ch1金属材料的机械性能

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1、第二篇轮机工程材料第一章金属材料的性能第二章金属的晶体结构与结晶第三章合金的构造与铁碳合金状态图第四章金属的塑性变形与再结晶第五章钢的热处理第六章工业用钢第七章船用铸铁第八章有色金属及其合金第九章船用非金属材料第十章轮机主要零件的材料及热处理工程材料分类金属材料非金属材料黑色金属：铁和以铁为基的合金有色金属：黑色金属以外的所有金属及其合金陶瓷材料高分子材料复合材料陶瓷塑料橡胶合成纤维玻璃玻璃陶瓷金属材料：纯金属、合金金属材料的性能使用性能：机械性能、物理性能、化学性能工艺性能第一章金属材料的性能一

2、、室温下的机械性能指标第一节金属的机械性能机械性能（力学性能）：金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能。2、强度强度：抵抗产生塑性变形或断裂的能力。1、刚度刚度：金属材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力。指标：E取决于材料金属本性，晶格类型和原子间距，而与显微组织关系不大。除与E有关外，还与构件截面积大小有关（常用参数）指标：屈服强度σs抗拉强度σb有明显屈服：σs无明显屈服：σ0.2越小可靠性越大，但潜力发挥小4、硬度指标：延伸率δ断面收缩率ψ3、塑性塑性：指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形而不破坏

3、的能力。注意：δ5和δ10不可比，ψ更合理些硬度：金属表面抵抗局部塑性变形的能力。压入法:布氏硬度（HB）洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）维氏硬度（HV）显微硬度（HM）布氏硬度(HB)以一定的压力F把一定直径的淬火钢球或硬质合金球压入金属表面，经规定时间后卸除试验力，测压痕直径。HBS＜450：淬火钢球HBW≥450：硬质合金球优点：精度高；可近似换算抗拉强度缺点：不能测高硬度金属；不宜测成品或薄件（多测普通碳钢、铸铁及有色金属等）洛氏硬度（HR）先施加F0，再施加主试验力F1，把压头垂直压入

4、表面，保持规定时间后，卸除F1，测压痕深度来计算硬度值。优点：操作简单迅速，直接从刻盘上读数；压痕小，可测成品薄件缺点：材质不均时有误差；不宜测硬脆薄层HRA——极硬（金刚石圆锥体——硬质合金）HRB——较软（淬火钢球——退火钢、有色金属）HRC——较硬（金刚石圆锥体——淬火钢、白口铸铁）维氏硬度（HV）用夹角为136°的正四棱锥体金刚石施压，测压痕对角线的长度，以此测量单位压痕面积上的压力大小。（实际查表）优点：较布氏、洛氏精确；测试范围广（极软到极硬）；压入深度浅；适用于薄件缺点：操作较麻烦显

5、微硬度（HM）利用显微硬度计可测定材料内部的组织或相组成物的硬度。5、冲击韧性冲击韧性：金属在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。指标：αk冷脆：某温度范围内，αk显著降低脆性转变温度和含P量有关，形成Fe3P（脆性大）脆性转变温度越低，材料的低温冲击韧性越好另：多冲抗力（小能量多次重复冲击）二、高温下的机械性能指标1、热强度蠕变强度：金属材料长期在高温和应力作用下抵抗塑性变形的能力。6、疲劳强度疲劳断裂：受交变应力作用，工作应力＜σb的情况下发生的断裂疲劳强度：金属材料经无限次交变应力循环后，不致引起

6、疲劳断裂的最大应力。黑色金属：107；其他：108蠕变——材料长时间在高温和一定应力作用下，σ＜σs也会发生缓慢的塑性变形2、热硬性（红硬性/高温硬度）金属材料在高温下仍具有较高硬度的性能。持久强度：金属材料长期在高温应力作用下抵抗断裂的能力——在一定温度T（℃）下，工作一定的时间t（h）后，产生断裂的应力。例：汽轮机叶片——在一定温度T（℃）下，一定的时间t（h）内，产生一定的塑性变形量（%）时所能承受的最大应力。例：汽轮机叶片第二节金属材料的工艺性能和物理、化学性能一、工艺性能1、铸造性2

7、、可锻性流动性：液态金属充满铸模的能力收缩性：铸件凝固时，体积收缩的程度偏析：金属在冷却凝固过程中，因结晶先后差异而造成金属内部化学成分组织的不均匀性。取决于金属材料的塑性和变形抗力（强度）3、焊接性（可焊性）4、切削加工性（可切削性，机械加工性）5、热处理工艺性能和含碳量有关（含碳量越少，可焊性越好）HB160～230指钢的淬硬性、淬透性、晶粒长大倾向及回火脆性等从切削后的表面粗糙度，刀具寿命等方面衡量影响因素：材料的种类、成分、硬度、组织、塑性等二、物理、化学性能1、物理性能密度、熔点、热膨胀

8、性、导热性、导电性等2、化学性能包括耐腐蚀性和抗氧化性。另：耐磨性——综合性能6、管材与型材的冷变形工艺性对船用钢管依规范进行扩口、卷边、压扁和弯曲实验；对型材依规范进行180°冷弯实验，检查外表面完好程度。