金属材料及热处理基本知识分解
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对材料的较高要求 是推动特种设备用 材不断发展的基本 动力。
在机械学承院 压类特种设备
年产1000万吨炼油厂
bzx
1材料力学基础知识
TITANIC:沉没与船体材料的质量直接有关
TitanLeabharlann Baiduc
近代船用钢板
机械学院
bzx
1材料力学基础知识
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。
另外，材料的屈强比(σs／σb)也是 反映材料承载能力的一个指标，
不同材料具有不同的屈强比，即
机械学院 使是同一种材料，其屈强比也随
bzx
1.2 强度
➢ 线弹性变形阶段（OA） ➢ （塑性）屈服阶段（BC） ➢ 强化阶段（CD） ➢ （局部）颈缩阶段（DE）
其中OA’部分为一斜直线， 应力与应变呈比例关系，A’点 所对应的应力为保持这种比例 关系的最大应力，称为比例极 限。由于大多数材料的A点和A’ 点几乎重合在一起，一般不作 区分。
工程上常用的硬度测试方法有：布氏硬度 HB、洛氏硬度HR、维氏硬度HV、里氏硬度 HL
机械学院
bzx
1.4 硬度
布氏硬度HB
将直径为D的钢球或硬质合
金球，在一定载荷P的作用
下压入试样表面，保持一定
时间后卸除载荷，所施加的
载荷与压痕表面积的比值即
为布氏硬度。布氏硬度值可
通过测量压痕平均直径d查表
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 洛氏硬度压痕
机械学料院 ，如调质钢、淬火钢
bzx
1.4 硬度
维氏硬度HV
将顶部两相对面具有规定角
度（136）的正四棱锥体金
刚石压头在载荷P的作用下
压入试样表面，保持一定时
间后卸除载荷，所施加的载
良影响，有利于压力
样的 颈
缩
加工，不易产生脆性
现象
断裂，对缺口、伤痕
不敏感，并且在发生
机械学院
bzx
1.4 硬度
硬度是指材料抵抗局部塑性变形或表面损 伤的能力。
硬度与强度有一定关系。一般情况下，硬 度较高的材料其强度也较高，所以可以通 过测试硬度来估算材料强度。此外，硬度 较好的材料，耐磨性较好。
荷与压痕表面积的比值即为
维氏硬度。维氏硬度可通过
机械学院
bzx
1.4 硬度
采用较低的试验力可使维氏试验 的压痕非常小，这样就可测出很 小区域甚至是金相中不同相的硬 度。焊接性能试验中的最高硬度 试验，就是用维氏硬度来测量焊 缝、熔合线和热影响区的硬度。
1.4 硬度
里氏硬度HL
用规定质量的冲击体在弹力作用下以一定速度 冲击试样表面，用冲头在距离试样表面１ｍｍ 处的回弹速度与冲击速度之比计算出的数值就 是里氏硬度。里氏硬度计测定的是冲击体在试 样表面经试样塑性变形消耗能量后的剩余能量。 里氏硬度的计算公式如下： HL=1000×νR/νA 式中：HL——里氏硬度符号
Q235拉伸试样,符合国标(GB/T228-2002)
机械学院
bzx
1.2 强度
屈服强度s：材 料发生微量塑性变 形时的应力值。
条件屈服强度 0.2：残余变形量 为0.2%时的应力 值。
机械学抗院 拉强度b ：材
bzx
1.3 塑性
塑性是指材料在载荷作用下断裂前发生不可 逆永久变形的能力。
常用塑性指标为断后伸长率和断面收缩率。
洛氏硬度HR
洛氏硬度用符号表示，
HR=k-(h1-h0)/0.002
在初载荷和总载荷（初
载荷与主载荷之和）的
先后作用下，将压头
（金刚石圆锥体或钢球）
压入试样表面，保持一
定时间后卸除主载荷，
用测量的残余压痕深度
增量计算硬度值。
机械学院
bzx
1.4 硬度
钢球压头与
HRA用于测量高硬度材料, 金刚石压头
试 始样标被距拉之断比后的，百标分 距率l1 l0 l部称0 10分为0% 的断残后余伸伸长长率与。原
试样断裂后，断口处横截面积的减少值与原始横截面积
的比值称为断面收缩率。
F0 F1 100 % F0
机械学院
bzx
1.3 塑性
用塑性好的材料制造
承压类特种设备，可
拉
以缓和局部应力的不
伸 试
得到。 机械学院
bzx
1.4 硬度
压头为淬火钢球时，布氏硬度用符号HBS 表示，适用于布氏硬度值在450以下的材 料。
压头为硬质合金球时，用符号HBW表示，
适用于布氏硬度在650以下的材料。
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
机械学院
bzx
1.4 硬度
金属工艺学
金属材料基本知识
机械学院
bzx
材料基本知识
➢应力与应变 ➢强度 ➢塑性 ➢硬度 ➢冲击韧度 ➢断裂韧度 ➢疲劳强度 ➢韧脆转变温度
铁碳合金基本知识
钢的热处理
机械学院
bzx
1材料力学基础知识
1.1概述
承压类特种设备对 材料要求很高，如 高强度、高韧性、 优良的耐腐蚀性能 及工艺性能等。
新旧标准性能名称对照
机械学院
bzx
1.1 应力与应变
材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化， 称为变形。
外力去处后能够恢复的变形称为弹性变形。 外力去处后不能恢复的变形称为塑性变形。
机械学院
bzx
1.1 应力与应变
应力σ ：单位面积上试样承受的载荷。这里 用表试 示样: 承受的载荷除以试样的原始横截面积S0 F σ= —— S0
νR————球头的冲击速度，m/s； νA————球头的反弹速度，m/s。
1.4 硬度
里氏硬度计体积小，重 量轻，操作简便，在任何 方向上均可测试，所以特 别适合现场使用。
σ
应变ε：单位长度的伸长量。这里用试样的 伸长量除以试样的原始标距表示:
Δl ε= ——
σe σs σb
l0
ε
应力－应变曲线（ σ- ε曲线）:
形状和拉伸曲线相同，单位不同
1.2 强度
强度:是指材料抵抗永久变形或断裂 的能力。
常用的强度指标有屈服强度σs或 σ0.2和抗拉强度b ，高温下工作 时，还要考虑蠕变极限σn和持久 强度σD，设计中许用应力都是根 据这些数值决定的。
工艺性能：材料在 加工过程中所表现
机械学院
投入运行的加氢反应器
bzx
1材料力学基础知识
材料在一定温度条件和外力作用下，抵抗 变形和断裂的能力称为材料的力学性能。承压 类特种设备材料的常规力学性能指标主要包括 强度、硬度、塑性和冲击韧度等。
1材料力学基础知识
依据国标GB/T 228－2002《金属室温拉 伸实验方法》
在机械学承院 压类特种设备
年产1000万吨炼油厂
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1材料力学基础知识
TITANIC:沉没与船体材料的质量直接有关
TitanLeabharlann Baiduc
近代船用钢板
机械学院
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1材料力学基础知识
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。
另外，材料的屈强比(σs／σb)也是 反映材料承载能力的一个指标，
不同材料具有不同的屈强比，即
机械学院 使是同一种材料，其屈强比也随
bzx
1.2 强度
➢ 线弹性变形阶段（OA） ➢ （塑性）屈服阶段（BC） ➢ 强化阶段（CD） ➢ （局部）颈缩阶段（DE）
其中OA’部分为一斜直线， 应力与应变呈比例关系，A’点 所对应的应力为保持这种比例 关系的最大应力，称为比例极 限。由于大多数材料的A点和A’ 点几乎重合在一起，一般不作 区分。
工程上常用的硬度测试方法有：布氏硬度 HB、洛氏硬度HR、维氏硬度HV、里氏硬度 HL
机械学院
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1.4 硬度
布氏硬度HB
将直径为D的钢球或硬质合
金球，在一定载荷P的作用
下压入试样表面，保持一定
时间后卸除载荷，所施加的
载荷与压痕表面积的比值即
为布氏硬度。布氏硬度值可
通过测量压痕平均直径d查表
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 洛氏硬度压痕
机械学料院 ，如调质钢、淬火钢
bzx
1.4 硬度
维氏硬度HV
将顶部两相对面具有规定角
度（136）的正四棱锥体金
刚石压头在载荷P的作用下
压入试样表面，保持一定时
间后卸除载荷，所施加的载
良影响，有利于压力
样的 颈
缩
加工，不易产生脆性
现象
断裂，对缺口、伤痕
不敏感，并且在发生
机械学院
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1.4 硬度
硬度是指材料抵抗局部塑性变形或表面损 伤的能力。
硬度与强度有一定关系。一般情况下，硬 度较高的材料其强度也较高，所以可以通 过测试硬度来估算材料强度。此外，硬度 较好的材料，耐磨性较好。
荷与压痕表面积的比值即为
维氏硬度。维氏硬度可通过
机械学院
bzx
1.4 硬度
采用较低的试验力可使维氏试验 的压痕非常小，这样就可测出很 小区域甚至是金相中不同相的硬 度。焊接性能试验中的最高硬度 试验，就是用维氏硬度来测量焊 缝、熔合线和热影响区的硬度。
1.4 硬度
里氏硬度HL
用规定质量的冲击体在弹力作用下以一定速度 冲击试样表面，用冲头在距离试样表面１ｍｍ 处的回弹速度与冲击速度之比计算出的数值就 是里氏硬度。里氏硬度计测定的是冲击体在试 样表面经试样塑性变形消耗能量后的剩余能量。 里氏硬度的计算公式如下： HL=1000×νR/νA 式中：HL——里氏硬度符号
Q235拉伸试样,符合国标(GB/T228-2002)
机械学院
bzx
1.2 强度
屈服强度s：材 料发生微量塑性变 形时的应力值。
条件屈服强度 0.2：残余变形量 为0.2%时的应力 值。
机械学抗院 拉强度b ：材
bzx
1.3 塑性
塑性是指材料在载荷作用下断裂前发生不可 逆永久变形的能力。
常用塑性指标为断后伸长率和断面收缩率。
洛氏硬度HR
洛氏硬度用符号表示，
HR=k-(h1-h0)/0.002
在初载荷和总载荷（初
载荷与主载荷之和）的
先后作用下，将压头
（金刚石圆锥体或钢球）
压入试样表面，保持一
定时间后卸除主载荷，
用测量的残余压痕深度
增量计算硬度值。
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1.4 硬度
钢球压头与
HRA用于测量高硬度材料, 金刚石压头
试 始样标被距拉之断比后的，百标分 距率l1 l0 l部称0 10分为0% 的断残后余伸伸长长率与。原
试样断裂后，断口处横截面积的减少值与原始横截面积
的比值称为断面收缩率。
F0 F1 100 % F0
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1.3 塑性
用塑性好的材料制造
承压类特种设备，可
拉
以缓和局部应力的不
伸 试
得到。 机械学院
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1.4 硬度
压头为淬火钢球时，布氏硬度用符号HBS 表示，适用于布氏硬度值在450以下的材 料。
压头为硬质合金球时，用符号HBW表示，
适用于布氏硬度在650以下的材料。
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
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1.4 硬度
金属工艺学
金属材料基本知识
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材料基本知识
➢应力与应变 ➢强度 ➢塑性 ➢硬度 ➢冲击韧度 ➢断裂韧度 ➢疲劳强度 ➢韧脆转变温度
铁碳合金基本知识
钢的热处理
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1材料力学基础知识
1.1概述
承压类特种设备对 材料要求很高，如 高强度、高韧性、 优良的耐腐蚀性能 及工艺性能等。
新旧标准性能名称对照
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1.1 应力与应变
材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化， 称为变形。
外力去处后能够恢复的变形称为弹性变形。 外力去处后不能恢复的变形称为塑性变形。
机械学院
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1.1 应力与应变
应力σ ：单位面积上试样承受的载荷。这里 用表试 示样: 承受的载荷除以试样的原始横截面积S0 F σ= —— S0
νR————球头的冲击速度，m/s； νA————球头的反弹速度，m/s。
1.4 硬度
里氏硬度计体积小，重 量轻，操作简便，在任何 方向上均可测试，所以特 别适合现场使用。
σ
应变ε：单位长度的伸长量。这里用试样的 伸长量除以试样的原始标距表示:
Δl ε= ——
σe σs σb
l0
ε
应力－应变曲线（ σ- ε曲线）:
形状和拉伸曲线相同，单位不同
1.2 强度
强度:是指材料抵抗永久变形或断裂 的能力。
常用的强度指标有屈服强度σs或 σ0.2和抗拉强度b ，高温下工作 时，还要考虑蠕变极限σn和持久 强度σD，设计中许用应力都是根 据这些数值决定的。
工艺性能：材料在 加工过程中所表现
机械学院
投入运行的加氢反应器
bzx
1材料力学基础知识
材料在一定温度条件和外力作用下，抵抗 变形和断裂的能力称为材料的力学性能。承压 类特种设备材料的常规力学性能指标主要包括 强度、硬度、塑性和冲击韧度等。
1材料力学基础知识
依据国标GB/T 228－2002《金属室温拉 伸实验方法》