[材料的性能.ppt

第一章 金属材料的力学性能 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。 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。 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。 一、弹性和刚度 弹性：指标为弹性极限?e，即材料承受最大弹性变形时的应力。 刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能力。指标为弹性模量E。 二、强度与塑性 强度：材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。 屈服强度?s：材料发生微量塑性变形时的应力值。 条件屈服强度?0.2：残余变形量为0.2%时的应力值。 抗拉强度?b：材料断裂前所承受的最大应力值。 塑性：材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。指标为： 伸长率： 说明： ① 用面缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。 ② 直径d0 相同时，l0?，??。只有当l0/d0 为常数时，塑性值才有可比性。 当l0=10d0 时，伸长率用? 表示； 当l0=5d0 时，伸长率用?5 表示。显然?5 ? ③ ? ? 时，无颈缩，为脆性材料表征 ? ? 时，有颈缩，为塑性材料表征 三、冲击韧性 是指材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。 韧脆转变温度 材料的冲击韧性随温度下降而下降。在某一温度范围内冲击韧性值急剧下降的现象称韧脆转变。发生韧脆转变的温度范围称韧脆转变温度。材料的使用温度应高于韧脆转变温度。 TITANIC Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果 四、疲劳 材料在低于?s的重复交变应力作用下发生断裂的现象。 材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的最大应力称为疲劳极限。用?-1表示。 钢铁材料规定次数为107，有色金属合金为108。 疲劳断口 五、硬度 材料抵抗表面局部塑性变形、压痕或划痕的能力。 布氏硬度HB 压头为钢球时，布氏硬度用符号HBS表示，适用于布氏硬度值在450以下的材料。 压头为硬质合金球时，用符号HBW表示，适用于布氏硬度在650以下的材料。 布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定。 缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。 适于测量退火、正火、调质钢, 铸铁及有色金属的硬度。 材料的?b与HB之间的经验关系： 对于低碳钢: ?b(MPa)≈3.6HB 对于高碳钢：?b(MPa)≈3.4HB 对于铸铁： ?b(MPa)≈1HB或 ?b(MPa)≈ 0.6(HB-40) 洛氏硬度 洛氏硬度用符号HR表示，HR=k-(h1-h0)/0.002 根据压头类型和主载荷不同，分为九个标尺，常用的标尺为A、B、C。 符号HR前面的数字为硬度值，后面为使用的标尺。 维氏硬度 维氏硬度用符号HV表示，符号前的数字为硬度值，后面的数字按顺序分别表示载荷值及载荷保持时间。 根据载荷范围不同，规定了三种测定方法—维氏硬度试验 、小负荷维氏硬度试验、显微维氏硬度试验。 维氏硬度保留了布氏硬度和 洛氏硬度的优点。 5． 磁性材料在磁场中的性能叫做磁性。磁性材料又分为软磁性材料和硬磁性材料两种。软磁性材料（如电工用纯铁、硅钢片等）容易被磁化，导磁性能良好，但外加磁场去掉后，磁性基本消失。硬磁性材料（如淬火的钴钢、稀土钴等）在去磁后仍然能保持磁场，磁性也不易消失。许多金属材料如铁、镍、钴等均具有较高的磁性，而另一些金属材料如铜、铝、铅等则是无磁性的。非金属材料一般无磁性。磁性不仅与材料自身的性质有关，而且与材料的晶体结构有关。比如铁，在处于铁素体状态时具有较高磁性，而在奥氏体状态则是无磁性的。6． 导电性一般用电阻率来表示材料的导电性能，电阻率越低，材料的导电性越好。电阻率的单位用Ω·m表示。金属及其合金一般具有良好的导电性，而高分子材料和陶瓷材料一般都是绝缘体，但是有些高分子复合材料却具有良好的导电性，某些特殊成分的陶瓷材料则是具有一定导电性的半导体。通常金属的电阻率随温度的升高而增加，而非金属材料则与此相反。 三、 化学性能1． 耐腐蚀性 耐腐蚀性是指材料抵抗介质侵蚀的能力，材料的耐蚀性常用每年腐蚀深度（渗蚀度）Ka（mm/年）一般非金属材料的耐腐蚀性比金属材料高得多。对金属材料而言，其腐蚀形式主要有两种，一种是化学腐蚀，另一种是电化学腐蚀。化学腐蚀是金属直接与周围介质发生纯化学作用，例如钢的氧化反应。电化学腐蚀是金属在酸、碱、盐等电介质溶液中由于原电池的作用而引起的腐蚀。 提高材料的耐腐蚀性的方法很多，如均匀化处理、表面处理等都可以提高材料的耐腐蚀性。2． 高温抗氧化性