1金属材料的性能详解.ppt

?-1 ? N ?n ?2 ?1 N1 N2 Nn Nc 条件疲劳极限，以?R(N) 钢铁材料：107次 非铁合金：108次 疲劳曲线 疲劳极限 材料经过无限次循环应力作用而不断裂，这一应力称为疲劳强度。 疲劳断口 通过改善材料的形状结构，减少表面缺陷，提高表面光洁度，进行表面强化等方法可提高材料疲劳抗力。 轴的疲劳断口 疲劳辉纹（扫描电镜照片） 硬度和强度 1、硬度 1.2.1 1.2常用力学性能指标在选材中的意义 第1章 34 硬度高，耐磨性就好，一般情况下，在一定的处理工艺下， 只要硬度达到了规定的要求，其他性能也基本能达到要求。 同样的硬度可以通过不同的处理工艺得到。 2、强度 ＜[ ]= /K 承受纯剪或纯拉的零件， 可直接作为设计的依据， 并取K=1.1～1.3； 屈服强度 承受交变接触应力的零件，除保证表面高硬度外，要适当提高零件心部屈服强度； 抗拉强度 1.2.1硬度和强度 第1章 35 疲劳断裂：通常也以抗拉强度来衡量疲劳强度的高低 塑性低的材料 ： ＜[ ]= /K 承受弯曲和扭转的轴类零件，只要求一定的淬硬层深， 对于零件心部的屈服强度不需做过高要求。 低应力脆断的零件，其承载能力决定于材料的韧性，应适当地降低材料的屈服强度； 1.2.2塑性和冲击韧性 第1章 36 塑性和冲击韧性 1.2.2 1、塑性 塑性指标 、 只能表示在单向拉伸应力状态下的塑性，不能反映应力 集中、工作温度、零件尺寸等对断裂强度的影响，因此不能可靠的避免零件脆断。 冲击韧性指标 或 表征在有缺口时材料塑性变形 的不足。 2.冲击韧性 的能力，反映了应力集中和复杂应力状态下材料的塑性，而且对温度很敏感，正好弥补了 、 材料强度、塑性与韧性的合理配合 1.2.3 1.2.4材料强度、塑性与韧性的合理配合 第1章 38 通常材料的强度与塑性、韧性是互相矛盾的，强度高，则 塑性、韧性低。传统设计中，为防止零件发生脆断，一般 选定较高的 、 和 或 值，势必造成零件尺寸 增大，而又未必能保证零件工作安全可靠，因为大多数机 件的断裂是由高周疲劳引起的，因强度不足而发生早期疲 劳断裂时，往往塑性、韧性尚有余。 如果选用强度、塑性和韧性都好的高级材料，又会使零 件成本提高。所以，在零构件的设计中，必须兼顾材料的 强度、塑性与韧性。 * 低碳钢和碳的质量分数低于0.18 %的合金钢有较好的焊接性能。碳含量和合金元素含量越高, 焊接性能越差。 * * wimet * * 维氏硬度测量表面粗糙度Ra0.2，一般需要观察金相或做扫描，所以最好要抛光 1 金属材料的性能 工艺性能：材料在加工过程中所表现的性能。包括铸造、锻压、焊接、热处理和切削性能等。 使用性能：材料在使用过程中所表现的性能。包括力学性能、物理性能和化学性能。 神舟一号飞船 1.1 金属材料的工艺性能  一、铸造性能??? 金属材料铸造成形获得优良铸件的能力称为铸造性能，用流动性、收缩性和偏析来衡量。 铸造 二、锻造性能 金属材料用锻压加工方法成形的适应能力称锻造性。主要取决于金属材料的塑性和变形抗力。塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。 锻造 冷冲 三、焊接性能 金属材料对焊接加工的适应性称焊接性。在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。钢材的碳含量是焊接性好坏的主要因素。 电弧焊 气焊 四、切削加工性能 一般用切削后的表面质量(以表面粗糙度高低衡量)和刀具寿命来表示。 金属材料具有适当的硬度(170 HBS～230 HBS)和足够的脆性时切削性良好。 改变钢的化学成分(如加入少量铅、磷等元素)和进行适当的热处理(如低碳钢进行正火，高碳钢进行球化退火)可提高钢的切削加工性能。铜有良好的切削加工性能。 切削加工 五、热处理工艺性能 钢的热处理工艺性能主要考虑其淬透性, 即钢接受淬火的能力。 含Mn、Cr、Ni等合金元素的合金钢淬透性比较好, 碳钢的淬透性较差。 铝合金的热处理要求较严。 铜合金只有几种可以用热处理强化。 1.2 金属材料的力学性能 金属材料的力学性能，即是指金属材料在外力（载荷）作用时表现出来的性能，包括强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。 载荷的形式 材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为变形。 外力去处后能够恢复的变形称为弹性变形。 外力去处后不能恢复的变形称为塑性变形。 五万吨水压机 一、强度 金属材料抵抗塑性变形或断裂