第七章制冷空調設備第一節金屬材料的性能一金屬材料的物理性能密度熔點導電性導熱性熱膨脹性磁性二材料的化學性能化學性能：材料在室溫或高溫時抵抗各種化學介質的能力。耐腐蝕性：金屬及合金在常溫下抵抗氧、水以及制冷介質的侵蝕破壞的能力?？寡趸裕航饘俨牧显诩訜釙r抵抗氧化作用的能力?；瘜W穩定性：耐腐性和抗氧化性的總稱。1

強度與塑性2

硬度3

沖擊韌性4

疲勞強度5斷裂韌度[重點掌握]

各種力學性能指標（強度,塑性；沖擊韌性；硬度HB，HRC，HV；疲勞強度，斷裂韌性。）的物理意義和單位。三金屬材料的力學性能一、靜載單向靜拉伸應力――應變曲線

1.拉伸試樣：長試樣：L0=10d0短試樣：L0=5d0§1材料的強度與塑性

ΔLF0

低碳鋼拉伸曲線

脆性材料拉伸曲線2.拉伸機上，低碳鋼緩慢加載單向靜拉伸曲線：3.曲線分為四階段：

1）階段I（ope）――彈性變形階段

p:Fp

，e:Fe（不產生永久變形的最大抗力）

op段：△L∝P

直線階段

pe段：極微量塑性變形（0.001--0.005%)2）階段II（ess’）段――屈服變形

S:屈服點

Fs3）階段III（s’b）段――均勻塑性變形階段

b:

Fb

材料所能承受的最大載荷

4）階段IV(bK)段――局部集中塑性變形－－頸縮鑄鐵、陶瓷：只有第I階段中、高碳鋼：沒有第II階段二、拉伸曲線所確定的力學性能指標及意義1．剛度和彈性

剛度:材料在受力時，抵抗彈性變形的能力。

E=σ/ε

楊氏彈性模量

GPa,MPa

本質是：反映了材料內部原子結應力的大小，組織不敏感的力系指標。

彈性：材料不產生塑性變形的情況下，所能承受的最大應力。比例極限：σp=Fp/Ao

應力――應變保持線性關系的極限應力值

彈性極限：σe=Fe/Ao

不產永久變形的最大抗力。2.強度：材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。

屈服強度s：材料發生微量塑性變形時的應力值。即在拉伸試驗過程中，載荷不增加，試樣仍能繼續伸長時的應力。

條件屈服強度0.2：高碳鋼等無屈服點，國家標準規定以殘余變形量為0.2%時的應力值作為它的條件屈服強度，以σ0.2來表示

抗拉強度b：材料斷裂前所承受的最大應力值。（材料抵抗外力而不致斷裂的極限應力值）。

s0.23.塑性：材料受力破壞前可承受最大塑性變形的能力。

延伸率

延伸率與試樣尺寸有關；δ5、δ10(L0=5d,10d)

斷面收縮率ψ=△A/Ao=(Ao-Ak)/Aox100%

>時，無頸縮，為脆性材料表征；

<時，有頸縮，為塑性材料表征。斷裂后拉伸試樣的頸縮現象§2材料的硬度抵抗外物壓入的能力，稱為硬度――綜合性能指標。

1．布氏硬度2．洛氏硬度3.

維氏硬度1．布氏硬度：載荷淬火鋼球或硬質合金壓入試樣的表面，保持一定時間后卸載，試樣表面出現壓痕

。壓頭為鋼球時，布氏硬度用符號HBS表示，適用于布氏硬度值在450以下的材料。壓頭為硬質合金時，用符號HBW表示，適用于布氏硬度在650以下的材料。符號HBS或HBW之前的數字表示硬度值，符號后面的數字按順序分別表示球體直徑、載荷及載荷保持時間。如120HBS10/1000/30表示直徑為10mm的鋼球在1000kgf（9.807kN）載荷作用下保持30s測得的布氏硬度值為120。布氏硬度的優點：測量誤差小，數據穩定。

缺點：壓痕大，不能用于太薄件、成品件及比壓頭還硬的材料。適于測量退火、正火、調質鋼,鑄鐵及有色金屬的硬度。材料的b與HB之間的經驗關系：

對于低碳鋼:b(MPa)≈3.6HB

對于高碳鋼：b(MPa)≈3.4HB

對于鑄鐵：b(MPa)≈1HB或0.6(HB-40)2．洛氏硬度用一個頂角為120度的金剛石圓錐體或直徑為1.588的淬火鋼球作為壓頭，先施加一個初載荷，然后在規定的主載荷作用下將壓頭壓入被測材料的表面。卸載后，根據壓痕深度，可確定材料的洛氏硬度，該值從表上可直接讀出。常用標尺有：B、C、A三種。①HRA硬、薄試件，如硬質合金、表面淬火層和滲碳層。②HRB輕金屬，未淬火鋼，如有色金屬和退火、正火鋼等。③HRC較硬，淬硬鋼制品；如調質鋼、淬火鋼等。洛氏硬度的優點：操作簡便，壓痕小，適用范圍廣。缺點：測量結果分散度大。h1-h0洛氏硬度測試示意圖洛氏硬度計維氏硬度試驗原理維氏硬度計3.維氏硬度與布氏同，錐面夾角136度金剛石維氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的優點：既可測量由極軟到極硬的材料的硬度，又能互相比較。既可測量大塊材料、表面硬化層的硬度，又可測量金相組織中不同相的硬度。

§3沖擊韌性是指材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。指標為沖擊韌性值ak

。ak=沖擊破壞所消耗的功Ak/標準試樣斷口截面積S(J/cm)ak值低的材料叫做脆性材料；ak值高，韌性材料。材料的沖擊韌性隨溫度下降而下降。疲勞：承受載荷的大小和方同隨時間作周期性變化，交變應力作用下，往往在遠小于強度極限，甚至小于屈服極限的應力下發生斷裂?！?疲勞強度（80%的斷裂由疲勞造成）周次§5材料的斷裂韌性斷裂韌性是量度材料抵抗裂紋失穩擴展阻力的物理量,是材料抵抗應力脆性斷裂的韌性參數.

鑄造性能：鑄造成形獲得優良鑄件的能力。一、流動性流動性是指熔融金屬的流動能力。在實際生產中，為了評定金屬的流動性，通常將金屬澆注成螺旋形試樣，如右圖所示。澆注的試樣越長，則其流動性越好。

四金屬的工藝性能返回金屬材料在制造機械零件的過程中，適應各種冷熱加工的性能。

１、影響流動性的因素

（1）化學成分

化學成分是影響合金流動性的本質因素。實踐證明，凝固溫度范圍小的合金流動性較好，凝固溫度范圍大的合金流動性較差。在常用的鑄造合金中，鑄鐵的流動性較好，鑄鋼的流動性較差。（2）工藝條件較高的澆注溫度能使金屬保持液態的時間延長，并且能降低金屬液的粘度,從而提高流動性；澆注時澆注壓力越大，流速就越大，也可以達到提高流動性的目的；鑄型對液態金屬的流動性也有一定的影響，金屬在干砂型中的流動性優于濕砂型，在濕砂型中的流動性優于金屬型。返回2、

流動性對鑄件質量的影響金屬液的流動性好，充型能力就強，容易獲得尺寸準確、外形完整和輪廓清晰的鑄件；若流動性不好將出現鑄件缺陷。（1）澆不到與冷隔

澆不到是指鑄件殘缺或可能輪廓不完整，或可能鑄件完整，但邊角圓且光亮，這種缺陷常出現在遠離澆口的部位以及薄壁處。冷隔是指在鑄件上穿透或不穿透，邊沿成圓角狀縫隙的缺陷。冷隔多出現在薄壁處、金屬流匯合處、激冷部位等。（2）氣孔與夾雜物合金的流動性差，則粘度大，熔融金屬中的氣體和夾雜物不便上浮和排除，容易形成氣孔、夾雜物一類鑄件缺陷.氣孔是指內表面比較光滑，一般為圓形、橢圓形的孔洞。通常不露出鑄件表面。夾雜物是指在鑄件內或表面上存在的與基體金屬成分不同的質點類缺陷，常見的有砂、渣、氧化物、硫化物等。返回二、金屬的收縮性

收縮性是指液態金屬在凝固并冷卻到室溫過程中，產生的體積和尺寸減小的特性固態收縮是產生變形和裂紋的根本原因。返回１、

影響收縮性的因素（1）化學成分

化學成分是影響收縮性的根本原因，灰鑄鐵的收縮率最小。這是因為合金在冷卻過程中結晶出密度較小的石墨時，產生的體積膨脹抵消了部分收縮。

幾種常見合金的收縮率體收縮率約等于收縮率的3倍體收縮率1.4~2.30.9~1.52.0~2.40.9~1.3線收縮率銅鑄鐵鋁鑄鐵球墨鑄鐵灰鑄鐵合金種類返回（2）工藝條件

合金的澆注溫度超高，液態收縮越大，為減少收縮，澆注溫度不宜過高。2、

收縮性對鑄件質量的影響（1）縮孔和縮松

縮孔是指鑄件在凝固過程中，由于補縮不良產生的孔洞?？s松是指鑄件斷面上出現的分散而細小的縮孔鑄件。有縮松的部位，在氣密性試驗時可能滲漏。

縮孔和縮松降低了鑄件的力學性能。（2）變形和裂紋

鑄件在固態收縮的過程中，由于各部分冷卻速度不同，將引起不均衡收縮，不均衡收縮產生的應力稱為鑄造熱應力。鑄造熱應力是鑄件產生變形和裂紋的主要原因。返回縮孔縮孔金屬材料用鍛壓加工方法成形的適應能力稱鍛造性。鍛造性能主要取決于金屬材料的塑性和變形抗力。塑性越好，變形抗力越小，金屬的鍛造性能越好。黃銅和鋁合金在室溫下具有良好的鍛造性能，碳鋼在加熱時鍛造性能好，鑄鐵、鑄鋁、鑄銅等幾乎不能鍛造。

鍛造性能

鍛造焊接性能

金屬材料對焊接加工的適應性稱焊接性。也就是在一定的焊接工藝條件下，獲得優質焊接接頭的難易程度。焊接性能好的金屬能獲得沒有裂縫，氣孔等缺陷的焊縫，并且焊接接頭具有一定的力學性能。導熱性好，收縮小的