常用材料和热处理办法知识
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常用材料和热处理办法知识
试样
常用材料和热处理办法知识
常用材料和热处理办法知识
材料性能及基本特性——抗拉强度
抗拉强度
常用材料和热处理办法知识
低碳钢的拉伸曲线
F
颈缩
Fs Fe
•当外力小于Fe时，试样 产生的变形属于弹性变 形，即外力去除后材料 将恢复到初始状态。
•当外力大于Pe后，试样 除产生弹性变形外，还 产生部分塑性变形。
三种硬度之间可通过查表进行换算。
硬度和强度之间存在有一定的关系，通常 材料的强度愈高，其硬度也愈高
常用材料和热处理办法知识
维氏硬度
表示方法
64HV30
适用范围
可测极软到极硬的各种金属材料，还可以测 渗碳、渗氮层的硬度。
常用材料和热处理办法知识
4 冲击韧性
金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的 能力。
120°
h
洛氏硬度HRC
标度 HRA HRB HRC
测量范围 压头类型
60~85 25~100 20~67
120O的金刚石 圆锥体
直径1.588mm 的淬火钢球
1wenku.baidu.com0O的金刚石 圆锥体
常用材料和热处理办法知识
洛氏硬度
常用材料和热处理办法知识
洛氏硬度
标注
52HRC 70HRA
HR=k – e
常用材料和热处理办法知识
三、工艺性能
是指金属材料对不同加工工艺方法的适 应能力。
包括：
铸造性 锻造性 焊接性 切削加工性
常用材料和热处理办法知识
第二节 钢铁材料
钢铁材料
钢 含碳量小于2.11% 碳素钢 合金钢
铸铁 含碳量大于2.11%
常用材料和热处理办法知识
一、 碳素钢
简称碳钢,Wc<1.5 ％ , 并含有少量Si, Mn, S, P等杂质元素 的铁碳合金.
第三章 常用材料与热处理知识
1 金属的性能 2 钢铁材料 3 钢铁材料的热处理 4 有色金属及非金属材料简介
常用材料和热处理办法知识
第一节 金属的性能
力学性能
强度 塑性 硬度
物理、化学性能 工艺性能
常用材料和热处理办法知识
1 强度
金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。
F
S
单位Pa
e=h/0.002 k=130
锥顶角为120°的
P
金刚石作压头，
P＝1500N
120°
h
洛氏硬度HRC
常用材料和热处理办法知识
维氏硬度
维氏硬度硬度计 136度的正四棱锥体的金刚石压头 优点：实验时所加载荷小，适合于测试零
件表面淬硬层及化学表面层；同时HV是一 个连续一致的标尺，载荷可以任意选择， 而不影响其硬度值的大小，因此可测量极 软到极硬的各种材料的硬度值。
常用材料和热处理办法知识
5 疲劳强度
金属材料在多次交变应力的作用下，不 发生破坏的最大应力称为疲劳强度。
1
Mpa
常用材料和热处理办法知识
二、物理、化学性能
1 化学性能 成分、显微组织、结晶结构、抗腐
蚀性。耐酸性、耐碱性、抗氧化性。 2 物理性能
材料本质不发生变化所表现的性能。 颜色、密度、熔点、折射率、导热 率、热膨胀率、热变形温度、吸水率、绝 缘强度、电阻率、比热等
0
ΔL
低碳钢的拉伸曲线
屈服点 FS
S
常用材料和热处理办法知识
低碳钢的拉伸曲线
P
颈缩
Ps Pe
0
ΔL
低碳钢的拉伸曲线
材料产生屈服现象时 的应力，称为屈服点，可 按下式计算：
σs = Fs／S0
屈服强度，可按下式计算： σs = F0。2／S0
F0.2是残余伸长率为0.2% 时的载荷。
常用材料和热处理办法知识
常用材料和热处理办法知识
布氏硬度
原理
标准硬度和一定 直径的淬火钢球 或硬质合金球
P D
d
压力/压痕面积
布氏硬度
常用材料和热处理办法知识
布氏硬度
•采用直径为D的淬火 压 适 的头用材钢在作样为于料球相用表淬布或应下面火氏硬的垂，钢硬质试直保球度合验的持时值金力压规用在P球入定的H4，试的5B0S以，下 压头时为间硬后质卸合载金。球时用HBW， 适 的用材•面以于料积试布的验氏比力硬值P度与作值压为在痕布6表5氏0以下 适用硬于度调。质钢、正火钢、退火钢、铸铁、有色金 属毛坯或半成品等硬度较低的材料，HBS（HBW） 值越大，则材料的硬度越大
低碳钢的拉伸曲线
P
颈缩
Ps
Fb
Pe
•试样在拉断前所能承 受的最大应力称拉应力， 称为抗拉强度，可通过 下式计算：
σb = Fb/S0
0
ΔL
低碳钢的拉伸曲线
常用材料和热处理办法知识
2. 塑性
材料在外力作用下产生永久变形而不 破坏的性能，称为塑性。
断后伸长率 断面收缩率
l l0 100%
l0 S0 S10% 0
碳含量对碳钢的力 学性能影响最大, 以 0.09 ％为界.
Si,Mn 使钢强化. S使钢热脆, P导致
S0
常用材料和热处理办法知识
塑性
P
颈缩
Fs Fe
0
ΔL
低碳钢的拉伸曲线
常用材料和热处理办法知识
δ或φ愈大， 则材料的塑 性愈好。良 好的塑性是 金属材料进 行塑性加工 的必要条件
3. 硬度
材料抵抗比其本身更硬的物体压入其内部的性能，称 为硬度。
抵抗塑性变形、压痕或滑痕的能力。
硬度
测量方法
(1)布氏硬度HBS，HBW。 (2)洛氏硬度HRA~HRK (3)维氏硬度HV。 (4)肖氏硬度HS
1Pa＝1N/m2
常用材料和热处理办法知识
抗拉强度
• 先将被测金属材料制成标准试样。
• 测试时，将标准试样装夹在拉什试验机 的两个夹头上，在试样两端缓慢施加拉 力。随着拉力的增大，试样逐渐发生变 形，直至被拉断为止。
• 拉伸试验机自动的将每一瞬间试样所受 拉力P及相应的伸长量ΔL记录下来，绘 制成拉伸曲线
常用材料和热处理办法知识
举例
120HBS10/1000/30
载荷保持时间30s 9807N试验载荷 直径为10mm的钢球 硬度为120
常用材料和热处理办法知识
洛氏硬度
洛氏硬度计
采用不同的压头和载荷相配合，洛氏硬度有HRA、HRB、HRC等 几种不同的标度
锥顶角为120°的
P
金刚石作压头，
P＝1500N
常用材料和热处理办法知识
材料性能及基本特性——冲击实验
冲击韧度
常用材料和热处理办法知识
4 冲击韧性
冲击功： AK＝G(H1-H2)
G—摆锤重力； H1—初始高度； H2—摆锤回升高度；
常用材料和热处理办法知识
冲击韧度
K
AK S0
K ——冲击韧度，J/cm2。
AK ——冲击功，J
S 0 ——试样缺口处横截面积。
试样
常用材料和热处理办法知识
常用材料和热处理办法知识
材料性能及基本特性——抗拉强度
抗拉强度
常用材料和热处理办法知识
低碳钢的拉伸曲线
F
颈缩
Fs Fe
•当外力小于Fe时，试样 产生的变形属于弹性变 形，即外力去除后材料 将恢复到初始状态。
•当外力大于Pe后，试样 除产生弹性变形外，还 产生部分塑性变形。
三种硬度之间可通过查表进行换算。
硬度和强度之间存在有一定的关系，通常 材料的强度愈高，其硬度也愈高
常用材料和热处理办法知识
维氏硬度
表示方法
64HV30
适用范围
可测极软到极硬的各种金属材料，还可以测 渗碳、渗氮层的硬度。
常用材料和热处理办法知识
4 冲击韧性
金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的 能力。
120°
h
洛氏硬度HRC
标度 HRA HRB HRC
测量范围 压头类型
60~85 25~100 20~67
120O的金刚石 圆锥体
直径1.588mm 的淬火钢球
1wenku.baidu.com0O的金刚石 圆锥体
常用材料和热处理办法知识
洛氏硬度
常用材料和热处理办法知识
洛氏硬度
标注
52HRC 70HRA
HR=k – e
常用材料和热处理办法知识
三、工艺性能
是指金属材料对不同加工工艺方法的适 应能力。
包括：
铸造性 锻造性 焊接性 切削加工性
常用材料和热处理办法知识
第二节 钢铁材料
钢铁材料
钢 含碳量小于2.11% 碳素钢 合金钢
铸铁 含碳量大于2.11%
常用材料和热处理办法知识
一、 碳素钢
简称碳钢,Wc<1.5 ％ , 并含有少量Si, Mn, S, P等杂质元素 的铁碳合金.
第三章 常用材料与热处理知识
1 金属的性能 2 钢铁材料 3 钢铁材料的热处理 4 有色金属及非金属材料简介
常用材料和热处理办法知识
第一节 金属的性能
力学性能
强度 塑性 硬度
物理、化学性能 工艺性能
常用材料和热处理办法知识
1 强度
金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。
F
S
单位Pa
e=h/0.002 k=130
锥顶角为120°的
P
金刚石作压头，
P＝1500N
120°
h
洛氏硬度HRC
常用材料和热处理办法知识
维氏硬度
维氏硬度硬度计 136度的正四棱锥体的金刚石压头 优点：实验时所加载荷小，适合于测试零
件表面淬硬层及化学表面层；同时HV是一 个连续一致的标尺，载荷可以任意选择， 而不影响其硬度值的大小，因此可测量极 软到极硬的各种材料的硬度值。
常用材料和热处理办法知识
5 疲劳强度
金属材料在多次交变应力的作用下，不 发生破坏的最大应力称为疲劳强度。
1
Mpa
常用材料和热处理办法知识
二、物理、化学性能
1 化学性能 成分、显微组织、结晶结构、抗腐
蚀性。耐酸性、耐碱性、抗氧化性。 2 物理性能
材料本质不发生变化所表现的性能。 颜色、密度、熔点、折射率、导热 率、热膨胀率、热变形温度、吸水率、绝 缘强度、电阻率、比热等
0
ΔL
低碳钢的拉伸曲线
屈服点 FS
S
常用材料和热处理办法知识
低碳钢的拉伸曲线
P
颈缩
Ps Pe
0
ΔL
低碳钢的拉伸曲线
材料产生屈服现象时 的应力，称为屈服点，可 按下式计算：
σs = Fs／S0
屈服强度，可按下式计算： σs = F0。2／S0
F0.2是残余伸长率为0.2% 时的载荷。
常用材料和热处理办法知识
常用材料和热处理办法知识
布氏硬度
原理
标准硬度和一定 直径的淬火钢球 或硬质合金球
P D
d
压力/压痕面积
布氏硬度
常用材料和热处理办法知识
布氏硬度
•采用直径为D的淬火 压 适 的头用材钢在作样为于料球相用表淬布或应下面火氏硬的垂，钢硬质试直保球度合验的持时值金力压规用在P球入定的H4，试的5B0S以，下 压头时为间硬后质卸合载金。球时用HBW， 适 的用材•面以于料积试布的验氏比力硬值P度与作值压为在痕布6表5氏0以下 适用硬于度调。质钢、正火钢、退火钢、铸铁、有色金 属毛坯或半成品等硬度较低的材料，HBS（HBW） 值越大，则材料的硬度越大
低碳钢的拉伸曲线
P
颈缩
Ps
Fb
Pe
•试样在拉断前所能承 受的最大应力称拉应力， 称为抗拉强度，可通过 下式计算：
σb = Fb/S0
0
ΔL
低碳钢的拉伸曲线
常用材料和热处理办法知识
2. 塑性
材料在外力作用下产生永久变形而不 破坏的性能，称为塑性。
断后伸长率 断面收缩率
l l0 100%
l0 S0 S10% 0
碳含量对碳钢的力 学性能影响最大, 以 0.09 ％为界.
Si,Mn 使钢强化. S使钢热脆, P导致
S0
常用材料和热处理办法知识
塑性
P
颈缩
Fs Fe
0
ΔL
低碳钢的拉伸曲线
常用材料和热处理办法知识
δ或φ愈大， 则材料的塑 性愈好。良 好的塑性是 金属材料进 行塑性加工 的必要条件
3. 硬度
材料抵抗比其本身更硬的物体压入其内部的性能，称 为硬度。
抵抗塑性变形、压痕或滑痕的能力。
硬度
测量方法
(1)布氏硬度HBS，HBW。 (2)洛氏硬度HRA~HRK (3)维氏硬度HV。 (4)肖氏硬度HS
1Pa＝1N/m2
常用材料和热处理办法知识
抗拉强度
• 先将被测金属材料制成标准试样。
• 测试时，将标准试样装夹在拉什试验机 的两个夹头上，在试样两端缓慢施加拉 力。随着拉力的增大，试样逐渐发生变 形，直至被拉断为止。
• 拉伸试验机自动的将每一瞬间试样所受 拉力P及相应的伸长量ΔL记录下来，绘 制成拉伸曲线
常用材料和热处理办法知识
举例
120HBS10/1000/30
载荷保持时间30s 9807N试验载荷 直径为10mm的钢球 硬度为120
常用材料和热处理办法知识
洛氏硬度
洛氏硬度计
采用不同的压头和载荷相配合，洛氏硬度有HRA、HRB、HRC等 几种不同的标度
锥顶角为120°的
P
金刚石作压头，
P＝1500N
常用材料和热处理办法知识
材料性能及基本特性——冲击实验
冲击韧度
常用材料和热处理办法知识
4 冲击韧性
冲击功： AK＝G(H1-H2)
G—摆锤重力； H1—初始高度； H2—摆锤回升高度；
常用材料和热处理办法知识
冲击韧度
K
AK S0
K ——冲击韧度，J/cm2。
AK ——冲击功，J
S 0 ——试样缺口处横截面积。