机械基础知识讲义

1、强度：
强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏（过量 塑性变形或断裂）的能力。由于载荷的作用方式有拉伸、压 缩、弯曲、剪切等形式，所以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的联系， 使用中一般较多以抗拉强度作为最基本的强度指标。
抗拉强度：金属材料能够承受最大载荷的能力。用σb表示。
物理性——物质内在的稳定的不发 生组成成分和性质变化的性质。
密度：单位体积金属的质量， kg/m³。 熔点：金属从固体状态向液体状态转变时地温度。 导热性：金属材料传导热量的能力。 热膨胀性：金属材料受温度影响发生体积变化的现象。 导电性：金属材料传导电流的性能。 磁性：金属导磁的性能。
• 1. 密度
• A k = m g H – m g h (J) • 冲击韧性值a k 就是试样缺口处单位截面积上所消耗
的冲击功。
AK
ak=
(J/cm²)
ak值低－脆性材S0料：断裂时无明显
变形，金属光泽，呈结晶状。
ak值高－韧性材料：明显塑变，断 口呈灰色纤维状，无光泽。
工程应用案例：Titanic沉没原因
nTitanic ——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。
常用的方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、 HRC）和维氏硬度（HV）等方法。
布氏硬度HB
适用范围:
v ＜450HBS; 适用于未经淬火的钢、铸铁、有色 v ＜650HBW; 金属或质地轻软的轴承合金。
布氏硬度计
洛氏硬度 计
洛氏硬度HR
定义：每0.002mm相当于洛 氏1度 洛氏硬度常用标尺有：B、C、 A三种 ①HRB 轻金属，未淬火钢 ②HRC 较硬，淬硬钢制品 ③HRA 硬、薄试件
• 2.熔点
金属从固体状态向液体状态转变时的温度称为熔点 。熔点一般用摄氏温度（℃）表示。各种金属都有 其固定
熔点。如铅的熔点为323 ℃，钢的熔点为１５３８℃。熔点 对于冶炼、铸造、焊接和配制合金等都很重要。
熔点低于１０００℃的金属称为低熔点金属， 熔点在１０００～２０００℃的金属称为中熔点金属， 熔点高于２０００℃的金属称为高熔点金属。
金属的密度即是单位体积金属的质量，用符号ρ表示。 其单位为ｋｇ／ｍ3。
根据密度的大小，金属材料可分为轻金属和重金属。密度 小于4.5ｇ／ｃｍ3 的金属叫做轻金属， 如铝，钛等，密度大 于4.5ｇ／ｃｍ3 的金属叫重金属。
ρ＝m/v m：金属的质量（kg）； v：金属的体积(m³)
1kg/m³=1000g/1000dｍ3=1g/dｍ3再 x1000=1g/ｃｍ3。
Pb σb＝——
F0
Pb：试样承受最大外力（N）, F0：试样原始截面积（m²）
2、塑性：
塑性是指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。用伸长率δ和断面收缩率ψ来衡 量。
3、硬度 ：
硬度是衡量金属材料软硬程度的指标。 硬度是指金属材料抵抗其他更硬物体压入其表面的能力。 是金属材料表面抵抗变形或破坏的能力。 目前生产中测定 硬度方法最常用的是压入硬度法，它是用一定几何形状的压 头在一定载荷下压入被测试的金属材料表面，根据被压入程 度来测定其硬度值。
• 3 导热性
• 金属材料传导热量的能力称为导热性。一般用热导率（
导热系数）λ，表示金属材料导热性能的优劣。 热导率大 的金属材料的导热性好。在一般情况下，金属材料的导热性 比非金属材料好。金属的导热性 以银为最好，铜、铝次之 。
导热性好的金属散热也好，可用来制造散热器零件，如 冰箱、空调的散热片。
铁磁性材料可用于制作变压器、电机的铁心和测量仪表 零件等；无（顺）磁性材料可用做要求避免磁场干扰的零件 。
二、金属材料的化学性能
• 金属材料的化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。 1 耐腐蚀性 金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其他化学介质腐蚀作用 的能力，称为耐腐蚀 性。常见的钢铁生锈，就是腐蚀现象。
2011高职机电②班 专用教学课件
《机械基础》
第一章机械概述
§1-2 金属材料的性能
学习纲要
材料应用背景
材料应用背景
2
以汽车工业为例：一辆轿车，需用800多种材料，下面动画 是轿车车身部分所采用的材料。
动画 轿车车身部分的材料
金属材料的性能
物理性能
使用性能 化学性能
力学性能
工艺性能
物理性能
•
金属材料传导电流的性能称为导电性。但各种金属材料
的导电性各不相同，其中以银为最好，铜、铝次之，工业上用
铜、铝做导电的材料。导电性差的高电阻金属材料，如铁铬合 金、镍铬铝、康铜和锰铜等用于制造仪表零件或电热元件，如
电炉丝
• 6 磁性
金属导磁的性能称为磁性。
具有导磁能力的金属材料都能被磁铁吸引。铁、钴、镍 等为铁磁性材料，锰、铬、铜、锌为无磁性或顺磁性材料。 但对某些金属来说，磁性也不是固定不变的，如铁在７６８ ℃以上就表现为没有磁性或顺磁性。
洛氏硬度测试示意图
h1h0
10HRC≈HBS
维氏硬度
维氏硬度的压力一般可选5， 10，20，30，50，100，120kg等， 小于10kg的压力可以测定显微组 织硬度。
适用范围:
Ø 测量薄板类 ; Ø HV≈HBS ;
4、冲击韧性
• 材料在材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。
• 试样冲断时所消耗的冲击功A k为：
• 4.热膨胀性
金属材料在受热时体积会增大，冷却时则收缩，这种现 象称为热膨胀性。各种金属的热膨胀性能不同。
在实际工作中有时必须考虑热膨胀的影响。例如，一些 精密测量工具就要选用膨胀系数较小的金属材料来制造；铺 设铁轨、架设桥梁、金属工件加工过程中测量尺寸等都要考 虑到热膨胀的因素。
• 5 导电性
• 2 抗氧化性 金属材料抵抗氧化作用的能力，称为抗氧化性。 金属材料在加热时，氧化作ห้องสมุดไป่ตู้加速，如钢材在锻造、热处理 、焊接等加热作业时，会 发生氧化和脱碳，造成材料的损耗 和各种缺陷。因此，在加热坯件或材料时，常在其 周围形成 一种还原气体或保护气体，以避免金属材料的氧化。
• 3 化学稳定性 化学稳定性是金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。金属 材料在高温下的化学稳定性叫做热稳定性。用于制造在高温 下工作的零件的金属材料，要有良好的热稳定性。