊接性能热处理性能热处理性能切削加工性能切削加工性能1.1 力学性能力力学学性性能能：指指材材料料抵抵抗抗各各种种外外加加载载荷荷的的能能力力，其其中中包包括括弹弹性性、刚刚度度、强强度度、塑塑性性、硬硬度度、韧韧性性、疲劳强度疲劳强度等。等。拉伸试验机拉伸试验机拉伸试样拉伸试样(GBT228-2002)1.1 力学性能低碳钢拉伸曲线低碳钢拉伸曲线pesbk应应应应力力力力：单单位位面面积积上上试试样样承承受受的的载荷，载荷，=F/Ao(MPa)；应变应变应变应变：单位长度的伸长量，：单位长度的伸长量，=l/l0o弹性弹性弹性弹性：金属材料受外力作用时产生变形金属材料受外力作用时产生变形,当外当外力去掉后能恢复到原来形状及尺寸的性能；力去掉后能恢复到原来形状及尺寸的性能；弹性变形弹性变形弹性变形弹性变形：随载荷撤除而消失的变形；随载荷撤除而消失的变形；e弹性极限弹性极限弹性极限弹性极限：e=Fe/Ao塑塑塑塑性性性性：材材料料在在外外力力作作用用下下，产产生生永永久变形而不破坏的性能；久变形而不破坏的性能；塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形：不不随随外外力力去去除除而而消消失失的变形；的变形；屈服屈服屈服屈服：外力不增加而试样继续发生外力不增加而试样继续发生变形的现象；变形的现象；抗拉强度抗拉强度抗拉强度抗拉强度：b=Fb/Ao 试样在断裂前所能试样在断裂前所能试样在断裂前所能试样在断裂前所能 承受的最大应力承受的最大应力承受的最大应力承受的最大应力sb屈服强度屈服强度屈服强度屈服强度：s=Fs/Ao比例弹性变形比例弹性变形非比例弹非比例弹性变形性变形颈颈缩缩1.1 力学性能低碳钢拉伸曲线低碳钢拉伸曲线弹弹性性模模量量E：材材料料在在弹弹性性范范围围内内，应应力力与与应应变变的的比比值值，E=/，E标标志志材材料料抵抵抗抗弹弹性性变变形形的的能能力力，用用以表示材料的刚度；以表示材料的刚度；名义屈服强度名义屈服强度0.2：o0.2%ab0.2延延伸伸率率：试试样样拉拉断断后后的的标标距距伸伸长量长量l与原始标距与原始标距l0之比；之比；断断面面收收缩缩率率：是是指指试试样样拉拉断断处处横横截截面面积积的的收收缩缩量量A与与原原始始横横截面积截面积A0之比。之比。1.1 力学性能低碳钢拉伸曲线低碳钢拉伸曲线新、旧国家标准性能名称和符号对照表：新、旧国家标准性能名称和符号对照表：性能名称性能名称新标准新标准旧标准旧标准单位单位屈服强度屈服强度sN/mm2上屈服强度上屈服强度ReHsUN/mm2下屈服强度下屈服强度ReLsLN/mm2规定非比例延伸强度规定非比例延伸强度（条件屈服强度）（条件屈服强度）Rp0.2p0.2N/mm2抗拉强度抗拉强度RmbN/mm2断后伸长率断后伸长率AA11.3510%断面收缩率断面收缩率Z%1.1 力学性能低碳钢拉伸曲线低碳钢拉伸曲线硬度硬度是指材料对局部塑性变形的抗力；是指材料对局部塑性变形的抗力；常用的硬度测量方法是常用的硬度测量方法是压入法压入法；1.1 力学性能硬度 种种类类布氏硬度布氏硬度HB，Brinell hardness洛氏硬度洛氏硬度HR，Rockwell hardness维氏硬度维氏硬度HV，Vickers hardness1.1 力学性能硬度布布氏氏硬硬度度值值是是外外力力除除以以压压痕痕球球冠冠表表面积；面积；在在实实际际操操作作中中，不不需需计计算算，用用刻刻度度放大镜测出压坑直径放大镜测出压坑直径d，然后查表。，然后查表。1.1 力学性能硬度布氏硬度淬淬火火钢钢球球：用用以以测测定定硬硬度度 金属、合金；高分子材料没有固定的熔点；金属、合金；高分子材料没有固定的熔点；低熔点合金低熔点合金耐高温难熔材料耐高温难熔材料3.3.3.3.导热性导热性导热性导热性材料传导热量的性能；材料传导热量的性能；金属及合金的导热系数远高于非金属材料；金属及合金的导热系数远高于非金属材料；阿基米德法：阿基米德法：=Wa flWa Wfl 4.4.4.4.导电性导电性导电性导电性材料传导电流的能力；材料传导电流的能力；IACS=International Annealed Copper Standard 国际退火铜标准；国际退火铜标准；金属及其合金具有良好的导电性：银金属及其合金具有良好的导电性：银铜铜铝铝铁；铁；高分子材料大多是绝缘体，高分子复合材料也有良好的导电性；高分子材料大多是绝缘体，高分子复合材料也有良好的导电性；陶瓷材料是绝缘体、半导体；陶瓷材料是绝缘体、半导体；5.5.5.5.热膨胀性热膨胀性热膨胀性热膨胀性材料随着温度变化而膨胀收缩的特性；材料随着温度变化而膨胀收缩的特性；陶瓷陶瓷金属金属金属材料金属材料2.2.抗氧化性：抗氧化性：抗氧化性：抗氧化性：材料在加热时抵抗氧化作用的能力；材料在加热时抵抗氧化作用的能力；3.3.化学稳定性：化学稳定性：化学稳定性：化学稳定性：是材料耐腐蚀性和抗氧化性的总称；是材料耐腐蚀性和抗氧化性的总称；金属及合金的抗氧化机理：氧化膜金属及合金的抗氧化机理：氧化膜热稳定性：高温下的化学稳定性。热稳定性：高温下的化学稳定性。1.2 物理和化学性能化学性能1.3 工艺性能铸造性能铸铸造造：金金属属材材料料的的液液态态成成型型工工艺艺。将将熔熔融融金金属属浇浇注注、压压射射或或吸吸入入铸铸型型型型腔腔，凝凝固固后后使使之之成成为为具具有有一一定定形形状和性能的铸件；状和性能的铸件；流流动动性性、收收缩缩性性、偏析。偏析。是否易于进行压力加工；是否易于进行压力加工；取决于材料的塑性和变形抗力；取决于材料的塑性和变形抗力；纯铜、碳钢、铸铁。纯铜、碳钢、铸铁。1.3 工艺性能锻造性能焊焊接接性性能能：两两块块材材料料在在局局部部加加热热至至熔熔融融状态下能牢固地焊接在一起的能力；状态下能牢固地焊接在一起的能力；低低碳碳钢钢具具有有良良好好的的焊焊接接性性，而而高高碳碳钢钢、铸铁铸铁的焊接性不好。的焊接性不好。1.3 工艺性能焊接性能 热热处处理理：就就是是通通过过加加热热、保保温温、冷冷却却的的方方法法使使材材料料在在固固态态下下的的组组织织结结构构发发生生改改变变，从从而而获获得得所要求的性能的一种加工工艺；所要求的性能的一种加工工艺；淬火、淬火、回火、回火、退火、退火、正火、正火、表面热处理。表面热处理。1.3 工艺性能热处理性能淬淬火火quenching：将将钢钢或或合合金金加加热热，以以获获得得相相应应的的高高温温相相，然然后后快快速速冷冷却却，获得低温亚稳相的热处理工艺；获得低温亚稳相的热处理工艺；回回火火tempering：淬淬硬硬钢钢加加热热到到临临界界点点A1以以下下预预定定的的温温度度的的热热处处理理。通通过过松松弛弛淬淬火火应应力力和和使使组组织织向向稳稳定定状状态态过过度度，改改善善材材料料延延性性和和韧韧性性，使使钢钢获获得得一一定定的的力学性能和稳定的几何尺寸；力学性能和稳定的几何尺寸；1.3 工艺性能热处理性能退退火火annealing：软软化化材材料料的的热热处处理理，将将组组织织偏偏离离平平衡衡状状态态的的钢钢加加热热到到适适当当温温度度，保保温温一一定定时时间间，然然后后缓缓慢慢冷冷却却(随随炉炉冷冷却却)，以以获获得得接接近近平平衡衡状状态态组组织织的的热热处处理工艺；理工艺；正正火火normalizing：工工件件奥奥氏氏体体化化后后，保保温温一一定定时时间间然然后后在在空空气气中中或或保保护护气气氛氛中中冷冷却却转转变变成成接接近近平平衡衡状状态态的的一一种种热热处处理工艺；理工艺；表面热处理：表面淬火及化学热处理。表面热处理：表面淬火及化学热处理。1.3 工艺性能热处理性能材材料料接接受受切切削削加加工工的的难易程度；难易程度；材材料料具具有有适适当当的的硬硬度度和和足足够够脆脆性性时时较较易易切切削；削；灰灰铸铸铁铁钢钢，碳碳钢钢高高合金钢。合金钢。1.3 工艺性能切削加工性能 作业题见公共邮箱：见公共邮箱：The End