金属材料的主要性能(精品)
1 金属材料的主要性能解析
27
ak不能直接用于强度方面计算，但可作为鉴
影响ak因素:材料的化学成分、显微组织、试 样的表面质量、热处理工艺以及试验温度等。
2018/10/5
动画 冲击试验
27
Titanic沉没原因
——含硫高的钢板， 韧性很差，特别是在低温 呈脆性。所以，冲击试样 是典型的脆性断口。近代 船用钢板的冲击试样则具 有相当好的韧性。
一、金属材料的主要性能
2018/10/5
1
金属材料具有许多的可贵的性能，一般分为两大类：
使用性能
力学性能 物理性能 化学性能
工程材料的性能
铸造性能 可锻性能 工艺性能 可焊性能 切削加工性能 热处理性工艺性
2
2018/10/5
金属材料的主要性能
1.使用性能 ――反映金属材料在使用过程中所表现出的特性。
包括： 力学性能： （强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等） 物理性能： （密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、 磁性等） 化学性能： （抗大气、海水及其它介质腐蚀、抗高温氧化等
2. 工艺性能 ――反映金属材料在加工制造过程中所表现出来的特性。
包括：铸造特性、压力加工特性、焊接特性、热处理特性、切削加工 特性等。 在选择和应用金属材料时，一般无特殊要求时，首先考虑金属材料的 使用性能，而在使用性能中，又主要以力学性能（机械性能）为主，因 此作为本章讨论的重点。
Titanic
一项新的科学研究回答了80年未解之谜
Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果
2018/10/5 28
金属材料的主要性能—疲劳强度
28
4、疲劳强度σr，N（交变载荷）
定义： 表示材料经无数次交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力值。 承受载荷的大小和方同随时间作周期性变化，交变应力作用下，往往 在远小于强度极限，甚至小于屈服极限的应力下发生断裂。 钢材的循环次数一般取 N = 107;有色金属的循环次数一般取 N = 108 钢材的疲劳强度与抗拉强度之间的关系:σ-1 = (0.45～0.55)σb
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
任务一金属材料的性能
任务一金属材料的性能金属材料是人类使用最为广泛的材料之一，具有许多优良的性能。
以下将详细介绍金属材料的各项性能，包括力学性能、化学性能、物理性能等。
1.力学性能金属材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出的机械性能。
主要包括抗拉强度、屈服强度、弹性模量、延伸率和硬度等参数。
金属材料通常具有优良的力学性能，具体表现在以下几个方面：（1）抗拉强度：金属材料的抗拉强度是指材料在拉伸载荷作用下所能承受的最大拉伸应力。
常见的金属材料如铝、铁、铜等具有较高的抗拉强度，通常在100MPa以上。
（2）屈服强度：金属材料的屈服强度是指在材料开始出现塑性变形时所承受的最大应力。
屈服强度一般小于抗拉强度，通常在50-80%之间。
（3）弹性模量：金属材料的弹性模量是指材料在弹性阶段内的应力和应变之比，也称为刚度。
弹性模量越大，表示材料的刚度越大，对外力的变形越小。
常见金属材料如钢材的弹性模量在200-210GPa之间。
（4）延伸率：金属材料的延伸率是指材料在拉伸过程中能够产生的塑性变形量。
通常用百分比表示，延伸率越高，表示金属材料的可塑性越好。
（5）硬度：金属材料的硬度是指材料在外力作用下抵抗划痕或形变的能力。
硬度是金属材料的一个重要性能指标，不同金属材料的硬度差异较大，如钢材的硬度通常在200-500HB之间。
2.化学性能金属材料的化学性能是指金属材料在各种化学环境中的耐蚀性能。
金属材料通常容易发生氧化、腐蚀等化学反应，因此其耐蚀性是一个重要的考量指标。
金属材料的化学性能受材料成分、表面处理等因素影响，一般来说，金属材料的化学性能表现为以下几个方面：（1）耐腐蚀性：金属材料的耐腐蚀性是指金属在各种化学介质中抵抗腐蚀的能力。
不同金属材料对不同腐蚀介质的抵抗能力不同，有的金属材料对酸、碱、氧化剂等具有较好的耐蚀性能，而有的金属材料对盐、湿气等环境容易发生腐蚀。
（2）热稳定性：金属材料的热稳定性是指材料在高温环境下的稳定性。
金属材料的性能
金属材料的性能
1）金属材料的性能
各种金属材料的性能一般包括两大类：一类叫使用性能，反映金属材料在使用过程中表现出来的特性，包括机械性能，物理性能和其他性能，它决定了金属材料的应用范围，安全可靠性和零件使用寿命。
另一方面是工艺性能，反映金属材料在加工制造过程中所表现出来的特性，如冲压性能，焊接性能，铸造性能，切削加工性能，热处理性能等，它决定了零件加工制造的难易程度。
因此，只有了解金属材料的各种性能，才能在钣金制品加工和汽车车身维修正确合理的选择和使用金属材料，达到提高维修质量，降低加工成本的目的。
2）金属材料的机械性能
（1）强度。
强度是金属材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力，金属材料的强度越高，表示所能承受的外力越大。
(2)屈服强度也称屈服极限，是金属材料发生屈服现象时应力。
（3）抗拉强度是指材料在抗拉伸作用时，断裂前承受的最大应力。
金属材料的主要性能
金属材料的主要性能金属材料性能一般分为工艺性能和使用性能两类。
所谓工艺性能是指机械零件加工制造过程中，金属材料所定冷、热加工条件下表现出来性能。
金属材料工艺性能好坏，决定了它制造过程中加工成形适应能力。
加工条件不同，要求工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。
所谓使用性能是指机械零件使用条件下，金属材料表现出来性能，它包括机械性能、物理性能、化学性能等。
金属材料使用性能好坏，决定了它使用范围与使用寿命。
机械制造业中，一般机械零件都是常温、常压和非强烈腐蚀性介质中使用，且使用过程中各机械零件都将承受不同载荷作用。
金属材料载荷作用下抵抗破坏性能，称为机械性能（或称为力学性能）。
金属材料机械性能是零件设计和选材时主要依据。
外加载荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求机械性能也将不同。
常用机械性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。
下面将分别讨论各种机械性能。
1．强度强度是指金属材料静荷作用下抵抗破坏（过量塑性变形或断裂）性能。
载荷作用方式有拉伸、压缩、弯曲、剪切等形式，强度也分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。
各种强度间常有一定联系，使用中一般较多以抗拉强度作为最基本强度指针。
2．塑性塑性是指金属材料载荷作用下，产生塑性变形（永久变形）而不破坏能力。
3．硬度硬度是衡量金属材料软硬程度指针。
目前生产中测定硬度方法最常用是压入硬度法，它是用一定几何形状压头一定载荷下压入被测试金属材料表面，被压入程度来测定其硬度值。
常用方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）和维氏硬度（HV）等方法。
4．疲劳前面所讨论强度、塑性、硬度都是金属静载荷作用下机械性能指针。
实际上，许多机器零件都是循环载荷下工作，这种条件下零件会产生疲劳。
5．冲击韧性以很大速度作用于机件上载荷称为冲击载荷，金属冲击载荷作用下抵抗破坏能力叫做冲击韧性。
金属材料的主要性能
① HRA 硬、薄试件，如硬质合金、表面淬火层和渗碳层。 ② HRB 轻金属，未淬火钢，如有色金属和退火、正火钢等 ③ HRC 较硬，淬硬钢制品；如调质钢、淬火钢等。 洛氏硬度的优点：操作简便，压痕小，适用范围广。
②弹性：材料不产生塑性变形的情况下，所能承受的最 大应力。
弹性极限：σe=Fe/So 不产永久变形的最大抗力。
2）屈服强度s：材料发生微量塑性变形时的应力值。即 在拉伸试验过程中，载荷不增加，
试样仍能继续伸长时的应力。
s = Fs/So
s
条件屈服强度0.2：高碳钢等无屈服点， 国家标准规定以残余变形量为0.2%时的 应力值作为它的条件屈服强度，以0.2 来表示。
影响因素：循环应力特征、温度、材料成分和组织、夹 杂物、表面状态、残余应力等。
二、塑性 金属材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。
1.延伸率
延伸率与试样尺寸有关：δ5、δ10 (L0=5d,10d)
2.断面收缩率 ψ=△S/So=(So-Sk)/So x 100%
> 时，无颈缩，为脆性材料表征； < 时，有颈缩，为塑性材料表征。
0.2
3)抗拉强度b：材料断裂前所承受的最大 应力值。（材料抵抗外力而不致断裂的极 限应力值）。
b = Fb/So
（5）灰铸铁拉伸时的力学性能 灰口铸铁是典型的脆性材料,其σ-曲线是一段微弯曲 线,如图a)所示,没有明显的直线部分,没有屈服和颈 缩现象,拉断前的应变很小,延伸率也很小。强度极限 σb是其唯一的强度指标。 铸铁等脆性材料的抗拉强度 很低,所以不宜作为受拉零 件的材料。
无论是塑性材料还是脆性材料,断裂时都不产生明显的 塑性变形,而是突然发生,具有很大的危险性,有相当多 零件的破坏属于疲劳破坏,对此必须引起足够的重视。
金属材料的主要性能
金属工艺学
37
金属的结晶过程
凝固— 一般非晶体由液态向固态转变的过程。 结晶— 由液态金属转变为固态晶体的过程。
ºC
T0：理论结晶温度 T1：实际结晶温度
L ΔT=T0--T1（过冷度）
T0
T1 S
0
2019/12/30
纯金属的冷却曲线（实际）
金属工艺学
38
结晶的必要条件----过冷度 金属的结晶过程：
原理：
HV
F S
F 1.8544 0.102 d 2
(N
/ m m2 )
F——试验载荷（N），范围5～120Kgf；
D——压痕对角线长度（mm） ；
S——压痕面积（mm2） 。
2019/12/30
金属工艺学
21
优点： 所用载荷小； 压痕深度浅； 测量范围大。
缺点： 生产率低； 不适合成批生产检验
材料的 和 的数值越大，塑性越好。
塑性对材料的意义： 1. 提高安全性 2. 便于压力加工成型
2019/12/30
金属工艺学
11
二、 硬度
硬度：是材料抵抗局部变形的能力 。
硬度是综合性能指标 硬度测量简便迅速，不破坏零件
工程上常用的有:
布氏硬度(HB) 洛氏硬度(HR) 维氏硬度(HV)
应用范围： 适用于测量零件薄的表面硬化层、金属镀层： 薄片金属。
2019/12/30
金属工艺学
22
三、韧性
—金属材料断裂前吸收的变形能量的能力。
冲击韧度（ak):是金属材料抵抗冲击载荷作用而 不破坏的能力。
梅氏标准试样 GB229－84
2019/12/30
金属工艺学
金属材料的使用性能
金属材料的使用性能1. 密度(比重):材料单位体积所具有的质量，即密度＝质量/体积，单位为g/cm3。
2. 力学性能: 金属材料在外力作用下表现出来的各种特性，如弹性、塑性、韧性、强度、硬度等。
3. 强度: 金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。
屈服点、抗拉强度是极为重要的强度指标，是金属材料选用的重要依据。
强度的大小用应力来表示，即用单位面积所能承受的载荷(外力)来表示。
4. 屈服点: 金属在拉力试验过程中，载荷不再增加，而试样仍继续发生变形的现象，称为“屈服”。
产生屈服现象时的应力，即开始产生塑性变形时的应力，称为屈服点，用符号σs表示，单位为MPa。
5. 抗拉强度: 金属在拉力试验时，拉断前所能承受的最大应力，用符号σb表示，单位为MPa。
6. 塑性: 金属材料在外力作用下产生永久变形(去掉外力后不能恢复原状的变形)，但不会被破坏的能力。
7. 伸长率: 金属在拉力试验时，试样拉断后，其标距部分所增加的长度与原始标距长度的百分比，称为伸长率。
用符号δ，%表示。
伸长率反映了材料塑性的大小，伸长率越大，材料的塑性越大。
8. 韧性: 金属材料抵抗冲击载荷的能力，称为韧性，通常用冲击吸收功或冲击韧性值来度量。
9. 冲击吸收功: 试样在冲击载荷作用下，折断时所吸收的功。
用符号A?k表示，单位为J 。
10. 硬度: 金属材料的硬度，一般是指材料表面局部区域抵抗变形或破裂的能力。
根据试验方法和适用范围的不同，可分为布氏硬度和洛氏硬度等多种。
布氏硬度用符号HB表示：洛氏硬度用符号HRA、HRB或HRC表示。
部分常用钢的用途(一)各牌号碳素结构钢的主要用途:1.牌号Q195，含碳量低，强度不高，塑性、韧性、加工性能和焊接性能好。
用于轧制薄板和盘条。
冷、热轧薄钢板及以其为原板制成的镀锌、镀锡及塑料复合薄钢板大量用用屋面板、装饰板、通用除尘管道、包装容器、铁桶、仪表壳、开关箱、防护罩、火车车厢等。
盘条则多冷拔成低碳钢丝或经镀锌制成镀锌低碳钢丝，用于捆绑、张拉固定或用作钢丝网、铆钉等。
金属材料性能包括哪些
金属材料性能包括哪些金属材料是工程领域中常用的一种材料，它具有许多优良的性能，因此在各种领域得到了广泛的应用。
金属材料的性能对于材料的选择和设计具有重要的意义。
那么，金属材料的性能包括哪些呢？接下来，我们将从几个方面来介绍金属材料的性能。
首先，金属材料的力学性能是其最基本的性能之一。
力学性能包括强度、硬度、韧性、塑性等指标。
强度是金属材料抵抗外部力量破坏的能力，通常包括屈服强度和抗拉强度等指标。
硬度是金属材料抵抗划痕和压痕的能力，通常用洛氏硬度或布氏硬度来表示。
韧性是金属材料抵抗断裂的能力，通常包括冲击韧性和断裂韧性等指标。
塑性是金属材料在受力作用下发生形变的能力，通常用延伸率和收缩率来表示。
这些力学性能直接影响着金属材料在工程中的使用。
其次，金属材料的热学性能也是非常重要的。
热学性能包括热膨胀系数、导热系数、比热容等指标。
热膨胀系数是金属材料在温度变化时长度变化的比例系数，对于材料的热稳定性具有重要影响。
导热系数是金属材料传导热量的能力，对于材料的散热性能具有重要影响。
比热容是金属材料单位质量在温度变化时吸收或释放的热量，对于材料的热惯性具有重要影响。
这些热学性能对于金属材料在高温环境或受热作用时的表现具有重要意义。
此外，金属材料的化学性能也是需要考虑的重要因素。
化学性能包括金属材料的化学成分、耐蚀性、氧化性等指标。
金属材料的化学成分直接影响着其性能和用途，不同的合金成分会导致材料具有不同的性能。
耐蚀性是金属材料抵抗外界介质侵蚀的能力，对于材料在腐蚀环境中的表现具有重要影响。
氧化性是金属材料在高温氧化环境中的表现，对于材料在高温氧化环境中的稳定性具有重要影响。
这些化学性能对于金属材料在不同环境中的使用具有重要意义。
最后，金属材料的物理性能也是需要考虑的重要因素。
物理性能包括密度、磁性、电性等指标。
密度是金属材料单位体积的质量，对于材料的轻重程度具有重要影响。
磁性是金属材料在外磁场下的磁化特性，对于材料在磁场中的表现具有重要影响。
金属材料的性能有哪些
金属材料的性能有哪些金属材料是一类常见的材料，其性能多种多样，具有许多优秀的特点，下面将从强度、塑性、硬度、导电性和导热性等方面进行介绍。
首先，金属材料的强度是其最重要的性能之一。
金属材料通常具有较高的强度，可以承受较大的外部载荷而不会发生破坏。
这使得金属材料成为制造结构件和机械零件的理想选择。
例如，钢材具有较高的抗拉强度和屈服强度，因此被广泛应用于建筑结构和汽车制造等领域。
其次，金属材料的塑性也是其重要性能之一。
金属材料具有良好的塑性，可以在外力作用下发生塑性变形而不断裂。
这使得金属材料可以通过锻造、拉伸、压缩等加工工艺成型各种复杂的零部件。
例如，铝材具有良好的塑性，可以通过挤压工艺制成各种型材和零件，广泛应用于航空航天和汽车制造领域。
此外，金属材料的硬度也是其重要性能之一。
金属材料通常具有一定的硬度，可以抵抗外部物体对其表面的划伤和磨损。
这使得金属材料可以用于制造刀具、轴承、齿轮等需要较高硬度的零件。
例如，不锈钢具有较高的硬度和耐磨性，因此被广泛应用于厨具和机械零件制造。
另外，金属材料具有良好的导电性和导热性。
金属材料中的自由电子可以在外加电场或温度梯度下自由移动，因此金属材料具有良好的导电性和导热性。
这使得金属材料可以广泛应用于电气设备和热传导设备中。
例如，铜材具有良好的导电性和导热性，因此被广泛应用于电线、电缆和散热器等领域。
综上所述，金属材料具有良好的强度、塑性、硬度、导电性和导热性等优秀性能，因此在工程领域中得到了广泛的应用。
随着材料科学的不断发展，金属材料的性能将会得到进一步提升，为各行各业的发展提供更加可靠的支持。
金属材料的性能
金属材料的性能
金属材料是目前最常用的材料之一，具有许多优越的性能。
以下是金属材料的主要性能特点。
首先，金属材料具有较高的强度和刚度。
金属晶体结构中的金属原子之间通过共价键或金属键相连接，使得金属材料具有较高的抗拉强度和刚度。
这使得金属材料适合用于许多重要的结构应用，例如建筑物、桥梁和机械设备。
其次，金属材料具有良好的导电和导热性能。
金属材料可轻松地传导电流和热量，这使得金属是最常用的导电和散热材料之一。
这使得金属材料广泛应用于电子器件、电线电缆和热交换器等领域。
第三，金属材料具有良好的可塑性和可加工性。
金属材料可以通过加工方式，如锻造、压延和拉伸等，改变其形状和尺寸，而不会破坏其结构。
这使得金属材料可以轻松地制造各种复杂形状和尺寸的零件，适用于各种不同的工程需求。
此外，金属材料具有较好的耐蚀性。
金属材料可以通过氧化反应形成稳定的氧化物表面层，防止进一步的腐蚀。
这使得金属材料在各种恶劣的环境条件下，如潮湿、腐蚀性介质和高温环境下，仍能保持良好的性能。
最后，金属材料具有较好的再生能力。
金属材料可以通过回收和熔化再利用的方式，降低资源消耗和环境污染。
这使得金属材料成为一种可持续发展的材料选择。
综上所述，金属材料具有优异的强度、导电性、导热性、可塑性和耐蚀性等性能特点，使其成为许多领域的理想选择。
然而，金属材料也存在一些缺点，如重量较重和容易生锈等。
因此，在实际应用中，需要根据具体要求进行合理选择和使用。
金属材料性能
金属材料性能
金属材料是一类以金属元素为主要成分的材料，具有许多独特的性能。
以下将介绍几种常见的金属材料性能：
1. 导电性能：金属材料是良好的导电材料，因为金属具有自由电子。
这使得金属在电流的通导能力上表现出色，被广泛应用于电力输送、电子设备和电子电路中。
2. 导热性能：金属材料具有很高的导热性能，可以快速传导热量。
这使得金属材料常用于导热器、散热器和制冷设备等需要快速传热的应用。
3. 强度和硬度：金属材料通常具有较高的强度和硬度，可以经受较大的外力作用而不容易变形或破裂。
这使得金属材料适用于承受重负荷和高强度工作环境的结构材料，如建筑桥梁、汽车零部件等。
4. 塑性：金属材料具有较好的塑性，即在外力作用下具有可塑性，能够发生一定的塑性变形。
这使得金属材料易于加工成各种形状，如拉伸、压缩和弯曲等，广泛应用于制造业中。
5. 耐腐蚀性能：许多金属材料具有良好的耐腐蚀性能，可以抵御一些腐蚀介质的侵蚀，因此适用于制造耐腐蚀设备和结构，如化工设备、海洋工程等。
6. 密度：金属材料的密度通常较大，但相比于其他一些材料，如陶瓷和聚合物材料，金属材料的密度相对较低。
这使得金属
材料适用于需要同时满足强度和轻量化要求的应用，如航空航天和汽车制造等。
7. 熔点：金属材料的熔点通常较高，使其能够在高温下保持其结构和性能的稳定性。
这使得金属材料可以应用于高温环境和高温工艺中，如航空发动机部件、高温炉子等。
总的来说，金属材料具有导电性、导热性、强度和硬度、塑性、耐腐蚀性、密度和熔点等特点，使其在工程领域中有着广泛的应用。
金属材料的主要性能指标
一
料科学研究中心，并把约2/3大学的冶
颗 人
金系或矿冶系改建成了冶金材料科学系
造 卫
或材料科学与工程系。其涉及的材料由
星 及
其
金属扩展到了陶瓷和高分子聚合物材料。运
载
可见，高技术需要先进材精选料课件的支持。
火 箭
8
中华民族在人类历史上为材料的发展和应用 作出过重大贡献。
❖ 早在公元前6000~ 5000
• 淬火钢球： HBS
• 硬质合金钢球： HBW
• 当F的单位取N时，加
系数0.102
布氏硬度实验原理
精选课件
34
③特点及应用：
优点： 测量误差小（因压痕大），数据稳定，
重复性强。
缺点： 压痕面积较大，测量费时。
应用： 常用于测量较软材料、灰铸铁、有色
金属、退火正火钢材的硬度。
不适于测量成品零件或薄件的硬度。
表示材料抵抗均匀塑性变形的最大能力。
b
Fb MPa S精选0课件
28
2、塑性
—— 产生塑性变形而不断裂的能力。
（1）断后伸长率
A = [( Lu - L0 )/ L0 ]×100% （2）断面收缩率
Z = [( S0 - Su )/S0 ]×100%
A和Z越大，材料的塑性越好。
塑性对材料的意义：
精选课件
35
（2）洛氏硬度 HR
精选课件
36
①试验原理：
钢球压头与金 刚石压头
用锥顶角为120°的金 刚石圆锥或直径1.588mm的 淬火钢球，以相应试验力 压入待测表面，保持规定 时间卸载后卸除主试验力， 以测量的残余压痕深度增 量来计算出硬度值。
精选课件
各种金属材料及特性 全(建议收藏)
4、铁生铁、熟铁和钢的主要区别在于含碳量上，一般含碳量小于0.2%的叫熟铁或纯铁，含量在0.2-1.7%的叫钢，含量在1.7%以上的叫生铁。
1）生铁：一般指含碳量在2~6.69%的铁的合金。
又称铸铁。
生铁里除含碳外，还含有硅、锰及少量的硫、磷等，它可铸不可锻。
1.1）生铁性能：生铁含碳很多，生铁坚硬、耐磨、铸造性好，但生铁硬而脆，几乎没有塑性，不能锻压。
1.2）分类：又可分为炼钢生铁、铸造生铁、球墨铸铁、合金生铁等几种。
1.2.1）炼钢生铁（白口铁）：习惯上把炼钢生铁叫做生铁。
炼钢生铁里的碳主要以碳化铁的形态存在，其断面呈白色，通常又叫白口铁。
这种生铁性能坚硬而脆，一般都用做炼钢的原料。
1.2.2）铸造生铁（灰口铁）：简称为铸铁。
铸造生铁中的碳以片状的石墨形态存在，它的断口为灰色，通常又叫灰口铁。
由于石墨质软，具有润滑作用，因而铸造生铁具有良好的切削、耐磨和铸造性能。
但它的抗位强度不够，故不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造各种机床床座、铁管等。
1.2.3）球墨铸铁：球墨铸铁里的碳以球形石墨的形态存在，其机械性能远胜于灰口铁而接近于钢，它具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能，有一定的弹性，广泛用于制造曲轴、齿轮、活塞等高级铸件以及多种机械零件。
1.2.4）合金生铁：合金生铁含硅、锰、镍或其它元素量特别高，如硅铁、锰铁等，常用做炼钢的原料。
在炼钢时加入某些合金生铁，可以改善钢的性能。
2）熟铁：是用生铁精炼而成的比较纯的铁。
含碳量在0.02%以下，又叫锻铁、纯铁。
纯铁要求碳、磷、硫等杂质元素含量很低，其冶炼难度较大，制造成本远大于生铁和钢。
2.1）熟铁性能：熟铁质地很软，塑性好，延展性好，容易变形，可以拉成丝，强度和硬度均较低，容易锻造和焊接，用途不广。
2.2）熟铁的用途：主要是作为电工材料，具有高的磁导率，可用于各种铁芯。
还用作高级合金钢的原料，纯铁很少用作结构材料，这是由于它质地柔软，强度不高。
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
24
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
31
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
金属材料的性能与应用资料
金属材料的性能与应用资料金属材料是广泛应用于各个领域的重要材料之一。
其独特的性能使之成为制造工业、建筑业以及能源开发等众多行业的首选材料。
本文将介绍金属材料的性能特点以及应用领域，以便更好地了解金属材料的价值和应用潜力。
一、金属材料的性能特点金属材料具有以下几个显著的性能特点：1. 机械性能优异：金属材料的强度高、韧性好，能够承受较大的力和变形而不破坏。
这使得金属材料在制造机械设备和结构物时发挥重要作用。
2. 导电性强：金属材料是良好的导电体，能够传导电流。
这使得金属材料在电子设备、电力传输和通讯领域有着广泛的应用。
3. 热传导性好：金属材料具有良好的热传导性，可以快速传导热量。
因此，金属材料在制造散热器和热交换器等热传导设备时非常有效。
4. 良好的可塑性和成形性：金属材料易于加工成各种形状，可以通过锻造、拉伸、压力成型等工艺得到所需的形状。
这使得金属材料在制造工艺品、车辆和建筑结构等方面具有广泛应用。
5. 耐蚀性强：大多数金属材料能够耐受大气、水和酸碱等介质的侵蚀，因此在制造防腐设备和船舶等领域得到广泛应用。
二、金属材料的应用领域基于金属材料的独特性能，其应用领域非常广泛。
下面列举几个主要的应用领域：1. 制造业：金属材料在制造业中扮演重要角色。
例如，汽车、飞机和火箭等交通工具的制造离不开金属材料。
此外，大型工业设备和机械管道也大量采用金属材料。
2. 建筑业：金属材料具有较高的强度和耐久性，常用于建筑结构、桥梁和地下管道等工程项目的建设。
同时，金属材料还可用于保护建筑物免受自然灾害和恶劣环境的侵蚀。
3. 电子行业：金属材料在电子行业中应用广泛，如半导体材料、电路板、电器导线等。
此外，金属材料还用于制造电池、变压器和电子连接器等电子元件。
4. 能源开发：金属材料在能源开发领域起着重要作用，如石油、天然气和核能等能源的开采、储存和转换离不开金属材料的支持。
5. 医疗领域：金属材料在医疗设备和人工假体等方面有着广泛的应用，如金属合金用于制造人工关节和牙科种植体，具有良好的生物相容性和机械性能。
金属材料性能指标大全
金属材料性能指标大全1.强度：金属材料的强度是指其抵抗外力作用下变形或破坏的能力。
通常用屈服强度、抗拉强度、硬度等指标来衡量。
2.韧性：金属材料的韧性是指其抵抗断裂和破坏的能力。
韧性较好的金属材料在受力时能够发生塑性变形而不易断裂。
3.塑性：金属材料的塑性是指其在受力作用下能够发生可逆的塑性变形的能力。
塑性变形具有可塑性、持久性和无恢复性等特点。
4.硬度：金属材料的硬度是指其抵抗外力侵蚀或抵抗硬物压入的能力，通常通过维氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度等指标来表示。
5.耐磨性：金属材料的耐磨性是指其在与其他物体接触时能够减少磨损的能力。
6.耐腐蚀性：金属材料的耐腐蚀性是指其在与腐蚀性介质接触时能够保持物理性能和化学性能不发生明显变化的能力。
7.导电性：金属材料的导电性指的是其传导电流的能力。
8.导热性：金属材料的导热性是指其传导热量的能力。
9.可加工性：金属材料的可加工性是指其在成型过程中能够满足要求的能力，如锻造、拉伸、轧制等。
10.焊接性：金属材料的焊接性是指其在焊接过程中能够实现良好的焊接接头。
11.可靠性：金属材料的可靠性是指其在长期使用过程中能够保持稳定的性能和寿命。
12.密度：金属材料的密度是指单位体积内所含质量的多少，是评估材料重量的重要指标。
13.熔点：金属材料的熔点是指其从固态转变为液态所需的温度，熔点高的金属在高温环境下具有较好的稳定性。
14.热膨胀系数：金属材料的热膨胀系数是指其单位温度变化时长度或体积的变化量。
15.磁性：金属材料的磁性可以分为磁导率、磁饱和、矫顽力等指标。
16.寿命：金属材料的寿命是指其在一定条件下能够保持正常工作的时间。
17.耐高温性：金属材料的耐高温性是指其在高温环境下能够保持稳定性能和结构完整性的能力。
18.疲劳性能：金属材料的疲劳性能是指其在交替或交变载荷下，经过多次应力循环后产生疲劳破坏的特性。
19.特殊功能：金属材料中的一些合金可能具有特殊功能，如耐磁、防辐射、防腐蚀等。
金属材料性能
金属材料性能
金属材料是一种常见的工程材料，具有许多优异的性能，包括强度高、耐磨损、导热性好等特点。
在工程领域中，金属材料被广泛应用于制造各种零部件和结构，因此对于金属材料的性能了解和掌握至关重要。
首先，金属材料的强度是其最重要的性能之一。
金属材料通常具有较高的抗拉
强度和抗压强度，这使得它们在承受外部载荷时能够保持结构的稳定性和完整性。
此外，金属材料的塑性变形能力也很强，能够在一定范围内发生塑性变形而不断裂，这对于金属材料的加工和成形具有重要意义。
其次，金属材料的耐磨损性能也是其重要的特点之一。
在工程应用中，金属零
部件往往需要承受摩擦和磨损，因此对于金属材料的耐磨损性能要求较高。
一些特殊的金属材料，如高速钢、硬质合金等，具有优异的耐磨损性能，适用于制造刀具、轴承等需要高耐磨损性能的零部件。
另外，金属材料的导热性能也是其重要的特点之一。
金属材料通常具有良好的
导热性能，能够快速传导热量，使其在热传导和散热方面具有重要应用。
因此，在一些需要导热性能的场合，如制造散热器、导热管等，金属材料是首选材料。
除此之外，金属材料的耐腐蚀性能、导电性能、磁性等特点也是其重要的性能
之一。
不同种类的金属材料具有不同的性能特点，因此在工程应用中需要根据具体的要求选择合适的金属材料。
综上所述，金属材料具有许多优异的性能，包括强度高、耐磨损、导热性好等
特点。
在工程应用中，对于金属材料的性能了解和掌握至关重要，只有充分了解其性能特点，才能更好地应用于工程实践中，发挥其最大的作用。
因此，对于金属材料性能的研究和应用具有重要意义，也是当前工程领域的研究热点之一。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1）体心立方晶格 — 在立方体的8个顶角上各有一个原子，在立 方体中心还有一个原子。
体心立方晶格
2）面心立方晶格
在立方体8个顶角上各有一个原子，在立方体 的6个面的中心 还各有一个原子。
面心立方晶格
三、纯铁的同素异晶转变
纯铁固态下, 在不同温 度范围内将呈现出不同的 晶格形态，这种现象称为 同素异晶转变。 1）用冷却曲线表示 2）用反应式表示
• •
晶胞——晶格的最小单元。 晶胞
一、 金属的结晶： 金属由液态冷却变成固态，原子由不规则排列→有规则的排列 无序 → 有序
金属结晶过程示意图
•
金属结晶过程 形核＋长大→晶粒
• 金属和合金多为多晶体结构 晶粒间的接触面（边界）称 为晶界。 • 晶粒粗细对力学性能影响很 大。一般规律：晶粒愈细， 强度、硬度愈高，塑性、韧 性愈好。 • 细化晶粒的方法 （1）快速冷却，增加晶核数； （2）添加高熔点弥散质点 （孕育或变质处理） （3）热处理和压力加工
2、洛氏硬度HRC （120。金刚石压头、 140kgf ）
用于测定硬质表面材料（20－70 HRC） 测试原理图：
F
HRC测定
压头直径: 120。金刚石压头、 ￠1.5875mm钢球、 ￠3.175mm钢球 主载荷: 140kgf、50kgf、90kgf 、
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）
固溶体的性能特点： 具有良好的塑性和韧性， 强度、硬度较低。
溶质原子 溶剂原子 溶质原子
溶剂原子
二、金属化合物
合金各组成元素之间相互作用而生成的一种新的具有 金属特性的物质。
金属化合物各元素之间呈整数比关系。
如： Fe3C、WC、TiC 等
金属化合物的性能特点：
脆性大、硬度高；强度低；塑性、韧性差；高的熔点。
问题： 水、油混装在一个瓶子里，是几个相？ 将奶粉加开水冲一杯牛奶又是几个相？
组织：通常借助于放大镜、显微镜人眼观察到的 材料内部的微观（图像）统称组织
组织是材料性能的决定因素。
固溶体 合金的组织结构 金属化合物 机械混合物
一、固溶体
溶质原子溶入溶剂晶格而仍保持溶剂晶格类型的金属晶体。
据溶质原子在溶剂晶格中所占据位置的不同 固溶体 置换固溶体 间隙固溶体
铁素体组织
奥氏体不锈钢组织
2）金属化合物—各组元按一定整数比结合而成，并
具有金属性质的均匀物质，属于单相组织。
渗碳体 （Fe3C）
性能 800 HBW （用硬质合金头测定） 硬而脆，但塑性、韧性近于零。
铸铁生产中
Fe3C 3Fe＋C （石墨）
过共晶白口铸铁中 铁的一次渗碳体
过共析钢退火组织中
铁碳合金状态图
铁碳合金状态图
显示各种不同碳量的铁碳合金在不同温度 下组织形态的热分析图形
1、 Fe –C合金状态图的构成
1）两条水平线
ECF（1148℃） PSK（727℃）
A
2）4个基本相 液相(L)； 奥氏体(A)； 铁素体(F)； 渗碳体相( Fe 3C)。
b = Fb/ A0
( M Pa
)
Fs—试样产生屈服时所承受的最大载荷,N Fb—-试样在拉断前所能承受 的最大载荷, N A0——试样原始截面积,mm²
金属不能在超过其 s 、 b 的条件下工作。因此作为强度 设计的依据. ???灰铸铁和20钢分别以何种强度为设计依据。
2. 塑性
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。
第一节 金属材料的力学性能
一、强度和塑性 拉伸试验（GB6397-1986）
L1
拉伸试样
低碳钢拉伸试验图分析
变形阶段的分析：
弹性变形阶段(直线）:oe
e — 弹性极限点
塑性变形阶段 (屈服)（曲线）:sb
S — 屈服点
颈缩阶段(断裂) （曲线） : bk
b — 极限载荷点 K — 断裂点
缩颈 —
式中 A0—试样的原始截面积，mm²； A1—试样拉断后,断口处横截面积，mm² ； 说明：δ、ψ值愈大，表明材料的塑性愈好。
良好的塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件。
二、硬度（HB、HR）
硬度:是材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。
它是材料性能的一个综合的物理量，表示金属 材料在一个小的体积范围内抵抗塑性变形、压痕 划痕的能力。是衡量金属软硬的指标。直接影响 金属材料的耐磨性。
四、 疲劳强度 ——（σ-1 ） （σ-1≈0.5σb）
金属材料在无数次重复或交变载荷的作用下而不致 引起断裂的最大应力—疲劳强度。 在机械零件中有许多零件，如连杆、齿轮、弹簧、 曲轴等，是在交变载荷的作用下工作的。这种受交变应 力的零件，发生断裂时的应力。远低于该材料的屈服强 度，这种破坏现象叫做疲劳破坏。据统计，约有80%的 机件失效都可归咎于疲劳破坏。 金属材料所承受重复或交变载荷应力（）与其断裂 前的应力循环次数（N）有如图所示的疲劳曲线关系。
当应力降至某值后， 疲 劳曲线成为水平， 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
疲劳曲线
5、几种常用金属材料的力学性能
牌 号
Q235-A
力
σb/ MPa
400 610
学
δ%
性
HBS
能
HRC αk
σs
铁素体（F）— 碳（C）溶入α-Fe中所形
成的固溶体
奥氏体（A）— 碳（C）溶入γ-Fe中所形
成的固溶体
铁素体（F）—— 体心立方晶格
600℃ 0.006%C 727℃ 0.0218%C 力学性能：σb ≈ 250MPa； δ= 45%~50%； HBS = 80。
奥氏体（A）——面心立方晶格
1148℃ 2.11%C 727℃ 0.77%℃ 力学性能： σb ≈ 250 ~ 350MPa； δ= 40%~45%。 HBS= 160~200；
应力与应变概念
应力： 试样单位横截面上的拉力
P 4P ＝ ＝ 2 F0 d 0
N/mm2；MPa
应变：试样单位长度上的伸长量
L1－L0 L ＝ L ＝ L 100％ 0 0
应力与应变曲线
1.强度 单位：MPa(N/mm2） 强度: 材料在外力作用下，
（F）
抵抗塑性变形和断裂的能力。
σs —— 屈服强度(屈服点）
如:淬火钢、调质钢等。
??? 布氏硬度和洛氏硬度硬度各有什么优缺点?
???下列零件用哪种硬度法测量 1. 硬质合金刀头 2 锻件
三、韧性
金属在断裂前吸收的变形能量——韧性。
其常用指标为------冲击韧度（ak ）
用冲击试验测定冲击韧度 k
计算公式： ak =Ak/S(J / cm)
用单位面积上的冲击功来表示 ak—冲击韧度 Ak—冲断试样所消耗的冲击功，J; S—试样缺口处的横截面积，cm。 冲击值一般作为选材的参考，不直接用于强度计算。 试验表明：在冲击能量不大的情况下，金属材料承受多次 重复冲击的能力，主要决定于强度，而不是要求过高的冲 击韧度。 ak 值 对组织缺陷很敏感，因此，冲击试验在生产上用来 检验冶炼、热加工、热处理工艺质量的有效方法。
☆ 伸长率：试样拉断后,其标距
的伸长与原始标距的百分比.
L1－L 0 L ＝ ＝ 100 ％ L0 L0
应用中：δ10——试样 L0=10d0
δ5 ——试样 L0=5d0
☆断面收缩率:
试样拉断后, 缩颈处截面积 的最大缩减量与原始横截面积 的百分比
=（A0 –A1）/A0×100%
缩颈 —
0.2%
σb —— 抗拉强度 σ0.2——名义屈服强度
（名义屈服点）
低碳钢拉伸试验图
屈服强度度来表示金属材料的强度 指标。其计算公式为： ☆屈服强度（屈服点）——拉伸试样产生屈服时的应力 s=Fs /A0 ( MPa )
☆ 抗拉强度——拉伸试样在拉断前所承受的最大应力
的二次渗碳体
3）机械混合物——结晶过程所形成的两相混合组织
珠光体 P （F+Fe3C） 成分：C ＝0.77 %
良好的力学性能： σb ≈750MPa ； HBS=180 δ=20 %－25% ；
αk = 30-40（J/c㎡）
白色F基体中嵌入黑片状Fe 3C
莱氏体（Ld ）
C=4.3%C
727℃以上为高温Ld （A+ Fe3C） 727℃以下为低温Ld’ （P+ Fe3C） 力学性能与 Fe3C 相似，硬而脆
常用的有布氏硬度和洛氏硬度
1. 布氏硬度HBS（以淬火钢球为压头）
用于测定软性材质（HBS≤450） 测试原理图：
HBS测定
压头直径:￠10mm、 ￠5mm、 ￠2.5mm 载荷: 30000N、 7500N 、1870N 特点：优点：测量值较稳定、准确度较洛氏硬度高 缺点：测量费时，且压痕较大， 不适合成品检验。 适用范围：用于测定软性材质（HBS≤450） 如:灰口铸铁、软钢和非铁合金等。 HBW--- 以硬质合金为压头的新型布氏硬度计
第一篇 金属材料的基础知识
其主要内容包括:
☆ 金属材料的主要性能
☆ 铁碳合金 ☆ 钢的热处理
☆ 工业用钢
材料与性能要求
• 四大工程材料：钢铁、铝及铝合金、 塑料、水泥 • 力学性能—— 强度、塑性、 硬度、 冲击韧性(度)、疲劳强度 • 物化性能——密度、耐腐蚀性等
• 工艺性能——加工成形的难易程度
3. 查阅有关资料列表统计如下材料的力学性 能指标值：Q215-A; 35; T10; HT300; QT450-10; ZG340-640(ZG55）; ZCuSn10Pb1(10-1锡青铜); ZAlSi7Mg(ZL101) 。