第一章金属热处理课件.ppt

第一章 第一章 材料的性能 第一节 力学性能 拉伸试验及曲线 低碳钢应力-应变曲线 1.弹性与刚度 2.强度与塑性 3. 硬 度 4.冲击韧性 5.疲 劳 第二节 材料的物理、化学性能 第三节 材料的工艺性能 材 料 的 性 能 金属材料及热处理 材料性能 使用性能 工艺性能 力学性能 物理和化学性能 铸造性 可锻造性 焊接性 切削加工性能 材料在使用过程中所表现的性能 材料在加工中所表现的性能 指材料在外力或能量以及环境因素作用下表现出的变形和破断的特性 力学性能 载荷 主要力学性能指标 弹性、塑性、强度、硬度 冲击韧性、疲劳特性、耐磨性 变 形 材料在外力作用下所发生的形状和尺寸的变化 弹性变形 外力去除后可以恢复的变形 塑性变形 外力去除后不能够恢复的变形 拉伸试验 评价材料力学性能最简单和最有效的方法就是测定材料的拉伸试验 ? = P / F 应 力 应 变 ? = ?L / L ε σ 0 A A D 弹性极限载荷 极限载荷 E 比例极限载荷 屈服强度 σb σs σp C B 指不产生永久变形的能力 材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力 E标志材料抵抗弹性变形的能力，以表示材料的刚度； E越大，材料越不易发生弹性变形 弹性模数E衡量 弹 性 刚 度 刚度由E=σ/ε决定 零件刚度 零件抵抗弹性变形的能力 材料在弹性范围内应力与应变的比值σ/ε 零件刚度是材料E和零件形状与截面尺寸的函数。提高零件刚度的办法是增加横截面积或改变截面形状 强 度 材料在外力作用下抵抗塑性变形和破坏的能力 屈服强度 试件屈服时承受的最小应力σs；基本上所有的机械零件都不允许塑性变形，所以强度计算常用屈服极限σs 屈 服 应力不增加，但应变增加的现象 注：工程上规定，把试件产生的塑性变形为标距长度的0.2%时所对应的应力值为材料的屈服强度，用σ0.2表示 在工程结构上或机器工作时是不允许材料发生塑性变形的，因此屈服强度是工程设计和选材的重要依据之一 抗拉强度 定义 试件断裂前所承受的最大拉力，用σb表示 抗拉强度反映材料抵抗断裂破坏的能力，其值越大，说明材料抵抗断裂的能力越强 塑 性 材料受力破坏前承受最大塑性变形的能力 塑性的常用指标 伸长率 δ＝(L1-L0) /L0*100% L0为原长， L1为断裂后长度； 断面收缩率 φ ＝(F0-F1)/ F0 *100% F0为试件原始截面积， F1为断口处的截面积 δ和φ愈大，材料的塑性愈好，通常φ更接近真实应变 定义： 材料抵抗局部塑性变形的能力，是衡量材料软硬程度的指标；多用压入法测定 硬 度 布氏硬度 洛氏硬度 维氏硬度 根据测定 方法的不同 注：各硬度值相互之间不能直接比较，只能通过硬度对照表换算 布氏硬度(HB) 试验用压头为一淬火钢球 过硬材料会使钢球变形甚至破坏 它的使用范围不能超过HB450 对金属来讲，只适用于测定退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度 缺 点： 优 点： 测量误差小，数据稳定 压痕大，不能用于太薄件或成品件 洛氏硬度(HR) 优 点 根据压头的材料及压头所加的负荷 HRA、HRB、HRC HRA 适用于测量硬质合金、表面淬火层或渗碳层 HRB 适用于测量有色金属和退火、正火钢等 HRC 适用于调质钢、淬火钢等 HR 操作简便、迅速 压痕小，可测量成品件 硬度值可直接从表盘上读出 注：因压痕小，受材料组织不均匀因素很大，所以对同一测试件，应在不同部位测取三点后取平均值 维氏硬度(HV) 维氏硬度的试验原理与布氏硬度相同 不同点是压头为金刚石四方角锥体，所加负荷较小。 优 点： 2、维氏硬度值比布氏、洛氏精确 1、深度浅 3、改变负荷可测定从极软到极硬的各种材料的硬度 定义： 材料在冲击载荷作用下，抵抗冲击力的作用而不被破坏的能力 αk是在一次试验中，单位截面积上所消耗的冲击功，单位J/cm2 表示方法： 摆锤式冲击试验 特 点： αk值愈大，材料韧性愈好 αk值低的材料称为脆性材料 αk值随温度的下降而下降 冷脆现象： 材料的冲击韧性随试验的温度的降低而减小，且在某一温度范围内，韧性值发生急剧降低的现象。 定 义： 材料在交变载荷的作用下，在远低于其屈服强度的应力下发生断裂，而且没有塑性变形征兆的现象 特 点： 突发性，没有先兆 疲劳极限 材料在规定次数（钢材为107次，有色金属及合金取108次）交变应力作用下而不引起疲劳断裂的最大应力 用σr表示 提高疲劳强度的方法 1、选择合适的材料； 2、注意结构形状，避免应力集中，提高表面粗糙度，进行表面强化。 大小或方向随时间而变化的载荷 化学性能 物理性能 密度 熔点 热膨胀性 导热性 导电性 磁性 耐腐蚀性 抗氧化性 物理性能 密 度 熔 点 热膨胀