常见金属的晶体结构与结晶

试验时，根据被测的材料不同，压头的类型、试验力及按表-2选择，对应的洛 氏硬度标尺为HRA、HRB、HRC三种
符号 HRA HRB HRC
压头类型
载荷/k g f 硬度有效范围
120
金刚石圆锥 60 体
直径为
100
1.588mm钢
球
金刚石圆锥 150 体
70～85
25～100 （相当60～ 230HB） 20～67 (相当230～ 700HB)
⑵洛氏硬度 洛氏硬度试验是用顶角120°的金刚石圆锥体或 直径1.588mm淬火钢球作压头，加上一定载荷， 使压头压入工件表面，然后根据压痕的深度确 定其硬度值。
洛氏硬度实验
• 洛氏硬度试验法原理：根据压痕的塑性变形深度来衡量硬度。试 验时，先加初始试验力 98N（10kgf），使压头紧密接触试件表 面a，并压入到b处，以此作为衡量压入深度的起点，再加主试验 力使压头压入到c处，然后去掉主试验力，由于被试金属弹性变 形的消除，压头向上回升到d处。洛氏硬度计表盘上读出即可。
度因子称为临界应力场强度因子，用K1C表
示，单位为MN/m3/2，它代表材料的断裂 韧性。
金属材料的理化性能
一、金属的物理性能
1. 密度 单2. 位熔体点积物质的质量称为该物质的密度。 3密金. 度属导小 从热于 固性态5×向10液3态kg转/m变3时的的金温属度称称为为轻熔金点属。, 如铝导熔、热点镁性高、通的钛常金及用属它热称们导难的率熔合来金金衡属。量，用。如于热钨航导、天率钼航越、空大钒器,等导，热 性上制越造。好耐。高金温属零的件导，热如性火银箭为、最导好弹,、铜燃、气铝轮次机之和。合 金喷的气密导飞度热机大性等于比零5纯、×1金部0属件3 k差。g。/m3的金属称为重金属, 如铁在熔、热点铅加低、工的钨和金等热属。处称理为时易，熔必金须属考如虑锡导、热铅性等，，防可止 材零用料件于在变制加形造热或保或开险冷裂丝却。和过防程火中安形全成阀过零大件的等内。应力，以免 选用导热性好的金属材料制造散热器、热交换 器与活塞等零件。
表-2
源自文库
使用范围
适用于测量硬质合金、钢 表、淬火层或渗碳层 适用于测量非铁金属退火、 火等
适用于调质钢、淬火钢等
四、冲击韧度（ak）
许多机械零件和工具受到冲击载荷的作用。如活塞销、 锤杆、冲模和锻模等。 材料抵抗冲击载荷作用的能力称为冲击韧性。 用摆锤冲击弯曲试验来测定。测得试样冲击吸收功,用
符号 Ak 表示。用冲击吸收功除以试样缺口处截面积 S0 , 即得到材料的冲击韧度 ak。
4. 导电性
传5. 导热电膨流胀的性能力称导电性，用电阻率来衡量。 ➢材电料阻随率温越度小变，化金而属膨材胀料、导收电缩性的越特好性。。 ➢➢金膨属胀导系电数性大以的银材为料最制好造，的铜零、件铝, 温次度之变。化时, 尺 ➢寸合和金形的状导变电化性较比大纯。金属差。 ➢➢电轴阻和率轴小瓦的之金间属要(根纯据铜其、膨纯胀铝系)适数于来制控造制导间电隙零尺件 和寸电；线。 ➢➢电在阻热率加大工的和金热属处或理合时金要(考如虑钨材、料钼的、热铁膨、胀铬影、响铝, ) 适减于少做工电件热变元形件和。开裂。
冲击试样
冲击吸收功的测定
五、疲劳强度
轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等零件，在 工作过程中各点的应力随时间作周期性的变 化，这种应力称为交变应力(也称循环应力)。
在交变应力作用下，虽然零件所承受的应 力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工 作而产生裂纹或突然发生完全断裂。这种过 程称为金属的疲劳。
交变应力越大, 材料断裂时应力循环次数N越少。 当应力低于一定值时, 试样可以经受无限周期循环 而不破坏, 此应力值称为材料的疲劳极限(亦叫疲劳 强度)，用σ-1 表示。
布氏硬度HB
洛氏硬度HR
维氏硬度HV
⑴布氏硬度 布氏硬度试验是用一定直径D 的淬火钢球或硬质合金球，在 规定的试验力F的作用下，压 入试件表面，并保持一定时间， 卸除力F，测量压痕直径d， 以压痕单位面积上的压力表示 材料的布氏硬度值。
压头为淬火钢球时，用符号HBS表示，适用于 布氏硬度值在450HBS以下的材料。 压头为硬质合金时，用符号HBW表示，适用 于布氏硬度在450~650HBW的材料。 其计算公式为：
六、断裂韧性
桥梁、船舶、大型轧辊、转子等有时会发生低应 力脆断，名义断裂应力低于材料的屈服强度。
构件或零件存在裂纹。裂纹在应力作用下失稳扩 展，导致机件破断。
材料抵抗裂纹失稳扩展断裂的能力叫断裂韧性。
裂纹尖端应力场大小用应力场强度因子 K表I 示。
Y ：系数 σ ：外加应力
a ：裂纹半长
裂纹扩展的临界状态所对应的应力场强
根据试验用的压头和载荷的不同，洛氏硬度分 为HRA、HRB、HRC三种标尺，其中以HRC 应用最广。洛氏硬度值可直接从试验机的表盘 上读出，不需计算，也不用标出单位。 洛氏硬度的标注：数字+HRC(HRA/HRB) 如60HRC表示C标尺测定的洛氏硬度值为60。 洛氏硬度操作简便，压痕小，适用范围广，但 测量结果不够精确。
HBS F A
A-表示凹印表面积（mm ）。
F-表示试验力（㎏f）。
布氏硬度 HB ( Brinell-hardness )
布氏硬度计
在实际使用中，布氏硬度值并不计算，也不用标注单位， 只需测出压痕直径d，即可从布氏硬度表上查得。 布氏硬度的标注：符号HBS或HBW之前的数字表示硬度 值，符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载 荷保持时间。 120HBS10/1000/30 表示直径为10mm的淬火钢球在 1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s (10-15s不标注) 测得的布氏硬度值为120。 布氏硬度的优点是测量误差小，数据稳定，缺点是压痕大， 不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。
常见金属的晶体结构与结 晶
优选第二章常见金属的晶体结 构与结晶
1. 弹性极限σe
材料保持弹性变形, 不产生永久变形的最大
应力。
2. 屈服极限（屈服强度）σs 金属开始发生明显塑性变形的抗力。
铸铁等材料没有明显的屈服现象, 用条件屈服极
限σ0.2 表示（产生0.2%残余应变时的应力值）。
3. 强度极限(抗拉强度σb )
表示金属受拉时所能承受的最大应力。
二、塑性
断裂前材料产生永久变 形的能力称为塑性。
1. 伸长率（δ）
(a)原始试样 （b)拉伸后试样
试样拉断后, 标距的伸长与原始标距的百分比称
为伸长率。
2. 断面收缩率（ψ） 试样拉断后, 缩颈处截面积的最大缩减量与原 横断面积的百分比称为断面收缩率。
硬度
硬度( hardness ):是指材料抵抗其他硬物体压入其表 面的能力，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。 •常用测量硬度的方法