2 材料的性能及意义(4)
合集下载
相关主题
- 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)。
化学腐蚀
6材料与周围介质直接发生化学反应，但反应过程中 产生电流的腐蚀过程 6一般氧化膜均较脆，其力学性能明显低于基体金属 6致密的氧化膜化学稳定性高，与基体结合牢固，具 有防止基体继续氧化的作用
33
1.1.3 材料的化学性能
电化学腐蚀
$材料与电解质 发生电化学反 应，并伴有电流 产生的腐蚀过程 $发生条件：电 极电位差 $电极电位低的 为阳极，被腐 蚀；电极电位高 的为阴极
F
S
=σ
F0 0.2
s0.2 bs
它表征了材料抵抗微量
e
塑性变形的能力。
当材料单位面积上所受的应力 σe<σ<σs时，只产生微量的塑性 变形。当σ>σs时，材料将产生明 显的塑性变形。
0.2%
b
k 100%
Δl
Δl l0 = ε
条件屈服强度: σ0.2=F 0.2/S0 （MPa）
屈服强度 — 是塑性材料选材和评定的依据。
36
9
1.1.4 材料的其他性能
一、材料的工艺性 （二）锻造性能
材料进行压力加工(锻造、压延、轧制、拉拔、挤 压等)的可能性或难易程度的度量。 Ö塑性越好，锻造性能越好 Ö金属材料一般具有良好的塑性，陶瓷塑性极差
37
1.1.4 材料的其他性能
一、材料的工艺性 （五）切削加工性能
1.1.4 材料的其他性能
炮筒设计依据为比例极限
4
1
一、强 度
（2） 弹性极限（σp）
弹性极限是指在完 全卸载后不出现任 何明显的微量塑性 变形的极限应力值。
弹性元件（汽车板簧、 仪表弹簧）等的设计 依据是弹性极限
5
一、 强 度
（4）抗拉强度（σb ）
F Fb
抗拉强度是材料在拉断前 F S0 = σ
承受最大载荷时的应力。
e
♠E由大到小：陶瓷>金属材料、复合材料>高分子 钢铁>铜及其合金>铝及其合金
8
2
9
三、 弹 性
弹性元件最直接的弹性性能指标
$2.弹性比功：W
=
σ
ε
e
e
/2
=
σ
2 e
/(2E)
Ö弹性变形时吸收的最大弹性功。
Ö高弹性极限σe或低弹性模量E，弹 性比功就越高，弹性就好
Ö工程上所用弹簧一般选用弹性模量 和弹性极限均高的材料制造
Ö铍青铜既具有较高的弹性极限，又
具有较小的弹性模量，也是一种较好
的弹簧材料
11
三、 弹 性
比例极限σp 、弹性极限σe和弹性模量E等在一定程度上均 可用来说明材料弹性性能
弹性元件最直接的弹性性能指标 $1.最大弹性应变量εe:
Ö高弹性极限、低弹性模εe =量σEe的材料具有较好的弹性 Ö高分子材料，εe大，E值小，但不是最好的弹性 元件。表明εe不是最合适的弹性性能指标。
σb =Fb/S0 （MPa）
它表征了材料在拉伸条件下 所能承受的最大应力。塑性较 好的材料， σb表示材料对最 大均匀变形的抗力；而塑性较 差的材料，此时则迅速断裂
抗拉强度 — 是脆性材料选材的依据。
b k
Δl
Δl l0 = ε
7
一、强 度
（3） 屈服强度（σS）
指材料在外力作用下，产生屈
F
服现象时的应力。 σS =Fs/S0 （MPa）
（二）断裂韧度
n为安全系数， 一般取n=1.5~2
传统工程设计的防断依据：
Ù屈服强度依据：σ
< [σ ] =
σ 0.2
n
Ù凭经验选定材料的塑性、韧性和缺口敏感度
等安全性能指标
Ù前提：假设材料是均匀、无缺陷的连续体
按以上依据设计的构件一般认为是安全可靠的， 但实际上经常出现工作应力远低于材料屈服强度 的低应力脆断
性的提 料抵抗裂纹扩展断裂的韧性性能指
出： 标，综合地反映了材料的强度和塑性
24
6
六、韧 性
（二）断裂韧度
断裂韧性指标为KIC，其判据为：
×KⅠ为应力场强度因子，表示应 力场的强弱程度 ×Y为裂纹形状系数，Y=1~2，其 值越大，裂纹尖端的应力场越强 ×a为裂纹长度的一半
25
七、 疲劳性能
疲劳断裂：零件在低于屈服应力的交变应力的反复作 用下而发生的断裂现象 Ø属于低应力脆断，断裂时的应力远低于材料静载 下的抗拉强度 Ø疲劳断裂是损伤的积累过程，包括疲劳裂纹的产 生、扩展、瞬间断裂三个阶段。 Ø无论是韧性材料还是脆性材料断裂前均无明显的 塑性变形，危险性极大 Ø应力大小和循环次数有关
6
二、刚 度
二．刚度
E=σ ε
♠表示材料对弹性变形的抵抗能力，弹性变形阶段的应力与 应变的比值即为材料的刚度。
♠刚度首先取决于材料的弹性模量（E），又与工件的形状和 尺寸有关，代表的是工件产生单位弹性变形所需的载荷大小。
♠金属材料的弹性模量主要决定于基体的性质，是一个对组 织不敏感的性能指标，与晶粒大小及组织形貌关系不大。碳 钢、铸铁和各种合金钢的E差别不大，但屈服强度和抗拉强度 却可以相差很大。
10
三、 弹 性
弹性元件最直接的弹性性能指标 $3.滞弹性（弹性滞后）
Ö加载是应变不立即达到平衡值，卸载时 变形也不立即恢复，即应变滞后于应力 Ö用应力应变曲线上弹性滞后环的面积来 表示 Ö滞弹性的应用：减振性，如机床床身； 仪表上的传感元件和音响上的音叉、簧片 等则应避免滞弹性出现
12
3
四、 塑 性
缺点：对不同材料需更换球体和改变载荷，压痕直径的测量也较麻 烦。不宜在成品上进行试验
适用：组织粗大且不均匀的材料，如铸铁、轴承合金等，HB<450
14
五、 硬 度
（2） 洛氏硬度（HR）
16
4
五、 硬 度
（3) 维氏硬度（HV）
用对面夹角136度四棱锥金刚石压头， 在力P作用下压入材料，用压痕单位面积上 承受的力作为材料硬度的度量。力的大小 从980N、490N、297N到…0.192N不等。压 痕小用显微镜来观察，用于测量表层或微 区。
（1）材料本质 ：光滑试样的疲劳极限 与其抗拉强度之间有
一定的经验关系，
，中低强度钢K=0.5，灰铸铁
K=0.42，球墨铸铁K=0.48，铜合金K=0.35~0.4
（2）零件表面强化处理:表面获得残余压应力，显著提高疲 劳极限
（3）零件表面状况：各种加工缺陷及结构中存在油孔、键槽、 截面均大大降低疲劳极限
一、材料的工艺性 （三）焊接性能
连接能力：焊接头部位强度与母材的差别程度。 焊接缺陷：焊接处出现气孔、裂纹可能性的大小
或母材变形程度。 （四）粘接性能：粘接强度、耐久性
38
（六）热处理性能：淬透性、淬硬性、回火脆性、
氧化与脱碳、变形与开裂
39
10
F F F
1200
h
15
五、 硬 度
（1）布氏硬度（HB）
利用F、D按实测的d 查表得出硬度值
F
DD
HB
=
压入载荷 压痕的表面积
(N ) ( mm )
d
= 0 .102
2F
π D 2 (1 − 1 − d 2 )
D
优点：压痕面积较大，能反映各组成相的平均性能，而不受个别组 成相及微小不均匀性的影响。试验数据稳定，数据重复性强
（4）载荷类型：载荷类型不一样，疲劳极限也不同
（5）工作温度：温度升高，降低了疲劳极限与疲劳寿命
（6）腐蚀介质：腐蚀性的介质使材料的疲劳极限降低 30
1.1.2 材料的物理性能
材料的物理性能是指材料本身的具有各种物理量(热、电、 光、磁等)以及环境变化时他们的变化程度。
一、密度 二、热学性能
1.熔点 2.热容 3.热膨胀性 4.导热性
优点：操作简便迅速，硬度值可在表盘上直接读 出；压痕较小，可在工件表面进行试验；采用不 同标尺可测定各种软硬不同的金属和厚薄不一的 试样的硬度。 缺点：压痕较小，代表性差；由于材料中有偏析 及组织不均匀等缺陷，致使所测硬度值重复性 差，分散度大。用不同标尺测得的硬度值彼此没 有联系，不能直接进行比较。载荷较大，不宜用 来测定 极薄工件及氮化层、金属镀层等的硬度 适用：金属材料热处理后的硬度测试，HB>450
17
五、 硬 度
(4) 显微硬度（HV）
原理与维氏硬度相同，载荷还要小得 多，故可用于材料微区硬度，包括合金显微 组织中的不同相、加工硬化层、镀层、金属 箔等的硬度。
19
五、 硬 度
(3) 维氏硬度（HV）
优点：压头为四棱锥体，载荷可以任意选择；采用对 角线长度计量，精确可靠；比洛氏硬度以更好地测定薄件 或薄层的硬度；可测定从极软到极硬的各种材料的硬度值。
b
d0
F S0 = σ
s
F l0
F
Fs Fe
e
k
dk lk
o 拉伸曲线
Δl
Δl l0 = ε
应力—应变曲线
3
1.1 材料的使用性能
1.1.1 力学性能
• 弹性
• 刚度 • 强度 • 塑性
• 硬度
•冲击韧性 • 疲劳特性 • 耐磨性
2
一、 强 度
（1） 比例极限（σp）
在弹性变形 阶段， 应力与应变关系完 全符合胡克定律的 极限应力，即为比 例极限。
三、电学性能
1.电阻率 2.电阻温度系数：材料的导电能力随 温度的变化而变化→超导 3.介电性：能把带电导体分开并能长 期经受电场作用的绝缘材料为介电材 料→电容器介质
四、磁学性能
1.磁导率μ 2.饱和磁化强度
32
8
1.1.3 材料的化学性能
腐蚀：材料与环境介质介质发生复杂的化学反应，从而使其性 能恶化或功能丧失的现象，腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀
23
六、韧 性
（一）冲击韧度 局限性
Î一般只用来评定中低强度钢的韧性 Î仅反映材料在一次大能量冲击下的抵抗变形与断 裂的能力，但实际中大多数零件承受的是小能量多 次冲击载荷。
22
六、韧 性
（二）断裂韧度
先进断裂力学：材料中存在着微小的宏观裂 纹，其中裂纹受张开应力作用为最危险。
张开型
滑开型
撕开型
断裂韧 在断裂力学基础上建立起来的金属材
缺点：硬度值测定较为麻烦，工作效率不如洛氏硬度 高，不宜用于成批生产的常规检验
适用：测试零件表面淬硬层及化学热处理的表面层（如 渗碳层、渗氮层
18
六、韧 性
材料在塑性变形和断裂前吸收变形能量的能力，是材料强度 和塑性的综合表现，评定指标主要有冲击韧度和断裂韧度
（一）冲击韧度
A k = G ( H 1 − H 2 )( J )
1 材料的性能及意义
1.1材料的使用性能
)1.1.1力学性能 )1.1.2物理性能 )1.1.3化学性能
))1).121.1材.2.2.2.3料.2材1材的材料料料其的的的环它经工境性济艺性能性性能能能
1
1.1.1 材料的力学性能
一、 强度 材料在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力
拉伸实验
F Fb
35
34
1.1.4 材料的其他性能
一、材料的工艺性
材料的工艺性能是材料力学、物理、化学性能的 综合表现。主要反映材料生产或零部件加工过程的可 能性或难易程度。 （一）铸造性能
将材料加热得到熔体，注入较复杂的型腔后冷 却凝固，获得零件的方法。 Ö流动性：充满型腔能力 Ö收缩率：缩孔数量的多少和分布特征 Ö偏析倾向：材料成分的均匀性
28
7
七、 疲劳性能
29
八、 耐磨性
当相互接触的零件表面 有相对运动时，表面的 材料粒子由于机械的、 物理的和化学的作用而 脱离母体，使零件的形 状、尺寸或重量发生变 化的过程称为磨损。
按磨损机理分为： 磨料磨损、粘着磨损、 冲蚀磨损、微动磨损、 腐蚀磨损、疲劳磨损
31
七、 疲劳性能
影响疲劳极限的因素
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： δ = lk − l0 ×100%
F
l0
断面收缩率: ψ = s0 − sk ×100% s0
d0 F
l0 L
dk
良好的塑性是金属材料进行
lk
塑性加工的必要条件！
13
五、 硬 度
（2） 洛氏硬度（HR）
ak
=
Ak (J S
/ m2)
H2
冲击韧度是一个成分结构敏感性参数，
Baidu Nhomakorabea
H1
可以用来检验和控制工艺与产品质量
H2
20
5
六、韧 性
（一）冲击韧度
冷脆性
Î材料的韧性均有随温度下 降而降低的趋势称为冷脆 性，不同的材料冷脆性倾向 不一样
Î材料由韧性状态转变为脆 性状态的临界温度，称为韧 脆转变温度Tk
21
六、韧 性
27
六、韧 性
（二）断裂韧度
26
七、 疲劳性能
不同材料的疲劳极限
力多生限来力以劳疲部次铁测以部1极开劳分10应材定下分、7限始断次对力料。材（曲σ出裂未应循）料如线-现，断的1环，，能常从明实裂应都这即经温某显际的力不时在受下循的大应为发水此无的环水疲平应钢次平数
2.水疲色平定劳合环部的的曲金基劳分疲应铁线）数极金（劳力N蚀没，N限属0=如极为0疲所有1以。N0有限条劳07对=规一；1循件N应0般0有8=疲；1铸色0腐6
6材料与周围介质直接发生化学反应，但反应过程中 产生电流的腐蚀过程 6一般氧化膜均较脆，其力学性能明显低于基体金属 6致密的氧化膜化学稳定性高，与基体结合牢固，具 有防止基体继续氧化的作用
33
1.1.3 材料的化学性能
电化学腐蚀
$材料与电解质 发生电化学反 应，并伴有电流 产生的腐蚀过程 $发生条件：电 极电位差 $电极电位低的 为阳极，被腐 蚀；电极电位高 的为阴极
F
S
=σ
F0 0.2
s0.2 bs
它表征了材料抵抗微量
e
塑性变形的能力。
当材料单位面积上所受的应力 σe<σ<σs时，只产生微量的塑性 变形。当σ>σs时，材料将产生明 显的塑性变形。
0.2%
b
k 100%
Δl
Δl l0 = ε
条件屈服强度: σ0.2=F 0.2/S0 （MPa）
屈服强度 — 是塑性材料选材和评定的依据。
36
9
1.1.4 材料的其他性能
一、材料的工艺性 （二）锻造性能
材料进行压力加工(锻造、压延、轧制、拉拔、挤 压等)的可能性或难易程度的度量。 Ö塑性越好，锻造性能越好 Ö金属材料一般具有良好的塑性，陶瓷塑性极差
37
1.1.4 材料的其他性能
一、材料的工艺性 （五）切削加工性能
1.1.4 材料的其他性能
炮筒设计依据为比例极限
4
1
一、强 度
（2） 弹性极限（σp）
弹性极限是指在完 全卸载后不出现任 何明显的微量塑性 变形的极限应力值。
弹性元件（汽车板簧、 仪表弹簧）等的设计 依据是弹性极限
5
一、 强 度
（4）抗拉强度（σb ）
F Fb
抗拉强度是材料在拉断前 F S0 = σ
承受最大载荷时的应力。
e
♠E由大到小：陶瓷>金属材料、复合材料>高分子 钢铁>铜及其合金>铝及其合金
8
2
9
三、 弹 性
弹性元件最直接的弹性性能指标
$2.弹性比功：W
=
σ
ε
e
e
/2
=
σ
2 e
/(2E)
Ö弹性变形时吸收的最大弹性功。
Ö高弹性极限σe或低弹性模量E，弹 性比功就越高，弹性就好
Ö工程上所用弹簧一般选用弹性模量 和弹性极限均高的材料制造
Ö铍青铜既具有较高的弹性极限，又
具有较小的弹性模量，也是一种较好
的弹簧材料
11
三、 弹 性
比例极限σp 、弹性极限σe和弹性模量E等在一定程度上均 可用来说明材料弹性性能
弹性元件最直接的弹性性能指标 $1.最大弹性应变量εe:
Ö高弹性极限、低弹性模εe =量σEe的材料具有较好的弹性 Ö高分子材料，εe大，E值小，但不是最好的弹性 元件。表明εe不是最合适的弹性性能指标。
σb =Fb/S0 （MPa）
它表征了材料在拉伸条件下 所能承受的最大应力。塑性较 好的材料， σb表示材料对最 大均匀变形的抗力；而塑性较 差的材料，此时则迅速断裂
抗拉强度 — 是脆性材料选材的依据。
b k
Δl
Δl l0 = ε
7
一、强 度
（3） 屈服强度（σS）
指材料在外力作用下，产生屈
F
服现象时的应力。 σS =Fs/S0 （MPa）
（二）断裂韧度
n为安全系数， 一般取n=1.5~2
传统工程设计的防断依据：
Ù屈服强度依据：σ
< [σ ] =
σ 0.2
n
Ù凭经验选定材料的塑性、韧性和缺口敏感度
等安全性能指标
Ù前提：假设材料是均匀、无缺陷的连续体
按以上依据设计的构件一般认为是安全可靠的， 但实际上经常出现工作应力远低于材料屈服强度 的低应力脆断
性的提 料抵抗裂纹扩展断裂的韧性性能指
出： 标，综合地反映了材料的强度和塑性
24
6
六、韧 性
（二）断裂韧度
断裂韧性指标为KIC，其判据为：
×KⅠ为应力场强度因子，表示应 力场的强弱程度 ×Y为裂纹形状系数，Y=1~2，其 值越大，裂纹尖端的应力场越强 ×a为裂纹长度的一半
25
七、 疲劳性能
疲劳断裂：零件在低于屈服应力的交变应力的反复作 用下而发生的断裂现象 Ø属于低应力脆断，断裂时的应力远低于材料静载 下的抗拉强度 Ø疲劳断裂是损伤的积累过程，包括疲劳裂纹的产 生、扩展、瞬间断裂三个阶段。 Ø无论是韧性材料还是脆性材料断裂前均无明显的 塑性变形，危险性极大 Ø应力大小和循环次数有关
6
二、刚 度
二．刚度
E=σ ε
♠表示材料对弹性变形的抵抗能力，弹性变形阶段的应力与 应变的比值即为材料的刚度。
♠刚度首先取决于材料的弹性模量（E），又与工件的形状和 尺寸有关，代表的是工件产生单位弹性变形所需的载荷大小。
♠金属材料的弹性模量主要决定于基体的性质，是一个对组 织不敏感的性能指标，与晶粒大小及组织形貌关系不大。碳 钢、铸铁和各种合金钢的E差别不大，但屈服强度和抗拉强度 却可以相差很大。
10
三、 弹 性
弹性元件最直接的弹性性能指标 $3.滞弹性（弹性滞后）
Ö加载是应变不立即达到平衡值，卸载时 变形也不立即恢复，即应变滞后于应力 Ö用应力应变曲线上弹性滞后环的面积来 表示 Ö滞弹性的应用：减振性，如机床床身； 仪表上的传感元件和音响上的音叉、簧片 等则应避免滞弹性出现
12
3
四、 塑 性
缺点：对不同材料需更换球体和改变载荷，压痕直径的测量也较麻 烦。不宜在成品上进行试验
适用：组织粗大且不均匀的材料，如铸铁、轴承合金等，HB<450
14
五、 硬 度
（2） 洛氏硬度（HR）
16
4
五、 硬 度
（3) 维氏硬度（HV）
用对面夹角136度四棱锥金刚石压头， 在力P作用下压入材料，用压痕单位面积上 承受的力作为材料硬度的度量。力的大小 从980N、490N、297N到…0.192N不等。压 痕小用显微镜来观察，用于测量表层或微 区。
（1）材料本质 ：光滑试样的疲劳极限 与其抗拉强度之间有
一定的经验关系，
，中低强度钢K=0.5，灰铸铁
K=0.42，球墨铸铁K=0.48，铜合金K=0.35~0.4
（2）零件表面强化处理:表面获得残余压应力，显著提高疲 劳极限
（3）零件表面状况：各种加工缺陷及结构中存在油孔、键槽、 截面均大大降低疲劳极限
一、材料的工艺性 （三）焊接性能
连接能力：焊接头部位强度与母材的差别程度。 焊接缺陷：焊接处出现气孔、裂纹可能性的大小
或母材变形程度。 （四）粘接性能：粘接强度、耐久性
38
（六）热处理性能：淬透性、淬硬性、回火脆性、
氧化与脱碳、变形与开裂
39
10
F F F
1200
h
15
五、 硬 度
（1）布氏硬度（HB）
利用F、D按实测的d 查表得出硬度值
F
DD
HB
=
压入载荷 压痕的表面积
(N ) ( mm )
d
= 0 .102
2F
π D 2 (1 − 1 − d 2 )
D
优点：压痕面积较大，能反映各组成相的平均性能，而不受个别组 成相及微小不均匀性的影响。试验数据稳定，数据重复性强
（4）载荷类型：载荷类型不一样，疲劳极限也不同
（5）工作温度：温度升高，降低了疲劳极限与疲劳寿命
（6）腐蚀介质：腐蚀性的介质使材料的疲劳极限降低 30
1.1.2 材料的物理性能
材料的物理性能是指材料本身的具有各种物理量(热、电、 光、磁等)以及环境变化时他们的变化程度。
一、密度 二、热学性能
1.熔点 2.热容 3.热膨胀性 4.导热性
优点：操作简便迅速，硬度值可在表盘上直接读 出；压痕较小，可在工件表面进行试验；采用不 同标尺可测定各种软硬不同的金属和厚薄不一的 试样的硬度。 缺点：压痕较小，代表性差；由于材料中有偏析 及组织不均匀等缺陷，致使所测硬度值重复性 差，分散度大。用不同标尺测得的硬度值彼此没 有联系，不能直接进行比较。载荷较大，不宜用 来测定 极薄工件及氮化层、金属镀层等的硬度 适用：金属材料热处理后的硬度测试，HB>450
17
五、 硬 度
(4) 显微硬度（HV）
原理与维氏硬度相同，载荷还要小得 多，故可用于材料微区硬度，包括合金显微 组织中的不同相、加工硬化层、镀层、金属 箔等的硬度。
19
五、 硬 度
(3) 维氏硬度（HV）
优点：压头为四棱锥体，载荷可以任意选择；采用对 角线长度计量，精确可靠；比洛氏硬度以更好地测定薄件 或薄层的硬度；可测定从极软到极硬的各种材料的硬度值。
b
d0
F S0 = σ
s
F l0
F
Fs Fe
e
k
dk lk
o 拉伸曲线
Δl
Δl l0 = ε
应力—应变曲线
3
1.1 材料的使用性能
1.1.1 力学性能
• 弹性
• 刚度 • 强度 • 塑性
• 硬度
•冲击韧性 • 疲劳特性 • 耐磨性
2
一、 强 度
（1） 比例极限（σp）
在弹性变形 阶段， 应力与应变关系完 全符合胡克定律的 极限应力，即为比 例极限。
三、电学性能
1.电阻率 2.电阻温度系数：材料的导电能力随 温度的变化而变化→超导 3.介电性：能把带电导体分开并能长 期经受电场作用的绝缘材料为介电材 料→电容器介质
四、磁学性能
1.磁导率μ 2.饱和磁化强度
32
8
1.1.3 材料的化学性能
腐蚀：材料与环境介质介质发生复杂的化学反应，从而使其性 能恶化或功能丧失的现象，腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀
23
六、韧 性
（一）冲击韧度 局限性
Î一般只用来评定中低强度钢的韧性 Î仅反映材料在一次大能量冲击下的抵抗变形与断 裂的能力，但实际中大多数零件承受的是小能量多 次冲击载荷。
22
六、韧 性
（二）断裂韧度
先进断裂力学：材料中存在着微小的宏观裂 纹，其中裂纹受张开应力作用为最危险。
张开型
滑开型
撕开型
断裂韧 在断裂力学基础上建立起来的金属材
缺点：硬度值测定较为麻烦，工作效率不如洛氏硬度 高，不宜用于成批生产的常规检验
适用：测试零件表面淬硬层及化学热处理的表面层（如 渗碳层、渗氮层
18
六、韧 性
材料在塑性变形和断裂前吸收变形能量的能力，是材料强度 和塑性的综合表现，评定指标主要有冲击韧度和断裂韧度
（一）冲击韧度
A k = G ( H 1 − H 2 )( J )
1 材料的性能及意义
1.1材料的使用性能
)1.1.1力学性能 )1.1.2物理性能 )1.1.3化学性能
))1).121.1材.2.2.2.3料.2材1材的材料料料其的的的环它经工境性济艺性能性性能能能
1
1.1.1 材料的力学性能
一、 强度 材料在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力
拉伸实验
F Fb
35
34
1.1.4 材料的其他性能
一、材料的工艺性
材料的工艺性能是材料力学、物理、化学性能的 综合表现。主要反映材料生产或零部件加工过程的可 能性或难易程度。 （一）铸造性能
将材料加热得到熔体，注入较复杂的型腔后冷 却凝固，获得零件的方法。 Ö流动性：充满型腔能力 Ö收缩率：缩孔数量的多少和分布特征 Ö偏析倾向：材料成分的均匀性
28
7
七、 疲劳性能
29
八、 耐磨性
当相互接触的零件表面 有相对运动时，表面的 材料粒子由于机械的、 物理的和化学的作用而 脱离母体，使零件的形 状、尺寸或重量发生变 化的过程称为磨损。
按磨损机理分为： 磨料磨损、粘着磨损、 冲蚀磨损、微动磨损、 腐蚀磨损、疲劳磨损
31
七、 疲劳性能
影响疲劳极限的因素
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： δ = lk − l0 ×100%
F
l0
断面收缩率: ψ = s0 − sk ×100% s0
d0 F
l0 L
dk
良好的塑性是金属材料进行
lk
塑性加工的必要条件！
13
五、 硬 度
（2） 洛氏硬度（HR）
ak
=
Ak (J S
/ m2)
H2
冲击韧度是一个成分结构敏感性参数，
Baidu Nhomakorabea
H1
可以用来检验和控制工艺与产品质量
H2
20
5
六、韧 性
（一）冲击韧度
冷脆性
Î材料的韧性均有随温度下 降而降低的趋势称为冷脆 性，不同的材料冷脆性倾向 不一样
Î材料由韧性状态转变为脆 性状态的临界温度，称为韧 脆转变温度Tk
21
六、韧 性
27
六、韧 性
（二）断裂韧度
26
七、 疲劳性能
不同材料的疲劳极限
力多生限来力以劳疲部次铁测以部1极开劳分10应材定下分、7限始断次对力料。材（曲σ出裂未应循）料如线-现，断的1环，，能常从明实裂应都这即经温某显际的力不时在受下循的大应为发水此无的环水疲平应钢次平数
2.水疲色平定劳合环部的的曲金基劳分疲应铁线）数极金（劳力N蚀没，N限属0=如极为0疲所有1以。N0有限条劳07对=规一；1循件N应0般0有8=疲；1铸色0腐6