金属学。考点.doc

金属材料：凡由金属元素或以金属元素为主而形成的，并具有一般金属特性的材料。 研究金属及其合金的组成、组织结构和性能之间的内在联系,以及在各种条件下的变化规律,为有效地使用金属材料和为发展具有特定性能的金属材料而服务的一门应用科学。 金属材料的性能大致可分为两大类：工艺性能、使用性能。 使用性能在于保证能不能应用的问题；而工艺性能在于能不能保证生产和制作的问题。 拉伸试验及其有关性能 应力-应变曲线可分为三个阶段：弹性变形、塑性变形、断裂。 在弹性变形之后，可以在应力不增加甚至应力下降的情况下继续产生应变，称为屈服现象。曲线最后阶段的应力下降，是由于试样产生了“颈缩”，颈缩处试样截面变小，能承受的拉力减小 弹性指标 比例极限: 材料服从虎克定律的最大应力。 弹性极限：材料不发生塑性变形的最大应力。 弹性模量E: (杨氏模量)，拉伸曲线中直线部分的斜率，它表示材料的刚度，反应材料抵抗弹性变形的能力。E越大，同样应力的弹性变形越小。 强度指标 屈服点：材料发生屈服现象时所对应的应力。对于没有明显屈服现象的情况，把残留变形为0.2%时所对应的应力作为条件屈服强度或屈服强度。 强度极限：材料在拉断前所能承受的最大应力，亦称抗拉强度。 塑性指标 延伸率：试样在拉断后的伸长量与原长的比率。 断面收缩率: 试样拉断后的最小截面积和原截面积之差与原截面积的比率。设破断后的最小截面积（颈缩处）为，则 材料在冲击载荷下抵抗破坏的能力称为冲击韧性 1.摆锤式一次冲击试验 2.系列冲击试验与韧脆转变温度 材料的冲击韧性温度值随试验温度的降低而减小。在某一温度范围时，材料的冲击韧性急剧降低而呈现脆性，这个温度范围称为韧脆转变温度范围。 用同一材料在各种不同温度下测定冲击韧性的试验称为系列冲击试验，由此得到冲击韧性与温度的关系曲线，并可得到材料的韧脆转变温度范围。 3.多次冲击试验 布氏硬度 用直径为D的钢球，以规定载荷P压入试样表面，保持一定时间，然后卸载。测量压痕直径d，求出压痕的球冠面积F，以平均压力P/F作为试样的布氏硬度值，用HBS表示。 布氏硬度适用于较软的金属，其值范围不超过450HBS。 洛氏硬度 用规定的载荷将标准压头（金刚石圆锥或淬火钢球）压入试样表面，卸载后，按压痕深度衡量硬度值。其值可在硬度计表盘上读出，以HR表示。 洛氏硬度试验快速简单，不用计算，应用广泛。为了扩大测量范围，采用不同的压头和载荷，组成了15种不同的洛氏硬度标尺，分别以HRA,HRB,HRC等表示。可以测出从极软到极硬材料的硬度。 不同标尺的硬度值，不能直接相互比较。可根据经验或查表进行对比。 维氏硬度 用一个对面夹角为136°的金刚石正四棱锥压头压入金属表面，用载荷P除以压痕投影面积，得到维氏硬度，用HV表示。 其载荷可以任意选择，测量范围很宽，广泛用于研究工作中。 用维氏硬度原理，加载较小的载荷（5g,10g,等等），得到的压痕只有几微米，可以测定金属的显微硬度。 疲劳是金属在交变或重复应力作用下，经多次循环而破坏的现象。疲劳有拉压疲劳、弯曲疲劳、旋转疲劳、扭转疲劳、接触疲劳及热疲劳等。 疲劳断裂可以在最大应力小于屈服强度的情况下发生。疲劳断裂是由金属内产生的疲劳裂纹逐渐扩展而发生的。 疲劳试验通常是把试样在试验机上按一定频率施加循环应力，测定试样在不同的循环应力σ下发生断裂的循环周次N，得出σ-N变化曲线（疲劳曲线），用于判断疲劳性能。 循环应力越小，工件断裂前的应力循环周次N越大。常温下的钢铁材料，当承受的最大交变应力σ低于一定值时，N可以非常大（一般规定N=107）而不引起疲劳断裂，该临界值称为材料的疲劳极限或极限疲劳强度，记作σr，对于对称循环应力，循环对称系数r=-1，疲劳极限记作σ-1. 断裂韧性，是表征材料抵抗裂纹失稳扩展能力，反映材料抵抗脆性断裂的韧性指标。它是强度和塑性的综合体现，用“临界应力强度因子”KC表示。材料的KC值越高，在同样尺寸裂纹的条件下，断裂应力越大；在同样应力条件下，允许存在的裂纹尺寸越大 断裂韧性试验的基本过程，就是在试样中预先制出裂纹，然后对试样加载。在加载过程中，用仪器连续记录载荷P与裂纹张开量Δ的变化曲线，直至裂纹失稳扩展而断裂。再从实验结果中计算KC值。 应当注意，往往强度很高的材料，断裂韧性并不高。冲击韧性aK的值遇断裂韧性K1C的变化趋向也不一致。有时冲击韧性提高，断裂韧性反而下降。 材料的物理性能和化学性能：密度，导电性与介电常数 ，导热性与热膨胀性 耐腐蚀性和高温抗氧化性，磁性 指材料能否通过热处理而改善材料性能并不发生破坏的能力，如淬透性、回火稳定性等。 导电性与介电常数 金属及合金一般具有良好的导电性，银的导电性最好，铜、铝次之。虽然电的绝缘体不导电，但它们对电场并不是无效的。表示绝缘材料电性能的物