1材料的性能解析
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• 58HRC 符号HR前面的数字为硬度值， 后面为使用的标尺。
洛氏硬度的优点：操作简便，压痕小，适用范围
广，可用于成品件的检验。
缺点：测量结果分散度大，重复性差
3、维氏硬度
将两相对面夹角136o的正四棱锥体的金刚石压 头，用选定的试验力压入试样表面，保持规定时间 后，卸除试验力，测量压痕对角线平均长度d。试 验力除以压痕表面积所得商即为维氏硬度。
E愈大，使其产生弹性变形的应力亦愈 大，变形愈困难。 零件的刚度可以通过增加横截面积或改变 截面形状来提高。
二、强度与塑性
• 1、强度:材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。
• BC阶段，塑性变形发生而力不增加，这种现象称 为屈服。
屈服强度Re：金属材料呈屈服现象时，在试验期间 发生塑性变形而力不增加时的应力。
计算洛氏硬度值=N- h S 实际测量硬度直接从硬度计表盘上读得。
洛氏硬度计的使用
洛氏硬度用符号HR表示，根据压头和主试验力不 同分为11个标尺，最常用的标尺是A、B、C。 HRA用于测量高硬度材料, 如硬质合金、表淬层和 渗碳层。
HRB用于测量低硬度材料, 如有色金属和退火、正 火钢等。 HRC用于测量中等硬度材料，如调质钢、淬火钢等。
• 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。 • 适于测量退火、正火、调质钢,铸铁及有色 金属的硬度。
2、洛氏硬度
采用金刚石压头(或硬质合金球)， 加预载荷F0 ，压入深度h0 。 再加主载荷F1 。卸去主载荷F1， 测量其残余压入深度h,
低碳钢的应力-应变曲线
弹性极限：
在应力-应变曲线中，OA段为弹性变形阶段，此 时卸掉载荷，试样可恢复到原来尺寸。A点所对应 的应力为材料在应力完全释放时能够保持没有永 久应变的最大应力，称为弹性极限。 比例极限： OA′为一斜直线，应力与应变成比例关系， A′点对应的应力为为此材料能够承受的没有偏离 应力—应变比例特性的最大应力，称为比例极限。
标准夏比缺口试样
摆锤式冲击试验机示意图
冲击吸收能量表示材料在冲击载荷作用下抵抗 变形和断裂的能力。 冲击吸收能量即为冲击韧性的度量。 K值的大小，表示材料的韧性好坏。一般把K 值低的材料称为脆性材料，K值高的材料称为 韧性材料。 冲击韧性对材料的一些缺陷很敏感，实际中常 用来检验： 材料的组织均匀性、白点、裂纹等； 材料的热处理质量如回火脆性、晶粒大小等。
韧脆转变温度 • 材料的冲击韧性随温度 下降而下降。 • 在某一温度范围内冲击 韧性值急剧下降的现象 称韧脆转变。
发生韧脆转变的温度范围称韧脆转变温度。 材料的使用温度应
? 韧脆转变温度。 高于
建造中的Titanic 号
维氏硬度试验原理
维氏硬度压痕
维氏硬度计
• 维氏硬度用符号HV表示，符号前的数字为硬度值，
后面的数字按顺序分别表示载荷值及载荷保持时
间。
• 640HV30/20——表示在294.2N试验力下保持20S
测定的维氏硬度值为640
• 根据载荷范围不同，规定了三种测定方法—维氏
硬度试验 、小负荷维氏硬度试验、显微维氏硬度 试验。
• 材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称
为变形。 • 外力去除后能够恢复的变形称为弹性变形。 • 外力去除后不能恢复的变形称为塑性变形。
一、材料的应力-应变曲线
一、材料的应力-应变曲线
F
L0
S0
F
拉伸前
ຫໍສະໝຸດ Baidu
Su
Lu
拉伸后 圆形标准拉伸试样
应力R = F/S0 应变e = (Lu-L0)/L0
一、材料的应力-应变曲线
上屈服强度ReH：试样发生屈服而力首次下降前的 最大应力； 下屈服强度ReL：在屈服期间不计初始瞬时效应时 的最小应力。
反映材料抵抗永久变形的能力，是最重要的零件 设计指标之一。
条件屈服强度Rp0.2： 塑性延伸率为0.2% 时的应力。
规定塑性延伸强度的确定
抗拉强度Rm ：
D点的应力与材料断裂前所承受的最大力Fm 相对应，称为抗拉强度。
• 材料抵抗表面局部塑性变形的能力。
• 1、布氏硬度
• 一定直径的硬质合金球在一定载荷作用下压 入试样表面。测量压痕直径, 试验力除以压痕表 面积所得商即为布氏硬度值。
布 氏 硬 度 计
布氏硬度计的使用
布氏硬度
用HBW表示
例： 600HBW1/30/20
表示直径为 1mm 的硬质合金球球在 30kgf （ 294.2N ） 载荷作用下保持20s测得的布氏硬度值为600。
第一章 材料的性能
• 使用性能： 材料在使用过程中所表现 的性能。 包括力学性能、物理性能和 化学性能。 • 工艺性能： 材料在加工过程中所表现 的性能。 包括铸造、锻压、焊接、热 处理和切削性能等。
神 舟 一 号 飞 船
§1-1 材料的力学性能
• 材料在受外力作用时表现出来的性能称为力学性 能（机械性能）。
反映材料抵抗断裂破坏的能力，是零件设计 和材料评价的重要指标。
2、塑性： 材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。 指标为： 断后伸长率： 断面收缩率：
Lu L0 A 100% L0 S 0 Su Z 100% S0
A与Z值越大，材料塑性越好
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
三、硬度
弹性模量E： 低于比例极限的应力与相应应变的比值称为 弹性模量。 注：
R E tg （MPa） e
弹性模量E的大小主要取决于材料的本性，
基本不受热处理、合金化、冷热加工方式等影响。
随温度升高而逐渐降低。
刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能力。
指标为弹性模量E。（即衡量材料产生 变形难易程度的指标。）。
•维氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的优点。测 量范围宽，特别适宜测定工件表面硬化层、金属镀 层及薄片金属硬度。 •操作复杂，在显微镜下测量压痕尺寸，不宜用于 成批生产件的常规检验。 小
显微维氏硬度计 负 荷 维 氏 硬 度 计
四、冲击韧性
• 是指材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。 用摆锤冲击弯曲试验来 测定材料抵抗冲击载荷 的能力，即测定冲击载 荷试样被折断而消耗的 冲击吸收能量，用K表示。
洛氏硬度的优点：操作简便，压痕小，适用范围
广，可用于成品件的检验。
缺点：测量结果分散度大，重复性差
3、维氏硬度
将两相对面夹角136o的正四棱锥体的金刚石压 头，用选定的试验力压入试样表面，保持规定时间 后，卸除试验力，测量压痕对角线平均长度d。试 验力除以压痕表面积所得商即为维氏硬度。
E愈大，使其产生弹性变形的应力亦愈 大，变形愈困难。 零件的刚度可以通过增加横截面积或改变 截面形状来提高。
二、强度与塑性
• 1、强度:材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。
• BC阶段，塑性变形发生而力不增加，这种现象称 为屈服。
屈服强度Re：金属材料呈屈服现象时，在试验期间 发生塑性变形而力不增加时的应力。
计算洛氏硬度值=N- h S 实际测量硬度直接从硬度计表盘上读得。
洛氏硬度计的使用
洛氏硬度用符号HR表示，根据压头和主试验力不 同分为11个标尺，最常用的标尺是A、B、C。 HRA用于测量高硬度材料, 如硬质合金、表淬层和 渗碳层。
HRB用于测量低硬度材料, 如有色金属和退火、正 火钢等。 HRC用于测量中等硬度材料，如调质钢、淬火钢等。
• 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。 • 适于测量退火、正火、调质钢,铸铁及有色 金属的硬度。
2、洛氏硬度
采用金刚石压头(或硬质合金球)， 加预载荷F0 ，压入深度h0 。 再加主载荷F1 。卸去主载荷F1， 测量其残余压入深度h,
低碳钢的应力-应变曲线
弹性极限：
在应力-应变曲线中，OA段为弹性变形阶段，此 时卸掉载荷，试样可恢复到原来尺寸。A点所对应 的应力为材料在应力完全释放时能够保持没有永 久应变的最大应力，称为弹性极限。 比例极限： OA′为一斜直线，应力与应变成比例关系， A′点对应的应力为为此材料能够承受的没有偏离 应力—应变比例特性的最大应力，称为比例极限。
标准夏比缺口试样
摆锤式冲击试验机示意图
冲击吸收能量表示材料在冲击载荷作用下抵抗 变形和断裂的能力。 冲击吸收能量即为冲击韧性的度量。 K值的大小，表示材料的韧性好坏。一般把K 值低的材料称为脆性材料，K值高的材料称为 韧性材料。 冲击韧性对材料的一些缺陷很敏感，实际中常 用来检验： 材料的组织均匀性、白点、裂纹等； 材料的热处理质量如回火脆性、晶粒大小等。
韧脆转变温度 • 材料的冲击韧性随温度 下降而下降。 • 在某一温度范围内冲击 韧性值急剧下降的现象 称韧脆转变。
发生韧脆转变的温度范围称韧脆转变温度。 材料的使用温度应
? 韧脆转变温度。 高于
建造中的Titanic 号
维氏硬度试验原理
维氏硬度压痕
维氏硬度计
• 维氏硬度用符号HV表示，符号前的数字为硬度值，
后面的数字按顺序分别表示载荷值及载荷保持时
间。
• 640HV30/20——表示在294.2N试验力下保持20S
测定的维氏硬度值为640
• 根据载荷范围不同，规定了三种测定方法—维氏
硬度试验 、小负荷维氏硬度试验、显微维氏硬度 试验。
• 材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称
为变形。 • 外力去除后能够恢复的变形称为弹性变形。 • 外力去除后不能恢复的变形称为塑性变形。
一、材料的应力-应变曲线
一、材料的应力-应变曲线
F
L0
S0
F
拉伸前
ຫໍສະໝຸດ Baidu
Su
Lu
拉伸后 圆形标准拉伸试样
应力R = F/S0 应变e = (Lu-L0)/L0
一、材料的应力-应变曲线
上屈服强度ReH：试样发生屈服而力首次下降前的 最大应力； 下屈服强度ReL：在屈服期间不计初始瞬时效应时 的最小应力。
反映材料抵抗永久变形的能力，是最重要的零件 设计指标之一。
条件屈服强度Rp0.2： 塑性延伸率为0.2% 时的应力。
规定塑性延伸强度的确定
抗拉强度Rm ：
D点的应力与材料断裂前所承受的最大力Fm 相对应，称为抗拉强度。
• 材料抵抗表面局部塑性变形的能力。
• 1、布氏硬度
• 一定直径的硬质合金球在一定载荷作用下压 入试样表面。测量压痕直径, 试验力除以压痕表 面积所得商即为布氏硬度值。
布 氏 硬 度 计
布氏硬度计的使用
布氏硬度
用HBW表示
例： 600HBW1/30/20
表示直径为 1mm 的硬质合金球球在 30kgf （ 294.2N ） 载荷作用下保持20s测得的布氏硬度值为600。
第一章 材料的性能
• 使用性能： 材料在使用过程中所表现 的性能。 包括力学性能、物理性能和 化学性能。 • 工艺性能： 材料在加工过程中所表现 的性能。 包括铸造、锻压、焊接、热 处理和切削性能等。
神 舟 一 号 飞 船
§1-1 材料的力学性能
• 材料在受外力作用时表现出来的性能称为力学性 能（机械性能）。
反映材料抵抗断裂破坏的能力，是零件设计 和材料评价的重要指标。
2、塑性： 材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。 指标为： 断后伸长率： 断面收缩率：
Lu L0 A 100% L0 S 0 Su Z 100% S0
A与Z值越大，材料塑性越好
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
三、硬度
弹性模量E： 低于比例极限的应力与相应应变的比值称为 弹性模量。 注：
R E tg （MPa） e
弹性模量E的大小主要取决于材料的本性，
基本不受热处理、合金化、冷热加工方式等影响。
随温度升高而逐渐降低。
刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能力。
指标为弹性模量E。（即衡量材料产生 变形难易程度的指标。）。
•维氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的优点。测 量范围宽，特别适宜测定工件表面硬化层、金属镀 层及薄片金属硬度。 •操作复杂，在显微镜下测量压痕尺寸，不宜用于 成批生产件的常规检验。 小
显微维氏硬度计 负 荷 维 氏 硬 度 计
四、冲击韧性
• 是指材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。 用摆锤冲击弯曲试验来 测定材料抵抗冲击载荷 的能力，即测定冲击载 荷试样被折断而消耗的 冲击吸收能量，用K表示。