材料学第十讲金属材料的性能与表面防护.ppt

为了提高钢材抵抗疲劳破坏的能力，应在保持材料一定强度的基础上尽可能提高钢材的塑性及韧性。 疲劳试验 屈服强度yield strength 　　又称为屈服极限 ，是材料屈服的临界应力值。 （1）对于屈服现象明显的材料（低碳钢），屈服强度就是屈服点的应力（屈服值）； （2）对于屈服现象不明显的材料（铝和铜），与应力-应变的直线关系的极限偏差达到规定值（通常为0.2%的永久形变）时的应力。通常用作固体材料力学机械性质的评价指标，是材料的实际使用极限。因为在应力超过材料屈服极限后产生颈缩，应变增大，使材料破坏，不能正常使用。 　　当应力超过弹性极限后，进入屈服阶段后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。当应力达到B点后，塑性应变急剧增加，应力应变出现微小波动，这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈服强度(σs或σ0.2)。 　　有些钢材(如高碳钢)无明显的屈服现象，通常以发生微量的塑性变形(0.2％)时的应力作为该钢材的屈服强度，称为条件屈服强度（yield strength）。 建筑钢材以 屈服强度 作为设计应力的依据。 　　所谓屈服，是指达到一定的变形应力之后，金属开始从弹性状态非均匀的向弹-塑性状态过度，它标志着宏观塑性变形的开始。 　　 试验方法 拉伸试验在材料试验机上进行。试验机有机械式、液压式、电液或电子伺服式等型式。试样型式可以是材料全截面的，也可以加工成圆形或矩形的标准试样。钢筋、线材等一些实物样品一般不需要加工而保持其全截面进行试验。试样制备时应避免材料组织受冷、热加工的影响，并保证一定的光洁度。 屈强比（σs/σb） 钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。 屈强比体现了钢材的可使用情况，屈强比越高说明使用潜力越大，利用率高；屈强比愈小，则结构安全度越大，不易发生脆性断裂和局部超载引起的破坏。但屈强比太小，则不能充分发挥钢材的强度水平。故不同用途的材料要求不同的屈强比，如碳素结构钢为0.5-0.6，低合金结构钢为0.65—0.75，合金结构钢为0.7—0.8，弹簧钢为0.85—0.90。 　　 机器零件-------屈强比高，节约材料，减轻重量 　　 锅炉压力容器-------------不要求太高屈强比 　 　 屈强比低表示材料的塑性较好；屈强比高表示材料的抗变形能力较强，不易发生塑性变形。 硬度Hardness 材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。固体对外界物体入侵的局部抵抗能力，是比较各种材料软硬的指标。由于规定了不同的测试方法，所以有不同的硬度标准。各种硬度标准的力学含义不同，相互不能直接换算，但可通过试验加以对比。硬度分为： ①划痕硬度。主要用于比较不同矿物的软硬程度，方法是选一根一端硬一端软的棒，将被测材料沿棒划过，根据出现划痕的位置确定被测材料的软硬。定性地说，硬物体划出的划痕长，软物体划出的划痕短。 ②压入硬度。主要用于金属材料，方法是用一定的载荷将规定的压头压入被测材料，以材料表面局部塑性变形的大小比较被测材料的软硬。由于压头、载荷以及载荷持续时间的不同，压入硬度有多种，主要是布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度等几种。 ③回跳硬度。主要用于金属材料，方法是使一特制的小锤从一定高度自由下落冲击被测材料的试样，并以试样在冲击过程中储存（继而释放）应变能的多少（通过小锤的回跳高度测定）确定材料的硬度。 硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。 　　布氏硬度以HB[N(kgf/mm2)]表示（HBS\HBW）（参照GB/T231－1984），生产中常用布氏硬度法测定经退火、正火和调质的钢件，以及铸铁、有色金属、低合金结构钢等毛胚或半成品的硬度。 　　洛氏硬度可分为HRA、HRB、HRC、HRD四种，它们的测量范围和应用范围也不同。一般生产中HRC用得最多。压痕较小，可测较薄的材料和硬的材料和成品件的硬度。 　　维氏硬度以HV表示（参照GB/T4340-1999），测量极薄试样。 HB - 布氏硬度； 　　布氏硬度(HB)一般用于材料较软的时候，如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。洛氏