.....5.2 金属材料性能的基知金属材料的性能决定着材料的适用范及用的合理性。

金属材料的性能主要分四个方面，即：机械性能、化学性能、物理性能、工性能。

一.机械性能（一）力的概念物体内部位截面上承受的力称力。

由外力作用引起的力称工作力，在无外力作用条件下平衡于物体内部的力称内力（例如力、力、加工程束后留存下来的残余力⋯等等）。

（二）机械性能金属在一定温度条件下承受外力（荷）作用，抵抗形和断裂的能力称金属材料的机械性能（也称力学性能）。

金属材料承受的荷有多种形式，它可以是静荷，也可以是荷，包括独或同承受的拉伸力、力、弯曲力、剪切力、扭力，以及摩擦、振、冲等等，因此衡量金属材料机械性能的指主要有以下几： 1.度是表征材料在外力作用下抵抗形和破坏的最大能力，可分抗拉度极限（σb）、抗弯度极限（σbb）、抗度极限（σbc）等。

由于金属材料在外力作用下从形到破坏有一定的律可循，因而通常采用拉伸行定，即把金属材料制成一定格的，在拉伸机上行拉伸，直至断裂，定的度指主要有：（1 ）度极限：材料在外力作用下能抵抗断裂的最大力，一般指拉力作用下的抗拉度极限，以σb 表示，如拉伸曲中最高点 b 的度极限，常用位兆帕（MPa），算关系有： 1MPa=1N/m 2 =(9.8)-1Kgf/mm2或1Kgf/mm2=9.8MPaσb=P b/F o式中： P b–至材料断裂的最大力（或者是能承受的最大荷）；F o–拉伸原来的横截面。

（2 ）屈服度极限：金属材料承受的外力超材料的性极限，然力不再增加，金属材料的拉伸曲但是仍生明的塑性形，种象称屈服，即材料承受外力到一定程度，其形不再与外力成正比而生明的塑性形。

生屈服的力称屈服度极限，用σs表示，相于拉伸曲中的S 点称屈服点。

σs=P s/F o位：兆帕（MPa）式中：P s–达到屈服点S 的外力（或者材料生屈服的荷）。

对于塑性高的材料，在拉伸曲线上会出现明显的屈服点，而对于低塑性材料则没有明显的屈服点，从而难以根据屈服点的外力求出屈服极限。

因此，在拉伸试验方法中，通常规定试样上的标距长度产生0.2% 塑性变形时的应力作为条件屈服极限，用σ0.2 表示。

屈服极限指标可用于要求零件在工作中不产生明显塑性变形的设计依据。

但是对于一些重要零件还考虑要求屈强比（即σs /σb）要小，以提高其安全可靠性，不过此时材料的利用率也较低了。

（3 ）弹性极限：材料在外力作用下将产生变形，但是去除外力后仍能恢复原状的能力称为弹性。

金属材料能保持弹性变形的最大应力即为弹性极限，相应于拉伸试验曲线图中的 e 点，以σ表示，单位为兆帕（ MPa ）：σ=P/Fo 式中 Pe e e e 为保持弹性时的最大外力（或者说材料最大弹性变形时的载荷）。

（4 ）弹性模数：这是材料在弹性极限范围内的应力σ与应变δ（与应力相对应的单位变形量）之比，用E表示，单位兆帕（ MPa ）： E= σ/δ=tg α式中α为拉伸试验曲线上o-e 线与水平轴o-x 的夹角。

弹性模数是反映金属材料刚性的指标（金属材料受力时抵抗弹性变形的能力称为刚性）。

2.塑性金属材料在外力作用下产生永久变形而不破坏的最大能力称为塑性，通常以拉伸试验时的试样标距长度延伸率δ（%）和试样断面收缩率ψ（% ）表示：延伸率δ=[(L 1-L 0)/L 0 ]x100% ，这是拉伸试验时试样拉断后将试样断口对合起来后的标距长度L1与试样原始标距长度 L0之差（增长量）与 L0之比。

在实际试验时，同一材料但是不同规格（直径、截面形状 - 例如方形、圆形、矩形以及标距长度）的拉伸试样测得的延伸率会有不同，因此一般需要特别加注，例如最常用的圆截面试样，其初始标距长度为试样直径 5 倍时测得的延伸率表示为δ ，而初始标距长度为试样直径10 倍时测得的延伸率则表示为δ 。

断面510收缩率ψ=[(F 0-F 1)/F 0]x100% ，这是拉伸试验时试样拉断后原横截面积F0与断口细颈处最小截面积F1之差（断面缩减：ψ=[1-(D 102量）与 F 之比。

实用中对于最常用的圆截面试样通常可通过直径测量进行计算/D) ]x100% ，式中： D0 -试样原直径； D - 试样拉断后断口细颈处最小直径。

δ与ψ值越大，表明材料的塑性越好。

3.硬度金属材料抵抗其他更硬1物体压入表面的能力称为硬度，或者说是材料对局部塑性变形的抵抗能力。

因此，硬度与强度有着一定的关系。

根据硬度的测定方法，主要可以分为：（ 1 ）布氏硬度（代号 HB）用一定直径 D 的淬硬钢球在规定负荷P 的作用下压入试件表面，保持一段后卸去荷，在件表面将会留下表面 F 的痕，以件的位表面上能承受荷的大小表示件的硬度：HB=P/F。

在用中，通常直接量坑的直径，并根据荷P 和球直径 D 从布氏硬度数表上出布氏硬度（然，坑直径越大，硬度越低，表示的布氏硬度越小）。

布氏硬度与材料的抗拉度之存在一定关系：σb≈KHB，K系数，例如于低碳有K≈0.36 ，于高碳有K≈0.34 ，于合金有K≈0.325 ，⋯等等。

（2 ）洛氏硬度（ HR）用有一定角（例如120°）的金石体或一定直径 D 的淬硬球，在一定荷P 作用下入件表面，保持一段后卸去荷，在件表面将会留下某个深度的痕。

由洛氏硬度机自量坑深度并以硬度数示（然，坑越深，硬度越低，表示的洛氏硬度越小）。

根据与荷的不同，洛氏硬度分HRA 、 HRB 、 HRC 三种，其中以 HRC最常用。

洛氏硬度HRC 与布氏硬度HB 之有如下算关系：HRC≈0.1HB。

除了最常用的洛氏硬度HRC 与布氏硬度HB 之外，有氏硬度（HV）、肖氏硬度（HS）、微硬度以及里氏硬度（ HL ）。

台式硬度里特要明一下关于里氏硬度，是目前最新的硬度表征方法，利用里氏硬度行（照片来源：代集量，其原理是：）里氏硬度的冲装置将冲从固定位置放，冲快速冲在件表面上，通圈的磁感量冲距离件表面 1 毫米的冲速度与反速度（感冲和反），里氏硬度即以冲反速度和冲速度之比来表示： HL=(Vr/Vi) ·1000式中： HL- 里氏硬度；Vr-冲反速度；Vi-冲冲速度（注：用装置中是以冲装置中的合圈感的冲和反代表冲速度和反速度）。

.....冲击装置的构造主要有内置弹簧（加载套管，不同型号的冲击装置有不同的冲击能量）、导管、释放按钮、内置线圈与骨架、支撑环以及冲头，冲头主要采用金刚石、碳化钨两种极高硬度的球形（不同型号的冲击装置其冲头直径有不同）。

里氏硬度计的主机接收到冲击装置获得的信号进行处理、计算，然后在屏幕上直接显示出里氏硬度值，并且可以换算为常用的布氏、洛氏、维氏、肖氏硬度值，还可折算出材料的抗拉强度σb ，还可以将测量结果储存、直接打印输出或传送给计算机作进一步的数据处理。

应用范围：里氏硬度计是一种便携袖珍装置，可应用于各种金属材料、工件的表面硬度测量，特别是大型锻铸件的测量，其最大的特点是可以任意方向检测，免去了普通硬度计对工件大小、测量位置等的限制。

北京市德光电子公司时代集团时代集团时代集团DHT-100 型里氏硬度计TH160 型里氏硬度计HLN-11A 型里氏硬度计TH134 型里氏硬度计4.韧性金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力称为韧性。

通常采用冲击试验，即用一定尺寸和形状的金属试样在规定类型的冲击试验机上承受冲击载荷而折断时，断口上单位横截面积上所消耗的冲击功表征材料的韧性：αk =A k /F单位J/cm2或 Kg ?m/cm 2， 1 Kg ?m/cm2=9.8 J/cm 2αk 称作金属材料的冲击韧性， A k为冲击功， F 为断口的原始截面积。

5.疲劳强度极限金属材料在长期的反复应力作用或交变应力作用下（应力一般均小于屈服极限强度σ ），s未经显著变形就发生断裂的现象称为疲劳破坏或疲劳断裂，这是由于多种原因使得零件表面的局部造成大于σs 甚至大于σb的应力（应力集中），使该局部发生塑性变形或微裂纹，随着反复交变应力作用次数的增加，使裂纹逐渐扩展加深（裂纹尖端处应力集中）导致该局部处承受应力的实际截面积减小，直至局部应力大于σb而产生断裂。

在实际应用中，一般把试样在重复或交变应力（拉应力、压应力、弯曲或扭转应力等）作用下，在规定的周期数内（一般对钢取106~107次，对有色金属取 108次）不发生断裂所能承受的最大应力作为疲劳强度极限-1，用σ表示，单位 MPa 。

除了上述五种最常用的力学性能指标外，对一些要求特别严格的材料，例如航空航天以及核工业、电厂等使用的金属材料，.....会要求下述一些力学性能指：蠕极限：在一定温度和恒定拉伸荷下，材料随慢生塑性形的象称蠕。

通常采用高温拉伸蠕，即在恒定温度和恒定拉伸荷下，在定内的蠕伸率（伸或残余伸）或者在蠕伸速度相恒定的段，蠕速度不超某定的最大力，作蠕极限，以表示，位 MPa ，式中τ 持， t 温度，δ 伸率，σ 力；或者以表示，V 蠕速度。

高温拉伸持久度极限：在恒定温度和恒定拉伸荷作用下，达到定的持而不断裂的最大力，以表示，位MPa ，式中τ 持， t 温度，σ 力。

金属缺口敏感性系数τ（高温拉伸持久）：以 K 表示在持相同,有缺口的与无缺口的光滑的力之比：式中τ 持，缺口的力，光滑的力。

或者用：表示，即在相同的力σ作用下，缺口持与光滑持之比。

抗性：在高温下材料机械荷的抗力。

⋯⋯等等。

二 .化学性能金属与其他物引起化学反的特性称金属的化学性能。

在用中主要考金属的抗性、抗氧化性（又称作氧化抗力，是特指金属在高温氧化作用的抵抗能力或者定性），以及不同金属之、金属与非金属之形成的化合物机械性能的影响等等。

在金属的化学性能中，特是抗性金属的腐疲有着重大的意。

三.物理性能金属的物理性能主要考：（1 ）密度（比重）：ρ=P/V位克 / 立方厘米或吨 / 立方米，式中 P 重量， V 体。

在用中，除了根据密度算金属零件的重量外，很重要的一点是考金属的比度（度σ 与密度ρ之比）来帮助材，以及与无相关b的声学中的声阻抗（密度ρ与声速 C 的乘）和射中密度不同的物射能量有不同的吸收能力等等。

（2 ）熔点：金属由固成液的温度，金属材料的熔、加工有直接影响，并与材料的高温性能有很大关系。

（3 ）膨性随着温度化，材料的体也生化（膨或收）的象称膨，多用膨系数衡量，亦即温度化 1℃ ，材料度的增减量与其0℃ 的度之比。

膨性与材料的比有关。

在用中要考比容（材料受温度等外界影响，位重量的材料其容的增减，即容与量之比），特是于在高温境下工作，或者在冷、交替境中工作的金属零件，必考其膨性能的影响。

（4 ）磁性能吸引磁性物体的性即磁性，它反映在磁率、磁滞耗、剩余磁感度、磁力等参数上，从.....而可以把金属材料分成顺磁与逆磁、软磁与硬磁材料。