工程材料 材料的性能(全)
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工艺性能：材料在加工过程中所表现的性能。包 括铸造、锻压、焊接、热处理和切削性能
铸造性能 金属材料铸造成形获得 优良铸件的能力称为铸造 性能，用流动性、收缩性 和偏析来衡量。
铸造
锻造性能 金属材料用锻压加工方法成形的适应能力称锻造性。 锻造性能主要取决于金属材料的塑性和变形抗力。塑 性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。
维氏硬度试验原理
维氏硬度压痕
维氏硬度计
4、韧性
（1）、冲击韧性
是指材料抵抗冲击载荷
作用而不破坏的能力。
指标为冲击
韧性值ak(通过
冲击实验测得)。
1)摆锤式一次冲击实验。
使用不同类型的试样(U形 缺口或V形缺口)，其冲击 吸收功分别为AKU或AKV， 冲击韧度则分别为aKU 或 aKV。
2)小能量多次冲击实验。
拉 伸 试 验 机
低碳钢的应力-应变曲线
拉伸试样
2、强度与塑性
强度：材料在外力作用下抵抗永久变形和破坏的能力。 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。 抗拉强度b：材料断裂前所承受的最大应力值。
塑性：材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。 指标为： 伸长率： 断面收缩率： 说明： 用面缩率表示塑性比伸长率更接近 真实变形。
HRA用于测量高硬度材料, 如
硬质合金、表淬层和渗碳层。
钢球压头与 金刚石压头
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
带有双冲点的锤头以一定的频率 冲击式样，直至冲断。
（2）断裂韧性
应力强度因子：描述裂纹尖端附近应力场强度的指标。
K I Y a
断裂韧性：材料抵抗内部裂纹失稳扩展的能力。
K IC Y C aC
C为断裂应力，aC为临界裂纹半长，单位为
MN / m 3 2
5、疲 劳
材料在低于s的重复交变应力作用下发生断裂的现象。
锻造
冷冲
焊接性能
电弧焊
气焊
切削加工性能
切削加工
一、金属材料的使用性能 （一）金属材料的力学性能
1、弹性和刚度
弹性：指标为弹性极限e，
即材料承受最大弹性变形时
的应力。
刚度：材料受力时抵抗弹性
变形的能力。指标为弹性模 量E。
E tg （MPa）
应力 = P/F0 应变 = (l-l0)/l0
(1)疲劳曲线和疲劳强度
材料在规定次数应力循环后 仍不发生断裂时的最大应
力称为疲劳强度。用r表示。
(2) 提高零件抗疲劳的方法
可通过合理的选材，细化晶粒、减少材料和零件的缺陷；改善
零件的结构设计，避免应力集中，减少零件的表面粗糙度；对 零件表面进行强化处理。
(二) 金属材料的 物理性能
l1 l 0 ห้องสมุดไป่ตู้ 100% l0
F0 F1 100% F0
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
3、硬度
材料抵抗表面局部塑性变形压痕、划痕的能力。
（1）布氏硬度HB
●
压头为钢球时，布氏硬度用符号HBS表示，适用于布 压头为硬质合金球时，用符号HBW表示，适用于布
布 氏 硬 度 压 痕
氏硬度值在450以下的材料。
●
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。
适测量退火、正火、调质钢,铸铁及有色金属的硬度。
（2）洛氏硬度
洛氏硬度用符号HR表示 根据压头类型和主载荷不同，分为九个标尺，
常用的标尺为A、B、C。
(三) 金属材料的 化学性能
1. 2. 3. 4. 5. 6.
密度 熔点 导热性 导电性 热膨胀性 磁性
1. 耐腐蚀性 2. 抗氧化性
铸造性能 金属材料铸造成形获得 优良铸件的能力称为铸造 性能，用流动性、收缩性 和偏析来衡量。
铸造
锻造性能 金属材料用锻压加工方法成形的适应能力称锻造性。 锻造性能主要取决于金属材料的塑性和变形抗力。塑 性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。
维氏硬度试验原理
维氏硬度压痕
维氏硬度计
4、韧性
（1）、冲击韧性
是指材料抵抗冲击载荷
作用而不破坏的能力。
指标为冲击
韧性值ak(通过
冲击实验测得)。
1)摆锤式一次冲击实验。
使用不同类型的试样(U形 缺口或V形缺口)，其冲击 吸收功分别为AKU或AKV， 冲击韧度则分别为aKU 或 aKV。
2)小能量多次冲击实验。
拉 伸 试 验 机
低碳钢的应力-应变曲线
拉伸试样
2、强度与塑性
强度：材料在外力作用下抵抗永久变形和破坏的能力。 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。 抗拉强度b：材料断裂前所承受的最大应力值。
塑性：材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。 指标为： 伸长率： 断面收缩率： 说明： 用面缩率表示塑性比伸长率更接近 真实变形。
HRA用于测量高硬度材料, 如
硬质合金、表淬层和渗碳层。
钢球压头与 金刚石压头
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
带有双冲点的锤头以一定的频率 冲击式样，直至冲断。
（2）断裂韧性
应力强度因子：描述裂纹尖端附近应力场强度的指标。
K I Y a
断裂韧性：材料抵抗内部裂纹失稳扩展的能力。
K IC Y C aC
C为断裂应力，aC为临界裂纹半长，单位为
MN / m 3 2
5、疲 劳
材料在低于s的重复交变应力作用下发生断裂的现象。
锻造
冷冲
焊接性能
电弧焊
气焊
切削加工性能
切削加工
一、金属材料的使用性能 （一）金属材料的力学性能
1、弹性和刚度
弹性：指标为弹性极限e，
即材料承受最大弹性变形时
的应力。
刚度：材料受力时抵抗弹性
变形的能力。指标为弹性模 量E。
E tg （MPa）
应力 = P/F0 应变 = (l-l0)/l0
(1)疲劳曲线和疲劳强度
材料在规定次数应力循环后 仍不发生断裂时的最大应
力称为疲劳强度。用r表示。
(2) 提高零件抗疲劳的方法
可通过合理的选材，细化晶粒、减少材料和零件的缺陷；改善
零件的结构设计，避免应力集中，减少零件的表面粗糙度；对 零件表面进行强化处理。
(二) 金属材料的 物理性能
l1 l 0 ห้องสมุดไป่ตู้ 100% l0
F0 F1 100% F0
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
3、硬度
材料抵抗表面局部塑性变形压痕、划痕的能力。
（1）布氏硬度HB
●
压头为钢球时，布氏硬度用符号HBS表示，适用于布 压头为硬质合金球时，用符号HBW表示，适用于布
布 氏 硬 度 压 痕
氏硬度值在450以下的材料。
●
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。
适测量退火、正火、调质钢,铸铁及有色金属的硬度。
（2）洛氏硬度
洛氏硬度用符号HR表示 根据压头类型和主载荷不同，分为九个标尺，
常用的标尺为A、B、C。
(三) 金属材料的 化学性能
1. 2. 3. 4. 5. 6.
密度 熔点 导热性 导电性 热膨胀性 磁性
1. 耐腐蚀性 2. 抗氧化性