材料性能和热处理

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1、机械设计基础多媒体课件编辑：李光玲动画制作：李光玲文字：李光玲1.4金属材料的性能1、金属材料的性能使用性能：指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性能、物理性能和化学性能。工艺性能：指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加工和热处理的性能。2、金属材料力学性能包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削加工性能和热处理工艺性能等。指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。强度一、材料的拉伸曲线1、oe段：直线、弹性变性2、es段：曲线、弹性变形+塑性变形5、b点：出

2、现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低，拉伸力达到最大值，试样即将断裂。(强化阶段)3、ss’段：水平线（略有波动）明显的塑性变形屈服现象，作用的力基本不变，试样连续伸长。4、s’b曲线：弹性变形+均匀塑性变形1.4.1金属材料的力学性能低碳钢的拉伸曲线图(a)原始试样 （b)拉伸后试样圆形拉伸试样长试样:l0=10d0短试样l0=5d0低碳钢的拉伸过程强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力。二、强度的指标3、抗拉强度σb指试样拉断前所承受的最大拉应力。其物理意义是在于它反映了最大均匀变形的抗力。2、屈服点σb=

3、Fb/S0当材料的内应力σ＞σb时，材料将产生断裂。σb常用作脆性材料的选材和设计的依据。σs=Fs/S01、弹性极限σeσe=Fe/S0没有明显屈服现象的金属材料（铸铁、高碳钢）：工程上规定用条件屈服点（σ0.2）来表示:产生0.2%残余应变时的应力值。4.低碳钢和铸铁在压缩时的力学性能塑性塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。评定指标是断后伸长率和断面收缩率。1、断后伸长率2、断面收缩率指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。L0:标距

4、Lk:拉断后的试件标距。将断口密合在一起，用卡尺直接量出。S0:试件原横截面积。Sk:断裂后颈缩处的横截面积，用卡尺直接量出。δ>5%为塑性材料，δ<5%为脆材料硬度1、定义：指材料局部表面抵抗塑性变形和压痕或划痕的能力。它是衡量材料软硬程度的指标，其物理含义与试验方法有关。2、硬度的测试方法（1）布氏硬度（2）洛氏硬度（3）维氏硬度（4）肖氏硬度1、布氏硬度试验（布氏硬度计）原理:用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入待测材料表面，保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力，测量材料表面压痕直径，以计算

5、硬度的一种压痕硬度试验方法。2、布氏硬度值用球面压痕单位面积上所承受有平均压力表示。如：120HBS（用钢球压头）500HBW（硬质合金球）4、测量范围用于测量灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等.一、布氏硬度3、优缺点（1）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）（2）可测的硬度值不高（3）不测试成品与薄件（4）测量费时，效率低南山学院1、洛氏硬度试验（洛氏硬度计）原理:用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的作用下压入试样表面，经规定时间后卸除试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一种压痕硬度试验。2、洛

6、氏硬度值用测量的残余压痕深度表示。可从表盘上直接读出。如：50HRC4、测量范围用于测量淬火钢、硬质合金等材料.二、洛氏硬度3、优缺点（1）试验简单、方便、迅速（2）压痕小，可测成品，薄件（3）数据不够准确，应测三点取平均值（4）不应测组织不均匀材料，如铸铁。洛氏硬度测量原理图将金刚石压头(或钢球压头),在先后施加两个载荷(预载荷F0和总载荷F)的作用下压入金属表面。总载荷F为预载荷F0和主载荷F1之和。卸去主载荷F1后,测量其残余压入深度h,用h与h0之差△h来计算洛氏硬度值。△h越大,表示材料硬度越低,实际测量时硬度

7、可直接从洛氏硬度计表盘上读得。根据压头的种类和总载荷的大小洛氏硬度常用的表示方式有HRA、HRB、HRC三种。韧性韧性是指材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为冲击韧性。用摆锤冲击弯曲试验来测定。测得试样冲击吸收功,用符号Ak表示。用冲击吸收功除以试样缺口处截面积S0,即得到材料的冲击韧度ak。冲击吸收功:AK=mgh1-mgh2(J)不用计算,从试验机上获得AK越大,材料的韧性越好冲击韧度:αk=AK/S疲劳强度在交变应力作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作而产生裂纹或突然发生完全断裂的过程称

8、为金属的疲劳。材料承受的交变应力(σ)与材料断裂前承受交变应力的循环次数(N)之间的关系可用疲劳曲线来表示。金属承受的交变应力越大,则断裂时应力循环次数N越少。当应力低于一定值时,试样可以经受无限周期循环而不破坏,此应力值称为材料的疲劳极限(亦叫疲劳强度)，用σr表示。1.4.2金属材料的加工工艺性能金属材料的一般加