材料的性能.ppt
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金属材料的主要性能(共11张PPT)
无机非金属材料（陶瓷…
0
布氏硬度 Brinell Hardness （HB ）
35HRC～38HRC
用于测量有色金属、退火或正火钢件 、灰铸铁材料。
l 洛氏硬度 Rockwell Hardness (HR) 强度与塑性是应由变拉伸: 试验获得
l 而且也会对材料的加工工艺产生一定的影响。
抵抗各种介质侵蚀的能力。
5、疲劳强度 1 fatigue strength
疲劳强度（疲劳极限）——在周期性或非周期性动载 荷（疲劳载荷）作用下，零件材料在无数次循环载荷 作用下不致引起断裂的最大应力。
疲劳应力值往往大大低于材料的强度极限值。
第九页，共11页。
二、金属材料的物理性能： （一）密度 （二）热学性能
⒈ 熔点；⒉ 热容；⒊ 热膨胀；⒋ 热传导 （三）电学性能
第七页，共11页。
洛氏硬度 Rockwell Hardness (HR)
原理是用顶角为120°的金刚石圆锥或尺寸很小的淬火钢球作为压头，在规定的载荷压力作用下，
压入材料表面，在指示盘上显示出硬度值大小。 常用的是用符号 HRC 表示。
注： 1、数字在前、字母在后，如45HRC；35HRC～38HRC 2、HRC适用范围数值20～70；小于或大于这个范围均 为标注错误！如17HRC；75HRC；HRC=15～19等。
韧性——金属在断裂前吸收变形能量的能力。韧性的判断依据是通过冲击实验来测定，通常采用
摆锤式冲击试验机测定。
摆锤式一次冲击实验 GB229—94规定：将材料制成带有V型缺口标准冲击试样。
aK
响，比较复杂，所以冲击 值一般只作为选择材料的参考，不直接用于强度计算。
⒈ 电阻率ρ ；⒉ 电阻温度系数；⒊ 介电性 （四）磁学性能
金属材料的力学性能ppt课件.ppt
为塑性变形。
F F F
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
拉伸试验
d0
F
F
l0
L 拉伸前
dk
lk
拉伸后
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
标准冲击试样有两种，一种是Ｕ形缺口试样，另一种是Ｖ
形缺口试样。它们的冲击韧度值分别以a KU和a KV。
材料的a K值愈大，韧性就愈好；材料的a K值愈小，材料
的脆性愈大
通常把a K值小的材料称为脆性材料 研究表明，材料的a K值随试验温度的降低而降低。
加载速度越快，温度越低，表面及冶金质量越差， a K在值
Fe
e
k
4、s’b曲线：弹性变形+均匀塑性变
形
5、b点出现缩颈现象，即试样局部
o
截面明显缩小试样承载能力降低，
拉伸力达到最大值，而后降低，但
变形量增大，K点时试样发生断裂。
F S0 拉伸曲线
l l0
应力—应变曲线
l
e — 弹性极限点 S — 屈服点 b — 极限载荷点
K — 断裂点
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
3) 维氏硬度
维氏硬度试验原理
维氏硬度压痕
维氏硬度计
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F F F
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拉伸试验
d0
F
F
l0
L 拉伸前
dk
lk
拉伸后
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
标准冲击试样有两种，一种是Ｕ形缺口试样，另一种是Ｖ
形缺口试样。它们的冲击韧度值分别以a KU和a KV。
材料的a K值愈大，韧性就愈好；材料的a K值愈小，材料
的脆性愈大
通常把a K值小的材料称为脆性材料 研究表明，材料的a K值随试验温度的降低而降低。
加载速度越快，温度越低，表面及冶金质量越差， a K在值
Fe
e
k
4、s’b曲线：弹性变形+均匀塑性变
形
5、b点出现缩颈现象，即试样局部
o
截面明显缩小试样承载能力降低，
拉伸力达到最大值，而后降低，但
变形量增大，K点时试样发生断裂。
F S0 拉伸曲线
l l0
应力—应变曲线
l
e — 弹性极限点 S — 屈服点 b — 极限载荷点
K — 断裂点
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
3) 维氏硬度
维氏硬度试验原理
维氏硬度压痕
维氏硬度计
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
金属材料的力学性能-课件
❖ 金属材料旳力学性能是指在承受多种外加载荷（拉 伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时， 对变形与断裂旳抵抗能力及发生变形旳能力。
强度与塑性
❖ 强度是指金属材料在静载荷作用下，抵抗塑性 变形和断裂旳能力。
❖ 塑性是指金属材料在静载荷作用下产生塑性变 形而不致引起破坏旳能力。
❖ 金属材料旳强度和塑性旳判据可经过拉伸试验 测定。
断后伸长率（ δ ）
l1-l0
δ=
×100%
l0
l1——试样拉断后旳标距,mm; l0——试样旳原始标距,mm。
断面收缩率（ψ）
ψ= S0-S1 ×100% S0
S0——试样原始横截面积,mm2； S1——颈缩处旳横截面积,mm2 。
屈服现象
❖ 在金属拉伸试验过程中， 当应力超出弹性极限后， 变形增长较快，此时除 了弹性变形外，还产生 部分塑性变形。当外力 增长到一定数值时忽然 下降，随即，在外力不 增长或上下波动情况下， 试样继续伸长变形，在 力－伸长曲线出现一种 波动旳小平台，这便是 屈服现象。
强度
屈服点
在伸长过程中力不增长（保持恒定），试样仍能继续
伸长时旳应力，单位为MPa，即：
S
FS Ao
式中：Fs——材料屈服时旳拉伸力，（ N ）； Ao——试样原始截面积，（ mm2 ）。
要求残余延伸强度
❖ 对于高碳淬火钢、铸铁等材料，在拉伸试验 中没有明显旳屈服现象，无法拟定其屈服强 度。
❖ 国标GB228-2023要求，一般要求以试样到 达一定残余伸长率相应旳应力作为材料旳屈 服强度，称为要求残余延伸强度，一般记作 Rr。例如Rr0.2表达残余伸长率为0.2%时旳 应力。
要求残余延伸应力
F0.2 A0
强度与塑性
❖ 强度是指金属材料在静载荷作用下，抵抗塑性 变形和断裂旳能力。
❖ 塑性是指金属材料在静载荷作用下产生塑性变 形而不致引起破坏旳能力。
❖ 金属材料旳强度和塑性旳判据可经过拉伸试验 测定。
断后伸长率（ δ ）
l1-l0
δ=
×100%
l0
l1——试样拉断后旳标距,mm; l0——试样旳原始标距,mm。
断面收缩率（ψ）
ψ= S0-S1 ×100% S0
S0——试样原始横截面积,mm2； S1——颈缩处旳横截面积,mm2 。
屈服现象
❖ 在金属拉伸试验过程中， 当应力超出弹性极限后， 变形增长较快，此时除 了弹性变形外，还产生 部分塑性变形。当外力 增长到一定数值时忽然 下降，随即，在外力不 增长或上下波动情况下， 试样继续伸长变形，在 力－伸长曲线出现一种 波动旳小平台，这便是 屈服现象。
强度
屈服点
在伸长过程中力不增长（保持恒定），试样仍能继续
伸长时旳应力，单位为MPa，即：
S
FS Ao
式中：Fs——材料屈服时旳拉伸力，（ N ）； Ao——试样原始截面积，（ mm2 ）。
要求残余延伸强度
❖ 对于高碳淬火钢、铸铁等材料，在拉伸试验 中没有明显旳屈服现象，无法拟定其屈服强 度。
❖ 国标GB228-2023要求，一般要求以试样到 达一定残余伸长率相应旳应力作为材料旳屈 服强度，称为要求残余延伸强度，一般记作 Rr。例如Rr0.2表达残余伸长率为0.2%时旳 应力。
要求残余延伸应力
F0.2 A0
金属工艺学第一章金属材料性能ppt课件.ppt
拉伸试验
强度：材料在外力作用下抵抗永久变形和 断裂的能力。
塑性：材料在外力作用下产生永久变形而 不破坏的能力。
硬度
硬度：金属材料抵抗其他更硬物体压入表面的 能力，衡量材料的软硬程度。
硬度试验方法很多，机械工业普遍采用 压入法来测定硬度，压入法又分为布氏硬度、 洛氏硬度、维氏硬度等。
布氏硬度是用单位压痕面积的力作 为布氏硬度值的计量，符号HBS、HBW
洛氏硬度是用压痕深度作为洛氏 硬度值的计量即，符号HR
维氏硬度也是以单位压痕面积的力作为 硬度值计量。试验力较小，压头是锥面夹角 为136°的金刚石正四棱锥体，维氏硬度用符 号HV表示。
冲击韧性和疲劳强度
冲击韧性：冲击载荷下材料抵抗变形和断 裂的能力。
疲劳强度：金属材料在无数次重复或交变 载荷作用下而不致引起断裂的 最大应力。
使用性能：金属材料在使用过程中所表现出来 的性能。
（物理性能、化学性能、力学性能） 工艺性能：金属材料在各种加工过程中所表现
出来的性能。 （铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削性能）
1. 金属材料的力学性能
力学性能：指金属材料在外力（载荷）作用下 所表现出的抵抗变形和破坏的能力。
强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。 外力形式：拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等。 载荷形式：静载荷、冲击载荷、交变载荷等。
2.金属材料物理性能和化学性能
物理性能：密度、熔点、导热性、导电 性金属材料的工艺性能（略）
工艺性能：铸造性能、锻造性能、 焊接性能、切削加工性能
金属材料的机械性能-精品ppt课件.ppt
第二章 金属材料基础
机械(力学)性能: 在机械载荷（外力）作用下表现出来的特性。
主要指标有: 强度、塑性、硬度、冲击韧性(度)、 疲劳强度
2
在 日 常 生 活 中，随 处都可 以看到 浪费粮 食的现 象。也 许你并 未意识 到自己 在浪费 ，也许 你认为 浪费这 一点点 算不了 什么
第二章 金属材料基础
0-0： 未加试验力时，压头与试件表面未接触 1-1： 加初试验力10kg时，压头从a压入至b 2-2： 加总试验力时，压头压入至c 3-3： 卸除主试验力，压头回复至d 保持规定时间： 测量残余压痕深度增量bd; 计算洛氏硬度值:
HRK bd 0.002
式中：K=100；金刚石压头。 K=130；淬火钢球压头。
100kg • HRC：1200金刚石圆锥体，总试验力
150kg ——应用最广
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在 日 常 生 活 中，随 处都可 以看到 浪费粮 食的现 象。也 许你并 未意识 到自己 在浪费 ，也许 你认为 浪费这 一点点 算不了 什么
特点： 优点 ：测试简便、迅速、因压痕小、不损伤零 件，适合成品检验。 缺点 测得的硬度值重复性较差，需在不同的 部位测量数次。 适用范围：用于测定硬质材质（20－70 HRC）
即表示该材料可能经受无 数次应力循环而仍不发生 疲劳断裂，这个应力叫做 疲劳强度极限。。
用应力循环基数表示：
钢为107
非铁合金为108
在 日 常 生 活 中，随 处都可 以看到 浪费粮 食的现 象。也 许你并 未意识 到自己 在浪费 ，也许 你认为 浪费这 一点点 算不了 什么
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在 日 常 生 活 中，随 处都可 以看到 浪费粮 食的现 象。也 许你并 未意识 到自己 在浪费 ，也许 你认为 浪费这 一点点 算不了 什么
金属材料的力学性能(共9张PPT)
知识点一 金属材料的性能
工艺性能 制造性能，加工过程特性，铸、锻、焊
使用性能
使用过程表现的特性，力学性能、物理性能、化 学性能
1、工艺性能
金属和合金加工工艺性能是指在保证加工质 量的前提下加工过程的难易程度。
工艺性能主要有： 铸造性能、锻造性能、焊接性 能、切削加工性能、热处理性能等。这些性能直接影 响化工设备和零部件的制造工艺方法，也是选择材料 时必须考虑的因素。
伸长之比。对于各种钢材它近乎为一个常数约为0.3。
第8页，共9页。
4、化学性能
a. 耐腐蚀性
金属和合金对周围介质，如大气、水汽、各 种电解质溶液侵蚀的抵抗能力叫做耐腐蚀性。 b. 抗氧化性
金属和合金抵抗自由氧和其它气体介质如水 蒸气、二氧化碳、二氧化硫等的腐蚀能力。
第9页，共9页。
某些工程塑料也有良好的可焊性，但与金属的焊接机制及工艺方法并不相同。
（4）疲劳强度б 一般说来，硬度高强度也高，耐磨性较好。
金属在无数次交变载荷作用下，而不致引起断裂的最大应力。 金属在无数次交变载荷作用下，而不致引起断裂的最大应力。 金属和合金加工工艺性能是指在保证加工质量的前提下加工过程的难易程度。
第4页，共9页。
（3）蠕变强度б
金属材料承受载荷作蠕用，变当载是荷不指再增在加时高，温仍句时续发，生明在显的一索性定变的形，应这种力现象下，习，惯应上称变为“屈随服”时。 间而增加的现
制造性能，加工过程特性，铸、锻、焊
c使、用硬过度程：表是现指象的金特，属性材，或料力表学者面性上金能不、大属物的理体在性积能高内、抵化温抗学其性和他能更应硬物力体压作入用表面下发生逐变形渐或破产裂生的能变力。形的现象。
释放，摆锤冲断式样所失去的能量，称为冲击功Ak，
工艺性能 制造性能，加工过程特性，铸、锻、焊
使用性能
使用过程表现的特性，力学性能、物理性能、化 学性能
1、工艺性能
金属和合金加工工艺性能是指在保证加工质 量的前提下加工过程的难易程度。
工艺性能主要有： 铸造性能、锻造性能、焊接性 能、切削加工性能、热处理性能等。这些性能直接影 响化工设备和零部件的制造工艺方法，也是选择材料 时必须考虑的因素。
伸长之比。对于各种钢材它近乎为一个常数约为0.3。
第8页，共9页。
4、化学性能
a. 耐腐蚀性
金属和合金对周围介质，如大气、水汽、各 种电解质溶液侵蚀的抵抗能力叫做耐腐蚀性。 b. 抗氧化性
金属和合金抵抗自由氧和其它气体介质如水 蒸气、二氧化碳、二氧化硫等的腐蚀能力。
第9页，共9页。
某些工程塑料也有良好的可焊性，但与金属的焊接机制及工艺方法并不相同。
（4）疲劳强度б 一般说来，硬度高强度也高，耐磨性较好。
金属在无数次交变载荷作用下，而不致引起断裂的最大应力。 金属在无数次交变载荷作用下，而不致引起断裂的最大应力。 金属和合金加工工艺性能是指在保证加工质量的前提下加工过程的难易程度。
第4页，共9页。
（3）蠕变强度б
金属材料承受载荷作蠕用，变当载是荷不指再增在加时高，温仍句时续发，生明在显的一索性定变的形，应这种力现象下，习，惯应上称变为“屈随服”时。 间而增加的现
制造性能，加工过程特性，铸、锻、焊
c使、用硬过度程：表是现指象的金特，属性材，或料力表学者面性上金能不、大属物的理体在性积能高内、抵化温抗学其性和他能更应硬物力体压作入用表面下发生逐变形渐或破产裂生的能变力。形的现象。
释放，摆锤冲断式样所失去的能量，称为冲击功Ak，
材料的性能PPT课件
切削参数
切削速度、进给量和切削深度等切削参数对于金属的切削加工性有重要影响。合理的切削 参数可以提高加工效率、降低成本并延长刀具使用寿命。
06
材料性能的影响因素与改善途径
化学成分的影响
元素种类与含量
01
不同元素对材料性能有不同影响，如增加强度、硬度、耐腐蚀
性等。
合金化
02
通过添加合金元素，改善材料的力学性能、物理性能和化学性
电阻率
材料对电流的阻碍程度， 高电阻材料可用于绝缘体 等。
磁学性能
磁化率
磁导率
材料在磁场作用下的磁化程度，反映 材料的磁性。
材料对磁场的响应程度，高磁导材料 可用于电磁铁等。
矫顽力
去除磁场后，材料保持磁化状态的能 力。
光学性能
折射率
光线在材料中传播速度 与真空中传播速度的比 值，影响透镜等光学元
热学性能
01
02
03
热容
材料吸收或放出热量时， 温度变化的程度，反映材 料储存热能的能力。
热导率
材料传导热量的能力，高 导热材料可用于散热器等 。
热膨胀系数
材料在温度变化时，体积 或长度的变化程度。
电学性能
电导率
材料传导电流的能力，高 电导材料如铜、银等用于 导线。
介电常数
材料在电场作用下的极化 程度，影响电容器等电子 元件的性能。
塑性
金属材料在载荷作用下，产生塑 性变形（永久变形）而不破坏的 能力。
硬度与韧性
硬度
材料局部抵抗硬物压入其表面的能力 。
韧性
材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形 功和断裂功的能力。
疲劳与蠕变
疲劳
材料在交变应力作用下发生的性能变化。
切削速度、进给量和切削深度等切削参数对于金属的切削加工性有重要影响。合理的切削 参数可以提高加工效率、降低成本并延长刀具使用寿命。
06
材料性能的影响因素与改善途径
化学成分的影响
元素种类与含量
01
不同元素对材料性能有不同影响，如增加强度、硬度、耐腐蚀
性等。
合金化
02
通过添加合金元素，改善材料的力学性能、物理性能和化学性
电阻率
材料对电流的阻碍程度， 高电阻材料可用于绝缘体 等。
磁学性能
磁化率
磁导率
材料在磁场作用下的磁化程度，反映 材料的磁性。
材料对磁场的响应程度，高磁导材料 可用于电磁铁等。
矫顽力
去除磁场后，材料保持磁化状态的能 力。
光学性能
折射率
光线在材料中传播速度 与真空中传播速度的比 值，影响透镜等光学元
热学性能
01
02
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热容
材料吸收或放出热量时， 温度变化的程度，反映材 料储存热能的能力。
热导率
材料传导热量的能力，高 导热材料可用于散热器等 。
热膨胀系数
材料在温度变化时，体积 或长度的变化程度。
电学性能
电导率
材料传导电流的能力，高 电导材料如铜、银等用于 导线。
介电常数
材料在电场作用下的极化 程度，影响电容器等电子 元件的性能。
塑性
金属材料在载荷作用下，产生塑 性变形（永久变形）而不破坏的 能力。
硬度与韧性
硬度
材料局部抵抗硬物压入其表面的能力 。
韧性
材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形 功和断裂功的能力。
疲劳与蠕变
疲劳
材料在交变应力作用下发生的性能变化。
高分子材料的性能特点.pptx
2.1 高分子材料的力学状态
气态 物质的力学三态 液态
固态
温度增加
聚合物力学状态具有特殊性。原因：
没有气态； 具有非晶态； 结晶具有不完善性。
第2页/共35页
2.1 高分子材料的力学状态
线型无定形聚合物的力学三态及其转变
热机械曲线（形变-温度曲线）实验示意 等速升温
第3页/共35页
2.1 高分子材料的力学状态
第34页/共35页
感谢您的观看。
第35页/共35页
弯曲强度 冲击强度
第13页/共35页
2.2 高分子材料的力学性能
应力-应变
应变（形变）：外力作用而不产生惯性移动时其 几何形状和尺寸所发生的变化。
材料
外力作
用 发生形变
材料欲保持原
状
产生附加内力
外力卸载
内力使形变回复并自行逐步消除
应力：单位面积上的内力。
第14页/共35页
2.2 高分子材料的力学性能
作业：
一、名词术语解释 1、结晶度 2、玻璃化转变温度（Tg） 3、粘流温度（Tf） 4、应变 5、蠕变
二、简答 1、高弹性为什么又称为熵弹性？ 2、简要阐述聚合物的粘弹性。 3、描述高分子材料的软硬、强弱和韧脆的指标分别是什么？ 4、请说明非晶态聚合物力学三态的运动单元。
三、论述题 1、画出塑料材料的应力应变曲线，并对其进行描述？ 2、高分子材料的使用温度同玻璃化转变温度有什么关系？
（2）力学特征：形变量小(0.01 ～ 1%)，模量高(109 ～ 1010 Pa)。 形变与时间无关，呈普弹性。
（3）常温下处于玻璃态的聚合物通常用作塑料。
第5页/共35页
高弹态
Tg ～Tf
（1）分子运动机制：链段“解冻”，可以运动
气态 物质的力学三态 液态
固态
温度增加
聚合物力学状态具有特殊性。原因：
没有气态； 具有非晶态； 结晶具有不完善性。
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2.1 高分子材料的力学状态
线型无定形聚合物的力学三态及其转变
热机械曲线（形变-温度曲线）实验示意 等速升温
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2.1 高分子材料的力学状态
第34页/共35页
感谢您的观看。
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弯曲强度 冲击强度
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2.2 高分子材料的力学性能
应力-应变
应变（形变）：外力作用而不产生惯性移动时其 几何形状和尺寸所发生的变化。
材料
外力作
用 发生形变
材料欲保持原
状
产生附加内力
外力卸载
内力使形变回复并自行逐步消除
应力：单位面积上的内力。
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2.2 高分子材料的力学性能
作业：
一、名词术语解释 1、结晶度 2、玻璃化转变温度（Tg） 3、粘流温度（Tf） 4、应变 5、蠕变
二、简答 1、高弹性为什么又称为熵弹性？ 2、简要阐述聚合物的粘弹性。 3、描述高分子材料的软硬、强弱和韧脆的指标分别是什么？ 4、请说明非晶态聚合物力学三态的运动单元。
三、论述题 1、画出塑料材料的应力应变曲线，并对其进行描述？ 2、高分子材料的使用温度同玻璃化转变温度有什么关系？
（2）力学特征：形变量小(0.01 ～ 1%)，模量高(109 ～ 1010 Pa)。 形变与时间无关，呈普弹性。
（3）常温下处于玻璃态的聚合物通常用作塑料。
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高弹态
Tg ～Tf
（1）分子运动机制：链段“解冻”，可以运动
材料的结构与性能(共64张PPT)
是金属，也可是金属与非金
属。
组成合金的元素相互作用可 形成不同的相。
Al-Cu两相合金
单相
合金
两相 合金
⑴ 固溶体
固溶体。习惯以、、表示。
溶剂
溶质
固溶体是合金的重要组成相，实际合 金多是单相固溶体合金或以固溶体 为基的合金。
按溶质原子所处位置分为置换固溶体 和间隙固溶体。
Cu-Ni置换固溶体 Fe-C间隙固溶体
2)确定晶面指数的步骤如下：
由结点形成的空间点的阵列称空间点阵
〔1〕设晶格中某一原子为原点，通过该点平行于晶 但与化合物相比，其硬度要低得多，而塑性和韧性那么要高得多。
分为刃型位错和螺型位错。
胞的三棱边作OX、OY、OZ三个坐标轴，以晶格常 溶质原子在固溶体中的极限浓度。
⑸ 原子半径：晶胞中原子密度最大方向上相邻原子间距的一半。
② 线缺陷—晶体中的位错
位错：晶格中一局部晶体相对于 另一局部晶体发生局部滑移，滑 移面上滑移区与未
位错。分为刃型位错和螺型位错。
刃型位错
螺型位错
刃型位错和螺型位错
刃位错的形成
刃型位错：当一个完整晶体某晶面以上的某处多出半个 原子面，该晶面象刀刃一样切入晶体，这个多余原子面 的边缘就是刃型位错。
空位
间隙原子 置换原子
a. 空位： b. 间隙原子：
可以是基 体金属原子，也可以是 外来原子。
体心立方的四面体和八面体间隙
c. 置换原子：
点缺陷破坏了原子的平衡状态，
使晶格发生扭曲，称晶 格畸变。从而使强度、硬度提高，塑性、韧性下降。
空位
间隙原子
大置换原子
小置换原子
空位和间隙原子引起的晶格畸变
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不适于测量组织不均匀材料。
3、维氏硬度HV
压头：锥面夹角为136º的金刚石正四棱锥体
优点：维氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的优点。 维氏硬度可测定从很软到很硬的各种材料， 可测定较薄材料和各种表面渗层，且准确度高。 测量薄件、化学热处理件、表面硬化层的硬度（如渗层、 表面淬硬层、电镀层等），以及微观组织的硬度。
第一章 材料的性能
定义: 材料在使用和加工过程中表现出来的特性。
分类:
材料的性能
使用性能
工艺性能
力学性能 物理化学性能 强塑 硬 韧 疲 耐 度性 度 性 劳 磨
性性 能
铸锻焊切热 造造接削处 性性性加理 能能能工性
性能 能
§1.1材料的使用性能
一、 材料的力学性能 定义：指材料在外力的作用下所表现出来的特性。
或破环现象，分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
其它化学性能：抗氧化性、抗渗入性、高分子材料的老化等
§1.2 材料的工艺性能
金属材料的一般加工过程如下：
1.铸造性能 2.锻造性能
精密铸件
万吨级水压机模锻的飞机大梁、火箭捆挷环
钢铁材料规定次数为107，有色金属合金为108。 ➢ 疲劳寿命 ——材料发生疲劳破坏时的应力循环次数，或从开始受载到发生断裂所经过
的时间称为该材料的疲劳寿命。（80%的断裂由疲劳造成）
疲劳应力示意图
疲劳曲线示意图
主要性能指标的应用
弹性指标：设计弹性零件时，需考虑弹性极限Re ，如各类
弹簧和弹性元件等。
强度：材料在外力作用下抵抗变形和破 坏的能力。
弹性极限Re ：试样保持纯弹性变形的 最大应力值。
屈服强度ReL：材料发生塑性变形时的最小 应力值。
条件屈服强度RP0.2：残余变形量为0.2% 时的应力值。（ RP0.2 与ReL 的意义相 同！）
抗拉强度Rm：材料断裂前所承受的最大 应力值。
（三）塑性
多次冲击弯曲实验示意图
指标为冲击韧度值ak(冲击实验测得，即为冲断单位面积所消耗的功)。 ak
Ak S
2、断裂韧度 材料抵抗内部裂纹失稳扩展的能力
Titanic 号钢板和近代船用钢板的冲击试验结果
Titanic
近代船用钢板
（六）疲劳
材料在低于ReL的重复交变应力作用下发生断裂的现象。 材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的最大应力称为疲劳极限R-1 。
A > 5% 时，有颈缩，为塑性材料 ④用断面收缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。
生产中，为了提高安全性，都要求零件具有一定的塑性。一般， A达5％或Z达10％的材料，即可满足大多数零件的使用要 求。
（四）硬度
材料抵抗表面局部塑性变形的能力。是表征材料力学性能的综合参数。 一般，硬度↑强度↑耐磨性↑塑性↓
（c）没有明显屈服点的塑性材料（如退火铝合金、高碳钢）
弹性模量E标志材料抵抗弹性变形的能力，用以表示材料的刚度。
E tg R (MPa)
e
弹性模量大小主要取决于材料的本性，强化材料的手段如热处理、冷热加 工、合金化等对弹性模量影响很小。可通过增加横截面积或改变截面形状 来提高零件的刚度。
（二）强度
模具等。(参考指标)
其中，对某一零件有力学性能要求时，一般在设计图纸上提出硬度技术
要求，而不是强度和塑性。
二、材料的物理和化学性能
（一）物理性能
热效应及导热性能
B
导电性能 A
物理性能
C 磁性
密度、熔点 E
D 折射、反射、吸
收光及声学性能
（二）化学性能
材料的腐蚀:材料受环境介质的化学、电化学作用而引起的变质
1、布氏硬度HBW
压头 符号
淬火钢球 HBS
硬质合金球 HBW
范围 应用
HB≤450 退火和正火钢、铸铁、有色金属等软材料
HBW≤650 布氏硬度值≤650HBW的材料
优点：重复性强，测量误差小。具有较高的测量精度。数据稳定。 缺点：压痕大，测量费时，不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。 适于：较软材料，如铸铁、退火或正火钢及有色金属的硬度
在静载荷下
➢ 强度、塑性 ➢ 硬度：布氏硬度、洛氏硬度等 在冲击载荷下 ➢ 冲击韧度 在交变载荷下 ➢ 疲劳强度
载荷
（一）弹性与刚度
应力R( ) = F/S0 应变e() = (l-l0)/l0
静 载 拉 伸 试 验 机
拉伸试样
典型材料的R—e曲线
R
R
R
ReL
e (a)
e (b)
e (c)
（a）无塑性变形的脆性材料（如铸铁、陶瓷） （b）有明显屈服点的塑性材料（如低碳钢）
缺点：测试过程较繁琐。不宜用于成批生产时的常规检验。 4、显微硬度
显微硬度实验原理与维氏硬度完全相同，但精度要求高。可用于金相组 织中相的硬度以及材料表层硬度大小的测量。
（五）韧性
1、冲击韧度 材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为冲击韧度。
1)摆锤式一次冲击试验。 2)小能量多次冲击试验。
试样
锤头
橡胶夹头
材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。
断后伸长率： A l1 l0 100% l0
Hale Waihona Puke 拉 伸试断面收缩率：
Z S0 S1 100% S0
样 的 颈
缩
现
象
断裂后
说明：
① A和Z↑，材料的塑性↑ ② 直径d0 相同时，l0， A 。只有当l0/d0 为常数时，塑性值才有可比性。 当l0=10d0 时，伸长率用A11.3表示； 当l0=5d0 时，伸长率用A 表示。显然A> A11.3 ③ A <5% 时，无颈缩，为脆性材料
强度和塑性：一般零件的抗断裂设计
➢ 对工作条件不允许发生明显塑性变形的零件或构件，根据屈服强度值
ReL(RP0.2)选材，大多数机器可以预防事故发生。
➢ 对无明显屈服现象的脆性材料，依据抗拉强度Rm选材。
硬度：设计耐磨零件时，必须考虑的性能指标，如滚动轴承等。 冲击韧度：零件工作中，承受冲击载荷，如汽车齿轮、弹簧、冲压
2、洛氏硬度
压头、 硬度符号
120º金刚石圆锥体
淬火钢球：HRB
HRA HRC
❖ HRA、HRB、HRC分别测得的硬度，不可直接比较
大小。 例如： 50HRC < 70HRA 〤
50HRB > 40HRC 〤
HRA(高等硬度)：硬质合金、表面淬火层和渗碳层。 HRB (低等硬度) ：有色金属、铸铁和退火、正火钢等。 HRC (中等硬度) ：调质钢、淬火钢。 优点：操作迅速、简便，由表盘直接读出硬度值；压痕小，适用范围广。 缺点：精度较差，硬度值波动较大。
3、维氏硬度HV
压头：锥面夹角为136º的金刚石正四棱锥体
优点：维氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的优点。 维氏硬度可测定从很软到很硬的各种材料， 可测定较薄材料和各种表面渗层，且准确度高。 测量薄件、化学热处理件、表面硬化层的硬度（如渗层、 表面淬硬层、电镀层等），以及微观组织的硬度。
第一章 材料的性能
定义: 材料在使用和加工过程中表现出来的特性。
分类:
材料的性能
使用性能
工艺性能
力学性能 物理化学性能 强塑 硬 韧 疲 耐 度性 度 性 劳 磨
性性 能
铸锻焊切热 造造接削处 性性性加理 能能能工性
性能 能
§1.1材料的使用性能
一、 材料的力学性能 定义：指材料在外力的作用下所表现出来的特性。
或破环现象，分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
其它化学性能：抗氧化性、抗渗入性、高分子材料的老化等
§1.2 材料的工艺性能
金属材料的一般加工过程如下：
1.铸造性能 2.锻造性能
精密铸件
万吨级水压机模锻的飞机大梁、火箭捆挷环
钢铁材料规定次数为107，有色金属合金为108。 ➢ 疲劳寿命 ——材料发生疲劳破坏时的应力循环次数，或从开始受载到发生断裂所经过
的时间称为该材料的疲劳寿命。（80%的断裂由疲劳造成）
疲劳应力示意图
疲劳曲线示意图
主要性能指标的应用
弹性指标：设计弹性零件时，需考虑弹性极限Re ，如各类
弹簧和弹性元件等。
强度：材料在外力作用下抵抗变形和破 坏的能力。
弹性极限Re ：试样保持纯弹性变形的 最大应力值。
屈服强度ReL：材料发生塑性变形时的最小 应力值。
条件屈服强度RP0.2：残余变形量为0.2% 时的应力值。（ RP0.2 与ReL 的意义相 同！）
抗拉强度Rm：材料断裂前所承受的最大 应力值。
（三）塑性
多次冲击弯曲实验示意图
指标为冲击韧度值ak(冲击实验测得，即为冲断单位面积所消耗的功)。 ak
Ak S
2、断裂韧度 材料抵抗内部裂纹失稳扩展的能力
Titanic 号钢板和近代船用钢板的冲击试验结果
Titanic
近代船用钢板
（六）疲劳
材料在低于ReL的重复交变应力作用下发生断裂的现象。 材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的最大应力称为疲劳极限R-1 。
A > 5% 时，有颈缩，为塑性材料 ④用断面收缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。
生产中，为了提高安全性，都要求零件具有一定的塑性。一般， A达5％或Z达10％的材料，即可满足大多数零件的使用要 求。
（四）硬度
材料抵抗表面局部塑性变形的能力。是表征材料力学性能的综合参数。 一般，硬度↑强度↑耐磨性↑塑性↓
（c）没有明显屈服点的塑性材料（如退火铝合金、高碳钢）
弹性模量E标志材料抵抗弹性变形的能力，用以表示材料的刚度。
E tg R (MPa)
e
弹性模量大小主要取决于材料的本性，强化材料的手段如热处理、冷热加 工、合金化等对弹性模量影响很小。可通过增加横截面积或改变截面形状 来提高零件的刚度。
（二）强度
模具等。(参考指标)
其中，对某一零件有力学性能要求时，一般在设计图纸上提出硬度技术
要求，而不是强度和塑性。
二、材料的物理和化学性能
（一）物理性能
热效应及导热性能
B
导电性能 A
物理性能
C 磁性
密度、熔点 E
D 折射、反射、吸
收光及声学性能
（二）化学性能
材料的腐蚀:材料受环境介质的化学、电化学作用而引起的变质
1、布氏硬度HBW
压头 符号
淬火钢球 HBS
硬质合金球 HBW
范围 应用
HB≤450 退火和正火钢、铸铁、有色金属等软材料
HBW≤650 布氏硬度值≤650HBW的材料
优点：重复性强，测量误差小。具有较高的测量精度。数据稳定。 缺点：压痕大，测量费时，不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。 适于：较软材料，如铸铁、退火或正火钢及有色金属的硬度
在静载荷下
➢ 强度、塑性 ➢ 硬度：布氏硬度、洛氏硬度等 在冲击载荷下 ➢ 冲击韧度 在交变载荷下 ➢ 疲劳强度
载荷
（一）弹性与刚度
应力R( ) = F/S0 应变e() = (l-l0)/l0
静 载 拉 伸 试 验 机
拉伸试样
典型材料的R—e曲线
R
R
R
ReL
e (a)
e (b)
e (c)
（a）无塑性变形的脆性材料（如铸铁、陶瓷） （b）有明显屈服点的塑性材料（如低碳钢）
缺点：测试过程较繁琐。不宜用于成批生产时的常规检验。 4、显微硬度
显微硬度实验原理与维氏硬度完全相同，但精度要求高。可用于金相组 织中相的硬度以及材料表层硬度大小的测量。
（五）韧性
1、冲击韧度 材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为冲击韧度。
1)摆锤式一次冲击试验。 2)小能量多次冲击试验。
试样
锤头
橡胶夹头
材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。
断后伸长率： A l1 l0 100% l0
Hale Waihona Puke 拉 伸试断面收缩率：
Z S0 S1 100% S0
样 的 颈
缩
现
象
断裂后
说明：
① A和Z↑，材料的塑性↑ ② 直径d0 相同时，l0， A 。只有当l0/d0 为常数时，塑性值才有可比性。 当l0=10d0 时，伸长率用A11.3表示； 当l0=5d0 时，伸长率用A 表示。显然A> A11.3 ③ A <5% 时，无颈缩，为脆性材料
强度和塑性：一般零件的抗断裂设计
➢ 对工作条件不允许发生明显塑性变形的零件或构件，根据屈服强度值
ReL(RP0.2)选材，大多数机器可以预防事故发生。
➢ 对无明显屈服现象的脆性材料，依据抗拉强度Rm选材。
硬度：设计耐磨零件时，必须考虑的性能指标，如滚动轴承等。 冲击韧度：零件工作中，承受冲击载荷，如汽车齿轮、弹簧、冲压
2、洛氏硬度
压头、 硬度符号
120º金刚石圆锥体
淬火钢球：HRB
HRA HRC
❖ HRA、HRB、HRC分别测得的硬度，不可直接比较
大小。 例如： 50HRC < 70HRA 〤
50HRB > 40HRC 〤
HRA(高等硬度)：硬质合金、表面淬火层和渗碳层。 HRB (低等硬度) ：有色金属、铸铁和退火、正火钢等。 HRC (中等硬度) ：调质钢、淬火钢。 优点：操作迅速、简便，由表盘直接读出硬度值；压痕小，适用范围广。 缺点：精度较差，硬度值波动较大。