第二章金属材料的主要性能

第二章金属材料的主要性能 第一节金属材料的力学性能

第一节金属材料的力学性能

第一刚度、强度、塑性 刚度、强度和塑性是根据拉伸试验测定出来的。一、拉伸试验与拉伸曲线 1、拉伸试样试验前在试棒上打出标距按国标规定标准拉伸试样可分为：１) 板形试样：原材料为板材或带材２) 圆形试样：长试样L0＝10d0，短试样L0=5d0 其中：L0为试样标距，d0为试样直径

2、拉伸过程将试样装在拉力试验机夹头上，缓慢加载，通过自动记录装置得到试样所受载荷F和伸长量△L的关系曲线称为拉伸曲线；2、拉伸过程将试样装在拉力试验机夹头上，缓慢加载，通过自动记录装置得到试样所受载荷F和伸长量△L的关系曲线称为拉伸曲线；

拉伸试样的颈缩现象 HT-2402-100KN电脑伺服控制材料实验机

应力σ ：单位面积上试样承受的载荷。 F:载荷( N ) —— S 0:原始横截面积( mm2) F σ= ( M pa ) S 0 3、应力

屈服强度 e 抗拉强度 σ σ 伸长率断面收缩率 ε 二、通过拉伸试验测得的性能指标塑性强度 1、强度金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形和破坏的能力。

F(σ) b s e p k Fs Fe Fb Fp o Δl (ε) 低碳钢的力-伸长曲线 a. 屈服强度：表征金属材料对产生明显塑性变形的抗力。 σS =FS/S0 (N/mm2 =Mpa)

σb σs σe b.抗拉强度：试样在断裂前所能承受的最大应力。 σb = Fb/S0

2、塑性: 是指材料在载荷作用下产生不可逆 永久变形而不被破坏的能力。 (1)断面收缩率: 是指试样拉断处横截面积的收缩量ΔS与原始横截面积S0之比。 (2)断后伸长率:是指试样拉断后的标距伸长量ΔL与原始标距L 0之比。

第二硬度 硬度:是指材料抵抗其他硬物体压入其表面的能力，是衡量金属软硬的指标，直接影响金属的耐磨性。常用压入法；三种：布氏、洛氏、维氏硬度 (1)布氏硬度HB

表示方法 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mm、载荷Kgf（ N ）及载荷保持时间S。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。

优缺点 • 布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定。 • 缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。 • 适于测量灰铸铁、非铁合金及较软钢材的硬度。

(2)洛氏硬度 HR

K 0.2 0.26 0.2 分类：根据压头的材料及压头所加的负荷不同又可分为HRA、HRB、HRC三种: 表示方法：55HRC表示C标度测定的洛氏硬度值为55，无单位。特点：操作简便，可直接读出硬度值，压痕小，可用于成品件的测量，但测值重复性差。 HRC测定淬火钢的硬度,应用最广。

(3)维氏硬度 HV 表示方法：640HV30/20,表示在30kgf作用下保持20 s，维氏硬度值为640。特点：可测较薄的硬化层以及很软、很硬的材料。

布氏硬度计洛氏硬度计维氏硬度计

第三韧性 材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。通常用冲击韧性指标aK来度量。冲击试验示意

建造中的Titanic 号 TITANIC TITANIC的沉没与船体材料的质量直接有关

Titanic 近代船用钢板 Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果

第四疲劳强度 fatigue strength 原因：疲劳裂纹产生扩展瞬时断裂的。 1、疲劳断裂特点： ①断裂前无明显的塑性变形，断裂突然发生； ②断裂时应力很低，大多低于σs 2、疲劳强度:材料经无数次交变载荷作用而不断裂的最大应力值，用σ-1表示，单位为MPa.

3、提高疲劳极限的途径: 1）在零件结构设计中尽量避免尖角，缺口和截面突变，以免产生应力集中而由此产生疲劳裂纹； 2) 提高零件表面加工质量，减少疲劳源； 3) 采用各种表面强化处理，如表面淬火、喷丸等。

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