第 2 章 常用材料与热处理知识.doc

《第 2 章 常用材料与热处理知识.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章常用材料与热处理知识第一节金属的性能一、力学性能1.强度（1）定义金属在静载荷作用下，抵抗变形和破坏的能力，称为强度。材料力—伸长曲线形式如图2－1所示。（2）强度指标1）屈服点式中σs——屈服点，MPa；Fs——屈服载荷，N；S0——试样原始横截面积，mm2。2）屈服强度式中σ0.2——条件屈服强度，MPa；F0.2——残余伸长率为0.2%时的载荷，N；S0——试样原始横截面积，mm2。3）抗拉强度式中σb——抗拉强度，MPa；Fb——试样拉断前承受的最大载荷，N；S0——试样原始横截面积，mm2。2.塑性（1）定义金属材料受拉

2、力在拉断前产生永久变形的能力，称为塑性。（2）指标1）伸长率符号用δ表示式中δ——伸长率，%；L1——试样拉断后的标距，mm；L0——试样原始标距，mm。2）断面收缩率符号用ψ表示式中ψ——断面收缩率，%；S0——试样原始横截面积，mm2；S1——试样拉断后的横截面积，mm2。3.硬度（1）定义材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，称为硬度。（2）分类硬度试验方法一般可分为三类：压入法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、显微硬度等）、划痕法（如莫氏硬度）、回跳法（如肖氏硬度）。下面简单介绍压入法的布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度

3、的测试、原理和方法。1）布氏硬度①原理布氏硬度的测定原理如图2－2所示。硬度值用查表法（见附录）查出。布氏硬度试验规范选择见表2－1。表2―1布氏硬度试验规范选择材料布氏硬度F／D2钢及铸铁＜14010≥14030铜及其合金＜35535~13010＞13030轻金属及其合金＜352.5（1.25）35~8010（5或10）＞8010（15）铅、锡1.25（1）注：1.当试验条件允许时，应尽量选用直径为10mm的球。2.当有关标准中没有明确规定时，应使用无括号的F／D2值。②表示方法布氏硬度的表示方法：符号HBS或HBW之前的数字为硬度值

4、，后面的数字按顺序分别表示球体直径、试验载荷、载荷保持时间。例如：③适用范围布氏硬度试验法主要用于铸铁、非铁金属以及经退火、正火和调质处理的钢材的硬度测定。2）洛氏硬度①原理洛氏硬度试验原理如图2－3所示。符号用HR表示，洛氏硬度值HR＝k－e（2－6）其中h＝h3－h1式中k——常数，HRC时，k为130；HRB和HRA时，k为100。洛氏硬度没有单位，试验时硬度值从硬度计的表盘上读出。②标尺及使用范围试验条件（GB230－91）及应用范围见表2－2。表2―2常见洛氏硬度标尺的试验条件和适用范围硬度标尺压头类型总试验力（N）硬度值有效

5、范围应用举例HRC120°金刚石圆锥体1471.020~67HRC一般淬火钢件HRBφ1.588钢球980.725~100HRB软钢、退火钢、铜合金等HRA120°金刚石圆锥体588.460~85HRA硬质合金、表面淬火钢等③标注方法硬度符号前面注明硬度数值，例如52HRC、70HRA等。3）维氏硬度①原理原理与布氏硬度原理相似，如图2－4所示。符号用HV表示。硬度值根据测压痕对角线长度，查表得出。②表示方法维氏硬度表示方法与布氏硬度相同，例如640HV30。③适用范围维氏硬度可测从极软到极硬的各种金属材料，也可测较薄的材料，还可测渗碳

6、、渗氮层的硬度。4.冲击韧性（1）定义金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力，称为冲击韧性。（2）原理常用大能量一次摆锤冲击试验测定。原理如图2－5所示。AK＝GH1－GH2＝G（H1－H2）式中AK——冲击功，J；G——摆锤重力，N；H1——摆锤初始高度，m；H2——冲击试样后，摆锤回升高度，m。3）指标冲击韧度式中αK——冲击韧度，J／cm2；AK——冲击功，J；S0——试样缺口处横截面积，cm2。5.疲劳强度金属材料在多次交变应力作用下，不发生破坏的最大应力称为疲劳强度。符号为σ－1，疲劳曲线如图2－6所示。常用的力学性能及含义见

7、表2－3。表2―3常用的力学性能指标及含义力学性能性能指标含义符号名称单位强度σbσsσ0.2抗拉强度屈服点条件屈服强度MPaMPaMPa试样拉断前所能承受的最大应力拉伸过程中，力不增加（保持恒定），试样仍能继续伸长时的最小应力规定残余伸长率达0.2%时的应力塑性δψ伸长率断面收缩率标距的伸长与原始标距的百分比材料试样被拉断后，缩颈处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比硬度HBS（HBW）HRCHRBHRAHV布氏硬度值C标尺洛氏硬度值B标尺洛氏硬度值A标尺洛氏硬度值维氏硬度值球形压痕单位面积上所承受的平均压力用洛氏硬度相应标尺刻度满

8、程与压痕深度之差计算的硬度值正四棱锥形压痕单位表面积上所承受的平均压力冲击韧性σk冲击韧度J／cm2冲击试样缺口处单位横截面积上所消耗的冲击功疲劳强度σ－1疲劳极限MPa试样承受无数次（或给定次）对称循环应