1、第一章第一章 金屬材料的主要性能金屬材料的主要性能使用性能：使用性能： 物理物理性能、性能、化學化學性能性能、機械機械性能性能工藝性能：工藝性能： 鑄造鑄造性、性、可鍛可鍛性、性、焊接焊接性性、切削切削 加工加工性性機械性能：機械性能： 金屬材料在外力作用下表現出金屬材料在外力作用下表現出的力學行為。的力學行為。性能性能第一章第一章 金屬材料的機械性能金屬材料的機械性能一、強度一、強度（一）靜拉伸試驗（一）靜拉伸試驗 1. 試驗過程試驗過程萬能材料試驗機萬能材料試驗機1） 試驗過程試驗過程2） 靜拉伸曲線靜拉伸曲線= （MPa)PF0= 100%L1-L0L0 靜拉伸曲線靜拉伸曲線 OE直線段

2、直線段彈性變形階段彈性變形階段a.彈性變形：彈性變形：撤去外力，完全消失撤去外力，完全消失的變形，彈性變形量的變形，彈性變形量與外力大小成正比。與外力大小成正比。b.彈性極限彈性極限e：只發生彈性變形，不只發生彈性變形，不產生塑性變形的最大產生塑性變形的最大應力。工程上常用應力。工程上常用0.01表示。表示。L=0.01%L0 c.彈性彈性材料材料產生產生彈性變形的能力。彈性變形的能力。 剛度剛度（彈性模量（彈性模量E）：材料）：材料抵抗抵抗彈性變形的能彈性變形的能 力。力。 彈性彈性剛度剛度 彈性變形量彈性變形量 彈性模量決定于材料本身，彈性模量決定于材料本身， 熱處理等加工過程對其影響熱處

3、理等加工過程對其影響 很小，它隨溫度升高而逐漸很小，它隨溫度升高而逐漸 降低。降低。 ES段（偏離直線）段（偏離直線） 微量塑性變形階段微量塑性變形階段 SS 水平（或波浪）線段水平（或波浪）線段屈服階段屈服階段 a.屈服極限屈服極限s：材料屈服時的最小應力。：材料屈服時的最小應力。 它表示材料在外力作它表示材料在外力作 用下，只產生微量變用下，只產生微量變 形而不產生大量塑性形而不產生大量塑性 變形所能承受的最小變形所能承受的最小 載荷，是工程設計的載荷，是工程設計的 重要依據之一。重要依據之一。 b.條件屈服極限條件屈服極限0.2： 材料產生塑性變形量材料產生塑性變形量 L=0.2%L0時

4、的應力。時的應力。 c.思考：思考： 怎樣在拉伸曲線怎樣在拉伸曲線 上找到上找到0.2？ 試樣在發生塑性試樣在發生塑性 變形的同時，是否還變形的同時，是否還 繼續產生彈性變形？繼續產生彈性變形？ S B 上凸曲線段上凸曲線段加工硬化階段加工硬化階段 加工硬化：加工硬化： 由于塑性變形，使材由于塑性變形，使材 料強度增加的現象，料強度增加的現象， 它是工程上常用的強它是工程上常用的強 化材料的重要手段之化材料的重要手段之 一。一。 BK 下降線段下降線段頸縮斷裂階段頸縮斷裂階段 抗拉強度抗拉強度b： 試樣被拉斷前所能承試樣被拉斷前所能承 受的最大載荷處的應受的最大載荷處的應 力。力。 工程安全的

5、保證。工程安全的保證。（二）強度指標（二）強度指標 彈性極限e(0.01) 屈服極限s(0.2) 強度極限(抗拉強度b、抗壓 強度bc、抗彎強度bb)二、塑性二、塑性金屬材料在外力作用下產生金屬材料在外力作用下產生塑性變塑性變形形的能力的能力 1. 延伸率延伸率 100%L1L0L02. 斷面收縮率斷面收縮率100%F0F1F03. 意義意義三、硬度三、硬度金屬材料金屬材料抵抗更硬物體壓入其表面抵抗更硬物體壓入其表面的能力的能力（一）布氏硬度（一）布氏硬度1. 試驗原理試驗原理HB(Mpa)PFFD(D D2d2 )2d HB 布氏硬度布氏硬度2. 特點特點與強度之間有一定的對應關系與強度之間

6、有一定的對應關系 軋、鍛鋼：軋、鍛鋼：b2.53.5HB 鑄鋼：鑄鋼： b2.93.9HB 灰鑄鐵：灰鑄鐵： b 1.6(HB40)壓痕直徑較大壓痕直徑較大(壓頭壓頭D2.510mm)，適用于組織，適用于組織 不均勻的材料（鑄、鍛、軋制件）。不均勻的材料（鑄、鍛、軋制件）。有一定的適用范圍，當有一定的適用范圍，當HBS450， HBW 650 時，測量結果無效。時，測量結果無效。不能直接讀數，測量效率低。不能直接讀數，測量效率低。（二）洛氏硬度（二）洛氏硬度1. 試驗原理試驗原理h = h2h1HR=100h HR洛氏硬度洛氏硬度002. 0h2. 特點特點 直接讀數，效率高。直接讀數，效率高

7、。 壓痕小壓痕小(1.588mm)，適用于組織均勻的，適用于組織均勻的材料。材料。 不同種類、不同級別之間的硬度值，不不同種類、不同級別之間的硬度值，不能直接比較大小。能直接比較大小。洛氏硬度計洛氏硬度計布氏硬度計布氏硬度計四、沖擊韌性四、沖擊韌性金屬材料金屬材料抵抗沖擊破壞抵抗沖擊破壞的能力的能力1. 試驗方法試驗方法aKAKFNW(h1h2)FNaK 沖擊韌性沖擊韌性 2. 影響因素影響因素 塑性塑性 韌性韌性 溫度溫度 韌性韌性五、疲勞強度五、疲勞強度 金屬材料金屬材料抵抗疲勞破壞抵抗疲勞破壞的能力的能力 1.金屬的疲勞（疲勞破壞）金屬的疲勞（疲勞破壞） 材料在交變載荷的反復作用下材料在交變載荷的反復作用下(最大應力最大應力s)，突然，突然 斷裂的現象。斷裂的現象。疲勞試驗機疲勞試驗機1.金屬的疲勞（疲勞破壞）金屬的疲勞（疲勞破壞）2.疲勞破壞機理疲勞破壞機理 拉應力拉應力表面微裂紋表面微裂紋向內部擴展向內部擴展突然突然斷裂斷裂3.疲勞強度的表示疲勞強度的表示疲勞極限疲勞極限14.疲勞強度的測量疲勞強度的測量 在某一應力循環特征在某一應力循環特征 的交變載荷作用下，的交變載荷作用下， 經無限次循環而不斷經無限次循環而不斷 裂的最大應力值。裂的最大應力值。5.提高疲勞強度的方法提高疲勞強度的方法 a. 改善零件表面狀況改善零件表面狀況 機械設計時避免發生應力集中，制