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第三章常用材料与热处理知识金属的性能1钢铁材料2钢铁材料的热处理3有色金属及非金属材料简介4

第一节金属的性能力学性能n强度n塑性n硬度n物理、化学性能n工艺性能n

1强度金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。n单位Pan1Pa＝1N/m2n

抗拉强度?先将被测金属材料制成标准试样。?测试时，将标准试样装夹在拉什试验机的两个夹头上，在试样两端缓慢施加拉力。随着拉力的增大，试样逐渐发生变形，直至被拉断为止。?拉伸试验机自动的将每一瞬间试样所受拉力P及相应的伸长量ΔL记录下来，绘制成拉伸曲线

试样

材料性能及基本特性——抗拉强度抗拉强度

低碳钢的拉伸曲线?当外力小于F时，试样e颈缩产生的变形属于弹性变形，即外力去除后材料将恢复到初始状态。F?当外力大于P后，试样FsFee除产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。屈服点0ΔL低碳钢的拉伸曲线

低碳钢的拉伸曲线材料产生屈服现象时的应力，称为屈服点，可按下式计算：颈缩Pσ=F／Sss0PsPe屈服强度，可按下式计算：σ=F／Ss0。20F是残余伸长率为0.2%0.2时的载荷。0ΔL低碳钢的拉伸曲线

低碳钢的拉伸曲线颈缩P?试样在拉断前所能承受的最大应力称拉应力，称为抗拉强度，可通过下式计算：FbPsPeσ=F/Sbb00ΔL低碳钢的拉伸曲线

2.塑性材料在外力作用下产生永久变形而不破坏的性能，称为塑性。n断后伸长率n断面收缩率n

塑性颈缩Pδ或φ愈大，则材料的塑性愈好。良好的塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件FsFe0ΔL低碳钢的拉伸曲线

3.硬度材料抵抗比其本身更硬的物体压入其内部的性能，称为硬度。nn抵抗塑性变形、压痕或滑痕的能力。(1)布氏硬度HBS，HBW。(2)洛氏硬度HRA~HRK测量方法硬度(3)维氏硬度HV。(4)肖氏硬度HS

布氏硬度原理nP标准硬度和一定直径的淬火钢球或硬质合金球Dd压力/压痕面积布氏硬度

布氏硬度?采用直径为D的淬火钢球或硬质合金球，压头为淬火钢球时用HBS，在相应的试验力P的适用于布氏硬度值在450以下作用下垂直的压入试样表面，保持规定的的材料时间后卸载。压头为硬质合金球时用HBW，适用于布氏硬度值在650以下的材料?以试验力P与压痕表面积的比值作为布氏硬度。适用于调质钢、正火钢、退火钢、铸铁、有色金属毛坯或半成品等硬度较低的材料，HBS（HBW）值越大，则材料的硬度越大

举例n120HBS10/1000/30载荷保持时间30s9807N试验载荷直径为10mm的钢球硬度为120

洛氏硬度洛氏硬度计n采用不同的压头和载荷相配合，洛氏硬度有HRA、HRB、HRC等几种不同的标度n锥顶角为120°的金刚石作压头，P＝1500NP标度测量范围压头类型120的金刚石圆锥体O120°HRA60~8525~10020~67h直径1.588mm的淬火钢球HRBHRC120的金刚石圆锥体O洛氏硬度HRC

洛氏硬度

洛氏硬度标注nnn52HRC70HRA锥顶角为120°的金刚石作压头，P＝1500NP120°hHR=k–ee=h/0.002k=130洛氏硬度HRC

维氏硬度维氏硬度硬度计136度的正四棱锥体的金刚石压头nn优点：实验时所加载荷小，适合于测试零件n表面淬硬层及化学表面层；同时HV是一个连续一致的标尺，载荷可以任意选择，而不影响其硬度值的大小，因此可测量极软到极硬的各种材料的硬度值。三种硬度之间可通过查表进行换算。硬度和强度之间存在有一定的关系，通常材料的强度愈高，其硬度也愈高

维氏硬度表示方法nn64HV30适用范围n可测极软到极硬的各种金属材料，还可以测渗碳、渗氮层的硬度。n

4冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。n

材料性能及基本特性——冲击实验冲击韧度

4冲击韧性冲击功：A＝G(H-H)K12G—摆锤重力；H—初始高度；1H—摆锤回升高度；2

冲击韧度——冲击韧度，J/cm2。——冲击功，J——试样缺口处横截面积。

5疲劳强度金属材料在多次交变应力的作用下，不发生破坏的最大应力称为疲劳强度。nMpa

二、物理、化学性能1化学性能成分、显微组织、结晶结构、抗腐蚀性。耐酸性、耐碱性、抗氧化性。2物理性能材料本质不发生变化所表现的性能。颜色、密度、熔点、折射率、导热率、热膨胀率、热变形温度、吸水率、绝缘强度、电阻率、比热等

三、工艺性能是指金属材料对不同加工工艺方法的适应能力。n包括：n铸造性n锻造性n焊接性n切削加工性n

第二节钢铁材料钢铁材料钢含碳量小于2.11%nn碳素钢n合金钢铸铁含碳量大于2.11%nn

一、碳素钢简称碳钢,Wc1.5％,并含有少量Si,Mn,S,P等杂质元素的铁碳合金.nn碳含量对碳钢的力学性能影响最大,以0.09