金属材料基础知识培训一.

化学性能
材料在生产、加工和使用时，均会与环境 介质发生化学反应，从而使其性能恶化或功能 丧失。 （一）化学腐蚀 （二）电化学腐蚀 (三）提高零件耐蚀性的主要措施铝
常见工程材料的断裂韧度K1C值（MN· m-3/2）
疲劳
1、疲劳现象
零件在循环应力的作用，即使工 作时承受的应力低于材料的屈服点 或规定残余伸长应力，在经受一定 的应力循环后也会发生突然断裂， 这种现象称为疲劳。
2、疲劳极限Σ-1:
表示金属材料在无数次交变载荷作 用而不破坏的最大应力。
钢材的循环次数一般取 N = 10


材料的b与HB之间的经验关系：
对于低碳钢: b(MPa)≈3.6HB 对于高碳钢：b(MPa)≈3.4HB 对于铸铁： b(MPa)≈1HB或 b(MPa)≈ 0.6(HB-40)
2) 洛氏硬度

洛 氏 硬 度 用 符 号 HR 表 示 ， HR=k-(h1h0)/0.002 根据压头类型和主载荷不同，分为九个标

表示方法：硬度值+HBS(HBW)+D+F+t

120HBS10/1000/30 表示直径为10mm的钢球在1000kgf载 荷作用下保持 30s 测得的布氏硬度值 为120。


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、成品件及比压头还硬的材 料。 应用：适于测量退火、正火、调质钢, 铸铁及有色金属的硬 度。
材 料 的 性 能
力学性能
使用性能
物理性能
化学性能 铸造性能 锻压性能 焊接性能 热处理性能
工艺性能
力学性能
定义 : 是指金属材料在外力的作用 下所表现出来的抵抗能力。
主要指标： 强度
力 学 性 能
塑性
硬度
韧性 断裂韧度百度文库疲劳
强度
材料在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。
（1） 弹性极限（σe）
痕小，适用范围广。

缺点：测量结果分散度大。
洛氏硬度压痕
3) 维氏硬度
维氏硬度用符号HV表示，符号前的数字
为硬度值，后面的数字按顺序分别表示
载荷值及载荷保持时间。 维氏硬度保留了布氏硬度和 洛氏硬度的 优点
实践证明，金属材料的各种硬 度值之间，硬度值与强度值之间具 有近似的相应关系。因为硬度值是 由起始塑性变形抗力和继续塑性变 形抗力决定的，材料的强度越高， 塑性变形抗力越高，硬度值也就越 高。
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。
常用 δ 和 ψ 作为衡量塑性的指标。
lk l0 100% l0 s0 sk 断面收缩率: 100% s0
伸长率：
F
d0
F
l0
L
dk
良好的塑性是金属材料进行 塑性加工的必要条件。
lk
硬度
1.定义： 是指材料抵抗其它更硬物体压入其 表面的能力。 2.硬度试验方法： （1）压入法 （2）划痕法 （3）回跳法
7 8
有色金属的循环次数一般取 N = 10 3、提高疲劳极限途径 改善零件的结构形状 降低表面粗糙度值 采取表面强化
物理性能



物理性能，不仅对工程材料的选用来说，有着重要的意义； 而且也会对材料的加工工艺产生一定的影响。 （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 ⒈ 电阻率ρ ；⒉ 电阻温度系数；⒊ 介电性 （四）磁学性能 ⒈ 磁导率μ；⒉ 饱和磁化强度Ms和磁矫顽力Ｈc
布氏硬度HB 压入法 洛氏硬度HR 维氏硬度HV
定义：材料抵抗表面局部弹塑性变形的能力。 1)布氏硬度HB
HB 0.102 2F
D ( D D 2 d 2 )
布 氏 硬 度 计

压头为钢球时，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 压 痕

尺，常用的标尺为A、B、C。

符号HR前面的数字为硬度值， 后面为使用的标尺。
HRA用于测量高硬度材料, 如硬
钢球压头与 金刚石压头

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料，如 调质钢、淬火钢等。

洛氏硬度的优点：操作简便，压
指金属材料能保持弹性变形的最大应力。
σe =Fe/S0 （MPa） 它表征了材料抵抗弹性变形的能力。 （2） 屈服强度（σS）
指材料在外力作用下，产生屈服现象时的最小应力。
σS =Fs/S0 （MPa） 它表征了材料抵抗微量塑性变形的能力。
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。
韧性:
1.定义：
材料在冲击载荷作用下抵抗破坏 的能力。
2.冲击韧度ak 就是试样缺口处单位截面积上所消 耗的冲击吸收功。 AK
a k=
S0
(J/cm² )
3.韧脆转变温度:
ak
60 40 20 -40 -20 0 20
T↓，ak急剧↓ 韧性→脆性
T(º c)
金属材料的韧脆转变温度↓，材料的低 温冲击韧性愈好。
F
F0.2

s0.2
s e
b
k
对于低塑性材料或脆性材料：
l
条件屈服强度: σ0.2=F
0.2/S0
0.2%l0 （MPa）

屈服强度 — 是塑性材料选材和评定的依据。
（3）抗拉强度（σb ）
抗拉强度是材料在拉断前承受最大载荷时的应力。 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。 物理意义是在于它反映了最大均匀变形的抗力 抗拉强度 — 是脆性材料选材的依据。 屈服强度与抗拉强度的比值σS / σb称为屈强比。 屈强比小，工程构件的可靠性高，说明即使外载荷或某些 意外因素使金属变形，也不至于立即断裂。但若屈强比过 小，则材料强度的有效利用率太低。
金属材料基础知识
2014-3
一.概述：

1.在机械、工程等工业领域中，采用的金属材料 种类及品种繁多，其分类如下：


二、金属材料性能：
为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须 掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情 况下应具备的性能（使用性能）及其在冷热加工 过程中材料应具备的性能（工艺性能）。 材料的使用性能包括物理性能（如比重、熔点、 导电性、导热性、热膨胀性、磁性等）、化学性 能（耐用腐蚀性、抗氧化性），力学性能（机械 性能）。材料的工艺性能指材料适应冷、热加工 方法的能力。