金属材料的性能研究.ppt

第三节 金属材料的性能 力学性能 定义 : 是指金属材料在外力的作用下所表现出来的抵抗能力。 强度 塑性 拉伸试验 长试样：δ10 简写为δ短试样：δ5 同一种材料的δ5 δ10 硬度( hardness ) (一)布氏硬度HB(Brinell-hardness) 3.标注： (二)洛氏硬度 HR ( Rockwll hardness ) 洛氏硬度值的表示： 70~85HRA 25~100HRB 20~70HRC (三)维氏硬度 HV ( diamond penetrator hardness ) 3.韧脆转变温度: 金属材料的韧脆转变温度↓，材料的低温冲击韧性愈好。 断裂韧度 1、低应力脆断 有些零件在工作应力远远低于屈服点时就会发生脆性断裂。这种现象称为低应力脆断。 2、疲劳极限σ-1: 表示金属材料在无数次交变载荷作 用而不破坏的最大应力。 1943年美国T-2油轮发生断裂 物理性能 物理性能，不仅对工程材料的选用来说，有着重要的意义；而且也会对材料的加工工艺产生一定的影响。 （一）密度 （二）热学性能 ⒈ 熔点；⒉ 热容；⒊ 热膨胀；⒋　热传导　 （三）电学性能 ⒈ 电阻率ρ　；⒉ 电阻温度系数；⒊ 介电性　 （四）磁学性能 ⒈ 磁导率μ；⒉ 饱和磁化强度Ms和磁矫顽力Ｈc 化学性能 材料在生产、加工和使用时，均会与环境介质发生化学反应，从而使其性能恶化或功能丧失。 （一）化学腐蚀 （二）电化学腐蚀 (三）提高零件耐蚀性的主要措施铝 疲劳曲线 钢材的循环次数一般取 N = 107 有色金属的循环次数一般取 N = 108 3、提高疲劳极限途径 改善零件的结构形状 降低表面粗糙度值 采取表面强化 符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值，符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。如:120HBS10/1000/30表示直径为10mm的钢球在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。 4. 特点： 优点： 测量误差小（因压痕大），数据稳定，重复性强。 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。 观看洛氏硬度 1.压头： 120o金刚石圆锥体钢球 钢球 HRA HRC HRB 2.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。 0 0 1 1 2 3 3 2 h1 h2 h3 h 1-1 初载10kg h1 2-2 总载150kg h2 3-3 卸载140kg h3 最后测得： 残余压痕深度增量 h HR=C-h/0.002 h=h3-h1 HR=h/0.002 HRA、HRB、HRC分别测得的硬度，不可直接比较大小 例如： 50HRC70HRA 〤 50HRB40HRC 〤 3.特点： 优点： 测量操作简单，方便快捷，压痕小；测量范围大，能测较薄工件。 缺点： 测量精度较低，可比性差，不同标尺的硬度值不能比较。 是生产中应用最广 泛的硬度 试验方法。 可用于成品检验和薄件表面硬度检验。 不适于测量组织不均匀材料。 应用： 维氏硬度计 1.压头： 锥面夹角为136o的金刚石 正四棱锥体 2.试验原理： 与布氏硬度试验原理基本相同。 只是压头改用了金刚石四棱锥体。 以一定的试验力将压头压入试样表面，保持规定时间卸载后，在试样表面留下一个四方锥形的压痕，测量压痕两对角线长度，以此计算出硬度值。 2.试验原理： 用压痕两对角线的平均长度来计算。 H V=F/S a a d 3.标注： 与布氏硬度基本相同，在后面要标注试验条件—试验力和保持时间（10~15S不标）。 例：580HV30表示用30kgf (294.2N)试验力保持10~15S测定的维氏硬度值为580。 4.特点： 优点： 适用范围广，从极软到极硬材料都可测量;测量精度高，可比性强；能测较薄工件。 缺点： 测量操作较麻烦，测量效率低。 应用： 广泛用于科研单位和高校，以及薄件表面硬度检验。 不适于大批生产和测量组织不均匀材料。 韧性(toughness ): 材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。 1.定义： 冲击试验机 冲击试样和冲击试验示意图 2.金属的夏比冲击试验: 试样冲断时所消耗的冲击