§ 金属材料的主要性能指标.ppt

机械设计基础 46学时 材料是人类生产和生活所必须的物质基础。 石器时代 青铜器时代 铁器时代 材料的发展水平和利用程度已成为人类文明进步的标志。 没有半导体材料的工业化生产，就不可能有目前的计算机技术。 没有高温高强度的结构材料，就不可能有今天的航空工业和宇航工业。 没有低消耗的光导纤维，也就没有现代的光纤通讯。 前苏联在1957年把第一颗人造卫星送入太空，令美国人震惊不已，认识到在导弹火箭技术上落后了。因此在其后的十年里，在十多所大学中陆续建立了材料科学研究中心，并把约2/3大学的冶金系或矿冶系改建成了冶金材料科学系或材料科学与工程系。其涉及的材料由金属扩展到了陶瓷和高分子聚合物材料。可见，高技术需要先进材料的支持。 中华民族在人类历史上为材料的发展和应用作出过重大贡献。 早在公元前6000~ 5000年的新石器时代，中华民族的先人就能用黏土烧制成陶器，到东汉时期又出现了瓷器，并流传海外。 4000年前的夏朝我们的祖先已经能够炼铜，到殷、商时期，我国的青铜冶炼和铸造技术已达到很高水平。 司母戊鼎 河南安阳晚商遗址出土 青铜铸造 高133厘米 重875kg 饰纹优美 越王勾践剑 古代剑刃制造中的特殊技术 黄石铜矿遗址 春秋晚期 矿井深达50m 炼铜炉渣多达40万吨 实属罕见 我国从春秋战国时期便开始大量使用铁器，明朝科学家宋应星在《天工开物》一书中就记载了古代的渗碳热处理等工艺。这说明早在欧洲工业革命之前，我国在金属材料及热处理方面就已经有了较高的成就。 新中国成立后，先后建起了鞍山、攀枝花、宝钢等大型钢铁基地。钢产量由49年的15.8万吨上升到现在的一亿吨。 中国的航天事业-“神舟”号飞船 中国的航天事业-“神舟”号飞船 万能拉伸试验机 ①屈服点——材料产生屈服点的最小应力。 表征金属发生明显塑性变形的抗力。 ——指工程材料抵抗更硬的物体压入其表面内的能力，表示材料抵抗局部塑性变形或破坏的性能，是一个综合反映材料弹性、塑性、强度和韧性的机械性能指标。 70~85HRA 25~100HRB 20~70HRC 夏比Ｖ形缺口 零件在循环应力作用下,在一处或几处产生局部永久性累积损伤,经一定循环次数后突然产生断裂的过程,称为疲劳断裂。 1、铸造性能 金属在铸造成形过程中获得外形准确、内部健全铸件的能力称为铸造性能。铸造性能包括流动性、吸气性、收缩性和偏析等。在金属材料中灰铸铁和青铜的铸造性能较好。 2、锻造性能 金属材料利用锻压加工方法成形的难易程度称为锻造性能。锻造性能的好坏主要同金属的塑性和变形抗力有关。塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。 3、焊接性能 焊接性能是指材料在限定的施工条件下焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。 4、切削加工性能 切削加工性能是指金属在切削加工时的难易程度。 常用的硬度指标 布氏硬度HB 洛氏硬度HR 维氏硬度HV 3、硬度 布氏硬度计 （1）布氏硬度 HB ①试验原理： 用一定直径的压头（球体），以相应试验力压入待测表面，保持规定时间卸载后，测量材料表面压痕直径，以此计算出硬度值。 HBS（HBW） = F/S = 2F/πD[D - (D2-d2)1/2] 不写单位：kgf/mm2 淬火钢球： HBS 硬质合金钢球： HBW 当F的单位取N时，加系数0.102 布氏硬度实验原理 ②计算公式： ③特点及应用： 优点： 缺点： 压痕面积较大，测量费时。 应用： 常用于测量较软材料、灰铸铁、有色金属、退火正火钢材的硬度。 不适于测量成品零件或薄件的硬度。 测量误差小（因压痕大），数据稳定，重复性强。 （2）洛氏硬度 HR ①试验原理： 用锥顶角为120°的金刚石圆锥或直径1.588mm的淬火钢球，以相应试验力压入待测表面，保持规定时间卸载后卸除主试验力，以测量的残余压痕深度增量来计算出硬度值。 钢球压头与金刚石压头 洛氏硬度压痕 HR = (k-h) / 0.002 不写单位 对金刚石圆锥压头： k = 0.2 mm 对钢球压头： k = 0.26 mm 洛氏硬度实验原理 ②计算公式