第四章--金属材料的性能.

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燃煤发电厂金属材料介绍3-金属材料力学性能

第四章.金属材料力学性能
塑性
❖ 即断裂前材料发生不可逆永久变形的能力'。 ❖ 常用的塑性判据是伸长率和断面收缩率'。
伸长率
压缩率塑性
断面收缩率
第四章.金属材料力学性能
塑性
材料在外力作用下，产生永久变形而不引起破坏的能力'。
常用 δ 和 ψ 作为衡量塑性的指标'。
伸长率： lk l0 100% F
第四章.金属材料力学性能
金属的使用性能
机械性能（力学性能）物理性能化学性能高温性能
第四章.金属材料力学性能
金属的机械性能（力学性能）指标
❖ 1.强度： Rm、 Rel ❖ 2.塑性： A、Z ❖ 3.韧性： KU2、KV2、K1c、δc、FATT ❖ 4.硬度： HB、HR(HRA、HRB、HRC)、HV、HL ❖ 5.疲劳：б-1 ❖ 6.高温性能：蠕变极限、持久强度
第四章.金属材料力学性能
定义和判据
金属的力学性能：材料在外力作用下表现出来的特性'。表征和判定金属力学性能所的判据：弹性、塑性、强度、硬度和韧性等'。
弹性强度
塑性
金属力学性能
韧性
刚度硬度
第四章.金属材料力学性能
强度与塑性
1.应力与应变作用在机件上的外力——载荷
静载荷动载荷
F
E — 材料抵抗弹性变形的能力越大'。
弹性模量的大小主要取决于材料的本性，随温度升高而逐渐降低'。
第四章.金属材料力学性能
硬度
即材料抵抗局部变形的能
力'。
硬度是材料抵抗塑性变形
洛氏硬度
、压痕的能力，是衡量金属软硬的判据，也是表征力学性能的一项综合指标

金属材料微观结构及其力学性能分析

金属材料微观结构及其力学性能分析第一章介绍金属材料是工业生产中应用最广泛的材料之一。

金属材料的性能取决于其微观结构。

了解金属材料的微观结构对于优化其力学性能具有重要的意义。

本文将对金属材料的微观结构及其力学性能进行分析。

第二章金属材料的微观结构2.1 金属晶体结构金属材料的微观结构是由晶体结构组成的。

金属晶体结构分为三类：立方晶系、六方晶系和正交晶系。

立方晶系又分为面心立方和体心立方两种，六方晶系和正交晶系则分别只有一种。

2.2 晶体缺陷金属材料的晶体中经常存在一些缺陷，如点缺陷、线缺陷和面缺陷。

点缺陷包括空位、间隙原子和杂质原子。

线缺陷包括位错和螺旋位错。

面缺陷包括晶界、孪晶和堆垛层错。

2.3 热处理对微观结构的影响热处理可以改变金属材料的微观结构，从而改变其力学性能。

常见的热处理方式包括退火、淬火、正火和强化退火等。

其中，在退火和淬火过程中，晶体内部的点缺陷和线缺陷会发生移动和重新排列，从而形成新的晶界和位错，改变晶粒的大小和形状。

在正火和强化退火过程中，则会使晶粒的尺寸和形状发生变化。

第三章金属材料的力学性能3.1 强度金属材料的强度是指材料在受到外力作用时能够承受的最大应力。

强度取决于晶体的结构和缺陷，晶粒的尺寸和形状，以及金属材料的化学成分和加工工艺。

3.2 塑性塑性是指材料在受到外力作用时能够发生塑性变形的能力。

塑性也是晶体的结构和缺陷、晶粒尺寸和化学成分、加工工艺等因素综合作用的结果。

3.3 韧性韧性是指材料在受到外力作用时能够发生韧性断裂前的能量吸收能力。

韧性既受材料的强度和塑性限制，也受材料的微观结构和缺陷限制。

3.4 硬度硬度是指材料对于压入针或滚动球的抵抗能力。

硬度取决于晶体的结构和缺陷，晶粒尺寸和化学成分等因素的综合作用。

第四章金属材料的力学性能分析方法4.1 确定力学性能的试验方法金属材料的强度、塑性、韧性、硬度等性能可以通过试验来测定。

常见的试验方法包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、冲击试验和硬度试验等。

金属材料学第四、五章合金元素对工艺性能的影响

§4.1 钢的强化机理与韧化途径
第四章合金元素对钢强韧性和工材艺性料能学的—影西响安理工大学材料学院
一、钢的强化机制
➢ 屈服强度是金属材料的重要性能指标，钢的强化机制就是提高其屈服强度。
➢ 屈服强度就是使塑性变形开始时，滑移系上的临界切应力，也就是使位错开动，增殖并在金属中传播所需要的应力。
第四章合金元素对钢强韧性和工材艺性料能学的—影西响安理工大学材料学院
二、低碳马氏体具有较高韧性的原因（与中碳马氏体相比）
• ①、板条马氏体的亚结构为位错，且分布均匀，不含或少含孪晶亚结构，而中碳马氏体的亚结构为孪晶，其可用的形变系统少；
• ②、板条马氏体是平行生长的，造成显微裂纹的机会少，孪晶马氏体为非平行生长而相互冲突，易造成显微裂纹；
Ci－－第i种固溶原子的固溶量（不是钢中的含量）（重量百分浓度）；
第四章合金元素对钢强韧性和工材艺性料能学的—影西响安理工大学材料学院
2、固溶强化的韧化效果
• 固溶强化对塑性、韧性的影响较大。
• 一般而言：合金元素含量越多，强化效果越大，其损害韧性亦越严重。
• 但是唯一例外的元素是Ni：在所有浓度的情况下，均增加钢的韧性。
注意：细晶强化是利用材料晶界强度高于晶内强度的原理来实现材料的强化。一旦材料的晶界强度低于晶内强化，细晶将不是强化材料的方法，反而是弱化材料的途径。
第四章合金元素对钢强韧性和工材艺性料能学的—影西响安理工大学材料学院
细化晶粒对韧性的影响
细化晶粒同时也可增加钢的韧性
晶粒越细，造成裂纹所需的应力集中越难，裂纹扩展所消耗的能量越高，而且晶界越多，阻碍位错运动的作用越大，韧性越高。可用韧脆转化温度Tc衡量。 Tc越低，韧性越好。

机械工程常用材料及其工程性能概述

2）洛氏硬度
洛氏硬度的测定是在洛氏硬度试验机上进行的，是用一个顶角为120°的金刚石圆锥，或直径为1.5875mm的淬火钢球为压头，在一定载荷下压入被测金属材料表面，根据压痕深度来确定硬度值。压痕深度越小，硬度值越高，材料越硬。
2.5 疲劳强度
金属材料抵抗交变载荷作用而不产生破坏的能力称为疲劳强度。疲劳极限用符号σ-1表示。
5）碳素工具钢以“T+材料所含碳的千分比” 进行命名，如T9表示碳的平均质量分数为0.90%的碳素工具钢。
2）球墨铸铁
铁液经球化处理和孕育处理，使石墨全部或大部分呈球状的铸铁称为球墨铸铁。
球墨铸铁常用于制造载荷较大且受磨损和冲击作用的重要零件，如汽车、拖拉机的曲轴，连杆和机床的蜗杆、蜗轮等。
球墨铸铁常用的热处理方式有退火、正火、调质及等温淬火。
以“QT+材料抗拉强度”表示牌号如QT400表示球墨铸铁，其最低抗拉强度为400MPa。
第四章机械工程常用材料及其工程性能
§4－1 概述 §4－2 金属材料的机械性能 §4－3 常用工程材料 §4－4 金属材料的热处理与表面精饰
材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。
机械工程材料是用于机械制造的材料，其主要包括金属材料和非金属材料两大类。
§4－2 金属材料的机械性能
b）按分类: 普通钢:ωS≤0.050%，ωP≤0.045%。优质钢:ωS≤0.035%，ωP≤0.035%。高级优质钢:ωS≤0.025%，ωP≤0.025%。
c）根据钢的用途分类: 碳素结构钢:其ωC<0.70% 碳素工具钢:其ωC≥0.70% 碳素铸钢:主要用于制作形状复杂、难以锻造成形的
3.1.2 碳素钢

金属包装材料

外观美观、有光泽；隔绝性、遮光性优良；加工成型性好；耐热性、导热性好；机械性能好。
作为阻隔层与纸、塑料等复合使用，广泛用于软包装。
5
第二节包装用金属材料
6
4.2.1低碳薄钢板
低碳钢：含碳量小于0.25%的铁碳合金。低碳薄钢板：低碳钢制作的薄钢板。一、低碳薄钢板的分类和规格按轧制方法：热轧低碳薄钢板、冷轧低碳薄钢板按钢材：普通碳素结构钢低碳薄钢板（A2、AY2、A3、AY3）、优质碳素结构钢低碳薄钢板（08、10）尺寸规格： GB11253-89 ，厚度不大于 4mm，宽度500~1500mm。
目前国内罐头内壁涂料主要有抗硫抗酸涂料、脱模涂料、耐深冲涂料、啤酒饮料专用涂料等。
罐外壁涂料，称为外印铁涂料，既可防锈、又能美化宣传商品。
常用的罐外彩印涂料有醇酸树脂涂料、丙烯酸树脂涂料、氨基树脂涂料、环氧树脂涂料等。
随着低镀锡板、无锡钢板的使用，钢板涂料用量不断增加。主要发展方向是水溶性涂料、涂料加热固化新方法。
11.2/5.6 g/m2。
3. 镀锡板的规格
常用 714510mm 和 827730mm ，厚度 0.2 、
0.23、0.25、0.28 mm。
11
二、镀锡板的结构镀锡板由钢基板、锡铁合金层、锡层、氧化
膜、油膜五层构成。
12
13
三、镀锡板的性能
1. 机械性能指钢基板的机械性能。由钢基板的化学成分、
要针对表面质量、机械性能、镀锌强度、钢板不平度等。
镀锌板的规格见行业标准YB181-65。表1010，表10-11，表10-12。
21
三、镀铝薄钢板镀铝薄钢板是作为马口铁的代用品而开发的

机械基础复习资料金属材料和热处理含习题答案

第二部分机械基础第四章金属材料和热处理本章重点1．掌握：强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度的含义。

2．了解：工艺性能的含义。

3．了解：热处理的概念及目的。

4．熟悉：退火、正火、淬火、回火，表面热处理的方法。

5．掌握：碳素钢的概念、分类、牌号的表示方法及性能。

6．掌握：合金钢的牌号及表示方法。

7．熟悉：铸铁分类牌号及用途。

本章内容提要一．金属材料的性能1．物理、化学性能物理性能是指金属材料的密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等具有物理特征的一些性能。

化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。

如：耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性。

2．金属材料的机械性能金属材料在外力作用下所表现出来的性能就是力学性能。

主要有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。

（1）强度强度是材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。

可分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度和抗扭强度。

常用的强度是抗拉强度。

工程上常用的强度指标是屈服点和抗拉强度。

（2）塑性塑性是金属材料在静载荷作用下产生永久变形的能力。

常用塑性指标是伸长率和断面收缩率。

伸长率：是指试样拉断后的伸长与原始标距的百分比。

式中，L 0表示试样原长度（mm ），L 1表示试样拉断时的长度（mm ）。

断面收缩率：是指试样拉断后，缩颈处横截面积（A 1）的最大缩减量与原始横截面积（A 0）的百分比。

（3）硬度硬度是金属材料表面抵抗比它更硬的物体压入时所引起的塑性变形能力；是金属表面局部体积内抵抗塑性变形和破裂的能力。

目前最常用的硬度是布氏硬度（HB ）、洛氏硬度（HRC 、HRB 、HRA ）和维氏硬度（HV ）。

（4）韧性1o o 100%L L L -=⨯δ010A A 100%A -=⨯ψ韧性是脆性的反意，指金属材料抵抗冲击载荷的能力。

工程技术上常用一次冲击弯曲试验来测定金属抵抗冲击载荷的能力。

（5）疲劳强度疲劳强度是指材料在无限多次交变载荷作用下不发生断裂的最大应力。

一般规定，钢铁材料的应力循环次数取108，有色金属取107。

金属的力学性能课件

公式：
Rm
Fm S0
MPa
式中： Fb— 指试样被拉断前所承受的最大外力，即拉伸曲线上b点所对应的外力（N）。
S0 — 试样原始横截面面积（mm2）
金属的力学性能
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二、塑性
定义：材料受力后在断裂之前产生塑性变形的能力。
(1)断后伸长率
公式：A = （Lu- L0）/L0 ×100% 式中： L0—试样原标距的长度（mm）
5
3.强度指标
（1）屈服强度
对于大多数没有明显的屈服现象的金属材料。定义：条件屈服强度：（ RP0.2 ）规定：产生0.2%残余伸长时的应力作为条件屈服强度。指出：
是工程技术中最重要的机械性能指标之一；是设计零件时作为选用金属材料的重要依据。
金属的力学性能
6
3）抗拉强度
定义：指在外力作用下由产生大量塑性变形到断裂前所承受的最大应力，故又称强度极限。
金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为冲击韧度。
冲击韧度的测定方法，如图所示。是将被测材料制成标准缺口试样，在冲击试验机上由置于一定高度的重锤自由落下而一次冲断。
冲断试样所消耗的能量称为冲击功，其数值为重锤冲断试样的势能差。冲击韧度值aKV就是试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击功，这个值越大，则韧性越好，受冲击时，越不容易断裂。
一般淬火钢
4）优、缺点
优点：操作简单、快速，可直接在表盘上读出硬度值，适宜测定成品及较薄零件及硬度高的材料；
缺点：但由于压痕较小，硬度代表性差些，如果材
料中有偏析或组织不均匀的情况，测得的硬度值重
复性较差，一般要求在不同部位测试多次，并取平
均值。
金属的力学性能
16

金属材料的性能测试与分析

金属材料的性能测试与分析第一章：引言金属材料在现代工业中占据着重要的地位，其应用领域包括航空、汽车、建筑、电子等诸多领域。

为了保证这些应用中的安全性和可靠性，需要对金属材料的性能进行测试和分析。

本文将从金属材料常见的性能指标入手，介绍金属材料的性能测试及分析方法。

第二章：金属材料的常见性能指标金属材料的性能包括力学性能、物理性能、化学性能等方面。

常见的力学性能指标包括拉伸强度、屈服强度、延伸率、弹性模量等。

物理性能指标包括密度、导热性、导电性等。

化学性能指标包括耐腐蚀性、燃烧性等。

第三章：金属材料的力学性能测试与分析力学性能是金属材料最基本的性能之一，也是应用最广泛的性能指标。

金属材料的力学性能测试包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、冲击试验等。

其中，拉伸试验是最常用的一种力学性能测试方法。

通过拉伸试验可以测量金属材料在一定的拉伸条件下的力学性能，如屈服强度、延伸率、断面收缩率等指标。

根据拉伸试验的数据，可以绘制应力-应变曲线和破断面积-应力曲线等图形，从而进一步分析金属材料的力学性能。

第四章：金属材料的物理性能测试与分析金属材料的物理性能测试主要包括密度、导热性、导电性等指标。

密度测试可以通过简单的称重、求体积等方法进行。

导热性测试主要包括热传导系数和导热性能。

常用的测试方法包括热板法、热流量计法等。

导电性测试主要通过电阻率进行。

在测试过程中，需要注意样品的制备和测试环境的控制，以确保测试结果的准确性。

第五章：金属材料的化学性能测试与分析金属材料的化学性能包括耐腐蚀性、燃烧性等指标。

耐腐蚀性测试可以通过浸泡试验、电化学测试等方法进行。

在测试过程中，需要选择适当的腐蚀介质和时间，以模拟实际应用环境。

燃烧性测试主要包括可燃性、自燃性、火焰传播速度等指标。

常用的测试方法包括氧指数法、垂直燃烧试验等。

第六章：结论金属材料的性能测试与分析是确保其应用安全性和可靠性的关键步骤。

本文介绍了金属材料常见的性能指标和测试方法，并从力学性能、物理性能和化学性能三个方面详细介绍了测试与分析方法。

材料力学性能-第四章-金属的断裂韧度(4)

公式进行判断：
ac
0.25
KIC
2
2021年10月21日星期四
第四章金属的断裂韧度
1、高强度钢的脆断倾向这类钢的强度很高，0.2≥1400MPa，主要用于航空航天，工作应力较大，但断裂韧度较低，如18Ni马氏体时效钢，0.2=1700MPa，KIC=78MPa·m1/2，若工作应力=1250MPa时，利用上述公式可得ac=1mm，这样小的裂纹在机件焊接过程中很容易产生，用无损检测方法也容易漏检，所以此类机件脆断几率很大，因此在选材时在保证不塑性失稳的前提下，尽量选用0.2 较低而KIC较高的材料。
B工艺：/0.2=1400/2100=0.67<0.7，故不必考虑
塑性区修正问题。由公式 KIC YcB a
可得： cB
1 Y
KIC a
Φ 1.1
KIC
a
1.273
47
1.1 3.14 0.001
971MPa
与其工作应力=1400MPa相比， cB< ，即工
作时会产生破裂，说明B工艺是不合格的，这和
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第四章金属的断裂韧度
其0.2=1800MPa，KIC=62MPa·m1/2，焊接后发现焊缝
中有纵向半椭圆裂纹，尺寸为2c=6mm，a=0.9mm，
试问该容器能否在p=6MPa的压力下正常工作？
t
D
解：根据材料力学理论可以确定该裂纹受到的垂直拉应力：
pD 61.5 900MPa
趋于缓和，断裂机理不再发生
变化。
2021年10月21日星期四
第四章金属的断裂韧度
7.应变速率：应变速率έ具有 KIC
与温度相似的效应。增加έ相当于降低温度，使KIC下降，

汽车钣金常用的金属材料

（一）、汽车钣金对金属材料的要求）、汽车钣金对金属材料的要求在现代生活中，汽车既是工业、农业乃至各行各业的最重要的交通运输工具之一，也是人类日常生活中最重要的活动工具之一。在使用过程中，汽车往往在极其恶劣的环境中进行工作，重载荷、高速度、高振动、高粉尘，而且经常日晒雨淋，工作温度非常悬殊，因而对汽车的钣金件特别是钣金覆盖件，提出了较为严格的要求。
2.3铝基复合材料 2.3铝基复合材料铝基复合材料质量轻、比强度高、比模量高、抗热疲劳性能好及耐磨性好，是金属基复合材料中应用最为广泛的一种材料。例如，本田汽车公司开发成功的由不锈钢丝增强的铝基复合材料的比强度和比模量是基体铝合金的2 是基体铝合金的2倍，用这种材料制成的连杆比起钢制连杆来，质量减轻了30%。杆比起钢制连杆来，质量减轻了30%。
5．价格低廉，经济ห้องสมุดไป่ตู้用对于汽车的任何构件，在满足工作条件的情况下，都应考虑到经济性。能用黑色金属的，不用有色金属；能用有色金属的，绝不用贵重金属。汽车钣金构件的寿命，应该与汽车其他构件的寿命相适应。
（二）、汽车钣金材料的机械性能）、汽车钣金材料的机械性能金属材料的机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的性能。它主要包括强度、塑性、弹性、硬度和疲劳等。 1．强度强度是指金属材料在静载荷的作用下抵抗变形和破坏的能力。常用来衡量金属强度的指标有屈服强度和抗拉强度。 1)屈服强度 1)屈服强度屈服强度又称屈服极限。金属材料在外力作用达到一定程度时，即使外力不再增加，而材料的变形仍将继续，这种现象叫做“屈服” 料的变形仍将继续，这种现象叫做“屈服”。
2、其他金属材料在汽车制造中的应用 2.1铝合金 2.1铝合金与汽车用钢板相比，铝合金具有密度小(27g/cm3)、比与汽车用钢板相比，铝合金具有密度小(27g/cm3)、比强度高、耐腐蚀、热稳定性好、易成型、可回收及再生等优点，而且技术也较成熟。另外由于所有的铝合金都可以回收再生利用，因此铝合金深受环保人士的欢迎。铝材料在汽车上的运用，可以提高安全性，减轻车身质量。由美国密歇根州铝业协会公布的2 由美国密歇根州铝业协会公布的2项研究表明：通过有选择地采用铝材料不仅可以减轻车身的质量，而且可以提高其安全性和燃料的使用效率。SUV车身设计中使用铝材料后，其性全性和燃料的使用效率。SUV车身设计中使用铝材料后，其性能得到了提高，使用铝材料车身质量可以减轻40%，同时在能得到了提高，使用铝材料车身质量可以减轻40%，同时在性能上，和传统使用钢材料能达到一致。因此铝质车身使SUV 性能上，和传统使用钢材料能达到一致。因此铝质车身使SUV 成为大容量及轻质量的汽车，而这将适合新一代的“城市SUV” 成为大容量及轻质量的汽车，而这将适合新一代的“城市SUV” 性能要求。 (SUV指的是城市多功能车的英文(Sport (SUV指的是城市多功能车的英文(Sport Utility Vehicle)缩写意思，20世纪80年代起源于美国，是为迎合年 Vehicle)缩写意思，20世纪80年代起源于美国，是为迎合年轻白领阶层的爱好而在皮卡底盘上发展起来的一种厢体车。离地间隙较大，在一定的程度上既有轿车的舒适性又有越野车的越野性能。) 越野性能。)

材料力学性能-第四章-金属的断裂韧度(3)

1-活动横梁 2-夹式引伸仪 3-支座 4-试样 5-载荷传感器 6-动态应变仪 7-X-Y函数记录仪
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第四章金属的断裂韧度
由于材料性能及试样尺寸不同，F-V曲线有三
种类型，如图4-9所示。
F Fmax
Fmax
Fmax
Ⅰ-材料韧性较好或试样尺寸较小；
Ⅱ-材料韧性或试样尺寸居中；
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第四章金属的断裂韧度
若材料韧性居中或试样厚度中等时，可能出现
Ⅱ型曲线。此类曲线有明显的迸发平台，这时由于
在加载过程中，处于平面应变状态的中心层先行扩
展，而处于平面应力状态的表面层还未扩展，因此
中心层裂纹迸发式的扩展被表面层阻碍。迸发时常
伴有清脆的爆裂声，这时的迸发载荷就可以作为FQ，由于材料显微组织可能不均匀，有时在F-V曲线上会
之减小。
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第四章金属的断裂韧度
实测的临界应力场强度因子KC与试样厚度的关系如图4-11所示。
由图可见，当试样厚度增加到某一个值Bc 后，KC也趋向一个恒定值，此值即为材料的平面应变断裂韧性KIC。
KC/MPa·m1/2
KIC
B/mm
图4-11 临界应力场强度因子与试样厚度的关系
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第四章金属的断裂韧度
大量试验表明，Bc值也大致等于2.5(KIC/ys)2，
因此，试样厚度的要求也是：
B
2.5
KIC
ys
2
但在实际检验中，KIC值未知，须用KQ代替，
并利用试验标准中的某些规定，使最后的判断条
件被简化为：
B

第四章金属材料的塑性变形与再结晶

滑移方向上原子间距的小于孪生方向上的原
整数倍，较大。
子间距，较小。
很大，总变形量大。
有限，总变形量小。
有一定的临界分切压力一般先发生滑移
所需临界分切应力远高于滑移
滑移困难时发生
变形机制
全位错运动的结果分位错运动的结果 34
(二) 多晶体金属的塑性变形
单个晶粒变形与单晶体相似,多晶体变形比单晶体复杂
① 晶界的特点：原子排列不规则；分布有大量缺陷
② 晶界对变形的影响:滑移、孪生多终止于晶界,极少穿过。
35
当位错运动到晶界附近时，受到晶界的阻碍而堆积起来,称位错的塞积。要使变形继续进行, 则必须增加外力, 从而使金属的变形抗力提高。
36
晶界对塑性变形的影响
Cu-4.5Al合金晶界的位错塞积
55
(4) 几何硬化：由晶粒转动引起由于加工硬化, 使已变形部分发生硬化而停止变形, 而未变形部分开始变形。没有加工硬化, 金属就不会发生均匀塑性变形。
未变形纯铁
加工硬化是强化金属的重要
手段之一，对于不能热处理
强化的金属和合金尤为重要
变形20%纯铁中的位错
56
2 对力学性能的影响
利弊
d. 孪生本身对金属塑性变形的贡献不大，但形成的孪晶改变了晶体的位向，使新的滑移系开动，间接对塑性变形有贡献。
33
总结
滑移
孪生
相同点
晶体位向
位移量不同对塑变的贡献点
变形应力
变形条件
1 切变；2 沿一定的晶面、晶向进行；3 不改变结构。不改变（对抛光面改变，形成镜面对称关系观察无重现性）。（对抛光面观察有重现性）
1、晶粒取向和晶界对塑性变形的影响

工程材料力学性能第四章金属的断裂

第四章金属的断裂韧度
金属的断裂知识
断裂是机械和工程构件失效的主要形式之一。 • 失效形断式：磨损、腐蚀和断裂。断裂的危害最大。断裂是工程构件最危险的一种失效方式，尤其是脆性断裂，它是突然发生的破坏，断裂前没有明显的征兆，这就常常引起灾难性的破坏事故 • 断裂是材料的一种十分复杂的行为，在不同的力学、物理和化学环境下，会有不同的断裂形式。研究断裂的主要目的是防止断裂，以保证构件在服役过程中的安全。

二、金属断裂强度
理论断裂强度就是把金属原子分离开所需的最大应力金属的理论断裂强度可由原子间结合力的图形算出，如图。图中纵坐标表示原子间结合力，纵轴上方为吸引力下方为斥力，当两原子间距为a即点阵常数时，原子处于平衡位置，原子间的作用力为零。如金属受拉伸离开平衡位置，位移越大需克服的引力越大，引力和位移的关系如以正弦函数关系表示，

金属中含有裂纹来自两方面：一是在制造工艺过程中产生，如锻压和焊接等；一是在受力时由于塑性变形不均匀，当变形受到阻碍(如晶界、第二相等)产生了很大的应力集中，当应力集中达到理论断裂强度，而材料又不能通过塑性变形使应力松弛，这样便开始萌生裂纹。
ຫໍສະໝຸດ （二）裂纹形成的位错理论
裂纹形成可能与位错运动有关。 1．甄纳—斯特罗位错塞积理论甄纳(G．zener)1948年提出. 如果塞积头处的应力集中不能为塑性变形所松弛，则塞积头处的最大拉应力能够等于理论断裂强度而形成裂纹。

解理断裂过程包括如下三个阶段：塑性变形形成裂纹；裂纹在同一晶粒内初期长大；裂纹越过晶界向相邻晶粒扩展。
甄纳—斯特罗理论存在的问题：在那样大的位错塞积下，将同时产生很大切应力的集中，完全可以使相邻晶粒内的位错源开动，产生塑性变形而将应力松弛，使裂纹难以形成。

金属材料的硬度材料力学性能

c）表示符号仍然为HV
与普通维氏硬度的不同点：加载较小，压痕不一定符合几何相似原理，测试结果需要注明载荷大小
340HV0.1(载荷为0.1kgf)
340HV0.05 (载荷为0.05kgf)
实质上是小载荷的维氏硬度
2) 显微努氏硬度测试方法：菱形压痕 L是S的7.11倍
定义：单位压痕投影面积上承受的力
二、硬度试验
1. 布氏硬度 1）布氏硬度测试法
1900年瑞典布利奈尔(Brinell)
说明:
a）布氏硬度值的大小是压痕单位面积上所承受的压力 b）布氏硬度值一般不标出单位 c）只要测量出压痕直径，就可以得出硬度值 d）硬度值越高，表示材料越硬 e）若测量数据能相互比较，必须载荷和钢球直径恒定压痕相似原理
c）测定洛氏硬度，试样表面应为平面；在圆柱面或球面上测量时，硬度值比真实值低，需要修正
圆柱面球面
2) 表面洛氏硬度
洛氏硬度载荷较大，不宜用于测量极薄试样和表面硬化层
表面洛氏硬度与普通洛氏硬度的不同：
a）预载荷和总载荷比较小
b）常数K = 0.1 mm（压痕残余深度为0.1mm时的洛氏硬度为零），深度每减小0.001mm，表面洛氏硬度升高一个单位
k为材料常数
缺点：
a）压痕面积大，对表面有要求的样品不利，需要在图纸上注
明测量位臵
b）不能用于测定薄壁件或表面硬化层的硬度
c）淬火钢球压头测定HB<450的材料硬度；硬质合金球压头
测量值可达到650HB；HB>450时压力过大，损坏压头
洛氏硬度
2. 洛氏硬度
1919年洛克威尔(Rockwell) 1) 试验方法：硬质压头：顶角为1200的金刚石圆锥体制成软质压头：直径为1.588mm （1/16英寸）的钢球

食品包装学第四章

（三）低碳薄钢板（low carbon sheet）
低碳钢板是指含碳量＜0.25%、厚度为 0.35～4.0mm的普通碳素钢或优质碳素结构钢的钢板。低碳成分决定了低碳钢板塑性好，易于成型加工和接缝的焊接加工，制成容器有较好的强度和刚性，而且价格便宜。在钢板表面涂覆特殊涂料后用于灌装饮料或其他产品，还可制成窄带用来捆扎纸箱、木箱或包装件。
4、重量轻、省材料、容易开口； 5、二片罐更适于短时、高温杀菌；
6、但二片罐的设备投资较大，约为三片罐的8倍
（四）其他金属容器
1、金属软管
金属软管主要由铝质材料制成。将铝料坯在挤压机经挤压模制成管状，加工管口螺纹，然后退火软化，内壁喷涂料、外表印刷制成空软管。金属软管可进行高温杀菌，开启方便，再封性好，可分批取用内装食品。适用于果酱、果冻、调味品、蛋糕糖霜等半流体黏稠食品的包装。
三、铝质包装材料 (aluminum)
铝（aluminum）包装材料的包装性能优良，广泛用于食品包装。主要是铝合金薄板和铝箔。
（一）铝质包装材料一般包装特性：
（1）质量轻：铝是轻金属密度为2.7g/cm³ ，约为钢材的1/3；
（2）良好的热性能: 耐热、导热性能好；（3）优良的阻隔能力：阻气、汽、水、油、光；（4）具有银白金属光泽，易美化装饰；
（2）深冲罐DRD（drawn and redrawn cans）
卷材下料→顶冲杯→ 再冲杯（若干次）→翻边 →冲底成型→修边→表面装饰→检漏
二片罐与三片罐相比的特点：
1、二片罐只有一个封口、无侧缝，密封性好； 2、无焊缝、无污染、表面光洁美观，且可减少接缝材料25%--30%；
3、二片罐可整圆印刷装饰；
2、二片罐（two-piece cans）的制造

压力管道材料第四章

的过热倾向。
❖ Cr、Ni提高钢的热强性能、高温氧化性和耐腐蚀性。
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❖ Si：硅是脱氧剂，能消除氧化铁（FeO）对钢的不良影响
，硅能溶入铁素体中提高钢的强度，能使焊缝致密均匀，但
含量过大时易使焊缝形成夹渣，同时降低钢的塑性、韧性、
延展性和可焊性，并易导致冷脆。压力管道用碳钢中的含
硅量一般在0.15%～0.30%之间。
生的塑性变形率，单位为％。
Z=〔（S0-S1）/S0〕×100% 式中: S0 ------试样原始横截面积（mm2）；
S1 ------试样拉断处的最小横截面积（mm2）。金属材料的A和Z数值越大，表示材料的塑性越好。
3.3 冷弯性能：用于衡量材料在室温时的塑性。是焊接接头常用的一种工艺
性能试验方法，它不仅可以考核焊接接头的塑性，还可以检查受拉面的缺陷。
含碳量小于2.11%（质量）的合金称为钢，含碳量大于或等于2.11% （质量）的合金称为生铁。重点介绍钢材分类。
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按化学成分分类：（1）碳素钢：简称碳钢。除铁、碳外主要含有少量Si、Mn及P、S等杂质，这些总含量不超过2%，按含碳量不同分为： ❖ 低碳钢——含碳量小于0.25% ❖ 中碳钢——含碳量等于0.25%～0.55% ❖ 高碳钢——含碳量大于0.55% （2）合金钢：碳钢所含元素外，还含有其它一些合金元素：Cr、Ni、 Mo、W、V、B等，按合金元素总含量不同分类： ❖ 低合金钢——合金元素总含量小于5% ❖ 中合金钢——合金元素总含量等于5%～10% ❖ 高合金钢——合金元素总含量大于10% 4.2 按用途分类：（1）结构钢——碳钢、低合金钢等。（2）工具钢（3）特殊用途用钢——不锈钢、耐候钢、耐热钢、低温钢等。
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《汽车材料》第四章典型汽车零件材料

§4-3 汽车零件选材与工艺
汽车主要结构可分为四部分： 1、发动机和传动系统零件的选材
这部分包括的零件相当多。发动机提供动力，由缸体、缸盖、连杆、活塞、曲轴以及润滑、冷却、配气、燃料供给等系统组成。
2、底盘

底盘包括传动系（离合器、变速箱、后桥等）、行驶系（车架、车轮等）、转向系（方向盘、转向蜗杆等）和制动系（油泵或气泵、刹车片等）。
四、环境与资源原则
环境与资源原则—— 贯穿材料生产、使用、废弃的全过程。１、减少材料使用量、延长零件寿命、材料再利用。２、环境污染小废气排放少材料回收及降解。
§4-2 零件的失效
任何零件或部件使用一段时间后都要损伤或损坏，其损伤的程度有三种情况： 1.零件彻底破坏，不能再使用；如轴断裂。 2．严重损伤继续使用不安全；如有裂纹产生、表面磨损。 3．虽然还能安全工作，但已达不到预定的作用。只要发生上面情况中的任何一种都可以认为零件已经失效。对机器零件或部件进行失效分析的目的就是要找出零件破坏的原因，并且提出相应的改进措施。失效分析的结果对于零件的设计、选材、加工及使用都具有很大的指导意义。
三、材料的经济性能
在满足零件使用性能和质量的前提下，应注意材料的经济性。每台机器产品成本的高低是劳动生产率和重要标志。产品的成本主要包括：原料成本、加工费用、成品率以及生产管理费用等。对设计选材来说，保证经济性的前提是准确的计算，按零件使用的受力、温度、耐腐蚀等条件来选用适合的材料，而不是单纯追求某一项指标，能用碳钢的不用合金钢；能用低合金钢的，不用高合金钢；能用普通钢的不用不锈耐热钢。这对批量大的零件来说就显得更重要。另外，还应从材料的加工费用来考虑，尽量采用无切屑或少切屑新工艺(如精铸、精锻等新工艺) 在选用代用材料时，一般应考虑原用材料的要求及具体零件的使用条件和对寿命的要求。不可盲目选用更高一级的材料或简单地以优代劣，以保证选用材料的经济性。此外，还应考虑零件的寿命及维修费，若选用新材料还要考虑研究试验费。