課題一 金屬材料性能(基礎)

課題一金屬材料的性能§1－1金屬材料的分類§1－2金屬的力學性能§1－3金屬的工藝性能黑色金屬——以鐵及以鐵碳為主的合金（鋼鐵）。有色金屬——其他金屬及其合金。

§1－1金屬材料的分類§1－1金屬材料的分類§1－2金屬的力學性能一、強度二、塑性三、硬度四、沖擊韌性*五、疲勞強度

任何機械零件或工具，在使用過程中，往往要受到各種形式外力的作用，這就要求金屬材料必須具有一種承受機械載荷而不超過許可變形或不破壞的能力，這種能力就是材料的力學性能。一、強度

強度——金屬在靜載荷作用下抵抗塑性變形或斷裂的能力。其大小用應力表示。

抗拉強度——拉伸實驗測定抗壓強度抗剪強度抗扭強度抗彎強度

§1－2金屬的力學性能1．拉伸試樣

d——試樣直徑

Lo——標距長度拉伸試驗拉伸（壓縮）試驗機壓縮試驗自動繪圖裝置負荷指示器拉伸夾頭2．力－伸長曲線

oe彈性變形階段

es微量塑性變形階段

ssˊ屈服階段

sˊb強化階段

bz縮頸階段3．強度指標

（1）屈服強度——當金屬材料出現屈服現象時，在實驗期間發生塑性變形而力不增加的應力點。屈服強度分為上屈服強度ReH和下屈服強度ReL。ReL——試樣的下屈服強度，N/mm2；FeL——試樣屈服時的最小載荷，N；So——試樣原始橫截面面積，mm2。

規定產生0.2殘余伸長時的應力為條件屈服強度Rp0.2，替代ReL，稱為條件（名義）屈服強度。(2)抗拉強度Rm

抗拉強度——材料在斷裂前所能承受的最大的應力。

Rm——抗拉強度，MPa；

Fm——試樣在屈服階段后所能抵抗的最大力（無明顯屈服的材料，為試驗期間的最大力），N；So——試樣原始橫截面面積，mm2。二、塑性塑性——材料受力后在斷裂前產生塑性變形的能力。1．斷后伸長率A

試樣拉斷后，標距的伸長量與原始標距之比的百分率。2．斷面收縮率Z試樣拉斷后，縮頸處面積變化量與原始橫截面面積比值的百分率。三、硬度

硬度——材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力。硬度是通過在專用的硬度試驗機上實驗測得的。1．布氏硬度布氏硬度試驗機表示方法：

布氏硬度用硬度值、硬度符號、壓頭直徑、實驗力及實驗力保持時間表示。當保持時間為10～15s時可不標。例：170HBW10/1000/30：直徑10mm的壓頭，在9807N（1000kg）的試驗力作用下，保持30s時測得的布氏硬度值為170。應用范圍：

主要用于測定鑄鐵、有色金屬及退火、正火、調質處理后的各種軟鋼等硬度較低的材料。2．洛氏硬度

洛氏硬度計表盤洛氏硬度試驗機表示方法：

符號HR前面的數字表示硬度值。HR后面的字母表示不同的洛氏硬度標尺，最常用有A、C、B三種標尺。

例：45HRC表示用C標尺測定的洛氏硬度值為45。

常用的三種洛氏硬度標尺的試驗條件和適用范圍硬度標尺壓頭類型總測試力(N)硬度值有效范圍應用舉例HRC120°金剛石圓錐體1471.020～67HRC一般淬火鋼HRBφ1.5875mm硬質合金球980.725～100HRB軟鋼、退火鋼、銅合金等HRA120°金剛石圓錐體588.460～85HRA硬質合金、表面淬火鋼等維氏硬度試驗機表示方法

維氏硬度以HV表示。

適用范圍

常用于金屬鍍層、薄片金屬及化學熱處理后金屬材料的表面硬度測試。理解：對測量薄型或滲層件優先選用維氏。3．維氏硬度

四、沖擊韌性

沖擊韌性——金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。材料的沖擊韌性用夏比擺錘沖擊彎曲試驗來測定。沖擊試樣一次擺錘沖擊試驗機*五、疲勞強度

由于所承受的載荷為交變載荷，零件承受的應力雖低于材料的屈服強度，但經過長時間的工作后，仍會產生裂紋或突然發生斷裂。金屬這樣的斷裂現象稱為疲勞斷裂。金屬材料抵抗交變載荷作用而不產生破壞的能力稱為疲勞強度。疲勞極限用符號R－1表示。

§1－3金屬的工藝性能金屬材料的一般加工過程

金屬材料的工藝性能——金屬材料對不同加工工藝方法的適應能力。它包括鑄造性能、鍛造性能、切削加工性能和焊接性能、熱處理性能等。冶煉→鑄造鑄件鑄錠熱鍛熱軋→焊接機加工冷軋、冷拔、冷沖板料、棒材、型材、管材機加工機加工零件一、鑄造性能二、鍛壓性能三、焊接性能四、切削加工性能五、熱處理性能一、鑄造性能

鑄造成形過程中獲得外形準確、內部健全鑄件的能力，主要取決于金屬的流動性、收縮性和偏析傾向等。

二、鍛壓性能

用鍛壓成形方法得優良鍛件的難易程度。常用塑性和變形抗力兩個指標來綜合衡量。

三、焊接性能

金屬材料對焊接加工的適應性，也就是在一定焊接工藝條件下，獲得優質焊接接頭的難易程度。對碳鋼和低合金鋼而言，焊接性能主要與其化學成分有關（其中碳的影響最大）。

四、切削加工性能

切削加工性能——切削金屬材料的難易程度。一般用工件切削時的切削速度、切削抗力的大小、斷屑能力、刀具的