金屬材料的性能.docVIP

金属材料的性能 金属材料的性能分为使用性能和工艺性能。 ●使用性能是指金属材料为保证机械零件或工具正常工作应具备的性能，即在使用过程中所表现出的特性。金属材料的使用性能包括力学性能、物理性能和化学性能等； ●工艺性能是指金属材料在制造机械零件和工具的过程中，适应各种冷加工和热加工的性能。工艺性能也是金属材料采用某种加工方法制成成品的难易程度，它包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能及切削加工性能等。 一、金属材料的力学性能 ●金属材料的力学性能是指金属材料在力作用下所显示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力──应变关系的性能，如强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等。 ●物体受外力作用后导致物体内部之间相互作用的力，称为内力。 ●单位面积上的内力，称为应力σ(N/mm2)。 ●应变?是指由外力所引起的物体原始尺寸或形状的相对变化(%)。 金属材料的力学性能主要有：强度、刚度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。 （一）强度与塑性 ●金属材料在力的作用下，抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。 ●塑性是指金属材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力。金属材料的强度和塑性指标可以通过拉伸试验测得。 1．拉伸试验 ●拉伸试验是指用静拉伸力对试样进行轴向拉伸，测量拉伸力和相应的伸长，并测其力学性能的试验。 （1）拉伸试样。拉伸试样通常采用圆柱形拉伸试样，分为短试样和长试样两种。 长试样L0=10d0；短试样L0=5d0。 a）拉断前 b）拉断后 图1-5 圆形拉伸试样 （2）试验方法。 2．力伸长曲线 ●在进行拉伸试验时，拉伸力F和试样伸长量△L之间的关系曲线，称为力伸长曲线。 试样从开始拉伸到断裂要经过弹性变形阶段、屈服阶段、变形强化阶段、缩颈与断裂四个阶段。 图1-7 退火低碳钢力伸长曲线  3．强度指标 金属材料的强度指标主要有:屈服点σs、规定残余伸长应力σ0.2、抗拉强度σb等。 （1）屈服点和规定残余延伸应力。 ●屈服点是指试样在拉伸试验过程中力不增加(保持恒定)仍然能继续伸长(变形)时的应力。屈服点用符号σs表示。单位为N/mm2或MPa。 ●规定残余延伸应力是指试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长与原始标距的百分比达到规定值时的应力，用应力符号σ并加角标“r和规定残余伸长率”表示，如σr0.2表示规定残余伸长率为0.2%时的应力定为没有明显产生屈服现象金属材料的屈服点。 （2）抗拉强度。 ●抗拉强度是指试样拉断前承受的最大标称拉应力。用符号σb表示，单位为N/mm2或MPa。 4．塑性指标 （1）断后伸长率。 ●试样拉断后的标距伸长量与原始标距的百分比称为断后伸长率，用符号δ表示。 使用长试样测定的断后伸长率用符号δ10表示，通常写成δ；使用短试样测定的断后伸长率用符号δ5表示。 （2）断面收缩率。 ●断面收缩率是指试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。 （二）硬度 ●硬度是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标，也是指金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。 硬度测定方法有压入法、划痕法、回弹高度法等。在压入法中根据载荷、压头和表示方法的不同，常用的硬度测试方法有布氏硬度(HBW)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC等)和维氏硬度(HV)。 1．布氏硬度 布氏硬度的试验原理是用一定直径的硬质合金球，以相应的试验力压入试样表面，经规定的保持时间后，卸除试验力，测量试样表面的压痕直径d，然后根据压痕直径d计算其硬度值的方法。 布氏硬度值是用球面压痕单位表面积上所承受的平均压力表示的，用符号HBW表示，上限为650HBW。 图1-8 布氏硬度试验原理图 布氏硬度的标注方法是：测定的硬度值应标注在硬度符号“HBW”的前面。除了保持时间为10～15s的试验条件外，在其他条件下测得的硬度值，均应在硬度符号“HBW”的后面用相应的数字注明压头直径、试验力大小和试验力保持时间。例如，150HBW 10/1000/30。 2．洛氏硬度 洛氏硬度试验原理是以锥角为120°的金刚石圆锥体或直径为1.5875mm的球（淬火钢球或硬质合金球），压入试样表面，试验时先加初试验力，然后加主试验力，压入试样表面之后，去除主试验力，在保留初试验力时，根据试样残余压痕深度增量来衡量试样的硬度大小。 测定的硬度数值写在符号“HR”的前面，符号“HR”后面写使用的标尺，如50HRC表示用“C”标尺测定的洛氏硬度值为50。 3．维氏